Question

6．小強同學在化學氧自救器的說明書中看到“人呼出氣體中的二氧化碳與自救器藥罐中的生氧劑（超氧化鉀KO₂）接觸能產(chǎn)生氧氣后，對自救器內(nèi)發(fā)生的化學反應原理產(chǎn)生了探究欲望．在老師指導下，小強與同學們展開了以下兩個實驗探究活動，請你參與．
活動Ⅰ：用圖甲所示的由a、b、c、d組合成的成套裝置和有關藥品制取并收集氧氣．

（1）化石燃料之一的煤燃燒生成二氧化碳的方程式為C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；實驗室通常用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，則a裝置可采用如圖乙中的③（填序號），有關反應的化學方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）c裝置的作用是c裝置中的氫氧化鈉溶液吸收未與超氧化鉀反應的二氧化碳．
（3）用排水法法收集氧氣，該收集方法是根據(jù)氧氣不易溶于水的性質(zhì)而確定的．證明生成的氣體是氧氣，使用帶火星的木條進行檢驗．
活動Ⅱ：探究二氧化碳與超氧化鉀反應除生成氧氣外，還生成其它什么物質(zhì)？
[老師提示]二氧化碳與超氧化鉀反應的生成物只有兩種，其一是氧氣，其二是一種化合物．
[作出猜想]二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物到底是哪種物質(zhì)？小強作出了以下三種猜想：
①是一種酸；     ②是一種堿；     ③是一種碳酸鹽．
通過對反應物有關的元素組成的分析，小影同學認為猜想①、②（填序號）一定是錯誤的，理由是化學反應前后元素的種類不變，反應物的組成中無氫元素故無酸堿生成．
[進行實驗]同學們通過以下實驗驗證小強同學的另一個猜想．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
將二氧化碳與超氧化鉀反應后的固體加入試管中，倒入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體導入石灰水	固體逐漸溶解有氣泡產(chǎn)生，石灰水變渾濁	二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物是碳酸鉀（填名稱）．

[交流與討論]（1）小英認為：二氧化碳與超氧化鉀反應的化學方程式4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂．

Answer 1

分析 （1）煤的主要成分是碳，發(fā)生裝置主要由反應物的狀態(tài)和反應條件決定；
（2）根據(jù)二氧化碳與氫氧化鈉反應分析；
（3）收集裝置主要由氣體的密度和溶水性決定；氧氣具有助燃性，所以檢驗氧氣的存在采用帶火星的木條；
活動Ⅱ：[作出猜想]
要推斷二氧化碳和超氧化鉀反應的產(chǎn)物可根據(jù)質(zhì)量守恒定律進行分析判斷；
[進行實驗]
可根據(jù)二氧化碳和超氧化鉀反應的生成物---碳酸鉀的性質(zhì)（碳酸鉀可與酸反應生成二氧化碳）進行實驗設計；
[交流與討論]
（1）根據(jù)二氧化碳和超氧化鉀反應的反應物、生成物及方程式的書寫方法書寫方程式；

解答 解：（1）煤的主要成分是碳，碳與氧氣反應生成二氧化碳，化學方程式為：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；反應物的狀態(tài)是固態(tài)和液態(tài)，反應條件是常溫，應選固-液不加熱型的發(fā)生裝置，裝置②長頸漏斗下端沒有伸到液面以下，所以選③；石灰石的主要成份是碳酸鈣，鹽酸的溶質(zhì)是氯化氫氣體，碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；
（2）用c裝置中的氫氧化鈉溶液吸收未與超氧化鉀反應的二氧化碳．
（3）氧氣不易溶于水，可用排水法收集，氧氣的密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集，氧氣具有助燃性，可以用帶火星的木條檢驗其存在；
活動Ⅱ：[作出猜想]
根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學反應前后元素的種類不變；反應前物質(zhì)中含鉀、碳、氧三種元素，由于反應物中無H元素，而酸和堿中都含有氫元素，所以不可能為酸和堿；
[進行實驗]
小強同學的另一個猜想是生成碳酸鹽，而碳酸鹽的特點是可以與酸反應生成使澄清石灰水變渾濁的氣體，故可向樣品中加入稀鹽酸并將生成氣體通入澄清的石灰水進行鑒定；
[交流與討論]
（1）二氧化碳與超氧化鉀反應的產(chǎn)物K₂CO₃和O₂，方程式是4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；

故答案為：（1）C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；③；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
（2）c裝置中的氫氧化鈉溶液吸收未與超氧化鉀反應的二氧化碳
（3）排水法（向上排空氣法）、不易溶于水（密度比空氣大）、帶火星的木條
【作出猜想】：①、②；化學反應前后元素的種類不變，反應物的組成中無氫元素故無酸堿生成．
【進行實驗】：試管中，倒入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體導入石灰水．
固體逐漸溶解有氣泡產(chǎn)生，石灰水變渾濁．碳酸鉀
4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂

點評 此題綜合考察了物質(zhì)的制取與收集裝置的選取，物質(zhì)的推斷、鑒定，化學方程式的書寫、質(zhì)量守恒定律的運用等等，需要綜合掌握化學知識，大膽的合理的進行推理．