初中化学纯碱的制取探究题

(8分)小明设计了如下图所示的实验装置来证明氧化铜也能加快过氧化氢溶液的分解，并与相同条件下MnO₂的催化效果做比较，实验时间均以生成30 mL气体为准（即比较反应的快慢程度）。

用图示装置测量产生气体的体积，其它可能影响实验因素均已忽略，相关数据如下：

实验序号	过氧化氢溶液体积	催化剂	待测数据
①	15mL	无
②	15mL	CuO（0．5g)
③	15mL	MnO2(0．5g)

（1）检查图(Ⅰ)装置气密性的方法是：                  ；
实验②操作时图(Ⅰ)装置中加入药品和试剂的先后顺序是，               (用化学式填写)；
（2）图(Ⅱ)装置中油层的作用是阻止氧气与水的接触，防止氧气               。
(3）从设计原理看，实验中的“待测数据”是指                        。
（4）如果要进一步探究CuO是否是该反应的催化剂，根据催化剂的定义，请完成下列实验。

实验步骤和现象	设计这一步骤的目的
（1）取15mL过氧化氢溶液，加入0．5g CuO后,产生O2的速率比未加入时快得多	CuO能加快过氧化氢溶液的分解

 

(11分)实验室常利用以下装置完成气体制备及性质实验．请回答：

（1）指出编号仪器的名称：①         ，②         ．
（2）以上A装置有一处明显的错误，请加以改正         ．利用改正后的装置继续完成后面的实验．
（3）欲使用高锰酸钾制取氧气，应选择的A装置，反应原理用文字表达式表示为             ；为防止高锰酸钾粉末进入导管，应采取的措施是                ．
（4）将CO₂和CO的混合气体通过F装置（液体药品均足量），实验开始时关闭活塞b，打开活塞a，广口瓶中观察到的现象石灰水_________，此时从导管c逸出的气体主要是一氧化碳．一段时间后，再关闭活塞a，打开活塞b，将分液漏斗中的稀盐酸滴入广口瓶中，此时逸出的气体主要是    ，反应原理用文字表达式表示为          ，欲收集该气体，应选择的装置是       （填字母）．
（5）为了证明人体新陈代谢过程中有CO₂气体产生，某校兴趣小组的学生设计了如图所示实验装置进行实验（实验室只用嘴吸气和呼气）．

请回答：
①图中瓶Ⅱ的作用是                       ．
②实验中若猛吸猛呼，会造成不安全后果．猛吸时会使装置Ⅰ中的溶液进入口腔，猛呼时会使装置Ⅱ                   ．

（共20分）工业上常用分离液态空气法制取氧气，实验室常用物质分解的方法制氧气。某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下从下图中选择装置进行了氧气的制备实验。

（1）工业制氧气是      （填“物理”或“化学”）变化，仪器a的名称是：    。
（2）甲同学从上图中选择B、E装置的组合制取氧气，反应的符号表达为：                 。反应类型为（            ）收集氧气还可选用的装置是    。
（3）若用装置B制氧气，反应通常很剧烈，据此提出实验安全注意事项是
A．更换部分仪器，控制液体的加入速度
B．用体积小的广口瓶
C．加热反应物
D．减小过氧化氢浓度
（4）氨气极易溶于水，且密度比空气小，实验室常用加热固体硫酸铵和固体熟石灰的混合物来制取氨气，应选用上图   作发生装置，收集氨气最好用上图    装置。
（5）乙同学称取一定质量的KMnO₄固体放入大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂．实验结束时，乙同学发现收集到的O₂大于理论产量．针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反应生成的K₂MnO₄和MnO₂分解放出O₂．
【实验验证】同学们分成两组，分别进行下列实验：第一组同学取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜测    错误；第二组同学取K₂MnO₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是                             。
（6）丙同学阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣，请你一起参与实验探究，并填写下列空白：。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】丙同学以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。

(Ⅰ)上述实验应测量的“待测数据”是              。
(Ⅱ)若实验②比实验①的“待测数据”更    (填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(Ⅲ)将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若测量得到0.5g氧化铜（ CuO ）粉末，再将黑色粉末放入试管中，                                                 。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂。
【评价设计】你认为丙同学设计实验③和实验②对比的目的是                             。

某同学阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】他以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。

实验序号	KClO3质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2g	/
②	1.2g	CuO   0.5g
③	1.2g	MnO2  0.5g

（1）上述实验应测量的“待测数据”是              。
（2）若实验②比实验①的“待测数据”更               (填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
（3）将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到0.5g黑色粉末，再将黑色粉末放入试管中，                           。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜也能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是                  。

化学教材 “寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】（1）氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？
（2）氧化铁与二氧化锰催化效果哪个好？
【实验探究】

实验步骤	实验现象
①分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入a g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象。	A试管中产生大量气泡，带火星木条复燃，B试管中的现象
②待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管内，如此反复多次实验，观察现象。	试管中均产生大量气泡，带火星木条均复燃
③将实验②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为a g。
④分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末，观察现象。

（1）A中产生的气体是            ；B试管中的现象                      。
（2）实验②、③证明：氧化铁的        和       在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；
（3）写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式                                    。
（4）实验设计④的目的是                         ，若实验④观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是                                    。

(5分) 以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据(常温通常指20℃；)

序号	过氧化氢%	过氧化氢g	温度/℃	二氧化锰/g	氧气/ml	反应时间/s
①	5	12	20	0．2	125	11
②	30	12	20	0．2	125	2
③	30	12	40	/	125	148
④	30	12	90	/	125	82

（1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与           有关；
（2）通过实验    和   对比可知，化学反应快慢与温度的关系是          。
（3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是         。
[注：本题以下为加分部分，回答正确得4分，总分不超过60分。只要求提出一种影响过氧化氢生成氧气的快慢的因素以及相关假设(1分)和实验方案(3分)]
（4）过氧化氢生成氧气的快慢还有与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究．
【假设】
【实验方案】

某化学课外小组的同学，在实验室实验时发现一瓶标签破损的无色溶液（如图）。这瓶溶液是什么物质？在老师的指导下，同学们首先提出假设并进行了如下的探究活动。请在空白处完成相应内容。

［提出假设］该无色溶液可能是过氧化氢溶液
［设计实验］ 在试管中取少量黑色粉末二氧化锰，向其中滴入该无色溶液，立即产生大量气泡。并放出大量的热。
①用             法收集一试管气体；
②检验收集的气体（写出操作方法）                                
　　                                                              ；
③ 反应的文字表达式为                                   。
［实验现象］ 在②中的现象是                                        。
［实验结论］ 二氧化锰在此实验中起         作用。此气体是        ，该无色溶液是                     。原假设成立。

化学是以实验为基础的自然科学，下图所示为实验室常用的实验装置：

据此回答：
（1）实验室若用A装置制取氧气，写出反应的化学方程式。
（2）实验室通常用石灰石和稀盐酸反应制取 $C{O}_2$，所需要的装置组合是（填装置序号）；也可以用碳酸氢钠（ $NaHC{O}_3$）固体加热分解（产物为碳酸钠、二氧化碳和水）来制取，该反应的化学方程式为。
（3）F装置可用来测量生成的 $C{O}_2$气体的体积，其中在水面上放一层植物油的目的
是。
（4）实验室若检验 $C{O}_2$应选择装置，其反应的化学方程式为。

某化学兴趣小组利用以下装置探究气体的制取及性质。请结合下图回答：

（1）写出装置中仪器①的名称         。
（2）可通过加热二氧化锰和氯酸钾混合物制取氧气，反应中二氧化锰的作用是               ；该反应的化学方程式是                           。
（3）实验室制取并收集二氧化碳的装置组合是   （填字母）；该反应的化学方程式是_____________      ；用G装置吸收二氧化碳气体时气体应从      （填“长”或“短”）导管口进入。
（4）双球洗气管常用于气体除杂、干燥、吸收（可防倒吸）等实验。为吸收某气体并检验其性质进行图中实验，发现紫色石蕊试液变色。请根据表中的数据判断左方进入的气体可能是                 （填字母）

A．NH3

B．HCl

C．CO2

D．O2

实验室制氧气的两种方法如下：
方法一： $2H_2{O}_2\stackrel{Mn{O}_2}{=}2H_{2}O+O_2\uparrow$    
方法二： $2KnM{O}_4\stackrel{∆}{=}{K}_{2}Mn{O}_4+Mn{O}_2+O_2\uparrow$

（1）两种方法涉及到的化学反应基本类型都是反应。
（2）下图是实验室用于制取、干燥和收集气体的装置图。仪器A的名称是。现用方法一制取一瓶干燥的氧气，请按气体流向，用导管的编号将装置连接好。

已知，相同温度下，在溶液中进行的化学实反应的快慢（化学反应速率）既与单位体积内参加反应的溶质质量（微粒数目）有关，也与参加反应的固体跟溶液的接触面积有关．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可以加快氢气的生成速率．请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有①；②. 
（2）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验，将表中所给的混合溶液（混合前后溶液的体积变化忽略不计）分别加入到6个盛有过量等量锌粒（锌粒与溶液的接触面积相同）的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得同样多的气体所需的时间

实验混合溶液	$A$	$B$	$C$	$D$	$E$	$F$
28%稀硫酸/ $m/L$	30	$V$1	$V$2	$V$3	$V$4	$V$5
饱和 $CuS{O}_4$溶液 $m/L$	0	0.5	2.5	5	$V$	20
$H_{2}O/mL$	$V$6	$V$7	$V$8	$V$9	8	0

①请完成此实验设计，其中： $V$₁=； $V$₆=； $V$₉=；
②反应一段时间后，实验 $A$中的金属呈色；
③该同学最后得出的结论为：当加入少量 $CuS{O}_4$溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的 $CuS{O}_4$溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降．请分析氢气生成速率下降的主要原因.

根据下列装置图，回答有关问题：

（1）写出装置中标号仪器的名称：①           ；②           。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为                            ，所选用的发生装置是          （填字母序号，下同）。
（3）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式               ，其
中二氧化锰起          作用，所选用的收集装置是     或E。
（4）用排空气法收集一瓶氧气，验满的方法是                              。

(10分) 某化学小组成功完成了下图所示实验，验证了二氧化碳的组成。探究过程如下：

①                         ；
②称量装有干燥块状木炭的试管D，质量为50.8g，装有碱石灰的装置C质量为110.3g，连接A、B、D、C装置；
③从长颈漏斗加入足量3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯；
④待D中发生反应，熄灭酒精灯；
⑤ 在氧气流中冷却；
⑥称量试管D及剩余固体的质量为50.2g，装置C的质量为112.5g
已知：碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，木炭中的杂质不参与反应，B、C中所装药品足量，能完全吸收相关物质。请回答下列问题：
（1）装置A反应的化学方程式为_____________________，该反应属于_________反应
（2）步骤①为                     
甲．把装置从左到右，从下向上连接起来，检查气密性后装药品　　　　　　　　　　　　　　　　　　乙．把装置从右到左，从下向上连接起来，装药品后检查气密性
丙．把装置从左到右，从下向上连接起来，检查气密性后装药品　　　　　　　　　　　　　　　　　　　丁．把装置从右到左，从下向上连接起来，装药品后检查气密性
（3）B中生石灰的作用是              
甲．吸收水蒸气　　　　　　　　　　　　　　乙．吸收二氧化碳气体
丙．吸收氢气　　　　　　　　　　　　　　 丁．吸收氧气
（4）根据实验数据计算参加反应的氧气的质量为（列式并计算）_____________，从而计算出二氧化碳中碳、氧元素的质量比。
（5）如果步骤⑤在空气中自然冷却，测定结果（即二氧化碳中碳、氧元素的质量比）将                （填偏大、偏小或不变）

(5分)实验创新是中学生最为重要的科学素养．下图是某学校师生对“MnO₂催化H₂O₂分解实验装置的创新设计”，实验过程如下：
①将一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3ml(密度为lg/ml)质量分数为5%的H₂O₂加入干燥管的球泡内，再用药匙取0.2gMnO₂粉末，加在干燥的进气管的管壁上。
②点燃橡胶塞上固定的棒香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察现象。
请分析回答：
（1）可观察带到火星的棒香立即　                     　。
（2）写出上述实验发生的化学反应方程式　                              　。
（3）下列各项是同学们对该创新实验的评价，你认为评价不合理的是　 　。(填序号)

A．实验中所用的仪器、材料及药品均易得到

B．实验使用的药品用量太大

C．反应速度太慢，耽误时间

D．实验现象明显，整个装置好似点燃的灯塔，趣味性强

根据下列实验装置图，回答有关问题：

（1）写出图中标号仪器的名称：①         ，②         。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式是                              ，选用的收集装置是       （选填字母）。
（3）实验室可用氧化钙固体与浓氨水在常温下混合制取少量氨气，为了得到平稳的氨气流，选用的发生装置是       （选填字母）。
（4）用右图甲所示装置做硫在氧气中燃烧的实验，燃烧结束后取出燃烧匙，立即用玻璃片盖住瓶口并振荡，若将集气瓶倒转，发现玻璃片被“吸住”而不掉下来，其原因是
                                             。为完成上述实验，用10mL量筒量取6.0mL氢氧化钠溶液，读数时量筒内的液体凹液面最低处应与右图乙中     处刻度线保持水平（选填“a”或“b”）。