题目内容
2．实验室制取气体时，首先要选择反应物、明确反应条件，然后确定气体发生装置和收集装置，还要考虑操作是否简单，是否符合环保，安全等等要求．请回答以下问题：（1）现有下列6种物质，其中一定不能作为唯一原料制取氧气的是（填序号）⑤，因为甲烷中不含氧元素；也不能采取加热分解二氧化锰的方法制取氧气，因为二氧化锰在加热时不能分解产生氧气．
由此可见在选择反应物时，除了要考虑所选物质的组成元素，还要考虑该物质的性质．
①水（H2O） ②二氧化锰（MnO2） ③氯酸钾（KCIO3） ④高锰酸钾（MnO4） ⑤甲烷（CH4） ⑥过氧化氢（H2O2）
（2）实验室通常采取二氧化锰催化分解过氧化氢溶液的方法制取氧气，反应的化学方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，不采取加热固体氯酸钾或者固体高锰酸钾的方法制取氧气，其理由是（至少答2点）需要加热，操作复杂．
（3）空气是一种重要资源．工业上通常采取分离液体空气法得到氧气，但工业上从不用上述方法得到二氧化碳，主要是因为空气中的二氧化碳含量太低．
氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与多种物质发生氧化反应．写出天然气（主要成分是甲烷）在空气中充分燃烧的化学方程式CH4+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2+2H2O，从原子结构的角度分析，氧气化学性质活泼的根本原因是氧原子的最外层的电子数是6，大于4，在反应中易得到两个电子，决定氧气的化学性质是比较活泼的气体．
甲烷在纯氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈，从微观角度看是因为与空气相比，纯氧气中单位体积内所含氧分子的数目多，氧气分子与甲烷分子的碰撞几率大，反应剧烈．
（4）实验室制备“纳米铁（颗粒极其细小的铁粉）”的方法是：以高纯氮气作为保护气，在高温条件下用H2和FeCl2发生置换反应，生成“纳米铁”．
生成“纳米铁”的化学方程式是FeCl2+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl．
反应中用氮气做保护气利用了氮气的化学性质稳定性质．
请再举例说明空气成分的一种用途供给呼吸．
分析 （1）根据化学反应前后元素种类不变分析；
（2）根据过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下生成氧气和水写出反应的方程式；此反应不需加热，操作简单；
（3）工业上利用氧气和氮气的沸点不同分离氧气和氮气，二氧化碳的含量过低，一般不采用此法．根据天然气的主要成分为甲烷，则充分燃烧生成二氧化碳和水来书写化学方程式；氧气是一种化学性质比较活泼的气体，物质的结构决定物质的性质，根据氧原子的最外层的电子数的特点分析回答；
（4）根据反应物、反应条件、生成物写成反应的方程式；氮气的化学性质稳定，可用作保护气．
解答 解：（1）化学反应前后元素种类不变，甲烷中没有氧元素，不能制取氧气；二氧化锰在加热时不能分解产生氧气，所以也不能采取加热分解二氧化锰的方法制取氧气．由此可见在选择反应物时，除了要考虑所选物质的组成元素，还要考虑该物质的性质．
故答案为：⑤；甲烷中不含氧元素；组成元素；性质．
（2）过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下生成氧气和水，反应的方程式是：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；因为加热固体氯酸钾或者固体高锰酸钾的方法制取氧气，需要加热，操作复杂等，所以一般不采用．
故答案为：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；需要加热，操作复杂等．
（3）氮气的沸点比氧气的沸点低，在除去空气中的灰尘、二氧化碳和水蒸气后，降温液化空气，控制条件，再把氮气和氧气分离；因天然气的主要成分是甲烷，根据元素可知充分燃烧生成二氧化碳和水，其反应为CH4+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2+2H2O；
物质的结构决定物质的性质，从原子结构的角度看，氧原子的最外层的电子数是6，大于4，在反应中易得到两个电子，决定氧气的化学性质是比较活泼的气体；
与空气相比，纯氧气中单位体积内所含氧分子的数目多，氧气分子与甲烷分子的碰撞几率大，反应剧烈，所以甲烷在纯氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈．
故答案为：分离液体空气；空气中的二氧化碳含量太低；CH4+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2+2H2O；氧原子的最外层的电子数是6，大于4，在反应中易得到两个电子，决定氧气的化学性质是比较活泼的气体；与空气相比，纯氧气中单位体积内所含氧分子的数目多，氧气分子与甲烷分子的碰撞几率大，反应剧烈．
（4）由题中信息在高温条件下用H2和FeCl2发生置换反应，生成“纳米铁”．可知反应物为氢气和氯化亚铁，生成物为铁，根据反应前后元素种类不变可知另一生成物为氯化氢，化学方程式为FeCl2+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl．氮气的化学性质稳定，可用作保护气，铁在热的时候活动性很强，故应使用保护气防止它在和其他物质发生反应；空气中的氧气具有氧化性，可供给呼吸．
故答案为：FeCl2+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl；化学性质稳定；供给呼吸．
点评 本题考查制的知识点较多，综合性强．需要同学们在学好基本知识的基础上灵活运用所学的知识，细心解答．
| A． | 干冰升华吸热-----用于人工降雨 | |
| B． | 稀有气体的性质稳定------作保护气 | |
| C． | 石墨很软------用作电极 | |
| D． | 氢氧化钙呈碱性----用于改良酸性土壤 |
| A． | 大量使用农药、化肥，不会造成水体污染 | |
| B． | 可用肥皂水来区分硬水和软水 | |
| C． | 明矾可促进水中悬浮杂质的沉降 | |
| D． | 随意丢弃废电池易造成水土重金属污染 |
| 物质 | 所含杂质 | 除去杂质的方法 | |
| A | CO2 | O2 | 通过灼热的铜网 |
| B | KOH溶液 | K2CO3 | 加入足量稀盐酸至不再产生气泡 |
| C | NaCl | CaCO3 | 溶解、过滤、蒸发 |
| D | H2 | HCl | 依次通过NaOH溶液和浓H2SO4 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
