Question

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(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，請(qǐng)你參與．
（1）用如圖1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中裝置可采用圖2中的

 

（填數(shù)字序號(hào)，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(duì)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(hào)）一定是錯(cuò)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(gè)猜想是正確的，請(qǐng)完成如表實(shí)驗(yàn)報(bào)告．

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

（3）簡(jiǎn)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(jiǎn)便的化學(xué)方法

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制取氣體的反應(yīng)原理的探究,常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：本題是用實(shí)驗(yàn)的方法探究超氧化鉀的性質(zhì)和變化規(guī)律；首先提出問題、做出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確的結(jié)論．還涉及到碳酸根（CO₃^2-）的鑒定方法；二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)后的生成的物質(zhì)，應(yīng)該根據(jù)質(zhì)量守恒定律中的元素守恒來判斷，二氧化碳與超氧化鉀中沒有氫元素，因此生成物中應(yīng)該也沒有氫元素；要驗(yàn)證第③種猜想正確，只要用稀鹽酸和澄清的石灰水驗(yàn)證碳酸根離子的存在就可以了．氧氣的驗(yàn)證方法是用帶火星的木條檢驗(yàn)，觀察木條是否復(fù)燃．

解答：解：
（1）實(shí)驗(yàn)室二氧化碳用石灰石與稀鹽酸制取且不需要加熱的反應(yīng)，發(fā)生裝置的選取，只能從②③選，②③的區(qū)別主要是漏斗的不同，②應(yīng)把漏斗嘴深入液面以下，否則制的氣體會(huì)從漏斗跑出；化學(xué)方程式的書寫CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；根據(jù)氧氣不易溶于水（或密度比空氣大）性質(zhì)所以可選用排水（或向上排空氣）收集；
【作出猜想】運(yùn)用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行物質(zhì)的推斷，由于反應(yīng)物中無H元素，故生成物中也一定無酸或堿，從而排出①②；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】碳酸鹽的鑒定，可以根據(jù)生成物CO₂或生成物碳酸鹽來確定；
（3）要鑒定生氧劑超氧化鉀是否需要更換的簡(jiǎn)便的化學(xué)方法是：加水看是否有氧氣冒出，通過觀察氣泡的多少，來判斷是否需要更換．故答案為：取超氧化鉀少許放入試管中，再滴入幾滴純凈水，觀察是否有氣泡冒出，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．
故答案為：
（1）②③；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；③；
[作出猜想]①②；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與堿（答案合理即可）
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]

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，配成飽和溶液，再加入飽和氫氧化鈣溶液	無色溶液中出現(xiàn)白色渾濁	猜想③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

（3）取超氧化鉀少許放入試管中，再滴入幾滴純凈水，觀察是否有氣泡冒出，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．

點(diǎn)評(píng)：此題綜合考察了物質(zhì)的制取與收集裝置的選取，物質(zhì)的推斷、鑒定，化學(xué)方程式的書寫、質(zhì)量守恒定律的運(yùn)用等等，需要綜合掌握化學(xué)知識(shí)，大膽的合理的進(jìn)行推理．