6. 根据如图所示的实验装置,回答下列问题。

(第6题图)
(1)某同学利用“多米诺骨牌”效应,设计了如图甲所示的气体制取与性质验证的组合实验。打开A中分液漏斗的活塞,很快看到E中导管口有气泡冒出,且溶液由紫色变为红色。
① C、D中看到的现象分别是
② 用化学方程式表示E中颜色变化的原因:
(2)在实验室中,集气瓶被称作“万能瓶”,用它可以组装成各种用途的装置,请仔细观察图乙所示的各个装置的特点回答问题:
① 实验室若用G装置收集氧气,则氧气应从
② 若要测定收集的二氧化碳气体体积,应选用
③ 若用J装置收集二氧化碳气体,植物油的作用是
④ 若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时用该瓶收集较纯净的一氧化碳,应选用
(第6题图)
(1)某同学利用“多米诺骨牌”效应,设计了如图甲所示的气体制取与性质验证的组合实验。打开A中分液漏斗的活塞,很快看到E中导管口有气泡冒出,且溶液由紫色变为红色。
① C、D中看到的现象分别是
C中液面下降,稀盐酸进入D中;D中固体逐渐减少,产生大量气泡
;写出A中反应的化学方程式:$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
。② 用化学方程式表示E中颜色变化的原因:
$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
;能用F装置收集气体的依据是二氧化碳密度比空气密度大
。(2)在实验室中,集气瓶被称作“万能瓶”,用它可以组装成各种用途的装置,请仔细观察图乙所示的各个装置的特点回答问题:
① 实验室若用G装置收集氧气,则氧气应从
b
(填导管口字母)口进入。② 若要测定收集的二氧化碳气体体积,应选用
J
装置。③ 若用J装置收集二氧化碳气体,植物油的作用是
隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应
。④ 若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时用该瓶收集较纯净的一氧化碳,应选用
I
装置,请写出其中发生反应的化学方程式:$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
。答案
(1) ① C中液面下降,稀盐酸进入D中;D中固体逐渐减少,产生大量气泡 $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
② $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$ 二氧化碳密度比空气密度大
(2) ① b ② J ③ 隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应
④ I $\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
〔解析〕(2) ① 氧气的密度比空气密度大,用向上排空气法进行收集,实验室若用G装置收集氧气,氧气应从短导管进,即氧气应从b口进入。② 若要测定收集的二氧化碳气体体积,应选用J装置,排出水的体积即为二氧化碳气体的体积。③ 二氧化碳溶于水且与水反应,若用J装置收集二氧化碳气体,植物油的作用是隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应。④ 若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时收集较纯净的一氧化碳,应选用I装置,因为一氧化碳与石灰水不反应且不溶于水,二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙和水,可以利用石灰水除去二氧化碳,其中发生反应的化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
② $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$ 二氧化碳密度比空气密度大
(2) ① b ② J ③ 隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应
④ I $\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
〔解析〕(2) ① 氧气的密度比空气密度大,用向上排空气法进行收集,实验室若用G装置收集氧气,氧气应从短导管进,即氧气应从b口进入。② 若要测定收集的二氧化碳气体体积,应选用J装置,排出水的体积即为二氧化碳气体的体积。③ 二氧化碳溶于水且与水反应,若用J装置收集二氧化碳气体,植物油的作用是隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应。④ 若要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时收集较纯净的一氧化碳,应选用I装置,因为一氧化碳与石灰水不反应且不溶于水,二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙和水,可以利用石灰水除去二氧化碳,其中发生反应的化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
解析
【分析】
这道题需要我们先理清甲装置的“多米诺骨牌”压强传导逻辑:首先A中过氧化氢分解产生氧气,氧气依次增大后续装置的压强,推动液体流动,触发后续反应,再结合氧气、二氧化碳的性质推导各装置现象;对于乙图的万能瓶,要根据不同实验目的,结合气体的密度、溶解性、反应特性,判断进气方向、装置选择和试剂作用。首先从A的反应入手,一步步顺着气流和压强变化推导后续现象,再对应多功能瓶的不同使用规则逐一解题即可。
【解析】
(1)① A中过氧化氢在二氧化锰催化下生成氧气,氧气进入B装置后B内压强增大,将B中的水压入C,C中压强进一步增大,将稀盐酸压入D中,因此C中液面下降,稀盐酸进入D中;D内石灰石和流入的稀盐酸接触,发生反应生成二氧化碳,因此D中固体逐渐减少,产生大量气泡。A中反应的化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
② E中石蕊溶液变红,是因为D中生成的二氧化碳进入E后,和水反应生成酸性的碳酸,化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$;F是向上排空气法收集装置,能用来收集二氧化碳的依据是二氧化碳密度比空气密度大,且不与空气中的成分反应。
(2)① G装置为倒放的排空气收集装置,氧气密度比空气大,从短导管b通入后,氧气会在集气瓶底部聚集,将密度更小的空气从长导管a排出,因此氧气从b口进入。
② 要测定二氧化碳的体积,需要通过测量排出水的体积得到二氧化碳体积,由于二氧化碳可溶于水且和水反应,需要在水面上加植物油隔离,因此选用J装置。
③ J装置中植物油的作用是隔离二氧化碳和水,防止二氧化碳溶于水并与水反应,避免体积测量出现误差。
④ 要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时收集纯净的一氧化碳,选用I装置:瓶内的石灰水可以和二氧化碳反应将其除去,一氧化碳不与石灰水反应且难溶于水,会留在瓶内将石灰水压出,实现除杂和收集的目的,反应的化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
【答案】
(1) ① C中液面下降,稀盐酸进入D中;D中固体逐渐减少,产生大量气泡 $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
② $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$ 二氧化碳密度比空气密度大
(2) ① b ② J ③ 隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应
④ I $\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
【知识点】
过氧化氢制氧气;二氧化碳的性质;多功能瓶使用
【点评】
本题综合性较强,通过“多米诺效应”串联了氧气、二氧化碳的制取与性质实验,还覆盖了多功能瓶的收集、量气、除杂等多种用途,既考察了基础反应方程式的书写,也要求学生理解整套装置的压强变化逻辑,结合气体特性选择对应的实验操作,能有效检验学生对气体相关实验的掌握程度。
【难度系数】
0.6
这道题需要我们先理清甲装置的“多米诺骨牌”压强传导逻辑:首先A中过氧化氢分解产生氧气,氧气依次增大后续装置的压强,推动液体流动,触发后续反应,再结合氧气、二氧化碳的性质推导各装置现象;对于乙图的万能瓶,要根据不同实验目的,结合气体的密度、溶解性、反应特性,判断进气方向、装置选择和试剂作用。首先从A的反应入手,一步步顺着气流和压强变化推导后续现象,再对应多功能瓶的不同使用规则逐一解题即可。
【解析】
(1)① A中过氧化氢在二氧化锰催化下生成氧气,氧气进入B装置后B内压强增大,将B中的水压入C,C中压强进一步增大,将稀盐酸压入D中,因此C中液面下降,稀盐酸进入D中;D内石灰石和流入的稀盐酸接触,发生反应生成二氧化碳,因此D中固体逐渐减少,产生大量气泡。A中反应的化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
② E中石蕊溶液变红,是因为D中生成的二氧化碳进入E后,和水反应生成酸性的碳酸,化学方程式为$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$;F是向上排空气法收集装置,能用来收集二氧化碳的依据是二氧化碳密度比空气密度大,且不与空气中的成分反应。
(2)① G装置为倒放的排空气收集装置,氧气密度比空气大,从短导管b通入后,氧气会在集气瓶底部聚集,将密度更小的空气从长导管a排出,因此氧气从b口进入。
② 要测定二氧化碳的体积,需要通过测量排出水的体积得到二氧化碳体积,由于二氧化碳可溶于水且和水反应,需要在水面上加植物油隔离,因此选用J装置。
③ J装置中植物油的作用是隔离二氧化碳和水,防止二氧化碳溶于水并与水反应,避免体积测量出现误差。
④ 要除去一氧化碳中的少量二氧化碳,同时收集纯净的一氧化碳,选用I装置:瓶内的石灰水可以和二氧化碳反应将其除去,一氧化碳不与石灰水反应且难溶于水,会留在瓶内将石灰水压出,实现除杂和收集的目的,反应的化学方程式为$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
【答案】
(1) ① C中液面下降,稀盐酸进入D中;D中固体逐渐减少,产生大量气泡 $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
② $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$ 二氧化碳密度比空气密度大
(2) ① b ② J ③ 隔离,防止二氧化碳溶于水并与水反应
④ I $\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
【知识点】
过氧化氢制氧气;二氧化碳的性质;多功能瓶使用
【点评】
本题综合性较强,通过“多米诺效应”串联了氧气、二氧化碳的制取与性质实验,还覆盖了多功能瓶的收集、量气、除杂等多种用途,既考察了基础反应方程式的书写,也要求学生理解整套装置的压强变化逻辑,结合气体特性选择对应的实验操作,能有效检验学生对气体相关实验的掌握程度。
【难度系数】
0.6
7. 新趋势 项目式学习 某小组以“探究燃烧的奥秘”为主题开展项目式学习。
任务一:认识可燃物
(1) 酒精($\ce{C_{2}H_{5}OH}$)、天然气是生活中常见的燃料,燃烧会生成二氧化碳和水,写出酒精燃烧的化学方程式: ______。
任务二:探究燃烧条件
小组同学利用图甲所示的装置探究燃烧的条件,点燃蜡烛后立即塞紧橡皮塞,待蜡烛熄灭后,将滴管中的水全部滴入集气瓶中,铝盒中的白磷立即燃烧。生石灰($\ce{CaO}$)遇水会生成熟石灰[$\ce{Ca(OH)_{2}}$],放出大量的热。如图乙所示为瓶中$\ce{CO_{2}}$(①)和$\ce{O_{2}}$(②)的含量随时间变化的图像。

(第7题图)
(2) 导致铝盒中白磷燃烧的原因是________,其中导致白磷燃烧的化学方程式为________。
(3) 分析图像得知,蜡烛熄灭的时间是________(填“$t_{1}$”“$t_{2}$”或“$t_{3}$”),曲线①中$t_{2}$之后二氧化碳含量略有上升的原因是________。
(4) 由图像中曲线②分析可知:不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是________。
任务三:认识灭火原理
(5) $\ce{KHCO_{3}}$灭火的原理较复杂,$\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量,反应的化学方程式为$\ce{2KHCO_{3}\xlongequal{\Delta}K_{2}CO_{3} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$,$\ce{KHCO_{3}}$可用于灭火的原因有________。
(6) 现有$4.6\ \mathrm{g}$燃料$\mathrm{M}$(相对分子质量为$46$),在氧气中燃烧生成了$4.4\ \mathrm{g}\ \ce{CO_{2}}$、$2.8\ \mathrm{g}\ \ce{CO}$和$5.4\ \mathrm{g}\ \ce{H_{2}O}$,需要氧气的质量为$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{g}$,根据以上数据写出该反应的化学方程式: ______。
任务一:认识可燃物
(1) 酒精($\ce{C_{2}H_{5}OH}$)、天然气是生活中常见的燃料,燃烧会生成二氧化碳和水,写出酒精燃烧的化学方程式: ______。
任务二:探究燃烧条件
小组同学利用图甲所示的装置探究燃烧的条件,点燃蜡烛后立即塞紧橡皮塞,待蜡烛熄灭后,将滴管中的水全部滴入集气瓶中,铝盒中的白磷立即燃烧。生石灰($\ce{CaO}$)遇水会生成熟石灰[$\ce{Ca(OH)_{2}}$],放出大量的热。如图乙所示为瓶中$\ce{CO_{2}}$(①)和$\ce{O_{2}}$(②)的含量随时间变化的图像。
(第7题图)
(2) 导致铝盒中白磷燃烧的原因是________,其中导致白磷燃烧的化学方程式为________。
(3) 分析图像得知,蜡烛熄灭的时间是________(填“$t_{1}$”“$t_{2}$”或“$t_{3}$”),曲线①中$t_{2}$之后二氧化碳含量略有上升的原因是________。
(4) 由图像中曲线②分析可知:不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是________。
任务三:认识灭火原理
(5) $\ce{KHCO_{3}}$灭火的原理较复杂,$\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量,反应的化学方程式为$\ce{2KHCO_{3}\xlongequal{\Delta}K_{2}CO_{3} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$,$\ce{KHCO_{3}}$可用于灭火的原因有________。
(6) 现有$4.6\ \mathrm{g}$燃料$\mathrm{M}$(相对分子质量为$46$),在氧气中燃烧生成了$4.4\ \mathrm{g}\ \ce{CO_{2}}$、$2.8\ \mathrm{g}\ \ce{CO}$和$5.4\ \mathrm{g}\ \ce{H_{2}O}$,需要氧气的质量为$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{g}$,根据以上数据写出该反应的化学方程式: ______。
答案
(1) $\ce{C_{2}H_{5}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 3H_{2}O}$
(2) 滴入的水与生石灰反应放热,铝盒有良好的导热性,使温度达到白磷的着火点 $\ce{CaO + H_{2}O=Ca(OH)_{2}}$
(3) $t_{1}$ 白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
(4) 氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
(5) $\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量,产生的水蒸发吸收热量,使温度降到可燃物着火点以下,同时$\ce{KHCO_{3}}$分解产生$\ce{CO_{2}}$,能隔绝$\ce{O_{2}}$
(6) 8 $\ce{2C_{2}H_{6}O + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 2CO + 6H_{2}O}$
〔解析〕(2) 水和生石灰反应生成氢氧化钙的过程中放热,铝盒有良好的导热性,导致铝盒温度升高,进而使白磷燃烧。(3) 由图乙可知,$t_{1}$时二氧化碳的含量不再增加,说明蜡烛已熄灭。曲线①中$t_{2}$之后二氧化碳含量略有上升,是因为白磷燃烧继续消耗装置内的氧气,导致装置内气体总量减少,二氧化碳含量升高。(4) 由图乙中的曲线②可知,氧气并没有完全耗尽,说明不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度。(5) 碳酸氢钾受热分解时吸收能量,且生成水,水蒸发吸热,可降低温度至可燃物的着火点以下;二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,密度比空气大,分解生成的二氧化碳覆盖在可燃物表面,隔绝氧气,达到灭火的目的。(6) 依据质量守恒定律可知:反应前后物质的总质量不变,则消耗的氧气的质量为$4.4\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}+5.4\ \mathrm{g}-4.6\ \mathrm{g}=8.0\ \mathrm{g}$;$4.4\ \mathrm{g}$二氧化碳中碳元素的质量为$4.4\ \mathrm{g}×(\dfrac{12}{44}×100\%)=1.2\ \mathrm{g}$,一氧化碳中碳元素的质量为$2.8\ \mathrm{g}×(\dfrac{12}{28}×100\%)=1.2\ \mathrm{g}$,$5.4\ \mathrm{g}$水中氢元素的质量为$5.4\ \mathrm{g}×(\dfrac{2}{18}×100\%)=0.6\ \mathrm{g}$,根据反应前后元素的种类和质量不变,则该燃料中含碳元素的质量为$1.2\ \mathrm{g}+1.2\ \mathrm{g}=2.4\ \mathrm{g}$,氢元素的质量为$0.6\ \mathrm{g}$,则氧元素的质量为$4.6\ \mathrm{g}-2.4\ \mathrm{g}-0.6\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$,则该燃料中碳、氢、氧原子的个数比为$\dfrac{2.4\ \mathrm{g}}{12}:\dfrac{0.6\ \mathrm{g}}{1}:\dfrac{1.6\ \mathrm{g}}{16}=2:6:1$,而该燃料的相对分子质量为46,则该燃料的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$,反应中的化学计量数之比是$\dfrac{4.6\ \mathrm{g}}{46}:\dfrac{8\ \mathrm{g}}{32}:\dfrac{4.4\ \mathrm{g}}{44}:\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{28}:\dfrac{5.4\ \mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$,则燃烧的化学方程式为$\ce{2C_{2}H_{6}O + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 2CO + 6H_{2}O}$。
(2) 滴入的水与生石灰反应放热,铝盒有良好的导热性,使温度达到白磷的着火点 $\ce{CaO + H_{2}O=Ca(OH)_{2}}$
(3) $t_{1}$ 白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
(4) 氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
(5) $\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量,产生的水蒸发吸收热量,使温度降到可燃物着火点以下,同时$\ce{KHCO_{3}}$分解产生$\ce{CO_{2}}$,能隔绝$\ce{O_{2}}$
(6) 8 $\ce{2C_{2}H_{6}O + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 2CO + 6H_{2}O}$
〔解析〕(2) 水和生石灰反应生成氢氧化钙的过程中放热,铝盒有良好的导热性,导致铝盒温度升高,进而使白磷燃烧。(3) 由图乙可知,$t_{1}$时二氧化碳的含量不再增加,说明蜡烛已熄灭。曲线①中$t_{2}$之后二氧化碳含量略有上升,是因为白磷燃烧继续消耗装置内的氧气,导致装置内气体总量减少,二氧化碳含量升高。(4) 由图乙中的曲线②可知,氧气并没有完全耗尽,说明不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度。(5) 碳酸氢钾受热分解时吸收能量,且生成水,水蒸发吸热,可降低温度至可燃物的着火点以下;二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,密度比空气大,分解生成的二氧化碳覆盖在可燃物表面,隔绝氧气,达到灭火的目的。(6) 依据质量守恒定律可知:反应前后物质的总质量不变,则消耗的氧气的质量为$4.4\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}+5.4\ \mathrm{g}-4.6\ \mathrm{g}=8.0\ \mathrm{g}$;$4.4\ \mathrm{g}$二氧化碳中碳元素的质量为$4.4\ \mathrm{g}×(\dfrac{12}{44}×100\%)=1.2\ \mathrm{g}$,一氧化碳中碳元素的质量为$2.8\ \mathrm{g}×(\dfrac{12}{28}×100\%)=1.2\ \mathrm{g}$,$5.4\ \mathrm{g}$水中氢元素的质量为$5.4\ \mathrm{g}×(\dfrac{2}{18}×100\%)=0.6\ \mathrm{g}$,根据反应前后元素的种类和质量不变,则该燃料中含碳元素的质量为$1.2\ \mathrm{g}+1.2\ \mathrm{g}=2.4\ \mathrm{g}$,氢元素的质量为$0.6\ \mathrm{g}$,则氧元素的质量为$4.6\ \mathrm{g}-2.4\ \mathrm{g}-0.6\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$,则该燃料中碳、氢、氧原子的个数比为$\dfrac{2.4\ \mathrm{g}}{12}:\dfrac{0.6\ \mathrm{g}}{1}:\dfrac{1.6\ \mathrm{g}}{16}=2:6:1$,而该燃料的相对分子质量为46,则该燃料的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$,反应中的化学计量数之比是$\dfrac{4.6\ \mathrm{g}}{46}:\dfrac{8\ \mathrm{g}}{32}:\dfrac{4.4\ \mathrm{g}}{44}:\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{28}:\dfrac{5.4\ \mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$,则燃烧的化学方程式为$\ce{2C_{2}H_{6}O + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 2CO + 6H_{2}O}$。
解析
【分析】
这道题围绕燃烧的探究主题分层设问,解题时可以顺着任务的逻辑逐步推导:
1. 任务一书写酒精燃烧方程式,回忆含碳氢氧的可燃物完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$,按照化学方程式配平规则配平即可。
2. 任务二探究燃烧条件,首先回忆燃烧三要素:可燃物、与氧气接触、温度达到着火点,蜡烛熄灭后瓶内还有剩余氧气,白磷本身是可燃物,只需要温度达到着火点即可,结合题干给出的生石灰和水反应放热的信息,就能推导白磷燃烧的原因。
3. 分析图乙的曲线,二氧化碳含量不再升高的时刻就是蜡烛停止燃烧的时刻,对应$t_1$;$t_2$之后白磷燃烧消耗大量氧气,瓶内总气体总量减少,二氧化碳的占比就会略微上升。观察氧气曲线,蜡烛熄灭后装置内还有大量氧气剩余,说明燃烧不是只要有氧气就能进行,还需要氧气的浓度达到可燃物燃烧要求的最低值。
4. 任务三分析碳酸氢钾灭火的原理,结合给出的分解反应,从降温、隔绝氧气两个灭火的核心维度梳理即可。
5. 最后定量计算部分,先用质量守恒定律,生成物总质量减去燃料质量得到消耗氧气的质量,再通过元素质量守恒推导燃料的化学式,最后通过各物质的质量除以相对分子质量得到化学计量数之比,配平反应方程式。
【解析】
(1) 酒精完全燃烧生成二氧化碳和水,根据原子守恒配平得到对应化学方程式。
(2) 蜡烛熄灭后瓶内仍残留有氧气,滴入的水与生石灰反应放出大量热,铝盒导热性良好,使温度升高达到白磷的着火点,满足白磷燃烧的全部条件,因此白磷燃烧;生石灰和水反应生成氢氧化钙,放出大量热。
(3) 蜡烛燃烧会生成二氧化碳,当蜡烛熄灭后,二氧化碳的质量不再增加,对应曲线①在$t_1$时刻后含量不再上升,因此蜡烛熄灭的时间是$t_1$;$t_2$之后白磷燃烧消耗大量氧气,装置内的气体总物质的量减少,二氧化碳的体积占比随之略有升高。
(4) 从曲线②可以看出,蜡烛熄灭后装置内仍有大量氧气剩余,后续白磷燃烧继续消耗氧气直到浓度更低才熄灭,说明不同可燃物燃烧除了有氧气、温度达到着火点外,还需要氧气达到各自燃烧所需的最低浓度。
(5) $\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量,同时生成的水蒸发也会吸收大量热量,可将温度降低到可燃物的着火点以下;分解生成的$\ce{CO_{2}}$不燃烧也不支持燃烧,密度比空气大,可以覆盖在可燃物表面隔绝氧气,因此可以灭火。
(6) 根据质量守恒定律,参加反应的氧气质量等于生成物总质量减去燃料M的质量:$4.4\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}+5.4\ \mathrm{g}-4.6\ \mathrm{g}=8\ \mathrm{g}$;
计算各元素质量:4.4g $\ce{CO_{2}}$中C元素质量为$4.4\mathrm{g}×\frac{12}{44}=1.2\mathrm{g}$,2.8g $\ce{CO}$中C元素质量为$2.8\mathrm{g}×\frac{12}{28}=1.2\mathrm{g}$,5.4g $\ce{H_{2}O}$中H元素质量为$5.4\mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\mathrm{g}$,因此燃料M中C总质量2.4g,H总质量0.6g,O元素质量为$4.6\mathrm{g}-2.4\mathrm{g}-0.6\mathrm{g}=1.6\mathrm{g}$,C、H、O原子个数比为$\frac{2.4\mathrm{g}}{12}:\frac{0.6\mathrm{g}}{1}:\frac{1.6\mathrm{g}}{16}=2:6:1$,结合相对分子质量为46,可得M的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$;
各物质的化学计量数之比为$\frac{4.6\mathrm{g}}{46}:\frac{8\mathrm{g}}{32}:\frac{4.4\mathrm{g}}{44}:\frac{2.8\mathrm{g}}{28}:\frac{5.4\mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$,即可配平得到反应方程式。
【答案】
(1) $\ce{C_{2}H_{5}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 3H_{2}O}$
(2) 滴入的水与生石灰反应放热,铝盒有良好的导热性,使温度达到白磷的着火点;$\ce{CaO + H_{2}O=Ca(OH)_{2}}$
(3) $t_{1}$;白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
(4) 氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
(5) $\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量,产生的水蒸发吸收热量,使温度降到可燃物着火点以下,同时$\ce{KHCO_{3}}$分解产生$\ce{CO_{2}}$,能隔绝$\ce{O_{2}}$
(6) 8;$\ce{2C_{2}H_{6}O + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 2CO + 6H_{2}O}$
【知识点】
燃烧的条件,化学方程式书写,质量守恒定律应用
【点评】
本题以项目式学习为载体,结合实验装置图和变化曲线综合考察燃烧相关的核心知识点,既包含基础方程式书写,也有图像分析和定量计算的综合考察,易错点是对二氧化碳含量后期上升的原因分析,以及最后根据质量推导反应方程式的步骤,需要学生结合图像信息和元素守恒逻辑推导。
【难度系数】
0.6
这道题围绕燃烧的探究主题分层设问,解题时可以顺着任务的逻辑逐步推导:
1. 任务一书写酒精燃烧方程式,回忆含碳氢氧的可燃物完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$,按照化学方程式配平规则配平即可。
2. 任务二探究燃烧条件,首先回忆燃烧三要素:可燃物、与氧气接触、温度达到着火点,蜡烛熄灭后瓶内还有剩余氧气,白磷本身是可燃物,只需要温度达到着火点即可,结合题干给出的生石灰和水反应放热的信息,就能推导白磷燃烧的原因。
3. 分析图乙的曲线,二氧化碳含量不再升高的时刻就是蜡烛停止燃烧的时刻,对应$t_1$;$t_2$之后白磷燃烧消耗大量氧气,瓶内总气体总量减少,二氧化碳的占比就会略微上升。观察氧气曲线,蜡烛熄灭后装置内还有大量氧气剩余,说明燃烧不是只要有氧气就能进行,还需要氧气的浓度达到可燃物燃烧要求的最低值。
4. 任务三分析碳酸氢钾灭火的原理,结合给出的分解反应,从降温、隔绝氧气两个灭火的核心维度梳理即可。
5. 最后定量计算部分,先用质量守恒定律,生成物总质量减去燃料质量得到消耗氧气的质量,再通过元素质量守恒推导燃料的化学式,最后通过各物质的质量除以相对分子质量得到化学计量数之比,配平反应方程式。
【解析】
(1) 酒精完全燃烧生成二氧化碳和水,根据原子守恒配平得到对应化学方程式。
(2) 蜡烛熄灭后瓶内仍残留有氧气,滴入的水与生石灰反应放出大量热,铝盒导热性良好,使温度升高达到白磷的着火点,满足白磷燃烧的全部条件,因此白磷燃烧;生石灰和水反应生成氢氧化钙,放出大量热。
(3) 蜡烛燃烧会生成二氧化碳,当蜡烛熄灭后,二氧化碳的质量不再增加,对应曲线①在$t_1$时刻后含量不再上升,因此蜡烛熄灭的时间是$t_1$;$t_2$之后白磷燃烧消耗大量氧气,装置内的气体总物质的量减少,二氧化碳的体积占比随之略有升高。
(4) 从曲线②可以看出,蜡烛熄灭后装置内仍有大量氧气剩余,后续白磷燃烧继续消耗氧气直到浓度更低才熄灭,说明不同可燃物燃烧除了有氧气、温度达到着火点外,还需要氧气达到各自燃烧所需的最低浓度。
(5) $\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量,同时生成的水蒸发也会吸收大量热量,可将温度降低到可燃物的着火点以下;分解生成的$\ce{CO_{2}}$不燃烧也不支持燃烧,密度比空气大,可以覆盖在可燃物表面隔绝氧气,因此可以灭火。
(6) 根据质量守恒定律,参加反应的氧气质量等于生成物总质量减去燃料M的质量:$4.4\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}+5.4\ \mathrm{g}-4.6\ \mathrm{g}=8\ \mathrm{g}$;
计算各元素质量:4.4g $\ce{CO_{2}}$中C元素质量为$4.4\mathrm{g}×\frac{12}{44}=1.2\mathrm{g}$,2.8g $\ce{CO}$中C元素质量为$2.8\mathrm{g}×\frac{12}{28}=1.2\mathrm{g}$,5.4g $\ce{H_{2}O}$中H元素质量为$5.4\mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\mathrm{g}$,因此燃料M中C总质量2.4g,H总质量0.6g,O元素质量为$4.6\mathrm{g}-2.4\mathrm{g}-0.6\mathrm{g}=1.6\mathrm{g}$,C、H、O原子个数比为$\frac{2.4\mathrm{g}}{12}:\frac{0.6\mathrm{g}}{1}:\frac{1.6\mathrm{g}}{16}=2:6:1$,结合相对分子质量为46,可得M的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$;
各物质的化学计量数之比为$\frac{4.6\mathrm{g}}{46}:\frac{8\mathrm{g}}{32}:\frac{4.4\mathrm{g}}{44}:\frac{2.8\mathrm{g}}{28}:\frac{5.4\mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$,即可配平得到反应方程式。
【答案】
(1) $\ce{C_{2}H_{5}OH + 3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 3H_{2}O}$
(2) 滴入的水与生石灰反应放热,铝盒有良好的导热性,使温度达到白磷的着火点;$\ce{CaO + H_{2}O=Ca(OH)_{2}}$
(3) $t_{1}$;白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
(4) 氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
(5) $\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量,产生的水蒸发吸收热量,使温度降到可燃物着火点以下,同时$\ce{KHCO_{3}}$分解产生$\ce{CO_{2}}$,能隔绝$\ce{O_{2}}$
(6) 8;$\ce{2C_{2}H_{6}O + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} + 2CO + 6H_{2}O}$
【知识点】
燃烧的条件,化学方程式书写,质量守恒定律应用
【点评】
本题以项目式学习为载体,结合实验装置图和变化曲线综合考察燃烧相关的核心知识点,既包含基础方程式书写,也有图像分析和定量计算的综合考察,易错点是对二氧化碳含量后期上升的原因分析,以及最后根据质量推导反应方程式的步骤,需要学生结合图像信息和元素守恒逻辑推导。
【难度系数】
0.6
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