Question

5．选修课上，某化学兴趣小组在老师的帮助下，开展了以下的相关探究：
探究一：氢气的燃烧实验

（1）用锌和稀硫酸制取氢气，从图甲中选择仪器组装一套随开随停的发生装置，所需仪器为EI（填编号）；反应的化学方程式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．　　
（2）按图乙操作研究氢气的燃烧实验，需用试管收集不同体积比的氢气与空气的混合物，现用（1）中组装的正确装置制取氢气，如何用试管（假设试管容积为10mL）收集氢气与空气体积比为4：1的混合气体，写出其操作方法：试管先装入8mL水，用拇指堵住试管口，倒扣在水槽中，用排水法收集氢气，将剩余的水排出．
（3）用不同体积比的混合气体做氢气的燃烧实验，结果如表：

序号	1	2	3	4	5	6	7
氢气与空气体积比	9：1	8：2	7：3	5：5	3：7	1：9	0.5：9.5
点燃现象	安静 燃烧	安静 燃烧	弱的 爆鸣声	强的 爆鸣声	强的 爆鸣声	弱的 爆鸣声	不燃烧 不爆鸣

分析上表信息，你对燃烧或燃烧条件的新认识是燃物能否燃烧除具备燃烧条件，还与可燃物的浓度（或纯度）有关．
探究二：该化学兴趣小组的同学们在一次课外实验中发现一种淡黄色的粉末可以杀菌、消毒和漂白，于是想探究该固体的成分．
提出问题]该淡黄色固体的化学成分是什么？
[查阅资料]
（1）硫单质是一种淡黄色固体，难溶于水．在空气中点燃硫单质，生成一种无色、有刺激性气味的气体．
（2）过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体，能与水反应，生成气体并放出大量的热．
[设计实验方案]
方案一：取少量该固体粉末于试管中，加2mL水，振荡并观察现象．
方案二：在燃烧匙里放少量该固体，在酒精灯上加热，观察现象．
比较以上两方案，你认为的最佳方案是方案一，理由是（从环保或操作角度分析）操作简单、无污染．
[实验验证并得出结论]
兴趣小组中甲同学向盛有少量该固体的试管中加入2mL水，立刻观察到有无色气泡产生，并且验证出该反应同时生成了氢氧化钠（NaOH）．通过实验验证，确定该淡黄色粉末为过氧化钠．甲同学对生成的气体成分判断．他提出了以下三种假设：①该气体是CO②该气体是O₂．
你认为上述假设哪个更合理②（填“①”、“②”或“③”）；理由是符合质量守恒定律．
[分析]过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
[交流讨论]兴趣小组中乙同学在查阅资料时发现过氧化钠还能与二氧化碳反应，产生一种无色气体．为了验证该结论，该小组同学用图丙所示的装置进行实验，一段实验后，将带火星的木条伸入试管中，发现木条复燃．（温馨提示两点：a．浓硫酸具有吸水性；b．氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应．）
B装置能否省去？你的理由是过氧化钠和水反应也会生成氧气；D装置中　的氢氧化钠溶液的作用是防止空气中的二氧化碳与过氧化钠反应．

Answer 1

分析 实验一：（1）用锌和稀硫酸制取氢气，属于固液常温型，据此结合仪器B的名称进行分析解答；
（2）根据试管先装入8mL水，集气瓶中有2mL的空气，将水排出即可；
（3）根据用不同体积比的混合气体做氢气的燃烧实验数据表，氢气与空气体积比为9：1、8：2时，氢气安静的燃烧；继续增加氧气的比例，氢气发生爆炸；氢气与空气体积比为0.5：9.5，不燃烧、不爆鸣；进行分析解答；
实验二：【设计实验方案】：根据硫在空气中点燃生成生成一种无色、有刺激性气味的有毒气体二氧化硫，污染空气操作较复杂；取少量该固体粉末于试管中，加2mL水，振荡，硫和水不反应也不溶于水，过氧化钠和水反应产生气泡分析；
【实验验证并得出结论】：根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不会变化和氧气能使带火星的木条复燃分析；
【交流讨论】根据过氧化钠和水、二氧化碳都会反应生成氧气，空气中的二氧化碳、A中的水蒸气会对实验产生干扰进行分析．

解答 解：实验一（1）用锌和稀硫酸制取氢气，属于固液常温型，要求是随开随停，需要使用带活塞或者是止水夹的仪器组合来进行实验，同时需要让固体和液体进行分离，需要用到：EI，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）试管先装入8mL水，集气瓶中有2mL的空气；再用排水法，通入氢气，将剩余的水排出，这样就收集到了一试管氢气与空气体积比为4：1的混合气体；
（3）由用不同体积比的混合气体做氢气的燃烧实验数据表，氢气与空气体积比为9：1、8：2时，氢气安静的燃烧；继续增加氧气的比例，氢气发生爆炸；氢气与空气体积比为0.5：9.5，不燃烧、不爆鸣；说明可燃物能否燃烧除具备燃烧条件，还与可燃物的浓度（或纯度）有关；
实验二：【设计实验方案】：硫在空气中点燃生成生成一种无色、有刺激性气味的有毒气体二氧化硫，污染空气操作较复杂；取少量该固体粉末于试管中，加2mL水，振荡，硫和水不反应也不溶于水，过氧化钠和水反应产生气泡，该操作简单，无污染，现象明显；
【实验验证并得出结论】：质量守恒定律化学反应前后元素的种类不会变化，反应前只有钠、氧、氢元素，无碳元素，所以生成的气体不可能是一氧化碳，所以②更合理，符合质量守恒定律；
【分析】过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，化学方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
【交流讨论】过氧化钠和水、二氧化碳都会反应生成氧气，空气中的二氧化碳、A中的水蒸气会对实验产生干扰，所以B装置不能省去，理由是：过氧化钠和水反应也会生成氧气；D装置的氢氧化钠溶液的作用是：防止空气中的二氧化碳与过氧化钠反应．
故答案为：实验一（1）EI，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）试管先装入8mL水，用拇指堵住试管口，倒扣在水槽中，用排水法收集氢气，将剩余的水排出；
（3）燃物能否燃烧除具备燃烧条件，还与可燃物的浓度（或纯度）有关；
实验二：【设计实验方案】：方案一，该操作简单，无污染，现象明显；
【实验验证并得出结论】：②，符合质量守恒定律；
【分析】2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
【交流讨论】过氧化钠和水反应也会生成氧气，防止空气中的二氧化碳与过氧化钠反应．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．