内容正文:
第一部分 物质科学
第4讲 空气 氧气 二氧化碳
(试题分值:65分 测试时间:45分钟)
一.选择题(共12小题,每小题3分,共36分)
1.(2024•拱墅区二模)过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)是由碳酸钠和过氧化氢复合形成的一种新型氧系漂白剂,具有碳酸钠和过氧化氢的双重性质。下列物质中不会使过碳酸钠失效的是( )
A.二氧化锰 B.氢氧化钠溶液
C.氢氧化钡溶液 D.氯化钙溶液
2.(2024•上城区一模)小金在进行氧气制取及其性质研究时,部分实验装置及操作如图,正确的是( )
A.制取 B.收集
C.验满 D.检验性质
3.(2024•衢州一模)如图是小科学习了氧气相关知识后整理的思维导图。下列有关氧气的叙述不正确的是( )
A.氧原子核内有8个质子
B.保持氧气的化学性质的微粒是
C.氧气不易溶于水,可用排水法收集
D.氧气具有氧化性决定其能供给呼吸
4.(2023•西湖区校级模拟)如图是实验室利用高锰酸钾加热分解制取氧气的实验装置,下列有关分析中正确的是( )
A.在试管中加入高锰酸钾,并检查装置的气密性良好后,才能开始加热
B.在试管口塞一团棉花是为了减缓氧气的导出速率,以免来不及收集
C.停止加热时,应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯
D.实验室利用锌和稀硫酸反应制取氢气时,也能使用这套装置
5.(2023•义乌市模拟)如图所示,①为制取氧气的发生装置(气密性良好),其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气,下列分析正确的是( )
A.在①中,将MnO2浸入H2O2溶液,MnO2可分解产生氧气
B.若用装置②的方法收集氧气,需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集
C.若用装置③的方法收集氧气,可将带火星的木条放在瓶口进行验满
D.将装置①分别与装置②或③连接,均能达到实验目的
6.(2024•文成县二模)小文想用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳,以下所选的实验装置与操作方法不能达成实验目的的是( )
选项
A
B
C
D
实验装置
操作方法
选择固液不加热型发生装置
利用向下排空气收集二氧化碳
使用燃烧的木条,检验气体是否集满
利用排水法收集二氧化碳
7.(2024春•义乌市期中)实验室制取二氧化碳实验中,有这些信息或现象:①实验中所用的盐酸是用质量分数为10%的盐酸的质量为36.5g;②完成实验后,当锥形瓶内不再产生气泡时,大理石有剩余。假设大理石中的其他杂质不溶解在稀盐酸中。根据以上信息或现象,下列说法正确的是( )
A.本实验中将带火星的木条放在集气瓶口以检验二氧化碳是否收集满
B.反应结束后溶液中的溶质为HCl和CaCl2
C.本实验中产生的CO2质量为2.2g
D.本实验中所用的盐酸可以用硫酸替代
8.小科做了关于二氧化碳相关性质,如图甲、乙所示。下列说法错误的是( )
A.甲实验中可观察到的现象是液面上升,澄清石灰水变浑浊
B.甲实验中的文字表达式为:二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水
C.乙实验中可观察到的现象是液面上升,溶液由紫色变蓝色
D.若乙中试管换成矿泉水瓶,则一段时间后瓶身会变瘪
9.某小组同学分别完成了图1所示的3个实验(图中a处连接压强传感器)。图2中的曲线1、2、3分别表示加入等体积相应液体后,烧瓶1、2、3内压强随时间的变化趋势。下列说法不正确的是( )
A.由于注入液体压缩了瓶内的气体,所以三个实验的起始阶段压强都快速增大
B.对比曲线1和2可知,二氧化碳和水一定发生了化学反应
C.对比曲线1和3可知,二氧化碳和氢氧化钠一定发生了化学反应
D.对比曲线2和3可知,40% NaOH溶液比饱和石灰水更适合吸收二氧化碳
10.过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体,常温下与二氧化碳发生反应的化学方程式为
2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2.现将沾有Na2O2固体的棉花放入如图的烧杯中,再缓慢向烧杯中倒入适量稀硫酸,使之与杯底的Na2CO3反应产生CO2气体,发现蜡烛火焰熄灭,沾有Na2O2固体的棉花燃烧起来。下列从实验获得的信息中,你认为不正确的是( )
A.棉花具有可燃性
B.CO2不支持蜡烛燃烧,但能支持棉花燃烧
C.Na2O2与CO2反应放热,使温度达到棉花的着火点
D.棉花燃烧证明“可燃物、氧气、温度达到着火点”是燃烧必须同时具备的条件
11.(2023春•瑞安市期中)小明将氯酸钾和高锰酸钾固体混合至于试管中加热,各物体质量随时间变化如图所示,那么混合物生成氧气的质量与时间的大致关系是( )
A. B.
C. D.
12.用如图所示装置来测定空气中氧气的含量,对该实验认识错误的是( )
A.铜粉用量的多少,会影响实验结果
B.实验结束后冷却到室温才能读数
C.气球的作用是调节气压,使氧气完全反应
D.在正常操作情况下,反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的
二.填空题(共2小题,每空2分,共10分)
13.【新情境】结合当下新科技考查
镁铝水滑石(Mg2Al(OH)6Cl•xH2O)是一种人工合成的新材料。它在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。用如图所示的装置进行实验以确定其化学式。
(1)若只通过测定装置C、D的增重来确定x,则装置的连接顺序为 。(按气流方向,用接口字母表示)
(2)加热前先通N2以排尽装置中的空气,称取C、D的初始质量后,再持续通入N2。对通N2的作用描述错误的是 。
A.加热前通N2,为排尽装置中的空气
B.持续通N2,为将产生的气体被C、D完全吸收
C.持续通N2,为防止倒吸
D.持续通N2,为防止氧化镁氧化铝和氧气反应
(3)完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g,则x= 。
14.(2023春•婺城区校级月考)某学习小组设计如下实验验证CO2的性质。用3个250mL的烧瓶收集满CO2进行实验。如图甲所示,同时迅速将注射器内液体(水、澄清石灰水、40%氢氧化钠溶液)全部注入各自烧瓶中;一段时间后,同时振荡三个烧瓶。得到如图乙所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线图。回答下列问题:
(1)曲线2对应发生反应的化学方程式 。
(2)根据图乙所示可得出的结论是 (填序号)。
A.二氧化碳能与水发生反应
B.二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应
C.40%氢氧化钠溶液比澄清石灰水更适合用于吸收二氧化碳
三.实验探究题(共2小题,每空2分,共14分)
15.(2024•江北区校级一模)查阅资料得知:过氧化钠(Na2O2)可与CO2或H2O反应生成O2,反应原理为;2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。某科学兴趣小组同学设计了如图所示实验,说明Na2O2可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。
(1)写出装置A中甲仪器的名称 。
(2)为了除去二氧化碳中混有的氯化氢气体,装置B中盛装的乙溶液是 。
(3)装置D用于除去末被装置C转化的CO2,便于后续气体检验,则D中发生反应的化学方程式是 。
(4)装置E的试管中收集到的气体来自于哪些物质相互反应? 。
16.【新情境】创新实验
(2024春•西湖区期末)小杆利用红磷的燃烧测定空气中氧气的体积分数,装置如图1。已知集气瓶的容积为300mL,点燃前朱在集气瓶中加入50mL水。
(1)实验前预先加入50mL水的目的是 。
(2)实验结束时,测得集气瓶中水增加的体积为40mL,则空气中氧气的体积分数为 ,造成该实验结果偏差的原因可能是 (写出一点即可)。
(3)对于图1实验,小科同学进行了改进与创新,实验过程如图2所示,与图1实验相比,其优点是 (写出一点即可)。
四.解答题(共1小题,共5分)
17.【新考法】 借用新科技仪器考查知识掌握
(2024•温州模拟)某项目化小组开展主题为“自制简易家庭制氧机”的活动,设计如图甲所示的制氧机模型。制氧原理是水环境中,利用过碳酸钠分解制得氧气:2Na2CO42Na2CO3+O2↑。该制氧机适用情况如表所示。
适用情况
吸氧浓度
供氧时间(分)
日常保健
30%﹣40%
25分钟
一般缺氧性疾病
40%﹣60%
20分钟
急救
≥60%
以病情为准
(1)该小组制氧机的反应和洗气装置在原版本的基础上经历了如图乙所示的选代,请推测该小组改进的理由 (写出一点即可)。
(2)某病人吸氧浓度为41%,则该病人属于表格中的哪种适用情况? ;该制氧机为此病人提供一次治疗需要提供100升氧气,至少需要制氧原料过碳酸钠 克?(氧气的密度取1.429克/升)
(3)如图丙所示为过碳酸钠分解制氧气的反应速率与反应物浓度、温度的关系。为了使制氧机出氧流量保持平稳,反应装置中的夏季和冬季的水位线需设置不同,请分析原因 。
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第一部分 物质科学
第4讲 空气 氧气 二氧化碳
(试题分值:65分 测试时间:45分钟)
一.选择题(共12小题,每小题3分,共36分)
1.(2024•拱墅区二模)过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)是由碳酸钠和过氧化氢复合形成的一种新型氧系漂白剂,具有碳酸钠和过氧化氢的双重性质。下列物质中不会使过碳酸钠失效的是( )
A.二氧化锰 B.氢氧化钠溶液
C.氢氧化钡溶液 D.氯化钙溶液
【解答】解:A、二氧化锰能够加快过氧化氢的分解速率,会使过碳酸钠失效,该选项不符合题意。
B、氢氧化钠不能和碳酸钠、过氧化氢反应,不会使过碳酸钠失效,该选项符合题意。
C、氢氧化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钠,会使过碳酸钠失效,该选项不符合题意。
D、氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,会使过碳酸钠失效,该选项不符合题意。
故选:B。
2.(2024•上城区一模)小金在进行氧气制取及其性质研究时,部分实验装置及操作如图,正确的是( )
A.制取 B.收集
C.验满 D.检验性质
【解答】解:A、图中实验,长颈漏斗的末端没有伸入液面以下,会造成生成的气体从长颈漏斗中逸出,图中所示操作错误。
B、氧气的密度比空气的大,应用向上排空气法收集,图中所示操作错误。
C、检验氧气是否收集满时,应将带火星的木条放在集气瓶口,若带火星的木条复燃,说明已集满,图中所示操作正确。
D、铁丝在氧气中燃烧时,为防止生成物熔化溅落下来使瓶底炸裂,集气瓶的底部应放少量的水或铺一层细沙,图中集气瓶的底部没有放少量的水或铺一层细沙,图中所示操作错误。
故选:C。
3.(2024•衢州一模)如图是小科学习了氧气相关知识后整理的思维导图。下列有关氧气的叙述不正确的是( )
A.氧原子核内有8个质子
B.保持氧气的化学性质的微粒是
C.氧气不易溶于水,可用排水法收集
D.氧气具有氧化性决定其能供给呼吸
【解答】解:A、氧原子核内有8个质子,故选项说法正确。
B、氧气是由氧分子构成的,保持氧气的化学性质的微粒是氧分子,表示氧原子,则其微观图示为,故选项说法错误。
C、氧气不易溶于水,可用排水法收集,故选项说法正确。
D、物质的性质决定物质的用途,氧气具有氧化性决定其能供给呼吸,故选项说法正确。
故选:B。
4.(2023•西湖区校级模拟)如图是实验室利用高锰酸钾加热分解制取氧气的实验装置,下列有关分析中正确的是( )
A.在试管中加入高锰酸钾,并检查装置的气密性良好后,才能开始加热
B.在试管口塞一团棉花是为了减缓氧气的导出速率,以免来不及收集
C.停止加热时,应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯
D.实验室利用锌和稀硫酸反应制取氢气时,也能使用这套装置
【解答】解:A、先连接好装置,检查装置的气密性后再添加药品,以防装置漏气导致药品的浪费,说法错误;
B、在试管口塞一团棉花是为了防止加热时高锰酸钾颗粒进入导气管,说法错误;
C、停止加热时,应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,以防冷水倒吸,炸裂试管,说法正确;
D、实验室利用锌和稀硫酸反应制取氢气属于固液常温型,不能选择这套气体发生装置,说法错误。
故选:C。
5.(2023•义乌市模拟)如图所示,①为制取氧气的发生装置(气密性良好),其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气,下列分析正确的是( )
A.在①中,将MnO2浸入H2O2溶液,MnO2可分解产生氧气
B.若用装置②的方法收集氧气,需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集
C.若用装置③的方法收集氧气,可将带火星的木条放在瓶口进行验满
D.将装置①分别与装置②或③连接,均能达到实验目的
【解答】解:A、在①中,将MnO2浸入H2O2溶液,MnO2可分解产生氧气错误,因为二氧化锰是催化剂;故选项错误;
B、若用装置②的方法收集氧气,需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集,但题目要求收集干燥的氧气,不能用排水法收集;故选项错误;
C、若用装置③的方法收集氧气,可将带火星的木条放在集气瓶口验满,故选项正确;
D、将装置①分别与装置②或③连接,均能达到实验目的错误,因为排水法收集的氧气不干燥;故选项错误;
故选:C。
6.(2024•文成县二模)小文想用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳,以下所选的实验装置与操作方法不能达成实验目的的是( )
选项
A
B
C
D
实验装置
操作方法
选择固液不加热型发生装置
利用向下排空气收集二氧化碳
使用燃烧的木条,检验气体是否集满
利用排水法收集二氧化碳
【解答】解:A、碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,需要固液不加热型发生装置,故选项不符合题意。
B、二氧化碳的密度比空气大,利用向上排空气收集二氧化碳,故选项符合题意。
C、二氧化碳的密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧,应从长管通入,将空气从短管排查,使用燃烧的木条,在短管口检验气体是否集满,故选项不符合题意。
D、二氧化碳能溶于水,利用排水法收集二氧化碳时要在水上面加一层植物油,防止二氧化碳溶于水,故选项不符合题意。
故选:B。
7.(2024春•义乌市期中)实验室制取二氧化碳实验中,有这些信息或现象:①实验中所用的盐酸是用质量分数为10%的盐酸的质量为36.5g;②完成实验后,当锥形瓶内不再产生气泡时,大理石有剩余。假设大理石中的其他杂质不溶解在稀盐酸中。根据以上信息或现象,下列说法正确的是( )
A.本实验中将带火星的木条放在集气瓶口以检验二氧化碳是否收集满
B.反应结束后溶液中的溶质为HCl和CaCl2
C.本实验中产生的CO2质量为2.2g
D.本实验中所用的盐酸可以用硫酸替代
【解答】解:A、实验中将燃着的木条放在集气瓶口以检验CO2是否收集满,而不是带火星的木条,故A错误;
B、完成实验后,当锥形瓶内不再产生气泡时,大理石有剩余,说明盐酸已反应完,则反应结束后溶液中的溶质为CaCl2,故B错误;
C、设产生二氧化碳的质量为x,
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
73 44
36.5g×10% x
x=2.2g
即产生的CO2质量为2.2g,故C正确;
D、碳酸钙与硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙,会覆盖在碳酸钙表面,阻止反应的进一步发生,则本实验中所用的盐酸不可以用硫酸替代,故D错误;
故选:C。
8.小科做了关于二氧化碳相关性质,如图甲、乙所示。下列说法错误的是( )
A.甲实验中可观察到的现象是液面上升,澄清石灰水变浑浊
B.甲实验中的文字表达式为:二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水
C.乙实验中可观察到的现象是液面上升,溶液由紫色变蓝色
D.若乙中试管换成矿泉水瓶,则一段时间后瓶身会变瘪
【解答】解:A、二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水,由于试管中的二氧化碳气体减少,压强会减小,在外界大气压的作用下,试管中的液面上升,选项说法正确;
B、二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水,因此甲实验中的文字表达式为:二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水,选项说法正确;
C、二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色的石蕊试液变红色,由于试管中的二氧化碳气体减少,压强会减小,在外界大气压的作用下,试管中的液面上升,选项说法错误;
D、二氧化碳与水反应生成碳酸,装置中的二氧化碳气体减少,压强会减小,在外界大气压的作用下,矿泉水瓶会变瘪,选项说法正确。
故选:C。
9.某小组同学分别完成了图1所示的3个实验(图中a处连接压强传感器)。图2中的曲线1、2、3分别表示加入等体积相应液体后,烧瓶1、2、3内压强随时间的变化趋势。下列说法不正确的是( )
A.由于注入液体压缩了瓶内的气体,所以三个实验的起始阶段压强都快速增大
B.对比曲线1和2可知,二氧化碳和水一定发生了化学反应
C.对比曲线1和3可知,二氧化碳和氢氧化钠一定发生了化学反应
D.对比曲线2和3可知,40% NaOH溶液比饱和石灰水更适合吸收二氧化碳
【解答】解:A.在实验开始阶段将三种不同的液体倒入盛满二氧化碳的烧瓶中气体压强都快速增大是因为液体压缩了瓶内的气体,使瓶内气压增大,故A正确;
B.二氧化碳不但能与水反应也能溶于水,比较1和2只能说明氢氧化钙与二氧化碳反应了,并不能说明二氧化碳和水反应,即图象 1压强减小的原因也可能是二氧化碳溶于水产生的,故B不正确;
C.比较1和3,曲线3压强减小明显说明压强减小除了水的作用外,氢氧化钠也起了作用,从而说明了二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应,故C正确;
D.比较曲线2和3,3压强减小明显,说明40%氢氧化钠溶液比饱和石灰水吸收二氧化碳的能力强,更适合吸收二氧化碳,故D正确。
故选:B。
10.过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体,常温下与二氧化碳发生反应的化学方程式为
2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2.现将沾有Na2O2固体的棉花放入如图的烧杯中,再缓慢向烧杯中倒入适量稀硫酸,使之与杯底的Na2CO3反应产生CO2气体,发现蜡烛火焰熄灭,沾有Na2O2固体的棉花燃烧起来。下列从实验获得的信息中,你认为不正确的是( )
A.棉花具有可燃性
B.CO2不支持蜡烛燃烧,但能支持棉花燃烧
C.Na2O2与CO2反应放热,使温度达到棉花的着火点
D.棉花燃烧证明“可燃物、氧气、温度达到着火点”是燃烧必须同时具备的条件
【解答】解:A、沾有Na2O3固体的棉花燃烧起来,就说明棉花具有可燃性,故正确;
B、蜡烛火焰熄灭,是因为稀硫酸与杯底的Na2CO3反应产生CO2气体,二氧化碳不支持燃烧,所以蜡烛熄灭;而二氧化碳不支持燃烧是它的特性,并不因燃烧物的不同而改变。所以CO2不支持蜡烛燃烧,同样不支持棉花燃烧,故错误;
C、沾有Na2O2固体的棉花之所以燃烧起来,就是因为Na2O2与生成的二氧化碳反应释放出热量,使棉花达到着火点,所以棉花燃烧起来。故正确;
D、棉花能够燃烧就是因为棉花是可燃物,并与氧气(或空气)接触,稀硫酸与杯底的Na2CO3反应释放的热量,使棉花达到了着火点。所以我们由此可知“可燃物、氧气、温度达到着火点”是燃烧必须同时具备的条件,故正确。
故选:B。
11.(2023春•瑞安市期中)小明将氯酸钾和高锰酸钾固体混合至于试管中加热,各物体质量随时间变化如图所示,那么混合物生成氧气的质量与时间的大致关系是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:A、根据图示可知,t1℃高锰酸钾开始反应,氯酸钾还没有反应,此时产生的氧气比较少,即t1℃才开始有氧气生成,而图A一开始就有氧气,故A错误;
B、根据图示可知,t1℃高锰酸钾开始反应,氯酸钾还没有反应,此时产生的氧气比较少,即t1℃才开始有氧气生成,而图B从t2℃开始才有氧气放出,故B错误;
C、根据图示可知,t1℃高锰酸钾开始反应,t2℃氯酸钾也开始反应,t1℃~t2℃是高锰酸钾反应生成氧气,到t3℃高锰酸钾反应完毕,t3℃~t4℃是氯酸钾反应生成氧气,t1~t2减少的高锰酸钾质量与t3~t4减少的氯酸钾的质量差不多,等质量的情况下,氯酸钾生成的氧气远多于高锰酸钾产生的氧气,故C正确;
D、根据图示可知,t1℃高锰酸钾开始反应,氯酸钾还没有反应,所以此时产生的氧气比较少,到了t2℃氯酸钾也开始反应,所以此时产生的氧气比较多,生成的氧气的倾斜度增大,到t3℃高锰酸钾反应完毕,t1~t2减少的高锰酸钾质量与t3~t4减少的氯酸钾的质量差不多,等质量的情况下,氯酸钾生成的氧气远多于高锰酸钾产生的氧气,故D错误;
故选:C。
12.用如图所示装置来测定空气中氧气的含量,对该实验认识错误的是( )
A.铜粉用量的多少,会影响实验结果
B.实验结束后冷却到室温才能读数
C.气球的作用是调节气压,使氧气完全反应
D.在正常操作情况下,反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的
【解答】解:A、要准确测定空气中氧气的体积分数,只有使用铜粉的量是足量的,才能全部消耗掉密闭注射器里的空气中的氧气,A正确;
B、气体的体积要受温度的影响,读数时必须等到装置冷却至室温再读,不等装置冷却至室温就读数,读数偏小,B正确。
C、气球的作用是调节气压,使氧气完全反应完,C正确;
D、正常操作情况下,反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积和玻璃管中气体总体积的,D错;
故选:D。
二.填空题(共2小题,每空2分,共10分)
13.【新情境】结合当下新科技考查
镁铝水滑石(Mg2Al(OH)6Cl•xH2O)是一种人工合成的新材料。它在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。用如图所示的装置进行实验以确定其化学式。
(1)若只通过测定装置C、D的增重来确定x,则装置的连接顺序为 。(按气流方向,用接口字母表示)
(2)加热前先通N2以排尽装置中的空气,称取C、D的初始质量后,再持续通入N2。对通N2的作用描述错误的是 。
A.加热前通N2,为排尽装置中的空气
B.持续通N2,为将产生的气体被C、D完全吸收
C.持续通N2,为防止倒吸
D.持续通N2,为防止氧化镁氧化铝和氧气反应
(3)完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g,则x= 。
【解答】解:(1)装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体,装置D的作用是吸收水蒸气,应该首先通过D装置吸收水蒸气,后通过C装置吸收HCl;将气体通过洗气瓶进行洗气时,应该从长导管一侧通入气体,让气体与溶液充分接触反应,所以其连接顺序是a→e→d→b→c;
(2)加热前通N2,为排尽装置中的空气,因为空气含有二氧化碳,二氧化碳也能被氢氧化钠吸收;因为加热后的装置中含有残留的HCl和水蒸气,为了避免引起实验误差,保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收,所以要通入N2排出装置内残留的气体,同时也是为了防止产生倒吸;故选:D;
(3)2【Mg2Al(OH)6Cl•xH2O】4MgO+Al2O3+2HCl+(5+2x)H2O
73 18×(5+2x)
3.65g 9.90g
x=3
故答案为:(1)a→e→d→b→c;
(2)D;
(3)3。
14.(2023春•婺城区校级月考)某学习小组设计如下实验验证CO2的性质。用3个250mL的烧瓶收集满CO2进行实验。如图甲所示,同时迅速将注射器内液体(水、澄清石灰水、40%氢氧化钠溶液)全部注入各自烧瓶中;一段时间后,同时振荡三个烧瓶。得到如图乙所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线图。回答下列问题:
(1)曲线2对应发生反应的化学方程式 。
(2)根据图乙所示可得出的结论是 (填序号)。
A.二氧化碳能与水发生反应
B.二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应
C.40%氢氧化钠溶液比澄清石灰水更适合用于吸收二氧化碳
【解答】解:(1)二氧化碳在水中溶解度不大,且与水反应生成碳酸容易达到饱和,所以曲线1为水与二氧化碳的压强变化,澄清石灰水溶解氢氧化钙量较少,二氧化碳与氢氧化钙反应形成压强比水略大,所以曲线2为澄清石灰水与二氧化碳的压强变化,二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,消耗二氧化碳最多,所以压强下降最大,曲线3代表二氧化碳与氢氧化钠,所以曲线2发生反应为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,书写化学方程式注意配平及沉淀符号,化学方程式为:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;
(2)A、曲线1压强下降,只能说明二氧化碳减少,二氧化碳能溶于水,也会操作压强减小,因此无法得出结论,二氧化碳能与水反应,故A错误;
B、曲线3与曲线1对比说明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应,故B正确;
C、曲线3与曲线2对比,说明氢氧化钠吸收二氧化碳更多,因此40%氢氧化钠溶液比澄清石灰水更适合吸收二氧化碳,故C正确;
故选:BC。
故答案为:(1)Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;
(2)BC。
三.实验探究题(共2小题,每空2分,共14分)
15.(2024•江北区校级一模)查阅资料得知:过氧化钠(Na2O2)可与CO2或H2O反应生成O2,反应原理为;2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。某科学兴趣小组同学设计了如图所示实验,说明Na2O2可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。
(1)写出装置A中甲仪器的名称 。
(2)为了除去二氧化碳中混有的氯化氢气体,装置B中盛装的乙溶液是 。
(3)装置D用于除去末被装置C转化的CO2,便于后续气体检验,则D中发生反应的化学方程式是 。
(4)装置E的试管中收集到的气体来自于哪些物质相互反应? 。
【解答】解:(1)装置A中的甲仪器是分液漏斗。故答案为:分液漏斗;
(2)生成的二氧化碳中混有氯化氢气体,氯化氢气体溶于水形成盐酸,盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,因此装置B中盛装饱和NaHCO3溶液除去二氧化碳中混有的氯化氢气体。故答案为:饱和 NaHCO3溶液;
(3)除去末被装置C转化的CO2,D中盛装的液体试剂是浓氢氧化钠溶液,氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,故化学方程式为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;
(4)由题干信息可知,装置E的试管中收集到的气体的来源是过氧化钠(Na2O2)与CO2、H2O反应生成的氧气。故答案为:Na2O2与 CO2、H2O反应。
16.【新情境】创新实验
(2024春•西湖区期末)小杆利用红磷的燃烧测定空气中氧气的体积分数,装置如图1。已知集气瓶的容积为300mL,点燃前朱在集气瓶中加入50mL水。
(1)实验前预先加入50mL水的目的是 。
(2)实验结束时,测得集气瓶中水增加的体积为40mL,则空气中氧气的体积分数为 ,造成该实验结果偏差的原因可能是 (写出一点即可)。
(3)对于图1实验,小科同学进行了改进与创新,实验过程如图2所示,与图1实验相比,其优点是 (写出一点即可)。
【解答】解:(1)实验前预先加入50mL水,主要作用是有利于容器内温度的降低,节约了实验的时间,同时能吸收生成的五氧化二磷,防止污染空气。
(2)实验结束时,测得集气瓶中水增加的体积为40mL,则空气中氧气的体积分数为100%=16%;误差偏小的原因有:①红磷的量不足(不能完全消耗装置中的氧气);②装置漏气(在冷却过程中有外界的空气进入瓶中);③未等到装置冷却至室温就打开了弹簧夹,并进行读数(因为此时剩余的气体在受热状态下,处于膨胀状态,占据了部分水的体积,使测定结果偏小)等。
(3)改进后的装置,反应始终在密闭容器中进行,无需打开瓶塞点燃红磷,避免瓶内空气外逸而造成实验误差,同时防止生成的五氧化二磷逸散到空气中,更环保(合理即可)。
故答案为:
(1)有利于容器内温度的降低,吸收生成的五氧化二磷,防止污染空气;
(2)16%;红磷的量不足(合理即可);
(3)测定结果更准确(或更环保,合理即可)。
四.解答题(共1小题,共5分)
17.【新考法】 借用新科技仪器考查知识掌握
(2024•温州模拟)某项目化小组开展主题为“自制简易家庭制氧机”的活动,设计如图甲所示的制氧机模型。制氧原理是水环境中,利用过碳酸钠分解制得氧气:2Na2CO42Na2CO3+O2↑。该制氧机适用情况如表所示。
适用情况
吸氧浓度
供氧时间(分)
日常保健
30%﹣40%
25分钟
一般缺氧性疾病
40%﹣60%
20分钟
急救
≥60%
以病情为准
(1)该小组制氧机的反应和洗气装置在原版本的基础上经历了如图乙所示的选代,请推测该小组改进的理由 (写出一点即可)。
(2)某病人吸氧浓度为41%,则该病人属于表格中的哪种适用情况? ;该制氧机为此病人提供一次治疗需要提供100升氧气,至少需要制氧原料过碳酸钠 克?(氧气的密度取1.429克/升)
(3)如图丙所示为过碳酸钠分解制氧气的反应速率与反应物浓度、温度的关系。为了使制氧机出氧流量保持平稳,反应装置中的夏季和冬季的水位线需设置不同,请分析原因 。
【解答】解:(1)制氧机的反应和洗气装置在原版本的基础上经历了如图乙所示的迭代,这样的更新不仅能节省材料,还能使氧气更顺畅的进入吸气装置;
(2)某吸氧浓度为41%,根据表格可知,则该病人属于表格中的一般缺氧性疾病,该制氧机为此病人提供一次治疗需要提供100升氧气,则100升氧气的质量为100升×1.429克/升=142.9克,
设需要制氧原料过碳酸钠的质量为x,
2Na2CO42Na2CO3+O2↑
244 32
x 142.9克
x≈1089.6克
(3)如图丙所示为过碳酸钠分解制氧气的反应速率与反应物浓度、温度的关系,为了使制氧机出氧流量保持平稳,反应装置中的夏季和冬季的水位线需设置不同,原因是反应物浓度相同时,温度越高,过碳酸钠分解制氧气的反应速率越大,夏季水位高,反应物的浓度低,通过控制反应物的浓度来控制反应速率。
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