《2025年点石成金金牌夺冠九年级化学全一册人教版辽宁专版》

12. 科学探究与实践 探究“竹节”中的气体（7分）大熊猫喜欢吃竹子，小川同学想探究竹节中到底有哪些气体。小川同学用随身携带的两个矿泉水瓶，按照图1所示方法收集竹节中的气体，带回实验室研究。

任务一：气体的收集
(1) 图1收集气体的方法叫排水集气法，收集前小川同学预先将矿泉水瓶装满水，这样做的目的是排尽矿泉水瓶内空气，使收集到的气体较纯净。
任务二：气体的检验
(2) 小川同学将其中一瓶气体注入澄清石灰水，发现矿泉水瓶的外形变瘪（填实验现象），石灰水变浑浊，则竹节中含有CO₂。
任务三：气体的测定
(3) 为了进一步探究竹子里气体成分及含量，同学们进行了如下实验。
① 有同学提出可采用注水的方法将矿泉水瓶（如图2）中收集的气体排入图3集气瓶中，水应从a（填“a”或“b”）导管注入。
② 图3实验过程中观察到白磷燃烧，瓶内充满了白烟。冷却后打开弹簧夹，量筒中有水倒吸入集气瓶，说明竹节中肯定含有氧气(或O₂)。实验测得数据如下表：

请计算出竹节中该气体的含量为9.9%（结果精确到$0.1\%$）。

答案： 12.(每空1分)
任务一：
(1)排水集气法 排尽矿泉水瓶内空气，使收集到的气体较纯净
任务二：
(2)变瘪 CO₂
任务三：
(3)①a ②氧气(或O₂) 9.9%
【解析】任务三：
(3)②白磷与氧气反应生成五氧化二磷，集气瓶中氧气被消耗，压强减小。量筒中的水进入集气瓶中，即进入集气瓶中水的体积等于消耗的氧气的体积，所以氧气的含量为$\frac{90 mL - 45.5 mL}{450 mL}≈9.9%。$

13. 科学探究与实践 氧气的制取及催化剂的选择（11分）实验是化学探究的重要途径。
(一) 氧气的制取
某化学兴趣小组的同学利用图1装置进行氧气的制取，请回答下列问题。

(1) 实验室选用装置A作为高锰酸钾制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为$2KMnO₄\overset{\triangle}{=}K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑$，试管口放一团棉花的作用是防止粉末状物质进入导管；加热$15.8\ g$高锰酸钾，理论上生成氧气的质量为1.6$g$。
(2) 用过氧化氢和二氧化锰的混合物制取氧气的化学方程式为$2H₂O₂\overset{MnO₂}{=}2H₂O+O₂↑$，为了获得干燥的氧气，应选用的收集装置是C（填字母序号）。
(二) 探究制取氧气的催化剂
化学兴趣小组的同学提出了疑问：是否只有二氧化锰能催化过氧化氢分解？为得出结论，进行了如下实验。
【查阅资料】多种物质都可催化过氧化氢分解，如${MnO_{2}}$、${CuSO_{4}}$等。
该实验小组的同学探究漂白液（主要成分是$NaClO$和$NaCl$）、${FeCl_{3}}$、${K_{2}SO_{4}}$能否催化过氧化氢分解。
【设计实验】如图2所示，分别向三支试管中多次加入$5\%$过氧化氢溶液，每次$2\ mL$，若有气泡产生，则将带火星的木条伸入试管，检验是否有氧气生成，结果如下表。


(3) 请补全上表。
(4) 下列物质中，也可能是过氧化氢分解的催化剂的是AB（填字母序号）。
A. ${CuCl_{2}}$
B. ${Fe_{2}(SO_{4})_{3}}$
C. ${Na_{2}SO_{4}}$
D. $KCl$
(三) 实验方案设计
(5) 探究不同催化剂催化效果的实验方案：将等体积$5\%$过氧化氢溶液加到不同催化剂中，比较用排水法收集$50\ mL$氧气的快慢。请从图3中选择合适的仪器（每种仪器限用一次），组成该探究的完整实验装置，不需要用到的是AE（填字母序号）。

(四) 生活中的“增氧剂”
(6) 过氧化钙（${CaO_{2}}$）是一种新型水产养殖增氧剂，常用于鲜活水产品的运输。该兴趣小组的同学购得一种过氧化钙产品（杂质不含钙元素），标签如图4所示。最少需要80.0$g$的该过氧化钙产品才能与$100.0\ g$碳酸钙（${CaCO_{3}}$）含钙量相当。

答案： 13.(每空1分)
(一$)(1)2KMnO₄\overset{\triangle}{=}K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑ $防止粉末状物质进入导管
1.6
$(2)2H₂O₂\overset{MnO₂}{=}2H₂O+O₂↑ C$
(二)【设计实验】带火星的木条
(3)无气泡 氯化铁
(4)AB
(三)
(5)AE
(6)80.0
【解析】(一)
(1)设理论上生成氧气的质量为x。
$2KMnO₄\overset{\triangle}{=}K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑$
316 32
15.8 g x
$\frac{316}{32}=\frac{15.8 g}{x} x=1.6 g$
所以理论上生成氧气的质量为1.6 g。
(二)
(4)CuSO₄可催化过氧化氢分解，而当加入K₂SO₄后无气泡产生，说明起到催化作用的粒子是Cu²⁺，不是K⁺和SO₄²⁻，故A正确；漂白粉中含有Na⁺、Cl⁻，加入漂白粉不能使过氧化氢持续分解，所以Na⁺、Cl⁻不起催化作用，故C、D错误；FeCl₃可能是过氧化氢分解的催化剂，即可能起催化作用的粒子是Fe³⁺，故B正确。
(四)
(6)100.0 g碳酸钙中钙元素的质量为$100.0 g×\frac{40}{100}=40.0 g。$
最少需要该过氧化钙产品的质量为40.0 g÷50%=80.0 g。
所以最少需要80.0 g的该过氧化钙产品与100.0 g碳酸钙(CaCO₃)含钙量相当。