生活中有时需要用到高浓度氧气,供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机。氧气瓶和氧气袋中的高浓度氧气一般用深冷法制得,该方法利用物质的沸点差异,从空气中分离出氧气。通过该方法得到的高浓度氧气中还会混有少量稀有气体。
制氧机有膜分离、变压吸附等制氧方式。膜分离制氧用到的膜材料有陶瓷等,其中混合导电陶瓷分离膜的工作原理示意如图1。变压吸附制氧常用的吸附剂是沸石分子筛。科研人员在一定条件下分别将氮气、氧气通过某种沸石分子筛,测定其对氮气、氧气的吸附情况、结果如图2(纵坐标数值越大,代表吸附量越大)。吸氧对于缺氧人群有一定作用,但健康人短期内高流量吸氧会对机体造成不良影响,因此不能盲目吸氧。
先向装置内鼓入空气,同时用酒精灯给硫粉加热至燃烧;然后停止鼓入空气,再用酒精灯给高锰酸钾加热,还可观察到。氢氧化钠溶液的作用是。
小组同学在做实验时,发现向水中加入食盐氯化钠(NaCl)也可以达到加氢氧化钠溶液类似的作用,如图,但是通电一段时间后发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时,石墨电极上分别生成了什么气体?
【查阅资料】①氯气(Cl2)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,常温下1体积水里能溶解2体积的氯气;②氢气和氧气都是无色无味的气体。
【提出假设】
(1)猜想I:氧气和氯气;猜想II:氢气和氧气;猜想III:。
【设计实验】
(2)用如图所示装置来电解氯化钠溶液,并收集两个电极上产生的气体。
实验步骤 | 实验现象 | 解释或结论 |
i.按照如图装置,通电一段时间后,用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体,观察气体颜色 | 试管a收集到黄绿色气体,试管b收集到无色气体 | 猜想错误 |
ii.用拇指堵住试管b,移近点燃的酒精灯,移开拇指点火 | 听到爆鸣声 | 证明b试管中收集到的气体为,猜想Ⅲ正确 |
【实验结论】
(3)氯化钠溶液通电时,氯化钠和水两者反应除了生成两种气体外,还生成了氢氧化钠(NaOH),反应的符号表达式为:。
【反思与评价】
(4)联系电解水实验,要证明水的组成,你认为在电解水时,(填“可以”或“不可以”)加氯化钠溶液,电解水的符号表达式为:。
(5)为研究影响电解水反应速率的因素,兴趣小组的同学利用12V直流电源进行了实验探究,数据如表:
编号 | 温度 | NaOH溶液浓度 | b管气体体积 | a管气体体积 | 电解时间 |
A | 20℃ | 2% | 20mL | 9.8mL | 54.0s |
B | 20℃ | 5% | 20mL | 9.8mL | 36.2s |
C | 30℃ | 2% | 20mL | 9.9mL | X |
D | 30℃ | 5% | 20mL | 9.9mL | 35.4s |
i.比较实验A和B,可得到的结论是。
ii.分析四组实验数据,实验C的电解时间X可能是(填字母)。
a.32.4 b.35.2 c.50.2 d.55.6
某研究小组对过氧化氢溶液制取氧气的条件进行探究。
【资料】纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体,在一般情况下会缓慢分解成水和氧气,但分解速度极慢,加快其反应速率的办法是加入催化剂。
【实验一】氧气制取和性质实验
(1)将实验装置按照图1组装完成后,首先要进行的操作是。用收集的氧气进行“木炭在氧气中燃烧”的实验,反应的符号表达式为。
【实验二】探究制取氧气的适宜催化剂
I.用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球,备用。
II.取30粒含MnO2的海藻酸钠微球,采用如图2所示装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到如图3所示的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
(2)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因。
(3)实验室制取气体选择的催化剂要求催化效果较好、反应温和,请结合图3分析,催化效果最差的催化剂是(填化学式)。MnO2与CuO相比,你认为(填“MnO2”或“CuO”)更适合做实验室制取氧气的催化剂,原因是。
(4)用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验,过氧化氢分解的符号表达式为,60s时压强瞬间回落,其原因可能是。
试题篮
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