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第13讲 非选择题（创新型）-全国初中化学竞赛试题精编（教师版）
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这是一份第13讲 非选择题（创新型）-全国初中化学竞赛试题精编（教师版），共33页。试卷主要包含了人类对原子结构的认识永无止境，152；9，02mL-1， 根据下列装置，回答问题， 化学是一门以实验为基础的科学，17%-3等内容，欢迎下载使用。
全国初中化学竞赛试题精编
第13讲 非选择题（创新型）
1.（安徽芜湖市第二十九中学2021-2022学年上学期竞赛）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种氧化镍NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代，其结果晶体仍呈电中性，但此化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成中个数比Ni∶O＝97∶100，
（1）写出该氧化镍样品的化学式_________ 。
（2）试计算晶体中Ni2+与Ni3+的离子个数之比___。
【答案】（1）Ni97O100（2）91：6
【解析】
（1）因氧化镍样品组成中个数比Ni∶O＝97∶100，故化学式为Ni97O100。
（2）在化合物中，正负化合价的代数和为0，可设Ni2+个数为x，Ni3+为（97-x），可列式：。x=91，因此Ni2+与Ni3+离子个数之比为91：6。
2.人类对原子结构的认识永无止境。
（1）“α粒子轰击金箔实验”为建立现代原子理论打下了基础。该实验中大多数α粒子穿过金箔且没有改变原来运动方向，说明了 ；极少数α粒子被反弹了回来，说明了 ，在图中所示的线条中，不可能是α粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是 。
（2）正电子、负质子都属于反粒子，它们与普通的电子、质子的质量与电量均相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的反物质。请你推测反氢原子的结构：
①反氢原子中含有一个带 电荷的质子和一个带 电荷的电子；
②反氢原子失去一个电子后所形成的离子符号 。
【答案】（1）原子核外有相对较大的空间；原子核的质量很大，体积很小；a
（2）负；正；H-
【解析】（1）该实验中大多数α粒子穿过金箔且没有改变原来运动方向，说明了原子核外有相对较大的空间；
极少数α粒子被反弹了回来，说明了原子核的质量很大，体积很小；
原子核带正电，α粒子也带正电，受到原子核的斥力，不可能偏向原子核，故不可能是α粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是a；
（2）①氢原子含有1个带正电荷质子和1个带负电荷的电子，故反氢原子中含有一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子；
②反氢原子失去一个电子后，带1个单位的负电荷，所形成的离子符号为H-。
3.（陕西省咸阳市泾阳县2020-2021学科竞赛）同一种原子可以用符号表示，其中X表示元素符号，A表示质子数与中子数的和，Z表示质子数。原子的质子数为_______；中子数为_______；该原子形成的离子离子符号为_______。
【答案】 ①. 11 ②. 12 ③. Na+
【解析】
从符号各种符号表示的意义可知：的相关微粒个数分别是该原子质子数是11，中子数是12，元素符号是Na，因原子中质子数等于电子数，所以其核外电子数是11，最外层为1个电子，该层电子在化学反应中易失掉，而成为带一个单位正电荷的钠离子，所以形成的离子符号为Na+。
4. 分别表示氢元素的三种原子，可简写成 、 、 制造燃料电池常用 ，制造氢弹常用 、 ，请根据图回答
（1） 、 、 三种原子中， （填“质子”“中子”或“电子”）数目不等。
（2） 和O2反应生成的重水可表示为 ，写出在 在O2中燃烧的化学方程式： ，此反应属于 （填基本反应类型）。在图乙的小方框中，把 和O2恰好完全反应的反应物微观粒子补画齐全 。
【答案】（1）中子
（2）；化合反应；
【解析】（1）根据图甲可知，元素符号的左上角数字表示质量数，左下角数字表示原子序数，三种原子中的原子序数相等，原子序数等于质子数等于电子，所以三种原子中的质子数、电子数相同，三种原子中质量数不相等，质量数=质子数+中子数，所以在三种原子中，中子数目不同；
（2） 和O2反应生成的重水可表示为 ，在 在O2中燃烧的化学方程式为： ；该反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于化合反应；根据化学方程可知，2个氢分子与1个氧分子恰好完全反应，在图乙的小方框中，把 和O2恰好完全反应的反应物微观粒子补画齐全如图。
5．人体通过肺与外界进行气体交换，吸入空气中的氧气，排出二氧化碳和水蒸气．但人体排出的二氧化碳究竟是空气中原有的，还是人体代谢的最终产物？为了证实这个问题，有人采用：
（1）人吸气时应将活塞A （填“打开”或“关闭”），活塞B （填““打开”或“关闭”）
（2）人呼气时应将活塞A （填“打开”或“关闭”），活塞B （填“打开”或“关闭”），此时可观察到Ⅱ瓶内的现象是 ;
（3）Ⅰ瓶所装试剂的作用是 ；Ⅱ瓶所装试剂的作用是 ；将上述操作反复进行，能证明人所呼出的气体中所含的二氧化碳不是来自空气，而是人体的代谢产物．
【答案】（1）打开；关闭
（2）关闭；打开；澄清石灰水变浑浊
（3）除去空气中的二氧化碳；证明人呼出的气体中含有二氧化碳
【解析】（1）吸气时除要掉混合气体中存在的二氧化碳，因此需要让吸入的气体通过I瓶进入．故答案为：打开、关闭．（2）吸气时需要证明生成了二氧化碳，因此呼出的气体需要通过II，二氧化碳的存在现象是石灰水变浑浊．故答案为：关闭；打开；澄清石灰水变浑浊．（3）I和II的装置不同，I是吸入气体的装置II是呼出气体的装置，故其作用分别是去除与验证．故答案为：除去空气中的二氧化碳；证明人呼出的气体中含有二氧化碳．
要想证明呼出的气体中有人体代谢产生的二氧化碳，首先应除掉原来空气中含有的二氧化碳，再将生成的气体通入到II中证明有二氧化碳存在，验证二氧化碳存在一般是使澄清石灰水变浑浊．
6．如图为探究微粒性质的实验装置，操作过程如下：
（1）连接好装置。打开止水夹，推动注射器的活塞，注入空气 （填现象），说明该装置气密性良好。再关闭止水夹，拔下注射器。
（2）用注射器抽取30mL浓氨水，重新接入该装置。 （填操作），推动注射器的活塞将浓氨水通过导管挤入装置下端两侧玻璃管内，此时观察到玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上慢慢变红，该现象主要说明：氨水的性质是 ，微粒的性质是 。
（3）马上将装置下端玻璃管底部同时浸入装有等体积的热水和冷水的烧杯中，发现 （选填“左侧”或“右侧”）玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上变红的速率加快，说明温度对微粒的运动速率产生了影响。拆除装置前，向装置内注入HCl或H2SO4防止氨气逸散。
【答案】（1）两侧气球变大，且一段时间内不缩小
（2）打开止水夹；易挥发（其他合理答案也可）；不断的运动 （3）左侧
【解析】(1)打开止水夹，推动注射器的活塞，装置内压强变大，若装置气密性良好，两侧气球变大，且一段时间内不缩小。
(2)打开止水夹才能将浓氨水注入装置内。所以填：打开止水夹
玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上慢慢变红是因为氨水易挥发，挥发出的氨气分子不停运动，遇水形成氨水，氨水呈碱性能使酚酞变红。该现象主要说明：氨水的性质是易挥发、碱性，微粒的性质是不停运动。
(3)温度越高分子运动越快，所以左侧玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上变红的速率加快。
7．用下图装置(夹持装置已略去)测定空气中氧气的含量。已知：①白磷的燃烧最低温度为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大。
（1）I.实验步骤
检查图1装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡胶塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到现象： ，说明装置气密性良好。
（2）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。
用激光笔点燃白磷，可观察到管A内现象： ，若白磷燃烧的产物与红磷相同，则白磷燃烧的文字表达式为： 。待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V1(如图3所示)。
如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V2。
（3）Ⅱ.实验评价
与教材实验(装置如右图所示)比较，本实验的优点是 。(写一条)。
（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是 。
（5）Ⅲ.数据记录与处理
某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。
V0/mL
V1/mL
V2/mL
管A中氧气所占的体积(mL)
管A中空气的体积(mL)
空气中氧气含量(用数值列式即可)
1.87
8.02
31.60
①
②
③
重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值 。
【答案】（1）液面差没有变化(其他合理答案也可以)
（2）白磷燃烧一段时间后熄灭，管A内液面先下降后上升；磷+氧气 五氧化二磷
（3）污染小(或精确度高等其他合理答案也可以)
（4）装置漏气（合理答案即可）
（5）6.152；9.73； ×100%
【解析】（1）往图1装置管B中加适量的水，塞紧管A上端的橡皮塞，调整带刻度玻璃管的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到液面差没有变化，说明装置气密性良好；（2）用激光笔点燃白磷，白磷的温度达到了其着火点，白磷燃烧放出热量，气体体积膨胀，所以管A中的液面下降；耗尽氧气后，白磷熄灭，由于白磷燃烧消耗了氧气，导致装置的压强减小，所以管A内的液面又上升；白磷燃烧生成二氧化碳，反应的文字表达式为：磷+氧气 五氧化二磷；（3）与教材实验（如图所示）比较，本实验始终是在气密容器内进行的，污染小；再者细玻璃管的刻度精密，使测定结果精确度高； （4）白磷量不足、装置漏气等会导致装置中的氧气未完全消耗，导致测出的空气中氧气的含量小于理论值；（5）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与带管B内液面于同一水平线，读取带刻度玻璃管内视数V0；用激光笔点燃白磷，白磷燃烧熄灭冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管A内视数V1（如图3所示），液面变化体积即为消耗的氧气体积，为V1-V0=8.02mL-1.87mL=6.15mL；如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取带管B内视数V2，液面变化的气体即为空气的体积，为V2-V0=31.60mL-1.87mL=29.73mL；空气中氧气含量为： ×100%。
8. （2022年江苏省“金钥匙”科技竞赛（CESL）初赛）某化学兴趣小组用图1所示的装置，对氢氧化钙溶液进行探究。
（1）在图1的A、B两个相同装置中，分别放入等体积的水和饱和石灰水，通电，发现B装置灯泡更亮，原因是___________；通电相同时间，发现B装置中两个电极附近产生气泡比A装置多，此条件下产生气泡的化学方程式为___________。
（2）接通直流电，同时利用温度传感器测量溶液的温度。观察到B装置中插入溶液的两个碳棒（石墨）电极附近有气泡产生，一段时间后发现烧杯中的溶液的温度由24℃变为28℃，同时出现白色浑浊，这可能是因为析出了氢氧化钙固体，析出氢氧化钙固体的原因可能是________________，还可能是_____________________。
（3）仔细观察，发现B装置中，白色浑浊出现在正极附近。联想电解水时，与电源正极相连的电极附近产生的___________气，它可能与石墨电极中的碳反应生成二氧化碳而使石灰水变浑浊，如果假设成立，则最后一步反应的化学方程式为___________。为了验证白色浑浊液体的成分，取上述实验得到的浑浊液体少量，滴加酚酞变红色，说明浑浊液体中还存在___________。
（4）将B装置中剩余浑浊液搅拌均匀后分成等体积的两份，第一组同学取一份加入一定量的稀盐酸，没有发现气泡产生。第二组同学取另一份倒入密封的三颈烧瓶中进行数字化实验。连接好传感器等装置，先开启测量二氧化碳含量的数据传感器，然后用注射器注入足量的稀盐酸数字化实验装置及所测量到的二氧化碳体积分数变化情况如图2。
实验结论：第二组同学通过图象分析说明白色浑溶液中存在___________（除水外）·
实验反思：
①第一组同学的实验中，没有发现产生气泡，原因可能是_____________________。
②第二组同学在数字化实验中，发现曲线图开始时段的CO2百分比下降，可能的原因是___________。
【答案】（1） ①. 氢氧化钙溶于水电离生成钙离子与氢氧根离子，增强了溶液的导电性； ②.
（2） ①. 温度升高氢氧化钙的溶解度减少，溶液达到饱和析出氢氧化钙晶体； ②. 氢氧化钙与空气中二氧化碳反应生成的碳酸钙白色沉淀；
（3） ①. 氧 ②. CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O； ③. 氢氧化钙
（4） ①. 碳酸钙、氢氧化钙 ②. 加入的盐酸量太少，盐酸只与氢氧化钙发生了反应； ③. 溶液中含有氢氧化钙，氢氧化钙能与二氧化碳反应，消耗了二氧化碳，传感器测量的是空气中的二氧化碳；
【解析】
（1）氢氧化钙溶于水能电离生成钙离子与氢氧根离子，增强了溶液的导电性，则灯泡更亮；电解水生成氢气和氧气，化学反应方程式为：；
（2）氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，反应后溶液温度升高，故可能是溶液温度升高氢氧化钙溶液达到饱和析出氢氧化钙晶体；空气中含有二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀与水，白色沉淀可能为碳酸钙固体；
（3）电解水正极产生的气体为氧气；碳棒能与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙发应生成碳酸钙沉淀与水，化学反应方程式为：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；氢氧化钙显碱性，滴加酚酞试剂后浑浊变红色，故其中含有氢氧化钙；
（4）根据图中的数据可以看出二氧化碳的含量先减小再增加，故二氧化碳先与氢氧化钙反应生成碳酸钙，碳酸钙再与盐酸反应生成二氧化碳，则溶液中含有氢氧化钙和碳酸钙；实验一没有产生气泡可能是盐酸的量少，只与氢氧化钙发应，故没有气泡产生；二氧化碳含量先减少再增加的原因为：二氧化碳先与氢氧化钙反应生成碳酸钙，碳酸钙再与盐酸反应生成二氧化碳；
9. （2022年江西赣州市会昌县研学监测）根据下列装置，回答问题：
（1）写出图中标号①仪器的名称：_________。
（2）实验室里常用H2O2和MnO2来制取O2，二氧化锰特制成大颗粒状，应选用的发生装置为图中的_________（填字母，下同），该装置的优点是_________;若用装置E收集O2，则气体应从导管_______（填“a”或“b”）端进入。
（3）实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2，其反应方程式为： ，写出浓盐酸一条特性_______，发生装置应选择_______，操作顺序依次是_______。（填序号）
A.向烧瓶中加入MnO2粉末 B.加热 C.向烧瓶中加入浓盐酸 D.检查装置气密性
该制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应所需盐酸的最低浓度，某探究小组的方案为：取定量反应残余液与足量AgNO3溶液反应，称量生成沉淀的质量。此方案________（填“可行”或“不可行”），原因是_______；涉及的化学方程式为________。
（4）工业常需分离H2、CO2的混合气体。某同学采用装置F分离，操作步如下：
步骤1：关闭活塞B，打开活塞A，通入混合气体，可收集到_________。
步骤2：然后，________（填操作），又可收集到另一种气体。
【答案】（1）长颈漏斗
（2） ①. B ②. 可控制反应的发生于停止 ③. a
（3） ①. 易挥发形成白雾 ②. C ③. DACB ④. 不可行 ⑤. 残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀，不能确定HCl的量 ⑥.
（4） ①. H2 ②. 关闭活塞A，打开活塞B
【解析】
（1）由图可知，仪器为长颈漏斗，故填：长颈漏斗。
（2）过氧化氢制氧气不需要加热，发生装置选B，该装置固体放在隔板上，可控制固体和液体接触和分离，关闭出口气压增大，液体被压入长颈漏斗，反应停止，打开出口反应发生，E收集O2，氧气密度比空气大，长进短出，故填：B；可控制反应的发生于停止；a。
（3）浓盐酸特性易挥发形成白雾，该反应是液体加热反应，发生装置选C，操作顺序是 D.检查装置气密性；A.向烧瓶中加入MnO2粉末 ； C.向烧瓶中加入浓盐酸 ； B.加热，某探究小组的方案为：取定量反应残余液与足量AgNO3溶液反应，称量生成沉淀的质量，此方案不可行，因为残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀，不能确定HCl的量，化学方程式2AgNO3+MnCl2=2AgCl↓+Mn（NO3）2。故填：易挥发形成白雾；C；DACB；不可行；残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀，不能确定HCl的量；2AgNO3+MnCl2=2AgCl↓+Mn(NO3)2。
（4）关闭活塞B，打开活塞A，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，通入混合气体，可收集到氢气，然后，关闭活塞A，打开活塞B，碳酸钠和硫酸生成硫酸钠，二氧化碳和水，又可收集到二氧化碳，故填：H2；关闭活塞A，打开活塞B。
10. （2022江苏盐城市射阳县综合素质能力竞赛）化学是一门以实验为基础的科学。根据下图回答问题。
（1）仪器a的名称是______。
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的化学反应方程式为______，用F装置收集氧气，当观察到导管口______的现象时再开始收集。
（3）①甲烷是一种难溶于水、密度比空气小的气体。实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，应选用的发生装置是______（填标号，下同），若用G装置收集时，则气体要从______端通入。
②可燃冰是CH4在海底低温和高压作用下形成的被H2O分子形成的笼包裹的结晶物质。
A．可燃冰样品常存放于液氮储存罐中，其原因是______。
B．可燃冰有多种结构，某结构可燃冰的化学式为CH4·9H2O，分析其结构发现：平均34个H2O分子构成6个笼，每个笼只容纳一个CH4或H2O分子，这6个笼内容纳的CH4与H2O分子个数比是______（填最小整数比）。
（4）①下图中H是小组同学组装的实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置的优点是______；为了解装置具有该优点的原因，他们在装置E中连接压强传感器（如图I），从而测定实验中试管内气体压强变化的情况（如图J）。下列说法正确的是______（填序号）。
A．ab段试管中液面逐渐上升
B．bc段石灰石与稀盐酸脱离接触
C．c点的对应操作是打开导管上的活塞
②实验后的溶液显酸性，说明实验中稀盐酸过量，为了得到纯净的CaCl2溶液，可加入稍过量的______（填化学式），然后过滤即可。
【答案】（1）试管 （2） ①.
②. 有连续均匀的气泡冒出
（3） ① C ② n ③. 氮气储存罐为可燃冰提供了低温高压的保存环境 ④. 2：1
（4） ①. 能控制反应的发生与停止 ②. BC ③. CaCO3
【解析】
（1）由图可知，仪器a的名称是试管；
(2)过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，该反应的化学方程式为：；
用F装置，即排水法收集氧气，当观察到导管口气泡连续均匀冒出的现象时再开始收集；
（3）①实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，属于固体加热反应，发生装置可选C；
若用G装置收集甲烷时，甲烷的密度比空气小，则气体要从n端通入；
②A、可燃冰在低温、高压条件下形成，将可燃冰样品常存放于液氮储存罐中，氮气储存罐为可燃冰提供了低温高压的保存环境，可以防止甲烷泄漏；
B、解：设6个笼内容纳的甲烷分子的个数为x，则容纳的水分子的个数为6-x，则x：（34+6-x）=1:9，x=4，所以这6个笼内容纳的CH4与H2O分子个数比是4：（6-4）=2:1 ；
（4）①该装置可将固体置于多孔塑料片上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加稀盐酸，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将稀盐酸压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，反应开始，故优点是：可以控制反应的发生和停止；
A、ab段压强逐渐增大，将稀盐酸压入长颈漏斗中，试管内液面下降，不符合题意；
B、bc段压强不变，是因为固液分离，反应停止，符合题意；
C、c点的对应操作是打开导管上的活塞，气体导出，故压强减小，符合题意。
故选BC；
②实验后的溶液显酸性，说明实验中稀盐酸过量，为了得到纯净的CaCl2溶液，可加入过量的碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，过滤，除去过量的碳酸钙即可，故填：CaCO3。
11. （2022年第十四届中学生数理化综合实践活动九年级化学应用）二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为比较两者的催化能力，小明按图甲所示装置进行了如下实验。
①取1. 5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器A从容器中抽出2毫升气体，用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中，采集数据.直至反应结束。
③用3.1毫克、3.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10. 7毫克二氧化锰重复上述实验,获取数据如图乙。
(1)步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前，用注射器A先从容器中抽出2毫升气体，其目的是__________。
(2)小明分析相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强”这一结论，其依据是_____________。
(3)查阅资料得知：过氧化氢分解为放热反应。小明推测:过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请说明其理由:___________。
【答案】 ①. 使加入反应物后瓶内的初始气压与原气压相同 ②. 相等质量的催化剂使相等质量的过氧化氢达到相同气压,过氧化氢酶所需的时间更短 ③. 过氧化氢酶的质量过大,可能导致反应过快,温度过高,降低了酶的活性
【解析】
根据所学知识和题中信息知，(1)步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前，用注射器A先从容器中抽出2毫升气体，其目的是使加入反应物后瓶内的初始气压与原气压相同。(2)分析相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强”这一结论，其依据是相等质量的催化剂使相等质量的过氧化氢达到相同气压,过氧化氢酶所需的时间更短，产生的氧气较快。(3) 过氧化氢分解为放热反应。推测:过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。理由是过氧化氢酶的质量过大,可能导致反应过快,温度过高,降低了酶的活性，酶是一种蛋白质，其活性受温度影响。
12. （2021年福建省龙岩市永定区初中学科竞赛）实验室获取氮气有多种途径，常见的3种方法是：
方法一：将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜：
方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末；
方法三：将亚硝酸钠(NaNO2)和氯化铵的混合溶液加热，氮元素全部转化为氮气。
进行实验时可选择的实验仪器如下图所示(省略夹持装置与加热装置)；
（1）方法一：制氮气所需的氨气可以用浓氨水滴加到生石灰中得到，此反应的发生装置最好选用________(填标号)。请写出生石灰在此反应中的两个作用：
①_____________；
②_____________。
（2）方法二：为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置__________(填标号)中加入_________ 以除去其它杂质气体
（3）方法三：制氮气的化学方程式为_________。
（4）绿色化学是指在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂与溶剂。在制取氨气的3种方法中，联合使用方法一和方法二与单独使用方法三相比，具有很多优越性，请从绿色化学的角度进行评价：___________。
（5）1892年，英国科学家瑞利(Rayleigh)发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比方法三得到的氮气密度总是偏大5 ‰左右。若上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因：_____________。
【答案】（1） ①. D ②. 与水反应放热，加快氨水的挥发、分解，得到氨气 ③. 与水反应，减少溶剂(或减小氨气的溶解度)
（2） ①. E ②. 碱石灰
（3）NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O
（4）Cu与CuO可循环使用，节约试剂
（5）空气中除含有氮气和氧气外，还含有密度比氮气大的气体
【解析】
（1）浓氨水和生石灰制取氮气，是固体和液体之间的反应，且不需要加热装置，故选D。生石灰和水反应会放出大量的热量，会使得氨水挥发，从而生成氨气；另一方面生石灰会和水发生反应，减少了溶剂。
（2）方法二是将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末，空气中除了氧气之外还含有水蒸气、二氧化碳和其他气体、杂质。如果想要得到更为纯净的氮气，需要除去二氧化碳和水蒸气，所以将空气通入碱性干燥剂即可，故可以选装置E，向其中加入碱石灰。
（3）亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵在加热的条件下反应生成氮气，氯化钠和水，反应方程式为NaNO2+NH4 ClNaCl+N2↑+2H2O。
（4）方法一和方法二中的氧化铜或者铜都可以循环利用，避免了浪费，且因为亚硝酸钠有毒，所以方法一和方法二也避免了使用有毒物质而发生危险。
（5）方法二中制取氮气时候只是除去了空气中的氧气，空气中仍含有稀有气体等其他杂质，且稀有气体比氮气密度大，所以制取的氮气会比方法三制取的氮气密度大5‰
13.（安徽省亳州市2020-2021学年上学期竞赛模拟）（7分）某化学兴趣小组进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验，并进行了一些探究活动，请你一同参与。
（1）铁丝在氧气中燃烧实验的示意图如图，图中螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是 ；集气瓶中先放一些水的作用是 。
【探究一】：铁丝燃烧是否需要纯氧？
【实验内容】：取直径为0.38mm的铁丝，分别在体积分数为90%、70%、60%、55%的氧气中实验。实验现象如表所示：
O2%
90%
70%
60%
55%
实验现象
燃烧剧烈、燃烧时间长，效果好
燃烧比90%弱，燃烧时间短，实验成功
燃烧比70%弱，燃烧时间更短，实验成功
难以燃烧，只是发红
【结论1】：就0.38mm铁丝而言，铁丝燃烧对氧气体积分数的要求是 （选填“＞”“＝”或“＜”）55%，且氧气浓度越大，燃烧现象越 （填“剧烈”或“不剧烈”）；
【讨论】如果实验中所用集气瓶的容积为125mL，实验时集气瓶中需留25mL水，如果需收集100mL体积分数为80%的氧气，其操作方法是先在集气瓶中装 mL水，然后用排水法收集，直到剩下25mL水。（空气中氧气的体积分数计为20%）
【探究二】铁丝燃烧为什么会火星四射？
【资料】生活中常见的铁都不是纯净的铁，都含有一定量的碳
【设计与实验2】小明将直径都为0.38mm的纯铁丝和不同含碳量的铁丝放入氧气中燃烧，实验现象记录如表，请你分析完成下表：
物质
纯铁丝
含碳0.05%的铁丝
含碳0.2%的铁丝
含碳0.6%的铁丝
燃烧时
的现象
无火星四射现象，
熔断
剧烈燃烧
极少火星
剧烈燃烧
少量火星
【结论2】通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和含碳量 （选填“有关”或“无关”）。
【答案】（1）引燃铁丝；防止铁丝燃烧的高温熔化物溅落炸裂瓶底；
【结论1】＞；剧烈。
【讨论】100；
【设计与实验2】剧烈燃烧，火星四射；
【结论2】有关。
【解析】（1）铁丝在氧气中燃烧实验中，螺旋状铁丝的末端系一根火柴是为了引燃铁丝；集气瓶中先放一些水的作用是防止铁丝燃烧的高温熔化物溅落炸裂瓶底。故填：引燃铁丝；防止铁丝燃烧的高温熔化物溅落炸裂瓶底；
【结论1】：根据表格提供的数据可以看出，就0.38mm铁丝而言，铁丝燃烧对氧气体积分数的要求是大于55%，且氧气浓度越大，燃烧现象越剧烈，故填：＞；剧烈。
【讨论】实验中所用集气瓶的容积为125mL，实验时集气瓶中需留25mL水，如果需收集100mL体积分数为80%的氧气，则需要先在集气瓶中装 100mL水，然后用排水法收集，直到剩下25mL水，故填：100；
【探究二】铁丝燃烧为什么会火星四射？
【资料】生活中常见的铁都不是纯净的铁，都含有一定量的碳
【设计与实验2】结合表格提供的现象，含碳0.6%的铁丝会剧烈燃烧，火星四射，故填：剧烈燃烧，火星四射；
小明将直径都为0.38mm的纯铁丝和不同含碳量的铁丝放入氧气中燃烧，实验现象记录如表，请你分析完成下表：
【结论2】通过以上实验可以看出，铁丝燃烧产生火星四射现象和含碳量有关，故填：有关。
14．某兴趣小组的同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
（提出问题）①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
（1）（查阅资料）①氯化钾可溶于水；②研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：
氧化铁
氧化铝
氧化铜
氧化镁
开始反应温度（℃）
420
515
305
490
剧烈反应温度（℃）
490
540
350
545
实验室用氯酸钾制取氧气，如果没有二氧化锰，最好选用上述物质的 作催化剂。
（2）（设计并完成实验）
I、将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ、将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ、将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热
（实验现象分析）
Ⅲ中X的值应为 g，实验Ⅰ和Ⅲ对比的目的是 。
（3）实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是 。
（4）将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，然后进行称量，目的 。（5）判断氧化铜能否作氯酸钾分解的催化剂，还要做一个实验： 。实验Ⅲ中发生化学反应的符号表达式为： 。
（6）（拓展延伸）二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为比较两者的催化能力，某同学按图甲所示装置进行了如下实验。
（查阅资料）过氧化氢分解为放热反应；温度过高，过氧化氢酶的活性反而会降低。
（实验步骤）
①连接好装置，检查装置的气密性。
②取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。
③用注射器A从容器中抽出2毫升气体，用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中，采集数据。直至反应结束。
④用3.1毫克、5.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰重复上述实验，获取数据如图乙。
检查甲装置气密性的方法是 。
（7）分析乙图中的相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强"的结论，其依据是 。
（8）依题目中信息推测：过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中突然变慢。理由是 。
【答案】（1）氧化铜
（2）1.0；氧化铜是否加快氯酸钾的分解（或其他合理答案均可）
（3）氧化铜与二氧化锰对氯酸钾的催化效果哪一种好（合理答案均可）
（4）氧化铜在反应前后的质量是否发生变化
（5）氧化铜在反应前后的化学性质是否发生变化（或将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，得到的氧化铜再加入氯酸钾，加热，如果还能加快氯酸钾分解，说明氧化铜可作氯酸钾的催化剂等合理答案均可）；
（6）推动注射器A的活塞，注射器B的活塞往外移动（或微热锥形瓶，若注射器活塞往外移动，则气密性良好等合理答案）
（7）相同时间内，加入等量催化剂和过氧化氢酶，则加过氧化氢酶的容器内压强更大（或容器内产生相同的压强时，加入等量催化剂和过氧化氢酶，则加过氧化氢酶的所需时间更短）
（8）反应放热，温度升高，过氧化氢酶活性受热后降低，导致反应速率突然变慢
【解析】（1）由表中数据可知，加入氧化铜后氯酸钾开始反应和剧烈反应时的温度均是最低的，所以实验室用氯酸钾制取氧气，如果没有二氧化锰，最好选用上述物质中的氧化铜，故填氧化铜。
设计并完成实验：
（2）为和Ⅱ进行对比，Ⅲ中X的值应为1.0g；
实验Ⅰ和Ⅲ对比的目的是验证氧化铜是否加快氯酸钾的分解。
（3）实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是验证氧化铜与二氧化锰对氯酸钾的催化效果哪一种好。
（4）将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，然后进行称量，目的是验证氧化铜在反应前后的质量是否发生变化。
（5）判断氧化铜能否作氯酸钾分解的催化剂，还要做一个实验验证氧化铜在反应前后的化学性质是否发生变化，即将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，再加入氯酸钾，加热，如果还能加快氯酸钾分解，说明氧化铜可作氯酸钾的催化剂；
实验Ⅲ中发生化学反应的符号表达式为： 。
（6）检查甲装置气密性的方法是推动一个注射器活塞，另一个注射器活塞往外移动，或微热锥形瓶，若注射器活塞往外移动，则气密性良好，故填推动注射器A的活塞，则注射器B的活塞往外移动，则气密性良好（或微热锥形瓶，若注射器活塞往外移动，则气密性良好）
（7）分析乙图中的相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强"的结论，其依据是相同时间内，加入等量催化剂，过氧化氢酶，则加过氧化氢酶的容器内压强更大，说明分解速率更快，或容器内产生相同的压强时，加入等量催化剂和过氧化氢酶，加过氧化氢酶所需的时间更短，说明分解速率更快。
（8）过氧化氢酶质量过大，使过氧化氢分解加剧，而过氧化氢分解为放热反应，所以温度升高，过氧化氢酶的活性反而会降低，导致实验过程中突然变慢。
根据空气中氧气的体积分数为21%，进行计算。
15．某化学兴趣小组对人体呼出气体进行了如下探究。
（1）（探究一）测定呼出的气体中二氧化碳的体积分数
先检查装置（图甲）的 ，在集气瓶中装入VmL足量氢氧化钠溶液以充分吸收二氧化碳气体，在医用输液袋中装入 VmL 呼出的气体，连接装置。
（2）打开弹簧夹 ，缓慢将袋中的气体全部排出。读出量筒中液体体积为 V1mL。
（3）实验测出，二氧化碳的体积分数为 （用V、V1表示）。
（4）（探究二）人体吸入的空气与呼出的气体组成有什么不同？
如图乙所示，把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入食品保鲜袋中，开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理后如图丙所示（纵坐标均为某气体体积分数（%），横坐标均为时间（S））。据图回答：
表示二氧化碳体积分数变化的是 （填“X、Y或Z”）。
（5）Y 的体积分数在 60s 之后逐渐减小，推测保鲜袋中可能出现的现象是 。（6）实验中，200s 时没有采集数据的其余气体的总体积分数为 。
（7）小组同学认为空气成分中“其它气体和杂质”主要是指水蒸气等，由此实验数据判断该认识是 （填“正确”或“不正确”），理由是 。
【答案】（1）气密性 （2）K1、K2（3）（4）X（5）保鲜袋内壁有水雾（6）76.6%
（7）不正确；由实验可知，空气中水的体积分数为 1.98%，而空气成分中其它气体和杂质体积分数只有0.03%
【解析】（1）实验前应先检查装置的气密性，装入试剂，在医用输液袋中装入VmL气体，连接装置。（2）关闭弹簧夹K1、K2，缓慢将袋中的气体全部排出。读出量筒中液体体积为 V1mL。（3）氢氧化钠吸收二氧化碳，减少的体积就是二氧化碳的体积，故二氧化碳的体积分数为 。（4）把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入袋中，开始采集数据（如图1），然后向袋内吹入气体，采集的数据经处理得到图丙，由于呼出气体中二氧化碳增多和水蒸气增多，氧气减少，表示二氧化碳体积分数变化的是X。（5）由于水蒸气冷凝，所以Y曲线60s之后逐渐下降，可推测保鲜袋中可能出现的现象是保鲜袋内壁有水雾。（6）由图表中的数据可知，200s时没有采集数据的其余气体的总体积分数为：100%-17.17%-3.67%-2.50%=76.66%。（7）小组同学曾认为空气成分中“其它气体和杂质”主要包括水蒸气等，由实验可判断该认识是错误的，理由是由实验可知，空气中水的体积分数为 1.98%，而空气成分中其它气体和杂质体积分数只有0.03%。
16. （2022年福建省龙岩市科学素养大赛）小组同学进行“人体吸入和呼出气体成分”的探究。
【提出假设】人体呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入气体。
【查阅资料】碳酸钙不溶于水，碳酸氢钙【Ca(HCO3)2】可溶于水。
【进行实验】
实验装置
实验步骤
实验现象
Ⅰ.检查装置气密性： 。
Ⅱ.将装置内的水换成澄清石灰水。
Ⅲ.吸气时：打开K1，关闭K2，从呼吸口吸气30秒，观察石灰水的变化。
①中澄清石灰水不变浑浊。
Ⅳ.吹气时： 观察石灰水的变化。
实验中有同学发现，吹气一段时间后浑浊的石灰水重新变澄清。他将②中重新加入等体积的石灰水，进一步进行吹气实验。
实验编号
石灰水浓度
持续吹气时间
实验现象
2-1
0.16%
30秒
澄清石灰水变浑浊
2-2
0.16%
2分钟
澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清
2-3
0.08%
30秒
澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清
2-4
0.08%
2分钟
澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清
【解释与结论】
（1）步骤Ⅰ中检查该装置气密性的方法是_______。
（2）补全步骤Ⅳ的操作__________。
（3）能说明假设成立的实验现象是_________。
（4）能说明石灰水重新变澄清与石灰水浓度有关的实验是______（填实验编号）。
（5）澄清石灰水浑浊后又变澄清时发生了化合反应，依据资料写出该反应的化学方程式________。
【反思与评价】
（6）步骤Ⅳ中，有同学观察到石灰水变澄清，而有的同学未观察到，产生现象差异的可能原因是_________。（写一条即可）
【答案】 ①. 往①②中注水浸没导管后，关闭K2，打开K1，向呼吸口吹气，立即关闭K1，观察到长导管内形成水柱，一段时间后水柱不下降，说明装置①气密性良好同理，检查②的气密性 ②. 关闭K1，打开K2，从呼吸口吹气30秒 ③. ①中石灰水不变浑浊，②中石灰水变浑浊 ④. 2-1和2-3 ⑤. ⑥. 单位时间吹出气体的量不同（吹气速度等）或澄清石灰水浓度不同（合理即可）
【解析】
解释与结论：（1）步骤Ⅰ中检查该装置气密性的方法：往①②中注水浸没导管后，关闭K2，打开K1，向呼吸口吹气，立即关闭K1，装置内压强增大，若观察到长导管内形成水柱，一段时间后水柱不下降，说明装置①气密性良好，同理，检查②的气密性；
（2）吹气时需要将气体通入澄清的石灰水中，因此关闭K1，打开K2，从呼吸口吹气30秒，观察石灰水的变化，故填：关闭K1，打开K2，从呼吸口吹气30秒；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若人体呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入气体，会观察到①中澄清的石灰水不变浑浊，②中澄清的石灰水变浑浊，故填：①中石灰水不变浑浊，②中石灰水变浑浊；
（4）实验2-1中石灰水的浓度是0.16%，持续吹气30秒，澄清石灰水变浑浊；实验2-3中，石灰水的浓度是0.08%，持续吹气30秒，澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清，所以能说明石灰水重新变澄清与石灰水浓度有关的实验是2-1和2-3，故填：2-1和2-3；
（5）澄清石灰水浑浊后又变澄清，是因为反应生成的碳酸钙和水、二氧化碳反应生成可溶性的碳酸氢钙，化学方程式为： ；
反思与评价：（6）步骤IV中，有同学观察到石灰水变澄清，而有的同学未观察到，产生现象差异的可能原因是石灰水的浓度不同或单位时间内吹出气体的量不同，故填：单位时间吹出气体的量不同（吹气速度等）或澄清石灰水浓度不同（合理即可）。
17. （2022年第十四届中学生数理化综合实践活动九年级化学应用）小明用大小不同的玻璃罩罩在两组点燃的蜡烛上(如图甲)，观察发现A组实验高处烛焰先熄灭，B组实验低处烛焰先熄灭。为了探究玻璃罩中烛焰熄灭顺序不同的原因，小明以A组为研究对象进行如下实验；
实验一：将6个盛有等量澄清石灰水的敞口容器固定在铁丝上，点燃蜡烛，立即用小玻璃罩罩上(如图乙)。分别记下各容器内石灰水变浑浊所需的时间。多次重复实验获得数据如表。
容器编号
1
2
3
4
5
6
平均时间/秒
3.2
3.8
5.0
7.1
11.1
19.0
实验二：将3支温度计分别挂在小玻璃罩内不同位置(如图丙)，点燃蜡烛，一段时间后发现温度计①示数明显增大，温度计②③示数增大不明显。
(1)根据实验一的结果，推测A组实验高处烛焰先熄灭的原因是_____。
(2)实验二研究的问题是______。
(3)结合本实验的研究结果，对B组实验现象做出简要解释：______。
【答案】 ①. 玻璃罩内高处二氧化碳的浓度大，二氧化碳不燃烧不支持燃烧； ②. 探究玻璃罩内不同位置的温度 ③. 在大玻璃罩内，生成热的二氧化碳气体冷却后，聚集在玻璃罩的底部，二氧化碳不燃烧不支持燃烧
【解析】
(1)由实验一的结果可知，小玻璃罩内高处的石灰水变浑浊的快，说明了小玻璃罩内高处二氧化碳的浓度大，推测A组实验高处烛焰先熄灭的原因是 玻璃罩内高处二氧化碳的浓度大，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧；
(2)实验二可知，玻璃罩内各处的温度不同，所以研究的问题是探究小玻璃罩内不同位置的温度；
(3)二氧化碳的密度比空气大，B组中低处烛焰先熄灭的原因是：在大玻璃罩内生成热的二氧化碳气体冷却后，聚集在玻璃罩的底部，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧。
18.为探究影响氯酸钾分解速率的因素，小明把实验温度恒定在330℃或380℃，(其他实验条件见下表)，并设计了以下实验。
实验编号
氯酸钾的质量
催化剂及其质量∕g
温度∕℃
反应的时间/s
待测值
①
2.0
无
330
100
②
2.0
氧化铁0.5
330
100
③
2.0
二氧化锰0.5
330
100
④
2.0
二氧化锰___
___
100
请回答 ：
（1）通过比较待测值大小来判断反应的速率，则待测值指的是 。
（2）进行实验②和③，并进行对比，其实验目的是 。
（3）要说明氧化铁对氯酸钾分解速率的影响，则要选用实验 和实验 进行对比。
（4）用实验③和④探究温度对氯酸钾分解速率的影响，则二氧化锰的质量是 g，控制的温度是 ℃若实验③的待测值小于④，则得到的实验结论： ；实验③反应的文字表达式： 。
（5）（继续探究）氯酸钾和氧化铁(Fe2O3)的质量比会不会影响反应的快慢？
调节KClO3和Fe2O3的质量比制备氧气，整理数据绘制出如图，从图中得出KClO3和Fe2O3反应的最佳质量比是 。
（6）测量气体体积时，可以将反应的发生装置和倒置量筒连接(如图所示)，读数时慢慢上下移动量筒，使量筒内外液面高度相同，目的是： ；为了提高测量结果的准确率，则收集气体应选图中的 (填A或B)。
（7）测量气体体积开始前，量筒内上方未排出的空气，使测量结果 (填偏大，偏小或不变)。读数操作正确的情况下，测得的气体体积比理论上生成的氧气体积大，可能原因是 。
（8）如图所示，在KClO3和Fe2O3质量比为5：4 之前，氧化铁质量越多，反应越快的原因： 。
【答案】（1）相同时间内收集到氧气的体积
（2）探究不同催化剂对氯酸钾分解速率的影响
（3）①；②
（4）0.5；380；温度越高，反应速率越快；氯酸钾 氯化钾+氧气
（5）5:4
（6）使内外压强相同，防止因为压强差产生读数误差；A
（7）不变；未冷却到室温
（8）氧化铁越多与氯酸钾接触面积越大，越利于反应进行
【解析】（1）探究影响氯酸钾分解速率的因素，实验中反应时间相同，通过比较待测值大小来判断反应的速率，则待测值指的是相同时间内收集到氧气的体积；
（2）实验②和③中变量为催化剂种类，进行对比，其实验目的是探究不同催化剂对氯酸钾分解速率的影响；
（3）要说明氧化铁对氯酸钾分解速率的影响，则变量为有无氧化铁，需要选用实验①和实验②进行对比；
（4）探究影响氯酸钾分解速率的因素，小明把实验温度恒定在330℃或380℃。由图表可知，实验③④中反应温度不同，则其它变量应该相同，故二氧化锰质量应该为0.5；实验①②③中温度均为330℃，则④温度为380℃，以便形成对照实验；
故用实验③和④探究温度对氯酸钾分解速率的影响，则二氧化锰的质量是0.5g，控制的温度是380℃；若实验③的待测值小于④，则得到的实验结论：温度越高，反应速率越快；实验③反应为氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热生成氯化钾和氧气，氯酸钾 氯化钾+氧气；
（5）由图可知，KClO3和Fe2O3反应的最佳质量比是5:4，此时单位时间内得到氧气体积最大，反应最快；
（6）测量气体体积，读数时慢慢上下移动量筒，使量筒内外液面高度相同，目的是：使内外压强相同，防止因为压强差产生读数误差；收集气体时，导管刚伸入量筒即可，应选图中的A；
（7）测量气体体积时排出水的体积就是收集到气体的体积，故开始前量筒内上方未排出的空气，使测量结果不变；读数操作正确的情况下，测得的气体体积比理论上生成的氧气体积大，可能原因是未冷却到室温，气体膨胀，导致误差；
（8）在KClO3和Fe2O3质量比为5：4 之前，氧化铁质量越多，反应越快的原因：氧化铁越多与氯酸钾接触面积越大，越利于反应进行。
19．84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂，兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠（化学式为NaClO）。
（1）【实验1】取少量84消毒液于试管中，滴加H2O2溶液，发现有大量气泡产生；然后
（填写实验操作和现象），证明产生的气体是氧气。
（2）【提出问题】在上述反应中，NaClO的作用是什么？
【作出猜想】猜想一：作反应物，NaClO与H2O2溶液发生化学反应；
猜想二：作 ，类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用。
（3）【实验2】
①按如图所示组装实验装置，并检查装置的气密性；
②向锥形瓶中加入30mL 84清毒液，注射器中吸入25mL H2O2溶液。
③将注射器中的H2O2溶液平均分5次推入锥形瓶中：每次推入H2O2溶液，待不再产生气泡后，记录收集气体的总体积（忽略其他因素对测量结果造成的影响）见下表。
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
收集气体的总体积/mL
140
280
365
x
375
①表中的数据x= 。
②分析表中数据得出“猜想一正确”，其依据是 。
（4）【分析讨论】NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外，还生成 和水。
（5）【拓展反思】生活中常用消毒剂除84消毒液、H2O2溶液外，还有75%酒精、过氧乙酸等。在使用各种消毒剂时，要考虑它们的性质。切记：科学使用，注意安全!生活中下列使用消毒剂的做法正确的是 。
A．不同的消毒剂可随意混合使用
B．使用84消毒液的浓度越高越好
C．使用75%酒精消毒应远离明火，防止火灾
D．84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存
【答案】（1）把带火星的木条伸入试管中，带火星的木条复燃
（2）催化剂
（3）370；每次加入的过氧化氢溶液溶液质量不变，如果NaClO是催化剂，则每次产生气体的质量相等，但实验结果是产生气体的质量不等，在减少
（4）氯化钠
（5）C；D
【解析】（1）【实验1】取少量84消毒液于试管中，滴加H2O2溶液，发现有大量气泡产生；然后把带火星的木条伸入试管中，带火星的木条复燃，证明产生的气体是氧气，是利用了氧气有助燃性，能使带火星的木条复燃。
（2）猜想一：作反应物，NaClO与H2O2溶液发生化学反应；
猜想二：作催化剂，类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用，因为分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用是催化作用。
（3）①根据表格中第一次和第二次的数据可知，当次氯酸钠存在时，每加入5mL过氧化氢溶液，生成气体：280mL-140mL=140mL。第二次和第三次比较，加入5mL过氧化氢溶液生成气体：365mL-280mL=85mL；前后比较可知，第3次中次氯酸钠已经完全反应，此后生成的气体只与过氧化氢溶液的体积成正比。
第4次比第3次多5mL过氧化氢溶液，第5次比第3次多10mL过氧化氢溶液，那么第4次时生成的气体：，则第4次生成气体：365ml+5ml=370ml。
所以，表中的数据x=370。
②分析表中数据得出“猜想一正确”，其依据是每次加入的过氧化氢溶液溶液质量不变，如果NaClO是催化剂，则每次产生气体的质量相等，但实验结果是产生气体的质量不等，在减少。
（4）【分析讨论】NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外，还生成氯化钠和水，因为化学反应一定遵循质量守恒定律，反应前后元素的种类不变。
（5）A、不同的消毒剂不可随意混合使用 ，比如84消毒液题意过氧化氢溶液混合会降低消毒效果，故错误；
B、使用84消毒液的浓度不是越高越好 ，浓度越高有可能会反应生成氯气，污染环境，故错误；
C、使用75%酒精消毒应远离明火，防止火灾 ，因为酒精属于易燃物，故正确；
D、84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存，因为它们不稳定，会分解，故正确；
故答案为：CD。
20.（2022年江西赣州市会昌县研学监测）为解决能源与环境问题，有学者提出如图所示的含碳物质转化的技术路线。
（1）“可燃冰”中甲烷完全燃烧的化学方程式为__________。
（2）反应②属于_________（填基本反应类型）。
（3）反应④中，参加反应的CO2和生成的CH4的分子数目之比为_________。
（4）反应③使用一种新型催化剂，过程微观示意图如图。该过程的中间产物是_________（填化学式）、氧和氢进一步作用生成甲醇（CH3OH）和水。
（5）该转化技术路线有利于实现___________
【答案】（1）
（2）分解反应 （3）1:1
（4）CO （5）碳循环利用，减少碳排放
【解析】
（1）“可燃冰”中甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：；
（2）反应②是碳酸氢钾加热生成碳酸钾、水和二氧化碳，符合“一变多”，属于分解反应；
（3）反应④为二氧化碳和氢气生成甲烷和水，反应的方程式为：，参加反应的CO2和生成的CH4的分子数目之比为1:1；
（4）由催化过程的微观示意图可知，该过程的中间产物是一氧化碳（化学式为CO）及甲醇（CH3OH）和水；
（5）该技术路线以二氧化碳为原料，制取燃料甲烷，有利用于实现碳循环和减少二氧化碳的排放。
21．因二氧化碳能溶于水，并能与水反应生成碳酸，所以二氧化碳一般不用排水法收集。二氧化碳气体究竟能否用排水法收集呢？
（1）某化学兴趣小组利用如图1所示的两套装置进行了深入地探究。
请写出石灰石与稀盐酸反应的化学方程式： 。
（定性实验）实验后，装置Ⅱ水槽中的液体应该呈酸性，向此液体中滴加紫色石蕊试液溶液颜色会变为 。但是取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象。对此你认为可能的原因是 。
（定量实验）采用数字化实验测定排水法和向上排空气法收集的二氧化碳纯净度的差异。因实验设备有限，本实验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。请填写下列表格中相应的空白（精确到1%即可）：
测得氧气含量
推算出CO2含量
结论
排空气法
6．6%
69%
排水法收集到的二氧化碳更纯净
排水法
4．2%
通过实验可知，若对CO2纯度要求较高，应该使用排水法收集二氧化碳。
（实验反思）利用装置I和装置Ⅱ收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是 。
（交流讨论）证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，还有什么方法？ 。
（2）（拓展应用）利用传感器对二氧化碳性质再探究。
步骤1：如图2所示装置的气密性良好，三瓶250mL的烧瓶内收集满CO2气体，三个注射器内各装有等体积的液体（分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液）。连接好装置和压强传感器。
步骤2：三位同学同时迅速将注射器内等体积的液体（水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液）注入各自烧瓶中，关闭活塞。
步骤3：一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器定量实时地传回烧瓶内气压变化形成的图像情况如图3所示。
（查阅资料）氢氧化钙微溶于水，氢氧化钠易溶于水，两者均可与二氧化碳发生反应。
导致曲线AB段气压增大的主要原因是： 。
（3）图中曲线1中 段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的。
（4）利用现有的装置，在不使用其他试剂的情况下，请你写出除振荡烧瓶外继续降低E点的操作方法 。
（5）曲线2与曲线3差异较大的原因是 。
【答案】（1）；红色；二氧化碳在水中溶解度较小（合理答案即给分）；80%；锥形瓶中的空气随二氧化碳气体进入集气瓶（合理答案即给分）；向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度（合理即可）
（2）注射器中液体加入烧瓶中时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大。（合理即可）
（3）CD
（4）使烧瓶内物质冷却（或抽气等）（合理即可）
（5）饱和石灰水浓度太低（氢氧化钙微溶于水）影响了二氧化碳的吸收。（合理即可）
【解析】石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；定性试验：酸性溶液能使紫色的石蕊试液变红色；而取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象，这可能是由于二氧化碳在水中溶解度较小造成的；故填：红色；二氧化碳在水中溶解度较小；定量实验：设总体积是100mL，氧气含有4．2%，所以氧气是4．2mL，则空气体积是： ，所以空气的体积分数是20%，则二氧化碳是80%；故填：80%；实验反思：利用装置I和装置II收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是装置本身含有空气；故填：锥形瓶中的空气随二氧化碳气体进入集气瓶（合理答案即可）；交流讨论：证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，可以选择如下方法向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度；故填：向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度（合理即可）；拓展应用：
（2）注射器中液体加入烧瓶中时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大，所以曲线AB段气压增大；故填：注射器中液体加入烧瓶中时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大；
（3）振荡烧瓶会加快二氧化碳的溶解，所以图中曲线1中CD段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的；故填：CD；
（4）使烧瓶内物质冷却，温度降低压强也会减小或抽气也会造成压强减小；故填：使烧瓶内物质冷却（或抽气等）；
（5）曲线3表示了装置内的气压减小最大，所以是二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，生成了碳酸钠和水；曲线2与曲线3差异较大的原因是氢氧化钙微溶于水，饱和氢氧化钙溶液中含有氢氧化钙的量很少，影响了二氧化碳的吸收；故填：饱和石灰水浓度太低（氢氧化钙微溶于水）影响了二氧化碳的吸收。
22．下列装置常用于气体的实验室制取和收集。请回答下列问题。
（1）写出下列仪器的名称，a ；b ；
（2）A、B装置中，能起到随开随制，随关随停效果的是 （填字母）；
（3）实验室常用大理石（或石灰石）来制取CO2，某同学提出用碳酸钠来替代大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，两个反应的反应原理相同。请写出用碳酸钠反应制取CO2的化学方程式 ； （4）①若用下图1装置收集二氧化碳，气体应从 （填“a”或“b”）端通入，验满方法是 。将点燃的镁条伸入集满CO2的集气瓶中，能剧烈燃烧，同时观察到生成一种白色固体和一种黑色固体单质，请写出该反应的化学方程式 。
②若用上图2所示装置来测量生成的CO2的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是 ，植物油上方原有的空气对实验结果 （填“有”或“无”）明显影响。
③已知氨气的密度比空气小，极易溶于水，则收集氨气应选择的装置是 （选填装置编号D或E或F）
（5）老师用C装置制取、收集CO2，并将燃着的木条放在集气瓶口处，同时利用数据采集器和传感器测定并记录木条燃烧情况变化时对应的CO2体积分数，数据见下表。
CO2的体积分数/%
34.4
36.3
39.2
43.1
44.3
48.8
51.5
木条的燃烧状况
不灭
不灭
火焰变小
火焰变小
熄灭
熄灭
熄灭
当瓶内O2的体积分数为12％时，放在瓶口的木条 （填“不灭”“火焰变小”或“熄灭”）（不考虑空气中原有CO2以及实验产生的水蒸气对计算结果的影响）；请写出计算过程。
（6）若装置C中反应剧烈，从实验安全角度考虑，不宜采用的措施有 （填序号）
A.用容积较小的锥形瓶
B.减慢滴加液体的速度
C.加热反应物
D.降低液体反应物的浓度
【答案】（1）铁架台；长颈漏斗
（2）B
（3）Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2
（4）b；用燃着的木条靠近a端出口，若木条熄灭，说明CO2已集满；Mg+CO2 MgO+C；防止二氧化碳溶于水；无；E
（5）设集气瓶的体积为1，则瓶内氧气的体积为1×12%=0.12，由于氧气在空气中的体积分数为21%，因此瓶内空气的体积为0.12÷21%=0.57，则收集到CO2的体积为1-0.57=0.43，由表中数据可知，此时木条燃烧的火焰变小。故填：火焰变小
（6）AC
【解析】（1）由图可知，仪器a的名称是铁架台，仪器b的名称是长颈漏斗。故填：铁架台 长颈漏斗；（2）在B装置中，通过活塞的开关，达到随开随制，随关随停的效果。故填：B；（3）碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的符号表达式为：Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2；（4）①CO2的密度比空气大，用向上排空气法收集，CO2气体从图1装置的b端通入。要检验CO2是否充满集气瓶，可用燃着的木条靠近a端出口，若木条熄灭，说明CO2已集满。将点燃的镁条伸入集满CO2的集气瓶中，剧烈燃烧，生成白色固体MgO和黑色固体单质C，反应的符号表达式为：Mg+CO2 MgO+C。故填：b 用燃着的木条靠近a端出口，若木条熄灭，说明CO2已集满 Mg+CO2 MgO+C；②要测量二氧化碳的体积只能用排水法，用量筒测量水的体积从而测出二氧化碳的体积。二氧化碳能溶于水，所以要在水的上方放一层植物油，防止二氧化碳溶解。植物油上方原有的空气不会溶解在水中，对实验结果没有影响。故填：防止二氧化碳溶于水 无；③氨气的密度比空气小，且极易溶于水，因此收集氨气只能选用向下排空气法收集。故填：E；（5）解析过程中答案；（6）装置C中反应剧烈，从实验安全角度考虑，不宜用容积较小的锥形瓶，因为会使反应更剧烈，加热反应物，也会使反应更剧烈。故填：ac。
23. （2022年第十四届中学生数理化综合实践活动九年级化学应用）化合物中某一种元素的原子短缺可形成非整比化合物，这类化合物中各类原子的相对数目不能用简单整数比表示，如Fe0.9O、PbO1.9等。非整比化合物是新型的功能材料，具有很大的科技价值。
（1）PbO1.9中铅元素有+2、+4两种价态，其中+4价铅占铅总量的_____。
（2）如图所示，Fe0.9O可用于CO2的综合利用。
①请写出该转化的两个优点：_____，_____。
②若用66.4gFe0.9O与足量的CO2完全反应可生成_____gC（碳）。
【答案】（1）90% （2） ①. 利用太阳能将二氧化碳转化为碳和氧气 ②. Fe0.9O可循环利用 ③. 1.2
【解析】
（1）PbO1.9中铅元素具有+2、+4 两种价态，设+4 价铅占铅总量的x，根据化合物各元素化合价代数和为零，则，，故+4 价铅占铅总量的90%。
（2）①根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为Fe3O4和C，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，在此循环过程中，利用了太阳能，Fe0.9O可循环使用，节省原料，且能将CO2转化为C和O2，减少了空气污染；该转化的两个优点：利用了太阳能将CO2转化为C和O2、Fe0.9O可循环使用。
②由图示可知，Fe0.9O与足量的CO2完全反应生成碳和四氧化三铁。
解：设生成碳的质量为
24. (江西省上饶市2020-2021学年九年级学科竞赛)请运用化学知识，回答以下问题。
（1）观察粒子排列规律，将合适的化学符号填入空白：O2-、F-、______、Na+、Mg2+。
（2）根据氯酸钾的化学式是KClO3，推测出氯酸钙的化学式为______；自来水厂用一种新型的消毒试剂高铁酸钠（Na2FeO4）进行消毒，高铁酸钠中铁元素的化合价为______。
（3）某化学兴趣小组的同学为了探究水的净化过程，从河中取来水样，观察到水样呈黄色，有异味，浑浊，有固体小颗粒，现对水样进行如下处理：
①取适量水样，加入______，搅拌，静置，一段时间后，进行过滤；
②实验过程中发现该过滤操作比预期时间长得多，可能的原因是______（写出一条即可）。
（4）下列有关燃烧和灭火的分析或做法正确的是______。（填选项序号）
A. 吹灭蜡烛：降低着火点 B. “釜底抽薪”：利用了清除可燃物的灭火原理
C. 电器起火：用水浇灭 D. 煽风点火：增大可燃物与氧气的接触面积
【答案】（1）Ne （2） ①. Ca（ClO3）2 ②. +6
（3） ①. 明矾 ②. 滤纸没有紧贴漏斗内壁 （4）B
【解析】
（1）粒子是根据质子数依次增加1且核外电子排布相同规律排列，故空白处应填质子数为10的氖原子，化学符号为Ne；
（2）氯酸钾中氯酸根化合价为-1价，在氯酸钙中钙元素为+2价，故氯酸钙化学式为Ca(ClO3)2；
高铁酸钠中钠元素为+1价，氧元素为-2价，设铁元素化合价为x，根据化合物中化合价代数和为零，得1×2+x+(-2)×4=0，解得x=+6，故高铁酸钠中铁元素的化合价为+6；
（3）①明矾可以吸附水中杂质使其沉降，故取适量水样，加入明矾，搅拌，静置，一段时间后，进行过滤；
②滤操作比预期时间长得多说明滤纸没有紧贴漏斗内壁，产生了气泡，降低了液体的流速，故过滤速度慢；
（4）A、吹灭蜡烛是将温度降低到可燃物着火点以下，不是降低着火点，不正确；
B、“釜底抽薪”是将柴拿走，是利用了清除可燃物的灭火原理，正确；
C、电器起火，水能导电，不能用水扑灭，不正确；
D、煽风点火是增加空气的量，并不是增大可燃物与氧气的接触面积，不正确。
故选B。
25．2021年江西省自主设计的“人造太阳”首次成功放电。
（1）“人造太阳”合理利用了可控核聚变，氘、氚是核聚变的热核材料。
原子种类
质子数
中子数
核外电子数
氘
1
1
1
氚
1
2
x
①氘和氚属于 （选填“同种”或“不同种”）元素的原子，上表中x= 。
②贮存氘气的钢瓶禁止靠近明火，据此推测氘气具有的化学性质是 。
（2）下列示意图“”表示质子、“”表示中子、“”表示电子，能正确表示氚原子结构的是____。（填序号）
A． B． C． D．
【答案】（1）同种；1；易燃性（可燃性） （2）A
【解析】（1）①氘和氚质子数均为1，属于同种元素的原子，原子中，质子数=核外电子数，故上表中x=1，故填：同种；1。
②贮存氘气的钢瓶禁止靠近明火，据此推测氘气具有的化学性质是易燃性（可燃性），故填：易燃性（可燃性）。
（2）氚原子一个质子两个中子，核外一个电子，
故答案为：A。
26．某化学兴趣小组为探究铝和铜的金属活动性强弱，开展了以下探究活动。
（1）（探究实验）
编号
甲
乙
丙
实验操作
将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中
将表面打磨后的铝丝
浸入CuSO4液中
将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2液中
实验现象
无明显现象
铝丝表面析出红色固体
铝丝表面析出红色固体
比较实验乙和实验 （选填“甲”或“丙”）可知：打磨能破坏氧化铝薄膜。
（2）实验乙中发生反应的化学方程式为 ，据此可知金属活动性Al比Cu ；（选填“强”或“弱”）
（3）查阅资料得知：CuSO4溶液中有Cu2+、 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子。
下列是小林同学对实验丙的现象进行的分析，你认为下列猜想合理的是 （填字母）。
A.H2O破坏了氧化铝薄膜
B. Cl-破坏了氧化铝薄膜
C .Cu2+破坏了氧化铝薄膜
D. 破坏了氧化铝薄膜
（4）（探究实验二）将铝丝和铜丝分别浸人相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，铜丝不反应；一段时间后铝丝的表面产生大量气泡，氢气的产生速度与时间的关系如图所示。
铝丝反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会 （选填“吸收”或“放出”） 热量。
（5）图中0～a段未产生气体的原因是 ，b点所对应溶液中的溶质有 （填化学式），c～d段产生氢气的速率下降的主要原因是 。
【答案】（1）甲（2）；强（3）B（4）放出
（5）铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应；Al2(SO4)3、H2SO4；稀硫酸被消耗，浓度降低（合理即可）
【解析】（1）甲实验中将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中，无明显现象，乙实验中将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4液中，观察到铝丝表面析出红色固体，比较实验甲和乙可知，打磨能破坏氧化铝薄膜，故填甲。
（2）实验乙中发生的反应是铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，故反应的的化学方程式写为：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu；
上述反应中，铝能够将硫酸铜中的铜置换出来形成铜单质，证明铝的活动性比铜强，故填强。
（3）CuSO4溶液中有Cu2+、 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子，实验甲中将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中无明显现象，实验丙中将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2液中，铝丝表面析出红色固体，说明Cl-破坏了氧化铝薄膜，故填B。
（4）铝丝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会放出热量，故填放出。
（5）图中0～a段未产生气体的原因是铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应，故填铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应；
由图可知，b点是铝与稀硫酸反应构成中的一点，则b点所对应溶液中的溶质有反应生成的硫酸铝和剩余的稀硫酸，其化学式分别为Al2(SO4)3、H2SO4，故填Al2(SO4)3、H2SO4；
c～d段产生氢气的速率下降的主要原因是随着反应的进行，硫酸被消耗，溶液中硫酸的浓度减小，反应速率减慢，故填稀硫酸被消耗，浓度降低。
全国初中化学竞赛试题精编
第13讲 非选择题（创新型）
1.（安徽芜湖市第二十九中学2021-2022学年上学期竞赛）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种氧化镍NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代，其结果晶体仍呈电中性，但此化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成中个数比Ni∶O＝97∶100，
（1）写出该氧化镍样品的化学式_________ 。
（2）试计算晶体中Ni2+与Ni3+的离子个数之比___。
【答案】（1）Ni97O100（2）91：6
【解析】
（1）因氧化镍样品组成中个数比Ni∶O＝97∶100，故化学式为Ni97O100。
（2）在化合物中，正负化合价的代数和为0，可设Ni2+个数为x，Ni3+为（97-x），可列式：。x=91，因此Ni2+与Ni3+离子个数之比为91：6。
2.人类对原子结构的认识永无止境。
（1）“α粒子轰击金箔实验”为建立现代原子理论打下了基础。该实验中大多数α粒子穿过金箔且没有改变原来运动方向，说明了 ；极少数α粒子被反弹了回来，说明了 ，在图中所示的线条中，不可能是α粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是 。
（2）正电子、负质子都属于反粒子，它们与普通的电子、质子的质量与电量均相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的反物质。请你推测反氢原子的结构：
①反氢原子中含有一个带 电荷的质子和一个带 电荷的电子；
②反氢原子失去一个电子后所形成的离子符号 。
【答案】（1）原子核外有相对较大的空间；原子核的质量很大，体积很小；a
（2）负；正；H-
【解析】（1）该实验中大多数α粒子穿过金箔且没有改变原来运动方向，说明了原子核外有相对较大的空间；
极少数α粒子被反弹了回来，说明了原子核的质量很大，体积很小；
原子核带正电，α粒子也带正电，受到原子核的斥力，不可能偏向原子核，故不可能是α粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是a；
（2）①氢原子含有1个带正电荷质子和1个带负电荷的电子，故反氢原子中含有一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子；
②反氢原子失去一个电子后，带1个单位的负电荷，所形成的离子符号为H-。
3.（陕西省咸阳市泾阳县2020-2021学科竞赛）同一种原子可以用符号表示，其中X表示元素符号，A表示质子数与中子数的和，Z表示质子数。原子的质子数为_______；中子数为_______；该原子形成的离子离子符号为_______。
【答案】 ①. 11 ②. 12 ③. Na+
【解析】
从符号各种符号表示的意义可知：的相关微粒个数分别是该原子质子数是11，中子数是12，元素符号是Na，因原子中质子数等于电子数，所以其核外电子数是11，最外层为1个电子，该层电子在化学反应中易失掉，而成为带一个单位正电荷的钠离子，所以形成的离子符号为Na+。
4. 分别表示氢元素的三种原子，可简写成 、 、 制造燃料电池常用 ，制造氢弹常用 、 ，请根据图回答
（1） 、 、 三种原子中， （填“质子”“中子”或“电子”）数目不等。
（2） 和O2反应生成的重水可表示为 ，写出在 在O2中燃烧的化学方程式： ，此反应属于 （填基本反应类型）。在图乙的小方框中，把 和O2恰好完全反应的反应物微观粒子补画齐全 。
【答案】（1）中子
（2）；化合反应；
【解析】（1）根据图甲可知，元素符号的左上角数字表示质量数，左下角数字表示原子序数，三种原子中的原子序数相等，原子序数等于质子数等于电子，所以三种原子中的质子数、电子数相同，三种原子中质量数不相等，质量数=质子数+中子数，所以在三种原子中，中子数目不同；
（2） 和O2反应生成的重水可表示为 ，在 在O2中燃烧的化学方程式为： ；该反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于化合反应；根据化学方程可知，2个氢分子与1个氧分子恰好完全反应，在图乙的小方框中，把 和O2恰好完全反应的反应物微观粒子补画齐全如图。
5．人体通过肺与外界进行气体交换，吸入空气中的氧气，排出二氧化碳和水蒸气．但人体排出的二氧化碳究竟是空气中原有的，还是人体代谢的最终产物？为了证实这个问题，有人采用：
（1）人吸气时应将活塞A （填“打开”或“关闭”），活塞B （填““打开”或“关闭”）
（2）人呼气时应将活塞A （填“打开”或“关闭”），活塞B （填“打开”或“关闭”），此时可观察到Ⅱ瓶内的现象是 ;
（3）Ⅰ瓶所装试剂的作用是 ；Ⅱ瓶所装试剂的作用是 ；将上述操作反复进行，能证明人所呼出的气体中所含的二氧化碳不是来自空气，而是人体的代谢产物．
【答案】（1）打开；关闭
（2）关闭；打开；澄清石灰水变浑浊
（3）除去空气中的二氧化碳；证明人呼出的气体中含有二氧化碳
【解析】（1）吸气时除要掉混合气体中存在的二氧化碳，因此需要让吸入的气体通过I瓶进入．故答案为：打开、关闭．（2）吸气时需要证明生成了二氧化碳，因此呼出的气体需要通过II，二氧化碳的存在现象是石灰水变浑浊．故答案为：关闭；打开；澄清石灰水变浑浊．（3）I和II的装置不同，I是吸入气体的装置II是呼出气体的装置，故其作用分别是去除与验证．故答案为：除去空气中的二氧化碳；证明人呼出的气体中含有二氧化碳．
要想证明呼出的气体中有人体代谢产生的二氧化碳，首先应除掉原来空气中含有的二氧化碳，再将生成的气体通入到II中证明有二氧化碳存在，验证二氧化碳存在一般是使澄清石灰水变浑浊．
6．如图为探究微粒性质的实验装置，操作过程如下：
（1）连接好装置。打开止水夹，推动注射器的活塞，注入空气 （填现象），说明该装置气密性良好。再关闭止水夹，拔下注射器。
（2）用注射器抽取30mL浓氨水，重新接入该装置。 （填操作），推动注射器的活塞将浓氨水通过导管挤入装置下端两侧玻璃管内，此时观察到玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上慢慢变红，该现象主要说明：氨水的性质是 ，微粒的性质是 。
（3）马上将装置下端玻璃管底部同时浸入装有等体积的热水和冷水的烧杯中，发现 （选填“左侧”或“右侧”）玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上变红的速率加快，说明温度对微粒的运动速率产生了影响。拆除装置前，向装置内注入HCl或H2SO4防止氨气逸散。
【答案】（1）两侧气球变大，且一段时间内不缩小
（2）打开止水夹；易挥发（其他合理答案也可）；不断的运动 （3）左侧
【解析】(1)打开止水夹，推动注射器的活塞，装置内压强变大，若装置气密性良好，两侧气球变大，且一段时间内不缩小。
(2)打开止水夹才能将浓氨水注入装置内。所以填：打开止水夹
玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上慢慢变红是因为氨水易挥发，挥发出的氨气分子不停运动，遇水形成氨水，氨水呈碱性能使酚酞变红。该现象主要说明：氨水的性质是易挥发、碱性，微粒的性质是不停运动。
(3)温度越高分子运动越快，所以左侧玻璃管内湿润的酚酞滤纸条自下而上变红的速率加快。
7．用下图装置(夹持装置已略去)测定空气中氧气的含量。已知：①白磷的燃烧最低温度为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大。
（1）I.实验步骤
检查图1装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡胶塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到现象： ，说明装置气密性良好。
（2）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。
用激光笔点燃白磷，可观察到管A内现象： ，若白磷燃烧的产物与红磷相同，则白磷燃烧的文字表达式为： 。待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V1(如图3所示)。
如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V2。
（3）Ⅱ.实验评价
与教材实验(装置如右图所示)比较，本实验的优点是 。(写一条)。
（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是 。
（5）Ⅲ.数据记录与处理
某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。
V0/mL
V1/mL
V2/mL
管A中氧气所占的体积(mL)
管A中空气的体积(mL)
空气中氧气含量(用数值列式即可)
1.87
8.02
31.60
①
②
③
重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值 。
【答案】（1）液面差没有变化(其他合理答案也可以)
（2）白磷燃烧一段时间后熄灭，管A内液面先下降后上升；磷+氧气 五氧化二磷
（3）污染小(或精确度高等其他合理答案也可以)
（4）装置漏气（合理答案即可）
（5）6.152；9.73； ×100%
【解析】（1）往图1装置管B中加适量的水，塞紧管A上端的橡皮塞，调整带刻度玻璃管的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到液面差没有变化，说明装置气密性良好；（2）用激光笔点燃白磷，白磷的温度达到了其着火点，白磷燃烧放出热量，气体体积膨胀，所以管A中的液面下降；耗尽氧气后，白磷熄灭，由于白磷燃烧消耗了氧气，导致装置的压强减小，所以管A内的液面又上升；白磷燃烧生成二氧化碳，反应的文字表达式为：磷+氧气 五氧化二磷；（3）与教材实验（如图所示）比较，本实验始终是在气密容器内进行的，污染小；再者细玻璃管的刻度精密，使测定结果精确度高； （4）白磷量不足、装置漏气等会导致装置中的氧气未完全消耗，导致测出的空气中氧气的含量小于理论值；（5）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与带管B内液面于同一水平线，读取带刻度玻璃管内视数V0；用激光笔点燃白磷，白磷燃烧熄灭冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管A内视数V1（如图3所示），液面变化体积即为消耗的氧气体积，为V1-V0=8.02mL-1.87mL=6.15mL；如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取带管B内视数V2，液面变化的气体即为空气的体积，为V2-V0=31.60mL-1.87mL=29.73mL；空气中氧气含量为： ×100%。
8. （2022年江苏省“金钥匙”科技竞赛（CESL）初赛）某化学兴趣小组用图1所示的装置，对氢氧化钙溶液进行探究。
（1）在图1的A、B两个相同装置中，分别放入等体积的水和饱和石灰水，通电，发现B装置灯泡更亮，原因是___________；通电相同时间，发现B装置中两个电极附近产生气泡比A装置多，此条件下产生气泡的化学方程式为___________。
（2）接通直流电，同时利用温度传感器测量溶液的温度。观察到B装置中插入溶液的两个碳棒（石墨）电极附近有气泡产生，一段时间后发现烧杯中的溶液的温度由24℃变为28℃，同时出现白色浑浊，这可能是因为析出了氢氧化钙固体，析出氢氧化钙固体的原因可能是________________，还可能是_____________________。
（3）仔细观察，发现B装置中，白色浑浊出现在正极附近。联想电解水时，与电源正极相连的电极附近产生的___________气，它可能与石墨电极中的碳反应生成二氧化碳而使石灰水变浑浊，如果假设成立，则最后一步反应的化学方程式为___________。为了验证白色浑浊液体的成分，取上述实验得到的浑浊液体少量，滴加酚酞变红色，说明浑浊液体中还存在___________。
（4）将B装置中剩余浑浊液搅拌均匀后分成等体积的两份，第一组同学取一份加入一定量的稀盐酸，没有发现气泡产生。第二组同学取另一份倒入密封的三颈烧瓶中进行数字化实验。连接好传感器等装置，先开启测量二氧化碳含量的数据传感器，然后用注射器注入足量的稀盐酸数字化实验装置及所测量到的二氧化碳体积分数变化情况如图2。
实验结论：第二组同学通过图象分析说明白色浑溶液中存在___________（除水外）·
实验反思：
①第一组同学的实验中，没有发现产生气泡，原因可能是_____________________。
②第二组同学在数字化实验中，发现曲线图开始时段的CO2百分比下降，可能的原因是___________。
【答案】（1） ①. 氢氧化钙溶于水电离生成钙离子与氢氧根离子，增强了溶液的导电性； ②.
（2） ①. 温度升高氢氧化钙的溶解度减少，溶液达到饱和析出氢氧化钙晶体； ②. 氢氧化钙与空气中二氧化碳反应生成的碳酸钙白色沉淀；
（3） ①. 氧 ②. CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O； ③. 氢氧化钙
（4） ①. 碳酸钙、氢氧化钙 ②. 加入的盐酸量太少，盐酸只与氢氧化钙发生了反应； ③. 溶液中含有氢氧化钙，氢氧化钙能与二氧化碳反应，消耗了二氧化碳，传感器测量的是空气中的二氧化碳；
【解析】
（1）氢氧化钙溶于水能电离生成钙离子与氢氧根离子，增强了溶液的导电性，则灯泡更亮；电解水生成氢气和氧气，化学反应方程式为：；
（2）氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，反应后溶液温度升高，故可能是溶液温度升高氢氧化钙溶液达到饱和析出氢氧化钙晶体；空气中含有二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀与水，白色沉淀可能为碳酸钙固体；
（3）电解水正极产生的气体为氧气；碳棒能与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙发应生成碳酸钙沉淀与水，化学反应方程式为：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；氢氧化钙显碱性，滴加酚酞试剂后浑浊变红色，故其中含有氢氧化钙；
（4）根据图中的数据可以看出二氧化碳的含量先减小再增加，故二氧化碳先与氢氧化钙反应生成碳酸钙，碳酸钙再与盐酸反应生成二氧化碳，则溶液中含有氢氧化钙和碳酸钙；实验一没有产生气泡可能是盐酸的量少，只与氢氧化钙发应，故没有气泡产生；二氧化碳含量先减少再增加的原因为：二氧化碳先与氢氧化钙反应生成碳酸钙，碳酸钙再与盐酸反应生成二氧化碳；
9. （2022年江西赣州市会昌县研学监测）根据下列装置，回答问题：
（1）写出图中标号①仪器的名称：_________。
（2）实验室里常用H2O2和MnO2来制取O2，二氧化锰特制成大颗粒状，应选用的发生装置为图中的_________（填字母，下同），该装置的优点是_________;若用装置E收集O2，则气体应从导管_______（填“a”或“b”）端进入。
（3）实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2，其反应方程式为： ，写出浓盐酸一条特性_______，发生装置应选择_______，操作顺序依次是_______。（填序号）
A.向烧瓶中加入MnO2粉末 B.加热 C.向烧瓶中加入浓盐酸 D.检查装置气密性
该制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应所需盐酸的最低浓度，某探究小组的方案为：取定量反应残余液与足量AgNO3溶液反应，称量生成沉淀的质量。此方案________（填“可行”或“不可行”），原因是_______；涉及的化学方程式为________。
（4）工业常需分离H2、CO2的混合气体。某同学采用装置F分离，操作步如下：
步骤1：关闭活塞B，打开活塞A，通入混合气体，可收集到_________。
步骤2：然后，________（填操作），又可收集到另一种气体。
【答案】（1）长颈漏斗
（2） ①. B ②. 可控制反应的发生于停止 ③. a
（3） ①. 易挥发形成白雾 ②. C ③. DACB ④. 不可行 ⑤. 残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀，不能确定HCl的量 ⑥.
（4） ①. H2 ②. 关闭活塞A，打开活塞B
【解析】
（1）由图可知，仪器为长颈漏斗，故填：长颈漏斗。
（2）过氧化氢制氧气不需要加热，发生装置选B，该装置固体放在隔板上，可控制固体和液体接触和分离，关闭出口气压增大，液体被压入长颈漏斗，反应停止，打开出口反应发生，E收集O2，氧气密度比空气大，长进短出，故填：B；可控制反应的发生于停止；a。
（3）浓盐酸特性易挥发形成白雾，该反应是液体加热反应，发生装置选C，操作顺序是 D.检查装置气密性；A.向烧瓶中加入MnO2粉末 ； C.向烧瓶中加入浓盐酸 ； B.加热，某探究小组的方案为：取定量反应残余液与足量AgNO3溶液反应，称量生成沉淀的质量，此方案不可行，因为残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀，不能确定HCl的量，化学方程式2AgNO3+MnCl2=2AgCl↓+Mn（NO3）2。故填：易挥发形成白雾；C；DACB；不可行；残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀，不能确定HCl的量；2AgNO3+MnCl2=2AgCl↓+Mn(NO3)2。
（4）关闭活塞B，打开活塞A，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，通入混合气体，可收集到氢气，然后，关闭活塞A，打开活塞B，碳酸钠和硫酸生成硫酸钠，二氧化碳和水，又可收集到二氧化碳，故填：H2；关闭活塞A，打开活塞B。
10. （2022江苏盐城市射阳县综合素质能力竞赛）化学是一门以实验为基础的科学。根据下图回答问题。
（1）仪器a的名称是______。
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的化学反应方程式为______，用F装置收集氧气，当观察到导管口______的现象时再开始收集。
（3）①甲烷是一种难溶于水、密度比空气小的气体。实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，应选用的发生装置是______（填标号，下同），若用G装置收集时，则气体要从______端通入。
②可燃冰是CH4在海底低温和高压作用下形成的被H2O分子形成的笼包裹的结晶物质。
A．可燃冰样品常存放于液氮储存罐中，其原因是______。
B．可燃冰有多种结构，某结构可燃冰的化学式为CH4·9H2O，分析其结构发现：平均34个H2O分子构成6个笼，每个笼只容纳一个CH4或H2O分子，这6个笼内容纳的CH4与H2O分子个数比是______（填最小整数比）。
（4）①下图中H是小组同学组装的实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置的优点是______；为了解装置具有该优点的原因，他们在装置E中连接压强传感器（如图I），从而测定实验中试管内气体压强变化的情况（如图J）。下列说法正确的是______（填序号）。
A．ab段试管中液面逐渐上升
B．bc段石灰石与稀盐酸脱离接触
C．c点的对应操作是打开导管上的活塞
②实验后的溶液显酸性，说明实验中稀盐酸过量，为了得到纯净的CaCl2溶液，可加入稍过量的______（填化学式），然后过滤即可。
【答案】（1）试管 （2） ①.
②. 有连续均匀的气泡冒出
（3） ① C ② n ③. 氮气储存罐为可燃冰提供了低温高压的保存环境 ④. 2：1
（4） ①. 能控制反应的发生与停止 ②. BC ③. CaCO3
【解析】
（1）由图可知，仪器a的名称是试管；
(2)过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，该反应的化学方程式为：；
用F装置，即排水法收集氧气，当观察到导管口气泡连续均匀冒出的现象时再开始收集；
（3）①实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，属于固体加热反应，发生装置可选C；
若用G装置收集甲烷时，甲烷的密度比空气小，则气体要从n端通入；
②A、可燃冰在低温、高压条件下形成，将可燃冰样品常存放于液氮储存罐中，氮气储存罐为可燃冰提供了低温高压的保存环境，可以防止甲烷泄漏；
B、解：设6个笼内容纳的甲烷分子的个数为x，则容纳的水分子的个数为6-x，则x：（34+6-x）=1:9，x=4，所以这6个笼内容纳的CH4与H2O分子个数比是4：（6-4）=2:1 ；
（4）①该装置可将固体置于多孔塑料片上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加稀盐酸，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将稀盐酸压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，反应开始，故优点是：可以控制反应的发生和停止；
A、ab段压强逐渐增大，将稀盐酸压入长颈漏斗中，试管内液面下降，不符合题意；
B、bc段压强不变，是因为固液分离，反应停止，符合题意；
C、c点的对应操作是打开导管上的活塞，气体导出，故压强减小，符合题意。
故选BC；
②实验后的溶液显酸性，说明实验中稀盐酸过量，为了得到纯净的CaCl2溶液，可加入过量的碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，过滤，除去过量的碳酸钙即可，故填：CaCO3。
11. （2022年第十四届中学生数理化综合实践活动九年级化学应用）二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为比较两者的催化能力，小明按图甲所示装置进行了如下实验。
①取1. 5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器A从容器中抽出2毫升气体，用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中，采集数据.直至反应结束。
③用3.1毫克、3.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10. 7毫克二氧化锰重复上述实验,获取数据如图乙。
(1)步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前，用注射器A先从容器中抽出2毫升气体，其目的是__________。
(2)小明分析相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强”这一结论，其依据是_____________。
(3)查阅资料得知：过氧化氢分解为放热反应。小明推测:过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请说明其理由:___________。
【答案】 ①. 使加入反应物后瓶内的初始气压与原气压相同 ②. 相等质量的催化剂使相等质量的过氧化氢达到相同气压,过氧化氢酶所需的时间更短 ③. 过氧化氢酶的质量过大,可能导致反应过快,温度过高,降低了酶的活性
【解析】
根据所学知识和题中信息知，(1)步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前，用注射器A先从容器中抽出2毫升气体，其目的是使加入反应物后瓶内的初始气压与原气压相同。(2)分析相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强”这一结论，其依据是相等质量的催化剂使相等质量的过氧化氢达到相同气压,过氧化氢酶所需的时间更短，产生的氧气较快。(3) 过氧化氢分解为放热反应。推测:过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。理由是过氧化氢酶的质量过大,可能导致反应过快,温度过高,降低了酶的活性，酶是一种蛋白质，其活性受温度影响。
12. （2021年福建省龙岩市永定区初中学科竞赛）实验室获取氮气有多种途径，常见的3种方法是：
方法一：将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜：
方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末；
方法三：将亚硝酸钠(NaNO2)和氯化铵的混合溶液加热，氮元素全部转化为氮气。
进行实验时可选择的实验仪器如下图所示(省略夹持装置与加热装置)；
（1）方法一：制氮气所需的氨气可以用浓氨水滴加到生石灰中得到，此反应的发生装置最好选用________(填标号)。请写出生石灰在此反应中的两个作用：
①_____________；
②_____________。
（2）方法二：为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置__________(填标号)中加入_________ 以除去其它杂质气体
（3）方法三：制氮气的化学方程式为_________。
（4）绿色化学是指在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂与溶剂。在制取氨气的3种方法中，联合使用方法一和方法二与单独使用方法三相比，具有很多优越性，请从绿色化学的角度进行评价：___________。
（5）1892年，英国科学家瑞利(Rayleigh)发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比方法三得到的氮气密度总是偏大5 ‰左右。若上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因：_____________。
【答案】（1） ①. D ②. 与水反应放热，加快氨水的挥发、分解，得到氨气 ③. 与水反应，减少溶剂(或减小氨气的溶解度)
（2） ①. E ②. 碱石灰
（3）NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O
（4）Cu与CuO可循环使用，节约试剂
（5）空气中除含有氮气和氧气外，还含有密度比氮气大的气体
【解析】
（1）浓氨水和生石灰制取氮气，是固体和液体之间的反应，且不需要加热装置，故选D。生石灰和水反应会放出大量的热量，会使得氨水挥发，从而生成氨气；另一方面生石灰会和水发生反应，减少了溶剂。
（2）方法二是将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末，空气中除了氧气之外还含有水蒸气、二氧化碳和其他气体、杂质。如果想要得到更为纯净的氮气，需要除去二氧化碳和水蒸气，所以将空气通入碱性干燥剂即可，故可以选装置E，向其中加入碱石灰。
（3）亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵在加热的条件下反应生成氮气，氯化钠和水，反应方程式为NaNO2+NH4 ClNaCl+N2↑+2H2O。
（4）方法一和方法二中的氧化铜或者铜都可以循环利用，避免了浪费，且因为亚硝酸钠有毒，所以方法一和方法二也避免了使用有毒物质而发生危险。
（5）方法二中制取氮气时候只是除去了空气中的氧气，空气中仍含有稀有气体等其他杂质，且稀有气体比氮气密度大，所以制取的氮气会比方法三制取的氮气密度大5‰
13.（安徽省亳州市2020-2021学年上学期竞赛模拟）（7分）某化学兴趣小组进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验，并进行了一些探究活动，请你一同参与。
（1）铁丝在氧气中燃烧实验的示意图如图，图中螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是 ；集气瓶中先放一些水的作用是 。
【探究一】：铁丝燃烧是否需要纯氧？
【实验内容】：取直径为0.38mm的铁丝，分别在体积分数为90%、70%、60%、55%的氧气中实验。实验现象如表所示：
O2%
90%
70%
60%
55%
实验现象
燃烧剧烈、燃烧时间长，效果好
燃烧比90%弱，燃烧时间短，实验成功
燃烧比70%弱，燃烧时间更短，实验成功
难以燃烧，只是发红
【结论1】：就0.38mm铁丝而言，铁丝燃烧对氧气体积分数的要求是 （选填“＞”“＝”或“＜”）55%，且氧气浓度越大，燃烧现象越 （填“剧烈”或“不剧烈”）；
【讨论】如果实验中所用集气瓶的容积为125mL，实验时集气瓶中需留25mL水，如果需收集100mL体积分数为80%的氧气，其操作方法是先在集气瓶中装 mL水，然后用排水法收集，直到剩下25mL水。（空气中氧气的体积分数计为20%）
【探究二】铁丝燃烧为什么会火星四射？
【资料】生活中常见的铁都不是纯净的铁，都含有一定量的碳
【设计与实验2】小明将直径都为0.38mm的纯铁丝和不同含碳量的铁丝放入氧气中燃烧，实验现象记录如表，请你分析完成下表：
物质
纯铁丝
含碳0.05%的铁丝
含碳0.2%的铁丝
含碳0.6%的铁丝
燃烧时
的现象
无火星四射现象，
熔断
剧烈燃烧
极少火星
剧烈燃烧
少量火星
【结论2】通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和含碳量 （选填“有关”或“无关”）。
【答案】（1）引燃铁丝；防止铁丝燃烧的高温熔化物溅落炸裂瓶底；
【结论1】＞；剧烈。
【讨论】100；
【设计与实验2】剧烈燃烧，火星四射；
【结论2】有关。
【解析】（1）铁丝在氧气中燃烧实验中，螺旋状铁丝的末端系一根火柴是为了引燃铁丝；集气瓶中先放一些水的作用是防止铁丝燃烧的高温熔化物溅落炸裂瓶底。故填：引燃铁丝；防止铁丝燃烧的高温熔化物溅落炸裂瓶底；
【结论1】：根据表格提供的数据可以看出，就0.38mm铁丝而言，铁丝燃烧对氧气体积分数的要求是大于55%，且氧气浓度越大，燃烧现象越剧烈，故填：＞；剧烈。
【讨论】实验中所用集气瓶的容积为125mL，实验时集气瓶中需留25mL水，如果需收集100mL体积分数为80%的氧气，则需要先在集气瓶中装 100mL水，然后用排水法收集，直到剩下25mL水，故填：100；
【探究二】铁丝燃烧为什么会火星四射？
【资料】生活中常见的铁都不是纯净的铁，都含有一定量的碳
【设计与实验2】结合表格提供的现象，含碳0.6%的铁丝会剧烈燃烧，火星四射，故填：剧烈燃烧，火星四射；
小明将直径都为0.38mm的纯铁丝和不同含碳量的铁丝放入氧气中燃烧，实验现象记录如表，请你分析完成下表：
【结论2】通过以上实验可以看出，铁丝燃烧产生火星四射现象和含碳量有关，故填：有关。
14．某兴趣小组的同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
（提出问题）①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
（1）（查阅资料）①氯化钾可溶于水；②研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：
氧化铁
氧化铝
氧化铜
氧化镁
开始反应温度（℃）
420
515
305
490
剧烈反应温度（℃）
490
540
350
545
实验室用氯酸钾制取氧气，如果没有二氧化锰，最好选用上述物质的 作催化剂。
（2）（设计并完成实验）
I、将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ、将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ、将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热
（实验现象分析）
Ⅲ中X的值应为 g，实验Ⅰ和Ⅲ对比的目的是 。
（3）实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是 。
（4）将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，然后进行称量，目的 。（5）判断氧化铜能否作氯酸钾分解的催化剂，还要做一个实验： 。实验Ⅲ中发生化学反应的符号表达式为： 。
（6）（拓展延伸）二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为比较两者的催化能力，某同学按图甲所示装置进行了如下实验。
（查阅资料）过氧化氢分解为放热反应；温度过高，过氧化氢酶的活性反而会降低。
（实验步骤）
①连接好装置，检查装置的气密性。
②取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。
③用注射器A从容器中抽出2毫升气体，用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中，采集数据。直至反应结束。
④用3.1毫克、5.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰重复上述实验，获取数据如图乙。
检查甲装置气密性的方法是 。
（7）分析乙图中的相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强"的结论，其依据是 。
（8）依题目中信息推测：过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中突然变慢。理由是 。
【答案】（1）氧化铜
（2）1.0；氧化铜是否加快氯酸钾的分解（或其他合理答案均可）
（3）氧化铜与二氧化锰对氯酸钾的催化效果哪一种好（合理答案均可）
（4）氧化铜在反应前后的质量是否发生变化
（5）氧化铜在反应前后的化学性质是否发生变化（或将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，得到的氧化铜再加入氯酸钾，加热，如果还能加快氯酸钾分解，说明氧化铜可作氯酸钾的催化剂等合理答案均可）；
（6）推动注射器A的活塞，注射器B的活塞往外移动（或微热锥形瓶，若注射器活塞往外移动，则气密性良好等合理答案）
（7）相同时间内，加入等量催化剂和过氧化氢酶，则加过氧化氢酶的容器内压强更大（或容器内产生相同的压强时，加入等量催化剂和过氧化氢酶，则加过氧化氢酶的所需时间更短）
（8）反应放热，温度升高，过氧化氢酶活性受热后降低，导致反应速率突然变慢
【解析】（1）由表中数据可知，加入氧化铜后氯酸钾开始反应和剧烈反应时的温度均是最低的，所以实验室用氯酸钾制取氧气，如果没有二氧化锰，最好选用上述物质中的氧化铜，故填氧化铜。
设计并完成实验：
（2）为和Ⅱ进行对比，Ⅲ中X的值应为1.0g；
实验Ⅰ和Ⅲ对比的目的是验证氧化铜是否加快氯酸钾的分解。
（3）实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是验证氧化铜与二氧化锰对氯酸钾的催化效果哪一种好。
（4）将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，然后进行称量，目的是验证氧化铜在反应前后的质量是否发生变化。
（5）判断氧化铜能否作氯酸钾分解的催化剂，还要做一个实验验证氧化铜在反应前后的化学性质是否发生变化，即将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，再加入氯酸钾，加热，如果还能加快氯酸钾分解，说明氧化铜可作氯酸钾的催化剂；
实验Ⅲ中发生化学反应的符号表达式为： 。
（6）检查甲装置气密性的方法是推动一个注射器活塞，另一个注射器活塞往外移动，或微热锥形瓶，若注射器活塞往外移动，则气密性良好，故填推动注射器A的活塞，则注射器B的活塞往外移动，则气密性良好（或微热锥形瓶，若注射器活塞往外移动，则气密性良好）
（7）分析乙图中的相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强"的结论，其依据是相同时间内，加入等量催化剂，过氧化氢酶，则加过氧化氢酶的容器内压强更大，说明分解速率更快，或容器内产生相同的压强时，加入等量催化剂和过氧化氢酶，加过氧化氢酶所需的时间更短，说明分解速率更快。
（8）过氧化氢酶质量过大，使过氧化氢分解加剧，而过氧化氢分解为放热反应，所以温度升高，过氧化氢酶的活性反而会降低，导致实验过程中突然变慢。
根据空气中氧气的体积分数为21%，进行计算。
15．某化学兴趣小组对人体呼出气体进行了如下探究。
（1）（探究一）测定呼出的气体中二氧化碳的体积分数
先检查装置（图甲）的 ，在集气瓶中装入VmL足量氢氧化钠溶液以充分吸收二氧化碳气体，在医用输液袋中装入 VmL 呼出的气体，连接装置。
（2）打开弹簧夹 ，缓慢将袋中的气体全部排出。读出量筒中液体体积为 V1mL。
（3）实验测出，二氧化碳的体积分数为 （用V、V1表示）。
（4）（探究二）人体吸入的空气与呼出的气体组成有什么不同？
如图乙所示，把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入食品保鲜袋中，开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理后如图丙所示（纵坐标均为某气体体积分数（%），横坐标均为时间（S））。据图回答：
表示二氧化碳体积分数变化的是 （填“X、Y或Z”）。
（5）Y 的体积分数在 60s 之后逐渐减小，推测保鲜袋中可能出现的现象是 。（6）实验中，200s 时没有采集数据的其余气体的总体积分数为 。
（7）小组同学认为空气成分中“其它气体和杂质”主要是指水蒸气等，由此实验数据判断该认识是 （填“正确”或“不正确”），理由是 。
【答案】（1）气密性 （2）K1、K2（3）（4）X（5）保鲜袋内壁有水雾（6）76.6%
（7）不正确；由实验可知，空气中水的体积分数为 1.98%，而空气成分中其它气体和杂质体积分数只有0.03%
【解析】（1）实验前应先检查装置的气密性，装入试剂，在医用输液袋中装入VmL气体，连接装置。（2）关闭弹簧夹K1、K2，缓慢将袋中的气体全部排出。读出量筒中液体体积为 V1mL。（3）氢氧化钠吸收二氧化碳，减少的体积就是二氧化碳的体积，故二氧化碳的体积分数为 。（4）把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入袋中，开始采集数据（如图1），然后向袋内吹入气体，采集的数据经处理得到图丙，由于呼出气体中二氧化碳增多和水蒸气增多，氧气减少，表示二氧化碳体积分数变化的是X。（5）由于水蒸气冷凝，所以Y曲线60s之后逐渐下降，可推测保鲜袋中可能出现的现象是保鲜袋内壁有水雾。（6）由图表中的数据可知，200s时没有采集数据的其余气体的总体积分数为：100%-17.17%-3.67%-2.50%=76.66%。（7）小组同学曾认为空气成分中“其它气体和杂质”主要包括水蒸气等，由实验可判断该认识是错误的，理由是由实验可知，空气中水的体积分数为 1.98%，而空气成分中其它气体和杂质体积分数只有0.03%。
16. （2022年福建省龙岩市科学素养大赛）小组同学进行“人体吸入和呼出气体成分”的探究。
【提出假设】人体呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入气体。
【查阅资料】碳酸钙不溶于水，碳酸氢钙【Ca(HCO3)2】可溶于水。
【进行实验】
实验装置
实验步骤
实验现象
Ⅰ.检查装置气密性： 。
Ⅱ.将装置内的水换成澄清石灰水。
Ⅲ.吸气时：打开K1，关闭K2，从呼吸口吸气30秒，观察石灰水的变化。
①中澄清石灰水不变浑浊。
Ⅳ.吹气时： 观察石灰水的变化。
实验中有同学发现，吹气一段时间后浑浊的石灰水重新变澄清。他将②中重新加入等体积的石灰水，进一步进行吹气实验。
实验编号
石灰水浓度
持续吹气时间
实验现象
2-1
0.16%
30秒
澄清石灰水变浑浊
2-2
0.16%
2分钟
澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清
2-3
0.08%
30秒
澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清
2-4
0.08%
2分钟
澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清
【解释与结论】
（1）步骤Ⅰ中检查该装置气密性的方法是_______。
（2）补全步骤Ⅳ的操作__________。
（3）能说明假设成立的实验现象是_________。
（4）能说明石灰水重新变澄清与石灰水浓度有关的实验是______（填实验编号）。
（5）澄清石灰水浑浊后又变澄清时发生了化合反应，依据资料写出该反应的化学方程式________。
【反思与评价】
（6）步骤Ⅳ中，有同学观察到石灰水变澄清，而有的同学未观察到，产生现象差异的可能原因是_________。（写一条即可）
【答案】 ①. 往①②中注水浸没导管后，关闭K2，打开K1，向呼吸口吹气，立即关闭K1，观察到长导管内形成水柱，一段时间后水柱不下降，说明装置①气密性良好同理，检查②的气密性 ②. 关闭K1，打开K2，从呼吸口吹气30秒 ③. ①中石灰水不变浑浊，②中石灰水变浑浊 ④. 2-1和2-3 ⑤. ⑥. 单位时间吹出气体的量不同（吹气速度等）或澄清石灰水浓度不同（合理即可）
【解析】
解释与结论：（1）步骤Ⅰ中检查该装置气密性的方法：往①②中注水浸没导管后，关闭K2，打开K1，向呼吸口吹气，立即关闭K1，装置内压强增大，若观察到长导管内形成水柱，一段时间后水柱不下降，说明装置①气密性良好，同理，检查②的气密性；
（2）吹气时需要将气体通入澄清的石灰水中，因此关闭K1，打开K2，从呼吸口吹气30秒，观察石灰水的变化，故填：关闭K1，打开K2，从呼吸口吹气30秒；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若人体呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入气体，会观察到①中澄清的石灰水不变浑浊，②中澄清的石灰水变浑浊，故填：①中石灰水不变浑浊，②中石灰水变浑浊；
（4）实验2-1中石灰水的浓度是0.16%，持续吹气30秒，澄清石灰水变浑浊；实验2-3中，石灰水的浓度是0.08%，持续吹气30秒，澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清，所以能说明石灰水重新变澄清与石灰水浓度有关的实验是2-1和2-3，故填：2-1和2-3；
（5）澄清石灰水浑浊后又变澄清，是因为反应生成的碳酸钙和水、二氧化碳反应生成可溶性的碳酸氢钙，化学方程式为： ；
反思与评价：（6）步骤IV中，有同学观察到石灰水变澄清，而有的同学未观察到，产生现象差异的可能原因是石灰水的浓度不同或单位时间内吹出气体的量不同，故填：单位时间吹出气体的量不同（吹气速度等）或澄清石灰水浓度不同（合理即可）。
17. （2022年第十四届中学生数理化综合实践活动九年级化学应用）小明用大小不同的玻璃罩罩在两组点燃的蜡烛上(如图甲)，观察发现A组实验高处烛焰先熄灭，B组实验低处烛焰先熄灭。为了探究玻璃罩中烛焰熄灭顺序不同的原因，小明以A组为研究对象进行如下实验；
实验一：将6个盛有等量澄清石灰水的敞口容器固定在铁丝上，点燃蜡烛，立即用小玻璃罩罩上(如图乙)。分别记下各容器内石灰水变浑浊所需的时间。多次重复实验获得数据如表。
容器编号
1
2
3
4
5
6
平均时间/秒
3.2
3.8
5.0
7.1
11.1
19.0
实验二：将3支温度计分别挂在小玻璃罩内不同位置(如图丙)，点燃蜡烛，一段时间后发现温度计①示数明显增大，温度计②③示数增大不明显。
(1)根据实验一的结果，推测A组实验高处烛焰先熄灭的原因是_____。
(2)实验二研究的问题是______。
(3)结合本实验的研究结果，对B组实验现象做出简要解释：______。
【答案】 ①. 玻璃罩内高处二氧化碳的浓度大，二氧化碳不燃烧不支持燃烧； ②. 探究玻璃罩内不同位置的温度 ③. 在大玻璃罩内，生成热的二氧化碳气体冷却后，聚集在玻璃罩的底部，二氧化碳不燃烧不支持燃烧
【解析】
(1)由实验一的结果可知，小玻璃罩内高处的石灰水变浑浊的快，说明了小玻璃罩内高处二氧化碳的浓度大，推测A组实验高处烛焰先熄灭的原因是 玻璃罩内高处二氧化碳的浓度大，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧；
(2)实验二可知，玻璃罩内各处的温度不同，所以研究的问题是探究小玻璃罩内不同位置的温度；
(3)二氧化碳的密度比空气大，B组中低处烛焰先熄灭的原因是：在大玻璃罩内生成热的二氧化碳气体冷却后，聚集在玻璃罩的底部，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧。
18.为探究影响氯酸钾分解速率的因素，小明把实验温度恒定在330℃或380℃，(其他实验条件见下表)，并设计了以下实验。
实验编号
氯酸钾的质量
催化剂及其质量∕g
温度∕℃
反应的时间/s
待测值
①
2.0
无
330
100
②
2.0
氧化铁0.5
330
100
③
2.0
二氧化锰0.5
330
100
④
2.0
二氧化锰___
___
100
请回答 ：
（1）通过比较待测值大小来判断反应的速率，则待测值指的是 。
（2）进行实验②和③，并进行对比，其实验目的是 。
（3）要说明氧化铁对氯酸钾分解速率的影响，则要选用实验 和实验 进行对比。
（4）用实验③和④探究温度对氯酸钾分解速率的影响，则二氧化锰的质量是 g，控制的温度是 ℃若实验③的待测值小于④，则得到的实验结论： ；实验③反应的文字表达式： 。
（5）（继续探究）氯酸钾和氧化铁(Fe2O3)的质量比会不会影响反应的快慢？
调节KClO3和Fe2O3的质量比制备氧气，整理数据绘制出如图，从图中得出KClO3和Fe2O3反应的最佳质量比是 。
（6）测量气体体积时，可以将反应的发生装置和倒置量筒连接(如图所示)，读数时慢慢上下移动量筒，使量筒内外液面高度相同，目的是： ；为了提高测量结果的准确率，则收集气体应选图中的 (填A或B)。
（7）测量气体体积开始前，量筒内上方未排出的空气，使测量结果 (填偏大，偏小或不变)。读数操作正确的情况下，测得的气体体积比理论上生成的氧气体积大，可能原因是 。
（8）如图所示，在KClO3和Fe2O3质量比为5：4 之前，氧化铁质量越多，反应越快的原因： 。
【答案】（1）相同时间内收集到氧气的体积
（2）探究不同催化剂对氯酸钾分解速率的影响
（3）①；②
（4）0.5；380；温度越高，反应速率越快；氯酸钾 氯化钾+氧气
（5）5:4
（6）使内外压强相同，防止因为压强差产生读数误差；A
（7）不变；未冷却到室温
（8）氧化铁越多与氯酸钾接触面积越大，越利于反应进行
【解析】（1）探究影响氯酸钾分解速率的因素，实验中反应时间相同，通过比较待测值大小来判断反应的速率，则待测值指的是相同时间内收集到氧气的体积；
（2）实验②和③中变量为催化剂种类，进行对比，其实验目的是探究不同催化剂对氯酸钾分解速率的影响；
（3）要说明氧化铁对氯酸钾分解速率的影响，则变量为有无氧化铁，需要选用实验①和实验②进行对比；
（4）探究影响氯酸钾分解速率的因素，小明把实验温度恒定在330℃或380℃。由图表可知，实验③④中反应温度不同，则其它变量应该相同，故二氧化锰质量应该为0.5；实验①②③中温度均为330℃，则④温度为380℃，以便形成对照实验；
故用实验③和④探究温度对氯酸钾分解速率的影响，则二氧化锰的质量是0.5g，控制的温度是380℃；若实验③的待测值小于④，则得到的实验结论：温度越高，反应速率越快；实验③反应为氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热生成氯化钾和氧气，氯酸钾 氯化钾+氧气；
（5）由图可知，KClO3和Fe2O3反应的最佳质量比是5:4，此时单位时间内得到氧气体积最大，反应最快；
（6）测量气体体积，读数时慢慢上下移动量筒，使量筒内外液面高度相同，目的是：使内外压强相同，防止因为压强差产生读数误差；收集气体时，导管刚伸入量筒即可，应选图中的A；
（7）测量气体体积时排出水的体积就是收集到气体的体积，故开始前量筒内上方未排出的空气，使测量结果不变；读数操作正确的情况下，测得的气体体积比理论上生成的氧气体积大，可能原因是未冷却到室温，气体膨胀，导致误差；
（8）在KClO3和Fe2O3质量比为5：4 之前，氧化铁质量越多，反应越快的原因：氧化铁越多与氯酸钾接触面积越大，越利于反应进行。
19．84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂，兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠（化学式为NaClO）。
（1）【实验1】取少量84消毒液于试管中，滴加H2O2溶液，发现有大量气泡产生；然后
（填写实验操作和现象），证明产生的气体是氧气。
（2）【提出问题】在上述反应中，NaClO的作用是什么？
【作出猜想】猜想一：作反应物，NaClO与H2O2溶液发生化学反应；
猜想二：作 ，类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用。
（3）【实验2】
①按如图所示组装实验装置，并检查装置的气密性；
②向锥形瓶中加入30mL 84清毒液，注射器中吸入25mL H2O2溶液。
③将注射器中的H2O2溶液平均分5次推入锥形瓶中：每次推入H2O2溶液，待不再产生气泡后，记录收集气体的总体积（忽略其他因素对测量结果造成的影响）见下表。
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
收集气体的总体积/mL
140
280
365
x
375
①表中的数据x= 。
②分析表中数据得出“猜想一正确”，其依据是 。
（4）【分析讨论】NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外，还生成 和水。
（5）【拓展反思】生活中常用消毒剂除84消毒液、H2O2溶液外，还有75%酒精、过氧乙酸等。在使用各种消毒剂时，要考虑它们的性质。切记：科学使用，注意安全!生活中下列使用消毒剂的做法正确的是 。
A．不同的消毒剂可随意混合使用
B．使用84消毒液的浓度越高越好
C．使用75%酒精消毒应远离明火，防止火灾
D．84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存
【答案】（1）把带火星的木条伸入试管中，带火星的木条复燃
（2）催化剂
（3）370；每次加入的过氧化氢溶液溶液质量不变，如果NaClO是催化剂，则每次产生气体的质量相等，但实验结果是产生气体的质量不等，在减少
（4）氯化钠
（5）C；D
【解析】（1）【实验1】取少量84消毒液于试管中，滴加H2O2溶液，发现有大量气泡产生；然后把带火星的木条伸入试管中，带火星的木条复燃，证明产生的气体是氧气，是利用了氧气有助燃性，能使带火星的木条复燃。
（2）猜想一：作反应物，NaClO与H2O2溶液发生化学反应；
猜想二：作催化剂，类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用，因为分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用是催化作用。
（3）①根据表格中第一次和第二次的数据可知，当次氯酸钠存在时，每加入5mL过氧化氢溶液，生成气体：280mL-140mL=140mL。第二次和第三次比较，加入5mL过氧化氢溶液生成气体：365mL-280mL=85mL；前后比较可知，第3次中次氯酸钠已经完全反应，此后生成的气体只与过氧化氢溶液的体积成正比。
第4次比第3次多5mL过氧化氢溶液，第5次比第3次多10mL过氧化氢溶液，那么第4次时生成的气体：，则第4次生成气体：365ml+5ml=370ml。
所以，表中的数据x=370。
②分析表中数据得出“猜想一正确”，其依据是每次加入的过氧化氢溶液溶液质量不变，如果NaClO是催化剂，则每次产生气体的质量相等，但实验结果是产生气体的质量不等，在减少。
（4）【分析讨论】NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外，还生成氯化钠和水，因为化学反应一定遵循质量守恒定律，反应前后元素的种类不变。
（5）A、不同的消毒剂不可随意混合使用 ，比如84消毒液题意过氧化氢溶液混合会降低消毒效果，故错误；
B、使用84消毒液的浓度不是越高越好 ，浓度越高有可能会反应生成氯气，污染环境，故错误；
C、使用75%酒精消毒应远离明火，防止火灾 ，因为酒精属于易燃物，故正确；
D、84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存，因为它们不稳定，会分解，故正确；
故答案为：CD。
20.（2022年江西赣州市会昌县研学监测）为解决能源与环境问题，有学者提出如图所示的含碳物质转化的技术路线。
（1）“可燃冰”中甲烷完全燃烧的化学方程式为__________。
（2）反应②属于_________（填基本反应类型）。
（3）反应④中，参加反应的CO2和生成的CH4的分子数目之比为_________。
（4）反应③使用一种新型催化剂，过程微观示意图如图。该过程的中间产物是_________（填化学式）、氧和氢进一步作用生成甲醇（CH3OH）和水。
（5）该转化技术路线有利于实现___________
【答案】（1）
（2）分解反应 （3）1:1
（4）CO （5）碳循环利用，减少碳排放
【解析】
（1）“可燃冰”中甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：；
（2）反应②是碳酸氢钾加热生成碳酸钾、水和二氧化碳，符合“一变多”，属于分解反应；
（3）反应④为二氧化碳和氢气生成甲烷和水，反应的方程式为：，参加反应的CO2和生成的CH4的分子数目之比为1:1；
（4）由催化过程的微观示意图可知，该过程的中间产物是一氧化碳（化学式为CO）及甲醇（CH3OH）和水；
（5）该技术路线以二氧化碳为原料，制取燃料甲烷，有利用于实现碳循环和减少二氧化碳的排放。
21．因二氧化碳能溶于水，并能与水反应生成碳酸，所以二氧化碳一般不用排水法收集。二氧化碳气体究竟能否用排水法收集呢？
（1）某化学兴趣小组利用如图1所示的两套装置进行了深入地探究。
请写出石灰石与稀盐酸反应的化学方程式： 。
（定性实验）实验后，装置Ⅱ水槽中的液体应该呈酸性，向此液体中滴加紫色石蕊试液溶液颜色会变为 。但是取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象。对此你认为可能的原因是 。
（定量实验）采用数字化实验测定排水法和向上排空气法收集的二氧化碳纯净度的差异。因实验设备有限，本实验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。请填写下列表格中相应的空白（精确到1%即可）：
测得氧气含量
推算出CO2含量
结论
排空气法
6．6%
69%
排水法收集到的二氧化碳更纯净
排水法
4．2%
通过实验可知，若对CO2纯度要求较高，应该使用排水法收集二氧化碳。
（实验反思）利用装置I和装置Ⅱ收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是 。
（交流讨论）证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，还有什么方法？ 。
（2）（拓展应用）利用传感器对二氧化碳性质再探究。
步骤1：如图2所示装置的气密性良好，三瓶250mL的烧瓶内收集满CO2气体，三个注射器内各装有等体积的液体（分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液）。连接好装置和压强传感器。
步骤2：三位同学同时迅速将注射器内等体积的液体（水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液）注入各自烧瓶中，关闭活塞。
步骤3：一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器定量实时地传回烧瓶内气压变化形成的图像情况如图3所示。
（查阅资料）氢氧化钙微溶于水，氢氧化钠易溶于水，两者均可与二氧化碳发生反应。
导致曲线AB段气压增大的主要原因是： 。
（3）图中曲线1中 段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的。
（4）利用现有的装置，在不使用其他试剂的情况下，请你写出除振荡烧瓶外继续降低E点的操作方法 。
（5）曲线2与曲线3差异较大的原因是 。
【答案】（1）；红色；二氧化碳在水中溶解度较小（合理答案即给分）；80%；锥形瓶中的空气随二氧化碳气体进入集气瓶（合理答案即给分）；向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度（合理即可）
（2）注射器中液体加入烧瓶中时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大。（合理即可）
（3）CD
（4）使烧瓶内物质冷却（或抽气等）（合理即可）
（5）饱和石灰水浓度太低（氢氧化钙微溶于水）影响了二氧化碳的吸收。（合理即可）
【解析】石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；定性试验：酸性溶液能使紫色的石蕊试液变红色；而取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象，这可能是由于二氧化碳在水中溶解度较小造成的；故填：红色；二氧化碳在水中溶解度较小；定量实验：设总体积是100mL，氧气含有4．2%，所以氧气是4．2mL，则空气体积是： ，所以空气的体积分数是20%，则二氧化碳是80%；故填：80%；实验反思：利用装置I和装置II收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是装置本身含有空气；故填：锥形瓶中的空气随二氧化碳气体进入集气瓶（合理答案即可）；交流讨论：证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，可以选择如下方法向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度；故填：向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度（合理即可）；拓展应用：
（2）注射器中液体加入烧瓶中时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大，所以曲线AB段气压增大；故填：注射器中液体加入烧瓶中时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大；
（3）振荡烧瓶会加快二氧化碳的溶解，所以图中曲线1中CD段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的；故填：CD；
（4）使烧瓶内物质冷却，温度降低压强也会减小或抽气也会造成压强减小；故填：使烧瓶内物质冷却（或抽气等）；
（5）曲线3表示了装置内的气压减小最大，所以是二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，生成了碳酸钠和水；曲线2与曲线3差异较大的原因是氢氧化钙微溶于水，饱和氢氧化钙溶液中含有氢氧化钙的量很少，影响了二氧化碳的吸收；故填：饱和石灰水浓度太低（氢氧化钙微溶于水）影响了二氧化碳的吸收。
22．下列装置常用于气体的实验室制取和收集。请回答下列问题。
（1）写出下列仪器的名称，a ；b ；
（2）A、B装置中，能起到随开随制，随关随停效果的是 （填字母）；
（3）实验室常用大理石（或石灰石）来制取CO2，某同学提出用碳酸钠来替代大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，两个反应的反应原理相同。请写出用碳酸钠反应制取CO2的化学方程式 ； （4）①若用下图1装置收集二氧化碳，气体应从 （填“a”或“b”）端通入，验满方法是 。将点燃的镁条伸入集满CO2的集气瓶中，能剧烈燃烧，同时观察到生成一种白色固体和一种黑色固体单质，请写出该反应的化学方程式 。
②若用上图2所示装置来测量生成的CO2的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是 ，植物油上方原有的空气对实验结果 （填“有”或“无”）明显影响。
③已知氨气的密度比空气小，极易溶于水，则收集氨气应选择的装置是 （选填装置编号D或E或F）
（5）老师用C装置制取、收集CO2，并将燃着的木条放在集气瓶口处，同时利用数据采集器和传感器测定并记录木条燃烧情况变化时对应的CO2体积分数，数据见下表。
CO2的体积分数/%
34.4
36.3
39.2
43.1
44.3
48.8
51.5
木条的燃烧状况
不灭
不灭
火焰变小
火焰变小
熄灭
熄灭
熄灭
当瓶内O2的体积分数为12％时，放在瓶口的木条 （填“不灭”“火焰变小”或“熄灭”）（不考虑空气中原有CO2以及实验产生的水蒸气对计算结果的影响）；请写出计算过程。
（6）若装置C中反应剧烈，从实验安全角度考虑，不宜采用的措施有 （填序号）
A.用容积较小的锥形瓶
B.减慢滴加液体的速度
C.加热反应物
D.降低液体反应物的浓度
【答案】（1）铁架台；长颈漏斗
（2）B
（3）Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2
（4）b；用燃着的木条靠近a端出口，若木条熄灭，说明CO2已集满；Mg+CO2 MgO+C；防止二氧化碳溶于水；无；E
（5）设集气瓶的体积为1，则瓶内氧气的体积为1×12%=0.12，由于氧气在空气中的体积分数为21%，因此瓶内空气的体积为0.12÷21%=0.57，则收集到CO2的体积为1-0.57=0.43，由表中数据可知，此时木条燃烧的火焰变小。故填：火焰变小
（6）AC
【解析】（1）由图可知，仪器a的名称是铁架台，仪器b的名称是长颈漏斗。故填：铁架台 长颈漏斗；（2）在B装置中，通过活塞的开关，达到随开随制，随关随停的效果。故填：B；（3）碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的符号表达式为：Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2；（4）①CO2的密度比空气大，用向上排空气法收集，CO2气体从图1装置的b端通入。要检验CO2是否充满集气瓶，可用燃着的木条靠近a端出口，若木条熄灭，说明CO2已集满。将点燃的镁条伸入集满CO2的集气瓶中，剧烈燃烧，生成白色固体MgO和黑色固体单质C，反应的符号表达式为：Mg+CO2 MgO+C。故填：b 用燃着的木条靠近a端出口，若木条熄灭，说明CO2已集满 Mg+CO2 MgO+C；②要测量二氧化碳的体积只能用排水法，用量筒测量水的体积从而测出二氧化碳的体积。二氧化碳能溶于水，所以要在水的上方放一层植物油，防止二氧化碳溶解。植物油上方原有的空气不会溶解在水中，对实验结果没有影响。故填：防止二氧化碳溶于水 无；③氨气的密度比空气小，且极易溶于水，因此收集氨气只能选用向下排空气法收集。故填：E；（5）解析过程中答案；（6）装置C中反应剧烈，从实验安全角度考虑，不宜用容积较小的锥形瓶，因为会使反应更剧烈，加热反应物，也会使反应更剧烈。故填：ac。
23. （2022年第十四届中学生数理化综合实践活动九年级化学应用）化合物中某一种元素的原子短缺可形成非整比化合物，这类化合物中各类原子的相对数目不能用简单整数比表示，如Fe0.9O、PbO1.9等。非整比化合物是新型的功能材料，具有很大的科技价值。
（1）PbO1.9中铅元素有+2、+4两种价态，其中+4价铅占铅总量的_____。
（2）如图所示，Fe0.9O可用于CO2的综合利用。
①请写出该转化的两个优点：_____，_____。
②若用66.4gFe0.9O与足量的CO2完全反应可生成_____gC（碳）。
【答案】（1）90% （2） ①. 利用太阳能将二氧化碳转化为碳和氧气 ②. Fe0.9O可循环利用 ③. 1.2
【解析】
（1）PbO1.9中铅元素具有+2、+4 两种价态，设+4 价铅占铅总量的x，根据化合物各元素化合价代数和为零，则，，故+4 价铅占铅总量的90%。
（2）①根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为Fe3O4和C，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，在此循环过程中，利用了太阳能，Fe0.9O可循环使用，节省原料，且能将CO2转化为C和O2，减少了空气污染；该转化的两个优点：利用了太阳能将CO2转化为C和O2、Fe0.9O可循环使用。
②由图示可知，Fe0.9O与足量的CO2完全反应生成碳和四氧化三铁。
解：设生成碳的质量为
24. (江西省上饶市2020-2021学年九年级学科竞赛)请运用化学知识，回答以下问题。
（1）观察粒子排列规律，将合适的化学符号填入空白：O2-、F-、______、Na+、Mg2+。
（2）根据氯酸钾的化学式是KClO3，推测出氯酸钙的化学式为______；自来水厂用一种新型的消毒试剂高铁酸钠（Na2FeO4）进行消毒，高铁酸钠中铁元素的化合价为______。
（3）某化学兴趣小组的同学为了探究水的净化过程，从河中取来水样，观察到水样呈黄色，有异味，浑浊，有固体小颗粒，现对水样进行如下处理：
①取适量水样，加入______，搅拌，静置，一段时间后，进行过滤；
②实验过程中发现该过滤操作比预期时间长得多，可能的原因是______（写出一条即可）。
（4）下列有关燃烧和灭火的分析或做法正确的是______。（填选项序号）
A. 吹灭蜡烛：降低着火点 B. “釜底抽薪”：利用了清除可燃物的灭火原理
C. 电器起火：用水浇灭 D. 煽风点火：增大可燃物与氧气的接触面积
【答案】（1）Ne （2） ①. Ca（ClO3）2 ②. +6
（3） ①. 明矾 ②. 滤纸没有紧贴漏斗内壁 （4）B
【解析】
（1）粒子是根据质子数依次增加1且核外电子排布相同规律排列，故空白处应填质子数为10的氖原子，化学符号为Ne；
（2）氯酸钾中氯酸根化合价为-1价，在氯酸钙中钙元素为+2价，故氯酸钙化学式为Ca(ClO3)2；
高铁酸钠中钠元素为+1价，氧元素为-2价，设铁元素化合价为x，根据化合物中化合价代数和为零，得1×2+x+(-2)×4=0，解得x=+6，故高铁酸钠中铁元素的化合价为+6；
（3）①明矾可以吸附水中杂质使其沉降，故取适量水样，加入明矾，搅拌，静置，一段时间后，进行过滤；
②滤操作比预期时间长得多说明滤纸没有紧贴漏斗内壁，产生了气泡，降低了液体的流速，故过滤速度慢；
（4）A、吹灭蜡烛是将温度降低到可燃物着火点以下，不是降低着火点，不正确；
B、“釜底抽薪”是将柴拿走，是利用了清除可燃物的灭火原理，正确；
C、电器起火，水能导电，不能用水扑灭，不正确；
D、煽风点火是增加空气的量，并不是增大可燃物与氧气的接触面积，不正确。
故选B。
25．2021年江西省自主设计的“人造太阳”首次成功放电。
（1）“人造太阳”合理利用了可控核聚变，氘、氚是核聚变的热核材料。
原子种类
质子数
中子数
核外电子数
氘
1
1
1
氚
1
2
x
①氘和氚属于 （选填“同种”或“不同种”）元素的原子，上表中x= 。
②贮存氘气的钢瓶禁止靠近明火，据此推测氘气具有的化学性质是 。
（2）下列示意图“”表示质子、“”表示中子、“”表示电子，能正确表示氚原子结构的是____。（填序号）
A． B． C． D．
【答案】（1）同种；1；易燃性（可燃性） （2）A
【解析】（1）①氘和氚质子数均为1，属于同种元素的原子，原子中，质子数=核外电子数，故上表中x=1，故填：同种；1。
②贮存氘气的钢瓶禁止靠近明火，据此推测氘气具有的化学性质是易燃性（可燃性），故填：易燃性（可燃性）。
（2）氚原子一个质子两个中子，核外一个电子，
故答案为：A。
26．某化学兴趣小组为探究铝和铜的金属活动性强弱，开展了以下探究活动。
（1）（探究实验）
编号
甲
乙
丙
实验操作
将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中
将表面打磨后的铝丝
浸入CuSO4液中
将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2液中
实验现象
无明显现象
铝丝表面析出红色固体
铝丝表面析出红色固体
比较实验乙和实验 （选填“甲”或“丙”）可知：打磨能破坏氧化铝薄膜。
（2）实验乙中发生反应的化学方程式为 ，据此可知金属活动性Al比Cu ；（选填“强”或“弱”）
（3）查阅资料得知：CuSO4溶液中有Cu2+、 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子。
下列是小林同学对实验丙的现象进行的分析，你认为下列猜想合理的是 （填字母）。
A.H2O破坏了氧化铝薄膜
B. Cl-破坏了氧化铝薄膜
C .Cu2+破坏了氧化铝薄膜
D. 破坏了氧化铝薄膜
（4）（探究实验二）将铝丝和铜丝分别浸人相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，铜丝不反应；一段时间后铝丝的表面产生大量气泡，氢气的产生速度与时间的关系如图所示。
铝丝反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会 （选填“吸收”或“放出”） 热量。
（5）图中0～a段未产生气体的原因是 ，b点所对应溶液中的溶质有 （填化学式），c～d段产生氢气的速率下降的主要原因是 。
【答案】（1）甲（2）；强（3）B（4）放出
（5）铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应；Al2(SO4)3、H2SO4；稀硫酸被消耗，浓度降低（合理即可）
【解析】（1）甲实验中将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中，无明显现象，乙实验中将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4液中，观察到铝丝表面析出红色固体，比较实验甲和乙可知，打磨能破坏氧化铝薄膜，故填甲。
（2）实验乙中发生的反应是铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，故反应的的化学方程式写为：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu；
上述反应中，铝能够将硫酸铜中的铜置换出来形成铜单质，证明铝的活动性比铜强，故填强。
（3）CuSO4溶液中有Cu2+、 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子，实验甲中将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中无明显现象，实验丙中将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2液中，铝丝表面析出红色固体，说明Cl-破坏了氧化铝薄膜，故填B。
（4）铝丝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会放出热量，故填放出。
（5）图中0～a段未产生气体的原因是铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应，故填铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应；
由图可知，b点是铝与稀硫酸反应构成中的一点，则b点所对应溶液中的溶质有反应生成的硫酸铝和剩余的稀硫酸，其化学式分别为Al2(SO4)3、H2SO4，故填Al2(SO4)3、H2SO4；
c～d段产生氢气的速率下降的主要原因是随着反应的进行，硫酸被消耗，溶液中硫酸的浓度减小，反应速率减慢，故填稀硫酸被消耗，浓度降低。
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