Question

【题目】化学是一门以实验为基础的学科，气体的制备是其中一种重要的实验。现有如下仪器供选。

（实验一）用大理石（或石灰石）和稀盐酸制取CO2。

（1）仪器A的名称是______，仪器F的名称是______。

（2）组装整套装置时，可选用图中的A、B、C、I、J、L、P和______。

（3）组装的装置在加入药品前要检查气密性，方法有多种，下列方法和现象能说明该装置不漏气的是___________（填字母序号填空）。

A．用弹簧夹夹紧橡胶管，向长颈漏斗中加水，长颈漏斗内形成稳定的水柱；

B．向长颈漏斗中注水使下端形成液封，在右侧导管口连接注射器，缓缓拉注射器活塞，长颈漏斗下端冒气泡；

C．向长颈漏斗中注水使下端形成液封，在右侧导管口连接注射器，缓缓推注射器活塞，长颈漏斗中液面上升；

D．将导管浸入水中，双手捂住锥形瓶外壁，观察到导管口没有气泡；

（4）实验室制取CO2气体的化学方程式为____，用向上排空法收集CO2气体验满的操作是____。

（5）选择气体的制取装置时，需要考虑反应物的状态、____和气体的性质。

（实验二）实验室制取O2并进行一系列探究。

〖探究1〗用氯酸钾、二氧化锰为原料制取并收集氧气

（1）该方法制取氧气的化学方程式为____；能用排水法收集氧气是因为氧气___；选用排水集气法，组装整套装置时，伸入集气瓶口的导管应选择上图中的________。

（2）某同学组装了发生装置如图1所示，错误是____，若要改正错误，需要操作的旋钮是____（填字母）。

（3）某小组经实验测定，排水法收集的氧气平均浓度为89.7%，向上排空气法收集的氧气平均浓度为79.7%，对比排水法和向上排空气法，________法收集的氧气更纯净，用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有_______（填字母编号）。

A．氧气的密度略大于空气的密度

B．加热氯酸钾和二氧化锰固体产生氧气的浓度只有80%左右

C．当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气

D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散

（4）某同学在实验室用氯酸钾和二氧化锰制氧气，加热一段时间后停止实验（氯酸钾未完全分解），他测得剩余物质中两种金属元素的质量分数分别为：锰元素质量分数11.0%，钾元素的质量分数39.0%，请问剩余物质中氧元素的质量分数为______。

A．4% B．14.5% C．25.5% D．50%

〖探究2〗对H2O2分解的各种催化剂的催化效果进行定量对比探究

（小资料）海藻酸钠是一种天然高分子物质，在本实验中性质稳定。实验方案如下：

I．用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球，备用。

II．取30粒含MnO2的海藻酸钠微球，采用左下图装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到如图的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。

（1）用双氧水、二氧化锰为原料制取氧气的化学方程式为___，该反应属于___反应（填基本反应类型）。

（2）每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因_____。

（3）用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60 s左右时压强瞬间回落，其原因是________。

（4）从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是________。

Answer 1

【答案】锥形瓶 酒精灯 H ABC CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 将燃烧的木条放在集气瓶口，熄灭即满（合理即可） 反应条件 2 KClO3 2 KCl + 3 O2↑ 不易溶于水 K 试管口向上倾斜了 AB 排水 ACD B 2 H2O2 2 H2O + O2↑ 分解 控制催化剂质量相等 反应剧烈，装置内气压过大，使锥形瓶上的橡皮塞弹出 CuO

【解析】

实验一：

（1）仪器A是锥形瓶，仪器B是酒精灯。

（2）该装置中缺少双孔胶塞，故选H。

（3）A、用弹簧夹夹紧橡胶管，向长颈漏斗中加水，长颈漏斗内形成稳定的水柱，说明装置不漏气，故正确；

B、向长颈漏斗中注水使下端形成液封，在右侧导管口连接注射器，缓缓拉注射器活塞，长颈漏斗下端冒气泡，说明装置不漏气，故正确；

C、向长颈漏斗中注水使下端形成液封，在右侧导管口连接注射器，缓缓推注射器活塞，长颈漏斗中液面上升，说明装置不漏气，故正确；

D、将导管浸入水中，双手捂住锥形瓶外壁，由于长颈漏斗的下端没入液面，故受热膨胀后不会有气体流入烧杯中，故不能观察到导管口有气泡，故不能验证气密性，故错误。故选ABC。

（4）实验室用碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水来制取二氧化碳，该反应的方程式为: CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑。用向上排空法收集CO2气体验满的操作是将燃烧的木条放在集气瓶口，熄灭即满。

（5）选择气体的制取装置时，需要考虑反应物的状态、反应条件和气体的性质

实验二：

（1）氯酸钾在二氧化锰做催化剂的条件下反应生成氯化钾和氧气，反应的方程式为：2 KClO3 2 KCl + 3 O2↑。氧气不易溶于水，故可以选排水法收集。选用排水集气法，组装整套装置时，伸入集气瓶口的导管应选择图中的K。

（2）加热固体药品时，试管口要略向下倾斜。选用排水集气法，组装整套装置时，伸入集气瓶口的导管应选择上图中的A和B。

（3）由题可知，用排水法收集的氧气更纯。用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有：A．氧气的密度略大于空气的密度，用向上排空气法收集氧气时可能有部分空气不能排干净，故正确；

B．加热氯酸钾和二氧化锰固体产生气体只有氧气，故氧气的浓度大于80%，故错误；

C．当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气，故正确；

D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散使空气不能被排干净，故正确。故选ACD。

（4）用氯酸钾和二氧化锰制氧气，加热一段时间后停止实验（氯酸钾未完全分解），则剩余物质为氯酸钾和二氧化锰、氯化钾，而钾元素和氯元素的质量比为39：35.5，则剩余物质中氯元素的质量分数为39.0%×=35.5%；则剩余物质中氧元素的质量分数为1-11.0%-39.0%-35.5%=14.5%．故选B。

小资料：

（1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下反应生成水和氧气，反应的方程式为：2 H2O2 2 H2O + O2↑。该反应是由一种物质反应生成两种物质，故是分解反应。

（2）根据控制变量法，每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因控制催化剂质量相等。

（3）用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60 s左右时压强瞬间回落，其原因是反应剧烈，装置内气压过大，使锥形瓶上的橡皮塞弹出。

（4）由题可知，催化效果较好、反应温和的催化剂是氧化铜。