题目内容

3．某校化学兴趣小组的同学对水的组成和氧气的性质做了以下探究实验：

探究一：图甲实验用于测定水的组成．
（1）负极产生的气体可用燃烧的木条检验．
（2）写出电解水的文字或符号表达式水$\stackrel{通电}{→}$氢气+氧气，或2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑．
（3）该实验得出的结论是水是由氢元素和氧元素组成的，下列反应中，也能说明水的组成的是A（填序号）
A．H2和O2反应  B．H2和C12反应   C．H2和CuO反应生成水和铜
探究二：某同学发现将带火星的木条伸入氧气含量约占40%的空气样品中就能复燃，那么能使带火星的木条复燃的氧气含量的最低值是多少呢？小亮同学设计了如下实验进行探究：
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去．将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象．
小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，并进行了记录．
第一组第二组第三组
集气瓶编号①②③④⑤①②③④⑤①
收集的氧气占集气瓶的体积分数1020304050313335373934
带火星木条的状况微亮亮很亮复燃复燃很亮很亮复燃复燃复燃很亮
请回答下列问题：
（1）用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠否（填“是”或“否”）．
（2）写出铁在氧气中燃烧的文字或符号表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，或3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4．
（3）采取“半值法”探究能减少实验次数．例如：第一组实验若按③、④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30%～40%之间，从而省去编号①、②、⑤的实验．同理，第二组实验可以省去的实验编号为①④⑤．
（4）收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气分数约为49%（计算结果保留整数）．
（5）用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图乙所示．若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在大约87℃．某同学改用如图丙装置后能使带火星的木条复燃其原因是冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数．

分析 探究一：
电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气和氢气的体积比约为1：2； 
氢气燃烧时产生淡蓝色火焰，放热，生成水；
探究二：
根据实验数据可以判断相关方面的问题；
铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；
氧气能够支持燃烧，能使带火星的木条复燃．

解答 解：探究一：
（1）负极产生的气体是氢气，可用燃烧的木条检验，检验方法是：把燃烧的木条靠近管口，打开活塞，气体燃烧，发出淡蓝色火焰．
故填：燃烧的木条．
（2）电解水的文字表达式和化学方程式为：水$\stackrel{通电}{→}$氢气+氧气，2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑．
故填：水$\stackrel{通电}{→}$氢气+氧气，或2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑．
（3）该实验得出的结论是水是由氢元素和氧元素组成的，氢气燃烧生成水，也能说明水是由氢元素和氧元素组成的．
故填：A．
探究二：
（1）由表中数据可知，带火星的木条在不是纯净的氧气中也能够复燃，因此用带火星的木条验满氧气的方法不可靠．
故填：否．
（2）铁在氧气中燃烧的文字表达式和化学方程式为：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4．
故填：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，或3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4．
（3）第一组实验若按③、④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30%～40%之间，从而省去编号①、②、⑤的实验．同理，第二组实验若按②、③的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在33%～35%之间，从而省去编号①、④、⑤的实验，
因此第二组实验可以省去的实验编号为①④⑤．
故填：①④⑤．
（4）由第三组实验可知，收集的氧气占容积的体积分数为34%时，带火星的木条不能复燃，因此收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃；
这时集气瓶中氧气分数约为：（1-35%）×21%+35%≈49%．
故填：35；49．
（5）若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在大约87℃，这是因为87℃时，氧气的体积分数约为49%，如果温度高于87℃时，氧气的体积分数会小于49%，不能使带火星的木条复燃；
改用如图丙装置后能使带火星的木条复燃其原因是冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数．
故填：87；冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．

练习册系列答案
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13．（1）用化学符号表示：
①2个铁原子2Fe；②3个铝离子3Al3+；
③原子序数为16的原子S；④2个过氧化氢分子2N2；
⑤2 个氮分子2H2O2；⑥氩气Ar．
（2）写出下列符号中数字“2”表示的含义：
①Ca2+一个钙离子带2个单位的正电荷；②$\stackrel{-2}{S}$硫元素的化合价为-2价；
③H2一个氢分子中含有2个氢原子；④2H氢原子的个数为2．
14．我们的生活离不开水，下列有关水的说法正确的是（　　）
A．长期饮用纯净水不利于身体健康
B．硬水比软水洗衣服的效果好
C．实验室里最好用自来水配制溶液
D．给水加热时，会产生气泡，是因为给水加热时产生了H2和O2
11．如图是实验室常见的制取气体的装置：

（1）实验室采用高锰酸钾制取氧气时，应选择的发生装置是A（填序号，下同），试管口还要塞一团棉花，目的是防止加热使高锰酸钾的小颗粒随气流进入导管．
（2）实验室采用过氧化氢溶液制取氧气时，应选择的发生装置B，锥形瓶中应先放入的药品是二氧化锰，它与采用装置A制取氧气时比较，主要优点是节约能源  （任答一条）．
（3）收集氧气可以选择装置C或E，你选择它的理由是氧气的密度大于空气或氧气不易溶于水．若用排水法收集氧气时，当观察到有气泡连续均匀冒出时才开始收集，否则收集的氧气不纯．某同学收集完毕，先停止加热再将导管移出水面，你预测这种操作可能会引起的后果是试管炸裂．如果选用C收集氧气，验满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口看是否复燃．
（4）氨气是一种极易溶解于水，密度比空气小的气体，它可用氯化铵固体与碱石灰固体混合加热来制取，则制取氨气的发生装置可选用A，收集氨气可选用的装置为D．
18．下列各组物质按单质、氧化物、混合物顺序排列（　　）
A．氮气、氯酸钾、海水B．稀有气体、二氧化碳、空气
C．氧气、过氧化氢、澄清石灰水D．红磷、水银、自来水
8．某化学兴趣小组的同学对一份固体样品进行了探究．通过实验已确定该样品由氧化铁和铁粉混合而成．他们称取了13.6g固体样品，用图1所示的装置继续实验，测定的部分数据如图2所示．
请计算：
（1）该反应的化学方程式Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2．
（2）原混合物中氧化铁的质量分数是多少？假如产生的二氧化碳全部被澄清的石灰水吸收，产生的沉淀是多少克？（结果精确到0.1%）
15．现有甲、乙、丙、丁四种物质，它们均含有同一种元素，该元素在地壳中的含量位列第一，其中甲为黑色固体氧化物，乙是造成温室效应的主要物质，丙为单质，它们之间的关系如图所示（图中“-”表示两端的物质能反应，“→”表示转化关系，反应条件、部分生成物已略去）．
（1）丙的化学式为O2，该物质是由分子构成的（填“分子”、“原子”“离子”）．
（2）反应①的化学方程式为CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2．
（3）反应②的化学方程式为2C+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO．
6．醋酸的化学式为C2H4O2，下列有关醋酸的说法不正确的是（　　）
A．醋酸分子是有碳、氢、氧三种原子构成的
B．醋酸的相对分子质量为60
C．醋酸中碳氢氧三种元素的质量比为2：4：2
D．醋酸是由碳、氢、氧三种元素组成的
7．下列有关质量守恒定律的认识，正确的是（　　）
A．通过化学变化，既能改变物质的种类，也能改变参加反应的物质的总质量
B．质量守恒定律揭示了化学变化中宏观物质之间的质量关系，与微观过程无关
C．蜡烛燃烧后质量减小，说明质量守恒定律不是普遍规律
D．任何化学变化都遵守质量守恒定律

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