内容正文:
期末冲刺(综合应用题30道)
1.我国力争2060年前实现“碳中和”,彰显大国作为与担当。同学们围绕“碳中和”展开了跨学科项目式学习活动。
任务一:分析“碳中和”的思路
(1)大气中的主要来源有:化石燃料的燃烧和动植物的 作用。
(2)要降低空气中的,一是减少排放,二是要捕集吸收。充分燃烧天然气和煤,产生的质量及放出的热量如下表所示。根据表中数据分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点是什么?
天然气
煤
产生的质量
放出的热量
(3)青少年要为“碳中和”做出贡献,写出你在生活中的一种低碳生活方式: 。
任务二:探究“碳捕集”的方法
(4)下列物质中,理论上可用作捕集的吸收剂的是_______。
A.水 B.氧气 C.稀硫酸 D.氯化钠溶液
(5)利用氢氧化钠溶液“捕捉”的基本过程如下图所示(部分物质及反应条件未标出)。
①写出吸收的化学方程式: 。
②R溶液中溶质的化学式为 。
③反应、分离室中发生反应的化学方程式分别为:I: ;Ⅱ:。
(6)某工厂利用石灰乳(主要成分是氢氧化钙)捕集吸收。若要吸收8.8吨,至少需要含氢氧化钙质量分数为的石灰乳多少吨?
2.按要求回答下列问题。
(1)制取二氧化碳。
ⅰ.仪器a的名称是 ;关闭弹簧夹后的现象是 。
ⅱ.用装置B检验二氧化碳,反应的化学方程式为 。
ⅲ.利用装置C开展物质回收实验。将装置A中反应后的液体倒入蒸发皿中,玻璃棒不断搅拌的目的是 ,蒸发皿中得到的固体是 (写化学式)。
(2)在“设计低碳行动方案”的跨学科实践活动中,查阅资料,获得以下碳捕捉的信息。
捕捉方法
原理
①生物捕捉
利用植物或微生物吸收
②膜分离技术
用选择性渗透膜将从混合气体中分离
③化学吸收
用碱性溶剂吸收
④物理吸附
用沸石、活性炭吸附
i.方法②的原理类似于化学实验中的 (填一种操作名称)。
ii.方法③的化学反应可用表示,则X的化学式为 。
iii.沸石中的含水量对吸附能力有影响。相同温度下,等质量的沸石A和B,干燥时间对沸石的吸附量影响如图所示,图中能证明沸石A的吸附效果优于沸石B的证据是 。
3.需要吸氧的患者如果直接吸入医用氧气,往往会使呼吸道黏膜干燥,引起干咳等呼吸道刺激症状.因此医用氧气瓶的出气口往往会连接一个盛有灭菌注射用水的湿化瓶.化学实验小组的同学们根据这一知识,在老师的指导下设计了一款简易的制氧器,如图1所示.
(1)B瓶底部的黑色固体是
(2)A瓶相当于湿化瓶,其作用是润湿氧气.这利用了氧气 的性质.
(3)检验该装置气密性的方法是 .
(4)同学们用收集到的氧气做硫的燃烧实验,如图2所示.实验中瓶底放少量水的目的是 .
(5)根据化学方程式计算,过氧化氢完全分解可以制得氧气的质量是多少?
4.根据下表(元素周期表的部分内容)回答有关问题:
(1)元素周期表中不同元素间最本质的区别是 (填字母);
A.质子数不同 B.中子数不同 C.核外电子数不同
(2)1869年, (填字母)发现了元素周期律并编制出元素周期表;
A.张青莲 B.门捷列夫 C.拉瓦锡
(3)12号元素的核电荷数是 ,属于 周期,硫离子的符号是 。
(4)相对原子质量为35.45的元素属于 (填金属或非金属)元素。
(5)同周期的元素排列从左往右所遵循的规律是 。
5.I.空气是一种用途很多的自然资源,可用于工业上制取氧气,其流程如图:
【查阅资料】常压下,氧气的沸点是-183℃,氮气的沸点是-196℃。
(1)操作1的变化属于 (填“化学变化”或“物理变化”)。
(2)如果将燃着的木条置于盛满液态空气的容器口,观察到的现象是木条 (填“熄灭”或“燃烧更旺”)。
(3)除分离液态空气外,现在还有一种膜分离技术制氧气,原理是在一定压力下,让空气通过薄膜,氧气能透过薄膜,从而达到分离空气的目的。据此推测氮分子比氧分子体积 (填“大”或“小”)。
II.运用所学知识回答问题。
(4)氢气和氧气在Pd基催化剂表面可反应生成H2O2,其微观示意图如图:
“解离”时,结构被破坏的分子是 (用化学符号表示)。
(5)过氧化氢的分解受多种因素的影响。如:浓度、温度、pH值、重金属离子、酰胺类化合物、过氧化氢酶、其它物质。
①为探究含氯化物对双氧水分解的影响,某小组做了以下实验:
反应条件:6.0mL30%双氧水,0.1g氯化物,室温;实验时间:1.5h。实验数据如表所示:
氯化物
NaCl
MgCl2
CuCl2
放出氧气的体积/mL
2.0
4.0
420.0
双氧水的分解率%
0.30
0.60
63.18
由表可知,双氧水保存时应绝对避免引入的离子是 (写离子符号)。
②为了探究双氧水浓度对双氧水分解的影响,某小组利用手持技术进行实验:
反应条件:水浴温度为21℃,二氧化锰均为0.5g,过氧化氢溶液均为5mL。实验结果如下:
从温度测量数据看,可知双氧水分解时的能量变化是 (填“放出热量”或“吸收热量”),综合分析图2、图3的数据,说明过氧化氢溶液浓度与反应速率的关系是:其他条件相同时, 。
6.回答下列问题
(1)识别规范使用化学仪器,对学习化学实验有着重要的意义。
①上图所示仪器的名称是 ;
②使用烧杯给液体加热过程中发现烧杯炸裂其原因可能是什么 ?(答出一条即可)
③从实验室安全角度考虑下列做法不正确的是 (填序号)。
a、可用嘴尝化学实验室里蔗糖的味道
b、加热试管中药品时,不可以将试管口朝向自己或他人
c、过滤操作时,将需过滤液体直接倒入过滤器中
d、实验结束后,将用剩的药品带出实验室随意丢弃
(2)实验室现有石灰石、氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、稀盐酸五种药品及相关仪器和用品,请结合下列装置回答问题:
①若用上述药品制取较纯净的氧气,选用的装置为 (填字母),发生反应的化学方程式为 。
②若用上述药品制取二氧化碳,选择的装置是 (填字母),反应的化学方程式为 。
(3)某石灰水中含有氢氧化钙1.48g,要是该石灰水中的氢氧化钙全部变为沉淀,至少需要二氧化碳的质量是多少?
7.二氧化碳是初中化学继氧气之后的又一种重要的气体,该气体不仅与日常生活联系密切,且对地球生命具有重要意义。请随着以下线索开展探究之旅。
任务一 自然界中的二氧化碳的来源
(1)下图为大自然中碳循环的局部示意图,其中向大气中释放二氧化碳的途径是 (填序号)。
任务二 工业上二氧化碳的制取
(2)早在公元300年左右,中国西晋学者张华就在《博物志》一书中作了“烧白石作白灰既讫……”的记载,即为工业上制取二氧化碳的原理,写出反应的化学方程式: ,该反应属于的基本反应类型是 。
任务三 实验室二氧化碳的制取
【探究一:二氧化碳的制取原理】如图是老师总结的有关二氧化碳的物质转化网络关系图。
(3)能利用碳的燃烧获得较纯净的二氧化碳吗?
①描述木炭在氧气中的燃烧现象: ,放出热量,生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体。
②木炭燃烧的方法不适合用于实验室制取二氧化碳,理由是 。
③由此类推一氧化碳、甲烷燃烧的方法也不适合用于实验室制取二氧化碳,写出一氧化碳转化为二氧化碳的化学方程式: (写一个)。
(4)利用如表中提供的试剂进行实验,记录实验现象。请分析:
组别
剂实
现象
①
状石灰石和稀盐酸
生气泡速率适中
②
状石灰石和稀硫酸
生气泡速率缓慢并逐渐停止
③
酸钙粉末和稀盐酸
生气泡速率很快
从制取和收集角度考虑,一般选择第①组试剂,不选择第③组试剂的原因是 ,不选择第②组试剂的原因是 。
【探究二:二氧化碳的制取装置】某同学选择利用块状石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,下图是实验室常用的气体发生和收集装置,请回答下列问题。
(5)应选用的发生与收集装置为 (填字母),反应的化学方程式为 。
(6)用所给的装置制取较多的二氧化碳,从便于操作及回收和节约试剂等角度考虑,最好一次性向 (写仪器名称)内加入足量的石灰石。检验二氧化碳是否收集满的操作是 。
(7)装置C相比装置B的优点是 。不能用F装置收集二氧化碳的原因是 。
(8)实验室常用 (填试剂名称)检验二氧化碳气体,可观察到的现象是 ,通入气体后,若观察不到明显现象,可能的原因是 (写一条)。
(9)学习小组用如图所示装置制取纯净、干燥的二氧化碳。
①装置A相比图3装置B的优点是 。
②装置B的作用是 。
③将装置C中的导管补画完整 。
8.下面是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置
(1)写出标号仪器的名称I ,II 。
(2)实验室可用二氧化锰与过氧化氢溶液制取氧气,若要较好地控制产生氧气的速率,应选用装置C,其原因是 。
(3)用D装置收集氧气时,正确的操作顺序为 (填偏号)
a.将导管伸入集气瓶口,气体进入瓶中
b.将装满水的集气瓶倒置在水槽中
c.当气体收集满时,用毛玻璃片盖上瓶口,将集气瓶移出水面放置
(4)若用E装置采用排空气法收集氧气,气体应从 (“a”或“b”)端通入。
(5)小明在实验室里加热高锰酸钾制取氧气,完全反应后到余固体的质量为。(易溶于水, 难溶于水),将剩余固体溶解、过滤、烘干,回收二氧化锰。
请计算:①生成氧气的质量为 ;
②回收二氧化锰的质量 (写出计算过程)。
9.“碳中和”,我们一直在行动。我国宣布在2060年前实现碳中和,“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。
(1)“碳封存”
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器,再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高,接近液态二氧化碳;粘度小,流动快,接近气态二氧化碳。
①从微观角度分析二氧化碳易被压缩的原因 。
②为了防止对输送管道内部造成腐蚀,输送超临界二氧化碳的管道材料采用不锈钢或低铬钢等,同时对二氧化碳进行干燥处理。请用化学方程式表示二氧化碳需要干燥的原因 。
③下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 (填序号)。
A.超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同
B.超临界二氧化碳容易燃烧
C.同等条件下,超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大
D.超临界二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,状态改变
(2)“碳转化”
利用二氧化碳资源开发化工原料,合成化工产品,有着广阔的前景。
①二氧化碳与氨气在一定条件下可以合成尿素,同时生成水,该反应的化学方程式为 。
②在一定条件下,利用新型电解装置将二氧化碳转化为甲酸(),化学方程式为,X的化学式为 。
(3)某实验小组称量了12.5g大理石样品,将其加入足量稀盐酸中,完全反应(样品中杂质不溶于水且不与稀盐酸反应)后,称得剩余固体的质量为2.5g。请计算12.5g该样品最多可制得二氧化碳的质量。(写出必要的计算过程)
10.下图是实验室制取气体的一些装置,根据下图回答有关问题。
(1)写出指定仪器的名称:① 。
(2)甲同学想要用A装置来制取并收集一瓶较为纯净的氧气,则制取氧气的有关反应的化学反应方程式为 ,甲同学选用的收集装置是 (填序号)。该实验结束时,甲同学应该进行的合理操作是 。
(3)乙同学要用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,则乙同学制取二氧化碳时所选的发生装置是 (填序号),检验二氧化碳集满集气瓶的方法是 (请答出操作、现象和结论)。
(4)乙同学进行有关二氧化碳性质的实验时,观察到将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,石蕊溶液变成了红色,为了弄清石蕊溶液变色的原因,乙同学进行了如下探究。
【提出问题】二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,为什么石蕊溶液会变成红色?
【查阅资料】石蕊试剂是一种酸碱指示剂,遇到酸性溶液会变成红色。石蕊试剂溶解于水后可以得到紫色的石蕊试液
【猜想假设】猜想一:二氧化碳是一种酸性物质
猜想二:水是一种酸性物质
猜想三: 。
【实验与事实】乙同学用三朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花,分别进行了下表中I~Ⅲ的实验,观察小花颜色变化。
实验I
实验Ⅱ
实验Ⅲ
实验内容
向一朵干燥的石蕊小纸花表面喷水
向盛有干燥二氧化碳气体的集气瓶中放入一朵干燥的石蕊小纸花
向一朵干燥的石蕊小纸花表面喷水后,将这朵潮湿的石蕊小纸花放入盛有干燥二氧化碳气体的集气瓶中
实验现象
石蕊小纸花颜色无明显变化
石蕊小纸花颜色无明显变化
石蕊小纸花由紫色逐渐变成红色
【解释与结论】
①单独分析实验Ⅰ或实验Ⅱ,可以得到的结论是猜想一或猜想二是错误的,理由是 。
②对比分析实验Ⅰ和Ⅲ,可以得到的结论是:石蕊试液变红与 有关对比分析实验 ,可以得到的结论是:石蕊试液变红与水有关。
综合上述分析可知猜想三是正确的。
11.酒精是一种无色、透明、有特殊气味的液体,易挥发,能与水以任意比互溶。酒精具有可燃性,常用作酒精灯和内燃机的燃料,是一种绿色能源。当点燃酒精灯时,酒精在灯芯上汽化后燃烧生成水和二氧化碳。
(1)根据以上叙述,可归纳出酒精的物理性质是
,
;酒精的用途是
;
(2)取一根火柴梗,拿住一端平放入酒精灯的火焰中,约1~2s后取出,可观察到
处(填字母)的火柴梗最先碳化,因此你对用酒精灯加热的建议是
。
(3)实验中,不慎将酒精灯碰倒,酒精在桌面燃烧起来,合理简单的灭火措施是
;
(4)给固体药品加热时,应先对试管
,再集中在盛有固体药品的部位加热。试管口略向下倾斜,是为了防止
,炸裂试管;给试管里的液体加热,液体不能超过试管容积的
;
(5)下列仪器不能用酒精灯加热的是______ (填字母)。
A.燃烧匙 B.试管 C.量筒 D.蒸发皿
12.我国力争在2060年前实现“碳中和”。实现“碳中和”可采取如下措施:
(1)“碳”减排:控制二氧化碳的排放,主要是为了减缓 (填字母)。
A.温室效应加剧 B.白色污染 C.空气污染
(2)“碳”捕捉:实际生产中常采用足量的氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳,其原理如下:CO2+2NaOH=Na2CO3+X,其中X的化学式为 。
(3)“碳”利用:本次杭州亚运会的主火炬所用燃料是首次采用废碳再生的甲醇(CH₃OH),二氧化碳转化为甲醇的原理是:CO2+3H2CH3OH+H2O。若要制得64t甲醇,请计算理论上需要多少吨二氧化碳? (计算过程及结果请在答题卡上补充完整)
13.良好的学习习惯和思维方式是学好化学的关键。
(1)学习化学一定要正确使用化学语言。请按要求填写出符合要求的化学符号或化学符号所表示的含义:保持氮气化学性质的最小微粒 ;2H2 ;可用于填充飞艇且性质稳定的气体 ;引起温室效应的气体 。
(2)“宏观-微观-符号”相结合是化学学科的思维方式。根据下图回答问题。如是神舟十四号发射的影像资料,火箭推进的动力来自氢气燃烧。
①宏观现象:点燃氢气,产生淡蓝色火焰,生成无色液体。
②微观分析:如图微观示意图所示反应中,没有发生变化的微粒是 。
③符号表达:氢气燃烧的化学方程式为 。
④定量实验证明:氢气燃烧只生成水,该事实说明水是由 组成。
14.助力“碳中和”的产生、捕集与资源化利用是重要研究课题。
(1) CO2的产生:自然界产生CO2的途径有 (写一条),实验室制取方程式是 。
(2) CO2的捕捉:用饱和石灰水捕捉CO2的反应方程式是 。
(3) CO2的利用:
①利用CO2合成尿素,该反应的方程式为,的化学式是 。
②我国科学家在利用CO2直接合成乙醇的研究上已取得重大突破,其转化的化学方程式为。如果用此方法处理二氧化碳。使其完全反应,理论上生成乙醇的质量是多少? 。(写出计算过程)
15.双碳即“碳达峰”和“碳中和”的简称。某化学小组的同学以CO2为主题开展了项目式学习。
(1)任务一:认识二氧化碳
【知识回顾】
①二氧化碳气体的大量排放,会带来的环境问题是 (填“酸雨”或“温室效应”)。
②下列有关二氧化碳用途的说法正确的是 (填字母序号)。
A.作燃料 B.生产汽水 C.冶炼金属 D.气体肥料
(2)任务二:实验室模拟吸收二氧化碳的原理
【设计实验】
实验步骤
实验现象
实验结论
Ⅰ.向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约体积的蒸馏水,立即旋紧瓶盖后,振荡
软塑料瓶变瘪
二氧化碳的物理性质是
Ⅱ.继续向试管中滴加紫色石蕊溶液
二氧化碳能与水反应
【反思评价】经过讨论,同学们一致认为步骤Ⅱ不能证明二氧化碳与水发生了反应,还需要补充一个 实验。
(3)任务三:制定低碳行动方案
通过该项目的探究,小组同学对低碳行动有了新的认识,请补充完整。
低碳途径
低碳行动具体措施
减少二氧化碳的排放
请举出一种具体做法
促进二氧化碳的吸收
植树造林,利用植物的 作用吸收大气中的CO2
16.根据下列实验装置图,回答有关问题:
(1)二氧化碳溶于水形成碳酸,用如图装置检验其酸性时的现象是 ,图中标有①的仪器名称是 。
(2)将产生的二氧化碳通入如图装置,观察到试纸Ⅰ不变色而试纸Ⅱ变红,饱和澄清石灰水变浑浊,据玻璃管中的现象可知二氧化碳的化学性质是 ;若试管中导管口有连续均匀的气泡冒出,但饱和澄清石灰水未变浑浊的原因是 。
(3)乙小组的同学利用甲小组组装的发生装置制得了二氧化碳气体。并将气体从图a端通入以探究二氧化碳的性质,其中1、4为湿润的石蕊棉球,2、3为干燥的石蕊棉球。同学们观察到2、3棉球不变色,1、4棉球变红,且4棉球先变红,根据实验现象可得出二氧化碳的物理性质是 ,二氧化碳的化学性质是(用化学方程式表示) 。
(4)实验二,A烧杯中蜡烛一段时间后熄灭,灭火的原理是 。
实验三,A和B的软塑料瓶体积相同且充满CO2,将A瓶盖打开,加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水,旋紧瓶盖后充分振荡;向B中注入等体积的蒸馏水,充分振荡,观察到A瓶的实验现象是 ,B瓶无明显变化,其原因是 。
17.老子言:水善利万物而不争,水是人类的宝贵资源。化学小组在学完水的相关知识后,查阅了很多资料,对水进行深入的学习。
【查阅资料】
1.“生命吸管”可直接将污水净化为饮用水;
2.电压、温度及氢氧化钠的浓度都会影响电解水的速率;
3.通常状况下,相同体积的水所溶解的氧气比氢气多。
任务一、初步认识生活中的水
(1)图1是我国“国家节水标志”。谈谈你对该标志的理解或由此获得的启示 。
(2)图2为“生命吸管”及其净水过程,其②中活性炭的主要作用是________(填字母)。
A.去除有害菌和部分病毒
B.吸附杂质
C.除去较大的不溶性杂质
任务二、探究水的组成
【进行实验】化学小组连接好实验装置(如图3)
(3)检查装置气密性:关闭装置两侧活塞,向长颈漏斗中持续注水,若观察到 (填字母)现象,说明气密性良好。
(4)在电解器玻璃管中加满水,通常还要加入少量氢氧化钠,其目的是为了 (“增强”或“减弱”)导电性
(5)接通直流电源,反应一段时间后切断电源,将燃着的木条放在b管口,观察到的现象为 。
任务三、研究影响电解水反应速率的因素
为研究影响电解水反应速率的因素,某兴趣小组利用如图装置进行实验,记录如下:
实验序号
①
②
③
④
⑤
⑥
电压/V
8
8
8
12
12
12
温度/℃
10
10
30
10
10
30
溶液浓度/%
2.5
5.0
5.0
2.5
5.0
5.0
电解时间/s
1366
753
464
703
x
237
a极气体的体积/
18.7
18.7
19.7
19.7
20
20
b极气体的体积/
9.3
9.3
9.8
9.8
9.9
9.9
(6)实验2和3研究的影响电解水反应速率的因素是 。
(7)分析六组实验数据,实验⑤的电解时间“x”可能是________(填字母序号)。
A.710 B.740 C.395 D.235
(8)阿伏伽德罗定律指出:在同温同压下,气体体积比等于气体分子个数比,据此请先说明电解水实验中产生氢气和氧气体积比的理论值,再结合资料分析上表数据与理论值产生偏差的原因 。
18.2022年北京冬奥会的胜利举办得益于人工造雪技术的使用,这次冬奥会的造雪,水的利用不会对生态有影响,并且这些雪和水的转化可以进行循环利用,等冬奥会结束,冰雪消融,这些水将会回到事先准备的蓄水系统,被重新利用到其他领域,不断的循环转化。请回答下列问题:
(1)冬奥会结束后雪变成水重新被利用,体现了节水意识,下列方法不属于节约用水的是______(填序号);
A.安装节水龙头 B.淘米水浇花
C.用洗衣水拖地 D.打井取用地下水
(2)造雪用的水多为硬水,若重新被利用到饮用水,生活中可通过 使其软化;
(3)等冬奥会结束雪融化得到的水被重新利用,需要经过一系列净水操作,下图为净水过程,请完成以下问题:
操作②主要是除去一些异味和色素,应选用的物质是 ;图2是某同学设计的过滤装置,该实验的明显错误是 。(写出一条即可)
19.我国高度重视并积极推动氢能技术与产业发展,近年来我国制氢量已位居世界第一。
制氢方法一:水光解制氢。
(1)水在光催化剂作用下制备氢气的原理如图1所示,写出该过程的化学反应方程式 ,光解水时,由 能转化为化学能;在反应过程中,光催化剂在反应前后的 和化学性质不变。
制氢方法二:我国科学家发明了一种用稀土元素铈(Ce)的氧化物为催化剂将甲烷中的氢元素转化为氢气的工艺,反应原理如图2所示。
(2)三氧化二铈(Ce2O3)中铈元素的化合价是 。
(3)反应器Ⅱ中发生的反应:。现有200kg含甲烷90%的天然气(杂质不参与反应)通入反应器Ⅱ中:若甲烷完全反应,理论上反应器Ⅱ中最多生成氢气的质量是多少?(写出计算过程)
20.化学研究物质,请从化学视角认识二氧化碳及其变化。
【组成】
(1)二氧化碳是由 (填元素符号或名称)组成的。
【结构】
(2)二氧化碳是由 (填粒子名称)构成的。
【来源】
(3)自然界中,产生二氧化碳的途径有 (写出一条即可)。
(4)工业上,可用煅烧石灰石(主要成分是)的方法制取,该反应的化学方程式为。某工厂欲利用石灰石生产的二氧化碳,请计算理论上参与反应的碳酸钙的质量是 t。
(5)实验室用石灰石与稀盐酸反应制取,选择的发生装置和收集装置组合是 (填字母),该反应的化学方程式为 。
【性质】利用下图研究的性质,请回答。
(6)可证明能与水发生反应的实验现象是 ,可证明密度比空气密度大的实验现象是 。
(7)一段时间后,将燃着的木条放在导管口处,木条熄灭,由此可得出具有的性质是 。
【用法】
(8)可作为蔬菜大棚的气体肥料,因为它能参与植物的 。
(9)二氧化碳灭火器内盛装的是液态二氧化碳,可用于扑灭图书、档案等物的失火,其灭火的原理是 。
【安全】下表为二氧化碳对人体健康的影响和某次蜡烛燃烧的实验记录。
空气中的体积分数
对人体健康的影响
3
使人呼吸急促
10
使人丧失知觉、呼吸停止、以致死亡
空气中的体积分数
蜡烛燃烧的现象
正常燃烧
正常燃烧
燃烧不旺
熄灭
(10)根据两表中的信息分析,下列说法正确的是___________(填字母)。
A.二氧化碳是一种有毒气体
B.教室或人群密集场所,要经常开窗通风
C.打开地窖伸入燃着的蜡烛,蜡烛正常燃烧,此时人可以进入地窖
21.某兴趣小组开展“家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动。
任务一:做调查
调查发现家用燃料变迁的大致历程为:
《辍耕录》中记载:“杭人削松木为小片,其薄如纸,熔硫黄涂木片顶端分许,名曰发烛。”
(1)将松木削薄为纸片状的目的是 。
(2)古人常用“发烛”点燃柴草,从燃烧条件分析,“发烛”作用是 。
任务二:探变化
(3)丙烷气体在加压或降温条件下转化为液态过程中,从微观角度分析发生变化的是 ;丙烷完全燃烧的微观过程如图1,参加反应的甲、乙两种物质的分子个数比为 。
(4)分析图2信息,煤炭被天然气替代的原因可能是 (答1点即可)。
(5)工业上可将水蒸气通过高温的煤层生成水煤气(和一种可燃性气体单质),从而获得更高的热值。将含碳的煤炭与足量水蒸气在高温下充分反应,理论上能产生多少千克的一氧化碳?(请写出计算过程) 。
任务三:寻发展
全球首艘氨燃料动力集装箱船由上海船舶研究设计院自主研发设计。
(6)液氨被广泛认为是未来理想的清洁燃料。点燃氨气前需进行 ;氨气燃烧生成水和空气中含量最多的物质,反应的化学方程式为 。
(7)用煤、空气和水为原料合成氨气的工艺流程如图3所示:
①碳化塔中,通入部分的目的是除去 ,同时生成;
②合成塔中,生成的化学方程式为 。
22.低碳行动是人类应对全球变暖的重要举措,二氧化碳的资源化利用有多种途径。
I.CO2转化为甲醇(CH3OH)
我国科研人员已实现CO2和H2在加热和MoS2催化剂的条件下合成甲醇,反应如下:。
(1)合成甲醇是人工合成淀粉[(C6H10O5)n]的关键一步,反应原理示意图如图1所示。X的化学式 。
(2)CO2和H2可合成甲醇,甲醇燃烧又生成CO2、氢气、甲醇都被认为是“零碳”燃料,甲醇被认为是“零碳”燃料的理由是 。
II.CO2转化为葡萄糖(C6H12O6)
我国科研人员已成功将CO2还原合成葡萄糖,其过程可分为“电催化还原”和“生物合成”两个阶段。
第一阶段的部分反应原理如图2所示。
(3)写出图2所示反应的化学方程式 。
(4)绿色植物的 作用能吸收二氧化碳,释放氧气。计算4.4gCO2通过该作用可得到葡萄糖的质量 (写出计算过程)。[]
23.探索物质的组成与结构
I.构建原子模型,认识物质组成规律
为了揭示原子结构的奥秘,人类经历了漫长的探索。
材料一:1803年,道尔顿在原子论中提出:物质由微小的不可再分的原子构成。
材料二:1897年,汤姆生发现原子内有带负电的微粒,否定了“原子不可再分”。
材料三:1911年,卢瑟福进行了著名的α粒子(α粒子由2个质子和2个中子构成)轰击金箔实验。结果发现:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大角度的偏转,并且有极少数α粒子被金箔弹了回来。
材料四:1919年,卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子,发现一个α粒子留在了一个氮原子中,使氮原子变成了氧原子,同时有微粒从氮原子中被打出。
(1)汤姆生实验中,带负电的微粒是 。
(2)卢瑟福实验中使用的金箔是由 (填微观粒子的名称)构成的;通过卢瑟福实验,可推出的原子结构模型为 (填图1中字母)。
(3)当α粒子轰击金箔时,图2所示的运动轨迹不可能是 (填图2中字母)。
(4)请你分析材料四,推测被打出的微粒是 。该过程是否属于化学变化?请结合化学变化的微观本质进行回答: 。
(5)万物皆原子,原子是构成一切化学物质的基本单元。
图中是氢、氖、钠和氯的原子结构示意图。请以氖气、氯化氢和氯化钠三种物质为例,从原子直接或间接构成物质的角度,简要谈谈你对“原子是构成一切化学物质的基本单元”的理解: 。
Ⅱ.探索分子构成的奥秘
十九世纪初,科学家们提出早期的分子学说,部分观点如下:
观点1:分子不能用物理方法分割,化学方法可使它解离。
观点2:单质分子由同种原子构成,化合物分子由质子数不同的不同种原子构成。
观点3:分子质量大,原子质量小。
观点4:分子质量等于组成它的原子质量总和。
(6)根据以上材料回答问题:
①举例说明观点1是正确的 。
②从元素角度谈谈你对观点2的认识 。
③举例说明观点3的局限性 。
④原子、分子质量很小,为计算和使用方便引入相对原子质量,结合观点4判断下列说法正确的是(填字母序号) 。
A.相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理
B.相对原子质量是一个原子质量与一个碳-12原子质量的比值
C.两种原子的相对原子质量之比与相对质量比没有必然联系。
(7)图中A、B是汽油中所含物质的分子结构模型。
观察A和B两种物质的分子结构模型,A分子和B分子的 构成相同(填“元素”、“原子”或“离子”)。你认为A和B的化学性质 (填“是”或“否”)相同。
Ⅲ.探究元素与物质组成的奥秘
1783年,拉瓦锡研究水的组成,装置示意图如图,将水加热成蒸气通过灼热的铁管,一段时间后,在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少,铁管质量增加。
(8)下列说法正确的是______。
A.实验中收集到的可燃性气体是氢气
B.铁在该实验中起催化作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.由该实验可得出“水不是一种元素”
24.氢能是高能清洁燃料,已应用于航天、交通等领域。兴趣小组对氢气的制取方法、提纯方式、储存手段、发展前景、应用优势等展开项目式实践活动。
任务一:制取氢气
2024年,我国首个光热补能甲醇制氢加氢一体站——榆林站投入使用。该站主要通过热化学工艺将甲醇转化为氢气,融入加氢技术为新能源汽车提供氢能源。制取原理示意图如下:
(1)气化过热器中发生的变化从微观角度分析,发生改变的是 。该工艺中可循环使用的物质是 。
(2)写出转化反应器中Ⅰ甲醇裂解生成CO和的方程式 。
任务二:提纯氢气
我国研发了多通道钯膜纯化组件(如下图1、2、3所示),可将99.92%的氢气提纯至99.99995%,实现了超纯氢气装置国产化,其工作温度在300℃以上。
(3)由图可知, 粒子可以透过钯膜(填粒子符号),钯膜两侧氢气压强差越大,透氢量 (填“不变”“越大”或“越小”)。
(4)图3中,开始工作时须先通排净装置中空气,再通原料氢气,其目的是 。
任务三:储存氢气
绿氢规模化储存需液化氢气,以满足商业化应用。
任务四:利用氢气
氢燃料电池在我国公共交通中实现了突破性进展,其工作原理如图4所示:
(5)燃料电池发生反应的化学方程式为 。
任务五:绿色氢气
(6)①氢气是清洁燃料。图5为小组同学探究可燃物质量与水的温度变化关系图,分析图像,可知相同质量的可燃物,氢气燃烧的热值 天然气(填“<”“=”或“>”)。
②已知加热1L水至30℃,需燃烧天然气中甲烷的质量为0.2g。若用替代,理论上加热1L水至30℃,能减少 二氧化碳排放(燃烧的方程式为)。
25.关于二氧化碳的研究是一项重要的课题。某小组以“探究二氧化碳的奥秘”为主题开展项目式学习。
【任务一】认识实验室制取二氧化碳的药品
(1)该小组同学按下表进行实验,取等质量大理石加入足量酸中(杂质不与酸反应),产生二氧化碳体积随时间变化曲线如图1所示:
实验编号
药品
甲
大理石粉末、7%HCl溶液
乙
块状大理石、7%HCl溶液
丙
块状大理石、10%H2SO4溶液
根据图1可知乙组实验速度适宜,收集400mL二氧化碳气体,时间为 s。
(2)写出实验室制取二氧化碳的化学方程式为 。
【任务二】认识二氧化碳收集的方法
(3)兴趣小组通过氧气传感器测出收集气体中残留的氧气(来自于空气),推算出空气的含量,再求出CO2的含量。甲组用向上排空气法测得氧气含量为6.6%,推算出CO2含量为69%,乙组组用排水法测得氧气含量为4.2%,推算出CO2含量为80%,通过实验可知,若对CO2纯度要求较高,应该使用 收集二氧化碳。
【任务三】认识二氧化碳的性质
(4)将干燥的CO2气体通入如图2所示的装置中:
图2
①a处不变色,b处变红的原因是 。
②若看到烧杯d中蜡烛从下往上依次熄灭,说明CO2具有的物理性质是 。
【任务四】再探镁的燃烧
查阅文献:a已知镁条还可以在二氧化碳中剧烈燃烧,反应为:。
b已知镁条还可以在氮气中剧烈燃烧,反应为:
(5)结合已有知识,回答下列问题:
①日常灭火,不可以用N2代替CO2,原因是 ,镁条失火也不可以用二氧化碳扑灭,原因是 。
②根据文献信息试理论上推测,若1.8g镁在充足的空气中反应可得ag产物,则a的取值范围是 。
26.碳中和——我们一直在行动,我国宣布在2060年前实现“碳中和”。“碳封存”与“碳转化”是实现“碳中和”目标不可或缺的重要技术。
(1)碳封存
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高、粘度小、流动快,同等条件下,超临界二氧化碳的输送量比其他状态二氧化碳更大。
①从微观角度分析二氧化碳气体能被压缩的原因 。
②下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 (填选项序号之一)。
A.超临界二氧化碳与二氧化碳气体的组成不同
B.超临界二氧化碳容易燃烧
C.超临界二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,物质状态改变
(2)碳转化
杭州亚运会开幕式首次在燃料方面创新使用“零碳甲醇燃料”,即通过二氧化碳加氢生成甲醇,实现二氧化碳的减排和再生利用,所以杭州亚运会主火炬被简称为“零增碳”火炬。
①从物质分类的角度,甲醇(CH3OH)属于 (选填“单质”、“氧化物”、“化合物”、“混合物”中的一项)
②从微观角度:一个甲醇分子中共含有 个原子。
③从定量计算的角度:甲醇(CH3OH)的相对分子质量是 ;甲醇中碳、氢元素质量比为 。(填最简整数比)
④从物质转化角度:二氧化碳和氢气在催化剂的作用下能转化为甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为: ;用上述方法每生产4吨甲醇可以消耗5.5吨二氧化碳,此过程转化的碳元素质量为 吨。
(3)低碳生活从我做起。下列行为有利于实现“碳中和”的是_______(填选项序号,合理均选)。
A.双面使用纸张 B.植树造林 C.露天焚烧垃圾
27.我国提出努力争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现“碳中和”,充分体现了解决气候问题的大国担当。
【任务一】认识二氧化碳
(1)二氧化碳气体的大量排放,会带来的环境问题是 (填“酸雨”或“温室效应加剧”)。
(2)下图为二氧化碳的性质与用途的关系图,请完成①②处相关内容:① ;② 。
【任务二】了解“碳中和”
“碳”减排、“碳”捕捉、“碳”封存、“碳”利用是实现碳中和的一些途径。
(3)“碳”减排:根本措施是控制的排放量,下列措施可行的是 。
a.推广使用太阳能、地热等清洁能源,减少使用化石燃料
b.提高能源利用效率,优化设施设备,减少能耗
c.增强节能减排意识,节约用电、少开私家车等。
(4)“碳”捕捉:自然界“碳捕集”主要利用绿色植物的 作用吸收。实际生产中常采用足量的氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳,其原理如下:,其中的化学式为 。
(5)“碳”封存:将二氧化碳气体压缩成液态或固态,然后压入地下玄武岩中。从微观角度解释二氧化碳气体能被压缩成液态或固态的原因 。
(6)“碳”利用:我国杭州亚运会的主火炬所用燃料是首次采用废碳再生的甲醇(),二氧化碳转化为甲醇的原理是:。请计算制得64吨甲醇理论上能消耗 吨二氧化碳。
(7)目前人们利用一种新型纳米催化剂也可实现二氧化碳到甲醇的转化,其微观模型示意图如图所示。试写出该反应的化学方程式 。该反应反应前后,没有发生改变的是 (填序号)。
a.元素化合价 b.元素种类 c.原子种类 d.分子数目 e.原子数目
28.关于燃烧的研究是一项重要的课题。
【燃烧条件的再探究】
查阅资料:白磷的着火点为40℃,红磷的着火点为240℃。
(1)当溶液与接触时,发生反应的化学方程式是 。
(2)向Y型管中挤入溶液后,观察到导管口开始产生气泡时,烧杯中白磷不燃烧,原因是 。一段时间后,白磷燃烧,此现象能够证明可燃物燃烧的条件是 。若证明可燃物燃烧的另一个条件,依据的现象是 。
【学以致用】
(3)写出下列事例中运用的灭火原理。
①消防员用水灭火,其灭火原理是 。
②妈妈关闭液化气阀门使火熄灭。其灭火原理是 。
(4)戴维发明了一种安全灯,采用一种网眼很小的普通金属网罩住火焰,使得金属网外的温度不会明显升高,这种灯在矿井里点燃不会引起可燃性气体的爆炸。结合燃烧条件请你分析可燃性气体不会爆炸的原因 。
(5)工人师傅进行金属切割或金属焊接时使用的氧炔焰是乙炔()在氧气中燃烧产生的火焰。通过调节乙炔和氧气进气阀门,可控制氧炔焰的温度。若温度过低或燃烧产生黑烟时,应采取的措施是 ;乙炔在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水,请写出该反应的化学方程式 。
(6)为了减少雾霾、降低大气中有害气体含量,研究机动车尾气中CO、及的排放意义重大。机动车尾气污染物的含量与“空/燃比”(空气与燃油气的体积比)的变化关系如图所示。随“空/燃比”增大,CO和的含量减少的原因是 。
(7)氧气含量不同物质燃烧的产物不同。若0.6g碳单质燃烧生成ag产物,且碳没有剩余,则a的取值范围是 。
29.制氧机在生产、生活中有重要应用。化学兴趣小组的同学们利用相关知识,对家用制氧机的工作原理、制氧方法以及自制设备等展开了项目式学习活动。
【探秘原理】市场上的制氧机按制氧原理主要分三类:空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。
(1)某品牌制氧机以空气为原料,当空气经过分子筛时,氮气和氧气分离,获得高浓度的氧气。其微观示意图如图所示。则该制氧机制得的“氧气”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
(2)若要通过分解反应制备氧气,一定不能选用的反应物是______(填字母)。
A.氯酸钾(KClO3) B.氯化铵(NH4Cl) C.过氧化氢(H2O2)
(3)化学药剂制氧机:如图是某品牌制氧机的工作原理示意图。
①该制氧机的制氧原理:
第一步:过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢。
第二步: (用符号表达式表示)。
②某同学在看到反应仓内产生气泡后,马上将带火星的木条放在氧气出口处,却没有看到带火星的木条复燃,你认为原因可能是 。
③氧气能从加湿过滤仓中逸出,是因为氧气具有 的性质。
④医疗氧气瓶上有湿化瓶装置,湿化瓶装置类似于如下图。关于该装置,下列说法正确的有 (填字母)。
A.b导管连接制氧机
B.b导管连接病人吸氧的塑料管
C.可以观察氧气生成的速率
⑤该兴趣小组为测定某家用制氧机制得氧气的纯度,设计了如图所示装置。实验时,打开止水夹a和b,向A中缓慢鼓入制氧机中导出的气体,至露出固体白磷后,关闭止水夹a和b.此时,A中水进入到B中200mL。然后用凸透镜聚光照射白磷,白磷开始燃烧:待白磷熄灭且装置冷却后,打开止水夹b,B中的水倒吸入A中,测得此时B中剩余水的体积变为20mL。写出该图3装置中反应的符号表达式 ,该制氧机导出的气体中氧气的体积百分数是 。
(4)设计并制作简易制氧机
【设计制作】制作简易的家用制氧机时,除需考虑反应原理、方法选择外,还需考虑很多方面的因素,例如: (写一条)。
【成果展示】在学校的科技节中,同学们将自制的简易家用制氧机进行了展示。
30.海洋是人类的母亲,是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库。
(1)沿海的盐厂都是“盐田法”晒盐,其基本原理是 结晶,得到的是粗盐。在实验室用过滤法提纯粗盐的过程中有三次用到了玻璃棒,其作用分别是:①引流②搅拌,加速固体物质溶解③搅拌,使液体受热均匀,其先后顺序是 (填数字序号)。
(2)近年来我国在南海成功试采可燃冰,推动了世界能源利用格局的改变。写出可燃冰被科学家誉为“21世纪能源”的原因 (写一条即可)。
(3)从海水中获得淡水的过程称为“海水淡化”。现在所用的海水淡化方法主要是蒸馏法(热法)和膜法两大类。如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中有些溶质离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。
①膜法淡化海水的原理是利用 不同分离出淡水。
②将少量加压后的右侧海水置于表面皿中,用酒精灯加热,水分蒸干后,可在表面皿上观察到的现象是 。下列对加压后右侧海水成分变化情况的分析中,正确的是 (填选项序号之一)。
A.溶质质量增加 B.溶剂质量减少 C.溶液质量不变 D.溶质质量分数减小
(4)镁是国防元素。从海水中提取单质镁的工艺流程如下图所示:
在上述转化过程中,所发生的化学反应属于复分解反应的是 (填过程序号),过程①中加入石灰乳时会采用喷淋的方式,目的是 。海水或卤水中本来就含有氯化镁,还需要过程①②的原因是 。金属镁是一种性质非常活泼的金属,在加热的条件下可与水反应生成一种难溶性碱和一种可燃性气体。请写出该反应的化学方程式 ,该反应属于 (填“化合”“复分解”“置换”之一)反应。
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期末冲刺(综合应用题30道)
1.我国力争2060年前实现“碳中和”,彰显大国作为与担当。同学们围绕“碳中和”展开了跨学科项目式学习活动。
任务一:分析“碳中和”的思路
(1)大气中的主要来源有:化石燃料的燃烧和动植物的 作用。
(2)要降低空气中的,一是减少排放,二是要捕集吸收。充分燃烧天然气和煤,产生的质量及放出的热量如下表所示。根据表中数据分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点是什么?
天然气
煤
产生的质量
放出的热量
(3)青少年要为“碳中和”做出贡献,写出你在生活中的一种低碳生活方式: 。
任务二:探究“碳捕集”的方法
(4)下列物质中,理论上可用作捕集的吸收剂的是_______。
A.水 B.氧气 C.稀硫酸 D.氯化钠溶液
(5)利用氢氧化钠溶液“捕捉”的基本过程如下图所示(部分物质及反应条件未标出)。
①写出吸收的化学方程式: 。
②R溶液中溶质的化学式为 。
③反应、分离室中发生反应的化学方程式分别为:I: ;Ⅱ:。
(6)某工厂利用石灰乳(主要成分是氢氧化钙)捕集吸收。若要吸收8.8吨,至少需要含氢氧化钙质量分数为的石灰乳多少吨?
【答案】(1)呼吸
(2)等质量煤和天然气燃烧,天然气放出热量更多、产生的二氧化碳更少(合理即可)
(3)坐公交车上下学(合理即可)
(4)A
(5)
(6)解:设要吸收8.8吨CO2,需要氢氧化钙的质量为x
则需要含氢氧化钙质量分数为40%石灰乳的质量为
答:则需要含氢氧化钙质量分数为40%石灰乳的质量为37t。
【详解】(1)大气中CO2的主要来源有:化石燃料的燃烧和动植物的呼吸作用。
(2)根据表中数据分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点是等质量煤和天然气燃烧,天然气放出热量更多、产生的二氧化碳更少。
(3)在生活中的一种低碳生活方式有坐公交车上下学、节约用电等。
(4)A、二氧化碳能溶于水且能和水反应,因此可用水吸收二氧化碳,故A选项符合题意;
B、二氧化碳和氧气不能发生反应,因此不能用氧气吸收二氧化碳,故B选项不符合题意;
C、二氧化碳不能和稀硫酸反应,因此不能用稀硫酸吸收二氧化碳,故C选项不符合题意;
D、二氧化碳不能和氯化钠溶液反应,因此不能用氯化钠溶液吸收二氧化碳,故D选项不符合题意。
故选A。
(5)①氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,该反应的化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
②反应、分离室中氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和捕捉室生成的碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,R溶液流回捕捉室继续“捕捉”CO2,故R溶液中溶质为氢氧化钠,其化学式为NaOH。
③反应、分离室中氧化钙和水反应生成氢氧化钙,该反应的化学方程式为CaO+H2O=Ca(OH)2。
(6)见答案。
2.按要求回答下列问题。
(1)制取二氧化碳。
ⅰ.仪器a的名称是 ;关闭弹簧夹后的现象是 。
ⅱ.用装置B检验二氧化碳,反应的化学方程式为 。
ⅲ.利用装置C开展物质回收实验。将装置A中反应后的液体倒入蒸发皿中,玻璃棒不断搅拌的目的是 ,蒸发皿中得到的固体是 (写化学式)。
(2)在“设计低碳行动方案”的跨学科实践活动中,查阅资料,获得以下碳捕捉的信息。
捕捉方法
原理
①生物捕捉
利用植物或微生物吸收
②膜分离技术
用选择性渗透膜将从混合气体中分离
③化学吸收
用碱性溶剂吸收
④物理吸附
用沸石、活性炭吸附
i.方法②的原理类似于化学实验中的 (填一种操作名称)。
ii.方法③的化学反应可用表示,则X的化学式为 。
iii.沸石中的含水量对吸附能力有影响。相同温度下,等质量的沸石A和B,干燥时间对沸石的吸附量影响如图所示,图中能证明沸石A的吸附效果优于沸石B的证据是 。
【答案】(1) 锥形瓶 长颈漏斗中液面上升 防止液体受热不均飞溅
(2) 过滤 温度、质量和干燥时间相同时,沸石A吸附的质量大于沸石B
【详解】(1)ⅰ.据图可知,仪器a的名称是锥形瓶;
反应一段时间后关闭弹簧夹,生成的气体不能排出,装置内气压增大,液体被压回长颈漏斗,长颈漏斗中液面上升;
ⅱ.二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水,即二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,反应的化学方程式为:;
ⅲ.大理石或石灰石中的碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,将装置A中反应后的液体倒入蒸发皿中,加热并不断搅拌,这样做的目的是使液体均匀受热,防止液滴飞溅,直到出现较多固体时,停止加热;蒸发皿中得到的固体是氯化钙;
(2)ⅰ.膜分离技术中水分子能通过半透膜(其他离子及大分子不能通过),原理类似于化学实验中的过滤操作;
ⅱ.根据质量守恒定律,反应前后原子的种类和数目不变,由反应的化学方程式可知,反应前碳、氧、氢原子的个数分别为:1、3、2,反应后钾、碳、氧、氢原子的个数分别为:2、2、6、2,则X中含有2个钾原子、1个碳原子和3个氧原子,所以物质X的化学式为:;
ⅲ.由图2可知,温度和干燥时间相同时,沸石A对二氧化碳的吸附量大于沸石B。
3.需要吸氧的患者如果直接吸入医用氧气,往往会使呼吸道黏膜干燥,引起干咳等呼吸道刺激症状.因此医用氧气瓶的出气口往往会连接一个盛有灭菌注射用水的湿化瓶.化学实验小组的同学们根据这一知识,在老师的指导下设计了一款简易的制氧器,如图1所示.
(1)B瓶底部的黑色固体是
(2)A瓶相当于湿化瓶,其作用是润湿氧气.这利用了氧气 的性质.
(3)检验该装置气密性的方法是 .
(4)同学们用收集到的氧气做硫的燃烧实验,如图2所示.实验中瓶底放少量水的目的是 .
(5)根据化学方程式计算,过氧化氢完全分解可以制得氧气的质量是多少?
【答案】(1)二氧化锰/MnO2
(2)不易溶于水
(3)将A装置瓶口的导管放入水中,用力捏B装置,观察到A装置中两个导管口均有气泡冒出,则说明气密性良好
(4)吸收二氧化硫
(5)解设34g过氧化氢完全分解可以制得氧气的质量为x
解得x=16g
答:34g过氧化氢完全分解可以制得氧气的质量是16g。
【详解】(1)实验室利用过氧化氢在二氧化锰的催化做我那个下反应生成水和氧气,故黑色固体时二氧化锰;
(2)氧气不易溶于水,故水可以润湿氧气;
(3)利用压强的变化检验该装置的气密性,故检查该装置气密性的方法为:将A装置瓶口的导管放入水中,用力捏B装置,观察到A装置中两个导管口均有气泡冒出,则说明气密性良好;
(4)硫在氧气中燃烧会生成二氧化硫,二氧化硫会造成酸雨,不能任意排放,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,故水的作用是吸收二氧化硫;
(5)见答案。
4.根据下表(元素周期表的部分内容)回答有关问题:
(1)元素周期表中不同元素间最本质的区别是 (填字母);
A.质子数不同 B.中子数不同 C.核外电子数不同
(2)1869年, (填字母)发现了元素周期律并编制出元素周期表;
A.张青莲 B.门捷列夫 C.拉瓦锡
(3)12号元素的核电荷数是 ,属于 周期,硫离子的符号是 。
(4)相对原子质量为35.45的元素属于 (填金属或非金属)元素。
(5)同周期的元素排列从左往右所遵循的规律是 。
【答案】(1)A
(2)B
(3) 12 三/3 S2-
(4)非金属
(5)元素周期表中,每个周期都是按照原子序数逐渐递增的顺序排列的(合理即可)
【详解】(1)元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称,不同种元素之间的本质区别是质子数不同,故填:A。
(2)A、我国著名科学家张青莲教授主持测定了铟、铱、锑、铕等多种元素的相对原子质量新值,为测定元素的相对原子质量作出了突出贡献, 选项A不符合题意;
B、门捷列夫在化学上的主要贡献是发现了元素周期律,并编制出元素周期表,选项B符合题意;
C、拉瓦锡首先通过实验得出空气是由氮气和氧气组成的结论, 选项C不符合题意。
故填:B
(3)在原子中,原子序数=核电荷数=质子数,12号元素是镁元素,其核电荷数是12,镁原子中电子层数为3,所以属于第三周期,硫离子的符号是S2-,故填:12;三(或3);S2-。
(4)由元素周期表的部分内容可知:相对原子质量为35.45的元素属于氯元素,该元素的名称是氯,带“气”字旁,属于非金属元素,故填:非金属。
(5)同周期的元素排列从左往右所遵循的规律是元素周期表中,每个周期都是按照原子序数逐渐递增的顺序排列的,故填:元素周期表中,每个周期都是按照原子序数逐渐递增的顺序排列的(合理即可)
5.I.空气是一种用途很多的自然资源,可用于工业上制取氧气,其流程如图:
【查阅资料】常压下,氧气的沸点是-183℃,氮气的沸点是-196℃。
(1)操作1的变化属于 (填“化学变化”或“物理变化”)。
(2)如果将燃着的木条置于盛满液态空气的容器口,观察到的现象是木条 (填“熄灭”或“燃烧更旺”)。
(3)除分离液态空气外,现在还有一种膜分离技术制氧气,原理是在一定压力下,让空气通过薄膜,氧气能透过薄膜,从而达到分离空气的目的。据此推测氮分子比氧分子体积 (填“大”或“小”)。
II.运用所学知识回答问题。
(4)氢气和氧气在Pd基催化剂表面可反应生成H2O2,其微观示意图如图:
“解离”时,结构被破坏的分子是 (用化学符号表示)。
(5)过氧化氢的分解受多种因素的影响。如:浓度、温度、pH值、重金属离子、酰胺类化合物、过氧化氢酶、其它物质。
①为探究含氯化物对双氧水分解的影响,某小组做了以下实验:
反应条件:6.0mL30%双氧水,0.1g氯化物,室温;实验时间:1.5h。实验数据如表所示:
氯化物
NaCl
MgCl2
CuCl2
放出氧气的体积/mL
2.0
4.0
420.0
双氧水的分解率%
0.30
0.60
63.18
由表可知,双氧水保存时应绝对避免引入的离子是 (写离子符号)。
②为了探究双氧水浓度对双氧水分解的影响,某小组利用手持技术进行实验:
反应条件:水浴温度为21℃,二氧化锰均为0.5g,过氧化氢溶液均为5mL。实验结果如下:
从温度测量数据看,可知双氧水分解时的能量变化是 (填“放出热量”或“吸收热量”),综合分析图2、图3的数据,说明过氧化氢溶液浓度与反应速率的关系是:其他条件相同时, 。
【答案】(1)物理变化
(2)熄灭
(3)大
(4)H2
(5) Cu2+ 放出热量 过氧化氢溶液浓度越高,反应速率越快
【详解】(1)操作1是分离液态空气制氧气,没有产生新物质,属于物理变化;
(2)液氮的沸点低,首先蒸发出来,氮气不支持燃烧,所以将燃着的木条置于盛满液态空气的烧杯口,观察到的现象是燃着的木条熄灭;
(3)在一定压力下,让空气通过薄膜,氧气能透过薄膜,从而达到分离空气的目的,据此推测氮分子比氧分子体积大;
(4)根据图像可以看出,是氢气变为原子,与氧气分子结合为过氧化氢,故填H2;
(5)①氯化钠和氯化镁含有钠离子、镁离子和氯离子,氯化铜含有铜离子和氯离子,不同的是铜离子,因此说明铜离子对反应速率影响大,所以要排除铜离子,符号为:Cu2+;
②可以看出温度升高,所以反应放出热量;在图中信息可以看出,随着浓度增大,压强和温度都升高,说明产生的气体和放出的热量多,因此证明反应快。
6.回答下列问题
(1)识别规范使用化学仪器,对学习化学实验有着重要的意义。
①上图所示仪器的名称是 ;
②使用烧杯给液体加热过程中发现烧杯炸裂其原因可能是什么 ?(答出一条即可)
③从实验室安全角度考虑下列做法不正确的是 (填序号)。
a、可用嘴尝化学实验室里蔗糖的味道
b、加热试管中药品时,不可以将试管口朝向自己或他人
c、过滤操作时,将需过滤液体直接倒入过滤器中
d、实验结束后,将用剩的药品带出实验室随意丢弃
(2)实验室现有石灰石、氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、稀盐酸五种药品及相关仪器和用品,请结合下列装置回答问题:
①若用上述药品制取较纯净的氧气,选用的装置为 (填字母),发生反应的化学方程式为 。
②若用上述药品制取二氧化碳,选择的装置是 (填字母),反应的化学方程式为 。
(3)某石灰水中含有氢氧化钙1.48g,要是该石灰水中的氢氧化钙全部变为沉淀,至少需要二氧化碳的质量是多少?
【答案】(1) 滴瓶 未垫石棉网 ad/da
(2) BE/EB AC/CA
(3)设需要二氧化碳的质量为x:
答:至少需要二氧化碳的质量是0.88g。
【详解】(1)①该图是实验时盛装少量液体的滴瓶,故填滴瓶。
②烧杯给液体加热过程中要垫石棉网,在给液体加热过程中发现烧杯炸裂其原因可能是未垫石棉网。
③从实验室安全角度考虑:
a、用嘴尝化学实验室里蔗糖的味道,存在安全隐患,因为实验室中的任何物质都有可能已经受到污染,选项做法错误,符合题意;
b、加热试管中药品时,不可以将试管口朝向自己或他人,以防试管的药品喷出烧伤自己或他人,选项做法正确,不符合题意;
c、过滤操作时,将需过滤液体直接倒入过滤器中,引起液滴飞溅,冲破滤纸,无法达到实验目的,与安全无关,不符合题意;
d、实验结束后,将用剩的药品带出实验室随意丢弃,该药品可能是有毒、有害物质,存在安全隐患,选项做法错误,符合题意。
故选ad。
(2)①上述可制取氧气的药品是氯酸钾,要制取较纯净的氧气,需要用排水法收集,所以选用的装置为BE;发生反应的化学方程式为:。
②上述可制取二氧化碳的药品是石灰石和稀盐酸,二氧化碳密度比空气大,采用向上排空气法收集,所以选择的装置是AC;石灰石和稀盐酸反应生成氯化钙水和二氧化碳,反应的化学方程式为:。
(3)见答案。
7.二氧化碳是初中化学继氧气之后的又一种重要的气体,该气体不仅与日常生活联系密切,且对地球生命具有重要意义。请随着以下线索开展探究之旅。
任务一 自然界中的二氧化碳的来源
(1)下图为大自然中碳循环的局部示意图,其中向大气中释放二氧化碳的途径是 (填序号)。
任务二 工业上二氧化碳的制取
(2)早在公元300年左右,中国西晋学者张华就在《博物志》一书中作了“烧白石作白灰既讫……”的记载,即为工业上制取二氧化碳的原理,写出反应的化学方程式: ,该反应属于的基本反应类型是 。
任务三 实验室二氧化碳的制取
【探究一:二氧化碳的制取原理】如图是老师总结的有关二氧化碳的物质转化网络关系图。
(3)能利用碳的燃烧获得较纯净的二氧化碳吗?
①描述木炭在氧气中的燃烧现象: ,放出热量,生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体。
②木炭燃烧的方法不适合用于实验室制取二氧化碳,理由是 。
③由此类推一氧化碳、甲烷燃烧的方法也不适合用于实验室制取二氧化碳,写出一氧化碳转化为二氧化碳的化学方程式: (写一个)。
(4)利用如表中提供的试剂进行实验,记录实验现象。请分析:
组别
剂实
现象
①
状石灰石和稀盐酸
生气泡速率适中
②
状石灰石和稀硫酸
生气泡速率缓慢并逐渐停止
③
酸钙粉末和稀盐酸
生气泡速率很快
从制取和收集角度考虑,一般选择第①组试剂,不选择第③组试剂的原因是 ,不选择第②组试剂的原因是 。
【探究二:二氧化碳的制取装置】某同学选择利用块状石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,下图是实验室常用的气体发生和收集装置,请回答下列问题。
(5)应选用的发生与收集装置为 (填字母),反应的化学方程式为 。
(6)用所给的装置制取较多的二氧化碳,从便于操作及回收和节约试剂等角度考虑,最好一次性向 (写仪器名称)内加入足量的石灰石。检验二氧化碳是否收集满的操作是 。
(7)装置C相比装置B的优点是 。不能用F装置收集二氧化碳的原因是 。
(8)实验室常用 (填试剂名称)检验二氧化碳气体,可观察到的现象是 ,通入气体后,若观察不到明显现象,可能的原因是 (写一条)。
(9)学习小组用如图所示装置制取纯净、干燥的二氧化碳。
①装置A相比图3装置B的优点是 。
②装置B的作用是 。
③将装置C中的导管补画完整 。
【答案】(1)①②④⑥
(2) 分解反应
(3) 剧烈燃烧,发出白光 不便于收集反应产生的,且得到的二氧化碳不纯 /(合理即可)
(4) 反应速率过快,气体不易收集 稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙会覆盖在石灰石表面,阻止反应进行
(5) BD/CD
(6) 锥形瓶 将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条熄灭,证明气体已收集满
(7) 可以控制反应的发生和停止 二氧化碳能溶于水且与水反应
(8) 澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 产生的二氧化碳气体中混有氯化氢气体/澄清石灰水已经变质(合理即可)
(9) 可以控制反应的速率 除去氯化氢气体
【详解】(1)图中,向大气中释放二氧化碳的途径是化石燃料燃烧、动植物的呼吸作用、海水释放;故答案为:①②④⑥;
(2)“烧白石作白灰”是指高温煅烧碳酸钙生成氧化钙和二氧化碳,反应的化学方程式为:;该反应是由一种物质生成多种物质的反应,属于分解反应;
(3)①木炭在氧气中燃烧,发出白光,放出热量,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体;
②木炭燃烧生成的二氧化碳不易收集,且生成的气体不纯,则不适合用于实验室制取二氧化碳;
③一氧化碳燃烧生成二氧化碳,反应的化学方程式为:;一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为:(合理即可);
(4)由表中内容可知,第③组药品反应速率过快,不易收集,则适合用于实验室制取二氧化碳;不选择第②组药品的原因是块状石灰石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水,覆盖在石灰石表面,使反应缓慢并逐渐停止,不易得到二氧化碳;
(5)利用块状石灰石和稀盐酸反应制二氧化碳为固液常温型反应,则发生装置选B或C,二氧化碳的密度比空气大,且能溶于水,只能用D向上排空气法收集,则应选用的发生与收集装置为BD或CD;碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:;
(6)用所给的装置制取较多的二氧化碳,从便于操作及回收和节约试剂等角度考虑,可选用装置B,故填:锥形瓶;,二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,则检验二氧化碳是否收集满的操作是将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条熄灭,证明气体已收集满;
(7)装置C可通过止水夹的开闭,可以使装置内压强的改变实现固体和液体药品的接触和分离,能随时控制反应的发生和停止;二氧化碳能溶于水且与水反应,因此不能用排水法收集;
(8)实验室常用澄清石灰水检验二氧化碳,因为二氧化碳能和石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水;实验室里将制得的二氧化碳气体通入澄清石灰水中,始终未出现浑浊现象,可能的原因是生成的二氧化碳中混有氯化氢气体或澄清石灰水已经变质;
(9)①与A装置相比,B装置能通过调节分液漏斗的活塞来控制化学反应的速率;
②B中氯化氢溶于水形成盐酸,盐酸和碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,所以装置B的作用是除去氯化氢气体;
③为了保证混合气体和浓硫酸充分接触,气体应该长进短出,故答案为:。
8.下面是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置
(1)写出标号仪器的名称I ,II 。
(2)实验室可用二氧化锰与过氧化氢溶液制取氧气,若要较好地控制产生氧气的速率,应选用装置C,其原因是 。
(3)用D装置收集氧气时,正确的操作顺序为 (填偏号)
a.将导管伸入集气瓶口,气体进入瓶中
b.将装满水的集气瓶倒置在水槽中
c.当气体收集满时,用毛玻璃片盖上瓶口,将集气瓶移出水面放置
(4)若用E装置采用排空气法收集氧气,气体应从 (“a”或“b”)端通入。
(5)小明在实验室里加热高锰酸钾制取氧气,完全反应后到余固体的质量为。(易溶于水, 难溶于水),将剩余固体溶解、过滤、烘干,回收二氧化锰。
请计算:①生成氧气的质量为 ;
②回收二氧化锰的质量 (写出计算过程)。
【答案】(1) 试管 锥形瓶
(2)装置C中的分液漏斗活塞开关可以控制液体的滴加
(3)bac
(4)b
(5) 3.2g 解:设可回收二氧化锰的质量为x。
答:可回收二氧化锰的质量为。
【详解】(1)仪器的名称I试管,II锥形瓶。
(2)装置C中的分液漏斗活塞开关可以控制液体的滴加,所以实验室用二氧化锰与过氧化氢溶液制取氧气,若要较好地控制产生氧气的速率,应选用装置C。
(3)用D装置收集氧气时,正确的操作顺序为先将集气瓶装满水倒立在水槽中,接着有连续均匀的气泡冒出时再开始收集氧气,也就是将导管伸入集气瓶口,气体进入瓶中,最后水排完收集满了,用毛玻璃片盖上瓶口,将集气瓶移出水面放置,也就是正确顺序为bac。
(4)若用E装置采用排空气法收集氧气,气体应从b端通入,因为氧气的密度比空气大。
(5)①生成氧气的质量为31.6g-28.4g=3.2g;
②详解见答案。
9.“碳中和”,我们一直在行动。我国宣布在2060年前实现碳中和,“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。
(1)“碳封存”
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器,再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高,接近液态二氧化碳;粘度小,流动快,接近气态二氧化碳。
①从微观角度分析二氧化碳易被压缩的原因 。
②为了防止对输送管道内部造成腐蚀,输送超临界二氧化碳的管道材料采用不锈钢或低铬钢等,同时对二氧化碳进行干燥处理。请用化学方程式表示二氧化碳需要干燥的原因 。
③下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 (填序号)。
A.超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同
B.超临界二氧化碳容易燃烧
C.同等条件下,超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大
D.超临界二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,状态改变
(2)“碳转化”
利用二氧化碳资源开发化工原料,合成化工产品,有着广阔的前景。
①二氧化碳与氨气在一定条件下可以合成尿素,同时生成水,该反应的化学方程式为 。
②在一定条件下,利用新型电解装置将二氧化碳转化为甲酸(),化学方程式为,X的化学式为 。
(3)某实验小组称量了12.5g大理石样品,将其加入足量稀盐酸中,完全反应(样品中杂质不溶于水且不与稀盐酸反应)后,称得剩余固体的质量为2.5g。请计算12.5g该样品最多可制得二氧化碳的质量。(写出必要的计算过程)
【答案】(1) 气态二氧化碳分子间隔很大,容易被压缩 CD/DC
(2)
(3)解:参加反应的碳酸钙质量=12.5g-2.5g=10g;
设:最多可生成二氧化碳的质量为x 。
x=4.4g
答:最多可制得二氧化碳的质量为4.4g。
【详解】(1)①分子之间有间隔,压强越大,分子间间隔越小,所以二氧化碳易被压缩是因为气态二氧化碳分子间隔较大,容易被压缩;
②二氧化碳与水反应生成碳酸,反应的化学方程式为,碳酸显酸性,能与不锈钢或低铬钢发生反应,所以需要对二氧化碳进行干燥处理;
③A、超临界二氧化碳与二氧化碳都是由二氧化碳分子构成的,组成相同,错误;
B、分子是保持物质化学性质的一种微粒,超临界二氧化碳与二氧化碳都是由二氧化碳分子构成的,所以化学性质相同,二氧化碳不燃烧,所以超临界二氧化碳也不容易燃烧,错误;
C、超临界二氧化碳的密度高,接近液态二氧化碳,粘度小,流动快,接近气态二氧化碳,所以同等条件下,超临界二氧化碳的输送量比二氧化碳更大,正确;
D、超临界二氧化碳是二氧化碳通入压缩机加压和干燥得到的,所以存在于特定的条件下,故条件改变,状态改变,正确。
故选CD;
(2)①二氧化碳与氨气在一定条件下反应生成尿素和水,反应的化学方程式为:;
②根据化学方程式可知,反应前碳、氧、氢的原子个数分别为2、6、4;反应后碳、氧、氢的原子个数分别为2、4、4,根据反应前后原子种类和个数不变,所以一个X分子中含有2个氧原子,所以X的化学式为O2;
(3)见答案。
10.下图是实验室制取气体的一些装置,根据下图回答有关问题。
(1)写出指定仪器的名称:① 。
(2)甲同学想要用A装置来制取并收集一瓶较为纯净的氧气,则制取氧气的有关反应的化学反应方程式为 ,甲同学选用的收集装置是 (填序号)。该实验结束时,甲同学应该进行的合理操作是 。
(3)乙同学要用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,则乙同学制取二氧化碳时所选的发生装置是 (填序号),检验二氧化碳集满集气瓶的方法是 (请答出操作、现象和结论)。
(4)乙同学进行有关二氧化碳性质的实验时,观察到将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,石蕊溶液变成了红色,为了弄清石蕊溶液变色的原因,乙同学进行了如下探究。
【提出问题】二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,为什么石蕊溶液会变成红色?
【查阅资料】石蕊试剂是一种酸碱指示剂,遇到酸性溶液会变成红色。石蕊试剂溶解于水后可以得到紫色的石蕊试液
【猜想假设】猜想一:二氧化碳是一种酸性物质
猜想二:水是一种酸性物质
猜想三: 。
【实验与事实】乙同学用三朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花,分别进行了下表中I~Ⅲ的实验,观察小花颜色变化。
实验I
实验Ⅱ
实验Ⅲ
实验内容
向一朵干燥的石蕊小纸花表面喷水
向盛有干燥二氧化碳气体的集气瓶中放入一朵干燥的石蕊小纸花
向一朵干燥的石蕊小纸花表面喷水后,将这朵潮湿的石蕊小纸花放入盛有干燥二氧化碳气体的集气瓶中
实验现象
石蕊小纸花颜色无明显变化
石蕊小纸花颜色无明显变化
石蕊小纸花由紫色逐渐变成红色
【解释与结论】
①单独分析实验Ⅰ或实验Ⅱ,可以得到的结论是猜想一或猜想二是错误的,理由是 。
②对比分析实验Ⅰ和Ⅲ,可以得到的结论是:石蕊试液变红与 有关对比分析实验 ,可以得到的结论是:石蕊试液变红与水有关。
综合上述分析可知猜想三是正确的。
【答案】(1)长颈漏斗
(2)
E 先将导管从水槽中移除,后停止加热
(3) B 将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则集满
(4) 二氧化碳和水反应生成一种酸性物质 石蕊与水、二氧化碳单独接触均不变色
二氧化碳/CO2 实验Ⅱ和Ⅲ
【详解】(1)仪器①是长颈漏斗。
(2)A装置是固固加热型装置,试管口有棉花,是使用高锰酸钾制取氧气的装置。化学方程式是。排水法收集氧气较为纯净,氧气不易溶于水,可用排水法E收集。结束时应先将导管从水槽中移除,后停止加热,以免水倒流入试管炸裂试管。
(3)石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳在常温下进行,选择B装置。二氧化碳密度比空气大使用向上排空气法收集,二氧化碳不助燃也不支持燃烧,所以使用燃着的木条进行验满。方法是将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则集满。
(4)猜想假设:二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,石蕊溶液会变成红色,可能是因为二氧化碳、水或二氧化碳和水发生反应生成的物质。结合查阅资料和猜想一、二可知,猜想三为:二氧化碳和水反应生成一种酸性物质。
解释与结论:
①实验I向一朵干燥的石蕊小纸花表面喷水,石蕊小纸花颜色无明显变化说明水不能使石蕊变色,水不是一种酸性物质。实验Ⅱ向盛有干燥二氧化碳气体的集气瓶中放入一朵干燥的石蕊小纸花,石蕊小纸花颜色无明显变化说明二氧化碳不能使石蕊变色,二氧化碳不是酸性物质。
②实验Ⅰ 、Ⅲ中Ⅰ 不与二氧化碳接触,Ⅲ与二氧化碳接触,可得出石蕊试液变红与二氧化碳有关。实验Ⅱ、Ⅲ对比,Ⅱ不与水接触,Ⅲ与水接触,可得出石蕊试液变红与水有关。
【点睛】
11.酒精是一种无色、透明、有特殊气味的液体,易挥发,能与水以任意比互溶。酒精具有可燃性,常用作酒精灯和内燃机的燃料,是一种绿色能源。当点燃酒精灯时,酒精在灯芯上汽化后燃烧生成水和二氧化碳。
(1)根据以上叙述,可归纳出酒精的物理性质是
,
;酒精的用途是
;
(2)取一根火柴梗,拿住一端平放入酒精灯的火焰中,约1~2s后取出,可观察到
处(填字母)的火柴梗最先碳化,因此你对用酒精灯加热的建议是
。
(3)实验中,不慎将酒精灯碰倒,酒精在桌面燃烧起来,合理简单的灭火措施是
;
(4)给固体药品加热时,应先对试管
,再集中在盛有固体药品的部位加热。试管口略向下倾斜,是为了防止
,炸裂试管;给试管里的液体加热,液体不能超过试管容积的
;
(5)下列仪器不能用酒精灯加热的是______ (填字母)。
A.燃烧匙 B.试管 C.量筒 D.蒸发皿
【答案】(1) 无色、透明、有特殊气味的液体 易挥发,能与水以任意比互溶 用作燃料
(2) C 使用外焰加热
(3)用湿抹布盖灭
(4) 预热 冷凝水回流到热的试管底部 /三分之一
(5)C
【详解】(1)物理性质是指物质不需要经过化学变化就表现出来的性质;化学性质是指物质在化学变化中表现出来的性质;则酒精的物理性质是一种无色、透明、有特殊气味的液体,易挥发,能与水以任意比互溶;根据题干信息可知,酒精具有可燃性,常用作酒精灯和内燃机的燃料;
(2)酒精灯的外焰与氧气接触最充分,燃烧最剧烈,则外焰处温度最高,实验中能观察到外焰C处的火柴梗最先碳化;酒精灯外焰温度最高,则用酒精灯加热时适合用外焰加热;
(3)酒精能与水以任意比例互溶,则酒精着火时不能用水扑灭,简便的灭火措施为用湿抹布盖在燃着的酒精上,隔绝氧气,达到灭火的效果;
(4)用酒精灯给试管中固体加入时,为防止试管局部温度骤然升高,导致试管炸裂,需要先给试管预热,再集中对药品位置加热;加热时为防止冷凝水回流到热的试管底部,使试管炸裂,试管口需要略向下倾斜;加热试管中液体时,为防止液体沸腾时飞溅,试管中液体不能超过试管容积的三分之一;
(5)A、燃烧匙可以直接用酒精灯加热;
B、试管可以用酒精灯直接加热;
C、量筒不能用酒精灯加热;
D、蒸发皿可以用酒精灯直接加热;
故选C。
12.我国力争在2060年前实现“碳中和”。实现“碳中和”可采取如下措施:
(1)“碳”减排:控制二氧化碳的排放,主要是为了减缓 (填字母)。
A.温室效应加剧 B.白色污染 C.空气污染
(2)“碳”捕捉:实际生产中常采用足量的氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳,其原理如下:CO2+2NaOH=Na2CO3+X,其中X的化学式为 。
(3)“碳”利用:本次杭州亚运会的主火炬所用燃料是首次采用废碳再生的甲醇(CH₃OH),二氧化碳转化为甲醇的原理是:CO2+3H2CH3OH+H2O。若要制得64t甲醇,请计算理论上需要多少吨二氧化碳? (计算过程及结果请在答题卡上补充完整)
【答案】(1)A
(2)H2O
(3)解:设理论上需要二氧化碳的质量为x
x=88t
答:理论上需要88t二氧化碳。
【详解】(1)A、二氧化碳含量的增加,会使全球温度升高,使温室效应加剧,故A正确;
B、白色污染是由塑料制品引起的,故B错误;
C、二氧化碳是空气的成分,不是空气污染物,故C错误;
故选A;
(2)根据质量守恒定律,反应前后原子的种类、个数不变,反应前C、O、Na、H原子的个数分别为:1、4、2、2,反应后C、O、Na、H原子的个数分别为:1、3、2、0,故X的化学式为H2O;
(3)过程见答案。
13.良好的学习习惯和思维方式是学好化学的关键。
(1)学习化学一定要正确使用化学语言。请按要求填写出符合要求的化学符号或化学符号所表示的含义:保持氮气化学性质的最小微粒 ;2H2 ;可用于填充飞艇且性质稳定的气体 ;引起温室效应的气体 。
(2)“宏观-微观-符号”相结合是化学学科的思维方式。根据下图回答问题。如是神舟十四号发射的影像资料,火箭推进的动力来自氢气燃烧。
①宏观现象:点燃氢气,产生淡蓝色火焰,生成无色液体。
②微观分析:如图微观示意图所示反应中,没有发生变化的微粒是 。
③符号表达:氢气燃烧的化学方程式为 。
④定量实验证明:氢气燃烧只生成水,该事实说明水是由 组成。
【答案】(1) N2 2个氢分子 He CO2
(2) 氢原子和氧原子/H和O 氢元素和氧元素/H和O
【详解】(1)分子是保持物质化学性质的最小微粒。保持氮气化学性质的最小微粒是氮分子,其化学符号为:N2。H2表示一个氢分子,数字写在前面表示分子个数。故2H2表示:2个氢分子。可用于填充飞艇且性质稳定的气体是由原子构成的氦气,其化学符号为:He。引起温室效应的气体是由分子构成的二氧化碳气体,其化学符号为:CO2。
(2)微观示意图表示氢气在点条件下与氧气反应生成水,化学方程式为:。根据质量守恒定律,反应前后原子的种类没有改变,故该反应中没有发生变化的微粒是氢原子和氧原子。氢气燃烧与氧气反应只生成水,该事实说明水是由氢元素和氧元素组成的。
【点睛】本题考查化学用语的综合应用。学生需要从元素符号入手分析化学用语,将微观示意图转换成方程式进行解题。尤其注意化学用语中各个数字位置不同,表示含义不同。
14.助力“碳中和”的产生、捕集与资源化利用是重要研究课题。
(1) CO2的产生:自然界产生CO2的途径有 (写一条),实验室制取方程式是 。
(2) CO2的捕捉:用饱和石灰水捕捉CO2的反应方程式是 。
(3) CO2的利用:
①利用CO2合成尿素,该反应的方程式为,的化学式是 。
②我国科学家在利用CO2直接合成乙醇的研究上已取得重大突破,其转化的化学方程式为。如果用此方法处理二氧化碳。使其完全反应,理论上生成乙醇的质量是多少? 。(写出计算过程)
【答案】(1) 化石燃料燃烧(合理即可)
(2)
(3) H2O 解:设理论上生成乙醇的质量是x。
解得:
答:理论上生成乙醇的质量是23kg。
【详解】(1)自然界产生CO2的途径有动、植物的呼吸作用、化石燃料燃烧、微生物分解有机物等;实验室采用大理石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸为原料制取二氧化碳,碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为,故填:化石燃料燃烧(合理即可);;
(2)二氧化碳与饱和石灰水的主要成分氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式为,故填:;
(3)①根据质量守恒定律,反应前后原子的个数和种类不变。反应前有1个C、2个O、2个N、6个H,反应后有1个C、1个O、2个N、4个H,相差1个O、2个H,则X的化学式为H2O,故填:H2O;
②详见答案。
15.双碳即“碳达峰”和“碳中和”的简称。某化学小组的同学以CO2为主题开展了项目式学习。
(1)任务一:认识二氧化碳
【知识回顾】
①二氧化碳气体的大量排放,会带来的环境问题是 (填“酸雨”或“温室效应”)。
②下列有关二氧化碳用途的说法正确的是 (填字母序号)。
A.作燃料 B.生产汽水 C.冶炼金属 D.气体肥料
(2)任务二:实验室模拟吸收二氧化碳的原理
【设计实验】
实验步骤
实验现象
实验结论
Ⅰ.向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约体积的蒸馏水,立即旋紧瓶盖后,振荡
软塑料瓶变瘪
二氧化碳的物理性质是
Ⅱ.继续向试管中滴加紫色石蕊溶液
二氧化碳能与水反应
【反思评价】经过讨论,同学们一致认为步骤Ⅱ不能证明二氧化碳与水发生了反应,还需要补充一个 实验。
(3)任务三:制定低碳行动方案
通过该项目的探究,小组同学对低碳行动有了新的认识,请补充完整。
低碳途径
低碳行动具体措施
减少二氧化碳的排放
请举出一种具体做法
促进二氧化碳的吸收
植树造林,利用植物的 作用吸收大气中的CO2
【答案】(1) 温室效应 BD
(2) 能溶于水 溶液变红 将用紫色石蕊试液染成紫色并干燥的纸花放入干燥的二氧化碳气体中,紫色石蕊纸花不变色,说明二氧化碳不能使紫色石蕊变色
(3) 开发利用新能源 光合
【详解】(1)①二氧化碳气体的大量排放,会带来的环境问题是温室效应;
②A、二氧化碳不能燃烧,不能作燃料,错误;
B、二氧化碳与水反应生成碳酸,则二氧化碳能够制汽水,正确;
C、二氧化碳不具有还原性,不能冶炼金属,错误;
D、二氧化碳是光合作用的主要原料,适当增加二氧化碳的含量,会增强植物的光合作用,因此,二氧化碳常被称为气体肥料,正确;
故填BD;
(2)Ⅰ.向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约三分之一体积的蒸馏水,立即旋紧瓶盖后,振荡,软塑料瓶变瘪,说明二氧化碳能溶于水,导致塑料瓶内气体减少,压强减小,故二氧化碳的物理性质是能溶于水;
Ⅱ.继续向试管中滴加紫色石蕊溶液,振荡,结论为二氧化碳能与水反应,二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,能使紫色石蕊试液变红,故现象是:溶液变红;
步骤Ⅱ中向试管中滴加紫色石蕊溶液,溶液变红,不能说明二氧化碳和水发生了反应,使紫色石蕊溶液变色,因为还可能是二氧化碳使紫色石蕊溶液变色,还应验证二氧化碳不能使紫色石蕊变色,故设计实验为:将用紫色石蕊试液染成紫色并干燥的纸花放入干燥的二氧化碳气体中,紫色石蕊纸花不变色,说明二氧化碳不能使紫色石蕊变色;
(3)减少二氧化碳的排放,可以开发利用新能源,减少化石燃料的使用,从而减少二氧化碳的排放;
植树造林,利用植物的光合作用吸收大气中的CO2。
16.根据下列实验装置图,回答有关问题:
(1)二氧化碳溶于水形成碳酸,用如图装置检验其酸性时的现象是 ,图中标有①的仪器名称是 。
(2)将产生的二氧化碳通入如图装置,观察到试纸Ⅰ不变色而试纸Ⅱ变红,饱和澄清石灰水变浑浊,据玻璃管中的现象可知二氧化碳的化学性质是 ;若试管中导管口有连续均匀的气泡冒出,但饱和澄清石灰水未变浑浊的原因是 。
(3)乙小组的同学利用甲小组组装的发生装置制得了二氧化碳气体。并将气体从图a端通入以探究二氧化碳的性质,其中1、4为湿润的石蕊棉球,2、3为干燥的石蕊棉球。同学们观察到2、3棉球不变色,1、4棉球变红,且4棉球先变红,根据实验现象可得出二氧化碳的物理性质是 ,二氧化碳的化学性质是(用化学方程式表示) 。
(4)实验二,A烧杯中蜡烛一段时间后熄灭,灭火的原理是 。
实验三,A和B的软塑料瓶体积相同且充满CO2,将A瓶盖打开,加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水,旋紧瓶盖后充分振荡;向B中注入等体积的蒸馏水,充分振荡,观察到A瓶的实验现象是 ,B瓶无明显变化,其原因是 。
【答案】(1) 紫色石蕊溶液变红 点滴板
(2) 能与水反应生成酸 二氧化碳中混有氯化氢气体(或盐酸有挥发性等)
(3) 密度比空气大 二氧化碳 +水→ 碳酸
(4) 隔绝氧气 瓶子变瘪(或“变扁”) 1体积水约能溶解1体积的二氧化碳,瓶内气体压强保持不变(或二氧化碳能溶于水,压强不变)
【详解】(1)二氧化碳溶于水形成的碳酸呈酸性,能使紫色石蕊溶液变红,用装置F检验其酸性时的现象是紫色石蕊溶液变红色;图中标有①的仪器名称是点滴板。
(2)将产生的二氧化碳通入图二装置,观察到试纸Ⅰ干燥的紫色石蕊试纸条不变色,而试纸Ⅱ湿润的紫色石蕊试纸条变红,说明二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸使紫色石蕊试纸条变红,饱和澄清石灰水变浑浊,若试管中导管口有连续均匀的气泡冒出,但饱和澄清石灰水未变浑浊的原因是二氧化碳中混有氯化氢气体(或盐酸有挥发性等)。
(3)1、4棉球变红,下方的4棉球先变红,说明二氧化碳密度比空气大,且二氧化碳不能让干燥棉球变色,而湿润棉球变色,是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸,碳酸呈酸性,使紫色石蕊棉球变色,故化学方程式为二氧化碳 +水→ 碳酸。
(4)实验二,A烧杯中蜡烛一段时间后熄灭是因为烧杯倒扣,隔绝氧气导致的,故填隔绝氧气。二氧化碳溶于水且与水反应,体积减少,瓶内压强减小,瓶子变瘪,故填瓶子变瘪(或“变扁”);B瓶,1体积水约能溶解1体积的二氧化碳,瓶内气体压强保持不变,故B瓶无明显变化,故填1体积水约能溶解1体积的二氧化碳,瓶内气体压强保持不变(或二氧化碳能溶于水,压强不变)。
17.老子言:水善利万物而不争,水是人类的宝贵资源。化学小组在学完水的相关知识后,查阅了很多资料,对水进行深入的学习。
【查阅资料】
1.“生命吸管”可直接将污水净化为饮用水;
2.电压、温度及氢氧化钠的浓度都会影响电解水的速率;
3.通常状况下,相同体积的水所溶解的氧气比氢气多。
任务一、初步认识生活中的水
(1)图1是我国“国家节水标志”。谈谈你对该标志的理解或由此获得的启示 。
(2)图2为“生命吸管”及其净水过程,其②中活性炭的主要作用是________(填字母)。
A.去除有害菌和部分病毒
B.吸附杂质
C.除去较大的不溶性杂质
任务二、探究水的组成
【进行实验】化学小组连接好实验装置(如图3)
(3)检查装置气密性:关闭装置两侧活塞,向长颈漏斗中持续注水,若观察到 (填字母)现象,说明气密性良好。
(4)在电解器玻璃管中加满水,通常还要加入少量氢氧化钠,其目的是为了 (“增强”或“减弱”)导电性
(5)接通直流电源,反应一段时间后切断电源,将燃着的木条放在b管口,观察到的现象为 。
任务三、研究影响电解水反应速率的因素
为研究影响电解水反应速率的因素,某兴趣小组利用如图装置进行实验,记录如下:
实验序号
①
②
③
④
⑤
⑥
电压/V
8
8
8
12
12
12
温度/℃
10
10
30
10
10
30
溶液浓度/%
2.5
5.0
5.0
2.5
5.0
5.0
电解时间/s
1366
753
464
703
x
237
a极气体的体积/
18.7
18.7
19.7
19.7
20
20
b极气体的体积/
9.3
9.3
9.8
9.8
9.9
9.9
(6)实验2和3研究的影响电解水反应速率的因素是 。
(7)分析六组实验数据,实验⑤的电解时间“x”可能是________(填字母序号)。
A.710 B.740 C.395 D.235
(8)阿伏伽德罗定律指出:在同温同压下,气体体积比等于气体分子个数比,据此请先说明电解水实验中产生氢气和氧气体积比的理论值,再结合资料分析上表数据与理论值产生偏差的原因 。
【答案】(1)生活中要注重节约用水
(2)B
(3)a
(4)增强
(5)木条燃烧更旺
(6)温度
(7)C
(8)理论值应为2:1,实验数据产生偏差的原因是b管中的氧气比a管中氢气易溶于水
【详解】(1)图1是我国“国家节水标志”,由此获得的启示是生活中要注重节约用水;
(2)活性炭具有吸附性,②中活性炭的主要作用是吸附杂质,故选B;
(3)检查装置气密性:关闭装置两侧活塞,向长颈漏斗中持续注水,若观察到玻璃管中有气体生成,说明气密性良好,故选a;
(4)在电解器玻璃管中加满水,通常还要加入少量氢氧化钠,其目的是为了增强导电性;
(5)在电解水实验中,“正氧负氢”,b管与电源正极相连,产生的是氧气,氧气具有助燃性,所以将燃着的木条放在b管口,可观察到木条燃烧更旺;
(6)实验2和3的温度不同,研究的影响电解水反应速率的因素是温度;
(7)实验⑤的NaOH溶液浓度比实验④大,实验⑤的温度比实验⑥的温度低,实验⑤的电解时间应位于实验④和实验⑥之间,则“x”可能是395,故选:C;
(8)在电解水实验中,“正氧负氢”,生成氢气和氧气的体积比约为2:1,理论值应为2:1,实验数据氢气与氧气的体积比大于2:1,产生偏差的原因是b管中的氧气比a管中氢气易溶于水。
18.2022年北京冬奥会的胜利举办得益于人工造雪技术的使用,这次冬奥会的造雪,水的利用不会对生态有影响,并且这些雪和水的转化可以进行循环利用,等冬奥会结束,冰雪消融,这些水将会回到事先准备的蓄水系统,被重新利用到其他领域,不断的循环转化。请回答下列问题:
(1)冬奥会结束后雪变成水重新被利用,体现了节水意识,下列方法不属于节约用水的是______(填序号);
A.安装节水龙头 B.淘米水浇花
C.用洗衣水拖地 D.打井取用地下水
(2)造雪用的水多为硬水,若重新被利用到饮用水,生活中可通过 使其软化;
(3)等冬奥会结束雪融化得到的水被重新利用,需要经过一系列净水操作,下图为净水过程,请完成以下问题:
操作②主要是除去一些异味和色素,应选用的物质是 ;图2是某同学设计的过滤装置,该实验的明显错误是 。(写出一条即可)
【答案】(1)D
(2)煮沸
(3) 活性炭 未使用玻璃棒引流或漏斗下端未紧靠烧杯内壁
【详解】(1)A. 安装节水龙头,可节约用水,此选项不符合题意;B. 淘米水浇花,可节约用水,此选项不符合题意;C. 用洗衣水拖地,可节约用水,此选项不符合题意;D. 打井取用地下水,不是节约用水,此选项符合题意。故选D。
(2)造雪用的水多为硬水,若重新被利用到饮用水,生活中可通过煮沸使其软化。
(3)因为活性炭具有吸附性,可除去异味和色素,操作②主要是除去一些异味和色素,则应选用的物质是活性炭;图2是某同学设计的过滤装置,该实验的明显错误是:未使用玻璃棒引流或漏斗下端未紧靠烧杯内壁。
19.我国高度重视并积极推动氢能技术与产业发展,近年来我国制氢量已位居世界第一。
制氢方法一:水光解制氢。
(1)水在光催化剂作用下制备氢气的原理如图1所示,写出该过程的化学反应方程式 ,光解水时,由 能转化为化学能;在反应过程中,光催化剂在反应前后的 和化学性质不变。
制氢方法二:我国科学家发明了一种用稀土元素铈(Ce)的氧化物为催化剂将甲烷中的氢元素转化为氢气的工艺,反应原理如图2所示。
(2)三氧化二铈(Ce2O3)中铈元素的化合价是 。
(3)反应器Ⅱ中发生的反应:。现有200kg含甲烷90%的天然气(杂质不参与反应)通入反应器Ⅱ中:若甲烷完全反应,理论上反应器Ⅱ中最多生成氢气的质量是多少?(写出计算过程)
【答案】(1) 光 质量
(2)+3
(3)解:设理论上反应器Ⅱ中最多生成氢气的质量是x
x=45kg
答:理论上反应器Ⅱ中最多生成氢气的质量是45kg。
【详解】(1)水在光和催化剂的作用下反应生成氢气和氧气,该反应的化学方程式为:;
光解水时,由光能转化为化学能;
催化剂能改变化学反应速率,化学反应前后其质量和化学性质不变,在反应过程中,光催化剂在反应前后的质量和化学性质不变;
(2)三氧化二铈(Ce2O3)中氧元素显-2价,设铈元素的化合价为x,根据化合物中,正、负化合价的代数和为零,可得:,x=+3;
(3)见答案。
20.化学研究物质,请从化学视角认识二氧化碳及其变化。
【组成】
(1)二氧化碳是由 (填元素符号或名称)组成的。
【结构】
(2)二氧化碳是由 (填粒子名称)构成的。
【来源】
(3)自然界中,产生二氧化碳的途径有 (写出一条即可)。
(4)工业上,可用煅烧石灰石(主要成分是)的方法制取,该反应的化学方程式为。某工厂欲利用石灰石生产的二氧化碳,请计算理论上参与反应的碳酸钙的质量是 t。
(5)实验室用石灰石与稀盐酸反应制取,选择的发生装置和收集装置组合是 (填字母),该反应的化学方程式为 。
【性质】利用下图研究的性质,请回答。
(6)可证明能与水发生反应的实验现象是 ,可证明密度比空气密度大的实验现象是 。
(7)一段时间后,将燃着的木条放在导管口处,木条熄灭,由此可得出具有的性质是 。
【用法】
(8)可作为蔬菜大棚的气体肥料,因为它能参与植物的 。
(9)二氧化碳灭火器内盛装的是液态二氧化碳,可用于扑灭图书、档案等物的失火,其灭火的原理是 。
【安全】下表为二氧化碳对人体健康的影响和某次蜡烛燃烧的实验记录。
空气中的体积分数
对人体健康的影响
3
使人呼吸急促
10
使人丧失知觉、呼吸停止、以致死亡
空气中的体积分数
蜡烛燃烧的现象
正常燃烧
正常燃烧
燃烧不旺
熄灭
(10)根据两表中的信息分析,下列说法正确的是___________(填字母)。
A.二氧化碳是一种有毒气体
B.教室或人群密集场所,要经常开窗通风
C.打开地窖伸入燃着的蜡烛,蜡烛正常燃烧,此时人可以进入地窖
【答案】(1)碳元素、氧元素(或C、O)
(2)二氧化碳分子
(3)化石燃料的燃烧(或动植物呼吸)
(4)10
(5) BC
(6) 干燥的纸花不变红,湿润的纸花变红 3比1先变红
(7)不燃烧也不支持燃烧
(8)光合作用
(9)降温和隔绝氧气
(10)B
【详解】(1)由二氧化碳的化学式(CO2)可知,二氧化碳是由碳元素(C)和氧元素(O)组成的;
(2)二氧化碳是由两种非金属元素组成的化合物,是由二氧化碳分子构成的;
(3)产生二氧化碳的途径有化石燃料的燃烧(或人和动植物的呼吸或微生物的分解);
(4)设:生产4.4t的二氧化碳,理论上参与反应的碳酸钙的质量是x。
(5)实验室用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳,该反应的反应物是固体和液体,不需加热,属于固、液混合不加热型,二氧化碳密度大于空气,可用向上排空气法收集,选择的发生装置和收集装置是下图中的BC;
碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(6)干燥的纸花不变红,说明二氧化碳不能使紫色石蕊变色,润湿的纸花变红,说明二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸使紫色石蕊变红,故填:干燥的纸花不变红,湿润的纸花变红;
3比1先变红,说明二氧化碳密度比空气大;
(7)木炭熄灭说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧;
(8)二氧化碳能参与植物的光合作用,所以可作蔬菜大棚的气体肥料;
(9)液体二氧化碳气化过程中吸热,能降低温度,且二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,密度比空气大,能覆盖在可燃物上从而隔绝氧气,故填:降温和隔绝氧气;
(10)A、二氧化碳没有毒性,错误;
B、根据表格中的数据可知,空气中CO2的含量过高会影响人的身体健康,人体呼吸吸入氧气,呼出二氧化碳,所以教室要经常开窗通风,降低空气中CO2的含量,正确;
C、根据表格中数据可知,能使蜡烛正常燃烧的地窖或深井,二氧化碳含量可达5%,而二氧化碳含量达5%时,人会感到气闷、头痛、眩晕,不可以进入,错误。
故选B。
21.某兴趣小组开展“家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动。
任务一:做调查
调查发现家用燃料变迁的大致历程为:
《辍耕录》中记载:“杭人削松木为小片,其薄如纸,熔硫黄涂木片顶端分许,名曰发烛。”
(1)将松木削薄为纸片状的目的是 。
(2)古人常用“发烛”点燃柴草,从燃烧条件分析,“发烛”作用是 。
任务二:探变化
(3)丙烷气体在加压或降温条件下转化为液态过程中,从微观角度分析发生变化的是 ;丙烷完全燃烧的微观过程如图1,参加反应的甲、乙两种物质的分子个数比为 。
(4)分析图2信息,煤炭被天然气替代的原因可能是 (答1点即可)。
(5)工业上可将水蒸气通过高温的煤层生成水煤气(和一种可燃性气体单质),从而获得更高的热值。将含碳的煤炭与足量水蒸气在高温下充分反应,理论上能产生多少千克的一氧化碳?(请写出计算过程) 。
任务三:寻发展
全球首艘氨燃料动力集装箱船由上海船舶研究设计院自主研发设计。
(6)液氨被广泛认为是未来理想的清洁燃料。点燃氨气前需进行 ;氨气燃烧生成水和空气中含量最多的物质,反应的化学方程式为 。
(7)用煤、空气和水为原料合成氨气的工艺流程如图3所示:
①碳化塔中,通入部分的目的是除去 ,同时生成;
②合成塔中,生成的化学方程式为 。
【答案】(1)增大与氧气的接触面积,使燃烧更充分
(2)使温度达到柴草的着火点
(3) 分子间的间隔变小 1∶5
(4)天然气燃烧产生的二氧化硫少,更环保(或天然气燃烧放出的热量更高)
(5)解:设理论上能产生一氧化碳的质量为x
x=84kg
答:理论上能产生84千克的一氧化碳。
(6) 验纯
(7) 二氧化碳/CO2
【详解】(1)将松木削薄为纸片,能增大其与氧气的接触面积,从而使燃烧更充分。
(2)燃烧的条件是:可燃物;可燃物与氧气充分接触;温度达到可燃物的着火点。“发烛” 燃烧能放出热量,为柴草提供足够的热量,使柴草的温度达到着火点从而燃烧。
(3)丙烷由气态变为液态,是因为分子间的间隔变小;
根据微观示意图,该反应是C3H8(甲)、O2(乙)在点燃条件下反应生成CO2(丙)、H2O(丁),化学方程式为,所以参加反应的甲、乙分子个数比为1∶5。
(4)从图 2 可知,相同质量的天然气和煤相比,天然气燃烧产生的二氧化硫少,对环境的污染小;且天然气燃烧放出的热量更高。
(5)水蒸气(H2O)通过高温的煤层(C)生成水煤气(和一种可燃性气体单质),根据质量守恒定律,化学反应前后,元素种类不变,可知该气体单质是H2,则反应的化学方程式为。煤炭的质量为36kg,据此可通过化学方程式计算出所求一氧化碳的质量,详见答案。
(6)氨气是可燃性气体,点燃前需要验纯,防止发生爆炸;
氨气(NH3)燃烧生成水(H2O)和空气中含量最多的物质(N2),化学方程式为。
(7)①从流程图可知,通入部分NH3后,生成了NH4HCO3,同时除去了一种气体,结合进入碳化塔的气体成分,可知除去的是CO2;
②合成塔中氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下反应生成氨气,化学方程式为。
22.低碳行动是人类应对全球变暖的重要举措,二氧化碳的资源化利用有多种途径。
I.CO2转化为甲醇(CH3OH)
我国科研人员已实现CO2和H2在加热和MoS2催化剂的条件下合成甲醇,反应如下:。
(1)合成甲醇是人工合成淀粉[(C6H10O5)n]的关键一步,反应原理示意图如图1所示。X的化学式 。
(2)CO2和H2可合成甲醇,甲醇燃烧又生成CO2、氢气、甲醇都被认为是“零碳”燃料,甲醇被认为是“零碳”燃料的理由是 。
II.CO2转化为葡萄糖(C6H12O6)
我国科研人员已成功将CO2还原合成葡萄糖,其过程可分为“电催化还原”和“生物合成”两个阶段。
第一阶段的部分反应原理如图2所示。
(3)写出图2所示反应的化学方程式 。
(4)绿色植物的 作用能吸收二氧化碳,释放氧气。计算4.4gCO2通过该作用可得到葡萄糖的质量 (写出计算过程)。[]
【答案】(1)H2O2
(2)甲醇燃烧产生的二氧化碳与合成甲醇所需的二氧化碳质量相等.
(3)
(4) 光合 3g
【详解】(1)由图可知,与氧气反应生成和X,2X分解生成水和氧气,根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类不变,则X是含有氢、氧两种元素的化合物且能分解生成水和氧气,则X为过氧化氢,其化学式为H2O2。
(2)二氧化碳和氢气可合成甲醇,化学方程式为:,44 质量的二氧化碳可合成甲醇为32,燃烧32份质量的甲醇,生成二氧化碳的质量为:,因此甲醇被认为是“零碳”燃料的理由是:,甲醇燃烧产生的二氧化碳与合成甲醇所需的二氧化碳质量相等。
(3)由图可知,二氧化碳在催化剂和通电条件下分解生成一氧化碳和氧气,化学方程式为:
(4)绿色植物的光合作用能吸收二氧化碳,释放氧气。
解:设通过光合作用得到葡萄糖的质量为x
23.探索物质的组成与结构
I.构建原子模型,认识物质组成规律
为了揭示原子结构的奥秘,人类经历了漫长的探索。
材料一:1803年,道尔顿在原子论中提出:物质由微小的不可再分的原子构成。
材料二:1897年,汤姆生发现原子内有带负电的微粒,否定了“原子不可再分”。
材料三:1911年,卢瑟福进行了著名的α粒子(α粒子由2个质子和2个中子构成)轰击金箔实验。结果发现:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大角度的偏转,并且有极少数α粒子被金箔弹了回来。
材料四:1919年,卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子,发现一个α粒子留在了一个氮原子中,使氮原子变成了氧原子,同时有微粒从氮原子中被打出。
(1)汤姆生实验中,带负电的微粒是 。
(2)卢瑟福实验中使用的金箔是由 (填微观粒子的名称)构成的;通过卢瑟福实验,可推出的原子结构模型为 (填图1中字母)。
(3)当α粒子轰击金箔时,图2所示的运动轨迹不可能是 (填图2中字母)。
(4)请你分析材料四,推测被打出的微粒是 。该过程是否属于化学变化?请结合化学变化的微观本质进行回答: 。
(5)万物皆原子,原子是构成一切化学物质的基本单元。
图中是氢、氖、钠和氯的原子结构示意图。请以氖气、氯化氢和氯化钠三种物质为例,从原子直接或间接构成物质的角度,简要谈谈你对“原子是构成一切化学物质的基本单元”的理解: 。
Ⅱ.探索分子构成的奥秘
十九世纪初,科学家们提出早期的分子学说,部分观点如下:
观点1:分子不能用物理方法分割,化学方法可使它解离。
观点2:单质分子由同种原子构成,化合物分子由质子数不同的不同种原子构成。
观点3:分子质量大,原子质量小。
观点4:分子质量等于组成它的原子质量总和。
(6)根据以上材料回答问题:
①举例说明观点1是正确的 。
②从元素角度谈谈你对观点2的认识 。
③举例说明观点3的局限性 。
④原子、分子质量很小,为计算和使用方便引入相对原子质量,结合观点4判断下列说法正确的是(填字母序号) 。
A.相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理
B.相对原子质量是一个原子质量与一个碳-12原子质量的比值
C.两种原子的相对原子质量之比与相对质量比没有必然联系。
(7)图中A、B是汽油中所含物质的分子结构模型。
观察A和B两种物质的分子结构模型,A分子和B分子的 构成相同(填“元素”、“原子”或“离子”)。你认为A和B的化学性质 (填“是”或“否”)相同。
Ⅲ.探究元素与物质组成的奥秘
1783年,拉瓦锡研究水的组成,装置示意图如图,将水加热成蒸气通过灼热的铁管,一段时间后,在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少,铁管质量增加。
(8)下列说法正确的是______。
A.实验中收集到的可燃性气体是氢气
B.铁在该实验中起催化作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.由该实验可得出“水不是一种元素”
【答案】(1)电子
(2) 原子/金原子 C
(3)BC
(4) 质子 不属于化学变化,化学变化中原子种类不变
(5)氖原子可以直接构成氖气;氢原子和氯原子先构成氯化氢分子,再间接构成氯化氢这种物质;氯原子和钠原子先变成氯离子和钠离子,再间接构成氯化钠这种物质
(6) 氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水,在该反应中,氢分子分为氢原子,氧分子分为氧原子,氢原子和氧原子结合为水分子 单质由同种元素组成,化合物由不同种元素组成 氢分子比铁原子质量小 A
(7) 原子 否
(8)AD
【详解】(1)汤姆生发现原子内有带负电的微粒,原子内部带负电的微粒是电子。
(2)金箔属于金属单质,是由原子构成的;
卢瑟福实验中,绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,说明原子内部有很大的空间,有少数α粒子发生了较大角度的偏转,说明原子内部有带正电荷的微粒,有极少数α粒子被金箔弹了回来,说明原子内部存在质量较大的部分,故通过卢瑟福实验,可推出的原子结构模型为C。
(3)α粒子由2个质子和2个中子构成,则α粒子带正电,原子核也带正电,故当α粒子轰击金箔时,不可能出现被原子核吸引和靠近原子核的轨迹,故图2所示的运动轨迹不可能是BC。
(4)用加速了的高能α粒子轰击氮原子,发现一个α粒子留在了一个氮原子中,使氮原子变成了氧原子,一个α粒子由2个质子和2个中子构成,每个氮原子中含7个质子,每个氧原子中含8个质子,则被打出的微粒是质子;
原子是化学变化中的最小粒子,在化学变化中,原子种类不变,该过程中,原子种类发生了改变,故不属于化学变化。
(5)氖原子可以直接构成氖气;氢原子和氯原子先构成氯化氢分子,再间接构成氯化氢这种物质;氯原子和钠原子先变成氯离子和钠离子,再间接构成氯化钠这种物质,故原子是构成一切化学物质的基本单元。
(6)①在氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水的反应中,氢分子分为氢原子,氧分子分为氧原子,氢原子和氧原子结合为水分子,说明化学方法可使分子解离。
②元素是质子数相同的一类原子的总称,单质分子由同种原子构成,说明单质由同种元素组成,化合物分子由质子数不同的不同种原子构成,则化合物由不同种元素组成。
③分子比组成它的原子质量大,但是不是所有分子都比原子大,如氢分子比铁原子质量小。
④A、原子的质量很小,书写和使用都不方便,故国际上一致同意采用相对原子质量,即以一种碳原子质量的为标准,其它原子的质量与它相比较所得到的比,作为这种原子的相对原子质量,故相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理,符合题意;
B、相对原子质量是以一种碳原子质量的为标准,其它原子的质量与它相比较所得到的比,不符合题意;
C、两种原子的相对质量比与两种原子的相对原子质量之比相等,不符合题意。
故选A。
(7)由图可知,A分子和B分子的原子构成相同,均是由碳原子和氢原子构成;
A和B的分子结构不同,故化学性质不相同,故填:否;
(8)A、将水加热成蒸气通过灼热的铁管,一段时间后,在出口处收集到一种可燃性气体,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类不变,反应物中含Fe、H、O,生成物中也应含Fe、H、O,故生成的可燃性气体是氢气,符合题意;
B、反应后,铁管质量增加,而催化剂化学反应前后,质量不变,故铁不是催化剂,不符合题意;
C、该反应应是铁和水蒸气在高温下反应生成铁的氧化物和氢气,故实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量与生成氢气的质量和,不符合题意;
D、该反应应是铁和水蒸气在高温下反应生成铁的氧化物和氢气,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类不变,生成物中含Fe、H、O,铁由铁元素组成,故水中一定含H、O元素,可得出“水不是一种元素”,符合题意。
故选AD。
24.氢能是高能清洁燃料,已应用于航天、交通等领域。兴趣小组对氢气的制取方法、提纯方式、储存手段、发展前景、应用优势等展开项目式实践活动。
任务一:制取氢气
2024年,我国首个光热补能甲醇制氢加氢一体站——榆林站投入使用。该站主要通过热化学工艺将甲醇转化为氢气,融入加氢技术为新能源汽车提供氢能源。制取原理示意图如下:
(1)气化过热器中发生的变化从微观角度分析,发生改变的是 。该工艺中可循环使用的物质是 。
(2)写出转化反应器中Ⅰ甲醇裂解生成CO和的方程式 。
任务二:提纯氢气
我国研发了多通道钯膜纯化组件(如下图1、2、3所示),可将99.92%的氢气提纯至99.99995%,实现了超纯氢气装置国产化,其工作温度在300℃以上。
(3)由图可知, 粒子可以透过钯膜(填粒子符号),钯膜两侧氢气压强差越大,透氢量 (填“不变”“越大”或“越小”)。
(4)图3中,开始工作时须先通排净装置中空气,再通原料氢气,其目的是 。
任务三:储存氢气
绿氢规模化储存需液化氢气,以满足商业化应用。
任务四:利用氢气
氢燃料电池在我国公共交通中实现了突破性进展,其工作原理如图4所示:
(5)燃料电池发生反应的化学方程式为 。
任务五:绿色氢气
(6)①氢气是清洁燃料。图5为小组同学探究可燃物质量与水的温度变化关系图,分析图像,可知相同质量的可燃物,氢气燃烧的热值 天然气(填“<”“=”或“>”)。
②已知加热1L水至30℃,需燃烧天然气中甲烷的质量为0.2g。若用替代,理论上加热1L水至30℃,能减少 二氧化碳排放(燃烧的方程式为)。
【答案】(1) 分子间的间隔 甲醇
(2)
(3) H 越大
(4)防止升温(或加热)时氢气和空气的混合物发生爆炸
(5)
(6) > 设用替代,理论上加热1L水至30℃,能减少排放二氧化碳的质量为x,
,
答:能减少0.55g二氧化碳排放。
【详解】(1)甲醇和水气化过程中,甲醇和水的分子间的间隔变大,因此发生改变的是分子间的间隔;
据图可知,甲醇既是反应物又是生成物,因此该工艺中可循环使用的物质是甲醇;
(2)甲醇裂解生成CO和,反应的化学方程式为:;
(3)由图1可知,由图可知,氢原子可以透过钯膜;
由图2可知,在一定温度时,钯膜两侧氢气压强差越大,透氢量越大;
(4)图3中,须先通 N 2 排净装置中空气,再通原料氢气,氢气具有可燃性,其目的是防止升温(或加热)时氢气与空气混合发生爆炸;
(5)氢气和氧气在铂催化剂的催化条件下反应生成水,该反应的方程式为:;
(6)①由图5可知,相同质量的氢气和天然气燃烧,氢气使水升高的温度更高,这意味着氢气放出的热量更多。根据热值的定义,单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量叫做燃料的热值,所以相同条件下,相同质量的氢气和天然气,充分燃烧热值较高的是氢气;
②见答案。
25.关于二氧化碳的研究是一项重要的课题。某小组以“探究二氧化碳的奥秘”为主题开展项目式学习。
【任务一】认识实验室制取二氧化碳的药品
(1)该小组同学按下表进行实验,取等质量大理石加入足量酸中(杂质不与酸反应),产生二氧化碳体积随时间变化曲线如图1所示:
实验编号
药品
甲
大理石粉末、7%HCl溶液
乙
块状大理石、7%HCl溶液
丙
块状大理石、10%H2SO4溶液
根据图1可知乙组实验速度适宜,收集400mL二氧化碳气体,时间为 s。
(2)写出实验室制取二氧化碳的化学方程式为 。
【任务二】认识二氧化碳收集的方法
(3)兴趣小组通过氧气传感器测出收集气体中残留的氧气(来自于空气),推算出空气的含量,再求出CO2的含量。甲组用向上排空气法测得氧气含量为6.6%,推算出CO2含量为69%,乙组组用排水法测得氧气含量为4.2%,推算出CO2含量为80%,通过实验可知,若对CO2纯度要求较高,应该使用 收集二氧化碳。
【任务三】认识二氧化碳的性质
(4)将干燥的CO2气体通入如图2所示的装置中:
图2
①a处不变色,b处变红的原因是 。
②若看到烧杯d中蜡烛从下往上依次熄灭,说明CO2具有的物理性质是 。
【任务四】再探镁的燃烧
查阅文献:a已知镁条还可以在二氧化碳中剧烈燃烧,反应为:。
b已知镁条还可以在氮气中剧烈燃烧,反应为:
(5)结合已有知识,回答下列问题:
①日常灭火,不可以用N2代替CO2,原因是 ,镁条失火也不可以用二氧化碳扑灭,原因是 。
②根据文献信息试理论上推测,若1.8g镁在充足的空气中反应可得ag产物,则a的取值范围是 。
【答案】(1)60
(2)
(3)排水法
(4) 二氧化碳、水都不能使紫色石蕊变红,但二氧化碳与水反应生成的碳酸可以使石蕊溶液变红 二氧化碳密度大于空气
(5) 氮气密度小于空气,无法覆盖在可燃物上隔离氧气 镁会与二氧化碳反应且生成碳,会加剧火势 2.5g~3.45g/2.5g<a<3.45g
【详解】(1)根据图1可知乙组实验速度适宜,收集400mL二氧化碳气体,时间为60s,故填:60。
(2)实验室常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳,大理石的主要成分是碳酸钙,碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,该反应的化学方程式为:,故填:
(3)甲组用向上排空气法测得氧气含量为6.6%,推算出CO2含量为69%,乙组组用排水法测得氧气含量为4.2%,推算出CO2含量为80%,通过实验可知,若对二氧化碳纯度要求较高,应该使用排水法,故填:排水法。
(4)①a处不变色,b处变红的原因是二氧化碳、水不能使石蕊变红,能使石蕊试液变红的是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸,碳酸显酸性,能使紫色石蕊试液变红,故填:二氧化碳、水都不能使紫色石蕊变红,但二氧化碳与水反应生成的碳酸可以使石蕊溶液变红。
②若看到烧杯d中蜡烛从下往上依次熄灭,说明CO2具有二氧化碳密度大于空气,不助燃,不可燃,其中物理性质是二氧化碳密度大于空气,故填:二氧化碳密度大于空气。
(5)①日常灭火,不可以可用N2代替CO2,原因是氮气密度小于空气,无法覆盖在可燃物上隔离氧气;镁条失火也不可以用二氧化碳扑灭,原因是镁会与二氧化碳反应且生成碳,会加剧火势,故答案为:氮气密度小于空气,无法覆盖在可燃物上;隔离氧气镁会与二氧化碳反应且生成碳,会加剧火势。
②镁条在二氧化碳中剧烈燃烧生成氧化镁,该反应的化学方程式为:,若1.8g镁与二氧化碳反应生成氧化镁,根据化学方程式可知:48份质量的镁与44份质量的二氧化碳,生成80份质量的氧化镁和12份质量的碳,即生成92份质量的产物,所以1.8g镁与二氧化碳反应生成3.45g产物;镁条还可以在氮气中剧烈燃烧,该反应的化学方程式为:,若1.8g镁与氮气反应生成氮化镁,根据化学方程式可知:72份质量的镁与28份质量的氮气,生成100份质量的氧化镁,所以1.8g镁与氮气反应生成2.5g产物,所以1.8g镁在充足的空气中反应可得ag产物,则a的取值范围是2.5g~3.45g,故填:2.5g~3.45g(或2.5g<a<3.45g)。
26.碳中和——我们一直在行动,我国宣布在2060年前实现“碳中和”。“碳封存”与“碳转化”是实现“碳中和”目标不可或缺的重要技术。
(1)碳封存
2023年6月1日,我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目成功投入使用,填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。该技术是将二氧化碳通入压缩机加压和干燥,使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。超临界状态二氧化碳密度高、粘度小、流动快,同等条件下,超临界二氧化碳的输送量比其他状态二氧化碳更大。
①从微观角度分析二氧化碳气体能被压缩的原因 。
②下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 (填选项序号之一)。
A.超临界二氧化碳与二氧化碳气体的组成不同
B.超临界二氧化碳容易燃烧
C.超临界二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,物质状态改变
(2)碳转化
杭州亚运会开幕式首次在燃料方面创新使用“零碳甲醇燃料”,即通过二氧化碳加氢生成甲醇,实现二氧化碳的减排和再生利用,所以杭州亚运会主火炬被简称为“零增碳”火炬。
①从物质分类的角度,甲醇(CH3OH)属于 (选填“单质”、“氧化物”、“化合物”、“混合物”中的一项)
②从微观角度:一个甲醇分子中共含有 个原子。
③从定量计算的角度:甲醇(CH3OH)的相对分子质量是 ;甲醇中碳、氢元素质量比为 。(填最简整数比)
④从物质转化角度:二氧化碳和氢气在催化剂的作用下能转化为甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为: ;用上述方法每生产4吨甲醇可以消耗5.5吨二氧化碳,此过程转化的碳元素质量为 吨。
(3)低碳生活从我做起。下列行为有利于实现“碳中和”的是_______(填选项序号,合理均选)。
A.双面使用纸张 B.植树造林 C.露天焚烧垃圾
【答案】(1) 气态分子间的间隔较大,受压后,分子间的间隔变小 C
(2) 化合物 6/六 32 3:1 CO2+3H2CH3OH+H2O 1.5
(3)AB
【详解】(1)①从微观角度分析二氧化碳易被压缩的原因是分子之间存在间隔,且气态二氧化碳分子间隔很大易被压缩,故填:气态分子间的间隔较大,受压后,分子间的间隔变小;
②A、超临界二氧化碳是介于气态和液态之间的超临界状态,因此超临界二氧化碳与二氧化碳的组成相同,说法错误;
B、二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧,因此超临界二氧化碳不能燃烧,说法错误;
C、由题干信息可知,超临界二氧化碳存在于特定的条件下,条件改变,状态改变,说法正确;
故选:C。
(2)①从物质分类的角度,甲醇(CH3OH)由碳元素、氢元素和氧元素组成的纯净物,含有两种及以上元素的纯净物,故属于化合物,故填:化合物;
②从微观角度:一个甲醇分子中含有一个碳原子、四个氢原子和一个氧原子,共含有6个原子,故填:6或六;
③从定量计算的角度:甲醇(CH3OH)的相对分子质量为12+1×4+16=32;甲醇中碳、氢元素质量比为12:4=3:1,故填:32;3:1;
④从物质转化角度:二氧化碳和氢气在催化剂的作用下能转化为甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O;每生产4吨甲醇可以消耗5.5吨二氧化碳,此过程转化的碳元素质量为5.5t×=1.5吨,故填:CO2+3H2CH3OH+H2O;1.5;
(3)A、双面使用纸张可减少树木的砍伐,减少二氧化碳的排放,有利于实现碳中和,故A正确;
B、植树造林能增加植物对二氧化碳的吸收,有利于实现碳中和,故B正确;
C、露天焚烧垃圾会产生大量二氧化碳,不利于碳中和,故C错误;
故选:AB。
27.我国提出努力争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现“碳中和”,充分体现了解决气候问题的大国担当。
【任务一】认识二氧化碳
(1)二氧化碳气体的大量排放,会带来的环境问题是 (填“酸雨”或“温室效应加剧”)。
(2)下图为二氧化碳的性质与用途的关系图,请完成①②处相关内容:① ;② 。
【任务二】了解“碳中和”
“碳”减排、“碳”捕捉、“碳”封存、“碳”利用是实现碳中和的一些途径。
(3)“碳”减排:根本措施是控制的排放量,下列措施可行的是 。
a.推广使用太阳能、地热等清洁能源,减少使用化石燃料
b.提高能源利用效率,优化设施设备,减少能耗
c.增强节能减排意识,节约用电、少开私家车等。
(4)“碳”捕捉:自然界“碳捕集”主要利用绿色植物的 作用吸收。实际生产中常采用足量的氢氧化钠溶液来“捕捉”二氧化碳,其原理如下:,其中的化学式为 。
(5)“碳”封存:将二氧化碳气体压缩成液态或固态,然后压入地下玄武岩中。从微观角度解释二氧化碳气体能被压缩成液态或固态的原因 。
(6)“碳”利用:我国杭州亚运会的主火炬所用燃料是首次采用废碳再生的甲醇(),二氧化碳转化为甲醇的原理是:。请计算制得64吨甲醇理论上能消耗 吨二氧化碳。
(7)目前人们利用一种新型纳米催化剂也可实现二氧化碳到甲醇的转化,其微观模型示意图如图所示。试写出该反应的化学方程式 。该反应反应前后,没有发生改变的是 (填序号)。
a.元素化合价 b.元素种类 c.原子种类 d.分子数目 e.原子数目
【答案】(1)温室效应加剧
(2) 人工降雨 不燃烧也不支持燃烧
(3)abc
(4) 光合 H2O
(5)分子之间有间隔,压强增大分子之间间隔变小
(6)88
(7) bce
【详解】(1)二氧化碳气体会造成气候变暖,会带来的环境问题是温室效应加剧;
(2)干冰升华吸热可以用于人工降雨;
二氧化碳用于灭火,反应二氧化碳不燃烧也不支持燃烧的性质;
(3)a.推广使用太阳能、地热等清洁能源,减少使用化石燃料,可以控制二氧化碳排放;
b.提高能源利用效率,优化设施设备,减少能耗,可以控制二氧化碳排放;
c.增强节能减排意识,节约用电、少开私家车等,可以控制二氧化碳排放;
故选abc;
(4)自然界“碳捕集”主要利用绿色植物的光合作用;
依据质量守恒定律,反应前后原子的种类和个数不变,则X的化学式为H2O;
(5)二氧化碳气体能被压缩成液态或固态的原因分子之间有间隔,压强增大分子之间间隔变小;
(6)解:设需要二氧化碳的质量为x。
x=88t;
(7)二氧化碳和水在催化剂条件下,反应产生甲醇和氧气,化学方程式为:;
化学反应前后,不变的是元素种类,原子的种类、数目、质量,故选bce。
28.关于燃烧的研究是一项重要的课题。
【燃烧条件的再探究】
查阅资料:白磷的着火点为40℃,红磷的着火点为240℃。
(1)当溶液与接触时,发生反应的化学方程式是 。
(2)向Y型管中挤入溶液后,观察到导管口开始产生气泡时,烧杯中白磷不燃烧,原因是 。一段时间后,白磷燃烧,此现象能够证明可燃物燃烧的条件是 。若证明可燃物燃烧的另一个条件,依据的现象是 。
【学以致用】
(3)写出下列事例中运用的灭火原理。
①消防员用水灭火,其灭火原理是 。
②妈妈关闭液化气阀门使火熄灭。其灭火原理是 。
(4)戴维发明了一种安全灯,采用一种网眼很小的普通金属网罩住火焰,使得金属网外的温度不会明显升高,这种灯在矿井里点燃不会引起可燃性气体的爆炸。结合燃烧条件请你分析可燃性气体不会爆炸的原因 。
(5)工人师傅进行金属切割或金属焊接时使用的氧炔焰是乙炔()在氧气中燃烧产生的火焰。通过调节乙炔和氧气进气阀门,可控制氧炔焰的温度。若温度过低或燃烧产生黑烟时,应采取的措施是 ;乙炔在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水,请写出该反应的化学方程式 。
(6)为了减少雾霾、降低大气中有害气体含量,研究机动车尾气中CO、及的排放意义重大。机动车尾气污染物的含量与“空/燃比”(空气与燃油气的体积比)的变化关系如图所示。随“空/燃比”增大,CO和的含量减少的原因是 。
(7)氧气含量不同物质燃烧的产物不同。若0.6g碳单质燃烧生成ag产物,且碳没有剩余,则a的取值范围是 。
【答案】(1)
(2) 刚开始导管排出的气体主要是氮气,氮气不支持白磷燃烧 与氧气接触 红磷不能燃烧
(3) 使温度降低到可燃物的着火点以下 将可燃物撤离燃烧区,与火源隔离
(4)温度不能达到可燃物的着火点
(5) 调大氧气进气阀门,增大氧气的进入量
(6)空/燃比增大,氧气充足,燃油气能充分燃烧
(7)
【详解】(1)过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气,反应的化学方程式为:;
(2)向Y型管中挤入H2O2溶液后,观察到导管口开始产生气泡时,烧杯中白磷不燃烧,原因是刚开始导管排出的气体主要是氮气,氮气不支持白磷燃烧;一段时间后,排出的气体是氧气,白磷与氧气接触,发生燃烧,此现象能够证明可燃物燃烧的条件是需要氧气;红磷与氧气接触,但温度没有达到其着火点,不能燃烧,从而说明可燃物燃烧的另一个条件是温度达到可燃物的着火点;
(3))①消防员用水灭火,其灭火原理是:水汽化时吸热,使温度降至可燃物的着火点以下;
②妈妈关闭液化气阀门使火熄灭,其灭火原理是:将可燃物撤离燃烧区,与火源隔离;
(4)金属具有良好的导热性,金属网能够使外面的温度不会明显升高,使温度不能达到可燃物的着火点,故可燃性气体不会爆炸;
(5)若温度过低或燃烧产生黑烟时,是由于可燃物不完全燃烧导致,应采取的措施是:调大氧气进气阀门,增大氧气的进入量;乙炔和氧气在点燃条件下生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为:;
(6)根据图示可知,随“空/燃比”增大,CO和的含量减少的原因是空/燃比增大,氧气充足,燃油气能充分燃烧;
(7)如果碳燃烧完全生成二氧化碳,设生成二氧化碳的质量为x。
x=2.2g
如果碳燃烧完全生成一氧化碳,设生成一氧化碳的质量为y。
y=1.4g。
故a的取值范围是:1.4≤a≤2.2。
29.制氧机在生产、生活中有重要应用。化学兴趣小组的同学们利用相关知识,对家用制氧机的工作原理、制氧方法以及自制设备等展开了项目式学习活动。
【探秘原理】市场上的制氧机按制氧原理主要分三类:空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。
(1)某品牌制氧机以空气为原料,当空气经过分子筛时,氮气和氧气分离,获得高浓度的氧气。其微观示意图如图所示。则该制氧机制得的“氧气”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
(2)若要通过分解反应制备氧气,一定不能选用的反应物是______(填字母)。
A.氯酸钾(KClO3) B.氯化铵(NH4Cl) C.过氧化氢(H2O2)
(3)化学药剂制氧机:如图是某品牌制氧机的工作原理示意图。
①该制氧机的制氧原理:
第一步:过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢。
第二步: (用符号表达式表示)。
②某同学在看到反应仓内产生气泡后,马上将带火星的木条放在氧气出口处,却没有看到带火星的木条复燃,你认为原因可能是 。
③氧气能从加湿过滤仓中逸出,是因为氧气具有 的性质。
④医疗氧气瓶上有湿化瓶装置,湿化瓶装置类似于如下图。关于该装置,下列说法正确的有 (填字母)。
A.b导管连接制氧机
B.b导管连接病人吸氧的塑料管
C.可以观察氧气生成的速率
⑤该兴趣小组为测定某家用制氧机制得氧气的纯度,设计了如图所示装置。实验时,打开止水夹a和b,向A中缓慢鼓入制氧机中导出的气体,至露出固体白磷后,关闭止水夹a和b.此时,A中水进入到B中200mL。然后用凸透镜聚光照射白磷,白磷开始燃烧:待白磷熄灭且装置冷却后,打开止水夹b,B中的水倒吸入A中,测得此时B中剩余水的体积变为20mL。写出该图3装置中反应的符号表达式 ,该制氧机导出的气体中氧气的体积百分数是 。
(4)设计并制作简易制氧机
【设计制作】制作简易的家用制氧机时,除需考虑反应原理、方法选择外,还需考虑很多方面的因素,例如: (写一条)。
【成果展示】在学校的科技节中,同学们将自制的简易家用制氧机进行了展示。
【答案】(1)混合物
(2)B
(3) H2O2H2O+O2 未等气泡连续均匀冒出时就开始检测 不易溶于水 BC P+O2P2O5 90%
(4)反应条件(或反应物状态)
【详解】(1)由图可知,通过后仍含有多种物质,属于混合物。
(2)A、氯酸钾中含有氧元素,根据反应前后元素种类不变,则能用于制取氧气,不符合题意;
B、氯化铵中不含氧元素,则不能用于制取氧气,符合题意;
C、过氧化氢中含有氧元素,则能用于制取氧气,不符合题意。
故选B。
(3)①过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气,反应的符号表达式为:。
②氧气能使带火星的木条复燃,刚开始带火星的木条不复燃,则说明可能未等气泡连续均匀冒出时就开始检测。
③氧气能从加湿过滤仓中逸出,说明氧气不易溶于水。
④A、氧气不易溶于水,则a导管连接制氧机,将氧气通入水中,氧气再从b管排出,该选项说法不正确;
B、结合前面分析可知,b导管连接病人吸氧的塑料管,该选项说法正确;
C、可通过产生气泡的速率,观察产生氧气的速率,该选项说法正确。
故选BC。
⑤白磷燃烧生成五氧化二磷,反应的符号表达式为:;
倒吸的水的体积即为消耗的氧气的体积,则测定氧气的体积分数为。
(4)制作简易制氧机时,要考虑反应条件、反应物状态等。
30.海洋是人类的母亲,是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库。
(1)沿海的盐厂都是“盐田法”晒盐,其基本原理是 结晶,得到的是粗盐。在实验室用过滤法提纯粗盐的过程中有三次用到了玻璃棒,其作用分别是:①引流②搅拌,加速固体物质溶解③搅拌,使液体受热均匀,其先后顺序是 (填数字序号)。
(2)近年来我国在南海成功试采可燃冰,推动了世界能源利用格局的改变。写出可燃冰被科学家誉为“21世纪能源”的原因 (写一条即可)。
(3)从海水中获得淡水的过程称为“海水淡化”。现在所用的海水淡化方法主要是蒸馏法(热法)和膜法两大类。如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中有些溶质离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。
①膜法淡化海水的原理是利用 不同分离出淡水。
②将少量加压后的右侧海水置于表面皿中,用酒精灯加热,水分蒸干后,可在表面皿上观察到的现象是 。下列对加压后右侧海水成分变化情况的分析中,正确的是 (填选项序号之一)。
A.溶质质量增加 B.溶剂质量减少 C.溶液质量不变 D.溶质质量分数减小
(4)镁是国防元素。从海水中提取单质镁的工艺流程如下图所示:
在上述转化过程中,所发生的化学反应属于复分解反应的是 (填过程序号),过程①中加入石灰乳时会采用喷淋的方式,目的是 。海水或卤水中本来就含有氯化镁,还需要过程①②的原因是 。金属镁是一种性质非常活泼的金属,在加热的条件下可与水反应生成一种难溶性碱和一种可燃性气体。请写出该反应的化学方程式 ,该反应属于 (填“化合”“复分解”“置换”之一)反应。
【答案】(1) 蒸发 ②①③
(2)燃烧后几乎不产生任何残渣或废气(合理即可)
(3) ①粒子大小 ②有白色固体析出 B
(4) ①② 增大反应物的接触面积,加快反应 富集提纯氯化镁 置换
【详解】(1)沿海的盐厂都是“盐田法”晒盐,其基本原理是蒸发结晶,得到的是粗盐。在实验室过滤法提纯粗盐的过程中有三次用到了玻璃棒,其作用分别是:先溶解粗盐、过滤引流、加热时搅拌,让液体受热均匀,其先后顺序是②①③。
(2)可燃冰燃烧后几乎不产生任何残渣或废气,因此被誉为“21世纪能源”。
(3)①根据题干信息,膜法淡化海水是利用粒子大小不同分离出淡水。
②对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中有些溶质离子不能通过淡化膜,则右侧海水中溶液浓度会增大,蒸发右侧海水,表面皿上有白色晶体;
加压后,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中有些溶质离子不能通过淡化膜,则右侧海水中溶质质量不变,溶剂质量减小,溶液质量减小,则溶质质量分数增大,故选B。
(4)复分解反应是由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应,其实质是发生复分解反应的两种化合物在反应体系中(大部分情况为水溶液)交换离子,结合成难电离的沉淀、气体或弱电解质(最常见的为水),流程中符合复分解反应定义的是过程①②;
过程①中加入石灰乳时会采用喷淋的方式,目的是增大反应物的接触面积,加快反应;
经过过程①②,氯化镁被进一步富集提纯,更有利于后续过程;
金属镁是一种性质非常活泼的金属,在加热的条件下可与水反应生成氢氧化镁和氢气,化学方程式为:;
该反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应,属于置换反应。
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