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第10讲 实验基本技能与常见气体的制取、净化
考点1 常用仪器及基本操作
1.规范的操作是实验成功的基本保证,下列实验操作规范的是 ( )
2.中医药在治疗新冠肺炎中,为全球抗击疫情贡献了中国智慧。下列中药煎制步骤与实验室过滤操作原理相同的是 ( )
3.下列实验操作正确的是 ( )
4.实验操作不仅要科学规范,还要关注环保、安全等问题。下列实验操作正确的是 ( )
5.以下是进行木炭在氧气中燃烧实验的示意图,有关实验仪器名称的判断,错误的是( )
A.a是试管夹 B.b是酒精灯 C.c是集气瓶 D.d是烧杯
6.“操作千万条,安全第一条”。下列实验操作符合安全要求的是( )
考点2 常见气体的制备、检验与净化
7.15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是 ( )
8.家庭医药箱里有一瓶标签缺损的医用双氧水,为测定其溶质质量分数,小宁设计了如图实验:在试管中放入一定量的二氧化锰,然后用注射器注入10 mL 该医用双氧水,直到试管中不再有气泡产生,通过测量量筒中水的体积就可以大致计算出双氧水质量分数。
(1)实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有 的性质。
(2)若俯视读得量筒中水的体积,则测得的双氧水质量分数将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
9.“化学氧自救呼吸器”是一种在缺氧环境中通过制氧剂临时供氧的装置。制氧剂的主要成分是超氧化钾(KO2),产生氧气的主要原理是超氧化钾与人体呼出的水汽反应,其化学方程式为4KO2+2H2O 4KOH+3O2↑。制氧剂中其他成分不能生成氧气。
(1)小明设计化学氧自救呼吸器时,为确定制氧剂的用量,除了查阅人体每分钟呼吸次数外,还需了解哪些与人体呼吸相关的数据 。(例举一个)
(2)若该呼吸器需为使用者提供48克氧气,则至少需要含超氧化钾80%的制氧剂多少克
(3)小明设计了如图甲、乙两种化学氧自救呼吸器,其内部气体路径如图所示。你认为哪种方案更合理 说明理由: 。
10.氯气(Cl2)是一种黄绿色气体,它可溶于水,得到黄绿色的氯水。它易与氢氧化钠反应,不与硫酸反应。
(1)小明对氯气溶于水的过程中所发生的变化提出了两种假设:
假设1:氯气溶于水的过程中只有物理变化
假设2:氯气溶于水的过程中既有物理变化又有化学变化
小明向氯水中加入紫色石蕊试液,发现溶液先变红后褪色。由溶液变红可知氯水显 性,从而知道氯气溶于水的过程中发生了化学变化。假设2成立。
(2)小明对褪色现象产生了兴趣,查阅资料后了解到氯水有漂白性。氯水中有氯气分子,还有氯气与水反应得到的盐酸和次氯酸(HClO)。他对氯水的漂白性提出了3种假设:
A.盐酸有漂白性
B.氯气有漂白性
C.次氯酸有漂白性
经过认真思考,小明否定了假设A,请写出依据: 。
实验室制备的氯气往往带有水蒸气和其他杂质。为了探究氯气是否具有漂白性,必须要用纯净、干燥的氯气。图甲是小明为了干燥氯气所设计的装置图。请在图甲中将广口瓶中的导管画完整,并在图中的( )处写出试剂名称。最后,将经过除杂后得到的干燥氯气通入装有有色布条的试管中(如图乙),布条颜色不变。得出结论:氯气不具有漂白性。
(3)次氯酸除了有漂白性外还有不稳定性。小明设计了一套装置,收集到一试管次氯酸见光分解后生成的气体,将带火星的木条伸入试管,发现木条复燃,说明分解产物中含有 。
11.思维模型的建构既方便于问题的解决,又能促进深度学习。某科学研究小组同学,在研究了气体检验专题内容后,认为气体检验的关键是干扰气体的界定,判断标准是对后续实验是否会产生干扰。于是在老师的指导下对解决“气体检验”类问题建构了如下思维模型:
【模型应用】同学们为检验天然气燃烧后的气体产物成分,应用思维模型设计了如图甲实验方案(固定装置未画出),将天然气在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。
图甲
(1)实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝,B、F装置中的澄清石灰水均变浑浊,D装置中的澄清石灰水不变浑浊,由此可得出该气体产物的成分为 ;
(2)图甲实验方案中,装置C和D归属于上述思维模型中的 环节;
【改进创新】小金同学认为原气体产物中的CO2对CO的检验不会产生干扰,于是从简约装置、节约实验药品的角度出发,对图甲方案进行了改进与创新,去掉B、C、D装置,替换F、G装置,改用图乙所示的装置对该气体产物的成分进行探究。在实验中,小金先从A处通一段时间混合气体,再点燃E处酒精灯加热,观察现象,也实现了气体产物成分的检验。
图乙
(3)实验中,小金在加热前先通一段时间的混合气体,其目的是 ;
(4)实验中,判断E中玻璃管内空气已排尽的实验现象是 。
12.有一瓶气体,可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成。为确定其组成,在老师的指导下,实验小组对该瓶气体进行了如下探究:
【查阅资料】脱氧剂(还原铁粉)能够吸收氧气和水蒸气。
【实验设计】用下图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。
【实验步骤】①检查装置气密性;②通入一定量氮气;③通入该气体,点燃酒精灯。
【实验现象】步骤③实验过程中,A装置无现象,B和F装置出现白色沉淀,E装置中出现光亮的红色物质。
【实验结论】该气体由 组成。
【实验反思】
(1)C装置的作用是 。
(2)步骤②通入一定量氮气的目的是 。
(3)E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 。
A组 基础题组
1.如图是实验室制备、收集、验满、验证性质的对应操作,其中正确的是 ( )
A B C D
2.用KClO3和MnO2制取O2,反应后分离得到固体KCl和MnO2。图示装置符合实验要求的是 ( )
3.下列实验操作,合理的是 ( )
A.检查装置的气密性时,先用两手掌紧贴试管外壁,再将导管浸入水中
B.用高锰酸钾制氧气时,先固定试管,后放置酒精灯
C.用高锰酸钾制氧气时用排水法收集,先将导管伸入集气瓶,后加热试管
D.给试管中的药品加热时,先使试管均匀受热,再固定在药品的下部加热
4.下列实验操作中,正确的是 ( )
5.实验室有两瓶标签模糊的药品(编号A和B),其中一瓶是碳酸钠,另一瓶是碳酸钾;现要将两种药品区别开来,小金进行了如下实验。
实验一:利用如图甲所示装置,分别将两种待检药品与足量稀硫酸反应,并用天平测得干燥管及管内物质反应前后的质量,其质量差如表所示。
甲
待检药品 干燥管及管内物质反应前后的质量差
1克A m1
1克B m2
实验二:利用如图乙所示装置,分别将两种待检药品与足量稀硫酸反应,并用量筒测出排出水的体积,其体积值如表所示。
乙
待检药品 排出水的体积
1克A V1
1克B V2
(1)写出碳酸钠与足量稀硫酸反应的化学方程式: 。
(2)若m1(3)两次实验结束后,锥形瓶内都会有二氧化碳残留。试分析此现象对两次实验结果的影响。实验一中,“干燥管及管内物质反应前后的质量差” (选填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同);实验二中,“排出水的体积” 。
B组 提升题组
6.小乐为了检验气体X(纯净物),进行了如图所示实验。观察到实验①中干冷烧杯内壁有水珠,实验②中澄清石灰水变浑浊。则对气体X分析正确的是 ( )
实验① 实验②
A.根据实验①的现象,说明气体X中含氢、氧元素
B.根据实验②的现象,说明气体X中含碳、氧元素
C.根据实验①②的现象,说明气体X为甲烷
D.根据实验①②的现象,说明气体X中一定含碳、氢元素
7.二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为了比较两者的催化能力,小明按图甲所示装置进行了如下实验。
甲 乙
①取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器A从容器中抽出2毫升气体,用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中,采集数据,直至反应结束。
③用3.1毫克、5.6毫克过氧化氢酶,1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰分别重复上述实验,获取数据如图乙。
(1)步骤③采用不同质量的过氧化氢酶和二氧化锰重复上述实验的目的是 。
(2)小明分析相关数据,得出“过氧化氢酶的催化能力比二氧化锰强”这一结论,其依据是在过氧化氢酶和二氧化锰的质量相同时, 。
(3)查阅资料得知:过氧化氢分解为放热反应,温度过高会降低过氧化氢酶的活性。据此小明推测:如果过氧化氢酶质量过大,实验会出现的现象是 。
8.已知草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)受热分解得到的固体产物是氧化亚铁。小金为探究草酸亚铁晶体受热分解后的气体产物,按如图装置进行实验,A、B装置中均反应完全。
(1)实验中观察到A中无水硫酸铜变蓝,B、D中澄清石灰水变浑浊,C中氧化铜变红,上述现象可以确定气体产物中一定存在的是 。
(2)请写出草酸亚铁晶体受热分解的化学方程式: 。
(3)请针对该实验装置存在的安全隐患进行改进: 。
9.小科利用如下仪器组装装置,测定某牙膏样品中碳酸钙的质量分数。实验中,通过测定4 g样品与足量盐酸反应得到二氧化碳的体积,就能达到目的(样品中其他成分遇酸不产生气体)。
组别 样品质量 CO2的体积
第1组 4 g 22.3 mL
第2组 4 g 22.4 mL
第3组 4 g 22.5 mL
请回答下列问题:
(1)装置B中发生的化学反应现象为 。
(2)小科利用A、C装置组装一套测量二氧化碳体积的装置,要达到实验目的,那么装置中导管接口从左到右的连接顺序为c→ 。
(3)表中为小科实验时测得的3组数据,又已知常温常压下CO2的密度为W g/L,则该牙膏样品中CaCO3的质量分数为 (用含W的分数来表示)。
(4)小科的实验引发了同学们的讨论,下列说法合理的是 。
A.装置A中水面的植物油层可隔离二氧化碳和水,防止二氧化碳溶于水,提高测定的准确度
B.利用A、C装置组装测量二氧化碳体积,由于装置B中的二氧化碳无法全部进入到装置A中,测得二氧化碳气体的体积偏小
C.在测量二氧化碳气体体积时,装置内本身的空气会影响测量结果
D.用比较灵敏的电子秤称出装置B反应前后的质量差,也可测定该牙膏样品中碳酸钙的质量分数
思维亮剑
1.酸碱中和反应实验多处使用滴管,下列操作正确的是 ( )
2.(1)下图为实验室制取并收集气体的装置图,请回答下列问题。
①仪器a的名称是 。
②若用A装置制取氧气,写出对应的化学方程式 。
③若需收集一瓶较纯净的氧气,应选用的装置是 (填装置序号)。
④若用C装置收集一瓶二氧化碳气体,其验满的方法是 。
⑤二氧化硫是一种有刺激性气味的有毒气体,比空气的密度大,易溶于水且与水反应。若用F装置收集二氧化硫气体,则气体应从 (填“b”或“c”)端导入。
(2)电解饱和食盐水可以制得氢氧化钠、氯气(Cl2)和氢气,并进而生产具有消毒、漂白作用的漂白液。
①粗盐中的难溶性杂质可通过溶解、 操作除去,以免破坏电解装置。
②写出电解饱和食盐水的化学方程式 。
③某同学想知道某一瓶放置一段时间的漂白液是否变质,设计了下列探究实验。
【查阅资料】
Ⅰ制取漂白液(有效成分为NaClO)的原理:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
Ⅱ在空气中NaClO易发生反应2NaClO+H2O+CO2Na2CO3+2HClO,HClO能使有色布条褪色,且HClO含量越高,漂白效果越好;HClO易分解,分解后丧失漂白作用
ⅢCa(ClO)2易溶于水
【提出问题】放置一段时间的漂白液是否变质
【提出猜想】猜想1:未变质,溶液中主要成分为NaCl、NaClO
猜想2:部分变质,溶液中主要成分为NaCl、NaClO、Na2CO3
猜想3:全部变质,溶液中主要成分为NaCl、Na2CO3
【实验探究】
实验操作 实验现象 实验结论
ⅰ取适量该溶液于烧杯中,放入有色布条 猜想3不成立
ⅱ另取适量该溶液于试管中,滴入适量氯化钙溶液 产生白色沉淀 猜想 成立
写出实验操作ⅱ中产生白色沉淀的化学方程式 。
【拓展应用】由【查阅资料】和下图可知,需控制pH约为 时(填整数),漂白液具有最佳漂白能力。
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第10讲 实验基本技能与常见气体的制取、净化
考点1 常用仪器及基本操作
1.规范的操作是实验成功的基本保证,下列实验操作规范的是 ( )
答案 C
解析 给试管中的液体加热时,用酒精灯的外焰,且液体体积不能超过试管容积的,A错误;用pH试纸测定未知溶液的pH时,不能将pH试纸伸入待测液中,以免污染待测液,B错误;稀释浓硫酸时,要把浓硫酸缓缓地沿器壁注入水中,同时用玻璃棒不断搅拌,D错误。
2.中医药在治疗新冠肺炎中,为全球抗击疫情贡献了中国智慧。下列中药煎制步骤与实验室过滤操作原理相同的是 ( )
答案 C
解析 中药煎制过程中取液弃渣,是将药渣和药液分离,属于过滤操作。
3.下列实验操作正确的是 ( )
答案 D
解析 加热时,试管中液体不超过试管容积的1/3,A错误;添加固体药品,试管必须横放,B错误;添加液体药品,滴管不能伸入试管中,C错误;故选D。
4.实验操作不仅要科学规范,还要关注环保、安全等问题。下列实验操作正确的是 ( )
答案 A
解析 取用固体粉末,试管先横放,用药匙或纸槽将药品送到试管底部,A正确;加热液体时,液体量不超过试管容积的1/3,B错误;不能往点燃的酒精灯中添加酒精,C错误;废液不能直接倒入水池中,D错误。
5.以下是进行木炭在氧气中燃烧实验的示意图,有关实验仪器名称的判断,错误的是( )
A.a是试管夹 B.b是酒精灯 C.c是集气瓶 D.d是烧杯
答案 A
解析 a为坩埚钳。
6.“操作千万条,安全第一条”。下列实验操作符合安全要求的是( )
答案 C
解析 点燃酒精灯用火柴点燃,A错误;转移蒸发皿用坩埚钳,B错误;闻气味用扇闻的方法,C正确;稀释浓硫酸时要将浓硫酸倒入水中并不断搅拌,D错误。
考点2 常见气体的制备、检验与净化
7.15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是 ( )
答案 D
解析 长颈漏斗不能控制液体的滴加速率,因此不能控制反应速率,A、C错误;分液漏斗中应该盛放过氧化氢溶液,B错误。
思路分析 根据题意,实验室利用15%的H2O2溶液制取O2,反应速率较快,选择的制取装置应能控制反应速率,逐项进行分析判断。
8.家庭医药箱里有一瓶标签缺损的医用双氧水,为测定其溶质质量分数,小宁设计了如图实验:在试管中放入一定量的二氧化锰,然后用注射器注入10 mL 该医用双氧水,直到试管中不再有气泡产生,通过测量量筒中水的体积就可以大致计算出双氧水质量分数。
(1)实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有 的性质。
(2)若俯视读得量筒中水的体积,则测得的双氧水质量分数将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案 (1)不易溶于水 (2)偏大
解析 (1)不易溶于水的气体可以用排水法收集。(2)俯视读数造成测量值偏大,则双氧水质量分数将偏大。
9.“化学氧自救呼吸器”是一种在缺氧环境中通过制氧剂临时供氧的装置。制氧剂的主要成分是超氧化钾(KO2),产生氧气的主要原理是超氧化钾与人体呼出的水汽反应,其化学方程式为4KO2+2H2O 4KOH+3O2↑。制氧剂中其他成分不能生成氧气。
(1)小明设计化学氧自救呼吸器时,为确定制氧剂的用量,除了查阅人体每分钟呼吸次数外,还需了解哪些与人体呼吸相关的数据 。(例举一个)
(2)若该呼吸器需为使用者提供48克氧气,则至少需要含超氧化钾80%的制氧剂多少克
(3)小明设计了如图甲、乙两种化学氧自救呼吸器,其内部气体路径如图所示。你认为哪种方案更合理 说明理由: 。
答案 (1)呼出气体中的水蒸气含量(或每次呼吸耗氧量,其他合理答案也可)
(2)解:设得到48克氧气需要超氧化钾的质量为x。
4KO2+2H2O 4KOH+3O2↑
284 96
x 48克
= x=142克
制氧剂质量为=177.5克
答:至少需要含超氧化钾80%的制氧剂的质量为177.5克。
(3)选择甲或乙,理由能充分支持观点。
示例:甲合理,水汽能快速与制氧剂接触,且呼气和吸气时水汽都有机会与制氧剂反应,水汽利用率高
解析 (1)为确定制氧剂用量,需要知道人呼出的水蒸气质量,所以除查阅人体每分钟呼吸次数外,还需知道呼出气体中的水蒸气含量、每次呼吸耗氧量等。
10.氯气(Cl2)是一种黄绿色气体,它可溶于水,得到黄绿色的氯水。它易与氢氧化钠反应,不与硫酸反应。
(1)小明对氯气溶于水的过程中所发生的变化提出了两种假设:
假设1:氯气溶于水的过程中只有物理变化
假设2:氯气溶于水的过程中既有物理变化又有化学变化
小明向氯水中加入紫色石蕊试液,发现溶液先变红后褪色。由溶液变红可知氯水显 性,从而知道氯气溶于水的过程中发生了化学变化。假设2成立。
(2)小明对褪色现象产生了兴趣,查阅资料后了解到氯水有漂白性。氯水中有氯气分子,还有氯气与水反应得到的盐酸和次氯酸(HClO)。他对氯水的漂白性提出了3种假设:
A.盐酸有漂白性
B.氯气有漂白性
C.次氯酸有漂白性
经过认真思考,小明否定了假设A,请写出依据: 。
实验室制备的氯气往往带有水蒸气和其他杂质。为了探究氯气是否具有漂白性,必须要用纯净、干燥的氯气。图甲是小明为了干燥氯气所设计的装置图。请在图甲中将广口瓶中的导管画完整,并在图中的( )处写出试剂名称。最后,将经过除杂后得到的干燥氯气通入装有有色布条的试管中(如图乙),布条颜色不变。得出结论:氯气不具有漂白性。
(3)次氯酸除了有漂白性外还有不稳定性。小明设计了一套装置,收集到一试管次氯酸见光分解后生成的气体,将带火星的木条伸入试管,发现木条复燃,说明分解产物中含有 。
答案 (1)酸 (2)盐酸能使紫色石蕊试液变红,且不褪色 (3)氧气
解析 (1)酸性溶液能使紫色石蕊试液变红,实验中观察到溶液变红,说明溶液显酸性。(2)根据题目信息可知,氯气与水反应生成了盐酸和次氯酸,盐酸显酸性,可使紫色石蕊试液变红,但是不能使紫色石蕊试液褪色,所以假设A不成立。浓硫酸具有吸水性,且不与氯气反应,可用浓硫酸来干燥氯气,因此甲中液体是浓硫酸;为了保证气体充分流经浓硫酸,气体应从长导管进入。(3)次氯酸分解产生的气体能使带火星的木条复燃,说明分解产物中有氧气。
11.思维模型的建构既方便于问题的解决,又能促进深度学习。某科学研究小组同学,在研究了气体检验专题内容后,认为气体检验的关键是干扰气体的界定,判断标准是对后续实验是否会产生干扰。于是在老师的指导下对解决“气体检验”类问题建构了如下思维模型:
【模型应用】同学们为检验天然气燃烧后的气体产物成分,应用思维模型设计了如图甲实验方案(固定装置未画出),将天然气在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。
图甲
(1)实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝,B、F装置中的澄清石灰水均变浑浊,D装置中的澄清石灰水不变浑浊,由此可得出该气体产物的成分为 ;
(2)图甲实验方案中,装置C和D归属于上述思维模型中的 环节;
【改进创新】小金同学认为原气体产物中的CO2对CO的检验不会产生干扰,于是从简约装置、节约实验药品的角度出发,对图甲方案进行了改进与创新,去掉B、C、D装置,替换F、G装置,改用图乙所示的装置对该气体产物的成分进行探究。在实验中,小金先从A处通一段时间混合气体,再点燃E处酒精灯加热,观察现象,也实现了气体产物成分的检验。
图乙
(3)实验中,小金在加热前先通一段时间的混合气体,其目的是 ;
(4)实验中,判断E中玻璃管内空气已排尽的实验现象是 。
答案 (1)H2O、CO2、CO (2)气体净化 (3)防止加热时发生爆炸,检验CO2 (4)H装置中澄清石灰水变浑浊
解析 (1)A中无水硫酸铜变蓝说明有水,B、F中澄清石灰水变浑浊,D中澄清石灰水不变浑浊,说明有CO2、CO。
(2)C装置除去原有的CO2,D装置检验CO2是否除尽。
(4)空气排尽,气体产物中的CO2与澄清石灰水反应产生沉淀。
12.有一瓶气体,可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成。为确定其组成,在老师的指导下,实验小组对该瓶气体进行了如下探究:
【查阅资料】脱氧剂(还原铁粉)能够吸收氧气和水蒸气。
【实验设计】用下图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。
【实验步骤】①检查装置气密性;②通入一定量氮气;③通入该气体,点燃酒精灯。
【实验现象】步骤③实验过程中,A装置无现象,B和F装置出现白色沉淀,E装置中出现光亮的红色物质。
【实验结论】该气体由 组成。
【实验反思】
(1)C装置的作用是 。
(2)步骤②通入一定量氮气的目的是 。
(3)E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 。
答案 一氧化碳和二氧化碳(CO和CO2) (1)除去CO2气体 (2)排尽装置中原有的空气 (3)CO+CuOCu+CO2
解析 A:除去氧气;B:检验气体中是否含有二氧化碳;C:除去气体中的二氧化碳;D:除去水蒸气;E:检验是否有一氧化碳;F:检验是否有二氧化碳生成。
【实验结论】B中澄清石灰水变浑浊,说明气体中有二氧化碳;E中出现光亮的物质,同时F中变浑浊说明有一氧化碳。
【实验反思】实验前通入氮气,目的是排尽装置内原有的空气,防止对后续检验产生影响。
A组 基础题组
1.如图是实验室制备、收集、验满、验证性质的对应操作,其中正确的是 ( )
A B C D
答案 A
解析 向上排空气法收集氧气时导管要伸入集气瓶底部,B错误;验满时带火星的木条应放在集气瓶瓶口,C错误;集气瓶底部没有放水或者细沙,D错误。
2.用KClO3和MnO2制取O2,反应后分离得到固体KCl和MnO2。图示装置符合实验要求的是 ( )
答案 D
解析 A项,用KClO3和MnO2制取O2应使用固体加热型发生装置,错误;B项,氧气的密度大于空气,应该使用向上排空气法收集,错误;C项,过滤操作应注意“一贴、二低、三靠”,题图中未使用玻璃棒引流,错误;D项,滤液蒸发的操作正确。
3.下列实验操作,合理的是 ( )
A.检查装置的气密性时,先用两手掌紧贴试管外壁,再将导管浸入水中
B.用高锰酸钾制氧气时,先固定试管,后放置酒精灯
C.用高锰酸钾制氧气时用排水法收集,先将导管伸入集气瓶,后加热试管
D.给试管中的药品加热时,先使试管均匀受热,再固定在药品的下部加热
答案 D
解析 检查装置气密性时,若先用两手掌紧贴试管外壁,再将导管浸入水中,则可能不会有气泡产生,无法根据是否有气泡冒出来判断气密性的好坏,A错误;用高锰酸钾制氧气时,应先放置酒精灯,后固定试管,B错误;用排水法收集氧气,先将导管伸入集气瓶,后加热试管,会导致收集到的氧气不纯,C错误;给试管中的药品加热时,先使试管均匀受热,再固定在药品的下部加热,D正确。
4.下列实验操作中,正确的是 ( )
答案 C
解析 药品和砝码位置放反了,故A错误;倾倒液体药品时,应取下瓶塞倒放在实验台上,标签要贴向手心,瓶口紧贴试管口,试管要倾斜,故B错误;用火柴点燃酒精灯,C正确;用pH试纸测定溶液的酸碱度时,应将待测液滴到pH试纸上,不应伸入待测溶液中,故D错误。
5.实验室有两瓶标签模糊的药品(编号A和B),其中一瓶是碳酸钠,另一瓶是碳酸钾;现要将两种药品区别开来,小金进行了如下实验。
实验一:利用如图甲所示装置,分别将两种待检药品与足量稀硫酸反应,并用天平测得干燥管及管内物质反应前后的质量,其质量差如表所示。
甲
待检药品 干燥管及管内物质反应前后的质量差
1克A m1
1克B m2
实验二:利用如图乙所示装置,分别将两种待检药品与足量稀硫酸反应,并用量筒测出排出水的体积,其体积值如表所示。
乙
待检药品 排出水的体积
1克A V1
1克B V2
(1)写出碳酸钠与足量稀硫酸反应的化学方程式: 。
(2)若m1(3)两次实验结束后,锥形瓶内都会有二氧化碳残留。试分析此现象对两次实验结果的影响。实验一中,“干燥管及管内物质反应前后的质量差” (选填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同);实验二中,“排出水的体积” 。
答案 (1)Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑
(2)K2CO3
(3)偏小 无影响
解析 (1)碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,化学方程式为Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑。
(2)Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑
106 44
K2CO3+H2SO4K2SO4+H2O+CO2↑
138 44
1
可见,质量相同的碳酸钠和碳酸钾,分别与足量的稀硫酸反应,生成二氧化碳的质量前者大于后者。即若m1(3)实验一中,“干燥管及管内物质反应前后的质量差”就是吸收二氧化碳的质量,既然有部分二氧化碳没有被吸收,那么测量值肯定偏小。实验二中,“排出水的体积”与生成二氧化碳的体积有关,虽然部分二氧化碳没有进入集气瓶,但是它可以推动等体积的空气排出,因此对测量结果无影响。
B组 提升题组
6.小乐为了检验气体X(纯净物),进行了如图所示实验。观察到实验①中干冷烧杯内壁有水珠,实验②中澄清石灰水变浑浊。则对气体X分析正确的是 ( )
实验① 实验②
A.根据实验①的现象,说明气体X中含氢、氧元素
B.根据实验②的现象,说明气体X中含碳、氧元素
C.根据实验①②的现象,说明气体X为甲烷
D.根据实验①②的现象,说明气体X中一定含碳、氢元素
答案 D
解析 实验①的现象说明有水生成,则气体X中一定含氢元素,可能含氧元素,A错误;实验②的现象说明有二氧化碳生成,则气体X中一定含碳元素,可能含氧元素,B错误;根据实验①②的现象,只能说明气体X中一定含碳、氢元素,但不能确定是甲烷气体,C错误、D正确。
7.二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为了比较两者的催化能力,小明按图甲所示装置进行了如下实验。
甲 乙
①取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器A从容器中抽出2毫升气体,用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中,采集数据,直至反应结束。
③用3.1毫克、5.6毫克过氧化氢酶,1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰分别重复上述实验,获取数据如图乙。
(1)步骤③采用不同质量的过氧化氢酶和二氧化锰重复上述实验的目的是 。
(2)小明分析相关数据,得出“过氧化氢酶的催化能力比二氧化锰强”这一结论,其依据是在过氧化氢酶和二氧化锰的质量相同时, 。
(3)查阅资料得知:过氧化氢分解为放热反应,温度过高会降低过氧化氢酶的活性。据此小明推测:如果过氧化氢酶质量过大,实验会出现的现象是 。
答案 (1)避免偶然性或使实验结论更具普遍性
(2)在相同较短时间内,加入过氧化氢酶的容器内压强更大或产生相同的压强变化,加入过氧化氢酶的容器所用的时间短
(3)实验过程中过氧化氢分解突然变慢或实验过程中压强变化突然变慢
解析 (1)步骤③采用不同质量的过氧化氢酶和二氧化锰重复题述实验的目的是避免实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。(2)由图乙中的两个图像可知,加入过氧化氢酶和二氧化锰质量相同时,在相同较短时间内,加入过氧化氢酶的容器内压强更大,也就是生成了更多的氧气,这一现象说明了过氧化氢酶对过氧化氢分解的催化能力比二氧化锰强。(3)过氧化氢分解为放热反应,而过氧化氢酶质量过大使反应速率过快,短时间内放出大量热,过氧化氢酶的活性受热后降低,所以催化效果减弱,反应突然变慢。
关键点拨 本题考查实验装置的综合应用,为高频考点,把握反应快慢测定原理及影响反应快慢的因素为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,题目难度不大。
8.已知草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)受热分解得到的固体产物是氧化亚铁。小金为探究草酸亚铁晶体受热分解后的气体产物,按如图装置进行实验,A、B装置中均反应完全。
(1)实验中观察到A中无水硫酸铜变蓝,B、D中澄清石灰水变浑浊,C中氧化铜变红,上述现象可以确定气体产物中一定存在的是 。
(2)请写出草酸亚铁晶体受热分解的化学方程式: 。
(3)请针对该实验装置存在的安全隐患进行改进: 。
答案 (1)H2O、CO、CO2
(2)FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O
(3)在D的导管出口点燃一盏酒精灯,用于除去CO尾气
解析 (1)无水硫酸铜变蓝,说明产物中有水;B中澄清石灰水变浑浊,说明产物中有CO2;C中氧化铜变红,D中澄清石灰水变浑浊,说明产物中有CO。(3)产物中有CO,需要增加尾气处理装置。
误区警示 CO等有害气体在进行化学实验的过程中一定要有尾气处理装置,防止污染大气。
9.小科利用如下仪器组装装置,测定某牙膏样品中碳酸钙的质量分数。实验中,通过测定4 g样品与足量盐酸反应得到二氧化碳的体积,就能达到目的(样品中其他成分遇酸不产生气体)。
组别 样品质量 CO2的体积
第1组 4 g 22.3 mL
第2组 4 g 22.4 mL
第3组 4 g 22.5 mL
请回答下列问题:
(1)装置B中发生的化学反应现象为 。
(2)小科利用A、C装置组装一套测量二氧化碳体积的装置,要达到实验目的,那么装置中导管接口从左到右的连接顺序为c→ 。
(3)表中为小科实验时测得的3组数据,又已知常温常压下CO2的密度为W g/L,则该牙膏样品中CaCO3的质量分数为 (用含W的分数来表示)。
(4)小科的实验引发了同学们的讨论,下列说法合理的是 。
A.装置A中水面的植物油层可隔离二氧化碳和水,防止二氧化碳溶于水,提高测定的准确度
B.利用A、C装置组装测量二氧化碳体积,由于装置B中的二氧化碳无法全部进入到装置A中,测得二氧化碳气体的体积偏小
C.在测量二氧化碳气体体积时,装置内本身的空气会影响测量结果
D.用比较灵敏的电子秤称出装置B反应前后的质量差,也可测定该牙膏样品中碳酸钙的质量分数
答案 (1)固体逐渐减少,溶液中有气泡产生 (2)b→a→d (3)% (4)AD
解析 (1)盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳,因此会看到有固体逐渐减少,气泡产生。(2)B为发生装置,A为排水装置,C为测量装置,故连接顺序为c→b→a→d。(3)生成气体体积平均为22.4 mL=0.022 4 L,二氧化碳质量为0.022 4 L×W g/L=0.022 4W g,二氧化碳中碳元素与碳酸钙中碳元素质量相等,设碳酸钙质量为m,则有m××100%=0.022 4W g××100%,m= g,所以碳酸钙质量分数为×100%=%。
(4)二氧化碳能溶于水,所以不能直接与水接触,加入植物油,可以防止二氧化碳溶于水,影响实验结果,A合理;二氧化碳代替了空气,被挤压出去的空气体积与留在瓶内的二氧化碳体积一致,测量结果不会偏小,故B不合理、C不合理;根据反应前后装置B质量变化,可以计算出减少的二氧化碳的质量,根据质量守恒定律计算碳酸钙质量并求出质量分数,D合理。
思维亮剑
1.酸碱中和反应实验多处使用滴管,下列操作正确的是 ( )
答案 A
解析 滴加液体时,胶头滴管应悬在烧杯或试管的正上方,故A正确;滴管不能放在桌子上,以免污染滴管,故B不正确;取用稀盐酸的滴管应保持胶帽在上,不能倒放,防止液体倒流,污染试剂、腐蚀胶帽,故C不正确;不能用胶头滴管搅拌液体,故D不正确。
2.(1)下图为实验室制取并收集气体的装置图,请回答下列问题。
①仪器a的名称是 。
②若用A装置制取氧气,写出对应的化学方程式 。
③若需收集一瓶较纯净的氧气,应选用的装置是 (填装置序号)。
④若用C装置收集一瓶二氧化碳气体,其验满的方法是 。
⑤二氧化硫是一种有刺激性气味的有毒气体,比空气的密度大,易溶于水且与水反应。若用F装置收集二氧化硫气体,则气体应从 (填“b”或“c”)端导入。
(2)电解饱和食盐水可以制得氢氧化钠、氯气(Cl2)和氢气,并进而生产具有消毒、漂白作用的漂白液。
①粗盐中的难溶性杂质可通过溶解、 操作除去,以免破坏电解装置。
②写出电解饱和食盐水的化学方程式 。
③某同学想知道某一瓶放置一段时间的漂白液是否变质,设计了下列探究实验。
【查阅资料】
Ⅰ制取漂白液(有效成分为NaClO)的原理:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
Ⅱ在空气中NaClO易发生反应2NaClO+H2O+CO2Na2CO3+2HClO,HClO能使有色布条褪色,且HClO含量越高,漂白效果越好;HClO易分解,分解后丧失漂白作用
ⅢCa(ClO)2易溶于水
【提出问题】放置一段时间的漂白液是否变质
【提出猜想】猜想1:未变质,溶液中主要成分为NaCl、NaClO
猜想2:部分变质,溶液中主要成分为NaCl、NaClO、Na2CO3
猜想3:全部变质,溶液中主要成分为NaCl、Na2CO3
【实验探究】
实验操作 实验现象 实验结论
ⅰ取适量该溶液于烧杯中,放入有色布条 猜想3不成立
ⅱ另取适量该溶液于试管中,滴入适量氯化钙溶液 产生白色沉淀 猜想 成立
写出实验操作ⅱ中产生白色沉淀的化学方程式 。
【拓展应用】由【查阅资料】和下图可知,需控制pH约为 时(填整数),漂白液具有最佳漂白能力。
答案 (化学方程式2分,其余每空1分,共14分)
(1)①锥形瓶 ②2KClO32KCl+3O2↑ ③E ④将燃着的木条平放在集气瓶口,若木条熄灭,则二氧化碳已收集满 ⑤c
(2)①过滤
②2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
③【实验探究】ⅰ有色布条褪色 ⅱ2 Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl
【拓展应用】 5
解析 (1)②A装置是固体加热型发生装置,且试管口未放棉花,若用来制取氧气,应选原料氯酸钾和二氧化锰,对应化学方程式为2KClO32KCl+3O2↑。③排水法收集的气体较纯净,应选E装置收集。④若用向上排空气法收集CO2,验满时,应将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则CO2已满。⑤SO2的密度比空气大,应从c端导入。(2)①可通过溶解、过滤操作除去粗盐中的难溶性杂质。②电解饱和食盐水,生成氢氧化钠、氢气、氯气,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。③【实验探究】 取适量该溶液于烧杯中,放入有色布条,由于猜想3不成立,说明应含有NaClO,则现象应为有色布条褪色。另取适量该溶液于试管中,滴入适量CaCl2溶液,产生白色沉淀,说明溶液中有Na2CO3,则猜想2成立。反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl。
【拓展应用】 由题图可知,pH约为5时,含氯物质中HClO的质量分数最高,具有最佳漂白能力。
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