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《二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)》專題復(fù)習(xí)
本基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)旨在引導(dǎo)同學(xué)們練習(xí)實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳和用向上排空氣法收集氣體,并連行二氧化碳
性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的操作,從而鞏固有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作,加深對(duì)二氧化碳性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
一、二氧化碳的制取
1.實(shí)驗(yàn)原理
常用廉價(jià)易得的石灰石(或大理石)和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,有關(guān)的化學(xué)方程式是
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2T。
2.實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的基本裝置見(jiàn)圖1。
3.實(shí)驗(yàn)操作
(1)檢查裝置氣密性。
(2)若裝置不漏氣,拔掉橡皮塞,向大試管里放入幾小塊石灰石或大理石(操作要點(diǎn)是“一橫、二放、
三慢豎”),然后小心注入不超過(guò)試管容積1/3的稀鹽酸。
(3)立即將帶有導(dǎo)氣管的單孔橡皮塞塞緊管口,然后將導(dǎo)氣管的另一端插入集氣瓶(導(dǎo)管口要接近集氣
瓶底部)??梢钥吹皆嚬芾锇l(fā)生劇烈反應(yīng),冒出大量無(wú)色的氣體。
(4)使用向上排空氣法收集二氧化碳(因?yàn)槎趸寄苋苡谒?,密度比空氣?,過(guò)一會(huì)兒將燃著的木
條放在集氣瓶口,若熄火則已經(jīng)集滿。
(5)用玻璃片蓋住已集滿二氧化碳的集氣瓶,備用。
4.便于控制的發(fā)生裝置
課本上給出的實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置不能控制反應(yīng)的進(jìn)行,而學(xué)習(xí)本單元內(nèi)容需要多次制取
二氧化碳,因而學(xué)生有必要認(rèn)識(shí)一些便于控制的反應(yīng)裝置。
下面這些發(fā)生裝置都是想方設(shè)法創(chuàng)造固、液藥品分離或接觸的條件,不管是液體藥品運(yùn)動(dòng),還是固體
藥品運(yùn)動(dòng),固、液都能隨時(shí)分離,因而便于控制反應(yīng)。
石灰石內(nèi)裝石灰石
石灰石/的尼龍袋
朝?可擠壓的
一罌料瓶
稀鹽酸覆料板
稀鹽酸三卜稀鹽酸
圖2圖3圖4
可上下移動(dòng)
的粗銅絲可上下移動(dòng)
的爛底試管
尼龍袋石灰石
(內(nèi)裝石灰石)馴
石灰石翟料板
卜稀鹽酸三3一稀鹽酸稀鹽酸
圖5圖6圖7
圖2、圖3裝置是通過(guò)開(kāi)、關(guān)彈簧夾來(lái)控制反應(yīng)進(jìn)行的(液動(dòng)、固不動(dòng));圖4裝置是通過(guò)擠壓或傾斜塑
料瓶來(lái)控制反應(yīng)進(jìn)行的(液動(dòng)、固不動(dòng));圖5裝置是通過(guò)上下移動(dòng)粗銅絲來(lái)控制反應(yīng)進(jìn)行的(固動(dòng)、液不動(dòng));
圖6裝置是通過(guò)上下移動(dòng)爛底試管來(lái)控制反應(yīng)進(jìn)行的(固動(dòng)、液不動(dòng));圖7裝置是通過(guò)傾斜試管來(lái)控制反
應(yīng)進(jìn)行的(液動(dòng)、固不動(dòng))“
二、二氧化碳的性質(zhì)
二氧化碳不燃燒、不支持燃燒,密度比空氣大;能與石灰水反應(yīng),能溶于水產(chǎn)生不穩(wěn)定的碳酸。(見(jiàn)圖
8),很快發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰熄滅。
(2)該實(shí)驗(yàn)不是一定需要使用兩支蠟燭。只要我們從高于燭火的位置傾倒二氧化碳后,燭火很快熄滅,
就能說(shuō)明二氧化碳密度比空氣大、不燃燒、不支持燃燒。當(dāng)然,使用兩支蠟燭進(jìn)行滅火實(shí)驗(yàn),趣味性更強(qiáng)
一絲。
2.二氧化碳溶于水實(shí)驗(yàn)
(1)向兩支試管中分別加入2磯蒸儲(chǔ)水,然后各滴入廣2滴石蕊溶液,觀察試管中的溶液均呈現(xiàn)紫色。
該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明,水不能使紫色石蕊溶液變色。
(2)將其中一支試管內(nèi)的溶液靜置;向另一支試管內(nèi)的溶液中通入二氧化碳,發(fā)現(xiàn)溶液顏色很快由紫變
紅(可與靜置試管中溶液的顏色進(jìn)行對(duì)比)。上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明,水與二氧化碳反應(yīng)的生成物
(H2O+CO2=H2CO3)能使紫色石蕊溶液變紅。
(3)微熱紅色溶液,可以發(fā)現(xiàn)溶液很快恢復(fù)為紫色。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明,碳酸不穩(wěn)定,受熱極易分解
(H2CO3=H2O+CO2
3.二氧化碳與石灰水反應(yīng)
另取--支試管,向其中注入少量澄清石灰水,然后通入二氧化碳(或直接吹氣),石灰水很快變渾濁。
此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明,反應(yīng)生成了不溶性的固體〔CO2+Ca(OH)2=CaCO3J+H2O]。
4.二氧化破性質(zhì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)
(D密度比空氣大的實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖9)。
圖9
課本上是直接告訴同學(xué)們“二氧化碳密度比空氣大”,其實(shí)完全可以利用一個(gè)電子天平粗略稱出二氧
化碳密度比空氣大:先用電子天平稱量一瓶二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量,倒去二氧化碳后再稱這個(gè)空瓶(含有空氣)
的質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)二氧化碳的質(zhì)量比同體積的空氣質(zhì)量大。這不就說(shuō)明二氧化碳的密度比空氣大嗎?
(2)溶于水的實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖10)0
用一次性注射器(潤(rùn)滑性良好)先吸入10磯水,再吸入10mL二氧化碳,封閉針管
后振蕩幾下,活塞會(huì)自行前推到12血,刻度處停止。這說(shuō)明二氧化碳能溶于水,而且1體積水里大約能溶
解0.8體積的二氧化碳。接下來(lái),將注射器前端向上豎起后,猛地下拉活塞,可以看到水中有大量小氣泡
冒出(重復(fù)該操作,現(xiàn)象依舊)。這說(shuō)明壓強(qiáng)減小時(shí),二氧化碳在水里的溶解最會(huì)減小,進(jìn)而可知,增大壓
強(qiáng)時(shí)二氧化碳的溶解量會(huì)增大。
水和co,
圖10
(3)熄滅燭火的實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖ll)o
按照課本上的方法做“二氧化碳熄滅兩支蠟燭火焰”的實(shí)驗(yàn)時(shí),由于空間不大的燒杯里燃有兩支蠟燭,
所以在傾倒二氧化碳時(shí),燒杯里上升的熱氣流常會(huì)阻礙二氧化碳的下沉,甚至沖散二氧化碳,致使高位的
蠟燭火焰先熄滅,或兩支蠟燭火焰同時(shí)熄滅。如果利用一個(gè)類似漏斗的容器去引流二氧化碳,則實(shí)驗(yàn)會(huì)容
易成功。按圖11組裝好儀器,將一瓶二氧化碳通過(guò)一個(gè)特制漏斗(無(wú)底礦泉水瓶制作),緩緩倒入插有兩
支燃著蠟燭的燒杯里,發(fā)現(xiàn)下面的蠟燭火焰先熄滅,上面的蠟燭火焰后熄滅。此現(xiàn)象說(shuō)明,一氧化碳不燃
燒、不支持燃燒,密度比空氣大:
(4)與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖12)o
干燥的石一
餐妙布條
濕潤(rùn)的石
蕊紗布條
課本上探究“二氧化碳與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),雖然現(xiàn)象明顯,但設(shè)計(jì)不夠簡(jiǎn)潔,操作也比較麻煩。利用
T形三通管進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn),則可揚(yáng)長(zhǎng)避短。
打開(kāi)儲(chǔ)氣裝置(或氣體發(fā)生裝置),使干燥的二氧化碳?xì)怏w緩緩流入粗玻璃管內(nèi),很快可以看到:兩根
紗布條的中上部均不變色,中下部的濕潤(rùn)紗布條慢慢變成了紅色,干燥紗布條不變色。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象充分證
明,二氧化碳密度比空氣大,可以像液體那樣流動(dòng);二氧化碳不能使石蕊變紅色,但二氧化碳與水反應(yīng)的
生成物(HzO+COz=H2co3),能使石蕓變紅色。停止通入二氧化碳?xì)怏w,然后拿出變紅的石蕊紗布條,
使其充分暴露在空氣中,很快可以發(fā)現(xiàn),紗布條的紅色慢慢褪去。該現(xiàn)象充分證明,碳酸極不穩(wěn)定。
三、疑難解答
1.不用稀硫酸、濃鹽酸或碳酸鈉制取二氧化碳的原因
如果使用稀硫酸與石灰石反應(yīng),產(chǎn)物硫酸鈣微溶于水,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硫酸鈣極易沉淀卜.來(lái),覆蓋
在石灰石表面,從而隔絕稀硫酸與碳酸鈣的接觸,造成反應(yīng)自行停止。
濃鹽酸極易揮發(fā)出HC1氣體.如果使用濃鹽酸與石灰石反應(yīng),制得的二氧化碳中就會(huì)混有HC1,導(dǎo)致
二輒化碳不純,影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。
如果使用碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng),由于此反應(yīng)的速率很快,會(huì)來(lái)不及收集氣體,造成藥品浪費(fèi)。
2.二氧化碳通入澄清石灰水中,溶液不變渾濁的原因
①實(shí)驗(yàn)中選用的鹽酸濃度過(guò)大,放出的二氧化碳?xì)怏w中含有HC1氣體,HC1更容易與石灰水反應(yīng)(一般
先將發(fā)生裝置里放出的不純二氧化碳?xì)怏w通過(guò)飽和的碳酸氫鈉溶液,再通入澄清石灰水中);②石灰水久
置,已經(jīng)變質(zhì)[Ca(OH)2+CO2=CaCC)3J+H?O](使用新制的石灰水)。
四、例題導(dǎo)學(xué)
【例題】(2017?無(wú)錫)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖13,回答有關(guān)問(wèn)題。
0她的111國(guó)目
(1)圖中標(biāo)有①的儀器名稱:O
(2)實(shí)驗(yàn)室用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,選用的發(fā)生裝置是(填裝置編號(hào)),裝入藥
品前應(yīng)進(jìn)行的操作是o若要收集干燥的二氧化碳,需將發(fā)生裝置與裝置E和裝置
裝置編號(hào))相連,其中裝置E內(nèi)的試劑是,氣體應(yīng)從導(dǎo)管(填“a”或"b”)端通入。
(3)在2017年江蘇省中學(xué)化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)調(diào)演中,李彬老師設(shè)計(jì)了“氫氧焰”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖14,利用
氣球與發(fā)生裝置制取并儲(chǔ)存純凈的氣體于氣球中。
AB
圖14
A瓶中硫酸銅溶液的作用是,B瓶中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為(,通過(guò)玻璃活塞歷、
電分別有序控制氧氣和氫氣的流量,先后進(jìn)行如下操作:①關(guān)閉電,打開(kāi)K.,通入氧氣,將帶火星的木條
置于三通管口處,觀察到,說(shuō)明氧氣具有助燃性。將燃著的木條移開(kāi),管口處無(wú)火焰。②關(guān)
閉打開(kāi)通入氫氣,將燃著的木條置于三通管口處,管II處有火焰。移去燃著的木條,氫氣安靜地
燃燒,說(shuō)明氫氣具有可燃性,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。把鐵片放在火焰上一段時(shí)間,鐵片呈
紅熱狀;打開(kāi)K一通入氧氣,鐵片迅速熔斷被切割,由此得出的結(jié)論是o
【解析】(1)儀器①是集氣瓶。(2)實(shí)驗(yàn)室制取一.氧化碳的發(fā)生裝置屬于固液常溫型,即選A。在裝入
藥品前,必須檢查裝置氣密性。若要收集干燥的二氧化碳,需將發(fā)生裝置與裝置E和裝置D相連,其中裝
置E內(nèi)的試劑是干燥劑濃硫酸,氣體應(yīng)從導(dǎo)管的a端口通入。(3)A裝置是過(guò)氧化氫分解放出氧氣的實(shí)驗(yàn)裝
置,顯然A瓶中硫酸銅溶液是催化劑,具有加快反應(yīng)速度的作用。B瓶中產(chǎn)生的是氫氣,該反應(yīng)的化學(xué)方
程式不難書(shū)寫,但要注意標(biāo)注氣體符號(hào)。當(dāng)關(guān)閉心、打開(kāi)峪通入氧氣時(shí),處于三通管口處的帶火星木條會(huì)
復(fù)燃;當(dāng)關(guān)閉心、打開(kāi)L通入氫氣時(shí),處于三通管口處的燃著木條能將氫氣點(diǎn)燃,該反應(yīng)的化學(xué)方程式也
不難書(shū)寫,但要注意標(biāo)注反應(yīng)條件。當(dāng)把鐵片放在空氣中的“氫氧焰”上,鐵片呈紅熱狀,而當(dāng)打開(kāi)K.
通入氧氣時(shí),鐵片處于純氧中的氧快焰上,鐵片被迅速熔斷。上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,增加氧氣濃度可以促進(jìn)
燃料充分燃燒,放出的熱量更多,火焰的溫度更高(有利于金屬的切割和焊接).
【答案】(1)集氣瓶(2)A檢查裝置氣密性D濃硫酸a
⑶催化作用H,SO4+Zn=ZnSO」H,T帶火星的木條復(fù)燃2H,+O,史捶2HQ氫氣在氧氣中
燃燒更充分,能放出更多熱量
五、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練
1.(2017?南京)實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體的裝置如圖15。下列說(shuō)法正確的是()
③④⑤
圖15
A.裝置①和⑤組合可以用來(lái)制取氧氣
B.裝置②和③組合可以用來(lái)制取氫氣
C.裝置②和④組合可以用來(lái)制取二氧化碳
D.裝置②可以較好地控制反應(yīng)速率
2.(2017?湖州)實(shí)驗(yàn)室為了收集干燥的二氧化碳?xì)怏w,讓制取的氣體先后經(jīng)過(guò)甲、乙兩裝置。下列
關(guān)于甲、乙兩裝置導(dǎo)管的連接方式正確的是()
甲乙
圖16
A.a接c8用接4C.b接cD.b接d
3.(2016?廣東)圖17所示實(shí)驗(yàn)中,①④為用紫色石蕊溶液潤(rùn)濕的棉球,②③為浸過(guò)紫色石蕊溶液的
干燥棉球。下列能準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是()
A.④比①先紅,②③不變紅
B.①比④先紅,②③不變紅
C.④變紅,①②③不變紅緩慢通入CO;
D.①變紅,②③④不變紅
圖17
4.(2016?大連)向充滿二氧化碳的集氣瓶中,加入滴有紫色石蕊溶液的水,約占集氣瓶容積的1/5,
立即蓋上玻璃片,用手壓住玻璃片,充分振蕩后將集氣瓶倒置,松開(kāi)手,觀察到玻璃片沒(méi)有掉落,紫色石
蕊溶液變紅。用微粒的觀點(diǎn)解釋以上現(xiàn)象。
5.(2017?紹興)圖18中甲圖為制取和收集二氧化碳的家庭實(shí)驗(yàn)裝置,左邊部分是帶小孔的眼藥水瓶,
下部可以浸入和離開(kāi)白醋,以控制反應(yīng)進(jìn)行與停止,它相當(dāng)于乙圖中的
(填裝置編號(hào))裝置。該裝置虛線框中應(yīng)選用乙圖中的(填裝置編號(hào))裝置來(lái)收集co,氣
乙
圖18
6.(2016?雅安)某學(xué)習(xí)小組用圖19進(jìn)行CO2的制取及性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)。
資料卡片:20℃時(shí),碳酸鈉在乙醇中幾乎不溶解,氫氧化鈉在乙醇中的溶解度為17.3go20℃時(shí),碳
酸鈉、碳酸氫鈉在水中的溶解度分別為21.8g和9.6g。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)圖中裝置A是用大理石制C02的裝置,儀器a的名稱是;裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
是,在b處檢驗(yàn)是否有CO?逸出的操作是。
(2)裝置C中放有干和濕的石蕊試紙各一張,當(dāng)通入CO?一段時(shí)間后,濕的試紙變紅色,干的試紙不變
色,實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。
(3)當(dāng)通入CO?一段時(shí)間后,裝置D中觀察到溶液中有白色沉淀(NaHCO:,)出現(xiàn),則反應(yīng)的化學(xué)方程式
是。
(4)當(dāng)通入C02一段時(shí)間后,裝置E中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
是
濃硫酸石蕊試紙飽和碳NaOH飽和
酸鈉溶液乙醇溶液
BCDE
圖19
7.(2017?徐州)請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖20回答有關(guān)問(wèn)題。
圖20
(1)寫出標(biāo)號(hào)儀器的名稱:①,②O
(2)用A、E組合制取氧氣,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為;在氣體收集完畢后,接下來(lái)的操
作是,
(3)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳用稀鹽酸而不用濃鹽酸,是因?yàn)闈恹}酸具有o常用石灰水檢驗(yàn)二
氧化碳?xì)怏w,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是o
(4)乙煥是一種微溶于水的氣體,密度與空氣接近,實(shí)驗(yàn)室常用塊狀電石和水在常溫下反應(yīng)制取乙塊.
制我乙烘的發(fā)生裝置選(填裝置編號(hào),下同),收集裝置選o
8.(2017?廣州)分液漏斗是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室一種常用的儀器,可用于滴加液體或分離互不相溶的兩種液體。
實(shí)驗(yàn)室部分裝置如圖21所示。
ABC
圖21
(1)實(shí)驗(yàn)室用KMnOi制取的化學(xué)方程式為0
(2)實(shí)驗(yàn)室制取氣體通過(guò)反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件等選用相應(yīng)的反應(yīng)裝置,請(qǐng)完成下表空格。
反應(yīng)裝置
制取的氣體反應(yīng)物反應(yīng)條件
(康編號(hào))
催化劑MnO?
KClCh固體
0?固體、加熱—
催化劑MnO:
HQ?溶液C或D
—固體、常溫
一和______或
co?常溫
NH,。飽和溶
加熱
N2液與NaNO:—
飽和溶液
(3)關(guān)于裝置C和D的下列說(shuō)法正確的是(填字母,雙選)。
A.裝置.C發(fā)生反應(yīng)時(shí),分液漏斗下端必須浸沒(méi)在液體中
B.裝置I)發(fā)生反應(yīng)時(shí),長(zhǎng)頸漏斗下端必須浸沒(méi)在液體中
C.裝置C和D的氣密性檢查的操作方法相同
D.裝置C和D均可用于制取一定量的H2
LA2.A3.A
4.玻璃片沒(méi)有掉落的原因:二氧化碳分子擴(kuò)散到水分子之間,瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小。
紫色石蕊溶液變紅的原因:二氧化碳分子與水分子結(jié)合成碳酸分子,解離出H+,使石蕊變紅。
5.AC
將燃著的木條放在集氣瓶口,若熄滅則收集滿了
6.(1)長(zhǎng)頸漏斗CaC0a+2HCl=CaCl,+H,O+CO,T
將燃著的木條放在導(dǎo)氣管匚,觀察木條是否熄滅
(2)二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸,碳酸顯酸性
(3)CO,+H,O+Na,CO,=2NaHCO.
(4)出現(xiàn)白色沉淀2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
7.(1)鐵架臺(tái)分液漏斗
(2)2KMQ=K2MnO4+MnO2+02T
先將導(dǎo)管移出水面,再熄滅酒精燈
(3)揮發(fā)性Ca(OH)2+CC)2=CaCOs」+H20
(4)BE
8.(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2T
(2)A02石灰石(或大理石)稀鹽酸CDB
(3)BD
《燃燒的條件》專題復(fù)習(xí)
本實(shí)驗(yàn)旨在引導(dǎo)同學(xué)們加深對(duì)燃燒條件的認(rèn)識(shí),進(jìn)一步了解滅火的原理;初步學(xué)會(huì)利用控制變量法、
對(duì)比實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
一、探究燃燒的條件
此實(shí)驗(yàn)包含著不安全因素,若在家做必須有家長(zhǎng)在場(chǎng)。
1.物質(zhì)燃燒的三個(gè)條件
(D用棉花分別隨酒精和水,放到酒精燈火焰上加熱片刻,發(fā)現(xiàn)酒精能燃燒,水不能燃燒。此實(shí)驗(yàn)說(shuō)
明,燃燒的條件之一是:要有可燃物。
(2)取一小塊乒乓球碎片和濾紙碎片,分別用坨煙鉗夾住,放到酒精燈上加熱,發(fā)現(xiàn)兩者都能燃燒。
再?gòu)钠古仪蚝蜑V紙上各剪下一小片(同樣大?。?,分開(kāi)放在薄銅片的兩側(cè),加熱銅片的中部(見(jiàn)圖1),很快
發(fā)現(xiàn)乒乓球碎片燃燒,濾紙碎片炭化。此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,燃燒的條件之一是:溫度要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。
(3)點(diǎn)燃兩支完全一樣的短蠟燭,然后將燒杯罩在其中一支蠟燭上(見(jiàn)圖2),很快發(fā)現(xiàn)被燒杯罩住的蠟
燭火焰熄滅了,而另?支蠟燭仍然正常燃燒。此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明,燃燒的條件之一是:可燃物要與氧氣(或空
氣1接觸。
綜上可得,燃燒需要二個(gè)條件:可燃物;溫度達(dá)到著火點(diǎn);與氧氣(或空氣)接觸。
圖2
2.可燃物燃燒的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)
(1)借助磷探究可燃物燃燒的條件(裝置見(jiàn)圖3)。
,紅債
白磷-熱水
(sor)
圖3
將少許白磷和紅磷分裝于Y股管的兩個(gè)支管內(nèi),管口立即緊套一個(gè)小氣球;在盛有80℃熱水的燒杯里,
快速放入少許白磷,然后將Y形管的兩個(gè)支管伸入熱水中。很快可以看到,支管里的白磷燃燒,冒出濃厚
的白煙,小氣球膨脹,而幻.磷、熱水中的白磷均不燃燒.上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)蒙說(shuō)明,可燃物燃燒需要兩個(gè)條件:
與氧氣(或空氣)接觸;溫度達(dá)到著火點(diǎn)。
(2)借助木炭探究可燃物燃燒的條件(裝置見(jiàn)圖4)。
圖4
首先,向處于常溫狀態(tài)的木炭通入氧氣,木炭沒(méi)有燃燒,這說(shuō)明可燃物雖與氧氣接觸,但由于溫度達(dá)
不到著火點(diǎn)(350℃)卻不能燃燒。然后停止通入氧氣,點(diǎn)燃酒精燈加熱木炭,木炭仍然不能燃燒,這說(shuō)明
可燃物的溫度雖然達(dá)到了著火點(diǎn),但由于缺少氧氣也不能燃燒。接下來(lái),熄滅酒精燈(此時(shí)木炭仍然很熱),
通入氧氣,木炭立即劇烈燃燒起來(lái),放出大量的熱,同時(shí)澄清的石灰水變渾濁。此實(shí)驗(yàn)也能說(shuō)明,可燃物
燃燒需要與氧氣接觸,同時(shí)溫度要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。
二、燃燒與滅火的趣味實(shí)驗(yàn)
1.魔棒點(diǎn)燈
主要操作:用玻璃棒蘸取固體高缽酸鉀與濃硫酸的混合物,將此混合物與酒精燈的燈芯接觸,酒精即
刻燃燒起來(lái)。
實(shí)驗(yàn)原理:2KMnO4+H2SO4K2SO4+Mn2O7+H2O一放出大量的熱;
2Mn2O704MnC>2+3。2T一產(chǎn)生足量的氧氣;C2H5OH+3O2電暨3CO2+3H2O-酒精的溫度達(dá)
到著火點(diǎn),接觸到足最的氧氣,因而燃燒起來(lái)。
2.滴水生火
主要操作:用脫脂棉包住過(guò)氧化鈉,再滴加幾滴水,脫脂棉很快燃燒起來(lái)。
實(shí)驗(yàn)原理:過(guò)氧化鈉(g2。2)與水反應(yīng),不僅放出大量的熱,而且產(chǎn)生氧氣:2砧曲+2H?O=4NaOH+O2t。
因比,人們常用這個(gè)反應(yīng)表演“滴水生火”的魔術(shù)。
3.吹氣生火
主要操作:用脫脂棉包住過(guò)氧化鈉,再向棉球中吹入二氧化碳?xì)怏w,脫脂棉很快燃燒起來(lái)。
實(shí)驗(yàn)原理:過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng),不僅放出大量的熱,而且產(chǎn)生氧氣:2Na202+2C0?=2Na£()3+()2。
因比,人們常用這個(gè)反應(yīng)表演“吹氣生火”魔術(shù)。
4.水中生火
主要操作:燒杯中盛放半杯約70℃的熱水,然后在水底放一小塊白磷;將集滿氧氣的大試管對(duì)?準(zhǔn)白磷倒
扣在水中,水底立刻出現(xiàn)黃色的火苗和濃厚的白煙(見(jiàn)圖5)。
實(shí)驗(yàn)原理:可燃物白磷接觸到了氧氣,溫度乂達(dá)到了著火點(diǎn)(只有40℃),因而燃燒起來(lái)。
5.燒不壞的棉手帕
主要操作:將酒精和水按照7:3的體積比,配制成酒精溶液;將一塊棉手帕在酒精溶液中浸濕,然后點(diǎn)
燃,棉手帕上的酒精一會(huì)兒燒完了,而手帕完好無(wú)損。
實(shí)驗(yàn)原理:雖然酒精燃燒放出大量的熱,但同時(shí)水蒸發(fā)吸熱,酒精蒸發(fā)也吸熱,棉手帕
的溫度就很難達(dá)到其著火點(diǎn),也就燒不起來(lái)了。一袤
6.銅線圈滅火普
主要操作:用粗銅絲或多股銅絲繞成一個(gè)
內(nèi)徑比蠟燭直徑稍小點(diǎn)的線圈,圈與圈之間圖6
需有一定的空隙。點(diǎn)燃蠟燭,把銅絲制成的
線圈從火焰上面罩下去(見(jiàn)圖6),正好把蠟燭
的火焰罩在銅絲里面,這時(shí)空氣并沒(méi)有被隔
絕,可是蠟燭的火焰卻熄滅了。
實(shí)驗(yàn)原理:銅具有良好的導(dǎo)熱能力,當(dāng)銅
絲罩在燃著的蠟燭上時(shí),大部分熱量被銅絲傳走,導(dǎo)致蠟燭溫度降低,當(dāng)溫度低于蠟燭著火點(diǎn)時(shí).,燭火就
熄滅了。
7.罩在杯下的蠟燭誰(shuí)先滅
主要操作:點(diǎn)燃長(zhǎng)短不同的
兩根蠟燭,然后用大燒杯罩住
(見(jiàn)圖7)。片刻后發(fā)現(xiàn),高的
蠟燭先熄滅。
實(shí)驗(yàn)原理:氣體溫度越高,
密度越小。由于蠟燭燃燒放熱,
使得燒杯內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w因溫度升高而快速上升,因而倒M燒杯的上方二氧化碳的濃度大,卜是較高的
蠟燭因缺氧而熄滅。這也告誡我們,在火場(chǎng)中要伏低身體,以避開(kāi)高處高濃度的毒氣。
三、疑難解答
1.將蘸有酒精、水的棉花在酒精燈上長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象
如果加熱時(shí)間較長(zhǎng),兩個(gè)“棉花球”都會(huì)燃燒起來(lái)。原因是蘸有酒精的棉花球因酒精燃燒放出的熱量
傳給了棉花球,使其溫度上升達(dá)到了棉花的著火點(diǎn),引起棉花燃燒;蘸有水的棉花球當(dāng)水分蒸發(fā)完之后,
棉花球便暴露在酒精燈的火焰中,溫度上升,且棉花球與空氣接觸,也達(dá)到了燃燒所需的三個(gè)條件,因而
棉花球燃燒起來(lái)。
2.可燃物的著火點(diǎn)是否能降低
著火點(diǎn)是可燃物燃燒所需的最低溫度,它是物質(zhì)本身固有的屬性。對(duì)于固體來(lái)說(shuō),著火點(diǎn)的高低與表
面積大小、組織的粗細(xì)、導(dǎo)熱系數(shù)的大小等有關(guān);對(duì)于液體、色體燃料,著火點(diǎn)高低與火焰接觸它們的情
況和外界壓強(qiáng)的大小等有關(guān)(如柴油機(jī)就是通過(guò)將空氣壓縮,降低柴油的著火點(diǎn),達(dá)到燃燒目的的)。降溫
滅火不能說(shuō)成是“降低著火點(diǎn)滅火”,因?yàn)橐欢顟B(tài)的某種可燃物,其著火點(diǎn)不會(huì)隨著溫度的降低而降低。
3.燃燒是否都需要氧氣
通常講的燃燒都是要有氧氣參加的,但是“任何劇烈的發(fā)光、放熱的化學(xué)反應(yīng)都是燃燒”,因此有一
些燃燒就沒(méi)有氧氣參與(用其他氧化劑代替氧氣),如氫氣在氯氣中燃燒,鐵條在二氧化碳中燃燒,金屬鈉
在二氧化碳中燃燒。
另外,在有氧燃燒中,可燃物燃燒都需要一個(gè)最低氧含量,如果氧氣的體積分?jǐn)?shù)低于這一濃度,燃燒
就不會(huì)發(fā)生。一些常見(jiàn)的可燃物燃燒需要的最低氧含量見(jiàn)下表:
可燃物最低氧可燃物最低氧可燃物最低輒
名稱含量/%名稱含量/%名稱含量/%
黃磷
氫氣5.9丙酮13.05.9
(白磷)
二硫大量
乙塊3.710.58.0
化碳喝花
乙健12.0汽油14.4蠟燭16.0
乙醇15.0煤油15.0木炭14.0
讀表還可知,任何可燃物在有限的空間里燃燒時(shí),當(dāng)氧氣的體枳分?jǐn)?shù)降低到“最低氧含量”以下時(shí),
燃燒都會(huì)自行停止??扇嘉镌谟邢蘅臻g里燃燒時(shí),也無(wú)法耗盡氧氣。
四、例題導(dǎo)學(xué)
【例題】(2017?江西)圖8是“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的部分操作示意圖。
藺酒精啾的
連紙碎序乒序球碎片
?,餐上,■銅片―
AB藤0
實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)三
圖8
(1)儀器①的名稱為。
(2)實(shí)驗(yàn)一加熱片刻觀察到八中棉球上的酒精燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰,B中棉球上的水不燃燒,由此得出燃
燒的條件之一是。
(3)實(shí)驗(yàn)二觀察到先燃燒的物質(zhì)是;若將銅片上的物質(zhì)換成等量的木屑和燥粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀
察到木屑先燃燒,說(shuō)明木屑的著火點(diǎn)比煤粉
(4)實(shí)驗(yàn)三將燃著的蠟燭放在圖示的密閉容器中,同時(shí)用氧氣傳感器測(cè)出密閉容器中氧氣含量的變化
如圖9所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(填字母)。
A.蠟燭燃燒需要氧氣
B蠟燭燃燒前,密閉容器
中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%
C.蠟燭熄滅后,密閉容器中還有氯氣
D.蠟燭熄滅后,密閉容器中的二氧化碳體
積分?jǐn)?shù)為84%
【解析】(1)儀器①是酒精燈。(2)實(shí)驗(yàn)一中,
酒精燃燒而水不燃燒,說(shuō)明燃燒需要可燃物。
⑶實(shí)驗(yàn)二中,因?yàn)槠古仪蛩槠闹瘘c(diǎn)低于濾紙碎片,所以觀察到先燃燒的物質(zhì)是乒乓球碎片。當(dāng)利用
木屑和煤粉進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí),由于木屑先燃燒,說(shuō)明木屑的著火點(diǎn)比煤粉低。(4)讀圖可知,蠟燭在密閉
容器里燃燒時(shí),其中氧氣的體積分?jǐn)?shù)由2設(shè)逐漸降低至16樂(lè)并保持16%不變(任何燃燒不可能耗盡氯氣)。
以上信息說(shuō)明,蟒燭燃燒需要氧氣,A項(xiàng)說(shuō)法正確;蠟燭燃燒前,密閉容器中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%,B項(xiàng)說(shuō)
法正確;蠟燭熄滅后,密閉容器中還有氧氣,C項(xiàng)說(shuō)法正確;但不能說(shuō)明“蠟燭熄滅后,密閉容器中的二氧
化限體積分?jǐn)?shù)為84%”,因?yàn)榇藭r(shí)密閉容器里剩余氣體還有氧氣、氮?dú)獾?,因此二氧化碳?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)不
可能高達(dá)84%(肯定高于Q03%),D項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。
【答案】(1)酒精燈⑵燃燒需要可燃物(3)乒乓球碎片低(4)D
五、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練
1.(2017-徐州)下列關(guān)于燃燒與滅火的解釋,不合理的是()
A.糧庫(kù)失火用水澆滅一降低了可燃物的著火點(diǎn)
B.撲滅森林火災(zāi)時(shí)開(kāi)辟隔離帶一清除和隔離了可燃物
C.用扇子扇煤爐,爐火越扇越旺一提供充足的氧氣
D.圖書(shū)檔案起火,用二氧化碳撲滅一隔絕氧氣
2.(2016?漳州)運(yùn)用圖10所示裝置探究可燃物的燃燒條件,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A.①②現(xiàn)象對(duì)比,說(shuō)明溫度達(dá)到可燃物的①良磷零1磷一
、//薄銅片
著火點(diǎn)是燃燒條件之一CyTTTT7Tr3^
B.①③現(xiàn)象對(duì)比,說(shuō)明有氧氣參與是燃燒(熱水
條件之一唇荽霆I③白磷
C.白磷的著火點(diǎn)低于80℃
圖10
D.熱水只起到加熱作用
3.(2016?綏化)下列滅火方法中,利用“降低溫度到著火點(diǎn)以下”這一原理的是()
A.炒菜時(shí)油鍋中的油不慎著火,可用鍋蓋蓋滅
B.堆放雜物的紙箱著火時(shí),可用水澆滅
C.撲滅森林火災(zāi)時(shí),將大火蔓延路線前的一片樹(shù)木砍掉
D.熄滅酒精燈時(shí),用燈帽蓋滅
4.(2016?鹽城)圖11是探究燃燒條件的實(shí)驗(yàn)裝置。有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法不正確的是()
A.只有左側(cè)試管中的紅磷能燃燒
B.只有右側(cè)試管中的白磷能燃燒紅磷
C.磷燃燒的反應(yīng)屬「氧化反應(yīng)
D.燒堿溶液的作用是吸收燃燒產(chǎn)物,減輕污染
圖11圖12
5.(2017?臨沂)己知:石蠟的著火點(diǎn)約為190C,蠟燭的火焰由氣態(tài)石蠟燃燒形成。如圖12所示,在
溫度計(jì)示數(shù)為280c以上時(shí),快速推動(dòng)活塞,會(huì)觀察到蠟燭立即熄滅。蠟燭熄滅的主要原因是(填
字母)。
A.移走可燃物
B.隔絕氧氣
C.降低溫度至著火點(diǎn)以下
6.(2017?溫州)為了研究匕燃物的燃燒條件,某興趣小組同學(xué)用圖13所示裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)(白磷、
紅璘均不超過(guò)綠豆大小,錐形瓶中的白磷A與紅磷C盡量拉開(kāi)距離)。白磷的著火點(diǎn)為40℃,紅磷的著火
點(diǎn)為240匕。
圖13
(D寫出錐形瓶中發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:
(2)結(jié)合本實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,寫出燒杯?0℃熱水的作用:
1.A2.D3.B4.A5.A
6.(1)白磷A劇烈燃燒,產(chǎn)生大量白煙,溫度計(jì)示數(shù)升高
(2)使白磷B隔絕空氣;使溫度達(dá)到白磷著火點(diǎn)
《氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)》專題復(fù)習(xí)
本實(shí)驗(yàn)旨在引導(dǎo)同學(xué)們學(xué)習(xí)組裝實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置,并能制取和收集氧氣;通過(guò)木炭、鐵絲、
蠟燭分別在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)氧氣的化學(xué)性質(zhì)。
一、氧氣的制取
1.實(shí)驗(yàn)原理
為了學(xué)習(xí)和鞏固更多的實(shí)驗(yàn)技能,“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”中多采用操作難度相對(duì)較大的“加熱高鎰酸鉀制取氧
氣”的方法,有關(guān)的化學(xué)方程式是2KMnO44KWnOjMnOz+C^T。
2.實(shí)驗(yàn)裝置
加熱高鎰酸鉀制氧氣時(shí),發(fā)生裝置選圖1中的B裝置,收集裝置選圖1中的C或D裝置(若要收集干
燥的氧氣則選用I)裝置,若要收集高純度的氧氣則選用C裝置)。
上任遍河
ABCDE
圖1
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(D檢查裝置氣密性。
常用手捂加熱法檢查,先把導(dǎo)管口浸沒(méi)在水中(形成密閉系統(tǒng)),再用手心給試管加熱(系統(tǒng)內(nèi)壓強(qiáng)因
氣體的溫度升高而增大),若導(dǎo)管口冒氣泡,則裝置不漏氣。也可用鼓氣法、抽氣法檢查裝置是否漏氣。
(2)將藥品裝入試管。
用藥匙把藥品送入試管里(操作要點(diǎn)是“一斜、二送、三直立”),并平鋪在試管底部(以增大藥品的
受熱面);在裝好藥品后,還要在靠近試管口處放一團(tuán)棉花,以防止KMnOi粉末在受熱時(shí)進(jìn)入導(dǎo)管。
(3)固定氣體發(fā)生裝置。
用鐵夾固定試管時(shí),應(yīng)夾在距試管口1/3處(見(jiàn)圖2)。若夾持點(diǎn)離試管口較近,易造成式管脫落;若
夾持點(diǎn)離試管口較遠(yuǎn),則鐵夾離受熱部位較近,易造成試管破裂。試管口還要梢微向卜傾斜,以防止為品
中的冷凝水倒流,使試管炸裂。
圖2
(4)點(diǎn)燃酒精燈加熱試管。
點(diǎn)燃酒精燈后,要先預(yù)熱試管;然后先加熱離試管口近的藥品,再逐漸向試管底方向加熱藥品,這樣
既可以防止固體粉末隨氣流沖向試管口,又便于控制氧氣放出的速率。
(5)收集氧氣。
若用向上排空氣法收集氧氣,導(dǎo)管口一定要插到接近瓶底的位置,否則集氣瓶里的空氣排不盡。用向
上排空氣法收集的氧氣不夠純凈.而且氧氣何時(shí)集滿也不能直觀地看見(jiàn),必須通過(guò)驗(yàn)滿操作;把帶火星的
木條放在集氣瓶口,看木條是否復(fù)燃)才能知道,不過(guò),用向上排空氣法收集的氧氣干燥,旦操作簡(jiǎn)單。
我們多用排水法收集氧氣,因?yàn)榕潘ㄊ占臍怏w更為純凈,而且能夠直觀地看到氣體何時(shí)集滿。使用排
水法收集氧氣時(shí),集氣裝置在加熱藥品之前就應(yīng)準(zhǔn)備好,即把集氣瓶盛滿水,用玻璃片蓋住瓶口的一小部
分,隨后推動(dòng)玻璃片把瓶口全部蓋住(注意不要讓瓶口水面處留有氣泡),然后把盛滿水的瓶子連同玻璃片
一起倒立在水槽內(nèi)。加熱藥品后,先冒出的是空氣,不宜收集,等到氣泡連續(xù)均勻地冒出時(shí)才能把導(dǎo)管口
放在集氣瓶口。等集氣瓶里水排完了(看到氣泡從瓶口冒出),就說(shuō)明氧氣集滿了,此時(shí)在水下用玻璃片蓋
住瓶口,小心地把瓶子移出水槽,正立在桌面上。
(6)將導(dǎo)管撤離水槽。
若用排水法收集氧氣,停止制氣時(shí)一定要先把導(dǎo)氣管從水槽中拿出,再停止加熱。若先停止加熱,試
管內(nèi)溫度降低,壓強(qiáng)隨之減小,水槽里的水就會(huì)在大氣壓的作用下沿導(dǎo)管倒流,使熾熱的試管炸裂。
(7)熄滅酒精燈。
熄滅酒精燈不能用嘴吹(以防失火),應(yīng)用燈帽蓋滅。實(shí)驗(yàn)完畢,還要從右向左、自上而下拆開(kāi)裝置,
并洗刷、整理儀器。
以上7步操作,可用7個(gè)字來(lái)概括:查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄(各標(biāo)題中加點(diǎn)的字),棄用諧音“茶
莊定點(diǎn)收利息”來(lái)加深記憶。
二、氧氣的化學(xué)性質(zhì)
氧氣具有支持燃燒的性質(zhì),通常稱之為氧化性。
1.木炭在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)操作。
用增禍鉗夾取一小塊木炭,在酒精燈上加熱到發(fā)紅,再將木炭緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中。有關(guān)的
C+O^^COo
化學(xué)方程式:22
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
木炭在氧氣中燃燒發(fā)出白色的光(不是火焰),放出大量的熱,生成的無(wú)色氣體能使澄清的石灰水變渾
濁,
(3)注意事項(xiàng)。
要使木炭由上而下緩慢插人氧氣瓶中,以確保氧氣被充分利用;若快速插入,則二氧化碳熱氣流上升
會(huì)將上方的氧氣排出,致使木炭燃燒的時(shí)間過(guò)短。
(4)改進(jìn)裝置。
課本實(shí)驗(yàn)中,由于集氣瓶?jī)?nèi)氧氣的量有限且不能及時(shí)補(bǔ)充,因而木炭劇烈燃燒的時(shí)間很短,甚至難以
劇烈燃燒。如果利用圖4改進(jìn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則可以揚(yáng)長(zhǎng)避短。只要注入適量的過(guò)氧化氫溶液,錐形瓶里
便會(huì)立刻產(chǎn)生氧氣;然后將紅熱的木炭伸入彎曲的長(zhǎng)頸漏斗口,木炭即刻劇烈燃燒,發(fā)出白光。并且,只
要過(guò)氧化氫溶液持續(xù)加入,木炭劇烈燃燒的時(shí)間就比較長(zhǎng)。
2.鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)操作。
將一根細(xì)鐵絲繞成螺旋狀,并在鐵絲末端系一根火柴;在酒精燈上點(diǎn)燃火柴,待火柴快要燃盡時(shí),將
細(xì)鐵絲緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中。有關(guān)的化學(xué)方程式:3Fe+2O2-Fe3O4o
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
鐵絲劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體,放出大量的熱。
(3)注意事項(xiàng)。
集氣瓶底部要預(yù)先裝入少量細(xì)沙或水,以防燃燒產(chǎn)生的高溫固體濺落下來(lái)炸裂瓶底。鐵絲要繞成螺旋
狀,以增大鐵絲與氧氣的接觸面積,且減少熱量散失,使鐵絲更易被引燃。另外,為了延長(zhǎng)燃燒時(shí)間,最
好使用規(guī)格為250niL的集氣瓶。
(4)改進(jìn)裝置。
改進(jìn)I:利用過(guò)氧化氫溶液快速制取氧氣,將氧氣通入底部有水的半截塑料瓶里;將鐵絲前端的火柴引
燃后,立即伸入塑料瓶?jī)?nèi),并對(duì)準(zhǔn)玻璃管口正上方(見(jiàn)圖5)。氧氣無(wú)需提前制備和收集,操作更方便;塑料
瓶代替集氣瓶,不會(huì)炸裂,更安全;裝置集氧氣制取、干燥和性質(zhì)驗(yàn)證于一體,實(shí)驗(yàn)更加優(yōu)化。
圖5
改進(jìn)I【:增氧酒精燈是在普通酒精燈的燈芯座中間加?個(gè)導(dǎo)氣管(增氧孔),使用時(shí)將氧氣源源不斷地
通入增氧孔。點(diǎn)燃增氧酒精燈,酒精劇烈燃燒,火焰發(fā)白,放出大量的熱。利用增氧酒精燈,只需將鐵絲
直接放在火焰中間,鐵絲就能持續(xù)不斷地劇烈燃燒(見(jiàn)圖6)一鐵絲的溫度容易達(dá)到其燃點(diǎn),巨鐵絲周圍充
滿氧氣。
圖6
三、疑難解答
1.加熱高缽酸鉀得到的氧氣量大于理論值的原因
加熱高鋅酸鉀至200℃時(shí),即可發(fā)生分解:2KMnOjAKzMnO’+MnOz+OzT,該反應(yīng)氧氣的產(chǎn)率
32
約為——xl00%=10.13%,而實(shí)際上氧氣的產(chǎn)率能達(dá)到13%~19樂(lè)這主要有兩個(gè)原因:一是溫度高(300℃
316
以上)的情況下,高鋅酸鉀分解徹底:6KMnO4=2K2MnO4+K2Mn4Ox+4O2T,
KMnO49KMnO/C^T;二是在溫度高時(shí),高鎘酸鉀受熱分解的產(chǎn)物KMiO,還會(huì)繼續(xù)分解,放出氧氣。
2.實(shí)驗(yàn)室制得氧氣不純的原因
所得氧氣不純的原因主要有:沒(méi)有等到裝置中的空氣排盡,就開(kāi)始收集氧氣;采用排水法集氣時(shí),集氣
瓶中沒(méi)有裝滿水,留有空氣泡;收集完氣體后,玻璃片與集氣瓶口之間密封不好等。
3.鐵絲燃燒時(shí)火星四射的原因
做實(shí)驗(yàn)使用的多是細(xì)鋼絲,其中含有極少量的碳,這些碳在鐵絲燃燒時(shí)也會(huì)燃燒,且生成二氧化碳?xì)?/p>
體,包裹在液態(tài)鐵中的二氧化碳?xì)馀輹?huì)迅速瞰脹,從而使鐵及其氧化物向四周飛濺,于是便看到火星四射
的現(xiàn)象。
4.鐵絲燃燒的產(chǎn)物不是Fe?;騀eO的原因
鐵的氧化物有三種:Fe3(kFe2(h和FeO,而在自然界中鐵的氧化物僅有Fe:,0」和FezOi這兩種,因?yàn)镕eO
極易被氧化為履2。3;再者,由于鐵絲在氧氣中燃燒時(shí)能產(chǎn)生1500℃的高溫,而小2。3在1400℃時(shí)就會(huì)分解
為Fe。,。因此,鐵絲在氧氣里燃燒的產(chǎn)物很少有紅棕色的FezO,幾乎都是黑色的Fe。1。
5.鐵絲燃燒濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中有沒(méi)有鐵
鐵絲在氧氣中燃燒時(shí)能產(chǎn)生1500C的高溫,而在這一溫度下鐵已熔化,因此受重力的作用,熔化的鐵
會(huì)與生成的FeQ一起濺落下來(lái)。如果將黑色熔化物冷卻、研碎,再滴加稀硫酸或稀鹽酸,就會(huì)產(chǎn)生氣泡,
這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象充分說(shuō)明,鐵絲燃燒濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中含有鐵。
四、例題導(dǎo)學(xué)
【例題】(2017?溫州)在用氯酸鉀和二氯化缽的混合物制取氧氣實(shí)驗(yàn)后,為了進(jìn)一步探究二氧化缽的
用量對(duì)氯酸鉀分解速度的影響,小明用圖7裝置,以及實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)所需藥品和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。老師
對(duì)實(shí)驗(yàn)的建議:
圖7
①每組實(shí)驗(yàn)氯酸鉀用量可取4克,二氧化缽質(zhì)量不宜超過(guò)2克。
②實(shí)驗(yàn)應(yīng)設(shè)計(jì)4組。
(1)結(jié)合老師建議,補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)步驟①之后的其他步驟。
①檢查裝置氣密性;
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,小明回收了二氧化錦。如果要證明二氧化鋅是氯酸鉀分解的催化劑,還需驗(yàn)證二氧
化猛的保持不變。
【解析】(1)這4組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),既要考慮變量的控制,又要觀察產(chǎn)生氧氣的速率,還要記錄、分析
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。據(jù)此,不難設(shè)計(jì)出如下操作步驟:②取4g氯酸鉀與0.5g二氧化鋅,均勻混合后加入試管中,
按組連接好實(shí)驗(yàn)裝置;③加熱試管,用秒表記錄量筒中收集一定體積氧氣所需的時(shí)間;④換用3支相同的試
管,各加入4g氯酸鉀,并分別與1g、1.5g、2g二氧化缽均勻混合,用相同裝置重復(fù)步驟②③;⑤比較
實(shí)給記錄的4次時(shí)間大小,判斷氯酸鉀的分解速率與二氧化鎰?dòng)昧康年P(guān)系。(2)若要證明二氧化鋅是氯酸
鉀分解的催化劑,還需驗(yàn)證二氧化鎰的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒(méi)有發(fā)生改變。
【答案】(1)②取4g氯酸鉀與0.5g二氧化鐳,均勻混合后加入試管中,連接好裝置;③開(kāi)始加熱試
管,用秒表記錄量筒收集一定體積氯氣的時(shí)間;④換用3支相同的試管,各加入4g氯酸鉀,分別與1g、
1.5g、2g二氧化鋅均勻混合,用相同裝置重復(fù)步驟②③;⑤比較實(shí)驗(yàn)記錄的4次時(shí)間大小,判斷氯酸鉀
的分解速率與二氧化鎰?dòng)昧康年P(guān)系(2)質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)
五、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練
1.(2016?黃石)下列關(guān)于催化劑的說(shuō)法正確的是()
A.催化劑必定加快反應(yīng)速率
B.反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)性質(zhì)通常會(huì)發(fā)生改變
C.在釀造工業(yè)和制藥工業(yè),一般都要用酶作催化劑
I).用氯酸鉀制取氧氣時(shí),加入催化劑可使生成氧氣的質(zhì)量博加
2.(2016?邵陽(yáng))在進(jìn)行“僦氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)制得的氧氣不純。你認(rèn)為可能
的原因是()
A.用排水法收集0?時(shí):集氣瓶裝滿水
B.用向上排空氣法收集02時(shí),導(dǎo)管伸到接近瓶底的位置
C.用排水法收集時(shí),導(dǎo)管口冒出氣泡,立即收集
D.用排水法收集收集滿后,在水下蓋上玻璃片
3.(2016?麗水)以下是用雙氧水制取一瓶氧氣的主要步驟,其中操作錯(cuò)誤的是()
A.放入藥品B.收集氣體C.檢查裝置氣密性D.驗(yàn)滿
4.(2016?天津)下列說(shuō)法中正確的是()
A.紅磷在氧氣中能燃燒,在空氣中不能燃燒
B.硫在氧氣中燃燒后生成有刺激性氣味的氣體
C.鎂條在氧氣中燃燒時(shí),火星四射,生成黑色固體
D.木炭伸入盛有氧氣的集氣瓶中劇烈燃燒,發(fā)出白光
5.(2017?寧波)根據(jù)氯氣的制取和性質(zhì)的相關(guān)知識(shí),回答下列問(wèn)題:
(1)圖甲裝置中二氧化缽的作用是。
(2)要獲得一瓶干燥的氧氣,圖甲裝置中
導(dǎo)管的連接順序?yàn)閍-o
(3)下列關(guān)于硫燃燒實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖乙)的相關(guān)描述,合理的有(填序號(hào))。
①硫在空氣中燃燒產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰
②硫燃燒是劇烈氧化的現(xiàn)象
③硫在空氣和氧氣中燃燒的產(chǎn)物不同
④集氣瓶底部留有水可以減少燃燒產(chǎn)物對(duì)空氣的污染
6.(2017?常州模擬)實(shí)驗(yàn)I:實(shí)驗(yàn)室制02o
【實(shí)驗(yàn)裝置】
如圖9所示。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①檢查裝置氣密性。
②向錐形瓶中加入MnO2,塞緊帶導(dǎo)管和儀器A的雙孔橡皮塞;關(guān)閉活塞C,向A中添加雙氧水,塞上塞
子B;將導(dǎo)管放入底部有少量黃沙的集氣瓶中,蓋上毛玻璃片。
③,控制活塞3逐滴滴加雙氧水,收集S并驗(yàn)滿。
(D寫出儀器A的名稱:o
(2)步驟①中,檢查裝置氣密性的方法是。
(3)步驟②中,塞緊雙孔橡皮塞的方法是,
(4)步驟③中,驗(yàn)滿的方法是o
(5)若用圖10所示裝置收集則0?由(填“a”或"b”)端通入。
(6)下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的敘述中,錯(cuò)誤的是(填字母)。
A.為了快速獲得5,雙氧水的濃度越大越好
B.在橡皮管上增加止水夾,可控制反應(yīng)的開(kāi)始與停止
C.在裝置【、II間增加裝有生石灰的U形管,可制得干燥&
實(shí)驗(yàn)II:鐵絲在Oz中燃燒。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
(2)該反應(yīng)的現(xiàn)象:放熱,火星四射,生成色固體。
(3)實(shí)驗(yàn)表明:改用加熱KMnOi制取,并用向上排空氣法收集的。2進(jìn)行本實(shí)驗(yàn),成功率更高,原因可能
是o
7.(2017?上海模擬)某興趣小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的條件進(jìn)行如下探究實(shí)驗(yàn):
(1)為探究催化劑的種類對(duì)氯酸鉀分解速度的影響,甲設(shè)計(jì)以下對(duì)比實(shí)驗(yàn):
I.將3.0gKCIO3與1.0gMnQ均勻混合加熱。
H.將xgKCh與1.0gCuO均勻混合加熱。
在相同溫度下,比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生0?的快慢。
I中反應(yīng)的化學(xué)方程式是;H中x的值應(yīng)為
(2)乙探究了影響雙氧水分解速度的某種因素。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下:
②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在相同條件下,
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