专题五 化学实验探究（解析版）

专题五化学实验探究[考点导航]气体制取实验⭐⭐物质的制备与性质⭐⭐化学实验设计⭐⭐⭐[气体制取实验]下面是实验室制取二氧化碳和探究二氧化碳性质的实验，其中错误的是（）A．图甲中装置a是长颈漏斗 B．图乙中用点燃的火柴放在集气瓶口来验满 C．图丙中二氧化碳使蜡烛火焰自上而下熄灭 D．图丁中将收集到的二氧化碳通入澄清石灰水会发现溶液变浑浊【解答】解：A.图甲中装置a是长颈漏斗，故A正确；B.二氧化碳的密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧，图乙中用点燃的火柴放在集气瓶口来验满，故B正确；C.二氧化碳的密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧，图丙中二氧化碳使蜡烛火焰自下而上熄灭，故C错误；D.二氧化碳和氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙，所以图丁中将收集到的二氧化碳通入澄清石灰水会发现溶液变浑浊，故D正确。故选：C。实验室制取气体是初中科学学习的重要内容，如图是实验室常见的实验装置。（1）图甲利用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气，氨气密度比空气小、易溶于水并能与水反应，应选择的制取和收集装置是AD。（填字母）（2）小科利用图甲中装置A制取氧气时，发现气体难以收集。他提出改用图乙装置可以产生平稳的气流，顺利完成实验，他的理由是分液漏斗可以通过旋转分液漏斗的活塞来控制滴加液体的快慢，从而控制反应的速率，并且将双氧水滴入含水的二氧化锰中，可以稀释双氧水，从而可以产生更平稳的气流。【解答】解：（1）利用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气，采用固液常温型装置，发生装置选择：A；氨气密度比空气小、易溶于水并能与水反应，采用向下排空气法收集氨气，收集装置选择D，故应选择的制取和收集装置是AD，故答案为：AD；（2）分液漏斗可以通过旋转分液漏斗的活塞来控制滴加液体的快慢，从而控制反应的速率，并且将双氧水滴入含水的二氧化锰中，可以稀释双氧水，从而可以产生更平稳的氧气，顺利完成实验，故答案为：分液漏斗可以通过旋转分液漏斗的活塞来控制滴加液体的快慢，从而控制反应的速率，并且将双氧水滴入含水的二氧化锰中，可以稀释双氧水，从而可以产生更平稳的气流。某同学做“证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐，并收集纯净干燥的气体”的实验。设计了如图方案进行实验：（制得的CO2中常含有HCl和水蒸气）（1）写出所标仪器的名称：①长颈漏斗。（2）描述A中发生的现象鸡蛋壳逐渐消失，有气泡产生。（3）根据我们所学的知识，你认为A装置和D装置相连并产生的现象时就足以说明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐。（4）该同学想要收集瓶纯净干燥的该气体，连接上述装置的顺序是adebcgf（填写各接口字母）。【解答】（1）①是长颈漏斗，故答案为：长颈漏斗；（2）碳酸钙和盐酸反应，生成二氧化碳，故答案为：鸡蛋壳逐渐消失，有气泡产生；（3）碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，可以用石灰水来确定鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐，故答案为：D；（4）二氧化碳中有氯化氢和水蒸气，因此要先除去氯化氢后除水蒸气，因此要先连接de后连接bc，收集二氧化碳用向上排气法，所以再连接gf，故答案为：adebcgf。2022北京冬奥会用星星之火代替大型主火炬，体现了绿色办奥理念。查阅资料发现。①火炬燃料主要为丙烷（C3H8），常温常压下为无色气体，不易溶于水，密度比空气大；②工业上从石油中分离出丙烷。实验室可用干燥的丁酸钠、氢氧化钠固体、氧化钙固体混合加热来制取丙烷，方程式为：CH3CH2CH2COONa+NaOH（固体）CaO¯△C3H8↑+Na2CO③丙烷完全燃烧能产生水和二氧化碳，若氧气不充足时，生成水和一氧化碳。一氧化碳有剧毒性，加热时一氧化碳能将黑色的氧化铜还原为红色的铜。（1）实验室制取和收集丙烷，可选用的图甲中的装置组合是①③或①⑤（填编号）。（2）若丙烷燃烧后的混合气体含有二氧化碳、水、一氧化碳，现用图乙装置进行检验，C中装有足量的澄清石灰水溶液，则C装置作用是：吸收二氧化碳，收集一氧化碳。（3）小明认为图乙装置能证明水、一氧化碳，但不能证明二氧化碳的存在。利用现有的装置和器材，如何进行实验操作也能证明二氧化碳的存在：将试管B中加入澄清的石灰水，并将B移动到装置A前。【解答】解：（1）实验室可用干燥的丁酸钠、氢氧化钠固体、氧化钙固体混合加热来制取丙烷，发生装置选固体加热型，即①，丙烷（C3H8）不易溶于水，可用排水法收集，密度比空气大，可用向上排空气法收集，故选③或⑤；（2）C装置中石灰水中的氢氧化钙能与二氧化碳反应，不与一氧化碳反应，一氧化碳难溶于水，将C中液体排到烧杯中，故C装置作用是吸收二氧化碳，收集一氧化碳。（3）证明二氧化碳的存在可将试管B中加入澄清的石灰水，并将B移动到装置A前。故答案为：（1）①③或①⑤；（2）吸收二氧化碳，收集一氧化碳；（3）将试管B中加入澄清的石灰水，并将B移动到装置A前。[物质的制备与性质]海水中蕴含丰富的资源。（1）海水淡化是解决淡水资源不足的重要方法。下列方法中，可以使海水变为淡水的是D（填字母序号）A．滤纸过滤B．吸附C．沉降D．蒸馏（2）从海水中提炼出来的重水（D2O）可作原子能反应堆的中子减速剂和热传热介质。重水中重氢原子（D）的相对原子质量是2，则重水中氢元素的质量分数为20%。（3）从海水中制备纯碱和金属镁的流程如图所示：回答下列问题：①步骤V中所加试剂是盐酸。②写出由贝壳得到CaO的化学方程式CaCO3高温¯CaO+CO2↑【解答】解：（1）过滤、吸附、沉降只能除去水中难溶性杂质、色素及异味，不能除去海水中氯化钠等可溶性杂质，蒸馏可除去所有杂质得到淡水，故选：D。（2）重水中氢元素的质量分数为2×22×2+16（3）①步骤V将氢氧化镁转化为氯化镁，所加试剂是盐酸，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水；②贝壳主要成分为碳酸钙，贝壳得到CaO是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为CaCO3高温¯CaO+CO2故答案为：（1）D；（2）20%；（3）①盐酸；②CaCO3高温¯CaO+CO2镁是一种用途很广的金属，目前世界上60%的镁是从海水（海水中的溶质主要为NaCl和MgCl2等）中提取的，其主要步骤如下：（1）已知从海水中每获得5.8吨Mg（OH）2至少需要使用8吨NaOH或5.6吨CaO。目前市场上NaOH、CaO的价格分别是每吨8000元、每吨300元。从经济角度考虑，生产过程中试剂①应选用CaO（选填NaOH或CaO）。（2）试剂②的化学式是HCl。（3）无水MgCl2在熔融状态下通电得到金属镁和一种常温下为气态的单质，请写出该过程的化学方程式MgCl2通电¯Mg+Cl2↑【解答】解：（1）已知从海水中每获得5.8吨Mg（OH）2至少需要使用8吨NaOH或5.6吨CaO。目前市场上NaOH、CaO的价格分别是每吨8000元、每吨300元。从经济角度考虑，生产过程中试剂①应选用CaO（需要的氧化钙质量小于氢氧化钠，价格低于氢氧化钠）。故答案为：CaO。（2）氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水，试剂②是稀盐酸，氯化氢的化学式是HCl。故答案为：HCl。（3）无水MgCl2在熔融状态下通电得到金属镁和氯气，反应的化学方程式是MgCl2通电¯Mg+Cl2故答案为：MgCl2通电¯Mg+Cl2氢氧化亚铁[Fe（OH）2]在常温常压下为白色固体，难溶于水，但极易被氧化为Fe（OH）3，[4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3]。为了制备白色Fe（OH）2沉淀，小宁设计了如图实验装置，请你一起完成实验。（1）选择药品：分液漏斗、试管A、试管B盛装的物质分别是①④⑤（填序号）①稀硫酸②浓硫酸③氧化亚铁④铁粉⑤氢氧化钠溶液⑥氢氧化钡溶液（2）装置气密性检查：试管B支管橡皮管用弹簧夹夹紧，打开活塞开关；②和分液漏斗的活塞开关，往分液漏斗内注入适量的水，若观察到分液漏斗中的水不能流出现象，则装置气密性良好。（3）制备氢氧化亚铁操作：实验过程中产生的气体从活塞开关②（填序号）导入B试管，赶出装置中的空气；待空气全部被排出后，再关闭②打开①，得到白色沉淀Fe（OH）2。【解答】解：（1）分液漏斗、试管A、试管B盛装的物质分别是稀硫酸、铁粉、氢氧化钠溶液。故答案为：①④⑤。（2）装置气密性检查：试管B支管橡皮管用弹簧夹夹紧，打开活塞开关；②和分液漏斗的活塞开关，往分液漏斗内注入适量的水，若观察到分液漏斗中的水不能流出，则装置气密性良好。故答案为：分液漏斗中的水不能流出。（3）制备氢氧化亚铁操作：实验过程中产生的气体从活塞开关②导入B试管，赶出装置中的空气；待空气全部被排出后，再关闭②打开①，把氢氧化钠溶液压入A中，氢氧化钠和硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，得到白色沉淀Fe（OH）2。故答案为：②；关闭②打开①。中国科学院张青莲院士是著名无机化学家、教育家，他主持测定的铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝等十种元素的相对原子量新值，被国际原子量委员会采用为国际新标准。（1）铱原子的相对原子质量为192，核电荷数为77，则其核外电子数为77。（2）2014年德国、加拿大和我国复旦大学、清华大学的科学家合作成功制得了IrO4+，其中铱元素的化合价为+9。（3）锗是重要的半导体材料，由锗精矿（含GeO2、GeS2、AS2O3等）制备金属锗的步骤如下：①焙烧，GeS2转化为GeO2，然后用盐酸溶解得到GeCl4。②用Cl2将杂质转化为不易挥发的H3AsO4。③加热混合溶液使GeCl4汽化，再冷凝为液态，经过一系列转化得到GeO2。④用H2将GeO2还原为Ge，同时H2转化为H2O。（3）步骤①盐酸溶解GeO2的化学方程式为GeO2+4HCl＝GeCl4+2H2O。（4）步骤④化学反应基本类型是置换反应。【解答】解：（1）核外电子数＝质子数＝原子序数＝核电荷数，所以铱原子的相对原子质量为192，核电荷数为77，其核外电子数为77；（2）2014年德国、加拿大和我国复旦大学、清华大学的科学家合作成功制得了IrO4+，氧元素的化合价为﹣2价，所以铱元素的化合价为+9；（3）步骤①盐酸溶解GeO2的反应是盐酸溶解GeO2的反应是盐酸和氧化锗反应生成氯化锗和水，化学方程式为：GeO2+4HCl＝GeCl4+2H2O；（4）步骤④的反应是H2和GeO2反应生成锗和水，基本类型是：置换反应。故答案为：（1）77；（2）+9；（3）GeO2+4HCl＝GeCl4+2H2O；（4）置换反应。[化学实验设计]一包固体可能由硝酸铜、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或几种组成。为了探究该固体的组成，某兴趣小组设计并开展以下实验。其中，步骤I中固体全部消失，溶液呈蓝色，无气泡产生，步骤II、III中均可观察到有白色沉淀生成。下列说法正确的是（）A．步骤Ⅰ的实验现象说明原固体中一定没有氢氧化钠 B．步骤Ⅱ所得的白色固体中一定含有碳酸钡 C．步骤Ⅱ所得蓝色滤液中含有的阳离子只有3种 D．原固体中一定有硝酸铜、硫酸钠，可能有氯化钠、氢氧化钠【解答】解：固体加过量稀盐酸，固体完全溶解且溶液呈蓝色，说明固体中一定有硝酸铜；又因为无气泡产生，所以固体中一定不含有碳酸钠，可能含有氢氧化钠；步骤Ⅱ加入过量硝酸钡产生白色沉淀，说明固体中一定含有硫酸钠；步骤Ⅲ中加入硝酸银溶液，出现白色沉淀，所以该白色沉淀为氯化银，由于一开始加入过量稀盐酸，所以溶液中一定有氯离子，所以会生成氯化银沉淀，但不能确定一定含有氯化钠。A、加入的盐酸是过量的，所以步骤Ⅰ的实验现象不能说明原固体中是否含有氢氧化钠，故A错误；B、步骤Ⅱ所得的白色固体中一定含有硫酸钡沉淀，故B错误；C、步骤Ⅱ所得蓝色滤液中含有的阳离子一定含有钡离子、氢离子、铜离子、钠离子4种离子，故C错误；D、原固体中一定有硝酸铜、硫酸钠，可能有氯化钠、氢氧化钠，故D正确。故选：D。有一包白色固体样品，可能由硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氯化钡、氯化镁中的一种或几种物质组成，为探究该样品的组成，某小组取适量样品按下列流程进行实验。请回答下列问题：（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。（2）滤渣a的成分是CaCO3和Mg（OH）2。（填写化学式）（3）写出反应（1）中生成气体的化学方程式CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。（4）若现象1“滤渣全部溶解”变为“滤渣部分溶解”，其他现象不变。则滤渣a的成分一定有CaCO3和BaSO4。（填写出化学式）【解答】解：碳酸钙难溶于水，钡离子和硫酸根离子会生成硫酸钡沉淀，氢氧化钠和氯化镁反应会产生氢氧化镁沉淀，碳酸钙和盐酸反应会生成二氧化碳气体，氢氧化镁会与盐酸反应而溶解。样品加入足量的水充分溶解，得到滤渣a和滤液，滤渣a中加入稀盐酸，全部溶解，生成无色气体，所以样品中一定含有碳酸钙，一定不含硫酸钠，滤液中通入二氧化碳气体，生成白色沉淀，所以样品中一定含有氢氧化钠和氯化钡，b是碳酸钡沉淀。（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；（2）设生成0.44g二氧化碳所需碳酸钙的质量为x。CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑10044x0.44g100x＝1.0g而滤渣a的质量是1.4g，所以滤渣中含有氢氧化镁，所以根据现象1和现象2可以推测，滤渣a是CaCO3和Mg（OH）2；两者均能与稀盐酸反应，且前者可以产生无色气体二氧化碳；（3）碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（4）若现象1“滤渣全部溶解”变为“滤渣部分溶解”，其他现象不变，所以滤渣a的成分一定有CaCO3和BaSO4。故答案为：（1）漏斗；（2）CaCO3和Mg（OH）2；（3）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（4）CaCO3和BaSO4。如图一是实验室的一瓶无色溶液，标签有残缺，标签上面只留有“Na”和“8%”字样。为确定该瓶溶液的溶质是什么，兴趣小组同学进行了如下探究：【提出问题】这瓶溶液的溶质是什么？【作出猜想】猜想1：NaOH；猜想2：Na2CO3；猜想3：NaHCO3；猜想4：NaCl【进行实验】实验步骤实验现象实验结论甲同学取2mL该无色溶液于试管中，滴加2滴无色酚酞溶液溶液变红猜想2、4不成立乙同学取2mL该无色溶液于试管中，加入稀盐酸至过量产生气泡猜想1不成立【交流讨论】（1）兴趣小组一致认为，甲同学的实验结论明显不正确，理由是碳酸钠溶液也呈碱性。（2）【查阅资料】①NaHCO3溶液显碱性，不会与氯化钙反应②向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸时，反应分两步进行，第一步为Na2CO3+HCl═NaHCO3+NaCl；第二步为：NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O【继续探究】为进一步确定溶液的成分，丙、丁同学结合查阅的资料设计了如下方法：丙同学方法：取2mL该无色溶液于试管中，加入氯化钙溶液，观察到产生白色沉淀，由此得出猜想2成立。（3）丁同学方法：取2mL该无色溶液于试管中，逐滴加入稀盐酸，仔细观察现象，得出了和丙同学一样的结论。你认为丁同学观察到的现象是先无明显现象，后产生气泡。（4）【拓展思考】戊同学通过如图二所示实验，也得出了与丙一样的结论。实验方法：将2支针筒中等量等浓度且足量的稀盐酸全部注入大试管中，观察比较两气球最终大小，即可得出结论。则试管①中应加入的试剂是5g8%的碳酸钠溶液或5g8%的碳酸氢钠溶液。【解答】解：（1）碳酸钠溶液也呈碱性，也能使酚酞溶液变红，所以甲同学的结论不正确；故答案为：碳酸钠溶液也呈碱性；（2）氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀，而与碳酸氢钠、氢氧化钠、氯化钠不反应，所以加入氯化钙有白色沉淀产生，可证明出猜想2正确；故答案为：2；（3）由查阅资料可知，碳酸钠中加入盐酸时先不产生气泡，过一段时间再产生气泡，所以丁同学实验现象应为先无明显现象，后产生气泡；故答案为：先无明显现象，后产生气泡；（4）丁同学的对比实验需控制变量，该对比实验是利用待鉴定溶液与另一已知溶液对比，通过现象进行鉴别，所以试管①中应加入的试剂是5g8%的碳酸钠溶液或5g8%的碳酸氢钠溶液；故答案为：5g8%的碳酸钠溶液或5g8%的碳酸氢钠溶液。某混合气体由CO、CO2、SO2三种气体组成，小科对此进行了探究；[查阅资料]①SO2能使品红溶液褪色；②SO2易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，并能使其褪色；③SO2能使氢氧化钡溶液变浑浊；④CO和CO2均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。[实验研究]为验证这三种气体，小科设计并进行如下实验：[事实与结论]通过实验验证了以上三种气体都存在。（1）能证明气体中含有CO的现象是D中黑色固体变红；[反思与评价]（2）若装置按图中的顺序连接，从环境保护的角度来看还缺少尾气处理装置；（3）小龙提出，上述装置中省略B也能达到实验目的。你是否认同小龙的说法？请说明理由：有道理，这是因为省略B装置后，A装置中红色液体褪色，说明气体中含有二氧化硫。【解答】解：（1）一氧化碳与氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，能证明气体中含有CO的现象是D中黑色固体变红，故答案为：D中黑色固体变红；（2）一氧化碳有毒，从环境保护的角度来看还缺少尾气处理装置，故答案为：尾气处理装置；（3）该同学的设计有道理，这是因为有道理，这是因为二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色，省略B装置后，A装置中红色液体褪色，说明气体中含有二氧化硫，故答案为：有道理，这是因为省略B装置后，A装置中红色液体褪色，说明气体中含有二氧化硫。

[猜押题专练]一．选择题（共2小题）1．某化学兴趣小组用如图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定实验中生成的氧气体积。装置气密性良好，图Ⅰ中的燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有足量碱石灰（可以吸收水蒸气）。下列说法正确的是（）A．将装置Ⅰ分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ连接，均能达到测定氧气体积的目的 B．若用装置V测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大 C．若用装置Ⅳ收集氧气，可将带火星的木条放置在b处导管口验满 D．若用装置Ⅱ收集氧气不需要进行验满操作【解答】解：A、测量氧气的体积需要带有刻度的量筒，而Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ无法读取体积，无法确定氧气的体积，选项A错误；B、装置V内部测量氧气体积，是利用氧气增多后，压强变大，将内部水压出，因此所以原来的空气不影响氧气体积的测定，选项B错误；C、氧气体积比空气大，现在底部聚集，集满后从a逸出，因此将带火星的木条置于a处，观察木条是否复燃判断是否集满，选项C错误；D、排水法收集气体时，将内部水排净后，氧气集满，选项D正确；故选：D。2．在实验室制取和收集气体的四种装置中，下列用法不正确的是（）A．可制取O2 B．可制取CO2 C．可收集CO2 D．可收集O2【解答】解：A、装置属于固体加热型，试管口放有一团棉花，采用的加热高锰酸钾的方法，故选项说法正确。B、实验室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取，属于固液常温型，图中装置可制取CO2，故选项说法正确。C、二氧化碳的密度比空气的大，应用向上排空气法收集，故选项说法错误。D、氧气不易溶于水，可用排水法收集，故选项说法正确。故选：C。二．填空题（共2小题）3．如图是实验室制取、收集氧气的装置图。请按要求回答下列问题：（1）请写出图中带有标号仪器的名称：①集气瓶。（2）用过氧化氢制取O2的文字表达式为过氧化氢→催化剂水+氧气（3）要收集O2，收集装置可选择上述装置中的D或者C。（填上述字母序号）（4）若分别用发生装置A或B制取O2，发生装置A的优点是控制反应的速率（写出一点）。（5）铁丝在氧气中燃烧实验中，集气瓶底部放一定量水或者细沙的目的是防止高温熔融物溅落使集气瓶破裂。【解答】解：（1）①为集气瓶；故答案为：集气瓶；（2）过氧化氢在二氧化锰的催化下生成水和氧气，文字表达式为过氧化氢→催化剂水+氧气，故答案为：过氧化氢→（3）氧气的密度大于空气密度，且不易溶于水，采用C或D作为收集装置，故答案为：C；（4）A装置的优点通过注射器控制加入液体的量，从而控制反应的速率，故答案为：控制反应的速率；（5）铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，为了防止高温熔融物溅落使集气瓶破裂，因此在集气瓶底部放一定量水或者细沙，故答案为：防止高温熔融物溅落使集气瓶破裂。4．空气中的二氧化碳的资源化利用是实现碳减排的重要途径，以下是一种实现二氧化碳转化为重要原料二甲醚（化学式为C2H6O）的途径：（1）转化①是二氧化碳与一种常见单质反应生成甲醇和水，这种单质的化学式为H2。（2）转化②是甲醇在特定条件下发生分解反应生成二甲醚和水，此反应的化学方程式为2CH4O特定条件¯C2H6O+H2O【解答】解：（1）转化①是二氧化碳与一种常见单质反应生成甲醇和水，生成物中含有碳元素、氢元素和氧元素，反应物中含有碳元素和氧元素，由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，因此这种单质的化学式为H2。故答案为：H2。（2）甲醇在特定条件下发生分解反应生成二甲醚和水，此反应的化学方程式为2CH4O特定条件¯C2H6O+H2故答案为：2CH4O特定条件¯C2H6O+H2三．实验题（共2小题）5．如图是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置。（1）实验室可用二氧化锰与双氧水制取氧气，若要较好地控制产生氧气的速度，应选用装置C（填字母）；（2）D装置收集氧气完毕的操作顺序是①③②（按次序选填所需操作的序号）；①盖上玻璃片②正放在实验台上③取出集气瓶④倒放在实验台上（3）若用E装置进行排空气法收集氧气，气体应从b（选填“a”或“b”）端通入。【解答】解：（1）实验室可用二氧化锰与双氧水制取氧气，若要较好地控制产生氧气的速度，应该选择装置C，通过分液漏斗控制滴加液体的速率，进而控制反应速率，故选：C；（2）D装置收集氧气完毕的操作顺序是①盖上玻璃片，③取出集气瓶，由于氧气的密度大于空气密度，应该正放在桌面上，故答案为：①③②；（3）氧气的密度大于空气密度，用E装置进行收集时，应该从b进，故答案为：b。6．如图1是实验室制取气体的一些装置，根据下图回答有关问题。（1）若用氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气，应选用的发生装置为A（填字母），若要收集较纯的氧气可选用的收集装置为D（填字母）。（2）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应引起发生装置炸裂，你认为图中最适合制取乙炔气体的发生装置是B（填字母）；如图2所示装置收集乙炔气体，气体应从b（填“a”或“b”）端管口通入。【解答】解：（1）用氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气，反应需要加热，采用A作为发生装置，氧气密度大于空气密度，且不易溶于水，收集较纯氧气时选择D装置进行收集，故答案为：A；D；（2）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，采用固液不加热制取气体的装置，该反应必须严格控制加水速度，因此采用B装置作为发生装置，乙炔微溶于水，用图2进行收集时，气体应该从b进，故答案为：B；b。四．解答题（共3小题）7．侯德榜是我国著名的化学家，为纯碱和氮肥工业技术的发展做出了杰出的贡献，他发明的侯氏制碱法大大提高了原料的利用率，其工业流程大致如图：（1）过程①是物理变化（选填“物理”或“化学”）（2）过程②的化学方程式为N2+3H2高温、高压¯催化剂2NH3（3）上述流程中，为了节约成本，可循环利用的物质是CO2。【解答】解：（1）从流程图看出，过程①是分离液态空气得到氮气，没有产生新物质，因此属于物理变化；故答案为：物理变化；（2）氮气和氢气在高温、高压和催化剂作用下生成氨气；化学方程式为：N2+3H2高温、高压¯催化剂2NH3；故答案为：N2+3H2高温、高压¯（3）从流程图看出，为了节约成本，可循环利用的物质有CO2；故答案为：CO2。8．海洋是巨大的资源宝库。“筑梦”学习小组模拟化工厂生产流程，利用海水制取纯碱，设计方案如图所示。请回答下列问题。（1）流程II为粗盐精制。粗盐中通常含有泥沙等难溶性杂质和Ca2+、Mg2+、SO42﹣等可溶性杂质离子。为除去上述可溶性杂质离子，将粗盐溶解并依次加入下列试剂：过量氢氧化钠溶液→过量氯化钡溶液→过量的Na2CO3溶液→过滤→适量稀盐酸。有同学认为，用一种试剂代替氢氧化钠和氯化钡两种试剂也能达成实验目的，该试剂是氢氧化钡溶液。（2）流程III为海水“制碱”。滤液A中碳酸氢钠是否饱和？是（填“是”或“否”）。【解答】解：（1）用一种试剂代替氢氧化钠和氯化钡两种试剂也能达成实验目的，该试剂是氢氧化钡溶液，是因为氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，钡离子和硫酸根离子结合生成白色沉淀硫酸钡。故答案为：氢氧化钡溶液。（2）滤液A在析出碳酸氢钠后的溶液，是碳酸氢钠的饱和溶液。故答案为：是。9．氢气是一种可持续研发的新能源和工业原料。利用太阳能将水转化为氢能是一种理想途径。某种光分解水的过程如图甲所示。（1）该转化中循环利用的物质有Fe3O4和FeO（填化学式）。（2）与电解水相比，该方法的优点是节约资源。（3）CH4﹣H2O催化重整是目前大规模制取H2的重要方法，生产过程中涉及的重要反应有CH4+H2O催化剂¯高温CO+3H2，CO+H2O催化剂¯高温CO2+H2。向催化重整体系生产过程中投入一定量的CaO可吸收CO2以提高H2的百分含量。如图乙所示，投入纳米CaO时，H【解答】解：（1）通过分析反应流程可知，该转化中循环利用的物质有Fe3O4和FeO；（2）与电解水相比，该方法是利用太阳能制取氢气和氧气，优点是：节约能源；（3）投入纳米CaO时，H2的百分含量最大的原因是：纳米CaO与二氧化碳接触最充分，吸收二氧化碳更彻底。故答案为：（1）FeO；（2）节约能源；（3）纳米CaO与二氧化碳接触最充分，吸收二氧化碳更彻底。五．科学探究题（共4小题）10．反应物的质量比不同可能会影响生成物的种类，为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小金开展了项目式学习，设计了如下实验装置和方案（B、C、D装置中药品足量，且所有反应均充分进行）。反应前的质量反应后的质量A（试管+固体）m1m2B+C（广口瓶+溶液）m3m4关于“碳和氧化铜反应生成什么气体”，同学们形成了如下四种猜想：猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2；猜想④：SO2和CO2。（1）小明认为猜想④是不合理的，他的依据是根据质量守恒定律，反应物中没有硫元素，生成物中不可能含有二氧化硫。（2）若观察到澄清的石灰水变浑浊（填写现象），可以排除猜想①。（3）用电子天平测定表格中的四个数据（如表所示）。若猜想②成立，则理论上m1、m2、m3、m4数值满足的关系式是m4﹣m3＝m1﹣m2（用字母表示）。【解答】解：（1）猜想④是不合理的，他的依据是根据质量守恒定律，反应物中没有硫元素，生成物中不可能含有二氧化硫，故答案为：根据质量守恒定律，反应物中没有硫元素，生成物中不可能含有二氧化硫；（2）猜想①是错误的，则说明气体中含有二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以可以看到澄清的石灰水变浑浊，证明猜想①是错误的，故答案为：澄清的石灰水变浑浊；（3）若猜想②成立，所以碳和氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，所以A中减少的质量为生成二氧化碳的质量，B和C增加的质量是吸收二氧化碳的质量，所以m4﹣m3＝m1﹣m2，故答案为：m4﹣m3＝m1﹣m2。11．在老师指导下，小科做了如下实验：点燃燃烧匙上的钠，迅速伸入盛有CO2的集气瓶中，盖上玻片，钠继续燃烧。反应结束后发现：集气瓶内附着灰白色固体。小科获知灰白色固体中的黑色固体成分是碳，但不清楚其中的白色固体成分是什么，于是进行了如下探究：【提出问题】白色固体的成分是什么？【建立假设】假设一：白色固体的成分是氧化钠；假设二：白色固体的成分是碳酸钠；假设三：白色固体的成分是氧化钠和碳酸钠的混合物。（1）思考：小科建立上述假设的依据是质量守恒定律。【进行实验】步骤1：取灰白色固体于烧杯中，加入适量的水充分溶解过滤，得到滤液。步骤2：取少量步骤1中的滤液于试管中，滴加2滴酚酞试液，溶液变成红色。【得出结论】白色固体的成分是氧化钠。（2）有同学认为通过上述实验得出的结论不正确，其理由是碳酸钠溶液也显碱性，也能使酚酞试液变红。【继续实验】（3）步骤3：取少量步骤1中的滤液于试管中，滴加足量稀盐酸，溶液中有气泡冒出，则假设一不成立。（4）步骤4：另取少量步骤1中的滤液于试管中，加过量氯化钙溶液，出现白色沉淀，然后过滤，向滤液中加入酚酞，无明显现象（写出具体操作及现象），则假设二成立。【解答】解：（1）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，所以建立上述假设的依据是质量守恒定律，故答案为：质量守恒；（2）碳酸钠溶液显碱性，也能使无色酚酞试液变红色，故结论不正确；故答案为：碳酸钠溶液也显碱性，也能使酚酞试液变红；（3）滴加足量的稀盐酸，产生气体，说明固体中含有碳酸钠，则假设一不成立，故答案为：一；（4）碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠，由于假设二成立，加入过量氯化钙产生白色沉淀，说明其中含有碳酸钠，并完全沉淀，过滤后滴加酚酞试液不变色，说明其中不含氢氧化钠，故答案为：加过量氯化钙溶液，出现白色沉淀，然后过滤，向滤液中加入酚酞，无明显现象。12．膨松剂是一种食品添加剂，能使食物具有松软或蓬松的特点，某品牌膨松剂的成分为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，“圆梦”学习小组对该膨松剂的成分进行了探究。请回答下列问题。【查阅资料】①氨气极易溶于水，溶液显碱性：氨气能被