20（10分）化学实践小组利用如图实验装置完成部分气体的相关实验，请你参与。
(1) 用装置 B 制取$\ce{CO_{2}}$,关闭弹簧夹,反应停止后,液面应位于
(2) 高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠($\ce{2Na_{2}CO_{3}· 3H_{2}O_{2}}$)都可以作为化学制氧剂,是因为
① 若用装置 A 制取$\ce{O_{2}}$,反应的化学方程式为
② 装置 D 是某家用供氧器的原理示意图,向反应仓中依次加入过碳酸钠和二氧化锰,迅速产生$\ce{O_{2}}$并从加湿过滤仓的水中逸出,可得出$\ce{O_{2}}$的性质是
(1) 用装置 B 制取$\ce{CO_{2}}$,关闭弹簧夹,反应停止后,液面应位于
3
(填“1”“2”或“3”)处。将纯净干燥的$\ce{CO_{2}}$缓缓通入装置 C 中,玻璃管内纸花始终未变色,塑料瓶内下面的纸花较上面的纸花先变红,可得出$\ce{CO_{2}}$的化学性质是能与水反应生成碳酸
。(2) 高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠($\ce{2Na_{2}CO_{3}· 3H_{2}O_{2}}$)都可以作为化学制氧剂,是因为
都含有氧元素,并且在一定条件下能够分解产生氧气
。① 若用装置 A 制取$\ce{O_{2}}$,反应的化学方程式为
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} +MnO_{2} +O_{2}\uparrow}$
。② 装置 D 是某家用供氧器的原理示意图,向反应仓中依次加入过碳酸钠和二氧化锰,迅速产生$\ce{O_{2}}$并从加湿过滤仓的水中逸出,可得出$\ce{O_{2}}$的性质是
不易溶于水
。答案：20. (1) 3 能与水反应生成碳酸 (2) 都含有氧元素,并且在一定条件下能够分解产生氧气 ① $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} +MnO_{2} +O_{2}\uparrow}$ ② 不易溶于水
【解析】(1) 装置 B 中,当打开弹簧夹时,长颈漏斗内的稀盐酸进入试管,试管内稀盐酸与大理石(或石灰石)接触,开始反应;当关闭弹簧夹时,产生的二氧化碳气体无法排出,在试管上半部分聚积,使试管内部气压增大,将液体压回长颈漏斗中,使液面降到多孔隔板以下,液面应位于3处,使反应物相互分离,反应停止。装置 C 玻璃管中干燥纸花不变色,说明二氧化碳不能使干燥的石蕊变色;塑料瓶内下面的纸花先变红、上面的纸花后变红,说明二氧化碳能与水反应生成碳酸(使石蕊变红),且二氧化碳密度比空气的大。(2) 根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,故制取氧气的物质中一定要有氧元素,而高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠中都有氧元素,且在一定条件下能够分解产生氧气,所以都可以作为化学制氧剂。① 高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为 $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} +MnO_{2} +O_{2}\uparrow}$。② 氧气不易溶于水,则氧气能从水中逸出。
【解析】(1) 装置 B 中,当打开弹簧夹时,长颈漏斗内的稀盐酸进入试管,试管内稀盐酸与大理石(或石灰石)接触,开始反应;当关闭弹簧夹时,产生的二氧化碳气体无法排出,在试管上半部分聚积,使试管内部气压增大,将液体压回长颈漏斗中,使液面降到多孔隔板以下,液面应位于3处,使反应物相互分离,反应停止。装置 C 玻璃管中干燥纸花不变色,说明二氧化碳不能使干燥的石蕊变色;塑料瓶内下面的纸花先变红、上面的纸花后变红,说明二氧化碳能与水反应生成碳酸(使石蕊变红),且二氧化碳密度比空气的大。(2) 根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,故制取氧气的物质中一定要有氧元素,而高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠中都有氧元素,且在一定条件下能够分解产生氧气,所以都可以作为化学制氧剂。① 高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为 $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} +MnO_{2} +O_{2}\uparrow}$。② 氧气不易溶于水,则氧气能从水中逸出。
解析：
【分析】
本题围绕气体制取与性质实验展开，需结合装置特点、实验现象分析结论：
(1) 装置B为简易启普发生器，关闭弹簧夹后，装置内气压增大，液体被压回长颈漏斗，液面降至多孔隔板以下，使固液分离，反应停止，因此液面在3处；装置C中，干燥石蕊纸花不变色，说明CO₂不能使干燥石蕊变色，湿润纸花变红是因为CO₂与水反应生成碳酸，此为CO₂的化学性质。
(2) 根据质量守恒定律，制取氧气的物质需含氧元素，且三种物质都能分解产生氧气，故可作制氧剂；装置A为加热固体制取气体，对应高锰酸钾制氧气；装置D中氧气从水中逸出，说明氧气的溶解性特点。
【解析】
(1) 装置B中，关闭弹簧夹时，反应产生的CO₂无法排出，试管内气压增大，将稀盐酸压入长颈漏斗，液面降至多孔隔板（3处），固液分离，反应停止；装置C中，干燥紫色石蕊纸花未变色，说明CO₂不能使石蕊变色，湿润纸花变红，是因为CO₂与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊变红，此为CO₂的化学性质。
(2) 高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠都含有氧元素，且在一定条件下可分解产生氧气，因此可作制氧剂；①装置A是加热高锰酸钾制取氧气，反应方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；②装置D中氧气从加湿过滤仓的水中逸出，说明O₂不易溶于水。
【答案】
(1) 3；能与水反应生成碳酸
(2) 都含有氧元素，并且在一定条件下能够分解产生氧气；①$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；②不易溶于水
【知识点】
二氧化碳的性质、氧气的制取、质量守恒定律
【点评】
本题结合实验装置考查气体制取原理、气体性质，需学生结合实验现象分析结论，注重实验逻辑的理解，属于中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.6
本题围绕气体制取与性质实验展开，需结合装置特点、实验现象分析结论：
(1) 装置B为简易启普发生器，关闭弹簧夹后，装置内气压增大，液体被压回长颈漏斗，液面降至多孔隔板以下，使固液分离，反应停止，因此液面在3处；装置C中，干燥石蕊纸花不变色，说明CO₂不能使干燥石蕊变色，湿润纸花变红是因为CO₂与水反应生成碳酸，此为CO₂的化学性质。
(2) 根据质量守恒定律，制取氧气的物质需含氧元素，且三种物质都能分解产生氧气，故可作制氧剂；装置A为加热固体制取气体，对应高锰酸钾制氧气；装置D中氧气从水中逸出，说明氧气的溶解性特点。
【解析】
(1) 装置B中，关闭弹簧夹时，反应产生的CO₂无法排出，试管内气压增大，将稀盐酸压入长颈漏斗，液面降至多孔隔板（3处），固液分离，反应停止；装置C中，干燥紫色石蕊纸花未变色，说明CO₂不能使石蕊变色，湿润纸花变红，是因为CO₂与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊变红，此为CO₂的化学性质。
(2) 高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠都含有氧元素，且在一定条件下可分解产生氧气，因此可作制氧剂；①装置A是加热高锰酸钾制取氧气，反应方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；②装置D中氧气从加湿过滤仓的水中逸出，说明O₂不易溶于水。
【答案】
(1) 3；能与水反应生成碳酸
(2) 都含有氧元素，并且在一定条件下能够分解产生氧气；①$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；②不易溶于水
【知识点】
二氧化碳的性质、氧气的制取、质量守恒定律
【点评】
本题结合实验装置考查气体制取原理、气体性质，需学生结合实验现象分析结论，注重实验逻辑的理解，属于中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.6
21 (5分)某品牌“发热鞋垫”中发热剂的主要成分为铁粉、活性炭和氯化钠等。为测定其中铁粉的含量,小明同学进行如下实验:取5g发热剂样品于烧杯中,逐滴加入稀硫酸至不再产生气泡,测得加入稀硫酸的质量为23.4g,反应后烧杯内剩余物的总质量为28.3 g,计算发热剂中铁粉的质量分数(假设其他成分不与稀硫酸反应)。
答案：21. 解:生成氢气的质量为5 g+23.4 g-28.3 g=0.1 g。设参加反应的铁的质量为x。
$\ce{Fe +H_{2}SO_{4} =FeSO_{4} + H_{2} \uparrow}$
56 2
x 0.1 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.1\ \mathrm{g}}$ $x=2.8\ \mathrm{g}$
发热剂中铁粉的质量分数为$\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{g}}×100\%=56\%$。
答:发热剂中铁粉的质量分数为56%。
$\ce{Fe +H_{2}SO_{4} =FeSO_{4} + H_{2} \uparrow}$
56 2
x 0.1 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.1\ \mathrm{g}}$ $x=2.8\ \mathrm{g}$
发热剂中铁粉的质量分数为$\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{g}}×100\%=56\%$。
答:发热剂中铁粉的质量分数为56%。
解析：
【分析】
要计算发热剂中铁粉的质量分数，首先利用质量守恒定律，反应前后物质的总质量差即为铁粉与稀硫酸反应生成氢气的质量（其他成分不反应，也不产生气体）；再根据铁与稀硫酸反应的化学方程式，由氢气质量计算参加反应的铁粉质量；最后用铁粉质量除以样品总质量，乘以100%得到铁粉的质量分数。
【解析】
解：根据质量守恒定律，生成氢气的质量为：$5\ \mathrm{g} + 23.4\ \mathrm{g} - 28.3\ \mathrm{g} = 0.1\ \mathrm{g}$。
设参加反应的铁粉质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
$\begin{array}{cc}56&2\\x&0.1\ \mathrm{g}\end{array}$
$\dfrac{56}{2} = \dfrac{x}{0.1\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 2.8\ \mathrm{g}$
发热剂中铁粉的质量分数为：$\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{g}}×100\% = 56\%$
答：发热剂中铁粉的质量分数为56%。
【答案】
56%
【知识点】
质量守恒定律、根据化学方程式的计算、物质质量分数计算
【点评】
本题结合生活实际的发热鞋垫考查化学计算，核心是利用质量守恒定律确定氢气质量，再通过化学方程式计算铁粉质量，步骤规范，难度适中，需注意计算的准确性和格式的严谨性。
【难度系数】
0.6
要计算发热剂中铁粉的质量分数，首先利用质量守恒定律，反应前后物质的总质量差即为铁粉与稀硫酸反应生成氢气的质量（其他成分不反应，也不产生气体）；再根据铁与稀硫酸反应的化学方程式，由氢气质量计算参加反应的铁粉质量；最后用铁粉质量除以样品总质量，乘以100%得到铁粉的质量分数。
【解析】
解：根据质量守恒定律，生成氢气的质量为：$5\ \mathrm{g} + 23.4\ \mathrm{g} - 28.3\ \mathrm{g} = 0.1\ \mathrm{g}$。
设参加反应的铁粉质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
$\begin{array}{cc}56&2\\x&0.1\ \mathrm{g}\end{array}$
$\dfrac{56}{2} = \dfrac{x}{0.1\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 2.8\ \mathrm{g}$
发热剂中铁粉的质量分数为：$\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{g}}×100\% = 56\%$
答：发热剂中铁粉的质量分数为56%。
【答案】
56%
【知识点】
质量守恒定律、根据化学方程式的计算、物质质量分数计算
【点评】
本题结合生活实际的发热鞋垫考查化学计算，核心是利用质量守恒定律确定氢气质量，再通过化学方程式计算铁粉质量，步骤规范，难度适中，需注意计算的准确性和格式的严谨性。
【难度系数】
0.6