Question

20．氧气和氢气是初中化学学习中比较重要的两种气体．以下是有关这两种气体的比较．
Ⅰ实验室制法：

（1）实验室一般利用金属锌和稀硫酸反应制取氢气，可选用的发生装置为B（填序号），若利用该装置制取氧气，其反应原理用符号表达式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）氢气和氧气都可通过E（选“C”、“D”或“E”）装置来收集；若利用F装置通过排气法收集氧气，氧气应从b（填“a”或“b”）端通入．
（3）由以上总结，实验室选择气体发生装置应考虑哪些因素？收集装置又应考虑哪些因素？
Ⅱ工业制法：
（1）工业上常以空气为原料，通过分离液体空气或膜分离等技术来获取氧气．该过程属于物理（填“物理”或“化学”）变化．
（2）大量制取氢气最理想的途径是利用太阳能使水分解，试写出反应的符号表达式2H₂O$\frac{\underline{\;太阳能\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
Ⅲ性质和用途：
（1）氧气具有氧化性．除能支持燃烧外，很多氧化反应也与它有关．试列举一个属于缓慢氧化的例子铁生锈．
（2）氢气具有可燃性．若要检验图2中氢气的燃烧产物．请设计一种实验方法点燃纯净干燥的氢气，在上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯壁上有水雾生成，发生反应的符号表达式为2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O．氢气被认为是最清洁的燃料．但作为一种能源，氢气暂时还未能广泛应用，试推测一项原因不好运输和储存．

Answer 1

分析 制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集．实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集．实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，氢气难溶于水，密度比空气的密度小，因此可以用排水法和向下排空气法收集．若利用F装置通过排气法收集氧气，氧气应从短管进入，因为氧气的密度比水小．工业上常以空气为原料，通过分离液体空气或膜分离等技术来获取氧气，该过程属于物理变化；利用太阳能使水分解，生成氢气和氧气，配平即可；铁生锈、人的呼吸等都属于缓慢氧化．氢气具有可燃性，若要检验图2中氢气的燃烧产物，请设计一种实验方法：点燃纯净干燥的氢气，在上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯壁上有水雾生成；氢气和氧气在点燃的条件下生成水，配平即可；氢气被认为是最清洁的燃料．但作为一种能源，氢气暂时还未能广泛应用，试推测一项原因：不好运输和储存．

解答 解：Ⅰ（1）实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，因此不需要加热；过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下生成水和氧气，要注意配平；故答案为：B；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）氢气难溶于水，密度比空气的密度小，因此可以用排水法和向下排空气法收集；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；若利用F装置通过排气法收集氧气，氧气应从短管进入，因为氧气的密度比水小；故答案为：E；b；
（3）气体的发生装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关；故答案为：反应物的状态和反应的条件有关；气体的密度和溶解性有关；
Ⅱ（1）工业上常以空气为原料，通过分离液体空气或膜分离等技术来获取氧气，该过程属于物理变化；故答案为：物理；
（2）利用太阳能使水分解，生成氢气和氧气，配平即可；故答案为：2H₂O$\frac{\underline{\;太阳能\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；
Ⅲ（1）铁生锈、人的呼吸等都属于缓慢氧化；故答案为：铁生锈（合理即可）
（2）氢气具有可燃性，若要检验图2中氢气的燃烧产物，请设计一种实验方法：点燃纯净干燥的氢气，在上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯壁上有水雾生成；氢气和氧气在点燃的条件下生成水，配平即可；氢气被认为是最清洁的燃料．但作为一种能源，氢气暂时还未能广泛应用，试推测一项原因：不好运输和储存；故答案为：点燃纯净干燥的氢气，在上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯壁上有水雾生成；2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O；不好运输和储存（合理即可）；

点评 本考点主要考查了气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写、物质的性质和用途等，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．