Question

某化学兴趣小组的同学在化学氧自救器的说明书中看到“人呼出气体中的二氧化碳与自救器药罐中的生氧剂（超氧化钾KO₂）接触能产生氧气”后，对自救器内发生的化学反应原理产生了探究欲望．在老师指导下，同学们展开了以下两个实验探究活动，请你参与．
（1）用如图1所示的由A、B、C、D组合成的成套装置和有关药品制取并收集氧气．用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳，则A中装置可采用图2中的

 

（填数字序号，下同）；其反应方程式为

 

；D中装置可采用下图中的

 

．
（2）二氧化碳与超氧化钾反应除生成氧气还生成什么物质？
【老师提示】1．二氧化碳与超氧化钾反应的生成物只有两种，其一是氧气，其二是一种化合物．
2．人呼出的气体中含有的水分也能与超氧化钾反应生成氧气．
【作出猜想】二氧化碳与超氧化钾反应生成的化合物到底是哪种物质？
甲同学作出了以下三种猜想：①是一种酸；     ②是一种碱；     ③是一种碳酸盐．
通过对反应物有关的元素组成的分析，乙同学认为猜想

 

（填数字序号）一定是错误的，理由是

 

．
【进行实验】同学们通过以下实验验证了甲同学的另一个猜想是正确的，请完成如表实验报告．

实验步骤	实验现象	实验结论

（3）简述鉴定氧自救器药罐中生氧剂超氧化钾是否需要更换的简便的化学方法

 

．

Answer 1

考点：制取气体的反应原理的探究,常见气体的检验与除杂方法,二氧化碳的实验室制法,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：本题是用实验的方法探究超氧化钾的性质和变化规律；首先提出问题、做出猜想、设计实验方案，然后进行实验，由实验现象得出正确的结论．还涉及到碳酸根（CO₃^2-）的鉴定方法；二氧化碳与超氧化钾反应后的生成的物质，应该根据质量守恒定律中的元素守恒来判断，二氧化碳与超氧化钾中没有氢元素，因此生成物中应该也没有氢元素；要验证第③种猜想正确，只要用稀盐酸和澄清的石灰水验证碳酸根离子的存在就可以了．氧气的验证方法是用带火星的木条检验，观察木条是否复燃．

解答：解：
（1）实验室二氧化碳用石灰石与稀盐酸制取且不需要加热的反应，发生装置的选取，只能从②③选，②③的区别主要是漏斗的不同，②应把漏斗嘴深入液面以下，否则制的气体会从漏斗跑出；化学方程式的书写CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；根据氧气不易溶于水（或密度比空气大）性质所以可选用排水（或向上排空气）收集；
【作出猜想】运用质量守恒定律进行物质的推断，由于反应物中无H元素，故生成物中也一定无酸或碱，从而排出①②；
【进行实验】碳酸盐的鉴定，可以根据生成物CO₂或生成物碳酸盐来确定；
（3）要鉴定生氧剂超氧化钾是否需要更换的简便的化学方法是：加水看是否有氧气冒出，通过观察气泡的多少，来判断是否需要更换．故答案为：取超氧化钾少许放入试管中，再滴入几滴纯净水，观察是否有气泡冒出，将带火星的木条伸入试管内，观察木条是否复燃，即可判断生氧剂是否需要更换．
故答案为：
（1）②③；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；③；
[作出猜想]①②；二氧化碳与超氧化钾都不含氢元素，根据质量守恒定律，不可能生成含有氢元素的酸与碱（答案合理即可）
[进行实验]

实验步骤	实验现象	实验结论
将二氧化碳与超氧化钾反应后的固体取样加入稀盐酸把产生的气体通入足量的澄清石灰水中	有大量气泡产生 澄清石灰水变浑浊	猜想③是正确的 二氧化碳与超氧化钾反应生成的化合物是碳酸钾

或

实验步骤	实验现象	实验结论
将二氧化碳与超氧化钾反应后的固体取样加入蒸馏水，配成饱和溶液，再加入饱和氢氧化钙溶液	无色溶液中出现白色浑浊	猜想③是正确的 二氧化碳与超氧化钾反应生成的化合物是碳酸钾

（3）取超氧化钾少许放入试管中，再滴入几滴纯净水，观察是否有气泡冒出，将带火星的木条伸入试管内，观察木条是否复燃，即可判断生氧剂是否需要更换．

点评：此题综合考察了物质的制取与收集装置的选取，物质的推断、鉴定，化学方程式的书写、质量守恒定律的运用等等，需要综合掌握化学知识，大胆的合理的进行推理．