题目内容

11．科学实验的重要环节是进行科学实验设计．科学实验的正确步骤应为：
①明确实验目的； ②收集有关资料； ③设计合理方案； ④进行科学实验．请你按照以上四个步骤，完成以下实验设计，根据图1回答问题：

（1）在实验室中用过氧化氢（H2O2）制取氧气．
[明确实验目的]：用过氧化氢在实验室里制取氧气．
[收集有关资料]过氧化氢是一种无色液体，在二氧化锰的催化作用下，迅速分解出氧气，其反应的文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．
[设计合理方案]：发生装置选用B（填字母序号，下同），E装置收集气体的合适时机是导管口的气泡连续均匀冒出时．A装置中试管口略向下倾斜的目的是以防冷水倒流炸裂试管
[进行科学实验]写出指定仪器的名称：①试管 ②集气瓶
（2）在实验室中，可以用加热KMnO4的方法制取氧气．
①[明确实验目的]：用高锰酸钾在实验室里制取氧气；其反应的文字表达式为：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气
②[设计合理方案]：发生装置选用A．若用F装置收集氧气，氧气应从a（填“a”或“b”）端通入，用此装置收集氧气，你验证集气瓶中是否已收集满的方法是在b端放一带火星的木条，若木条复燃证明氧气已满．
③[实验现象分析]：
小明在实验过程中看到水槽中的水变成了红色，可能原因是试管口没有放棉花团．
（3）与A装置相比，用B装置制O2的优点是不用加热，能节约能源（至少写一点）．
（4）用G装置做硫在氧气中燃烧实验，燃烧结束后取出燃烧匙，立即用玻璃片盖住瓶口并振荡，若将集气瓶倒转，发现玻璃片被“吸住”而不掉下来（如图2甲），你分析其原因是SO2与NaOH溶液反应，导致瓶内气压减小，外界大气压将玻璃片“托住”．
（5）为完成上述（4）中的实验，用10mL量筒量取6mL水时，读数时量筒内的液体凹液面最低处应与图2乙中a处（填“a”或“b”）刻度线保持水平．

分析 （1）根据反应物的状态和反应条件来确定制取装置，根据气体的性质来确定收集方法；熟记常见仪器的名称；
（2）根据高锰酸钾的分解原理、制取装置和注意事项来分析；
（3）将A、B装置从能源、使用简便、反应的快慢等方面对比分析；
（4）根据集气瓶内外的气压结合物理知识分析；
（5）根据量筒的读数方法分析：平视凹液面的最低处．

解答 解：（1）过氧化氢是液体，二氧化锰是固体，反应是在常温下进行的，故选择装置B来制取；用排水法收集氧气时，开始排出的是装置内的空气，应等到导管口的气泡连续均匀冒出时才能收集；给固体加热时，试管口应略向下倾斜，以防冷水倒流炸裂试管；故填：B；导管口的气泡连续均匀冒出时；以防冷水倒流炸裂试管；
①是试管，②是集气瓶；故填：试管；集气瓶；
（2）在加热的条件下，高锰酸钾分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，是固体加热制取气体，选择装置A来制取；氧气的密度比空气大，用G装置来收集氧气时，应从长管进入，验满时，在b端放一带火星的木条，若木条复燃证明氧气已满；在试管口应放置一棉花团，以防高锰酸钾颗粒进入导气管，造成水槽中的水变红；故填：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；A；a；在b端放一带火星的木条，若木条复燃证明氧气已满；试管口没有放棉花团；
（3）与A装置相比，用B装置制O2的优点：不用加热，能节约能源；加入药品，即刻反应，可较快获得氧气；通过长颈漏斗可随时添加药品；在制取氧气时，操作简单、安全，故答案为：不用加热，能节约能源（合理皆可）；
（4）玻璃片被“吸住”而不掉下来，其原因是：二氧化硫与氢氧化钠反应，导致集气瓶内的气压减小，外界大气压将玻璃片“托住”；
故答案为：SO2与NaOH溶液反应，导致瓶内气压减小，外界大气压将玻璃片“托住”；
（5）量筒的刻度上边大，6mL在5mL的上方，读数时要平视凹液面的最低处，故是a处；
故答案为：a．

点评 本题考查了常见气体的制取装置、收集方法等的选择、装置气密性的检查及氧气的性质，并在此基础上进行拓展，关键是明确发生装置、收集方法选择的依据及物理与化学相关的知识．

练习册系列答案
相关题目
1．按要求写出化学符号或化学式：
（1）温度计中填充的液态金属Hg　  
（2）空气中含量（体积分数）最多的气体N2
（3）保持氧气化学性质的最小粒子2H+
（4）干冰CO2；
（5）氦元素He
（6）碳酸根离子CO32-；
（7）2个三氧化硫分子2SO3
（8）硫酸铁Fe2（SO4）3，
（9）3个氧原子3O 
（10）氢氧化铜Cu（OH）2
（11）氧化钠中钠元素显正一价$\stackrel{+1}{Na}$2O，
（12）Fe2+中，“2”表示一个亚铁离子带2个单位的正电荷．
2．加热高锰酸钾，反应一段时间后，剩余固体成分可能有2种情况，选择一种情况设计实验，验证你的猜想．
你的猜想实验方法实验现象结论
高锰酸钾、锰酸钾、二氧化锰取实验中的剩余固体放入试管中进行加热（填一种实验操作）并将带火星的木条伸入试管中木条复燃你的猜想
是正确的
19．请根据碳铵（NH4HCO3）的化学式进行计算：
（1）写出氮、氢、碳、氧四种元素的质量比14：5：12：48．
（2）计算该物质中氮元素的质量分数17.7%．
（3）碘（I）是人必须的重要微量营养元素之一．为了消灭碘缺乏症，人们必须食用“碘盐”--含规定量碘酸钾（KIO3）的食盐．若要获取2.54g碘，需要碘酸钾（KIO3）多少克？
6．在“做实验”中“学化学”是化学学习的主要方法，下列做法你认为正确的是（　　）
A．为了防止液体洒落，滴加液体时滴管应伸入到试管中部
B．为了使实验更快捷，制取气体时，先装药品再检查装置气密性
C．为了获得感性认识，可以触摸药品或品尝药品的味道
D．为了安全，给试管里的液体加热时，试管口不能朝着有人的方向
16．请结合如图回答问题：

（1）写出标号①②的仪器名称：①酒精灯；②长颈漏斗．
（2）选择发生装置B和收集装置D可以用于实验室制取O2，发生反应的化学式表达式为2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑；
①实验中某同学发现D装置水槽中的水变红，若想排除这一现象，应该在试管口放一团棉花．②用E装置也可以收集氧气，若E装置装满水，气体应从b端（填“a”或“b”）进入收集．
③铁丝在氧气中燃烧的化学式表达式为3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4．小明将排水法收集的O2用于铁丝燃烧的实验，却并未看到“火星四射”的现象，经检查装置的气密性良好，老师分析他可能在收集氧气时没有等到气泡连续均匀就开始收集．
（3）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应比双氧水制氧气还要剧烈得多．你认为上图中最适合制备乙炔的发生装置是A，其优点是可以控制反应的速度．若没有注射器，可将其换成分液漏斗（填实验仪器）也能达到同样的效果．
（4）某同学用C装置制备CO2，发生反应的化学式表达式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
①用F装置收集CO2，证明CO2已收满的方法是将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了；
②将收集到的气体沿G装置烧杯左侧内壁缓慢倒入，可观察到的现象是下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭．
3．下列关于物质的“用途--性质”对应关系不正确的是（　　）
A．氧气用于火箭发射--助燃性
B．氮气用于食品防腐--常温下稳定
C．氖气可制航标灯--通电时能发出带颜色的光
D．活性炭用于净水--能与水中的杂质发生化学反应
20．用量筒量取溶液，视线与量筒内液体的凹液面最低处保持水平，读数为16mL，倒出部分液体后，俯视凹液面的最低处，读数为7mL，则该学生实际倒出的溶液体积（　　）
A．大于9mLB．小于9mLC．等于9mLD．无法确定
1．点燃氢气前必须进行的操作是检验氢气的纯度；氢气在空气中燃烧，火焰为淡蓝色，放出大量的热．反应的方程式2H2+O2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H2O；氢气作燃料的优点：①原料来源丰富；②燃烧产物不污染空气；③发热量高．

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