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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
NaCl
NaCl中不含氧元素
长颈漏斗
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
量筒
NaCl中不含氧元素
长颈漏斗
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
量筒
解析
【分析】
本题围绕实验室制取氧气的相关问题展开，需结合质量守恒定律、常见仪器识别、氧气制取的反应原理、气体体积测量方法逐一分析：
1. 对于制取氧气的原料选择，依据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，制取氧气的原料必须含氧元素，据此判断不能作为原料的物质；
2. 识别常见实验仪器，明确仪器a的名称；
3. 装置B为固体加热型发生装置，结合试管口的棉花，确定是加热高锰酸钾制取氧气，书写对应化学方程式；
4. 用装置F排水法收集并测量氧气体积，需通过测量排出水的体积得到氧气体积，确定所需补充的仪器。
【解析】
(1) 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) 仪器a的名称是长颈漏斗；
(3) 装置B适用于加热固体制取氧气，试管口有棉花，对应反应为加热高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，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，是利用氧气将瓶中的水排出，排出水的体积等于氧气的体积，因此需要补充量筒来测量排出水的体积。
【答案】
NaCl；NaCl中不含氧元素；长颈漏斗；$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；量筒
【知识点】
实验室制取氧气的原料选择、常见实验仪器名称、氧气制取的化学方程式、气体体积测量方法
【点评】
本题考查实验室制取氧气的基础知识点，涵盖原料判断、仪器识别、反应方程式书写和气体体积测量，均为化学实验的核心基础内容，难度较低，侧重对基础知识的掌握。
【难度系数】
0.3
本题围绕实验室制取氧气的相关问题展开，需结合质量守恒定律、常见仪器识别、氧气制取的反应原理、气体体积测量方法逐一分析：
1. 对于制取氧气的原料选择，依据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，制取氧气的原料必须含氧元素，据此判断不能作为原料的物质；
2. 识别常见实验仪器，明确仪器a的名称；
3. 装置B为固体加热型发生装置，结合试管口的棉花，确定是加热高锰酸钾制取氧气，书写对应化学方程式；
4. 用装置F排水法收集并测量氧气体积，需通过测量排出水的体积得到氧气体积，确定所需补充的仪器。
【解析】
(1) 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) 仪器a的名称是长颈漏斗；
(3) 装置B适用于加热固体制取氧气，试管口有棉花，对应反应为加热高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，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，是利用氧气将瓶中的水排出，排出水的体积等于氧气的体积，因此需要补充量筒来测量排出水的体积。
【答案】
NaCl；NaCl中不含氧元素；长颈漏斗；$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；量筒
【知识点】
实验室制取氧气的原料选择、常见实验仪器名称、氧气制取的化学方程式、气体体积测量方法
【点评】
本题考查实验室制取氧气的基础知识点，涵盖原料判断、仪器识别、反应方程式书写和气体体积测量，均为化学实验的核心基础内容，难度较低，侧重对基础知识的掌握。
【难度系数】
0.3
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的压强的变化。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的压强的变化。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
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
可以
随时控制反应的发生和停止
3
m
将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大
二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
可以
随时控制反应的发生和停止
3
m
将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大
二氧化碳溶于水的体积小于所加水的体积
解析
【分析】
本题分为两部分，第一部分考查实验室制取二氧化碳的相关知识，需明确反应原理、发生装置的特点及收集装置的选择依据；第二部分结合数字化实验分析压强变化的原因，需理解气体体积、压强与物质溶解的关系。首先回忆实验室制取二氧化碳的反应药品为大理石（或石灰石）和稀盐酸，据此书写化学方程式；对比装置B和C的结构差异，分析装置C控制反应的原理；根据装置C的结构确定关闭弹簧夹后液面的位置；利用二氧化碳密度比空气大的特点确定收集装置的进气端。对于压强变化曲线，BC段是注射器注入水瞬间气体被压缩导致压强变化，D点压强变化需结合二氧化碳的溶解性分析气体体积的变化。
【解析】
（1）实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙与稀盐酸反应，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；装置C有多孔塑料板和弹簧夹，关闭弹簧夹时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，液体流下，固液接触，反应开始，因此优点是随时控制反应的发生和停止；装置C中，关闭弹簧夹后，液面需低于多孔塑料板，使固液分离，故液面位于3处；二氧化碳密度比空气大，用向上排空气法收集，装置D中气体应从长管m端进入。
（2）①BC段是注射器内的水迅速注入烧瓶，瞬间烧瓶内气体体积被压缩，导致压强增大；②D点压强大于B点，是因为二氧化碳溶于水的体积小于所加入水的体积，烧瓶内气体减少的量比水的体积少，因此压强略大于反应前的压强。
【答案】
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；随时控制反应的发生和停止；3；m；将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大；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】
本题综合考查了初中化学中二氧化碳的制备与性质，涵盖反应原理、装置选择、数字化实验分析等内容，既注重基础实验知识的掌握，又考查了学生对压强变化的理解与应用，是一道综合性较强的实验题。
【难度系数】
0.6
本题分为两部分，第一部分考查实验室制取二氧化碳的相关知识，需明确反应原理、发生装置的特点及收集装置的选择依据；第二部分结合数字化实验分析压强变化的原因，需理解气体体积、压强与物质溶解的关系。首先回忆实验室制取二氧化碳的反应药品为大理石（或石灰石）和稀盐酸，据此书写化学方程式；对比装置B和C的结构差异，分析装置C控制反应的原理；根据装置C的结构确定关闭弹簧夹后液面的位置；利用二氧化碳密度比空气大的特点确定收集装置的进气端。对于压强变化曲线，BC段是注射器注入水瞬间气体被压缩导致压强变化，D点压强变化需结合二氧化碳的溶解性分析气体体积的变化。
【解析】
（1）实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙与稀盐酸反应，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；装置C有多孔塑料板和弹簧夹，关闭弹簧夹时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，液体流下，固液接触，反应开始，因此优点是随时控制反应的发生和停止；装置C中，关闭弹簧夹后，液面需低于多孔塑料板，使固液分离，故液面位于3处；二氧化碳密度比空气大，用向上排空气法收集，装置D中气体应从长管m端进入。
（2）①BC段是注射器内的水迅速注入烧瓶，瞬间烧瓶内气体体积被压缩，导致压强增大；②D点压强大于B点，是因为二氧化碳溶于水的体积小于所加入水的体积，烧瓶内气体减少的量比水的体积少，因此压强略大于反应前的压强。
【答案】
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；随时控制反应的发生和停止；3；m；将水注入烧瓶造成气体被压缩，压强增大；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】
本题综合考查了初中化学中二氧化碳的制备与性质，涵盖反应原理、装置选择、数字化实验分析等内容，既注重基础实验知识的掌握，又考查了学生对压强变化的理解与应用，是一道综合性较强的实验题。
【难度系数】
0.6
