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19. (11分)如图所示为实验室常用的实验装置,据图回答下列问题。
(1)写出带标号仪器的名称:①____;②____。
(2)工业上一般采用分离净化后的液态空气制取氧气。在生产中应控制温度的范围是____(已知在$1.01×10^5Pa$时,$O_2的沸点为-183^{\circ}C$,$N_2的沸点为-196^{\circ}C$)。
(3)加热的条件下,实验室制取并收集较纯净的氧气选择的装置组合是____(填字母),选择用高锰酸钾来制取氧气,反应的文字表达式是____。若选择C装置作为发生装置,需要对装置进行的改进是____;若选用G装置来收集,氧气从____(填“b”或“c”)进,如何验满:____。
(1)写出带标号仪器的名称:①____;②____。
(2)工业上一般采用分离净化后的液态空气制取氧气。在生产中应控制温度的范围是____(已知在$1.01×10^5Pa$时,$O_2的沸点为-183^{\circ}C$,$N_2的沸点为-196^{\circ}C$)。
(3)加热的条件下,实验室制取并收集较纯净的氧气选择的装置组合是____(填字母),选择用高锰酸钾来制取氧气,反应的文字表达式是____。若选择C装置作为发生装置,需要对装置进行的改进是____;若选用G装置来收集,氧气从____(填“b”或“c”)进,如何验满:____。
答案：
19.
(1)铁架台 集气瓶
(2)$-196\;^{\circ}C$至$-183\;^{\circ}C$
(3)CF 高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气 试管口加一团棉花 b 在c端放一带火星的木条,若木条复燃证明氧气已集满[解析]
(1)根据题目图示可知①是铁架台,②是集气瓶;
(2)液氮的沸点比液氧低,因此在生产中应控制温度的范围是$-196\;^{\circ}C$至$-183\;^{\circ}C$;
(3)加热的条件下,制取氧气的发生装置应选C,收集较纯净的氧气应选择排水法收集,因此选择的装置组合是CF;若用高锰酸钾制取氧气,在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气;C装置的试管口需要加一团棉花,防止高锰酸钾粉末进入导管;氧气的密度比空气大,若用装置G来收集,应从b端进入,验满时需要在c端放一带火星的木条,若木条复燃证明氧气已集满。
(1)铁架台 集气瓶
(2)$-196\;^{\circ}C$至$-183\;^{\circ}C$
(3)CF 高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气 试管口加一团棉花 b 在c端放一带火星的木条,若木条复燃证明氧气已集满[解析]
(1)根据题目图示可知①是铁架台,②是集气瓶;
(2)液氮的沸点比液氧低,因此在生产中应控制温度的范围是$-196\;^{\circ}C$至$-183\;^{\circ}C$;
(3)加热的条件下,制取氧气的发生装置应选C,收集较纯净的氧气应选择排水法收集,因此选择的装置组合是CF;若用高锰酸钾制取氧气,在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气;C装置的试管口需要加一团棉花,防止高锰酸钾粉末进入导管;氧气的密度比空气大,若用装置G来收集,应从b端进入,验满时需要在c端放一带火星的木条,若木条复燃证明氧气已集满。
20. (20分)小明同学在做家庭实验时,不小心将过氧化氢溶液溅到妈妈刚刚切好的土豆丝上,发现土豆丝上立即冒出气泡,这激发了小明的探究欲望,请你参与小明的探究。
【猜想】土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂。
【设计并实验】设计并完成如表所示的探究实验。
(1)请你帮小明同学填写表中未填完的空格。
| |实验操作|实验现象|实验结论|总结|
|实验一|取5mL 5%的过氧化氢溶液于试管中,伸入带火星的木条|产生少量气泡,带火星的木条____|过氧化氢能分解产生氧气,但____| |
|实验二|向盛水的试管中加入土豆丝,伸入带火星的木条|没有明显现象|____|土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂|
|实验三|取5mL 5%的过氧化氢溶液于试管中,加入土豆丝,伸入带火星的木条|____|土豆丝能加快过氧化氢的分解| |
(2)在小明的探究实验中,“实验二”的作用是____。
【反思】小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”,她补充设计了两个方面的探究实验,最终完全证明猜想是正确的。
(3)补充实验一:在实验三前后,各对土豆丝进行一次称量,其目的是____。
(4)补充实验二:倾倒掉实验三反应后的液体,向试管中余下的土豆丝中重新加入过氧化氢溶液,又有大量气泡产生,说明土豆丝____。
【实验拓展】小红同学将二氧化锰($MnO_2$)、氧化铜($CuO$)两种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,再滴入氯化钙溶液,制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球,探究分解过氧化氢溶液制取氧气的适宜催化剂。
实验操作:取30粒含$MnO_2$的海藻酸钠微球,采用图1装置进行实验。实验结束后,改用另一种微球,重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如图2。
(5)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是____。
(6)用含$MnO_2$的海藻酸钠微球进行实验,60s时压强瞬间回落(如图2所示),其可能原因是____。
(7)从图2实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是____。
【猜想】土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂。
【设计并实验】设计并完成如表所示的探究实验。
(1)请你帮小明同学填写表中未填完的空格。
| |实验操作|实验现象|实验结论|总结|
|实验一|取5mL 5%的过氧化氢溶液于试管中,伸入带火星的木条|产生少量气泡,带火星的木条____|过氧化氢能分解产生氧气,但____| |
|实验二|向盛水的试管中加入土豆丝,伸入带火星的木条|没有明显现象|____|土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂|
|实验三|取5mL 5%的过氧化氢溶液于试管中,加入土豆丝,伸入带火星的木条|____|土豆丝能加快过氧化氢的分解| |
(2)在小明的探究实验中,“实验二”的作用是____。
【反思】小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”,她补充设计了两个方面的探究实验,最终完全证明猜想是正确的。
(3)补充实验一:在实验三前后,各对土豆丝进行一次称量,其目的是____。
(4)补充实验二:倾倒掉实验三反应后的液体,向试管中余下的土豆丝中重新加入过氧化氢溶液,又有大量气泡产生,说明土豆丝____。
【实验拓展】小红同学将二氧化锰($MnO_2$)、氧化铜($CuO$)两种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,再滴入氯化钙溶液,制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球,探究分解过氧化氢溶液制取氧气的适宜催化剂。
实验操作:取30粒含$MnO_2$的海藻酸钠微球,采用图1装置进行实验。实验结束后,改用另一种微球,重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如图2。
(5)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是____。
(6)用含$MnO_2$的海藻酸钠微球进行实验,60s时压强瞬间回落(如图2所示),其可能原因是____。
(7)从图2实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是____。
答案：
20.
(1)不复燃 反应速率较慢 水和土豆丝不能反应放出氧气 迅速产生大量气泡,带火星的木条复燃
(2)排除水和土豆丝反应产生氧气的可能
(3)证明土豆丝在反应前后质量不变
(4)在反应前后化学性质不变
(5)为了控制变量,确保催化剂用量、表面积一致
(6)产生气体的速率过快,导致气体压强过大,橡皮塞被弹出
(7)${CuO}$(氧化铜)[解析]
(1)实验一:取$5\;mL\;5\%$的过氧化氢溶液于试管中,伸入带火星的木条,产生少量气泡,带火星的木条不复燃,则说明过氧化氢能分解产生氧气,但是反应速率较慢;实验二:向盛水的试管中加入土豆丝,伸入带火星的木条,没有明显现象,说明水和土豆丝不能放出氧气;实验三:根据实验结论土豆丝能加快过氧化氢的分解,所以取$5\;mL\;5\%$的过氧化氢溶液于试管中,加入土豆丝,伸入带火星的木条,可观察到迅速产生大量气泡,带火星的木条复燃;
(2)在小明的探究实验中,实验二的作用是对比,排除水和土豆丝产生氧气的可能;
(3)在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫催化剂,因此要证明土豆丝是催化剂,还需证明其质量和化学性质在化学反应前后不变,所以补充实验一:在实验三前后,各对土豆丝进行一次称量,其目的是证明土豆丝在反应前后质量不变;
(4)倾倒掉实验三反应后的液体,向试管中余下的土豆丝中重新加入过氧化氢溶液,又有大量气泡产生,说明土豆丝在反应前后化学性质不变;
(5)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是为了控制变量,确保催化剂用量、表面积一致;
(6)用含${MnO_2}$的海藻酸钠微球进行实验,$60\;s$时压强瞬间回落,可能是因为加入催化剂后产生的气体的速率过快,导致气压过大,橡皮塞被弹出;
(7)从实验曲线看,二氧化锰作为催化剂,反应太剧烈,催化效果较好、反应温和的催化剂是${CuO}$。
(1)不复燃 反应速率较慢 水和土豆丝不能反应放出氧气 迅速产生大量气泡,带火星的木条复燃
(2)排除水和土豆丝反应产生氧气的可能
(3)证明土豆丝在反应前后质量不变
(4)在反应前后化学性质不变
(5)为了控制变量,确保催化剂用量、表面积一致
(6)产生气体的速率过快,导致气体压强过大,橡皮塞被弹出
(7)${CuO}$(氧化铜)[解析]
(1)实验一:取$5\;mL\;5\%$的过氧化氢溶液于试管中,伸入带火星的木条,产生少量气泡,带火星的木条不复燃,则说明过氧化氢能分解产生氧气,但是反应速率较慢;实验二:向盛水的试管中加入土豆丝,伸入带火星的木条,没有明显现象,说明水和土豆丝不能放出氧气;实验三:根据实验结论土豆丝能加快过氧化氢的分解,所以取$5\;mL\;5\%$的过氧化氢溶液于试管中,加入土豆丝,伸入带火星的木条,可观察到迅速产生大量气泡,带火星的木条复燃;
(2)在小明的探究实验中,实验二的作用是对比,排除水和土豆丝产生氧气的可能;
(3)在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫催化剂,因此要证明土豆丝是催化剂,还需证明其质量和化学性质在化学反应前后不变,所以补充实验一:在实验三前后,各对土豆丝进行一次称量,其目的是证明土豆丝在反应前后质量不变;
(4)倾倒掉实验三反应后的液体,向试管中余下的土豆丝中重新加入过氧化氢溶液,又有大量气泡产生,说明土豆丝在反应前后化学性质不变;
(5)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是为了控制变量,确保催化剂用量、表面积一致;
(6)用含${MnO_2}$的海藻酸钠微球进行实验,$60\;s$时压强瞬间回落,可能是因为加入催化剂后产生的气体的速率过快,导致气压过大,橡皮塞被弹出;
(7)从实验曲线看,二氧化锰作为催化剂,反应太剧烈,催化效果较好、反应温和的催化剂是${CuO}$。
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