题目内容
10．氢氧燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，近年来逐渐运用于航天、汽车等领域．其工作原理是：H2和O2反应时将化学能转化为电能．【提出问题】H2一定要在O2中燃烧才能产生电能吗？
【实验步骤】重庆一中初三某化学兴趣小组同学群策群力，据实验目的设计了如图1所示装置：
步骤1．向分液漏斗中注入一定浓度的硫酸溶液（或氢氧化钾溶液）
步骤2．闭合K1，断开K2，一分钟后观察三颈瓶中的现象
步骤3．闭合K2，断开K1，记录用电器工作时间
步骤4．将d处小风扇依次更换为小灯泡，发光二极管，重复步骤2、3
【实验分析】
Ⅰ．步骤2，当闭合K1，断开K2，一分钟后，a，b处有大量气泡产生…．
（1）三颈中发生的化学反应式为2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，
该实验可得到的结论有C（填序号）；
①水由氢气和氧气组成 ②水由氢氧原子构成
③水由氢氧元素组成 ④水由氢氧两个元素组成
（2）下列对分液漏斗中的现象及作用描述正确的是C；
①液面下降，调节压强 ②液面下降，控制反应速率
③液面上升，调节压强 ④液面上升，控制反应速率
（3）如图2图象不符合实验事实的是A（填序号）；
（4）要区分a、b处气体，最好选用的方法是用燃着的木条，若用ρ（H2）、ρ（O2）分别表示H2、O2的密度，则反应后生成物的分子中，H、O原子个数比的计算式为32ρ（H2）：ρ（O2）[用ρ（H2）、ρ（O2）来表示]．
Ⅱ．步骤3、4，闭合K2，断开K1，各用电器工作时间如下表：
| 溶液 | 各用电器工作时间/秒 | ||
| 小风扇 | 2.5V小灯泡 | 发光二极管 | |
| Xg/L H2SO4溶液 | 65 | 55 | ＞480 |
| Yg/L KOH溶液 | 29 | 10 | 10 |
【实验结论】通过分析知：氢氧燃料电池不一定（填“一定”、“不一定”或“一定不”）在点燃条件下才能放电．
分析 Ⅰ．（1）水在电解的过程中分解产生了氢气和氧气．电解水的实验结论是说明水是由氢元素和氧元素组成．
（2）根据水在电解的过程中分解产生了氢气和氧气以及压强变化分析．
（3）电解水时，与电源正极相连的试管内产生的气体体积少，与电源负极相连的试管内的气体体积多；且两者的体积之比大约是1：2，硫酸只是增强溶液的导电性，
（4）根据氢气和氧气的性质以及氢分子与氧分子中都含有两个原子分析；
Ⅱ．根据表中数据分析
【实验结论】由实验现象分析．
解答 解：Ⅰ．（1）水在电解的过程中分解产生了氢气和氧气，故该反应的化学方程式2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑．电解水实验可得到的结论是：水是由氢、氧两种元素组成的等，故选：C．
（2）因为水在电解的过程中分解产生了氢气和氧气，装置中压强变大，水被压入分液漏斗中，分液漏斗可以调节压强，故选C；
（3）电解水时，a端连接电源的负极，产生氢气；b端连接电源的正极，产生氧气，且两者的体积之比大约是2：1，所以A错B对；过程中硫酸只是增强溶液的导电性，其反应前后的质量不变，故C对，由于随着水的电解，水的质量不断减小，硫酸溶液的溶质质量分数不断增大，当反应停止时硫酸质量分数不变，故D对，故选A．
（4）氧气能使燃着的木条燃烧更旺，氢气能被燃着的木条点燃，区分二者的最好选用的方法是用燃着的木条；H2、O2的质量比为ρ（H2）×2：ρ（O2）×1，H2、O2的分子数之比为：$\frac{ρ（{H}_{2}）×2}{2}$：$\frac{ρ（{O}_{2}）×1}{32}$=32ρ（H2）：ρ（O2）；反应后生成物的分子中，H、O原子个数比32ρ（H2）×2：ρ（O2）×2=32ρ（H2）：ρ（O2）；
Ⅱ．由表中数据可知，电解H2SO4溶液各用电器工作时间更长，获得的电能更多，意味着电解时反应速度更快，溶液的导电性更好，所以H2SO4溶液浓度大于KOH溶液．
【实验结论】闭合K2，断开K1，用电器就可以工作，说明氢氧燃料电池不一定在点燃条件下才能放电．
故答案为：Ⅰ．（1）2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑；C．
（2）C；（3）A；（4）用燃着的木条；32ρ（H2）：ρ（O2）；
Ⅱ．电解H2SO4溶液；＞；
【实验结论】不一定．
点评 本题难度不大，掌握电解水的实验现象、结论等并能灵活运用是正确解答本题的关键．
| A． | 1：1 | B． | 2：1 | C． | 1：2 | D． | 1：3 |
| A． | 净化后的自来水、高锰酸钾 | B． | 煤、氧气 | ||
| C． | 汽水、蒸馏水 | D． | 冰水混合物、二氧化碳 |
提出问题：这瓶熟石灰粉末是否已经变质生成了CaCO3？
进行猜想：猜想一：熟石灰全部变成了CaCO3．
猜想二：熟石灰部分变成了CaCO3．
猜想一：熟石灰没有变质．
设计实验：该小组同学对猜想一设计了下列探究方案，请你帮助他们完成下表中相关实验内容．
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| ①取样，加适量水，搅拌，过滤 ②取少量滤液于试管中，滴入酚酞试液 ③取少量滤渣于试管中，加入盐酸 | ②试液没有变成红色． ③滤渣溶解，产生气泡． | 猜想一成立 |
②熟石灰变质是由于二氧化碳的缘故．在初中化学我们所学过的物质中还有氢氧化钠（举一例）等具有这样的性质，因此像熟石灰这类物质在实验室应密封保存．
科学兴趣小组学习二氧化锰（MnO2）催化分解过氧化氢的实验后，进行如下实验．①选择装置并检查气密性．
②称取0.1g的二氧化锰粉末加入容器中．
③量取20毫升溶质质量分数约1%的过氧化氢溶液加入容器中，记录一定时间内收集到的气体体积．
④改变二氧化锰的质量，重复上述实验，记录数据如表．
| 时间/秒 | 生成氧气的体积/毫升 | |||
| 0.1g MnO2 | 0.2g MnO2 | 0.3g MnO2 | 0.4g MnO2 | |
| 40 | 49 | 61 | 75 | 86 |
| 80 | 77 | 87 | 90 | 92 |
| 120 | 89 | 92 | 92 | 92 |
| 160 | 92 | 92 | 92 | 92 |
（2）写出实验室用过氧化氢溶液制取氧气反应的文字表达式过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．
（3）对于有气体生成的反应，要准确比较反应速率的快慢，除上述方法外，你还可以采用的方法是比较收集相同体积的气体所需时间的长短．
（4）为了完成本实验应选用的收集装置是③．（填序号）
（5）对于催化剂对化学反应速率的影响还有哪些因素，你可以大胆提出猜想，并设计实验进行验证．（要求仍以过氧化氢分解为例）
你的猜想：催化剂的种类不同影响过氧化氢分解的速率．
你的实验设计：（要有实验操作步骤、现象和结论）
步骤：在常温下，①分别称取0.1g的红砖粉末和二氧化锰加入到大试管内；②分别向大试管中加入20mL5%的过氧化氢溶液；③用排水法分别收集一瓶氧气并记录所需的时间
现象和结论：放入二氧化锰收集一瓶氧气所需的时间比放入红砖粉末的短，说明二氧化锰的催化效果比红砖粉末要好．
| 甲 | 乙 | 丙 | |
| 金属混合物的质量 | 10 | 10 | 20 |
| 稀硫酸的质量/g | 100 | 120 | 100 |
| 剩余固体质量/g | 4 | 4 | 13 |
（1）甲同学所得溶液中含有的溶质是H2SO4、FeSO4（填化学式 ）．
（2）金属混合物中铜的质量分数是40%．
（3）计算丙同学所得溶液中溶质的质量分数17.8%．（计算结果精确到0.1%）
| A． | 氮气化学性质不活泼作保护气 | B． | 稀有气体化学性质稳定电光源 | ||
| C． | 氧气助燃性燃料 | D． | 氢气可燃性填充探空气球 |