Question

化學是一門以實驗為基礎的科學．

（1）根據圖1回答：①寫出a的名稱

試管

；②在連接c和d時，使d較易插入c中的措施是

用水濕潤

；
（2）采用圖2所示操作可能造成的后果之一是

試管破裂

；
（3）利用圖3裝置（夾持裝置未畫出）能進行的實驗是

CD

（選填序號）；A．用高錳酸鉀制氧氣； B．用石灰石與稀鹽酸制二氧化碳；C．用鋅與稀硫酸制氫氣；  D．用雙氧水與二氧化錳制氧氣．
（4）圖3中的氣體發生裝置雖然簡單，操作方便，但無法控制反應速率．請從圖4中選取

B或C

（選填序號）與圖1中a組裝成新的氣體發生裝置，以達到控制反應速率的目的．
（5）實驗室用圖5中A裝置制氧氣的化學方程式是

2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑

，反應結束后冷卻，往試管中加入足量的水，攪拌、過濾，得到黑色粉末．該黑色粉末與過氧化氫接觸有大量氣泡產生，反應的化學方程式是

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑

，黑色粉末在反應中的作用是

催化

．用E裝置收集氧氣的依據是

氧氣的密度大于空氣的密度

，檢驗氧氣是否集滿的方法是

將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃說明已滿

．
（6）機動車排放的尾氣是空氣的重要污染源，其成分之一是NO．某化學興趣小組的同學在查閱資料后得知：①NO常溫下是一種無色、難溶于水的氣體，它的密度比空氣略大；②NO常溫下能與氧氣迅速反應，生成紅棕色的NO₂氣體：2NO₂+O₂═2NO₂；③實驗室常用銅與稀硝酸反應制取NO：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4X．  根據以上信息完成下列問題：
①物質X的化學式為

H₂O

．  
②若選擇合適的裝置來制取并收集NO氣體，你選擇圖5中的發生裝置是

B

，收集裝置是

C

．
③該小組的同學通過查閱資料還得知：a．NO容易和血紅蛋白結合而使人中毒；b．NO能抗擊侵入人體的微生物，并能阻止癌細胞的繁殖和腫瘤細胞的擴散．綜合分析①和②的信息，你得到的啟示是

任何物質都具有兩面性

④某化工廠準備生產Cu（NO₃）₂，以銅和稀硝酸為主要原料設計了兩種方案：
方案一：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑十4X；
方案二：2Cu+O₂

△   .

2CuO，CuO+2HNO₃═Cu（NO₃）₂+H₂O．從環境保護的角度考慮，你認為較合理的方案是

方案二

．從經濟角度考慮選擇此方案的理由是

產生相同質量的硝酸銅所消耗的稀硝酸少

．
（7）某化學調查小組的同學到鋼鐵廠做社會調查．他們抽取組成完全相同的質量為2.84g、4.26g、6.23g的三份鋼樣（假設鋼樣中只含鐵和碳），分別加入100g稀硫酸中進行實驗（實驗I、Ⅱ、Ⅲ），充分反應后，將得到的實驗數據繪制出如圖象圖6：試回答（計算結果精確到0.1%）：
①寫出實驗中有關的化學方程式：

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

．
②實驗I中鐵參加反應的質量為

2.8g

．
③稀硫酸完全參加反應的實驗中，反應后溶液中溶質的質量分數是多少．

Answer 1

分析：（1）熟悉常見儀器，了解儀器如何連接．
（2）圖2所示操作可能因用力過猛而使試管破裂．
（3）圖3適用于固體和液體的不加熱反應，并且生成的氣體不易溶于水．
（4）圖4中的B和C都可以控制反應速率．
（5）圖5中的A裝置適用于固體的加熱反應制取氧氣，據此選擇合適藥品，并寫出化學方程式；E裝置能夠收集氧氣是因為氧氣的密度大于空氣的密度；根據氧氣助燃的性質進行驗滿．
（6）①依據質量守恒定律化學反應前后元素的種類不變原子個數不會增減可解決此題．
②據反應物的狀態條件選擇氣體發生裝置，據生成氣體的物理性質判定氣體的收集方法．
③據自己的認識解決此題．
④根據選擇方案的依據和綠色化原理來回答本題．
（7）①根據鐵和硫酸會發生置換反應進行分析；
②對比實驗I、實驗II，可得，實驗I中2.84g鋼樣與稀硫酸完全反應，根據鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣的化學方程式，由反應放出氫氣的質量可計算參加反應鐵的質量；
③由實驗I的數據可知，2.84g鋼樣完全反應放出氫氣0.1g，同樣組成的鋼樣4.26完全反應可放出氫氣0.15g；而實驗III取鋼樣6.23g時結果得到氫氣只有0.2g，說明鋼樣未完全反應，則稀硫酸不足，稀硫酸完全反應；此時所得溶液為硫酸亞鐵溶液，然后計算溶質的質量分數，硫酸亞鐵質量要根據反應的化學方程式，由生成氫氣質量計算；而反應后溶液質量可根據質量守恒進行計算．

解答：解：（1）圖①中a是試管；連接c和d時，使d較易插入c中的措施是用水濕潤d．
故答案為：試管；用水濕潤．
（2）圖2所示操作可能因用力過猛而使試管破裂．
故答案為：試管破裂．
（3）圖3適用于固體和液體的不加熱反應，并且生成的氣體不易溶于水．A．用高錳酸鉀制氧氣，需要加熱反應，故不不能進行； B．用石灰石與稀鹽酸制二氧化碳，二氧化碳的易溶于水，故不能進行；C．用鋅與稀硫酸制氫氣，是固體和液體的不加熱反應，氫氣不易溶于水，故可以進行；  D．用雙氧水與二氧化錳制氧氣，是固體和液體的不加熱反應，氧氣不易溶于水，故可以進行．
故答案為：CD．
（4）圖4中的B和C都可以控制反應速率．
故答案為：B或C．
（5）圖5中的A裝置適用于固體的加熱反應制取氧氣，又因為反應結束后冷卻，往試管中加入足量的水，攪拌、過濾，得到黑色粉末．該黑色粉末與過氧化氫接觸有大量氣泡產生．所以是反應是加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣，反應方程式是：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；黑色粉末是二氧化錳，在反應中是催化劑，黑色粉末與過氧化氫接觸有大量氣泡產生，反應的化學方程式是：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；E裝置能夠收集氧氣是因為氧氣的密度大于空氣的密度；氧氣有助燃的性質，所以驗滿時將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃說明已滿．
故答案為：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；催化；氧氣的密度大于空氣的密度；將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃說明已滿．
（6）①依據質量守恒定律化學反應前后元素的種類不變原子個數不會增減．
故答案為：H₂O
②反應物是固體和液體的不加熱反應，故用裝置B作為發生裝置；依據題目所給的信息一氧化氮能與氧氣反應所以不能用排空氣法，只能用排水法．
故答案為：B；C．
③利用事物的兩面性解決．
故答案為：任何物質都具有兩面性．
④選擇方案時要考慮是否產生有害氣體污染空氣，方案是否可行，是否安全，操作是否簡單，是否節約了原料．方案一的生成物會污染環境，并且制取相同質量的硝酸銅，方案二消耗的原料最少，硝酸中的硝酸根全部轉化轉化成硝酸銅．
故答案為：方案二；產生相同質量的硝酸銅所消耗的稀硝酸少．
（7）①鐵和硫酸發生反應生成硫酸亞鐵和氫氣，故答案為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
②設實驗I中參加反應的鐵的質量為x，
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.1g

56

2

=

x

0.1g

x=2.8g
故答案為：2.8g 
③由表中數據分析，實驗Ⅲ中100g稀硫酸完全反應．
設實驗Ⅲ生成硫酸亞鐵的質量為x，消耗鐵的質量為y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152    2
y         x     0.2g

152

2

=

x

0.2g

，

56

2

=

y

0，2g

x=15.2g    y=5.6g　
所得溶液中溶質的質量分數為

15.2g

100g+5.6g-0.2

×100%=14.4%． 
答：反應后溶液中溶質的質量分數是14.4%．

點評：氣體制取裝置選取依據：1反應物狀態，如固態液態，2、反應發生所需要的條件，如加熱等；
第一種裝置：反應物為固體，反應時需加熱，簡稱“固固加熱型”．第二種裝置：反應物為固體與液體，反應時不需加熱，簡稱“固液不加熱型”．
收集裝置的選取依據：溶解度小或不溶的可以用排水法．溶于水或和水反應的不可以用排水法密度比空氣大的用向上排氣法（相對分子質量＞29）．密度比空氣小的用向下排氣法（相對分子質量＜29）．但有些相對分子質量和29差不多的不能用排氣法．