Question

（8分）某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在化學(xué)氧自救器的說明書中看到“人呼出氣體中的二氧化碳與自救器藥罐中的生氧劑（超氧化鉀KO₂）接觸能產(chǎn)生氧氣”后，對自救器內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)原理產(chǎn)生了探究欲望。在老師指導(dǎo)下，同學(xué)們展開了以下兩個實(shí)驗(yàn)探究活動，請你參與。

（1）用下圖所示的由A、B、C、D組合成的成套裝置和有關(guān)藥品制取并收集氧氣。

用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，則A中裝置可采用下圖中的      （填數(shù)字序號，下同）；其反應(yīng)方程式為       ；D中裝置可采用下圖中的     。

 

（2）二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)除生成氧氣還生成什么物質(zhì)？

[老師提示]1.二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)的生成物只有兩種，其一是氧氣，其二是一種化合物。

2. 人呼出的氣體中含有的水分也能與超氧化鉀反應(yīng)生成氧氣。

[作出猜想]二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物到底是哪種物質(zhì)？

甲同學(xué)作出了以下三種猜想：①是一種酸；     ②是一種堿；     ③是一種碳酸鹽。

通過對反應(yīng)物有關(guān)的元素組成的分析，乙同學(xué)認(rèn)為猜想         （填數(shù)字序號）一定是錯誤的，理由是        。

[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]同學(xué)們通過以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了甲同學(xué)的另一個猜想是正確的,請完成下述實(shí)驗(yàn)報告.

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（3）簡述鑒定氧自救器藥罐中生氧劑超氧化鉀是否需要更換的簡便的化學(xué)方法        。

 

Answer 1

【答案】

（1）②；   CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ ； ③    

（2）① ②

二氧化碳與超氧化鉀都不含氫元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，不可能生成含有氫元素的酸或堿（答案合理即可）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)后的固體取樣加入稀鹽酸，把產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中	有大量氣泡產(chǎn)生 澄清石灰水變渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物是 碳酸鉀

或

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)后的固體取樣加入蒸餾水，配成溶液，再加入澄清石灰水	無色溶液中出現(xiàn)白色渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物是 碳酸鉀

（空答、錯答、漏答均為0分；答案正確為2分）

（3）取待鑒定的生氧劑少量于試管中，滴加少量的水，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察木條是否復(fù)燃，即可判斷生氧劑是否需要更換。

【解析】

試題分析：（1）用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，是固體與液體反應(yīng)不要加熱的類型，故A中裝置可采用②；其反應(yīng)方程式為CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ ；因二氧化碳的密度大于空氣，可溶于水，故可用向上排空氣法收集，D中裝置可采用③；

（2）二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)，生成物是“①是一種酸和②是一種堿”的猜想肯定是錯誤的，因?yàn)槎�氧化碳與超氧化鉀都不含氫元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，不可能生成含有氫元素的酸或堿；

要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證甲同學(xué)“③是一種碳酸鹽”的猜想是正確的，可以通過如下實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)后的固體取樣加入稀鹽酸，把產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中	有大量氣泡產(chǎn)生 澄清石灰水變渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物是 碳酸鉀

或者

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)后的固體取樣加入蒸餾水，配成溶液，再加入澄清石灰水	無色溶液中出現(xiàn)白色渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物是 碳酸鉀

這是因?yàn)樘妓猁}中含有的碳酸根離子會與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w，或者與鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀。

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、發(fā)生裝置、收集裝置；質(zhì)量守恒定律；二氧化碳的性質(zhì)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計與探究；碳酸鹽的檢驗(yàn)。

點(diǎn)評：本題的難點(diǎn)是設(shè)計實(shí)驗(yàn)來探究碳酸鹽的存在，可以根據(jù)碳酸根離子的性質(zhì)來設(shè)計實(shí)驗(yàn)，讓其與稀鹽酸或者澄清石灰水反應(yīng)。