由于稀有气体元素原子的最外层电子排布结构都是稳定结构,所以它们的化学性质非常稳定,但在一定条件下,氙气(Xe)可与氟气(F2)发生反应,生成四氟化氙(XeF4)。
工业上,制取稀有气体是通过将液体空气蒸馏(即利用物质的沸点不同进行分离),得到稀有气体的混合物,再用活性炭低温吸附法,将稀有气体分离开来。
在焊接精密零件时,常用氩气作保护气。氦气是除了氢气外的最轻气体,通常用氦气代替氢气应用在飞艇中,不会着火和发生爆炸。利用稀有气体通电时发出色彩绚丽的光芒,可以制成霓虹灯。
根据上述文章内容,回答下列问题。
I.实验室制取氧气
(1)仪器①的名称是。
(2)用过氧化氢溶液和二氧化锰制取纯净的氧气,选用的装置组合是(填字母)。
(3)用高锰酸钾制取氧气的符号表达式是,该反应的基本类型是;用装置A利用此反应制取氧气时,装置还需做的改进是。
(4)氨气(NH3)是一种重要的化工原料,氨气的密度比空气小且极易溶于水。
①实验室用加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物来制取氨气,选择的发生装置为(填字母)。
②用F装置收集时,氨气应从(填“a”或“b”)导管口进入。
II.自制简易制氧机
(5)原料选择:用过氧化氢溶液比高锰酸钾更合适的原因是(写一点)。
(6)组装仪器:化学小组利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作如图简易制氧机。下列说法错误的是(填序号)。
a.甲瓶是气体发生装置
b.试剂B只能是二氧化锰
c.注射器可以控制滴加液体的速率
d.乙瓶可以使氧气湿润
蜡烛的主要成分是石蜡,某化学兴趣小组的同学们对蜡烛的性质、火焰、组成元素和物质燃烧产生火焰的原因展开了项目式探究。
任务一:探究蜡烛的物理性质
(1)用小刀切一小块蜡烛投入水中,观察到蜡烛浮在水面上,由此得出的结论是________。
任务二:对比蜡烛火焰各层温度的高低
(2)同学们将一块打磨光亮的铁纱窗置于蜡烛火焰之中(如图所示),一段时间后观察到外焰的铁纱窗变黑,内焰及焰心处的铁纱窗无明显变化,由此得出的结论是________。
任务三:探究蜡烛燃烧的产物
【进行实验】同学们将一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在蜡烛火焰的上方(如图所示)。
【实验现象】
(3)一段时间后观察到________。
【小组讨论】欲证明蜡烛燃烧有水生成,应进行的操作是将干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方,观察烧杯内壁是否有水雾出现。
【得出结论】蜡烛燃烧生成了二氟化碳和水。
【反思评价】
(4)蜡烛的主要成分(石蜡)燃烧的文字表达式为________。
(5)同学们在做实验时发现,蜡烛刚熄灭时有一缕白烟冒出,立即用火柴去点燃白烟(如图所示,注意火柴不能与烛芯接触),发现蜡烛重新被点燃,说明白烟具有________性,蜡烛熄灭后产生白烟这一过程属于________(选填“物理”或“化学”)变化。
任务四:探究物质燃烧产生火焰的原因
【查阅资料】
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 燃烧时温度/℃ | 是否产生火焰 |
石蜡 | 50~70 | 300~550 | 约600 | 是 |
铁 | 1535 | 2750 | 约1800 | 否 |
钠 | 97.8 | 883 | 约1400 | ? |
【小组交流】
(6)由表可知,物质燃烧能否产生火焰与其________(选填“熔点”或“沸点”)和燃烧时温度有关。由此推测:钠燃烧时,________(选填“有”或“没有”)火焰产生。
【拓展提升】
(7)将燃着的蜡灿放入密闭容器中,用氧气传感器测得容器中氧气含量的变化如图所示,下列说法正确的是_______。
A. 蜡烛燃烧前密闭容器内的气体全部是氧气 |
B. 蜡烛熄灭是因为容器内的氧气全部被消耗完 |
C. 蜡烛熄灭后容器内的气体并不全部是二氧化碳 |
D. 蜡烛熄灭的原因是容器内氧气的体积分数小于一定值时,蜡烛无法燃烧 |
催化剂的相关研究是一项重要的课题,某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。
【任务一】认识催化剂
(1)催化剂在化工生产中具有重要作用,其在化学反应前后都不变。
【任务二】探究催化剂
(2)小组同学查阅资料发现氧化铜(CuO)也可作过氧化氢分解的催化剂,于是设计了如图实验进行验证,请填写表格:
步骤①现象 | 步骤③现象 | 步骤⑥结果 | 实验结论 |
无明显现象 | 试管中有气泡产生,带有火星的木条 | 氧化铜的质量为g | 氧化铜可作为过氧化氢分解的催化剂 |
(3)步骤(填序号)对比可以证明氧化铜能够加快过氧化氢的分解速率。
(4)步骤②中反应的符号表达式为。
(5)步骤⑦的目的是。
【任务三】探究不同催化剂的催化效果
小组同学分别取1g不同的催化剂,再加入浓度为5%的过氧化氢溶液20mL,进行了如表实验:
序号 | 催化剂 | 温度 | 实验现象 |
甲 | MnO2粉末 | 常温 | 持续产生气泡,速率适中,气流平稳 |
乙 | 红砖粉末 | 60℃ | 持续产生气泡,速率适中,气流平稳 |
丙 | 红砖小颗粒 | 常温 | 缓慢,有少量气泡逸出 |
丁 | 块状红砖 | 常温 | 十分缓慢,几乎看不到气泡 |
(6)MnO2粉末与红砖粉末对过氧化氢分解具有相同的催化效果,某同学认为此结论不科学,原因是。
(7)能说明催化剂的催化效果与形态有关的实验组合是(填实验序号)。
实验是科学探究的重要途径,下面是空气中氧气含量和氧气的化学性质的探究实验。
I.测定空气中氧气含量
如图A、B两个实验均可用于空气中氧气含量的测定。用压力传感器测出B实验集气瓶中的气压变化,如图C所示。
(1)正确选择试剂是实验成功的关键,对图A实验中对试剂的选择合理的是_______(填字母)。
A. 可以用铁代替红磷进行实验 | B. 红磷需要足量 | C. 只与氧气反应 |
(2)图B所示实验中,已知广口瓶的容积为220mL,冷却后打开止水夹,水从烧杯流入广口瓶中的体积为39mL,则空气中氧气的体积分数约为________。
(3)实验中装置里气压变化如图C所示,图像中BC段气压增大的原因是______(填字母)。
A. 燃烧消耗掉瓶中的氧气 | B. 打开止水夹后水进入瓶中 |
C. 集气瓶中温度恢复到室温 | D. 白磷燃烧放热 |
II.探究氧气的化学性质。
(4)实验一:硫在氧气中燃烧的现象是发出________,放热,生成有刺激性气味的气体。
(5)实验二:铁丝在氧气中剧烈燃烧,该反应的符号表达式为________,该反应的基本类型是________。
(6)实验三:木炭在氧气中燃烧后,验证产物的方法是向集气瓶中加入适量的________并振荡。
(7)实验一、二、四中都要在集气瓶中放少量的水。
实验一中水的作用是吸收SO2 , 防止污染空气,由此推测二氧化硫的物理性质之一是________。在“实验一”、“实验二”、“实验四”中,可以把水换成细沙的实验是________。