学进去

“富氧空气”是指氧气含量高于普通空气的气体，可用于航天、医疗炼钢等。在2019年年末出现的“新型肺炎”重症患者的治疗上有一个重要环节为“高流氧呼吸”，其本质也和“富氧空气”差不多，化学兴趣小组欲混制“富氧空气”并开展相关探究，进行以下实验。
实验一:混制“富氧空气”
（1）用高锰酸钾制取氧气
①写出反应的化学方程式:___________________________________；
②仪器C的名称为_______________；
③组装发生装置所需的仪器:_____________（选填标号）。

（2）混制“富氧空气”

如图，用纯氮气及上述实验制取的氧气，混制一瓶（集气瓶容积为250mL）氧气体积分数为40%的“富氧空气”，气体应从装置中的管____________（选“a”或“b”）通入，先通入氮气排出120 mL水，再通入氧气排出_____mL水。
实验二:测定“富氧空气”中氧气的含量
用下图装置测定“富氧空气”中氧气的含量（集气瓶中“富氧空气”体积为100 ml，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷）。操作如下:

i.往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为V₁ mL;
ii.用电点火装置点燃红磷，充分反应;
iii.打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水 平面上，读出量筒内水的体积为V₂ mL。
回答问题:
（3）实验前，检查装置气密性的方法:______________________；
（4）操作ii中可观察到现象:______________________________；
（5）本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为_____________（用含V₁、V₂的式子表示）。
（6）若读取V₁时仰视，读取V₂时俯视，则测得实验结果_____（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
实验三:研究“富氧空气”的应用
通过重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧的实验，得到有关数据如下图:

（7）结合图1，说明空气中氧气含量与燃烧产生的温度的关系:_____________________。
（8）结合图2，简述减少燃料燃烧尾气污染的措施:________________________________。

古代铁匠常把烧红的铁器没入水中急速冷却，以增加铁器的硬度，此法称为“淬火”，西川实验学校化学兴趣小组据此设计了如图甲所示实验，用以探究铁与水高温反应后的产物（注：夹持仪器已省略）
【查阅资料】
①常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下铁与水蒸气能反应，生成一种固体和一种气体。
②铁粉为黑色，常见铁的氧化物有三种：FeO （黑色）、Fe₂O₃（红棕色）、Fe₃O₄ （黑色），但FeO一接触到空气就会立即变成红棕色，Fe₃O₄有磁性，能被磁铁吸引。
③铁和盐酸反应：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；四氧化三铁和盐酸反应：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，其中，氯化亚铁溶液为浅绿色，氯化铁溶液为黄色。
④氢氧化镁、氢氧化铜等固体受热可分解成氧化物。

(1)A装置的作用是_______。
【提出问题1】探究生成的气体是什么?
【作出猜想1】猜想1：氧气；猜想2：氢气；猜想3：氨气
(2)小宇认为不需要做实验就可以排除猜想3，她的理由是_______。
【实验验证1】
(3)如图甲，加热一段时间后，黑色铁粉颜色没有发生变化，把导管放入肥皂水中，吹出的肥皂泡上升漂到空中，用燃着的木条靠近肥皂泡，观察到_______，说明生成H₂。
【提出问题2】探究玻璃管中剩余黑色固体的成分?
同学们讨论后认为：铁与水蒸气反应生成的固体是一种铁的氧化物，但玻璃管内的还可能含有剩余的铁粉。
【分析讨论】
(4)小堂根据以上资料，确定剩余的固体物中不含有FeO和Fe₂O₃，理由是_______。
【作出猜想2】
继续猜想黑色固体的成分有三种可能：
(5)a.只含有铁粉
b.只含有四氧化三铁
c.________
(6)经过讨论发现，猜想_______不合理，可以排除，小春提出：用磁铁来确定黑色固体的成分，其他同学表示反对，其理由为_______。
【实验验证2】
(7)小华又设计了以下实验方案，通过实验确定了黑色固体的成分：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量黑色固体于试管中，加入适量盐酸，放置一段时间	现象1：液体由无色变为黄色	黑色固体含有_______
	现象2：_______	黑色固体中含有剩余的铁粉

【实验结论】
(8)猜想_______成立。铁和水蒸气高温下反应的化学方程式为_______。
(9)反应后，待玻璃管冷却至室温，将剩余固体倒出、干燥、称重，为7.52克，求铁粉中参加反应部分的质量分数为_______。
【拓展创新】该小组利用微型仪器“长柄V形玻璃管”改进了图甲装置，设计出图乙装置，并分别选用湿棉花、湿粉笔、芦荟叶、芭蕉茎、氢氧化镁、氢氧化铜等作为供水剂，实验都获得成功；
(10)与甲、乙装置相比，乙装置有很多优点，请你写一条：_______。
(11)分析上述供水剂的供水原理，其中正确的是_______（填字母）。

A．疏松、多孔的物质，有良好的吸水性能和保水性能

B．新鲜的浮水植物，在受热时水分容易释放出来

C．本身不含水的固体物质，一定不能用作供水剂

将一定质量的甲醇(CH₃OH)和氧气(O₂)置于密闭容器中燃烧，充分反应后冷却。测得反应前后所有物质的质量如下表所示

物质	CH3OH	O2	H2O	CO2	CO
反应前的质量/g	9.6	m	0	0	0
反应后的质量/g	0	0	10.8	x	y

据此分析，下列说法中错误的是

A．m、x、y的大小关系为m＞x+y	B．x与y的比值可能为11:7
C．反应后容器中碳、氢元素质量比为3:1	D．若x=8.8时，无法确定m的值

氧气是一种重要的气体，人们一直寻找通过各种方法获得所需的氧气。
I.实验室制取氧气

(1)写出上述装置中标号仪器的名称：①_________；②_________。
(2)实验室中常用装置A制取氧气，试管口放一小团棉花的作用是_________，该反应的符号表达式为_________。实验前，应先_________(选填“加药品”或“检查装置的气密性”)。加热试管时，应使用酒精灯的_________加热。
(3)用装置F采用向上排空气法收集氧气时，验满的方法为_________。对装置F改进后可用作家庭制氧机上的湿化瓶(装置G)。下列关于该装置说法正确的是_________(填字母序号)。
A、b导管连接制氧机
B、b导管连接人吸氧气的塑料管
C、可以判断是否有氧气输出
D、可以观测氧气输出的速率
Ⅱ.绿色植物制造氧气
(4)绿色植物通过光合作用将X与水转化为葡萄糖(C₆H₁₂O₆)与氧气，X可能是_________。

A．N₂

B．Ar

C．CO₂

D．SO₂

Ⅲ.自制“制氧机”
兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易“制氧机”，如图所示。甲是过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)白色固体，过碳酸钠加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。乙是二氧化锰黑色粉末。制氧时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。

(5)反应仓中过氧化氢生成氧气的符号表达式为_________。
(6)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取较纯净的氧气，气体发生装置可选用_________(从A~E中选择，填字母序号)，收集装置是_________。

3月22日是世界水日。今年世界水日的主题是“加速变革，解决水危机”。
I.
(1)下图是我国“节水标志”的是_________(填字母序号)。

A．

B．

C．

D．

Ⅱ.下图是兴趣小组围绕水设计的三个创新实验。
(2)如图为电解水的实验
   
①导线a端连接的是电源_________极(填“正”或“负”)。
②该实验中，与导线b端连接的注射器内产生的气体是_________(填名称)。
③该实验中，保持水的化学性质的最小粒子是_________(填名称)。
④电解水反应的符号表达式是_________。
⑤该实验已测得两注射器中产生气体的体积比，要确定水分子中氢、氧原子的个数比，还需要的数据有_________。(填字母序号)
A氢气、氧气的密度 B水的相对分子质量 C氢原子、氧原子的质量
(3)如图为一种家庭净水器

①这种净水器可以除去水中难溶性物质，还可以利用活性炭的_________作用除去臭味和一些可溶性杂质。
②大理石、石英砂的作用与实验室中的_________(填操作名称)作用相同，该操作中玻璃棒的作用是_________。
③净水器进水口为题17图-2中的_________(选填“1”或“2”)处，出水口为另一处。家庭中常采用_________的方法进一步降低水的硬度。
(4)如图为制取蒸馏水的简易装置。

①烧杯中的水应装_________(填字母序号)。
A、沸水B、温水C、冷水
②获得一试管蒸馏水后，应先进行的操作是_________(填字母序号)。
A、移出酒精灯并熄灭 B、移开试管和烧杯

实验是化学科学研究问题的主要手段
实验一：探究燃烧条件
用如图所示实验验证可燃物燃烧的条件。
   
已知：白磷的着火点为40℃。
实验时，将H₂O₂溶液注入瓶中，观察现象。
(1)B中反应的化学方程式为______，该反应的基本反应类型为______。
(2)对比A和C中的现象，可验证可燃物燃烧的条件是______。
实验二：探究质量守恒定律
【实验方案】
辰辰同学利用加热高锰酸钾，设计了如图实验方案。请根据下列提示，补全实验内容：
   
a.检查装置的气密性；
b.向试管中加入适量的高锰酸钾，并测得反应装置与物质总质量为m₁；
c.用带导管的橡皮塞塞好后，固定在铁架台上，并组装好收集装置；
d.加热试管；
e.收集气体，直至量筒内液面下降至合适位置；
f.………………
h.测得量筒中气体体积增加量为V,反应装置与剩余物质总质量为m₂。
(3)步骤f的操作是_______ （填字母）；

A．先将导管撤离水槽，再停止加热，冷却至室温

B．先停止加热，冷却至室温，再将导管撤离水槽

(4)反应原理：______（用化学方程式表示）；
【实验分析】
(5)实验时，辰辰同学在量筒中加入一些煤油的目的是______；
(6)实验中用量筒收集气体的优点是______；
(7)辰辰同学根据数据计算得m₁≠m₂+ρV （常温常压下，氧气密度为ρ），与质量守恒定律不符。造成这种实验结果的原因可能是______（填字母）；

A．试管中高锰酸钾没有完全分解

B．导管口连续且均匀冒气泡时开始收集气

A~H是初中化学常见物质，它们的转化关系如下图所示。已知A是一种绿色固体，B、G均为黑色固体，常温下C是无色液体，D、E和F均为无色无味气体，且固态D可用于人工降雨，E具有助燃性，F具有可燃性。（其中“→”表示转化）回答下列问题：

(1)写化学式：B______，H______。
(2)写出下列反应的文字表达式：
反应②：______，反应③：______。
(3)固态D的俗称：______，写出E的用途：______。
(4)反应①~⑤中属于化合反应的是______（写序号）。

对于如图实验现象分析正确的是

A．打开a，试管I中产生气泡，试管II中无现象

B．打开a，液体从试管II流向试管I

C．关闭a，无法使试管I中反应停止

D．先打开a，稍后关闭，试管II中产生白色沉淀又溶解了

今年“中国水周”的主题为“强化依法治水，携手共护母亲河”。
Ⅰ．我国生活饮用水的部分标准如下表所示：

感官指标	化学指标	细菌指标
水质无色、无味	铜<1.0mg/L；铁<0.3mg/L	细菌总个数<100个/mL

(1)要使天然水达到饮用水的感官指标，可通过活性炭的 ________ 作用而达到。
(2)化学指标中的铜、铁在人体中属于 ________ （选填“常量”或“微量”）元素。
(3)日常生活中使用硬水会带来许多麻烦，家庭中既能降低水的硬度，又可以杀菌消毒的方法是 ________ 。
Ⅱ．自来水厂利用氯气消毒过程中发生的一个反应：。
(4)HClO 在光照条件下易分解，生成 HCl 及另一种常见的气体单质，反应的符号表达式为________ 。
【查阅资料】
a．HClO 是一种不稳定弱酸，仅存在于溶液中，在光照条件下易分解，能使染料和有机色质（如石蕊、品红）褪色，有很强的漂白作用。
b．Cl₂ 是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，常用较高浓度的 NaOH 溶液吸收多余的 Cl₂。
   
Ⅲ．为了探究 HClO 的漂白性，结合上述符号表达式，学习小组同学联想到以前和老师一起做过的 CO₂性质的探究实验，设计了一套实验装置（如图 1）来解决这个问题。
(5)请你帮他完成实验记录表：

实验环节	实验现象	实验结论
A	干燥红色布条不褪色	________
B	________	Cl2和水的混合物能使红色布条褪色

(6)为了证明是 HClO 的漂白性，还需要设计实验：在一个红色布条上滴加 ________ （化学试剂名称），布条无变化，排除 HCl 的漂白性。
(7)烧杯中 NaOH 溶液所起的作用是 ________，实验中，仍能闻到轻微刺激性气味，原因可能是 NaOH 溶液浓度 ________（选填“太高”或“太低”），将 C 中导管与 D 相连，可解决这个问题，这样做的优点是________ 。
(8)取实验后 B 中溶液，滴入紫色石蕊试液中，可能观察到的先后现象是________。

橡树湾兴趣小组以“探究过氧化氢溶液分解速率的影响因素”为主题开展了项目式学习。
【查阅资料】
①很多植物如上海青对过氧化氢溶液的分解有催化作用。
②压强传感器可以测量密闭体系内气体压强的变化。
③过氧化氢分解过程中会放热。
任务一：探究过氧化氢溶液浓度对过氧化氢分解速率的影响
   
【进行实验】

实验编号	过氧化氢溶液浓度/%	温度/℃	上海青叶/g	收集氧气的体积/mL	反应所需的时间/s
①	5		1	4.0	16.75
②	15	20	1	4.0	6.04
③	20	35		4.0	57.21
④	30	35		4.0	16.76

【实验结论】
(1)实验①和②对比可知，过氧化氢分解速率与过氧化氢溶液浓度有关。则实验①中的温度是_______。
(2)如果把实验③的浓度改为25%，则收集4 mL氧气所需时间（用t表示）的取值范围：_______。
任务二：探究催化剂用量对过氧化氢溶液分解速率的影响
【进行实验】
①在30.2℃，压强100.5 kPa时，将试管与压强传感器连接（如图1所示），取1.0 g上海青叶碎末放入试管中。
②取2 mL 3%过氧化氢溶液，倒入试管中并立即塞上橡胶塞，同时通过压强传感器采集数据。
③更换2.0 g、3.0 g 上海青叶碎末碎末，重复实验①和②。
④得到反应前后压强随时间变化曲线如图2。
   
【实验结论】
(3)由图2可知，在t₁秒内，上海青叶用量为_______时，过氧化氢溶液分解速率最快；图中三条曲线最终将重合在一起，其理由是_______。
任务三：探究催化剂种类对过氧化氢溶液分解速率的影响
【进行实验】
在27.8℃，10.7 kPa时，选择相同质量，不同种类的植物碎末，均与2 mL 3%过氧化氢溶液反应，不加入植物碎末，重复实验，做空白实验，获得数据如图3所示。
(4)做空白实验的目的是_______。
【实验结论】
(5)由图3可知，催化效果最好的是_______。
【交流反思】
(6)上海青叶作催化剂时，200s前曲线迅速升高的原因是_______；200 s后曲线略有下降的原因是_______。除此之外，你还可以从图3中得出的结论是：_______。