专项一气体压强在化学实验中的应用

专项一气体压强在初中化学实验中的应用一、涉及气体压强变化的实验在教材中的呈现P37P37加热高锰酸钾制取氧气中氧气含量P22装置气密性的检查P22装置气密性的检查P27测定空气中氧气含量P117二氧化碳的溶解性实验P111P117二氧化碳的溶解性实验P111用木炭还原氧化铜P80电解水实验下册P16下册P16一氧化碳还原氧化铁P130灭火器原理示意图二、考查方向检查装置的气密性、测量气体体积、空气中氧气含量的测定、溶解及反应过程中的能量变化、探究反应是否发生控制液体的流向、保护装置防倒吸。三、气压变化结构化处理四、压强差形成的原因因素举例气压增大生成气体

产生H2、O2、CO2放热反应放热：生石灰与水反应、金属与酸反应、中和反应、氧化反应等加液体或注气溶解放热：氢氧化钠固体和浓硫酸气压减小消耗气体

气体溶解：二氧化碳、氨气溶于水吸热反应减少气体抽气

硝酸铵溶解五、专项练习1.下列装置的气密性检查中，漏气的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】A.向右拉活塞瓶内压强减小，长颈漏斗中导管液柱下降或有气泡，说明装置气密性好，图中现象说明装置漏气，符合题意；B.弹簧夹关紧，瓶内压强不变，看到液面高度不变，说明装置气密性良好，不符合题意；C.水握住试管，试管中温度升高压强增大，看到气泡产生，说明装置气密性良好，不符合题意；D.用嘴往瓶中吹气，瓶中压强增大，看到液柱上升，说明装置气密性良好，不符合题意。故选A。2.将液体A滴入烧瓶与气体B充分接触，打开止水夹，可发现试管内的水立刻沸腾了，则液体A和气体B的下列组合中，合理的是①水、氯化氢（极易溶于水）、②浓硫酸、二氧化碳③氢氧化钠溶液、二氧化硫、④氢氧化钠溶液、氧气。A．①② B．③④C．①③ D．①②③④【答案】C【分析】将液体A滴入烧瓶与气体B充分接触，打开止水夹，可发现试管内的水立刻沸腾了，说明容器内气压减小使水的沸点降低。【解析】①氯化氢极易溶于水，使容器内气压减小，沸点降低，该组合合理；②浓硫酸不与二氧化碳反应，容器内气压不变，该组合不合理；③氢氧化钠溶液能与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水，容器内气压减小，水的沸点降低，该组合合理；④氢氧化钠溶液与氧气不反应，容器内气压不变，该组合不合理。组合①③合理，故选C。3.如图所示（干冰常温下易升华），下列有关说法不正确的是A．从微观角度，干冰是由分子构成的物质B．干冰升华是物理变化C．U形管内右端红墨水液面升高D．烧杯中澄清石灰水变浑浊【答案】C【解析】A.干冰是固态二氧化碳，从微观角度分析，干冰是由二氧化碳分子构成的，故A正确；B.干冰升华是由固体变为气体，只是状态的改变，没有新物质的生成，所以是物理变化，故B正确；C.干冰升华吸收热量，大试管内温度降低，压强减小，所以可以观察到U型管内右端红墨水液面降低，故C错误；D.干冰升华是由固体变为气体，所以二氧化碳气体使得澄清石灰水变浑浊，故D正确；故选C4.如图所示，向小试管中加入一定量的下列物质。A．浓硫酸

B．烧碱

C．生石灰

D．蔗糖

E.硝酸铵

F.氯化钠(1)U形管液面右侧未发生改变，该物质是___________；（填序号）(2)U形管液面右侧升高，该物质是___________；（填序号）(3)U形管液面右侧降低，该物质是___________。（填序号）【答案】(1)DF(2)ABC(3)E【解析】（1）U形管液面右侧未发生改变，说明小试管中加入一定量该物质溶液温度没有明显改变，蔗糖、氯化钠溶于水，既不表现吸热，也不表现放热，溶液温度基本不变，广口瓶中的气体的体积不变，则U形管液面右侧未发生改变，故填：DF。（2）U形管液面右侧升高，说明试管内液体温度升高，瓶中气温升高，气体受热膨胀，气压增大，使U形管液面右侧液面上升；浓硫酸稀释放热，烧碱（氢氧化钠的俗称）固体溶解放热，生石灰（氧化钙的俗称）与水反应生成氢氧化钙，该反应是放热反应，向小试管中加入一定量这三种物质，可导致U形管的左侧液面降低，右侧液面升高。故填：ABC。（3）U形管液面右侧降低与U形管液面右侧升高正好相反，该物质是硝酸铵，因为硝酸铵固体溶于水时吸收热量，溶液温度降低，装置中的气体遇冷收缩，装置中的压强减小，则U形管的左侧液面升高，右侧液面降低，故填：E。5.某化学兴趣小组设计了如图所示的装置（夹持仪器已略去）。当打开活塞K时，装置①中产生大量气泡，装置②中的液体流入装置③中，请根据实验现象回答下列问题：(1)仪器A的名称______。(2)打开K时①中发生反应的化学方程式______。(3)打开K时装置②中的液体流入装置③中的理由______，③中观察的现象______。【答案】(1)分液漏斗(2)(3)

装置①中产生的氧气使装置②中的气压增大

生成蓝色絮状沉淀【解析】(1)根据图示，仪器A的名称是分液漏斗。(2)打开分液漏斗的活塞K，过氧化氢溶液进入烧瓶内，过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：。(3)装置②中左边的导管短，只稍微露出橡皮塞，右边的导管插入氢氧化钠溶液中，打开K时，装置①中产生的氧气进入装置②中，由于氧气不能溶于氢氧化钠溶液，装置②中压强越来越大，导致液体流入装置③中。装置②中的氢氧化钠溶液流入装置③中，氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜和硫酸钠，氢氧化铜难溶于水，呈蓝色，故观察到的现象是：生成蓝色絮状沉淀。6.根据下列装置，回答问题。(1)如图中甲，用长颈漏斗向试管内加入一定量的水，使下端浸入水中，导管上连接一个注射器。当活塞往外拉时，即对密闭体系进行___________处理，漏斗末端___________，或当活塞往里推时，即对密闭体系进行___________处理，则漏斗颈内___________，证明气密性良好。(2)如图乙，用弹簧夹夹住胶皮管，从长颈漏斗口处注水，即对密闭容器进行___________处理，观察长颈漏斗下端是否形成一段稳定的水柱。若有，说明装置___________；反之，说明装置___________。(3)加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气并用排水法收集时，实验结束，先撤导管后熄灭酒精灯，是为了___________；为测定生成氧气的体积，应选用下图所示装置___________(填序号)。【答案】(1)

减压

有气泡冒出

加压

液面上升且形成稳定的水柱(2)

加压

气密性良好

漏气(3)

防止试管冷却，气压减小，水倒流引起试管炸裂

Ⅲ【解析】（1）当活塞往外拉时，装置内压强减小，即对密闭体系进行减压处理，外界气压不变，漏斗末端有气泡冒出，或当活塞往里推时，装置内压强增大，即对密闭体系进行加压处理，外界气压不变，则漏斗颈内液面上升且形成稳定的水柱，证明气密性良好。（2）用弹簧夹夹住胶皮管，从长颈漏斗口处注水，即对密闭容器进行加压处理，若长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；反之，说明装置漏气。（3）实验结束，先撤导管后熄灭酒精灯，是为了防止试管冷却，气压减小，水倒流引起试管炸裂；氧气不易溶于水，密度小于水，为测定生成氧气的体积，氧气从短管进，水从长管出，排出水的体积为氧气的体积，故应选用下图所示装置Ⅲ。7.我们的初中化学实验有很多都与气压变化有关，请回答下列问题：(1)A装置实验室制备的化学方程式为__________，与装置A比较，选择装置B的最大优点是______，若选用C、D组合装置来测定生成的体积，仪器连接顺序为a→___→___→d(填小写字母)。(2)将装置E中滴管内的水挤入锥形瓶，若出现_______现象，则说明极易溶于水。(3)装置F中，样品投入试管内水中后，右侧U型管液面左降右升，则该样品不可能是___。(填序号)①CaO

②NaOH固体

③固体【答案】(1)

可以控制反应的发生和停止

c

b(2)气球胀大(3)③【解析】（1）A装置适用于固液不加热反应制取气体，适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，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：；与装置A相比，装置B可将固体置于多孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，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；若选用C、D装置来测定生成二氧化碳的体积，二氧化碳的密度比水小，应从c端通入，水从b端排出，排出水的体积就是生成二氧化碳的体积，故顺序为：a→c→b→d；（2）将装置E中滴管内的水挤入锥形瓶，氨气极易溶于水，会导致装置内气体减少，压强减小，故观察到气球胀大；（3）装置F中，样品投入试管内水中后，右侧U型管液面左降右升，说明样品溶于水或与水反应放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大。①氧化钙和水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，不符合题意；②氢氧化钠固体溶于水放出大量的热，不符合题意；③硝酸铵固体溶于水吸热，溶液温度降低，符合题意。故③。8.某兴趣小组同学对常见碱的部分化学性质进行探究，请你参与。探究一：探究氢氧化钠的性质。(1)取5g氢氧化钠固体于烧杯中，再向烧杯中加入20mL水，不断搅拌，实验现象为______。(2)图1所示实验，反应的化学方程式为______。(3)图2所示实验中，一定发生的反应的化学方程式为______。(4)将图1、图2反应后的溶液倒入烧杯中，充分反应后，观察到烧杯底部有蓝色沉淀、上层清液为无色。烧杯内溶液中的溶质是______。探究二：探究碱与CO2反应。如图3所示，甲同学分别打开分液漏斗活塞，将相同体积的氢氧化钠饱和溶液和氢氧化钙饱和溶液分别全部加入锥形瓶中，立即关闭活塞，振荡锥形瓶。一段时间后同时打开弹簧夹K1、K2，观察实验现象。(5)观察到装置A中的现象是______，装置C中反应的化学方程式为______。得出结论：碱能与二氧化碳发生反应。(6)乙同学认为A中产生的现象不能说明碱能与二氧化碳反应，其理由是______。不改变装置的前提下，请设计实验证明氢氧化钠能与二氧化碳反应，其实验方案是______。(7)丙同学认为通过对比甲实验中装置A和C的现象也能说明氢氧化钠与二氧化碳发生反应。请对丙同学说法的合理性做出评价______。【答案】(1)固体溶解，烧杯外壁发热(2)(3)、(4)Na2SO4、NaCl(5)

B中的水进入A中

(6)

氢氧化钠溶液中的水能溶解二氧化碳且与水反应，使A中压强减小，也能观察到B中的水被压入A中

将C中氢氧化钙溶液更换为少量水，重新完成实验，并对比实验（合理即可）(7)若C中氢氧化钙足量，则A、C中的CO2均完全反应，无法形成对比，现象不能说明NaOH与CO2发生反应；由于氢氧化钠易溶于水、氢氧化钙微溶于水，因此等体积的饱和溶液中氢氧化钠的量比氢氧化钙多，若C中氢氧化钙不足，B中压入到A中的水比C中更多，现象能说明NaOH与CO2发生反应【解析】(1)氢氧化钠固体溶于水，并且放出热量，故取5g氢氧化钠固体于烧杯中，再向烧杯中加入20mL水，不断搅拌，实验现象为固体溶解，烧杯外壁发热。(2)图1所示实验，发生反应为氢氧化钠和稀盐酸生成氯化钠和水，故反应的化学方程式为。(3)图2所示实验中，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠，氢氧化铜和稀盐酸反应生成氯化铜和水，故一定发生的反应的化学方程式为、。(4)图1中氢氧化钠和稀盐酸生成氯化钠和水，图2中氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠，氢氧化铜和稀盐酸反应生成氯化铜和水，氢氧化钠溶液显碱性，能使无色酚酞变红色，将图1、图2反应后的溶液倒入烧杯中，充分反应后，观察到烧杯底部有蓝色沉淀、上层清液为无色，说明稀盐酸反应完全，溶液中不含氢氧化钠，故烧杯内溶液中的溶质是生成的氯化钠和硫酸钠，化学式为NaCl、Na2SO4。(5)装置A中氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，装置A中压强变小，故观察到装置A中的现象是B中的水进入A中，装置C中发生反应为二氧化碳和氢氧化钙生成碳酸钙和水，故反应的化学方程式为。(6)饱和氢氧化钠溶液中含有水，二氧化碳能溶于水，且二氧化碳和水反应生成碳酸，故A中产生的现象不能说明碱能与二氧化碳反应，其理由是氢氧化钠溶液中的水能溶解二氧化碳且与水反应，使A中压强减小，也能观察到B中的水被压入A中。证明氢氧化钠能与二氧化碳反应，需要做二氧化碳和水接触反应的实验做对比，故实验方案是将C中氢氧化钙溶液更换为少量水，重新完成实验，并对比实验（合理即可）。(7)氢氧化钠易溶于水、氢氧化钙微溶于水，当A、C装置中二氧化碳均完全反应时，现象相同，无法形成对比，如果等体积的两种饱和溶液，氢氧化钠溶解的量比氢氧化钙多，则水倒吸进A装置较多，说明NaOH与CO2发生反应，故评价：若C中氢氧化钙足量，则A、C中的CO2均完全反应，无法形成对比，现象不能说明NaOH与CO2发生反应；由于氢氧化钠易溶于水、氢氧化钙微溶于水，因此等体积的饱和溶液中氢氧化钠的量比氢氧化钙多，若C中氢氧化钙不足，B中压入到A中的水比C中更多，现象能说明NaOH与CO2发生反应。9.学习化学离不开化学实验，请结合下图回答问题。资料：碳酸钠与二氧化碳、水反应生成可溶于水的碳酸氢钠。(1)写出图中标号①仪器的名称______。(2)利用装置B制取氧气，反应的化学方程式为______。若用D装置收集氧气，则气体应该从______（填“a”或“b”）进入。(3)实验室用锌粒与稀硫酸制取H2，其反应的化学方程式为______。装置C与B相比较，其优点是______。(4)实验室用石灰石与盐酸制取的CO2通入到澄清石灰水，石灰水并未变浑浊。将气体依次通过装置M、N、O后，发现N中溶液不变浑浊，O中溶液变浑浊。则装置M中X溶液为______（填字母）。A．饱和Na2CO3溶液 B．饱和NaHCO3溶液 C．饱和NaOH溶液(5)若集气瓶中充满CO2气体，将分液漏斗①中的NaOH溶液滴入瓶中，稍作振荡，发现气球______（填“膨胀”或“缩小”），其原因用化学方程式表示______；若要气球恢复原状，应关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，滴入______溶液（填化学式，忽略滴入液体的体积）。【答案】(1)酒精灯(2)

b(3)

可以控制反应的发生与停止(4)B(5)

膨胀

HCl或H2SO4（合理即可）【解析】（1）①仪器的名称酒精灯；（2）装置B制取氧气，装置为固液不加热反应，反应为过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气和水，；氧气不易溶于水，若用D装置收集氧气，则气体应该短进长出，从b进入。（3）实验室用锌粒与稀硫酸制取H2，硫酸和锌生成硫酸锌和氢气，；装置C与B相比较，其优点是装置中关闭活塞，装置中压强变大液体进入长颈漏斗，液体和固体药品分离，反应停止；打开活塞气体排出，液体流下，固液接触反应进行，可以控制反应的发生与停止；（4）已知，碳酸钠与二氧化碳、水反应生成可溶于水的碳酸氢钠。实验室用石灰石与盐酸制取的CO2通入到澄清石灰水，石灰水并未变浑浊；可能原因是盐酸具有挥发性，导致二氧化碳气体中含有氯化氢气体，不能使石灰水变浑浊；将气体依次通过装置M、N、O后，发现N中溶液不变浑浊，O中溶液变浑浊，则装置M中X溶液为吸收二氧化碳中氯化氢气体的溶液，碳酸氢钠和氯化氢反应生成二氧化碳且不能吸收二氧化碳，氢氧化钠和碳酸钠均可以吸收二氧化碳不合适，故X为碳酸氢钠，故选B；（5）若集气瓶中充满CO2气体，将分液漏斗①中的NaOH溶液滴入瓶中，稍作振荡，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水：，装置中气体减小，压强减小，气球变大；若要气球恢复原状，应关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，滴入稀盐酸（或稀硫酸），酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，装置中压强变大，气球恢复原状，故填HCl或H2SO4。10.如图1是某兴小组设计的探究二氧化碳与氢氧化钠是否反应的突验。(1)写出实验②的实验现象：______。(2)上述试验______（填能或不能）证明CO2与NaOH发生了反应，并解释原因______。(3)老师指出可通过加入其他物质检验生成物或设计对比实验来证明反应是否发生，请你帮助他们完成下列实验：做对比实验：将相同的收集满CO2的两支试管分别插入盛有等体积水和氢氧化钠的水槽中，出现如图2所示的现象，两支试管内液面高低不同的原因是______。【答案】(1)小气球体积变大(2)

不能

因为二氧化碳能溶于水，且能和水反应生成碳酸，消耗装置内的二氧化碳，气体体积减小，产生类似的实验现象。(3)B试管中二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠和水，消耗了更多二氧化碳，造成气体体积减少的更多，压强更小，所以上升的液面更高。【解析】（1）二氧化碳与氢氧化钠反应后，气体减少，内部压强减小，外界大气压将空气压入气球内，气球体积变大；（2）二氧化碳能溶于水，且与水可以反应生成碳酸，同样可使气体体积减少，压强降低，形成类似的实验现象，上述试验不能证明CO2与NaOH发生了反应；（3）B试管中氢氧化钠会与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，消耗的二氧化碳更多，减少的体积更多，造成压强降至更小，因此外界大气压压入的水越多，形成液面越高；答案：（1）小气球体积变大；（2）不能；因为二氧化碳能溶于水，且能和水反应生成碳酸，消耗装置内的二氧化碳，气体体积减小，产生类似的实验现象；（3）B试管中二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠和水，消耗了更多二氧化碳，造成气体体积减少的更多，压强更小，所以上升的液面更高。11.钨（W）是一种重要的战略金属。实验室需用干燥的H2还原WO3制备金属W，所用装置如下图所示。已知Zn粒中往往含有ZnS杂质。装置内存在空气，H2等可燃性气体和氧气混合，遇热时可能会发生爆炸。(1)装置①中发生反应的化学方程式有：______、ZnS+2HCl=ZnCl2+H2S↑。(2)装置①的优点是：______。(3)装置②的作用是安全瓶防倒吸，则a连接______（选填b或c）。(4)装置③中盛装NaOH溶液，其作用是______。(5)装置④中盛装的溶液其作用是______。(6)装置⑤中盛装的溶液是______。（填名称）【答案】(1)Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑(2)随开随用，随关随停(3)b(4)吸收HCl和H2S(5)除去装置内的氧气，防止氢气不纯爆炸(6)浓硫酸【解析】（1）装置①中锌粒和盐酸发生反应生成氯化锌和氢气，化学方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；（2）关闭活塞K，试管内气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开活塞K，压强减小，液体流入试管，固液接触，反应发生，故装置①的优点是随开随用，随关随停；（3）装置②的作用是安全瓶，进气管较短，可防倒吸，故a连接b；（4）装置③中盛装NaOH溶液，能与HCl和H2S发生反应，其作用是吸收装置①中产生的HCl和H2S气体；（5）装置④中盛装的溶液其作用