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第2章身边的化学物质|夯实基础|考点1空气的成分及自然界中的碳氧循环1.2019北京空气成分中,体积分数最大的是()A.氧气B.氮气C.稀有气体D.二氧化碳2.2019天水改编空气是一种宝贵的自然资源,由多种物质组成,下列说法错误的是()A.氦气可用来填充探空气球B.氮气充入食品包装防腐C.二氧化碳是光合作用的基本原料D.空气是由空气分子构成的3.2019常州“绿水青山就是金山银山”。下列做法与该主题不相符的是()A.研制开发清洁能源B.工业废水灌溉农田C.分类回收生活垃圾D.积极推广共享单车考点2氧气、二氧化碳的性质及用途4.2019苏州下列关于氧气的说法正确的是()A.分离液态空气获得氧气是化学变化B.植物的光合作用会消耗氧气C.氧气的化学性质不活泼D.液态氧可用作火箭助燃剂5.2019淮安模拟下列有关实验现象描述错误的是()A.蜡烛在空气中燃烧,产生二氧化碳和水B.红磷在空气中燃烧,产生大量白烟C.铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色固体D.打开盛有浓盐酸的瓶盖,瓶口出现白雾6.2019淮安模拟下列关于CO2的用途,只利用其物理性质的是()A.干冰用于降雨B.CO2用于灭火C.CO2参加植物的光合作用D.CO2能用来生产汽水等碳酸饮料7.2019宜昌为探究二氧化碳能否和水反应,用4朵石蕊试液染成紫色的干燥小花完成下列4个实验。实验、中小花变红,实验、中小花不变色。下列说法不正确的是()图2-1A.实验、说明醋酸可以使小花变红B.实验说明二氧化碳不能使小花变红C.实验、说明二氧化碳能与水发生化学反应D.上述实验说明二氧化碳和醋酸具有相似的化学性质考点3氧气与二氧化碳的实验室制取8.2019苏州下列有关CO2实验的图示正确的是()图2-29.2019益阳实验室提供H2O2溶液、MnO2、KClO3和KMnO4四种药品及下列仪器。图2-3(1)仪器的名称为。(2)利用上述药品及仪器可以制取O2,反应的化学方程式是 ,组装发生和收集O2的装置,需要选择的最佳仪器是(填序号)。10.2019淮安清江浦区二模根据装置回答问题。图2-4(1)写出图中仪器a的名称:。(2)实验室用高锰酸钾制取氧气应选用的发生装置为(填字母),写出该反应的化学方程式:。(3)组装发生装置A时,下列仪器、用品的组装顺序是(填字母)。A.试管B.酒精灯C.铁架台D.木块(4)实验室制取二氧化碳时,F装置可用来测量生成CO2的体积,在水面上放一层植物油的目的是。11.根据如图2-5所示装置,回答下列问题。图2-5(1)写出图中标号仪器的名称:。(2)实验室用大理石和稀盐酸反应制取CO2,反应的化学方程式为,应选择的发生装置是 (填序号),一般不用D装置收集CO2的原因是。(3)实验室若用A装置制取O2,通常所用的药品是;若选择E装置用排水法收集O2,具体的操作步骤是 。考点4自然界的水12.2019盐城下列关于水的说法正确的是()A.水是一种最常用的溶剂B.水变成水蒸气的过程中水分子体积变大C.pH小于7的雨水就是酸雨D.电解水时负极产生的气体是氧气13.2019扬州1800年,人类电解水获得成功。某同学利用图2-6所示装置进行该实验时,发现左、右两侧试管内气体体积比略大于21,下列说法错误的是()图2-6已知:相同条件下,气体的体积比等于气体的分子个数比;常温常压时,1 L水可溶解0.031 L O2、0.57 L O3。A.水在通电时能发生化合反应B.实验中若加入少量NaOH溶液,则导电性增强C.从实验结果可以确定,相同条件下,H2在水中的溶解度比O2的小D.若右侧试管内产生少量O3,也会使左右两侧试管内气体体积比略大于2114.水是一种重要的物质,在日常生活和实验室中有着不可替代的作用。请按要求回答下列问题。(1)从组成角度看:水是由元素和 元素组成的。(2)从微粒角度看:水是由(填“分子”“原子”或“离子”)构成的。(3)从变化角度看:化学变化不但生成新物质,而且还伴随能量变化。水通电分解生成未来最理想的能源氢气,是将能转化为化学能。(4)从利用的角度看:天然水中含有许多杂质。在自来水生产过程中,常用到活性炭,其作用是;许多地区的水是硬水,区别硬水和软水的具体操作方法是 ;硬水会给人的生产生活带来不利,生活中将硬水转化为软水的方法是 。15. 根据所学有关水的知识,回答下列问题。图2-7 (1)用如图2-7所示装置进行电解水的实验。与b管相连接的是电源的(填“正”或“负”)极。该实验过程中,不发生变化的是(填字母)。A.H2OB.H2和O2C.H和O在电解水过程中,图2-8所示关系正确的是(填字母)。图2-8(2)据报道,科学家已发现一种新型复合催化剂可高效分解水,有望解决利用水制氢气的高成本难题。该反应的化学方程式为。|能力提升|1.图2-9所示的四个图像分别对应四种过程,其中正确的是()图2-9A.等体积、等溶质质量分数的过氧化氢溶液制取氧气B.向等质量且足量的碳酸钙中分别加入等质量、不同浓度的稀盐酸C.不同形状的等质量碳酸钙分别与等体积、等质量分数的足量稀盐酸反应D.电解水实验2.下列不能达到实验目的的是()选项目的主要操作A检验二氧化碳中混有的少量氧气将带火星的木条伸入混合气体中B用海水制取蒸馏水加热沸腾,水蒸气冷凝C除去氮气中少量氧气将混合物通过灼热的铜D除去氧气中的二氧化碳先通入氢氧化钠溶液,再通过浓硫酸3.AF是初中化学常见的物质,它们之间的相互转化关系如图2-10所示。已知A、B组成元素相同,E是天然气的主要成分。图2-10(1)A的化学式为。(2)C的用途之一为。(3)反应的基本反应类型为 。(4)反应的化学方程式为。4.2019南京某课外兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和性质进行相关探究。实验回顾 (1)实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为;用向上排空气法收集二氧化碳的原因是 。实验探究 图2-11(2)如图2-11甲所示,打开汽水瓶盖,有大量气泡冒出,塞上带导管的橡皮塞,导管另一端伸入装有滴加了紫色石蕊试液的蒸馏水的试管中,轻轻振荡汽水瓶,观察到紫色石蕊试液变红;加热上述试管,发现溶液颜色由红色变为紫色,写出上述变化过程中反应的化学方程式:,。(3)打开汽水瓶盖时,有大量气泡冒出,说明气体的溶解度 。(4)如图乙所示,在C处放入用石蕊试液染成紫色的干燥纸花完成以下实验:在A处持续而缓慢地通入气体X。当关闭K时,C处的紫色石蕊纸花不变色;当打开K后,C处的紫色石蕊纸花变为红色。若气体X为未经干燥的二氧化碳,则B瓶中盛放的溶液可以为(填字母,下同);若气体X为未经干燥且混有氯化氢的二氧化碳,则B瓶中盛放的溶液可以为。A.浓硫酸B.氢氧化钠溶液C.饱和碳酸氢钠溶液交流反思 (5)该小组用空气样品和提高二氧化碳含量的空气样品,控制相同条件测定二者在光照前后温度的变化,实验结果如图2-12所示。则与空气样品对应的温度变化曲线是(填“a”或“b”),证明二氧化碳可以产生温室效应。图2-12请简述温室效应对人类生存环境的功与过: (各写一点)。5.2019苏州实验室常用高锰酸钾制取氧气,可能用到的装置如图2-13所示。图2-13(1)本实验可选用的发生和收集装置为(填字母)。(2)写出高锰酸钾分解制氧气的化学方程式:。上述反应的理论产氧率为产氧率=m(氧气)m(高锰酸钾)100%,结果精确到0.1%。取一定量的高锰酸钾固体,充分加热,发现实际产氧率远高于上述数值,则可能的原因有(测定过程中产生的误差可忽略)。(3)某同学进行该实验并用排水法收集O2。下列操作正确的是(填序号)。a.未检查装置气密性即向大试管中加入高锰酸钾固体b.当导管口有连续气泡均匀冒出时,开始收集氧气c.集气瓶中氧气收集满后,先用玻璃片盖住集气瓶口,再将其移出水面d.气体收集完毕后,先熄灭酒精灯,再将导管移出水面(4)实验室也可用双氧水制氧气。某同学为研究MnO2粉末用量对双氧水分解速率的影响,做了以下实验:采用不同质量的MnO2粉末作催化剂,每次均用30 mL 10%的双氧水(其他实验条件均相同),测定收集500 mL氧气所用的时间,结果如下:序号123456789MnO2用量/g0.10.20.30.40.50.60.70.80.9所用时间/s1786322222写出上述反应的化学方程式:。该实验可得出的结论是 。6.2019苏州水是生命之源,是“永远值得探究的物质”,人类从未停止过对水的研究。(1)1766年,英国化学家卡文迪许用锌和稀硫酸制得“可燃空气”,他所说的“可燃空气”成分是(填化学式)。“可燃空气”在纯氧中燃烧生成水,可得出“水是一个结合物而不是简单元素”。(2)1785年,拉瓦锡将水蒸气通过红热的铁制枪管将水转化为氢气,同时生成四氧化三铁,实验示意图如图2-14所示。图2-14上述反应的化学方程式为。该反应若生成1 g氢气,则理论上铁制枪管应增重g。实验发现枪管实际增重比理论数值大,其可能的原因是 。(3)1800年,英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气,后人不断研究和改进该实验。现有某同学在水电解器中加入含酚酞的稀Na2SO4溶液,至充满管A和管B(Na2SO4溶液呈中性且不参与反应)。通直流电一段时间后现象如图2-15所示。电解结束后将容器内所有液体倒入烧杯中,溶液呈无色。图2-15下列说法正确的是(填字母)。a.硫酸钠在水中形成自由移动的Na+和SO42-,可增强水的导电性b.电解过程中化学能转化为电能c.电极N与电源负极相连电解后,管A中生成的微粒有(填微粒符号)。(4)当温度、压强分别超过临界温度(374.2 )和临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。现代研究表明:超临界水能够与氧气以任意比例互溶,由此发展了超临界水氧化技术。550 时,测得乙醇(C2H6O)的超临界水氧化结果如图2-16所示。图2-16注:(分布分数)表示某物质分子数占所有含碳物质分子总数的比例,如(CO)=CO分子数所有含碳物质分子总数。图中CO的分布分数先增后降的原因是 。【参考答案】夯实基础1.B解析空气中各成分所占的体积分数分别约为:氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。2.D解析氦气密度小,化学性质稳定,可用来填充探空气球;氮气化学性质不活泼,可作保护气,充入食品包装防腐;光合作用的原料是二氧化碳和水;空气中含有氮分子、氧分子、水分子、二氧化碳分子等多种分子。3.B解析由于工业废水中含有有毒、有害的物质,用工业废水灌溉农田,会污染土壤、造成农业减产甚至绝产等。4.D解析分离液态空气获得氧气是利用空气中氧气、氮气的沸点不同,没有新物质生成,属于物理变化;植物的光合作用是把二氧化碳和水转化成有机物,并释放氧气的过程;氧气是一种化学性质比较活泼的气体,许多物质可以与氧气发生化学反应;氧气具有助燃性,所以液态氧可用作火箭助燃剂。5.A6.A7.D解析因为实验中小花变红,中小花不变色,说明醋酸可以使小花变红;中小花不变色,说明二氧化碳气体不能使小花变红;实验、中小花不变色,中小花变红,说明二氧化碳能与水发生化学反应生成酸;上述实验说明醋酸具有酸性,二氧化碳气体本身没有酸性,二者化学性质不相似。8.D解析制取二氧化碳时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则产生的二氧化碳会从长颈漏斗口逸出;二氧化碳能溶于水且能与水反应,所以不能用排水法收集;验证二氧化碳是否已收集满,应将燃着的细木条放于集气瓶口,若木条立即熄灭,说明已收集满;二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,使石蕊试液变红。9.(1)铁架台(2)2H2O22H2O+O2解析(2)根据题目给出的药品和仪器,可以得出制取氧气需要使用H2O2溶液、MnO2,所以反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2;用过氧化氢制取氧气,不需要加热,氧气可以采用排水法收集也可以采用排空气法收集,所以需要的仪器是。10.(1)水槽(2)A2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2(3)CDBA(4)防止二氧化碳溶于水且和水反应11.(1)酒精灯(2)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2C二氧化碳能溶于水且能与水发生化学反应(3)高锰酸钾将E中装满水,气体由b导管通入,水由a导管排出12.A解析水能溶解许多种物质,故水是一种最常用的溶剂;水变成水蒸气的过程中水分子之间的间隔变大,水分子体积不变;正常的雨水呈酸性,而酸雨是指pH5.6的雨水;电解水时负极产生的气体是氢气,正极产生的气体是氧气。13.A解析水通电生成氢气和氧气,一种物质生成两种物质,反应物只有一种,属于分解反应,不是化合反应;电解水实验时,应加入氢氧化钠、硫酸钠等物质,使其导电性增强;在电解水实验中,“正氧负氢,氢二氧一”,左侧试管中的气体是氢气,右侧试管中的气体是氧气,从左右两侧试管内气体体积比略大于21可以确定,相同条件下,H2在水中的溶解度比O2的小;常温常压时,由1 L水可溶解0.031 L O2、0.57 L O3可知,臭氧的溶解性比氧气大,若右侧试管内产生少量O3,也会使左右两侧试管内气体体积比略大于21。14.(1)氢氧(2)分子(3)电(4)吸附色素和异味取样,加肥皂水,产生白色垢状物且较少泡沫为硬水,产生较多泡沫为软水煮沸15.(1)正CC(2)2H2O2H2+O2能力提升1.C2.A3.(1)H2O2(2)供给呼吸(其他合理答案均可)(3)分解反应(4)CH4+2O2CO2+2H2O4.(1)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2二氧化碳的密度比空气大,且不与空气中的主要成分发生反应(2)CO2+H2OH2CO3H2CO3H2O+CO2(3)在一定温度下,随压强的减小而减小(4)ABAB(5)a功:温室效应使全球平均地表温度提高到目前适合人类生存的温度等;过:温室效应增强,全球气候变暖,导致冰川融化,使海平面升高,淹没部分沿海城市;使土地沙漠化,造成农业减产;影响自然生态系统,改变生物多样性等(答一点即可)解析(1)实验室用大理石(或石灰石)和稀盐酸制取二氧化碳气体,发生反应的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2;二氧化碳的密度大于空气且不与空气中的主要成分发生反应,故采用向上排空气法收集。(2)汽水瓶中冒出的气体是二氧化碳,二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊试液变成红色,发生反应的化学方程式为CO2+H2OH2CO3;碳酸不稳定,受热易分解生成水和二氧化碳气体,因此加热试管中的红色石蕊试液时,由于碳酸分解而导致石蕊又变为紫色,发生反应的化学方程式为H2CO3H2O+CO2。(3)打开汽水瓶盖后,瓶内压强减小,二氧化碳气体逸出,说明在一定温度下,气体的溶解度随压强的减小而减小。(4)由图示可知,打开K直接将未经干燥的二氧化碳气体通入C处,紫色石蕊纸花变红;若关闭K后,则C处紫色的石蕊纸花不变色,说明B瓶中盛放的溶液能干燥CO2气体或能吸收CO2气体,则浓硫酸或氢氧化钠溶液均可;若为饱和碳酸氢钠溶液,CO2在该溶液中的溶解量极小,带有水蒸气的CO2还会使C处的纸花变成红色。干燥的氯化氢气体不显酸性,不能使紫色石蕊变成红色,若气体X为未经干燥且混有氯化氢的二氧化碳,则B中盛放的液体可以是能干燥CO2和氯化氢气体的溶液(如浓硫酸),也可以是能同时吸收CO2和氯化氢气体的溶液(如氢氧化钠溶液);若为饱和碳酸氢钠溶液,则该溶液可吸收氯化氢但不能吸收CO2,结果会使含水蒸气的CO2通到C处,使紫色石蕊纸花变红色。(5)CO2能产生温室效应,因此相同光照条件下,提高二氧化碳含量的空气升温更高,即图中a为空气样品温度变化曲线,b为提高二氧化碳含量的空气样品温度变化曲线。温室效应对人类生存环境有功亦有过,如果没有温室效应,则全球平均地表温度可能不适合人类居住或生存;但温室效应加剧,则会使全球气候变暖,导致冰川融化,海平面升高;使土地沙漠化,造成农业减产;影响生态系统,改变生物的多样性等。5.(1)AE(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O210.1%K2MnO4或MnO2在加热条件下分解产生氧气(3)bc(4)2H2O22H2O+O2其他条件相同时,在一定范围内增加MnO2的量,可以加快双氧水分解的速率(其他合理答案均可)解析(1)加热高锰酸钾制取氧气,发生装置选择固体加热型的装置A,收集装置可用排水法或向上排空气法,但装置C中导管没有伸到集气瓶底部,故选择装置E。(2)根据化学方程式可知,每316份质量的高锰酸钾可分解生成32份质量的氧气,所以上述反应的理论产氧率为32316100%10.1%。取一定量的高锰酸钾固体,充分加热,发现实际产氧率远高于上述数值,则可能的原因为K2MnO4或MnO2在加热条件下也分解产生氧气。(3)制取气体的实验在装药品前要先检查装置气密性;当导管口有连续气泡均匀冒出时,开始收集氧气;集气瓶中氧气收集满后,先用玻璃片盖住集气瓶口,再将其移出水面;气体收集完毕后,应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,防止水被倒吸入试管,导致试管炸裂。(4)双氧水在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气,反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2。根据每次均用相同量的双氧水,不同质量的MnO2粉末作催化剂,测定收集500 mL氧气所用的时间,分析表中数据可得出的结论为其他条件相同时,在一定范围内增加MnO2的量,可以加快双氧水分解的速率。6.(1)H2(2)3Fe+4H2OFe3O4+4H28枪管外壁部分铁与空气中氧气反应而增重(3)acO2和H+(4)在超临界水氧化过程中,乙醇先氧化成CO,CO再氧化成CO2(其他合理答案均可)解析(1)锌和稀硫酸反应生成可燃气体氢气,他所说的“可燃空气”成分是氢气。(2)根据水蒸气通过红热的铁制枪管将水转化为氢气,同时生成四氧化三铁,可知化学方程式为3Fe+4H2OFe3O4+4H2;根据化学方程式的计算可知,该反应若生成1 g氢气,则有21 g的铁转化为29 g的四氧化三铁,铁制枪管应增重29 g-21 g=8 g;若枪管实际增重比理论数值大,其可能的原因是枪管外壁部分铁与空气中氧气反应而增重。(3)电解水实验中硫酸钠在水中形成自由移动的Na+和SO42-,可增强水的导电性;电解过程中电能转化为化学能;电极N产生的是氢气,故与电源负极相连。电解中,电极N附近溶液显红色,呈碱性,电解结束后将容器内所有液体倒入烧杯中,溶液呈无色,则管A中溶液呈酸性,且管A中电极M与电源正极相连,故管A中生成的微粒有O2和H+。(4)根据乙醇(C2H6O)的超临界水氧化结果图示可知,图中C2H6O的分布分数逐渐减少,而CO2的分布分数逐渐增多,则可推断图中CO的分布分数先增后降的原因是在超临界水氧化过程中,乙醇先氧化成CO,CO再氧化成CO2。
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