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1 [2024 长春农安期中]某兴趣小组同学对实验室制取氧气的若干问题进行如下探究：
【问题一】实验室制取氧气的原料的选择。
(1) 在 $\ce{KMnO_{4}}$、$\ce{H_{2}O_{2}}$、$\ce{NaCl}$ 这些物质中寻找制取氧气的原料，一定不能作为分解反应原料的物质是
【问题二】设计实验的发生装置和收集装置。
(2) 仪器a的名称是
(3) 若用装置 B 制备氧气，其反应的化学方程式为
(4) 用装置 F 收集并测量 $\ce{O_{2}}$ 的体积，需要补充的仪器为
【问题一】实验室制取氧气的原料的选择。
(1) 在 $\ce{KMnO_{4}}$、$\ce{H_{2}O_{2}}$、$\ce{NaCl}$ 这些物质中寻找制取氧气的原料，一定不能作为分解反应原料的物质是
NaCl
，从元素的角度作出该判断的依据是NaCl 中不含氧元素
。【问题二】设计实验的发生装置和收集装置。
(2) 仪器a的名称是
长颈漏斗
。(3) 若用装置 B 制备氧气，其反应的化学方程式为
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
。(4) 用装置 F 收集并测量 $\ce{O_{2}}$ 的体积，需要补充的仪器为
量筒
。答案
1.(1) NaCl NaCl 中不含氧元素
(2) 长颈漏斗
(3) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(4) 量筒
(2) 长颈漏斗
(3) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(4) 量筒
解析
【分析】
要解决这道题，需结合实验室制取氧气的相关知识，分步骤分析：
1. 对于问题(1)，根据质量守恒定律，分解反应制取氧气时，反应物必须含有氧元素，据此判断原料；
2. 问题(2)识别常见实验仪器，结合装置A的标注确定仪器名称；
3. 问题(3)根据装置B的特点（固体加热型、试管口有棉花），确定是高锰酸钾制氧气，书写对应化学方程式；
4. 问题(4)利用F装置排水测氧气体积的原理，确定需要的测量仪器。
【解析】
(1) 分解反应制取氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，制取氧气的原料必须含有氧元素。$\ce{NaCl}$中不含氧元素，因此一定不能作为分解反应制取氧气的原料；
(2) 装置A中仪器a是长颈漏斗，这是实验室常见的添加液体的仪器；
(3) 装置B为固体加热型发生装置，且试管口有棉花，适用于加热高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；
(4) 用装置F收集并测量$\ce{O_{2}}$体积时，氧气进入F装置将水排出，测量排出水的体积即可得到氧气体积，因此需要补充量筒来量取排出水的体积。
【答案】
(1) $\ce{NaCl}$；$\ce{NaCl}$中不含氧元素
(2) 长颈漏斗
(3) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(4) 量筒
【知识点】
实验室制取氧气、质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题围绕实验室制取氧气的核心知识点展开，涵盖原料选择、仪器识别、反应方程式书写、气体体积测量，均为化学基础内容，侧重对基础知识的掌握，难度较低。
【难度系数】
0.2
要解决这道题，需结合实验室制取氧气的相关知识，分步骤分析：
1. 对于问题(1)，根据质量守恒定律，分解反应制取氧气时，反应物必须含有氧元素，据此判断原料；
2. 问题(2)识别常见实验仪器，结合装置A的标注确定仪器名称；
3. 问题(3)根据装置B的特点（固体加热型、试管口有棉花），确定是高锰酸钾制氧气，书写对应化学方程式；
4. 问题(4)利用F装置排水测氧气体积的原理，确定需要的测量仪器。
【解析】
(1) 分解反应制取氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，制取氧气的原料必须含有氧元素。$\ce{NaCl}$中不含氧元素，因此一定不能作为分解反应制取氧气的原料；
(2) 装置A中仪器a是长颈漏斗，这是实验室常见的添加液体的仪器；
(3) 装置B为固体加热型发生装置，且试管口有棉花，适用于加热高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；
(4) 用装置F收集并测量$\ce{O_{2}}$体积时，氧气进入F装置将水排出，测量排出水的体积即可得到氧气体积，因此需要补充量筒来量取排出水的体积。
【答案】
(1) $\ce{NaCl}$；$\ce{NaCl}$中不含氧元素
(2) 长颈漏斗
(3) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(4) 量筒
【知识点】
实验室制取氧气、质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题围绕实验室制取氧气的核心知识点展开，涵盖原料选择、仪器识别、反应方程式书写、气体体积测量，均为化学基础内容，侧重对基础知识的掌握，难度较低。
【难度系数】
0.2
2 [2024 无锡江阴段考]如图甲是初中化学常用的实验装置，请回答下列问题。
（1）实验室制取二氧化碳气体，发生反应的化学方程式为
（2）为了能更加准确地了解二氧化碳溶于水的情况，某兴趣小组的同学用数字化实验测量了反应前后容器内压强的变化。实验装置如图乙所示，装置的气密性良好（图乙中 a 处连接压强传感器），烧瓶内收集满$\ce{CO_{2}}$，注射器内装有 20 mL 水。迅速将注射器内的水全部注入烧瓶中，关闭弹簧夹，瓶内压强变化曲线如图丙所示。
① $BC$ 段压强上升的原因是
② $D$ 点压强大于 $B$ 点，说明反应后容器内压强略大于反应前容器内的压强，对此你的解释是
（1）实验室制取二氧化碳气体，发生反应的化学方程式为
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。装置 B 和 C 都能用作制取二氧化碳的发生装置，与装置 B 相比，装置 C 的优点是可以随时控制反应的发生和停止
。若用装置 C 作发生装置，关闭弹簧夹，反应停止后，试管中液面应位于3
（填“1”“2”或“3”）处。若用装置 D 收集二氧化碳，气体应从m
（填“m”或“n”）端进入。（2）为了能更加准确地了解二氧化碳溶于水的情况，某兴趣小组的同学用数字化实验测量了反应前后容器内压强的变化。实验装置如图乙所示，装置的气密性良好（图乙中 a 处连接压强传感器），烧瓶内收集满$\ce{CO_{2}}$，注射器内装有 20 mL 水。迅速将注射器内的水全部注入烧瓶中，关闭弹簧夹，瓶内压强变化曲线如图丙所示。
① $BC$ 段压强上升的原因是
将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大
。② $D$ 点压强大于 $B$ 点，说明反应后容器内压强略大于反应前容器内的压强，对此你的解释是
二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
。答案
2.(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ 可以随时控制反应的发生和停止 3 m
(2) ① 将水注入烧瓶造成气体被压缩,压强增大
② 二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
(2) ① 将水注入烧瓶造成气体被压缩,压强增大
② 二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
解析
【分析】
本题围绕实验室制取二氧化碳及二氧化碳溶解性的数字化实验展开，需分步骤思考：
1. 制取二氧化碳的反应原理：回忆实验室用碳酸钙与稀盐酸反应，书写对应化学方程式；
2. 装置B与C的差异：装置C有多孔塑料板和弹簧夹，利用压强变化实现固液分离，从而控制反应启停；关闭弹簧夹时，液面需低于多孔板使固液分离，确定液面位置；收集二氧化碳时，根据其密度选择进气端；
3. 数字化实验的压强变化：BC段压强上升是因为水注入压缩气体；D点压强大于B点，结合二氧化碳溶解性分析气体减少量与水体积的关系。
【解析】
（1）实验室制取二氧化碳的药品是大理石（或石灰石，主要成分为$\ce{CaCO_{3}}$）和稀盐酸，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。装置C带有多孔塑料板和弹簧夹，关闭弹簧夹时，试管内产生的气体使压强增大，液体被压回长颈漏斗，固体与液体分离，反应停止；打开弹簧夹，气体排出，压强减小，液体流下，固液接触，反应发生，因此装置C的优点是可以随时控制反应的发生和停止。若用装置C作发生装置，关闭弹簧夹后，反应停止，液面应低于多孔塑料板，故位于3处。二氧化碳密度比空气大，用装置D收集时，气体应从长管m端进入，空气从短管n端排出。
（2）①BC段是将注射器内的20mL水迅速注入烧瓶，烧瓶内的气体被压缩，体积减小，导致压强增大，因此BC段压强上升。②D点压强大于B点，说明反应后容器内压强略大，原因是二氧化碳能溶于水，通常1体积水约溶解1体积二氧化碳，因此注入20mL水时，溶解的二氧化碳体积小于20mL，烧瓶内气体减少的量小于水的体积，导致压强略大于反应前。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；可以随时控制反应的发生和停止；3；m
(2) ① 将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大；② 二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
【知识点】
实验室制取二氧化碳、气体发生装置的特点、二氧化碳的溶解性
【点评】
本题综合考查初中化学中二氧化碳的制取、装置特点及性质的实验分析，既涉及基础实验知识的应用，又要求结合数字化实验的压强曲线分析现象，注重实验原理的理解与应用，是一道典型的实验综合题。
【难度系数】
0.6
本题围绕实验室制取二氧化碳及二氧化碳溶解性的数字化实验展开，需分步骤思考：
1. 制取二氧化碳的反应原理：回忆实验室用碳酸钙与稀盐酸反应，书写对应化学方程式；
2. 装置B与C的差异：装置C有多孔塑料板和弹簧夹，利用压强变化实现固液分离，从而控制反应启停；关闭弹簧夹时，液面需低于多孔板使固液分离，确定液面位置；收集二氧化碳时，根据其密度选择进气端；
3. 数字化实验的压强变化：BC段压强上升是因为水注入压缩气体；D点压强大于B点，结合二氧化碳溶解性分析气体减少量与水体积的关系。
【解析】
（1）实验室制取二氧化碳的药品是大理石（或石灰石，主要成分为$\ce{CaCO_{3}}$）和稀盐酸，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。装置C带有多孔塑料板和弹簧夹，关闭弹簧夹时，试管内产生的气体使压强增大，液体被压回长颈漏斗，固体与液体分离，反应停止；打开弹簧夹，气体排出，压强减小，液体流下，固液接触，反应发生，因此装置C的优点是可以随时控制反应的发生和停止。若用装置C作发生装置，关闭弹簧夹后，反应停止，液面应低于多孔塑料板，故位于3处。二氧化碳密度比空气大，用装置D收集时，气体应从长管m端进入，空气从短管n端排出。
（2）①BC段是将注射器内的20mL水迅速注入烧瓶，烧瓶内的气体被压缩，体积减小，导致压强增大，因此BC段压强上升。②D点压强大于B点，说明反应后容器内压强略大，原因是二氧化碳能溶于水，通常1体积水约溶解1体积二氧化碳，因此注入20mL水时，溶解的二氧化碳体积小于20mL，烧瓶内气体减少的量小于水的体积，导致压强略大于反应前。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；可以随时控制反应的发生和停止；3；m
(2) ① 将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大；② 二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
【知识点】
实验室制取二氧化碳、气体发生装置的特点、二氧化碳的溶解性
【点评】
本题综合考查初中化学中二氧化碳的制取、装置特点及性质的实验分析，既涉及基础实验知识的应用，又要求结合数字化实验的压强曲线分析现象，注重实验原理的理解与应用，是一道典型的实验综合题。
【难度系数】
0.6
