内容正文:
1
2
化学反应的定量关系
第五单元
3
知识体系建构
知识全面梳理
核心考点突破
目
录
重点实验探究
跨学科实践活动
4
5
知识点1 质量守恒定律及其应用
1.内容:参加______反应的各物质的__________等于反应后生成的各物质的__________。
2.实质:分子 原子 新分子 新物质。
化学
质量总和
质量总和
6
3.微观解释:化学反应的过程,就是参加反应的各物质(反应物)的原子重
新组合生成新物质(生成物)的过程。化学反应前后,原子的______和______
不变,原子的______也没有改变,因此,参加反应的各物质的质量总和一
定等于生成的各物质的质量总和。
种类
数目
质量
7
4.化学反应中的“不变”与“变”
六个一定不变
数目
不变
元素
8
两个一定改变
微观:分子构成物质的分子种类一定改变。
宏观:物质的_______一定改变。
两个可能改变
微观:__________可能改变。
宏观:元素的________可能改变。
5.质量守恒定律的验证(详见重点实验探究栏目)
种类
分子数目
化合价
9
【易错提醒】
有关质量守恒定律的注意事项
①该规律的适用前提是一切化学变化,不适用于物理变化。
②在化学反应的前提下,要注意各物质是否参加反应或是否完全参加反应,没有参加反应的物质的质量不包括在内。
③该规律不能用于其他物理量的守恒,如体积、密度等。
④计算时应把各种状态的反应物和生成物的质量都计算在内,特别注意有气体参加或生成时要加上气体的质量。
10
【即学即练】
化学反应前后一定没有变化的是______________(填序号)。
①物质种类 ②物质的总质量 ③元素种类
④分子种类 ⑤原子种类 ⑥原子数目
②③⑤⑥
11
知识点2 化学方程式
1.化学方程式的概念
用________来表示__________的式子。
2.化学方程式表示的意义
化学式
化学反应
12
3.化学方程式的书写
(1)书写原则
①要以______________为基础。
②要遵守__________________,等号两边各原子的__________与__________
必须相等。
客观事实
质量守恒定律
种类
数目
13
(2)书写步骤(以电解水为例)
====
化学式
配平
状态
14
【口诀记忆】
化学方程式的书写口诀
左反右生一横线,配平以后加一线;
等号上下注条件,箭头要标气和淀。
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【即学即练】
镁条在氧气中燃烧的化学反应可用“2Mg+O2 2MgO”来表示。
①反应条件 ②反应速率 ③反应物、生成物各物质间的质量关系 ④反应的微观过程 ⑤反应过程中的能量变化 ⑥反应体系中微观粒子的数量关系
能从上述化学方程式中获得的信息是( )
A.①③④ B.②③⑤
C.①③⑥ D.②④⑥
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知识点3 常见的化学反应类型
1.四大基本反应类型
(1)定义
反应类型 定义
化合反应 由____________________物质生成________物质的反应
分解反应 由______物质生成____________________物质的反应
置换反应 一种__________与一种化合物反应生成另一种______和另一种化合物的反应
复分解
反应 两种____________互相交换成分,生成另外两种________的反应
两种或两种以上
另一种
一种
两种或两种以上其他
单质
单质
化合物
化合物
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(2)表达式和特点
反应类型 表达式 特点
化合反应 A+B+…→M 多变一
分解反应 M→A+B+… 一变多
置换反应 A+BC→ B+AC 单换单
复分解
反应 AB+CD→ AD+CB 头尾结合(双交换,价不变)
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2.其他反应类型
(1)氧化反应:物质与氧气发生的化学反应。(狭义)
注意:氧化反应和还原反应是同时发生的。
(2)中和反应(属于复分解反应):酸与碱作用生成盐和水的反应。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)在四大基本反应类型中,反应前后一定有元素化合价变化的是置换反
应( )
(2)在四大基本反应类型中,反应前后一定没有元素化合价变化的是复分
解反应( )
√
√
20
知识点4 利用化学方程式的简单计算
1.计算依据:质量守恒定律,即反应物与生成物之间的质量比例关系。
2.答题模板:以求6.8 g H2O2分解可以得到O2的质量为例。
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【易错提醒】
①代入计算的量都是纯净物的质量,不能用混合物的质量。其他量,如体积等要转化成质量后再代入计算。
②代入计算的量都是参加反应的物质的质量,要注意反应物是否完全反应,生成物是否完全来自化学反应。
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【即学即练】
“侯氏制碱法”是我国著名制碱专家侯德榜经过多年研究作出的杰出贡献,其最大的优点是降低了成本,大大提高了NaCl的利用率。
(1)“侯氏制碱法”的原理可表示为X+NaCl+NaHCO3====NH4Cl+Na2CO3,X的化学式是____。
(2)理论上用117 t NaCl能生成Na2CO3的质量是多少吨?(写出计算过程)
NH3
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解:设生成Na2CO3的质量为x。
NH3+NaCl+NaHCO3==== NH4Cl+Na2CO3
58.5 106
117 t x
=,x=212 t
答:生成Na2CO3的质量为212 t。
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命题点1 质量守恒定律的理解及验证
考法❶ 质量守恒定律的理解
1.【人教版九上习题改编】 在化学反应前后,肯定不会变化的是( )
①原子的数目 ②原子的种类 ③分子的数目 ④元素的种类 ⑤物质的质量总和 ⑥物质的种类
A.③④⑤ B.①②④⑤
C.①③④⑥ D.①③④
思维导引:质量守恒定律→六个“不变”,两个“变”,两个“可能变”。
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2.【核心素养·化学观念】 (2024·威海)下列说法不正确的是( )
A.化学变化可以创造出新元素
B.任何化学变化都遵循质量守恒定律
C.可以通过化学变化探究物质的组成
D.化学方程式可以定量表示化学变化中物质转化的质量关系和比例关系
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3.(2022·德州)下列观点符合质量守恒定律的是( )
A.8 g碳和8 g氧气充分反应能生成 16 g二氧化碳
B.镁条燃烧后,生成的固体质量应比燃烧前增加
C.5 g食盐全部溶解到20 g水中,能得到25 g食盐水
D.甲物质燃烧有H2O生成,则甲中含有氢、氧元素
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考法❷ 质量守恒定律的验证
4.(2025·青岛)某同学用下图所示实验验证质量守恒定律,下列说法不正确的是( )
A.左侧锥形瓶中固液混合后溶液变为蓝色
B.反应结束后,天平指针指向分度盘中线
C.该反应遵循质量守恒定律
D.将氢氧化铜固体换成锌粒,也可用该装置验证质量守恒定律
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5.(2025·重庆)用天平称量铜粉在密闭容器中加热前后的质量(如甲图所示)来验证质量守恒定律。在同一实验中,相同时间内,容器内各种物理量随时间变化的关系如乙图至丁图所示(e点为丁图图像上任意一点)。下列说法不正确的是( )
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A.b点的固体质量与d点相等
B.b点的气体分子总数比c点少
C.a点的N2的体积分数比d点大
D.c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等
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命题点2 质量守恒定律的应用 (2025山东10)
考法❶ 推断物质的元素组成或化学式
1.(2025·扬州)汽车尾气净化装置中发生反应:2CO+2X N2+2CO2。X的化学式为( )
A.N2O B.NO
C.N2O3 D.NO2
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2.(2025·烟台节选)黑火药爆炸时发生反应的化学方程式是2KNO3+S+3C
K2S+X↑+3CO2↑,则X的化学式是___。
N2
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考法❷ 密闭容器中化学反应的数据分析
3.(2024·菏泽)密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质,在一定条件下发生某一化学反应,反应前后各物质质量如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该反应遵循质量守恒定律
B.丙可能为该反应的催化剂
C.反应前后乙和丁的质量变化之比为3∶2
D.甲和丁的相对分子质量之比为1∶2
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思维导引:观察反应前后各物质的质量变化→确定反应物和生成物→结合质量守恒定律及相关数据计算各物质质量变化之比。
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4.(2025·泰安东平一模)密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质,在一定条件下发生化学反应,测得反应前后有关数据如下:
下列关于此反应说法不正确的是( )
A.表中待测数值是20
B.物质乙可能是该反应的催化剂
C.该反应是分解反应
D.反应中甲与丙变化的质量比为5∶2
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 6 2 14 35
反应后质量/g 待测 2 22 13
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考法❸ 微观反应示意图的分析
5.(2025·烟台改编)我国科研人员研究出二氧化碳转化为工业原料甲酸的新方法,反应的微观示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A.生成丙、丁的分子个数比为1∶1
B.该反应实现了无机物向有机物的转化
C.反应物和生成物中共有两种氧化物
D.该反应为实现碳中和提供了新路径
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思维导引:根据微观示意图→写出化学方程式(注意配平),进行分析。
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6.(2025·威海开发一模)某反应的微观示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的化学方程式为CH4O+O2 CO2+H2O
B.反应前后氢原子的数量减少
C.反应中氧气和水的质量比是32∶18
D.甲是有机物,发生了氧化反应
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考法❹ 物质的转化流程分析
7.(2025·枣庄滕州一模)甲烷制氢具有广阔的应用前景。以甲烷、水蒸气为原料,一定条件下通过铁基氧载体化学链制氢,过程如图。下列说法不正确的是( )
A.Fe、FeO可循环使用
B.Fe和H的化合价均发生了改变
C.反应器Ⅰ中,生成CO和H2的分子个数比为1∶3
D.反应器Ⅱ中的反应为Fe+H2O FeO+H2
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思维导引: 观察转化流程→写出个流程中的化学方程式,进行分析。
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8.(2025·威海)如图是工业上用“双碱法”脱硫处理SO2废气的过程。下列说法不正确的是( )
A.该工艺可减少酸雨的形成
B.理论上该工艺生产过程无须补充NaOH
C.过程Ⅰ发生的是复分解反应
D.过程Ⅱ反应前后原子的种类和数目不变
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命题点3 化学方程式的书写 (2025山东11)
1.(2024·济宁)下列化学方程式书写错误的是( )
A.4Al+3O2 2Al2O3
B.Cu+2AgNO3====2Ag+Cu(NO3)2
C.MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2
D.2NaHCO3====Na2CO3+H2O+CO2↑
思维导引: 客观事实为基础→遵循质量守恒定律,注意反应条件与配平。
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2.(2025·淄博淄川一模)下列对应的化学方程式书写正确,且反应前后有元素化合价变化的是( )
A.铁和盐酸混合制取氢气:2Fe+6HCl====2FeCl2+3H2↑
B.生活中用天然气作燃料:C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
C.胃舒平(含氢氧化铝)治疗胃酸过多症:Al(OH)3+3HCl==== AlCl3+3H2O
D.赤铁矿(Fe2O3)高温下通CO炼铁:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
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3.(山东真题组合)(1)牡丹以其花大色艳、寓意吉祥而深受人们喜爱。
催花技术实现了“花随人意四季开”,催花技术中最重要的是控温控湿。升温
时可使用天然气作燃料,天然气燃烧的化学方程式为_____________________。
CH4+2O2 CO2+2H2O
====
点燃
44
(2)洁厕灵、管道通、彩漂液、洗洁精是生活中常用的清洁剂。请依据各清洁剂的主要成分回答下列问题:
马桶内的尿垢中含有碳酸钙,用洁厕灵去垢,相关反应的化学方程式为______________________________。
洁厕灵与管道通不能混合使用,请用化学方程式加以解释:______________________。
清洁剂 洁厕灵 管道通 彩漂液 洗洁精
主要
成分 盐酸 氢氧
化钠 过氧
化氢 表面活
性剂
2HCl+CaCO3====CaCl2+CO2↑+H2O
NaOH+HCl====NaCl+H2O
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(3)古籍记载“凡煎炼亦用洪炉,入(锡)砂数百斤,丛架木炭亦数百斤,鼓鞲
(指鼓入空气)熔化。火力已到,砂不即熔,用铅少许勾引,方始沛然流注”。
高温下木炭还原锡砂(SnO2)的化学方程式为____________________。
(4)自热食品为远洋官兵提供了生活便利,某自热食品中的自热粉含有生石
灰、碳酸钠、铝粉等,使用时只需加水即可自加热,放出热量的化合反应
的化学方程式为____________________。
C+SnO2 Sn+CO2↑
====
高温
CaO+H2O==== Ca(OH)2
46
(5)核心舱中环境控制与生命保障系统采用含粉末状氢氧化锂(LiOH)的过滤
器来清除呼出的二氧化碳(已知氢氧化锂化学性质与氢氧化钠相似),其原理
用化学方程式表示为________________________。
(6)月壤中含有钛铁矿(主要成分为FeTiO3)、辉石(主要成分为CaMgSi2O6)、
橄榄石(主要成分为MgFeSiO4)等。CaMgSi2O6的氧化物形式可表示为
CaO·MgO·2SiO2,则MgFeSiO4的氧化物形式可表示为_______________。
硫酸钛[Ti(SO4)2]是制备钛的原料之一,工业上用FeTiO3与硫酸在加热条
件下制备硫酸钛(反应过程中各元素化合价不变),该反应的化学方程式是
_____________________________________。
2LiOH+CO2====Li2CO3+H2O
MgO·FeO·SiO2
FeTiO3+3H2SO4====Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
47
(7)晋代葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银”,丹砂指的
是HgS。该反应的微观示意图可以表示为(如图所示):
请写出该反应的化学方程式:__________________,反应的基本类型为
__________,微观粒子“ ”表示的物质属于______(填“单质”或“化合
物”)。
HgS+O2 Hg+SO2
====
点燃
置换反应
单质
48
命题点4 化学反应类型的判断 (2025山东9)
1.(2025·山东节选)智慧交通,向“芯”而行
智能驾驶系统需要高算力硅芯片。制粗硅时发生反应2C+SiO2 Si+2CO↑ ,该反应的反应类型为____(填标号)。
A.复分解反应 B. 分解反应 C. 置换反应
思维导引: 观察化学方程式为“单换单”特点→置换反应。
C
49
2.(2025·云南)下列属于复分解反应的是( )
A.制备氧化锂生产玻璃电极:4Li+O2 2Li2O
B.工业制备金属锂:2LiCl(熔融) 2Li+Cl2↑
C.纽扣电池的工作原理:Li+AgCl==== LiCl+Ag
D.制备Li2CO3生产光学级单晶:2LiOH+Na2CO3==== 2NaOH+Li2CO3↓
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3.(2023·淄博)下列化学方程式符合事实,书写及反应类型均正确的是( )
选项 化学方程式 反应类型
A P+O2 P2O5 化合反应
B 2Ag+2HCl==== 2AgCl+H2↑ 置换反应
C CaCO3 CaO+CO2↑ 分解反应
D 3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe 复分解反应
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命题点5 有关化学方程式的计算
1.(2025·潍坊)某融雪剂的主要成分为NaCl,还含有少量的CaCl2。为测定该融雪剂中NaCl的质量分数,化学兴趣小组进行以下实验:取40.0 g 融雪剂样品于烧杯中,加入160.0 g蒸馏水使固体完全溶解;取100.0 g所得溶液,逐滴加入一定质量分数的Na2CO3溶液,生成沉淀的质量与滴加Na2CO3溶液的质量关系如图所示。
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回答下列问题:
(1)C点对应溶液的溶质是______________(填化学式)。
(2)a=_____。
(3)融雪剂样品中NaCl的质量分数(写出计算过程,结果精确到0.1%)。
NaCl、Na2CO3
5.0
53
解:溶液总质量为40.0 g+160.0 g=200.0 g,设融雪剂样品中氯化钙的质量分数为x。
CaCl2+Na2CO3==== CaCO3↓+2NaCl
111 100
40.0 g××x 5.0 g
=,x=27.75%
则融雪剂样品中NaCl的质量分数为1-27.75%=72.25%≈72.3%
答:融雪剂样品中NaCl的质量分数约为72.3%。
54
2.(2025·济南节选)化学小组的同学为测定某Li2CO3样品(杂质为NaCl)中
Li2CO3的质量分数,称取Li2CO3样品16 g加入烧杯中,再加入146 g溶质
质量分数为10%的稀盐酸,恰好完全反应。(已知:Li2CO3+2HCl====
2LiCl+H2O+CO2↑,LiCl易溶于水)
请回答下列问题:
(1)恰好完全反应时,生成CO2的质量为_____g。(只填计算结果,精确至
0.1 g)
(2)恰好完全反应时,烧杯中溶液里含有的溶质为_____________(填化学式)。
(3)计算该样品中Li2CO3的质量分数。(写出计算过程,结果精确至0.1%)
8.8
NaCl、LiCl
55
解:设样品中Li2CO3的质量为x。
反应消耗HCl的质量为146 g×10%=14.6 g。
Li2CO3+2HCl==== 2LiCl+H2O+CO2↑
74 73
x 14.6 g
=,x=14.8 g
则该样品中Li2CO3的质量分数为×100%=92.5%。
答:该样品中Li2CO3的质量分数为92.5%。
实验3 化学反应前后物质的质量关系
1.实验装置
57
2.实验现象及分析
实验
序号 变化时产生的现象 化学方程式 反应前后称量的数值
A 铜粉由红色变为____色,小气球先______后______ ________________ ______(填“改变”或“不变”,下同)
B 铁丝表面__________,锥形瓶中的溶液颜色由____色逐渐变成了______色 ———————
——————— ______
黑
膨胀
变瘪
2Cu+O2 2CuO
====
△
不变
逐渐变红
蓝
浅绿
Fe+CuSO4====
Cu+FeSO4
不变
58
C 产生__________,白色
粉末__________ _____________________________________ ______
D 镁条燃烧,发出耀眼的
______,生成______固体,放出热量 ___________________ ——
大量气泡
逐渐溶解
改变
白光
白色
2Mg+O2 2MgO
改变
====
点燃
2HCl+Na2CO3====
2NaCl+H2O+CO2↑
59
3.交流与讨论
(1)实验A:在玻璃导管一端系一个小气球的原因:____________________
____________________________。
(2)实验A:小气球发生变化的原因是________________________________
____________________________________________________________。
(3)探究化学反应前后物质的质量关系时,有气体参加或有气体生成的反
应,应该在______体系中进行。
起缓冲的作用,防止
瓶内压强过大,将橡胶塞冲出
铜粉反应放热使得锥形瓶内压强增
大,导致气球变大;氧气被消耗且温度恢复至室温,导致气球变小
密闭
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4.实验要点总结
(1)守恒的是反应物和生成物的质量总和,不能漏掉参加反应的气体或生成的气体的质量。
(2)尽量不要选择有气体参加或者有气体生成的化学反应,如果选择了这样的化学反应,反应应在密闭容器中进行。
(3)用有气体生成的化学反应验证质量守恒定律,组装密闭装置时,一般不选择气球,因为实验结束后鼓起的气球所产生的浮力会导致测量出的生成物的质量减小。
61
【一题练透一实验通】
课外兴趣小组的同学设计了如下三个实验来验证质量守恒定律:
62
【设计并实验】
实验一:将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量,然后将铁钉浸到硫酸铜溶液中,观察现象。待反应一段时间后溶液颜色改变时,将盛有反应后物质的烧杯放在托盘天平上称量,记录所称的质量。
实验二:将盛有稀硫酸的烧杯和碳酸钠一起放在托盘天平上称量,然后将碳酸钠加到稀硫酸中,观察现象。待反应一段时间后不再产生气泡时,将盛有反应后物质的烧杯放在托盘天平上称量,记录所称的质量。
63
实验三:
(1)用细线系住铜棒中点使之平衡,然后在铜棒一端用酒精灯加热。加热一段时间后,观察到铜棒的平衡情况是__________ (填“左端下沉”“右端下沉”或“保持平衡”)。
【分析与讨论】
(2)实验一中发生反应的化学方程式为_____________________。
(3)在这三个实验中,你认为实验____(填“一”“二”或“三”)直接正确反映了反应物与生成物之间的质量关系,由此得出的结论是在化学反应中生成物的总质量与反应物的总质量相等。
右端下沉
Fe+CuSO4====Cu+FeSO4
一
64
【实验反思】
(4)小组成员讨论后达成了以下共识:设计实验验证质量守恒定律时,如
果选择有空气中的成分参与或有气体生成的化学反应,一般应使反应在
______(填“开放”或“密闭”)装置中进行。
密闭
65
【拓展与应用】
(5)小组同学根据质量守恒定律研究物质W的组成。一定条件下,在密
闭容器内发生反应,反应前后各物质的质量(单位:g)如图所示,图中
x=____,物质W中碳、氢原子个数比为______ (填最简整数比)。
52
1∶3
66
活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器
(2025·河北)供氧自救器可用于生产、生活中遇到有害气体时应急自救,某兴趣小组探究并自制了供氧自救器。
活动Ⅰ:探究供氧自救器
67
【分析原理】为防止人体吸入有害气体,使用自救器时夹住鼻子,只用嘴呼吸,使气体在“气囊→人体→CO2清洁罐→气囊”间形成循环(如图1所示)。
68
【交流讨论】
(1)用氧气瓶为人体提供氧气,是因为氧气能供给______。
(2)氧气经压缩储存于氧气瓶中,从微观角度分析,氧气可被压缩是因为
____________________________________。
(3)CO2清洁罐中填充有CO2吸收剂。小组同学讨论后认为:氢氧化钠和氢
氧化钙均可吸收CO2,理由是______________________________________
__________。资料显示:氢氧化钠比氢氧化钙价格高,且具有强烈的腐蚀
性。故实际选用氢氧化钙作CO2吸收剂。
活动Ⅱ:自制简易供氧自救器
小组同学利用化学方法提供氧气,制作简易供氧自救器。
呼吸
分子之间有间隔,压缩时分子间隔减小
氢氧化钠和氢氧化钙都能与二氧化碳发生
化学反应
69
【回忆旧知】
(4)获取氧气的化学方法:
一是加热高锰酸钾,反应的化学方程式为____________________________。
二是混合过氧化氢溶液和二氧化锰,反应的化学方程式为2H2O2 2H2O
+O2↑。
小组同学经讨论选择了第二种方法。
====
△
2KMnO4 K2MnO4 +MnO2+O2↑
70
【设计制作】参照图1所示原理,利用透明塑料板、导管等材料,设计并制作了图2所示的简易供氧自救器(鼻夹、排气阀等未画出)。
图2
71
【分析讨论】使用时,打开开关a、b,从注液口加入适量过氧化氢溶液,
自救器开始工作。
(5)工作时,乙中水的作用是_______________________________________
(写一条即可)。
(6)关闭开关a可使制氧室中的反应基本停止,其原理是____________________
__________________________________________________。
【实践应用】小组同学试用了自制的简易供氧自救器,效果很好。
【反思拓展】(7)供氧自救器需要科学维护,应定期检查:________________
_____________________(写一条即可)。
湿润氧气(或冷却氧气或观察氧气流速等)
制氧室中压强增大,
将液体逐渐下降到隔板下方,固液分离,从而反应停止
氧气瓶的气密性
(或开关是否灵活等)
72
73
$