例1 空气中氧气含量测定的经典赏析。
教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图)。
(1)写出汞与氧气反应的化学方程式______________。 (2)本实验中选择使用汞的优点有： ①汞在加热的条件下，只和氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化．
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。 ④______________。 ⑤______________。
(3)通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论．请根据现在的认识，对此结论予以补充。______________。
解析 (1)汞与氧气在加热的条件下反应生成氧化汞。(2)根据资料卡片信息可知，用金属汞来测定空气中氧气的含量的优点是：汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽；氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离。(3)空气中不但含有氮气与氧气，还含有稀有气体等其他气体与杂质。
2HgO (2)汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭答案 (1)2Hg+O2
装置内空气中的氧气几乎耗尽 氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离(其他合理答案均可) (3)空气的成分按体积计大约是：氧气21%、氮气78%、稀有气体等其他成分1%
例2 如图所示的两个实验能验证水的组成。
(1)图1所示实验中，观察到的现象是________。
(2)图2所示实验，接通直流电源一段时间后，玻璃管b内产生的气体是________，该管内产生约10mL气体时，玻璃管a内产生约________mL气体。
(3)上述实验说明水是由________组成的。
(4)电解水的实验中，在电解器玻璃管里加满含有酚酞的硫酸钠溶液(硫酸钠只增强导电性，不发生反应)。在实验过程中，观察到管b电极附近的溶液迅速变红，则该处溶液呈________(填“酸”“碱”或“中”)性．电解后，待溶液混合均匀后测得溶液的pH=7，说明电解时管a电极附近的溶液呈________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(5)若取36g质量分数为1%的硫酸钠溶液进行电解，消耗了6g水，则电解后硫酸钠溶液中溶质的质量分数为________。
(6)电解水的实验中，若水中加入少量硫酸以增强导电性，硫酸不发生反应，则电解后溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析 (1)氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾。(2)接通直流电源一段时间后，玻璃管b内产生的气体较多，是氢气，玻璃管a内产生的气体较少，是氧气，氢气和氧气的体积比为2﹕1，该管内产生约10mL气体时，玻璃管a内产生约5mL气体。(3)电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。(4)电解水的实验中，在电解器玻璃管里加满含有酚酞的硫酸钠溶液(硫酸钠只增强导电性，不发生反应)。在实验过程中，观察到管b电极附近的溶液迅速变红，则该处溶液呈碱性，电解后，待溶液混合均匀后测得溶液的pH=7，说明电解时管a电极附近的溶液呈中性。(5)甲同学消耗了6g水，溶液还剩36g－6g=30g，1%=0.36g，而溶质没有变还是36g×则电解后硫酸钠溶液中溶质的质量分数为
100%=12%。(6)电解水生成氢气和氧，水的质量变小，硫酸质量不变，酸性增强，
溶液的pH减小。
答案 (1)产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾 (2)氢气 5 (3)氢元素和氧元素 (4)碱 中 (5)12% (6)减小
例3 某兴趣小组设计如下实验探究质量守恒定律。
(1)如图甲，小柯将烧杯放在天平左盘，使天平重新平衡。然后取下烧杯把铁钉放入试管中，一段时间后，再把烧杯放回天平左盘，最后天平是否平衡？____________。反应后试管内溶液的质量____________(选填“增加”、“减少”或“不变”)。
(2)如图乙，小妍将烧杯放在天平左盘，使天平重新平衡。然后倾斜烧杯使盐酸与石灰石粉末混合，一段时间后再把烧杯放回天平左盘，发现天平不再平衡。其原因是____________________。小柯对该实验装置进行改进，把烧杯换成锥形瓶(如图丙，装置气密性良好)。你认为能否验证质量守恒定律并阐述理由：___________________。
解析 (1)在甲实验中，铁钉与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁，反应没有气体参加且无气体生成，因此天平最终保持平衡；根据化学方程式Fe+CuSO4=FeSO4+Cu可知，每56份质量的Fe与160份质量的CuSO4完全反应后生成64份质量的Cu 和152份质量的FeSO4，故反应后试管内溶液的质量会减轻。(2)在乙实验中，石灰石粉末与盐酸反应，产生的二氧化碳从烧杯中逸出，因此天平最终会不平衡；若将该实验改进为丙装置，虽然装置密封，但
由于反应产生的二氧化碳会使气球的体积变大，受到空气的浮力，天平最终仍不能保持平衡。
答案 (1)平衡 减少 (2)产生的二氧化碳从烧杯中逸出 不能 气球体积变大，受到空气对它的浮力增大，天平不再平衡
例4根据氧气的制取和性质的相关知识，回答下列问题：
(1)图甲装置中二氧化锰的作用是_________；
(2)要获得一瓶干燥的氧气，图甲装置中导管的连接顺序为a→_________；
(3)下列关于硫燃烧实验(如图乙)的相关描述合理的有_________ (填序号)。 ①硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰 ②硫燃烧是剧烈氧化的现象
③硫在空气和氧气中燃烧的产物不同
④集气瓶底部留有水可以减少燃烧产物对空气的污染
解析 (1)图甲装置是过氧化氢在二氧化锰的催化下制取氧气，其中二氧化锰的作用是 催化，加快反应的进行，利于氧气的收集；(2)要获得一瓶干燥的氧气，实验目的是收集干燥的氧气，而氧气是过氧化氢溶液制得的，所以要先干燥后用向上排空气法收集，干燥时洗气瓶应该长进短出也就是气体必须从浓硫酸中通过，所以收集图甲装置中导管的连接顺序为a→d→e→b→c；(3)硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在氧气燃烧时蓝紫色火焰，①正确；由于燃烧都是剧烈的氧化现象，所以硫燃烧是剧烈氧化的现象，②正确；硫在空气和氧气中燃烧的现象不同，但是产物相同，都是生成二氧化硫，③错误；由于生成的二氧化硫有毒能污染大气，同时二氧化硫能溶解于水，所以集气瓶底部留有水可以减少燃烧产物对空气的污染，④正确。
答案 (1)催化 (2)d→e→b(→c) (3)①②④ 例5 为了研究可燃物的燃烧条件，某兴趣小组同学用如图所示装置进行实验(白磷、红磷均不超过绿豆大小，锥形瓶中的白磷A与红磷C尽量拉开距离)，白磷的着火点为40℃，红磷的着火点为240℃。
(1)写出锥形瓶中发生的实验现象：___________。
(2)结合本实验目的，写出烧杯中70℃热水的作用：___________。
解析 锥形瓶中的白磷与红磷都与氧气接触，一个是白磷达到了着火点燃烧了，一个是红磷没达到着火点没有燃烧，所以验证条件是温度否达到着火点；锥形瓶中的白磷和水中的白磷温度都达到了着火点，但一个与氧气接触，一个在水下与氧气不接触，所以验证的条件是否与氧气接触，因此水的作用是使白磷B隔绝氧气，使白磷A的温度达到着火点；白磷燃烧的现象是产生白烟，放出热量使温度计的示数上升。
答案 (1)白磷A燃烧，产生白烟，温度计的示数上升 (2)使白磷B隔绝氧气，使白磷A的温度达到着火点
例6 如图为教材中实验室模拟炼铁的实验改进装置(部分夹持仪器略去)。 实验步骤如下：
Ⅰ.连接好装置，检查装置的气密性；
Ⅱ.装好药品，先通一会儿CO，再点燃酒精喷灯；
Ⅲ.实验结束，先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却。 回答下列问题：
(1)实验中可看到A处玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑，说明Fe2O3转化为______(填化
学式)，B瓶中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为____________。
(2)步骤Ⅲ中先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却的目的是____________。 (3)盛满石灰水的B装置在此实验中的作用有下列说法： ①收集多余的CO ②检验并吸收反应生成的CO2 上述说法中正确的____________。 A.只有① B.只有② C.是①和②
解析 (1)A处玻璃管中的氧化铁在高温的条件下被一氧化碳还原为铁，同时生成二氧化碳气体，铁粉是黑色的，二氧化碳与B装置中澄清的石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀和水。(2)实验结束后继续通入一氧化碳到玻璃管冷却，目的是防止生成的铁被空气中的氧气
(3)尾气从装置A排出后，氧化。二氧化碳被装置B中澄清石灰水吸收生成碳酸钙沉淀和水，一氧化碳进入装置B被收集，溶液被排出到烧杯C中，所以盛满石灰水的B装置在此实验中的作用既能收集多余的CO，又能检验并吸收反应生成的CO2。
答案 (1)Fe CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O (2)防止生成的铁被空气中的氧气氧化 (3)C
例7 某同学配制50g 6%氯化钠溶液，整个操作过程如图所示，回答下列问题：
(1)配制溶液的正确操作顺序为________(填序号，下同)，其中操作错误的是________。 (2)图②中盛放氯化钠固体的仪器名称是________，需称取氯化钠________g。
(3)量水时选用的量筒的量程最合适的是________(填序号)，读数时视线要与量筒内________保持水平。
A.10mL B.25mL C.50mL D.100mL
(4)经检测，该同学配制的溶液溶质质量分数偏小，可能的原因是________(填序号)。 A.氯化钠固体不纯 B.用生锈砝码称量
C.装瓶时有少量溶液洒出 D.溶解时烧杯内壁有水珠
解析 (1)配制配制50g 6%氯化钠溶液，首先计算配制溶液所需氯化钠和水的质量，再称量所需的氯化钠和量取水，最后进行溶解，配制溶液的正确操作顺序为②①⑤③④；托盘
(2)图②中盛放天平的使用要遵循“左物右码”的原则，图中所示操作砝码与药品位置放反了。
氯化钠固体的仪器名称是广口瓶；溶质质量=溶液质量×溶质的质量分数，配制50g 6%氯化
6%=3g。(3)溶剂质量=溶液质量－溶质质量，所需溶剂的质钠溶液，需氯化钠的质量=50g×
量为50g－3g=47g(合47mL)，应选用规格为50mL的量筒量取水的体积；量筒读数时视线要与凹液面的最低处保持水平。(4)氯化钠固体不纯，会造成实际所取的溶质的质量偏小，则使溶质质量分数偏小，A正确；用生锈砝码称量，会造成实际所取的溶质的质量偏大，则使
B错误；溶质质量分数偏大，溶液具有均一性，装瓶时有少量溶液洒出，溶质质量分数不变，
C错误；溶解时烧杯内壁有水珠，会造成实际量取的水的体积偏大，则使溶质质量分数偏小，D正确。
答案 (1)②①⑤③④ ① (2)广口瓶 3 (3)C 凹液面的最低处 (4)AD
例8 小明在做“盐酸中和氢氧化钠”的实验时，实验前忘记向氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，导致无法判断中和反应进行的程度，于是小明对反应后溶液的酸碱性进行了探究。
【探究目的】确定反应后溶液的酸碱性
【猜想与假设】反应后溶液呈碱性，也可能呈_____，也可能呈_____。 【实验验证】 实验操作 实验现象 实验结论 溶液呈碱性，使其呈碱无色酚酞溶液______ 性的微粒是_____ 无色酚酞溶液不变色 【继续验证】 实验操作 溶液呈______ 实验现象 实验结论 粉末部分或全部消失，溶溶液呈_____，反应的液变为黄色 化学方程式是_____ ____________ 溶液呈______ 解析 本题主要考查对中和反应进行程度的判断。酸碱中和反应后的溶液可能呈碱性，也可能呈酸性，也可能呈中性。向反应后的溶液中滴加无色酚酞溶液，若变红色，说明溶液呈碱性(碱溶液中的OH－能使无色酚酞溶液变色)；若不变色，说明溶液呈酸性或中性。继续添加氧化铁粉末(氧化铁能与盐酸反应生成黄色的氯化铁溶液)，若粉末部分或全部消失，溶液变为黄色，说明溶液呈酸性；若无明显现象，说明溶液呈中性。
答案 【猜想与假设】中性(或酸性) 酸性(或中性)
－
【实验验证】变红 OH 中性(或酸性)
【继续验证】酸性 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 无明显现象 中性
例9海水中有着丰富的化学资源，人们可以从海水中提取处很多的物质，如：氯化钠、镁等。如图就是利用海水提取氯化钠的大致过程：
(1)图中①是_______(填“蒸发池”或“冷却池”)；
(2)析出晶体后的母液是氯化钠的_______(填“饱和溶液”或“不饱和溶液”)； (3)实验室除去粗盐中难溶性杂质的主要实验步骤有： Ⅰ溶解 Ⅱ_______(填操作名称) Ⅲ蒸发
上述三个步骤中，用到的同一种玻璃仪器的名称是_______，该玻璃仪器在步骤Ⅱ中的作用是_______；
(4)提取粗盐后的母液中含有较多氯化镁，从母液中提取金属镁的过程大致如下：
该过程中反应Ⅰ的基本反应类型是______；写出反应Ⅱ的化学方程式为____________。
解析 (1)氯化钠的溶解度受温度影响变化不大，可用蒸发结晶的方法进行分离，故图中①是蒸发池；(2)析出晶体后的母液，不能再溶解氯化钠，为氯化钠的饱和溶液。(3)粗盐的主要成分是氯化钠，粗盐提纯的主要实验步骤是：溶解(把不溶物与食盐初步分离)、过滤(把不溶物彻底除去)、蒸发(食盐从溶液中分离出来而得到食盐的过程)，在上述三个步骤中，都用到的玻璃仪器是玻璃棒，玻璃棒在过滤中的作用是引流；(4)反应Ⅰ是氯化镁与氢氧化钙反应生成氯化钙和氢氧化镁沉淀，是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物的反应，属于复分解反应；反应Ⅱ是将氢氧化镁转化成了氯化镁，应该加入盐酸，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水。
答案 (1)蒸发池 (2)饱和溶液 (3)过滤 玻璃棒 引流 (4)复分解反应 Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
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