中考化学专题《关于气体的制取和实验装置的探究》知识要点+典型例题.pdf

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1、1【精品】中考化学解题宝典专题专题 3333 关于气体的制取和实验装置的探究关于气体的制取和实验装置的探究知识要点知识要点氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法和收集氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法和收集氧气氢气二氧化碳药品氯酸钾和二氧化锰或高锰酸钾锌粒和稀硫酸(或稀盐酸)大理石(或石灰石)和稀盐酸化学反应原理2KClO32KCl +3O2Zn+H2SO4ZnSO4+H2CaCO3+2HClCaCl2 +H2O+CO2反应物状态固体与固体混合固体与液体混合固体与液体混合反应条件加热不需加热不需加热制得气体在水中的溶解性氧气不易溶于水氢气难溶于水二氧化碳能溶于水制得气体的密度与空气的比较氧气密度比空气

2、密度大氢气密度比空气密度小二氧化碳密度比空气密度大收集方法排水法或向上排空气法排水法或向下排空气法向上排空气法检验方法将带火星的木条插入集气瓶内,若复燃,说明是氧气.点燃该气体,检验其生成的产物.将气体通入澄清的石灰水,若其变浑浊,说明是二氧化碳验满或验纯将带火星的木条靠近集气瓶口,若木条复燃,说明已收集满.用拇指堵住倒置已收集满氢气的试管,靠近火焰移开手指,若为“噗”的一声,说明已纯.将燃着的木条靠近集气瓶口,若木条熄灭,说明已收集满.实验装置1.实验室不用 Na2CO3 与盐酸反应制取 CO2 的原因是反应快,不易控制;2 2.由于盐酸易挥发,所以盐酸和碳酸钙反应制取 CO2 时,长颈漏斗

3、的管口应插入液面以下;典型例题典型例题【例例 1 1】下图是实验室制取气体常用的两套装置.装置 A 装置 B图 5-41(1)选择装置 A 制取二氧化碳,反应的化学方程式为 ,采用向上排空气法收集二氧化碳的原因是 ,验满二氧化碳的方法是 .(2)选择装置 B 用高锰酸钾制取氧气,反应的化学方程式为 ,收集氧气的方法是 ;若实验结束后发现试管破裂,可能的原因之一是 .解析解析:用 A 装置制取 CO2 应选稀盐酸和碳酸钙,反应生成氯化钙、CO2 和水;由于 CO2 密度大于空气,所以采用向上排空气法收集二氧化碳;验满 CO2 的方法是将燃烧的木条放在集气瓶口看是否熄灭;(2)高锰酸钾加热生成锰酸

4、钾、二氧化锰和氧气;由于氧气不溶于水,故可用排水法收集;若实验结束后先撤走了酒精灯会引起水倒流,引起试管爆裂答案答案:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2、二氧化碳密度大于空气且能溶于水、将燃烧的木条放在集气瓶口看是否熄灭;2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2、排水法、先撤走了酒精灯等合理答案点拨点拨:收集密度大于空气的气体用向上排空气法,收集密度小于空气的气体用向下排空气法;【例例 2】2】通过一年的化学学习,你已经掌握了实验室制取气体的有关规律,以下是老师提供的一些实验装置.请结合下图回答问题:图 5-48(1)写出图中标号的仪器名称:a ;b .3(2)写出实验室用装置

5、制取氧气的化学方程式 .(3)通过查阅资料得知:氨气(NH3)是一种密度比空气小且极易溶于水的气体,其水溶液称为氨水;氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜、水和空气中含量最多的气体.小芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气,她应选择的反应的发生装置是 ,收集装置是 .(填字母编号)(4)小芳将收集满氨气的集气瓶倒扣在滴有无色酚酞的水中,观察到的现象是 ,.(5)请写出氨气和氧化铜反应的化学方程式 .解析解析:(1)由图可知,a 是分液漏斗,b 是试管;(2)装置 A 不需加热,制取氧气只能通过 H2O2 分解得到,所以化学方程式是 H2O2 在催化剂 MnO2 的作用下分解生成 H2O

6、 和 O2;(3)加热装置只能选 B 装置,由于氯化铵与氢氧化钙反应生成氨气极易溶于水,并且氨气密度比空气小,所以只能用向上排空气法收集,只能选 E 装置;(4)由于氨气极易溶于水,所以倒扣在水中后,集气瓶中气压会迅速降低,造成瓶内液面上升;同时,氨水溶液呈碱性,所以遇到无色酚酞后溶液会变红;(5)由题意可知,空气中含量最多的气体是 N2;所以氨气与氧化铜反应会生成单质铜、水和 N2,可写出化学方程式.答案答案:(1)分液漏斗;试管 (2)2H2O2 2H2O+O2(3)B;E (4)集气瓶内液面上升,溶液变为红色(5)3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O;点拨点拨:氨水溶液呈碱性,会使

7、无色酚酞试液变红;铵盐与碱反应都会生成氨气;【例例 3】3】现有下列仪器或装置,请回答下列问题:图 5-54(1)仪器的名称是,的名称是 (2)用上图仪器组装成气体发生装置:用 KClO3和 MnO2制 O2应选的装置是 (填字母);用废铁屑与稀盐酸反应制取 H2,并控制产生 H2的速率,应选 (填字母)4(3)若用如图装置进行“排空气法”收集制取的 O2,氧气应从 (填“b”或“c”)端导入若瓶中装满水,用排水法收集氧气,氧气应从 (填“b”或“c”)端导入(4)若用 F 装置进行 CO 还原 Fe2O3的实验,a 处的现象为 ;该装置中气球的作用是 解析解析:(1)由图可知,仪器为锥形瓶,

8、仪器为长颈漏斗;(2)用 KClO3和 MnO2制 O2的反应物是固体需要加热,还需要用导气管将气体导出;铁屑与稀盐酸反应制取 H2的反应物是固体和液体,不需要加热,反应容器用锥形瓶即可,由于分液漏斗有开关,可以通过开关调节液体的流速,从而控制反应速度(3)氧气密度比空气大,应该用向上排空气法收集,气体从 c 进入,空气从 b 排出,就相当于向上排空气法了;装满水正放,排水法收集气体时,要用气体的密度与水的密度比,由于气体的密度都比水的密度小,所以要从c 进入,如果从 b 进入时,它会从 c 跑出,而收集不到气体;(4)由于一氧化碳与氧化铁反应生成物是铁和二氧化碳,氧化铁是红色粉末,铁是黑色,

9、所以现象是红色粉末逐渐变黑;因为一氧化碳有毒污染空气,所以必须进行尾气处理,将一氧化碳收集起来再处理答案答案:(1)锥形瓶;长颈漏斗;(2)AE;BD;(3)c;b;(4)红色粉末逐渐变黑;收集尾气中的一氧化碳,防止污染点拨点拨:用改装后的装置收集气体时如果用排空气法收集时,密度比空气“大”的气体要从“长”的进,密度比空气“小”的气体要从“短”的进,用排水法时,气体要从“短”的进【例例 4】4】下列装置用于实验室里 CO2的制备、净化、检验,最后收集一瓶干燥的 CO2.请回答下列问题:图 5-44(1)对实验室制取二氧化碳药品选择的探究实验,记录如下:组别药品实验现象碳酸钠粉末和稀盐酸产生气泡

10、速率很快块状石灰石和稀硫酸产生气泡速率缓慢并逐渐停止5 块状石灰石和稀盐酸产生气泡速率适中 从制取和收集的角度分析,一般选择第 (填序号)组药品,所发生反应的化学方程式为 .(2)把 C、D 中的液体名称填入下表:B(盐)C(碱)D(酸)液体名称碳酸氢钠溶液(3)B 中反应的化学方程式是 .(4)C 中反应的化学方程式是 .(5)反应过程中将弹簧夹关闭,在 A 中看到的现象是 .(6)E 收集方法说明二氧化碳具有的物理性质是 .解析解析:(1)为便于制取和收集气体生成物,一般选用反应速率适中的药剂,太快不宜控制,太慢则过于消耗时间;所以选;石灰石主要成分是碳酸钙,碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、

11、CO2 和水,可写方程式;(2)由于盐酸易挥发,所以装置 B 用碳酸氢钠吸收盐酸,装置 C 用澄清石灰水检验 CO2,干燥气体应放到最后,故装置 D 盛放浓硫酸进行干燥;(3)碳酸氢钠与稀盐酸反应生成氯化钠、CO2 和水,可写方程式;(4)C 中氢氧化钙与 CO2 反应生成碳酸钙白色沉淀和水;(5)反应过程中若将弹簧夹关闭,则由于锥形瓶内气压增大,长颈漏斗内液面会升高;(6)由图可知,用向上排空气法收集 CO2,说明 CO2 的密度大于空气答案答案:(1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(2)C:澄清石灰水(1 分)D:浓硫酸(3)NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2

12、(4)CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O(5)A 中锥形瓶内液面下降;长颈漏斗内液面上升(6)二氧化碳的密度比空气大点拨点拨:制备干燥气体的顺序,先制取气体,再除杂检验,最后进行干燥;【例例5】5】在学校的元旦联欢会上,某同学表演了“水能生火”的魔术.他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上滴水,脱脂棉燃烧起来.小明很感兴趣,于是,他和同学们进行探究.提出问题过氧化钠与水反应生成了什么物质?为什么脱脂棉会燃烧?猜想可能有一种气体和另一种物质生成;反应过程中可能有热量放出设计装置如右图所示.6 图5-45实验探究实验一:探究反应后生成的气体是什么?(1)小利猜想生成的气体可能是氢气,

13、也可能是氧气.小利猜想的依据是 .(2)小宁打开装置中分液漏斗的活塞,控制滴加水的速度,观察到试管内有气泡产生,用带火星的木条靠近 P处,木条复燃.说明生成的气体是 .(3)实验过程中,还观察到 U 型管 A 端红墨水液面下降,其原因是 .实验二:继续探究反应后生成的另一种是什么?(1)小明取反应后所得的溶液于试管中,滴入无色酚酞试液,发现酚酞试液变红色,说明反应后所得的溶液呈 性.(2)小军认为,纯碱溶液也能使酚酞试液变红色,所以另一种物质有可能是 Na2CO3,小宁认为不可能,他可选用 试剂来验证另一种物质是否是 Na2CO3;(3)小明在转移实验一所得溶液时,不小心手上沾有部分该溶液,小

14、明应该如何处理 .表达由实验探究的结果,写出过氧化钠和水反应的化学方程式:.解析解析:实验探究实验一:根据反应前后的元素种类不变原则,可推得气体可能是氢气或氧气;(2)由于带火星的木条复燃,所以生成的气体是氧气;(3)由题意,脱脂棉燃烧说明温度升高达到着火点,所以是过氧化钠与水反应是放热反应,由于瓶中的气体受热膨胀,气压增大,所以 U 型管 A 端红墨水液面下降;实验二:(1)酚酞试液变红色,说明溶液呈碱性;(2)用稀盐酸或石灰水可检验碳酸钠,生成 CO2气体或白色沉淀;(3)根据反应物的元素种类,另一种生成物只能是氢氧化钠,所以处理时先冲洗,再用硼酸溶液;表达由上述推理,过氧化钠与水反应生成

15、氢氧化钠和氧气,可写方程式;答案答案:实验探究实验一:(1)质量守恒定律(或反应前后元素种类不变)(2)氧气(3)过氧化钠与水反应放出热量,使瓶中的空气受热膨胀,压强增大 7 实验二:(1)碱(2)稀盐酸(或澄清石灰水等)(3)用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液 表达Na2O2+2H2O=4NaOH+O2点拨点拨:当皮肤接触氢氧化钠溶液时,用先水冲洗,再涂硼酸溶液,这是解题的基本方法;【例例 6】6】请根据下列装置图,回答有关问题:图 5-42(1)写出装置图中标号仪器的名称:a :b .(2)写出实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式 ,可选用的收集装置是 (填字母).某同学用碳酸钠

16、粉末和稀盐酸反应来制取二氧化碳,为了较好地控制反应速率,可选用的发生装置是 (填字母).(3)写出实验室用 A 装置加热混有二氧化锰的氯酸钾固体制取氧气的化学方程式 .(4)你认为实验室制取气体时要注意的是:选择适当的反应,包括 和 :选择合适的 ;需验证所制得的气体.解析解析:(1)由图可知,a 是试管,b 是集气瓶;(2)大理石主要成分是碳酸钙,碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、CO2 和水,可写方程式;由于 CO2 密度大于空气,故可选用 E 装置进行收集;碳酸钠与稀盐酸反应较快,应用注射方式进行控制反应速度,选装置 C;(3)氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热,可生成氯化钾和氧气;(4)实验室

17、制取气体时,首先考虑药品和反应条件;接着选择合适的实验装置,最后需要验证气体;答案答案:(1)试管 集气瓶(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 E C(3)2KClO3 2KCl+3O2 (4)药品和反应条件 收集装置8 点拨点拨:用注射液体方式可控制固体和液体的反应速度;【例例 7】7】根据下列实验装置图,按要求回答确有关问题:图 5-45(1)写出图中带有标号仪器的名称:a .(2)实验室用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳应选用的装置为 (填序号),检验二氧化碳已经收集满的方法是 .(3)实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取并收集较干燥的氧气时,应选用的装置是 (

18、填序号),反应的化学方程式为 ;若实验室用加热高锰酸钾的方法制取并用排水法收集氧气,停止加热时,应先将导管移出水面,然后再 .(4)实验室还可以用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气.常温下,在试管中分别加入下列物质,把带火星的木条伸入试管,不能使木条复燃的是 A5mL 5的过氧化氢溶液 B5mL 5的过氧化氢溶液和少量二氧化锰 C5mL 5的过氧化氢溶液和少量硫酸铜溶液 D5mL 5的过氧化氢溶液和少量红砖粉末解析解析:(1)由图可知,a 为集气瓶;(2)大理石和稀盐酸制取二氧化碳不需加热,故选装置 B;收集 CO2 用向上排空气法,故选装置 C;验满 CO2 用燃着的木条放在集气瓶口观察木条是否

19、熄灭;(3)加热氯酸钾制取氧气选用装置 A,收集干燥气体用装置 C,方程式为氯酸钾加热催化分解为氯化钾和氧气;加热高锰酸钾制氧为防止水倒吸,应先撤导管再熄灭酒精灯;(4)过氧化氢分解成氧气需要催化剂催化,所以 A 选项不能得到氧气;答案答案:(1)集气瓶(2)BC 将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭则二氧化碳已集满(3)AC 2KClO2KClO3 3 2KCl2KCl +3O3O2 2熄灭酒精灯(4)A9 点拨点拨:MnO2、Fe3+、新鲜猪肝(含过氧化氢酶)、硫酸铜溶液都能作为过氧化氢的催化剂.红砖中有三氧化二铁,也可以作为催化剂;【例例 8】8】实验室制取 O2或 CO2气体的发生装置

20、如图 5-48,请回答下列问题:(1)写出仪器 A 的名称 .(2)在制取气体的实验中,为什么都要对装置进行气密性检验 ,对该装置进行气密性检验的方法是 .(3)写出用此装置制取 O2的化学方程式 ,为了制得较纯净的 O2最好选用 法收集.(4)要制取较多 CO2,应对图中仪器进行怎样改进 .制取 CO2时,某同学在装置中添加了多孔隔板(图 2),实验时,可将固体药品放在 (填“a”或“b”)处,图 2 与图 1 相比有什么优点 .证明二氧化碳气体已经集满的方法是 .图 5-48(5)C+O2CO2 是我们最熟悉的反应,生成物也只有 CO2,为什么在实验室我们不利用碳的燃烧来制取 CO2,其主

21、要原因是 .(答出 1 条)解析解析:(1)由图可知,仪器 A 为长颈漏斗;(2)检验气密性是为了防止装置漏气,影响气体的收集;对于本装置,可关闭止水夹,从仪器 A 处注入适量的水,若看到仪器 A 内液面不下降,则表明装置气密性良好.(3)由于不需加热,所以是过氧化氢分解生成氧气和水,可写出方程式;排水法收集的氧气比较纯净;(4)由于试管容积有限,所以要制取较多 CO2,应把试管换成大体积容器,如锥形瓶或广口瓶等;把药品放在多孔隔板上 a 处,可随时控制反应的进行;验满 CO2 的方法是用点燃的木条放在集气瓶口观察是否熄灭;(5)由于燃烧不好控制在密闭容器内进行,同时气体参与的反应不易收集纯净

22、 CO2,故不利用碳的燃烧来制取CO2.答案答案:长颈漏斗 防止装置漏气,影响气体的收集 10 关闭止水夹,从仪器 A 处注入适量的水形成液封后,若看到仪器 A 内液面不下降,则表明装置气密性良好.2H2O22H2O+O2 排水 将试管换成锥形瓶或广口瓶 a 可控制反应随时开始或停止 点燃的火柴放在集气瓶口,火柴熄灭,说明已满 反应物中有气体参加,很难收集到纯净的 CO2气体;燃烧的条件下,很难将其控制在一个密闭的环境中进行,因而无法收集等(其他合理答案均可)点拨点拨:为了防止实验装置漏气而影响气体的收集,所以实验前必须检验气密性;【例例 9】9】请你参与下列探究:【问题情景】某化学实验小组同

23、学将铁粉投入硫酸铜溶液中,发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出.这一现象激发起同学们的探究欲望,生成的是什么气体?【提出猜想】从物质组成元素的角度,放出的气体可能是 SO2、O2、H2.【查阅资料】SO2易溶于水,它能与 NaOH 反应,生成 Na2SO3.【方案设计】依据上述猜想,实验小组同学分别设计了如下方案:(1)甲同学认为是 O2,则检验方法是_.(2)乙同学认为是 SO2,则只需将放出的气体通入盛有 NaOH 溶液的洗气瓶中,称量通气前后洗气瓶的质量.写出 SO2与 NaOH 反应的化学方程式_.(3)实验小组同学合作设计了如下组合实验方案,排除和验证猜想的气体.图 5-44

24、如果放出的是 O2和 H2,你认为方案中的安全隐患是 .丙同学认为:为确保安全,实验前应先收集一试管气体,用拇指 ,若不发出_,方可采用上面的装置进行实验.【实验探究】经丙同学确认安全后,小组同学首先对装置 A 进行称量,再将收集到的气体从 a 通入,过一会儿点燃 B 处酒精灯;一段时间后,发现表面含 CuO 的铜网由黑色变为光亮的红色;停止通气,再次称量装置 A,发现质量无增减.结论:铁粉与硫酸铜溶液反应时,产生的气体是_.11【思维拓展】(1)由上述实验可以推出,硫酸铜溶液中可能含有_物质.(2)不通过称量,如何判断 SO2与 NaOH 溶液发生了反应呢?有一同学设计了右图所示的装置进行实

25、验,发现试管内液面上升,就得出 SO2与 NaOH 溶液发生反应的结论.其他同学认为这一方案不严谨,图 5-42 理由是_.要得到科学严谨的结论,仍利用该装置,补做的实验是_.解析解析:【方案设计】(1)用带火星的木条可检验氧气,观察木条是否复燃;(2)由题意,SO2 与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水,可写方程式;(3)若氢气和氧气同时存在,在加热试管中容易发生爆炸;验可燃性气体纯度的方法是堵住试管口,靠近火焰点火,听有无尖锐的爆鸣声;【实验探究】由于氢氧化钠溶液质量无增减,故不含 SO2 气体,铜网被还原说明有氢气;故产生的气体是氢气;【思维拓展】(1)由于有氢气生成,说明铁与溶液中的氢离子反

26、应置换反应,故硫酸铜溶液中可能含有酸性物质;(2)SO2 溶于水也会造成气压降低,试管内液面升高现象,所以实验方案不严谨;可将 NaOH 溶液换成水做对比实验;答案答案:【方案设计】(1)用带火星的木条试验,看木条是否复燃 (2)SO2+2 NaOH=Na2SO3+H2O(3)实验时在 B 处易发生爆炸事故 堵住试管口,靠近火焰点火 尖锐的爆鸣声 【实验探究】H2【思维拓展】(1)酸性 (2)SO2易溶于水,也能使液面上升 将 NaOH 溶液换成水做对比实验点拨点拨:验可燃性气体纯度的方法是堵住试管口,靠近火焰点火,听有无尖锐的爆鸣声;【例例 10】10】为了制取氧气和二氧化碳,实验室提供了以

27、下药品和仪器装置.【药品】二氧化锰 氯酸钾 大理石 过氧化氢溶液 稀盐酸12【装置】图 5-41(1)小明同学选择的药品是和,则发生反应的化学方程式为 ,他应该选择的发生装置是 (填序号),收集装置是 (填序号).(2)小东用装置 A 制取氧气,试管中装入的药品是 (填序号),加热时发生反应的化学方程式为 .他选择了 E 作收集装置,如果 a 与 b 相连,c 端排出的物质主要是 ;如果 a 与 c 相连,b 端排出物质是 .解析解析:(1)大理石的主要成分是碳酸钙,碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、CO2和水;由于不需加热,可选用装置B;CO2比空气密度大,所以应向下排气法收集,选用装置C;(2)

28、根据提供的药品,用A装置制氧,一定是加热氯酸钾分解,选用试剂应包括氯酸钾和二氧化锰;方程式为氯酸钾加热分解生成氯化钾和氧气;用装置E收集氧气,如果a与b相连,b管口进气a管口出气,所以c端排除的物质是氧气;如果a与c相连,由于氧气不溶于水,且密度小于水,所以氧气积聚在瓶口,随着压力增大,会从b端排出水;答案答案:(1)CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2,B,C.(2)和 ,2KClO3 2KCl+3O2 氧气,水点拨点拨:用排气法或排水法收集气体时,一定要弄清导管进口的长短对收集的影响;【例例 11】11】学习碳酸钠知识时,老师做碳酸钠溶液和澄清石灰水反应演示实验,并对浑浊液过滤,得到

29、澄清滤液.课堂上老师的提问和同学们的回答如下图所示:老师 甲 乙 丙(1)假设你是丁同学,请你也提出一个与甲、乙、丙同学不同的猜想,把猜想写在对话框中.并对你自己13 的猜想设计一个简单的实验加以证明.实验步骤实验现象实验结论取样于试管中,自己的猜想成立(2)你认为甲、乙、丙同学的猜想都合理吗?如有不合理的请说明理由.(3)乙同学针对自己的猜想进行了如下实验:实验步骤实验现象实验结论取样于试管中,滴入几滴稀盐酸没有气体产生乙的猜想不成立你认为乙同学的实验设计是否正确?请说明理由 .解析解析:(1)根据物质组成,猜想还可能是氢氧化钠与氢氧化钙的混合溶液;可先通入 CO2 进行验证,若出现沉淀,说

30、明含有氢氧化钙;(2)由于碳酸钠与氢氧化钙不能共存,所以甲的猜想不成立;当碳酸钠过量时,乙的猜想成立;当二者恰好完全反应时,丙的猜想成立;(3)由于在碱性条件下,盐酸不与碳酸钠反应,先与碱进行反应,所以乙同学的实验设计不正确答案答案:(1)丁:可能含有 NaOH 和 Ca(OH)2 实验步骤:通入 CO2气体或滴加 NaOH 溶液(或其它合理答案均可)实验现象:试管中出现白色浑浊 (2)丙同学的猜想不合理.因为 Na2CO3与 Ca(OH)2要发生反应,不可能共存.(3)不正确 理由:有 NaOH 存在,就不会有 CO2气体放出,但 Na2CO3可能存在.点拨点拨:在碱性溶液中不会生成 CO2

31、,在酸性气体中不会生成氨气;【例例 12】12】有一实验事实:铁粉与硫酸铜溶液反应,不但有铜生成,而且有较多的气体产生.为确定气体的成分,进行下列实验探究.(一一)探究探究:从物质组成元素角度分析,气体可能是 SO2、O2、H2中的一种或几种.(二二)实验实验:(1)甲同学为确定是否含有 SO2,他将气体通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液颜色未发生变化,则该气体中 SO2(填“有”或“无”).(2)乙同学认为只有 O2,则可用是 来检验.实验证明乙同学的观点不正确不正确(3)丙同学为判断是否含有 O2,同时确定气体成分,通过查阅资料得知:14 O2+4KI+4HCl=2I2+4KCl+2H2O,I2

32、为碘单质.于是他设计了如下的实验装置:图5-12(三三)实验现象与结论实验现象与结论:A 中观察到 ,证明无 O2;B 中观察到 ,证明该气体是 H2.(四四)实验反思实验反思:(4)大家认为丙同学在加热之前,应对气体先 以确保安全.(5)由上述实验可知,硫酸铜溶液显 性(填“酸”或“碱”).解析解析:(1)由于 SO2可使酸性高锰酸钾褪色,根据实验现象,该气体中无 SO2;(2)用带火星的木条可检验氧气;(3)依题意,氧气可置换出碘单质,碘与淀粉会变蓝,所以证明无氧气的现象是溶液无现象;H2可还原氧化铜,所以当观察到铜网变红色时,可明该气体是 H2.(4)由于氢气不纯容易爆炸,所以应先检验纯

33、度;(5)单质铁与氢离子反应才能生成 H2,所以硫酸铜溶液显酸性;答案答案:(1)无(2)带火星的木条(三)溶液未出现蓝色或无现象,铜网表面变红(4)验纯(5)酸点拨点拨:强酸弱碱盐呈弱碱性,可与活泼金属反应生成氢气;【例例 13】13】氢化钙(CaH2)固体是一种储氢材料,是登山运动员常用的能源提供剂.【阅读资料】碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物.钙遇水立即发生剧烈反应生成氢氧化钙和氢气.氢化钙要密封保存,遇水反应生成氢氧化钙和氢气.【氢化钙的制备】氢化钙通常用氢气与钙加热制得.某化学兴趣小组设计的制取装置如图 10 所示(固定装置省略).15 图 5-48回答下列问题:(1)装置 A 中制

34、取氢气的化学方程式为 .(2)装置 B 的作用是 .(3)装置 C 中制取氢化钙的化学方程式为 .(4)若不改变温度,整套装置气密性的检查方法是 .【产品的定量测定】通过上述方法制得的氢化钙样品中常混有未完全反应的钙(其余可能的杂质忽略不计).样品纯度的测定步骤如下:检查装置气密性,装入药品,按图 5-9(固定装置省略)所示连接仪器.图 5-48调整水准管高度,使量气装置两边的液面保持同一水平.读取液面所在的刻度数据为 10.0 mL.将 Y 形管慢慢倾斜,直到 A 端的水全部与 B 端的样品混合.反应结束,冷却至室温,再次读取液面所在刻度数据为 110.0 mL.回答下列问题:(5)如何判断

35、样品与水完全反应:.(6)反应生成氢气的体积为 mL.(7)已知该实验条件下,氢气的密度为 0.09 mg/mL.样品中氢化钙的纯度为 .(结果精确到 0.1%)解析解析:由图可知,活泼金属与酸反应可生成氢气,所以化学方程式为,Zn 与 HCl 反应生成 ZnCl2 和 H2;由于盐酸易挥发,所以需要吸收装置,用碱石灰可吸收挥发的盐酸和水分;(3)由题意可知,氢化钙通常用氢气与钙加热制得,所以 C 中制取氢化钙的化学方程式为 H2 与 Ca 在加热条16 件下生成 CaH2;(4)只要装置能够保压,就能检查整个装置的气密性,所以可同时堵住导管出口和关闭活塞,在分液漏斗中加入液体,只要液体液面不

36、下降,就能检查装置的气密性;(5)由于样品中单质钙和氢化钙都会与水反应生成氢气,所以判断样品与水完全反应可通过观察有无气泡生成进行判断;(6)量气管中的体积增加量就是生成的氢气的体积,所以反应生成的氢气的体积为 110ml-10ml=l00ml;(7)由题意,生成的氢气质量为 100ml0.09mg/ml=9mg;可设样品中钙的质量为 xg,则氢化钙的质量为(100-x)mg,根据化学方程式Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2,40 2 X X/20 CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H242 4100-x 2(100-x)/21X/20+2(100-x)/21=9,解得 x=11.6g,

37、氢化钙的纯度为(100-11.6)/100=88.4%;-答案答案:Zn+2HCl=ZnCl2+H2 吸收水蒸气和氯化氢气体 Ca+H2 CaH2 =将活塞关闭后,往分液漏斗中加入适量的水,用手指堵住装置 D 的导管口,打开活塞,若气密性良好,可观察到分液漏斗内的液面几乎不下降(合理答案均可)气泡不再产生(合理答案均可)100.0 88.4%点拨点拨:检验装置能否保压就是检查装置的气密性;【例例 14】14】科学研究小组的同学在用一定浓度的硫酸溶液处理废金属材料(主要是生铁、镀锌铁皮)时,溶液发烫并闻到了刺激性气味,这种反常现象引起了同学们的思考.从组成物质的元素角度分析,他们猜测气体可能是

38、SO2、CO、CO2、H2中的一种或几种.为了确定该气体的成分,他们进行了如下探究.查阅资料:I.SO2、CO2都能与碱溶液反应生成盐和水,CaSO3难溶于水;II.SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应并使它褪色,上述其它气体不能.实验探究:(1)甲同学为了验证处理废金属材料产生的气体中是否含有 CO2,把它直接通入澄清石灰水,并观察实验现象.乙同学认为甲同学的做法不合理.请用化学方程式表示其原因 .17(2)同学们设计了一套合理的实验装置,如下图所示(铁架台已略去).请你从下列试剂中选择所需药品并完成实验(药品可重复选用):澄清石灰水,氢氧化钠溶液,酸性高锰酸钾溶液,浓硫酸,无水硫酸铜,碱石灰(假

39、设每步反应都是完全的)图 5-45写出 E 装置中试剂的名称或化学式 .若观察到 (填装置序号)中澄清石灰水变浑浊,证明原气体中有 CO2;若观察到 现象,证明原气体中有 H2无 CO.解析解析:(1)由于 SO2 与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙难溶于水,容易与碳酸钙混淆,所以甲同学的做法不合理;(2)由于 SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应并使它褪色,所以应先通过高锰酸钾溶液检验 SO2,故 A 装置盛放酸性高锰酸钾溶液;排除掉 SO2 后可用石灰水检验 CO2,所以 B 装置中是澄清石灰水;装置 C 中用碱石灰干燥除去水分,再用装置 D 中的氧化铜检验 CO 和 H2,为检验 H2,E 装置中用无

40、水硫酸铜检验是否有水生成,再用装置 F 中石灰水检验是否有 CO2 气体;因此 E 装置中试剂的名称是无水硫酸铜;由上述推理,只要 B 装置中的石灰水变浑浊,证明原气体中有 CO2;若气体中有 H2,则通过氧化铜后会生成水,故可使无水硫酸铜变蓝;若气体中有 CO,通过氧化铜后会生成CO2,可使石灰水变浑浊;故观察到硫酸铜变蓝而 F 中的石灰水无变化,同时黑色氧化铜变红色,则证明原气体中有 H2无 CO.答案答案:(1)SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O(2)无水硫酸铜或 CuSO4 B D 中黑色氧化铜变红色,E 中无水硫酸铜变蓝色,F 中澄清石灰水不变浑浊点拨点拨:检验 SO2 与

41、CO2 的混合气体时,应先用高锰酸钾溶液检验 SO2,再检验 CO2;18 本节强化练习本节强化练习1 1、用下图装置在实验室收集一瓶 C02进行性质实验,据图回答问题:图 5-48(1)写出图中标号仪器的名称:A 是_,B 是_.(2)检查装置气密性的操作和现象是:先用夹子夹住导气管中的橡皮管,再向 A 中加入水至形成一段水柱,静置,若观察到_,说明气密性良好.(3)检验 C02是否收集满的操作和现象是:将燃着的木条放在_,若火焰熄灭,说明已经收集满.(4)Na、Mg 等活泼金属可以在 CO2中燃烧.某同学收集到一瓶 CO2后,通过实验验证 Mg 条能够在 CO2中燃烧.下列物品中他需要使用

42、的有_.酒精灯 铁架台 坩埚钳 砂纸 试管夹 蒸发皿1 1、解析、解析:(1)由图可知,仪器 A 是长颈漏斗,B 是集气瓶;(2)只要装置能够保压就能验证气密性,所以若观察到一段时间水柱液面不下降;(3)将燃着的木条放在集气瓶口可检验 C02是否收集满;(4)夹持镁条用坩埚钳和砂纸,点燃镁条用酒精灯,所以选答案答案:(1)A:长颈漏斗 B:集气瓶(2)一段时间水柱液面不下降(3)集气瓶口 (4)2 2、在浓硫酸的催化作用下,固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水.某化学课外兴趣小组对碳的氧化物的成分进行了实验探究.【提出问题】如何通过实验确定碳的氧化物的成分.【猜 想】19 猜想

43、1猜想 2猜想3只有 CO只有 CO和CO2都有【设计实验】基于猜想 3,兴趣小组同学设计了如下实验装置:图 5-49【实验探究】(1)实验过程中观察到 装置(填字母)中的澄清石灰水变浑浊,证明有 CO2气体.(2)实验过程中还观察到以下实验现象:C 装置中澄清石灰水不变浑浊;E 装置中黑色粉末变成红色;,证明有 CO 气体.【实验结论】通过实验探究证明:猜想 3 成立.草酸分解的化学方程式是 .【问题讨论】(1)C 装置的作用是 ;D 装置的作用是 .(2)装置末端酒精灯的作用是 .2 2、解析、解析:【猜想】由于碳的氧化物只有两种,CO 和 CO2,所以猜想有三种,故猜想为只有 CO2;【

44、实验探究】(1)草酸生成的气体若含有 CO2,通过第一个盛有石灰水的细口瓶时就会使石灰水变浑浊,所以可观察到 A 装置的澄清石灰水变浑浊,证明有 CO2 气体;(2)E 装置中黑色粉末变成红色,说明草酸生成的气体中含有 CO,使氧化铜发生还原反应生成单质铜和 CO2;因此可观察到 F 装置中澄清石灰水变浑浊;【实验结论】由于上述分析,草酸分解生成的气体同时有 CO 和 CO2,所以化学方程式为草酸受热分解生成CO、CO2 和 H2O;可写出化学方程式;答案答案:【猜想】CO2【实验探究】(1)A(2)F 装置中澄清石灰水变浑浊(或尾气能燃烧);H2C2O4 CO+CO2+H2O20 3 3、某

45、混合气体可能含有 CO、H2、CO2和 H2O(气)中的一种或几种.为验证其组成,同学们进行实验的装置和现象如下(夹持仪器已省略,假设气体均吸收完全):图 5-48甲乙丙结论含有 CO、H2、H2O(气)含有 CO、H2、CO2含有 CO、H2、CO2、H2O(气)仪器 a 的名称是_.装置 D 中溶液变浑浊的化学方程式是_.点燃尾气,火焰呈_色.丁认为,由于他们对装置_(填编号)中的实验现象分析不同而导致结论有差异.根据碳酸盐可转变为 CO2的性质,丁利用上述实验结束后装置内药品和某种常见试剂进行实验,证明了甲的结论是正确的.请写出丁的实验操作过程与现象_.3 3、解析、解析:由图可知,仪器

46、 a 为锥形瓶;装置 D 中溶液变浑浊,只能是 CO2 与澄清石灰水反应生成白色沉淀所致,所以方程式为 CO2 与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水;氢氧化钠固体可吸收水汽和 CO2 所以质量增加,氧化铜可以被 H2 和 CO 还原生成水,所以硫酸铜变蓝,溶液变浑浊;氢气燃烧火焰呈蓝色;由于装置 A 中氢氧化钠固体可吸收水汽和 CO2,无法确定那种可能,所以导致结论有差异.要证明混合气体中含有 CO、H2、H2O(气),必须排除 CO2;因 CO2 与氢氧化钠反应生成碳酸钠,因此可将装置 A 中氢氧化钠取出,加入烧杯中,加入过量稀盐酸,观察有无气体生成,判断有无碳酸盐;答案答案:锥形瓶CO2+Ca(O

47、H)2CaCO3+H2O 蓝A 将 A 中固体取出,加入烧杯(试管)中,加入过量稀盐酸,无明显现象4 4、已知草酸(H2C2O4)固体与浓硫酸供热发生化学反应:H2C2O4浓硫酸 CO2COH2O.某化学兴趣小组同学设计如下实验装置,用于制取纯净干燥的的 CO 气体来还原氧化铁.请根据题目要求回答下列问题:ww w.xk b1.co m21 图 5-50(1)实验开始时,应首先点燃 处的酒精灯(填装置序号).(2)装置 B 中 NaOH 的作用是 ;C 中所盛的液体是 .(3)D 装置玻璃管中观察的现象是 ,反应的方程式为_ _(4)从 E 装置出来的尾气要进行处理,是因为尾气中含有 .4 4

48、、解析、解析:(1)根据反应原理,D 中的酒精灯必须等到装置内的空气被排净外才能点燃,要排净空气,装置 A 中的反应应先进行,所以应首先点燃 A 处的酒精灯;(2)由于草酸分解生成 CO 和 CO2,为避免干扰,必须先除去 CO2,所以 NaOH 的作用是除去二氧化碳;由于水分容易使高温试管发生爆裂,所以应用浓硫酸除去,C 中所盛的液体应是浓硫酸;(3)由于 CO 可还原氧化铁,所以)D 装置玻璃管中观察的现象是红色固体逐渐变成黑色粉末;方程式为 CO 与氧化铁反应生成 CO2 和单质铁;(4)由于尾气中 CO 可污染空气,所以对尾气进行处理;答案答案:(1)A (2)除去二氧化碳 浓硫酸(3

49、)红色粉末逐渐变为黑色 (Fe2O33CO高温2Fe3CO2)(4)CO5 5、小云同学在整理厨房时不小心将一瓶醋打翻,醋洒在火炉旁的一堆 草木灰上,发现有大量的气泡生成.激发了兴趣,于是他决定与学习小组的同学,对草木灰的成分进行探究.探究活动一探究活动一 根据所学酸碱盐知识,同学们猜想草木灰中含有能与酸反应产生气体的盐类物质,于是,设计并进行如右图所示的实验.观察到锥形瓶 A 内有大量的气泡冒出,试管 B 中澄清的石灰水变浑浊.根据上述实验现象推断:产生的气体中含有 ,试管 B 中有关反应的化学方程式为 .根据所学知识,可得出如下结论:草木灰中一定含有 (选填“硫酸盐”、“碳酸盐”或“硝酸盐

50、”).22 图 5-45 探究活动二探究活动二 资料摘要资料摘要:多种金属化合物在灼烧时,产生的火焰呈现各种特殊的颜色,例如下表.化合物所含金属元素钙元素钾元素铜元素灼烧产生火焰颜色砖红色紫色(透过蓝色钴玻璃片)绿色 资料摘要资料摘要:碳酸钾与碳酸钠、碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似;碳酸氢钠性质不稳定,受热易分解.(1)同学们认为还必须对草木灰中存在的盐类物质中所含的金属元素进行探究.同学们在老师的指导下,取草木灰样品在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃片观察到火焰呈 色,由此得出草木灰含有钾元素的结论.(2)综合上述探究结果,进一步猜测草木灰中含有的钾盐是:a.KHCO3 b c 的混合物.(3)