【2015年浙江省衡州市】甲为人体吸入空气和呼出气体成分对比-优题课

科学探究是认识和解决化学问题的重要实践活动。

近年来，自热食品种类繁多。只需将撕去塑料膜的发热包放入凉水中，就能享用美食，很受年轻人的追捧。实验小组同学买来一份自热食品进行以下探究。

【资料】Ⅰ.发热包中物质的主要成分是生石灰、碳酸钠、铝粒。

Ⅱ.铝能和 $NaOH$ 溶液反应生成偏铝酸钠（ $NaAl O_{2}$ ）和氢气，偏铝酸钠溶于水。

探究一：发热包的发热原理。

（1）小组同学取出发热包，撕去塑料膜，放入适量凉水中，可观察到的现象是　　，固体迅速膨胀，同时还可观察到发热包内固体变硬结块，其可能的原因是　　（用化学方程式表示）。

（2）在使用发热包过程中，禁止明火的理由是　　。

探究二：反应后混合物中部分成分的探究。

根据以上操作和实验现象回答下列问题。

（3）操作Ⅰ的名称是　　。

（4）根据现象①得出：滤液A中一定不含的物质是　　。根据现象②③分析得出：固体B中一定含有的物质是　　。综合分析得出：现象③中产生的气体，其成分的组成可能为　　。

（5）通过以上探究，同学们进行反思总结，你认为其中正确的是　　。

A．	能与水混合放出热量的物质均可做发热包的发热材料
B．	发热包应密封防潮保存
C．	禁止用湿手接触发热包
D．	使用过程中应保持通风

科学探究离不开实验活动。

（1）仪器a的名称是　　。

（2）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，并用于进行铁丝在氧气中燃烧的实验，最好选用的发生装置和收集装置是　　。

（3）向装置A中加入少量氧化铜作催化剂，再向其中加入68g过氧化氢溶液，反应结束后，共产生1.6g氧气，写出该反应的化学方程式　　，所用过氧化氢溶液的溶质质量分数为　　。

（4）实验小组同学用石灰石和6%的稀盐酸制取 $C O_{2}$ 时，发现固体仍有大量剩余，但不再产生气泡，请写出一种可能的原因　　，并设计实验进行验证　　。

（5）以下反应均可生成 $N H_{3}$ （极易溶于水，密度比空气小）：

① $2 N H_{4} Cl + Ca （ OH ）_{2} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} CaC l_{2} + 2 N H_{3} ↑ + 2 H_{2} O$

② $N H_{4} HC O_{3} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} N H_{3} ↑ + C O_{2} ↑ + H_{2} O$

③ $CaO + N H_{3} • H_{2} O ═ N H_{3} ↑ + Ca （ OH ）_{2}$

结合以上装置，适合作为实验室制取 $N H_{3}$ 的反应原理有　　（填序号）。

从古至今，铁及其化合物一直被人类广泛应用。

（一）铁及其化合物的应用

（1）明代科学著作《天工开物》中记载：

①“其器冶铁锥，其尖使极刚利”，“铁锥”为开挖盐井的工具。所取盐井水“入于釜中煎炼顷刻结盐”，“金”指生铁制作的铁锅。生铁属于　　材料。上述描述中利用铁的　　（选填序号）。

A．	a.导热性
B．	b.导电性
C．	c.硬度大

②“泥固塞其孔，然后使水转釉”是指高温下将红砖中的转化为而形成青砖。该转化的化学方程式为　　。

（2）铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用。

①碳酸亚铁（）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成　　被人体吸收，促进血红蛋白的生成。

②火星探测器发回的信息表明，火星上存在，从而证明火星表面曾经存在过水，其理由为　　。

③活性可除去石油开采过程中的有害气体，并获得，原理如下。

吸收中生成的另一种物质的化学式为　　，再生时发生反应的化学方程式为　　。

（二）的制备

用废铁屑（主要成分为，含少量和）制备主要流程如下。

（1）酸溶时适当提高反应温度和浓度，目的是　　，产生的气体为　　。

（2）还原发生的反应为。

沉淀发生的反应为。

沉淀时反应温度不宜太高，原因是　　。

（3）沉淀时会有部分与反应生成，反应的化学方程式为　　。

（三）的含量测定

已知：及铁的氧化物加热分解的温度如下。

称取含的样品76.6g，进行热分解实验。控制不同的温度对样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。

（1）样品中的含量为　　%（精确到0.1%）。

（2）当加热到时，M点固体的成分是　　，对应的质量比为　　。

氢是实现碳中和的能源载体。

（1）煤制氢的原理可表示为 $C + H_{2} O \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} 高温、催化剂 \end{matrix}}} \end{matrix} X + H_{2}$ 。

① $X$ 中肯定含有的元素是　　。

②煤制氢的不足是　　（写出一点）。

（2）甲烷制氢包括重整、转化和分离等过程。甲烷制氢过程中产生的 $H_{2}$ 和 $C O_{2}$ 的混合气分离得到 $H_{2}$ 的过程如下：

①海水作为吸收剂时，下列措施有利于海水吸收二氧化碳的是　　（填序号）。

a．升高海水的温度

b．加快混合气的流速

c．增大气体的压强

②利用 $K_{2} C O_{3}$ 溶液吸收 $C O_{2}$ ，将其转化为 $KHC O_{3}$ ， $KHC O_{3}$ 在加热条件下即可分解生成 $C O_{2}$ 。比较 $CaC O_{3}$ 和 $KHC O_{3}$ 分解反应的不同，可推知 $CaC O_{3}$ 的稳定性　　（填“＞”或“＜”） $KHC O_{3}$ 的稳定性。

③使用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳并分离出氢气。补充完整氢氧化钠循环使用的方案。

步骤1：将氢气和二氧化碳的混合气通入足量的氢氧化钠溶液中。

步骤2：向步骤1所得的溶液中　　。

步骤3：过滤，得滤渣和氢氧化钠溶液。

（3）某种利用太阳能制氢的过程如图1所示。

①反应I的基本类型为　　。

②写出反应Ⅱ的化学方程式：　　。

（4）我国2030～2050年各种能源使用预期情况如图2所示。

①图2所涉及的能源中，属于不可再生能源的是　　。

②2030～2050年，预期我国能源结构的变化趋势是　　。

$CuS O_{4}$ 是化学实验中常见试剂。

（1）验证质量守恒定律。

步骤1：在锥形瓶中加入适量的 $CuS O_{4}$ 溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有 $CuS O_{4}$ 溶液的锥形瓶和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称质量为 $m_{1}$ 。

步骤2：将铁钉浸入到 $CuS O_{4}$ 溶液中，塞好橡胶塞。观察实验现象，待反应有明显现象后，将盛有 $CuS O_{4}$ 溶液和铁钉的锥形瓶一起放在托盘天平上称量，记录所称质量为 $m_{2}$ 。

①用砂纸将铁钉打磨干净的作用是　　。

②步骤2中可观察到明显的实验现象是　　。该变化可说明 $Fe$ 和 $Cu$ 的金属活动性由强到弱的顺序是　　。

③若 $m_{1} ＝ m_{2}$ ，可证明参加反应的 $Fe$ 和 $CuS O_{4}$ 的质量总和等于　　。

（2）探究 $CuS O_{4}$ 溶液对 $H_{2} O_{2}$ 分解具有催化作用。

①若要证明 $CuS O_{4}$ 溶液对 $H_{2} O_{2}$ 分解具有催化作用，除需证明 $CuS O_{4}$ 在反应前后化学性质和质量不发生改变外，还需证明的是　　。

②为探究 $CuS O_{4}$ 在反应前后质量是否发生改变，某同学设计如下实验：

向 $H_{2} O_{2}$ 溶液中滴入10g a%的 $CuS O_{4}$ 溶液，待反应完全后，向试管中加入足量的 $BaC l_{2}$ 溶液，产生沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀物为 $bg$ 。

上述实验步骤中若缺少“洗涤、干燥”，则通过沉淀物 $bg$ 计算出溶液中 $CuS O_{4}$ 的质量　　 $0.1 a g$ 。（填“大于”或“小于”或“等于”）

（3）将16.0g $CuS O_{4}$ 置于坩埚中加热，固体质量与成分随温度变化的曲线如图所示。

①650℃时， $CuS O_{4}$ 开始发生分解反应，生成 $CuO$ 和另一种氧化物 $X$ ， $X$ 的化学式为　　。

②1000℃时， $CuO$ 开始发生分解反应，生成 $C u_{2} O$ 和 $O_{2}$ 。计算图中 $m$ 的值。（写出计算过程，否则不得分）