测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积-优题课

化学兴趣小组对实验室制取氧气进行了如下探究。

I、探究二氧化锰在过氧化氢分解反应中的作用

实验1：在试管中加入5mL5%过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。（如图）

实验2：向上述试管中加入二氧化锰粉末，把带火星的木条伸入试管，有大量气泡冒出，带火星的木条复燃。

实验3：待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。

实验4：探究催化剂的用量对过氧化氢分解速率的影响。每次实验均用30mL10%的 $H_{2} O_{2}$ 溶液，采用不同质量 $Mn O_{2}$ 粉末做催化剂，测定收集到500mL氧气所用的时间，结果如下：

实验序号	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧
$Mn O_{2}$ 粉末用量/g	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
所用时间/s	17	8	6	3	2	2	2	2

（1）实验1中，观察到有气泡产生，带火星的小木条未复燃。实验结论是　　。

（2）写出实验2发生反应的化学方程式　　。

（3）实验3的实验目的是　　。

（4）由实验4的实验结果可得出的结论是　　。

Ⅱ、探究高锰酸钾分解制取氧气的得氧率

高锰酸钾在用酒精灯加热分解的过程中，可能发生如下三个反应：

① $2 KMn O_{4} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} K_{2} Mn O_{4} + Mn O_{2} + O_{2} ↑$

② $6 KMn O_{4} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} 2 K_{2} Mn O_{4} + K_{2} M n_{4} O_{8} + 4 O_{2} ↑$

③ $KMn O_{4} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} KMn O_{2} + O_{2} ↑$

（5）根据反应①，计算 $15.8 gKMn O_{4}$ 完全分解生成氧气的质量（写出计算过程）　　。

（6）已知： $得氧率＝ \frac{生成氧气的质量}{反应前反应物的质量} \times 100 %$ 。在反应①、②、③中，相同质量的高锰酸钾加热完全分解，理论上得氧率最高的是　　（填反应序号）。

某化学兴趣小组的同学为了探究“复分解反应发生的条件”，做了以下两个实验。

① $CuS O_{4}$ 溶液和 $BaC l_{2}$ 溶液反应② $CuS O_{4}$ 溶液和 $NaOH$ 溶液反应

（1）写出实验①发生反应的化学方程式：　　。

（2）实验结束后，将两个实验后的废液倒入到同一干净的烧杯中，充分混合后过滤，得到滤液呈无色。则滤液中一定不含的离子是　　。

取少量滤液于试管中，滴入紫色石蕊试液，溶液仍为紫色，则滤液呈　　性（填“酸”、“碱”、“中”）。

（3）该小组的同学对滤液中溶质成分继续进行如下探究：

【提出问题】滤液中溶质成分是什么？

【做出猜想】小红认为：只有 $NaCl$ ；

小亮认为：可能有 $NaCl$ 、 $BaC l_{2}$ ；

小明认为：可能有 $NaCl$ 、 $BaC l_{2}$ 、 $BaC l_{2}$

【交流讨论】从物质共存的角度分析，你认为　　同学的猜想一定不正确。你的猜想是　　　　。

【设计实验】请设计实验证明谁的猜想正确。

实验操作	实验现象	实验结论
取少量滤液于试管中，滴加适量　　溶液	无明显现象	小亮猜想不正确
取少量滤液于试管中，滴加适量 $BaC l_{2}$ 溶液		你的猜想成立

用图﹣1所示装置制取干燥的 $C O_{2}$ ，并对 $C O_{2}$ 的部分性质进行探究。

（1）装置A中发生反应的化学方程式为　　。

（2）①装置B中饱和 $NaHC O_{3}$ 溶液的作用是　　。

②装置C中试剂 $X$ 应该选用　　（填字母）。

a.稀 $H_{2} S O_{4}$

b.浓 $H_{2} S O_{4}$

c. $KOH$ 溶液

（3）收集 $C O_{2}$ 并验满。将集满 $C O_{2}$ 的锥形瓶与盛有足量 $NaOH$ 溶液的注射器和传感器密封连接，缓慢的将 $NaOH$ 溶液注入到锥形瓶中，采集信息形成图像。见图﹣2。

①检验装置D中 $C O_{2}$ 已经集满的方法是　　。

②随着反应的进行，锥形瓶中压强降低的原因是　　。

③反应结束后锥形瓶中的压强保持在 $40 kPa$ 说明　　。

（4）取2mL饱和澄清石灰水于试管中，用4mL蒸馏水稀释，向其中缓慢通入足量 $C O_{2}$ 。测定反应体系的电导率变化如图﹣3所示。（忽略反应前后溶液体积的变化）

【查阅资料】

材料一：溶液的导电能力越强，溶液的电导率越大。

材料二：单位体积溶液中某离子的个数越多，则该离子的浓度越大，溶液的导电能力越强。相同浓度的不同离子导电能力不同。

材料三： $Ca （ OH ）_{2}$ 溶于水能完全解离出 $C a^{2 +}$ 和 $O H^{﹣}$ 。

$CaC O_{3}$ 遇到溶有 $C O_{2}$ 的水时，能反应生成易溶于水的 $Ca （ HC O_{3} ）_{2}$ ， $Ca （ HC O_{3} ）_{2}$ 在水中能完全解离出 $C a^{2 +}$ 和 $HC O_{3}^{﹣}$ 。

①石灰水中通入 $C O_{2}$ 气体，溶液的电导率先逐渐降低的主要原因是　　。

②反应最终电导率的稳定值低于初始值的可能原因是　　、　　。

钱老师设计了如图1所示的数字化实验指导同学们对铜铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉成分，用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。

可供选择的药品见表：

组别	药品
组别	铁粉/g	碳粉/g	水/滴	食盐/g	其他
一	5.0	0.1	0	0	干燥剂
二	5.0	0.1	10	0	无
三	5.0	0.1	10	1.0	无
四	5.0	0.1	0	1.0	无

（1）铁在空气中锈蚀生成铁锈。铁锈的主要成分是　　（填化学式）。

（2）在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。

①600s内A瓶中 $O_{2}$ 含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和 $O_{2}$ 、　　发生了化学反应。

②将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600s内B瓶中 $O_{2}$ 含量也略有减少，主要原因是　　。

（3）为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，应选择的药品组别是　　（填序号）。

（4）在两只试剂瓶中均加入第二组药品，分别改用温度和湿度传感器测得结果如图2所示。瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大），根本原因是　　。

（5）请提出一种防止钢铁生锈的方法：　　。

在初中化学“金属的性质”中有如下实验：将无锈铁钉浸入 $CuS O_{4}$ 溶液，观察到铁钉表面出现红色物质。研究性学习小组对其展开了进一步探究。

【提出问题】 $Al$ 和 $CuS O_{4}$ 溶液也能发生化学反应吗？

（1）预测 $Al$ 能和 $CuS O_{4}$ 溶液反应，理由是　　。

【进行实验】将一端缠绕的铝丝浸入 $CuS O_{4}$ 溶液（如图），观察现象。

（2）铝丝表面未出现红色物质，原因是　　。

【实验改进】用砂纸将铝丝表面打磨光亮，将其浸入 $CuS O_{4}$ 溶液，观察现象。

（3）填写实验报告单：

序号	实验现象	结论与解释
1	铝丝表面有少量气泡；铝丝周围出现蓝绿色物质	$CuS O_{4}$ 溶液呈弱酸性，与 $Al$ 反应产生的气体是　　，蓝绿色物质成分待探究
2	24h后，铝丝仍光亮； 48h后，铝丝表面出现少量红色物质	红色物质是　　，说明 $Al$ 能和 $CuS O_{4}$ 溶液反应，但反应较慢
③	铝丝周围溶液逐渐变成无色，铝丝以下溶液仍为蓝色；两层溶液界面清晰	反应生成的 $A l_{2} （ S O_{4} ）_{3}$ 为无色； $A l_{2} （ S O_{4} ）_{3}$ 溶液的密度　　（填“＞”或“＜”） $CuS O_{4}$ 溶液

【深入探究】为研究上述异常现象，同学们查阅了相关资料，继续开展探究。

资料：① $C u_{2} （ OH ）_{2} S O_{4}$ 呈蓝绿色，不溶于水；

② $C l^{﹣}$ 可加快铝丝和其他物质的反应速率。

（4）取出铝丝，将试管中的混合物分离得到蓝绿色固体。加入稀硫酸，固体溶解形成蓝色溶液，该反应的化学方程式为　　。

（5）欲加快 $Al$ 和 $CuS O_{4}$ 溶液的反应，可加入的物质是　　（填一种即可）。

【拓展应用】通过探究，同学们提出了铝制品使用的注意事项。

（6）下列食品不能长时间用铝制炊具盛放的是　　（填序号）。

A．	食醋
B．	食用油
C．	面粉
D．	咸菜