Question

化学是一门以实验为基础的科学．

（1）根据图1回答：①写出a的名称

试管

；②在连接c和d时，使d较易插入c中的措施是

用水湿润

；
（2）采用图2所示操作可能造成的后果之一是

试管破裂

；
（3）利用图3装置（夹持装置未画出）能进行的实验是

CD

（选填序号）；A．用高锰酸钾制氧气； B．用石灰石与稀盐酸制二氧化碳；C．用锌与稀硫酸制氢气；  D．用双氧水与二氧化锰制氧气．
（4）图3中的气体发生装置虽然简单，操作方便，但无法控制反应速率．请从图4中选取

B或C

（选填序号）与图1中a组装成新的气体发生装置，以达到控制反应速率的目的．
（5）实验室用图5中A装置制氧气的化学方程式是

2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑

，反应结束后冷却，往试管中加入足量的水，搅拌、过滤，得到黑色粉末．该黑色粉末与过氧化氢接触有大量气泡产生，反应的化学方程式是

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑

，黑色粉末在反应中的作用是

催化

．用E装置收集氧气的依据是

氧气的密度大于空气的密度

，检验氧气是否集满的方法是

将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃说明已满

．
（6）机动车排放的尾气是空气的重要污染源，其成分之一是NO．某化学兴趣小组的同学在查阅资料后得知：①NO常温下是一种无色、难溶于水的气体，它的密度比空气略大；②NO常温下能与氧气迅速反应，生成红棕色的NO₂气体：2NO₂+O₂═2NO₂；③实验室常用铜与稀硝酸反应制取NO：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4X．  根据以上信息完成下列问题：
①物质X的化学式为

H₂O

．  
②若选择合适的装置来制取并收集NO气体，你选择图5中的发生装置是

B

，收集装置是

C

．
③该小组的同学通过查阅资料还得知：a．NO容易和血红蛋白结合而使人中毒；b．NO能抗击侵入人体的微生物，并能阻止癌细胞的繁殖和肿瘤细胞的扩散．综合分析①和②的信息，你得到的启示是

任何物质都具有两面性

④某化工厂准备生产Cu（NO₃）₂，以铜和稀硝酸为主要原料设计了两种方案：
方案一：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑十4X；
方案二：2Cu+O₂

△   .

2CuO，CuO+2HNO₃═Cu（NO₃）₂+H₂O．从环境保护的角度考虑，你认为较合理的方案是

方案二

．从经济角度考虑选择此方案的理由是

产生相同质量的硝酸铜所消耗的稀硝酸少

．
（7）某化学调查小组的同学到钢铁厂做社会调查．他们抽取组成完全相同的质量为2.84g、4.26g、6.23g的三份钢样（假设钢样中只含铁和碳），分别加入100g稀硫酸中进行实验（实验I、Ⅱ、Ⅲ），充分反应后，将得到的实验数据绘制出如图象图6：试回答（计算结果精确到0.1%）：
①写出实验中有关的化学方程式：

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

．
②实验I中铁参加反应的质量为

2.8g

．
③稀硫酸完全参加反应的实验中，反应后溶液中溶质的质量分数是多少．

Answer 1

分析：（1）熟悉常见仪器，了解仪器如何连接．
（2）图2所示操作可能因用力过猛而使试管破裂．
（3）图3适用于固体和液体的不加热反应，并且生成的气体不易溶于水．
（4）图4中的B和C都可以控制反应速率．
（5）图5中的A装置适用于固体的加热反应制取氧气，据此选择合适药品，并写出化学方程式；E装置能够收集氧气是因为氧气的密度大于空气的密度；根据氧气助燃的性质进行验满．
（6）①依据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变原子个数不会增减可解决此题．
②据反应物的状态条件选择气体发生装置，据生成气体的物理性质判定气体的收集方法．
③据自己的认识解决此题．
④根据选择方案的依据和绿色化原理来回答本题．
（7）①根据铁和硫酸会发生置换反应进行分析；
②对比实验I、实验II，可得，实验I中2.84g钢样与稀硫酸完全反应，根据铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气的化学方程式，由反应放出氢气的质量可计算参加反应铁的质量；
③由实验I的数据可知，2.84g钢样完全反应放出氢气0.1g，同样组成的钢样4.26完全反应可放出氢气0.15g；而实验III取钢样6.23g时结果得到氢气只有0.2g，说明钢样未完全反应，则稀硫酸不足，稀硫酸完全反应；此时所得溶液为硫酸亚铁溶液，然后计算溶质的质量分数，硫酸亚铁质量要根据反应的化学方程式，由生成氢气质量计算；而反应后溶液质量可根据质量守恒进行计算．

解答：解：（1）图①中a是试管；连接c和d时，使d较易插入c中的措施是用水湿润d．
故答案为：试管；用水湿润．
（2）图2所示操作可能因用力过猛而使试管破裂．
故答案为：试管破裂．
（3）图3适用于固体和液体的不加热反应，并且生成的气体不易溶于水．A．用高锰酸钾制氧气，需要加热反应，故不不能进行； B．用石灰石与稀盐酸制二氧化碳，二氧化碳的易溶于水，故不能进行；C．用锌与稀硫酸制氢气，是固体和液体的不加热反应，氢气不易溶于水，故可以进行；  D．用双氧水与二氧化锰制氧气，是固体和液体的不加热反应，氧气不易溶于水，故可以进行．
故答案为：CD．
（4）图4中的B和C都可以控制反应速率．
故答案为：B或C．
（5）图5中的A装置适用于固体的加热反应制取氧气，又因为反应结束后冷却，往试管中加入足量的水，搅拌、过滤，得到黑色粉末．该黑色粉末与过氧化氢接触有大量气泡产生．所以是反应是加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，反应方程式是：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；黑色粉末是二氧化锰，在反应中是催化剂，黑色粉末与过氧化氢接触有大量气泡产生，反应的化学方程式是：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；E装置能够收集氧气是因为氧气的密度大于空气的密度；氧气有助燃的性质，所以验满时将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃说明已满．
故答案为：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；催化；氧气的密度大于空气的密度；将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃说明已满．
（6）①依据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变原子个数不会增减．
故答案为：H₂O
②反应物是固体和液体的不加热反应，故用装置B作为发生装置；依据题目所给的信息一氧化氮能与氧气反应所以不能用排空气法，只能用排水法．
故答案为：B；C．
③利用事物的两面性解决．
故答案为：任何物质都具有两面性．
④选择方案时要考虑是否产生有害气体污染空气，方案是否可行，是否安全，操作是否简单，是否节约了原料．方案一的生成物会污染环境，并且制取相同质量的硝酸铜，方案二消耗的原料最少，硝酸中的硝酸根全部转化转化成硝酸铜．
故答案为：方案二；产生相同质量的硝酸铜所消耗的稀硝酸少．
（7）①铁和硫酸发生反应生成硫酸亚铁和氢气，故答案为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
②设实验I中参加反应的铁的质量为x，
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.1g

56

2

=

x

0.1g

x=2.8g
故答案为：2.8g 
③由表中数据分析，实验Ⅲ中100g稀硫酸完全反应．
设实验Ⅲ生成硫酸亚铁的质量为x，消耗铁的质量为y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152    2
y         x     0.2g

152

2

=

x

0.2g

，

56

2

=

y

0，2g

x=15.2g    y=5.6g　
所得溶液中溶质的质量分数为

15.2g

100g+5.6g-0.2

×100%=14.4%． 
答：反应后溶液中溶质的质量分数是14.4%．

点评：气体制取装置选取依据：1反应物状态，如固态液态，2、反应发生所需要的条件，如加热等；
第一种装置：反应物为固体，反应时需加热，简称“固固加热型”．第二种装置：反应物为固体与液体，反应时不需加热，简称“固液不加热型”．
收集装置的选取依据：溶解度小或不溶的可以用排水法．溶于水或和水反应的不可以用排水法密度比空气大的用向上排气法（相对分子质量＞29）．密度比空气小的用向下排气法（相对分子质量＜29）．但有些相对分子质量和29差不多的不能用排气法．