Question

2．實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，首先要選擇反應(yīng)物、明確反應(yīng)條件，然后確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置，還要考慮操作是否簡(jiǎn)單，是否符合環(huán)保，安全等等要求．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）現(xiàn)有下列6種物質(zhì)，其中一定不能作為唯一原料制取氧氣的是（填序號(hào)）⑤，因?yàn)榧淄橹胁缓�氧元素；也不能采取加熱分解二氧化錳的方法制取氧氣，因?yàn)槎�氧化錳在加熱時(shí)不能分解產(chǎn)生氧氣．
由此可見(jiàn)在選擇反應(yīng)物時(shí)，除了要考慮所選物質(zhì)的組成元素，還要考慮該物質(zhì)的性質(zhì)．
①水（H₂O）  ②二氧化錳（MnO₂）  ③氯酸鉀（KCIO₃）  ④高錳酸鉀（MnO₄）  ⑤甲烷（CH₄）  ⑥過(guò)氧化氫（H₂O₂）
（2）實(shí)驗(yàn)室通常采取二氧化錳催化分解過(guò)氧化氫溶液的方法制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，不采取加熱固體氯酸鉀或者固體高錳酸鉀的方法制取氧氣，其理由是（至少答2點(diǎn)）需要加熱，操作復(fù)雜．
（3）空氣是一種重要資源．工業(yè)上通常采取分離液體空氣法得到氧氣，但工業(yè)上從不用上述方法得到二氧化碳，主要是因?yàn)榭諝庵械亩�氧化碳含量太低�?br />氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體，能與多種物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)．寫出天然氣（主要成分是甲烷）在空氣中充分燃燒的化學(xué)方程式CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，從原子結(jié)構(gòu)的角度分析，氧氣化學(xué)性質(zhì)活潑的根本原因是氧原子的最外層的電子數(shù)是6，大于4，在反應(yīng)中易得到兩個(gè)電子，決定氧氣的化學(xué)性質(zhì)是比較活潑的氣體．
甲烷在純氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈，從微觀角度看是因?yàn)榕c空氣相比，純氧氣中單位體積內(nèi)所含氧分子的數(shù)目多，氧氣分子與甲烷分子的碰撞幾率大，反應(yīng)劇烈．
（4）實(shí)驗(yàn)室制備“納米鐵（顆粒極其細(xì)小的鐵粉）”的方法是：以高純氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，在高溫條件下用H₂和FeCl₂發(fā)生置換反應(yīng)，生成“納米鐵”．
生成“納米鐵”的化學(xué)方程式是FeCl₂+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl．
反應(yīng)中用氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣利用了氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性質(zhì)．
請(qǐng)?jiān)倥e例說(shuō)明空氣成分的一種用途供給呼吸．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變分析；
（2）根據(jù)過(guò)氧化氫溶液在二氧化錳的催化作用下生成氧氣和水寫出反應(yīng)的方程式；此反應(yīng)不需加熱，操作簡(jiǎn)單；
（3）工業(yè)上利用氧氣和氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同分離氧氣和氮?dú)�，二氧化碳的含量過(guò)低，一般不采用此法．根據(jù)天然氣的主要成分為甲烷，則充分燃燒生成二氧化碳和水來(lái)書(shū)寫化學(xué)方程式；氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，根據(jù)氧原子的最外層的電子數(shù)的特點(diǎn)分析回答；
（4）根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫成反應(yīng)的方程式；氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用作保護(hù)氣．

解答 解：（1）化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，甲烷中沒(méi)有氧元素，不能制取氧氣；二氧化錳在加熱時(shí)不能分解產(chǎn)生氧氣，所以也不能采取加熱分解二氧化錳的方法制取氧氣．由此可見(jiàn)在選擇反應(yīng)物時(shí)，除了要考慮所選物質(zhì)的組成元素，還要考慮該物質(zhì)的性質(zhì)．
故答案為：⑤；甲烷中不含氧元素；組成元素；性質(zhì)．
（2）過(guò)氧化氫溶液在二氧化錳的催化作用下生成氧氣和水，反應(yīng)的方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；因?yàn)榧訜峁腆w氯酸鉀或者固體高錳酸鉀的方法制取氧氣，需要加熱，操作復(fù)雜等，所以一般不采用．
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；需要加熱，操作復(fù)雜等．
（3）氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣的沸點(diǎn)低，在除去空氣中的灰塵、二氧化碳和水蒸氣后，降溫液化空氣，控制條件，再把氮?dú)夂脱鯕夥蛛x；因天然氣的主要成分是甲烷，根據(jù)元素可知充分燃燒生成二氧化碳和水，其反應(yīng)為CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；
物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，從原子結(jié)構(gòu)的角度看，氧原子的最外層的電子數(shù)是6，大于4，在反應(yīng)中易得到兩個(gè)電子，決定氧氣的化學(xué)性質(zhì)是比較活潑的氣體；
與空氣相比，純氧氣中單位體積內(nèi)所含氧分子的數(shù)目多，氧氣分子與甲烷分子的碰撞幾率大，反應(yīng)劇烈，所以甲烷在純氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈．
故答案為：分離液體空氣；空氣中的二氧化碳含量太低；CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；氧原子的最外層的電子數(shù)是6，大于4，在反應(yīng)中易得到兩個(gè)電子，決定氧氣的化學(xué)性質(zhì)是比較活潑的氣體；與空氣相比，純氧氣中單位體積內(nèi)所含氧分子的數(shù)目多，氧氣分子與甲烷分子的碰撞幾率大，反應(yīng)劇烈．
（4）由題中信息在高溫條件下用H₂和FeCl₂發(fā)生置換反應(yīng)，生成“納米鐵”．可知反應(yīng)物為氫氣和氯化亞鐵，生成物為鐵，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變可知另一生成物為氯化氫，化學(xué)方程式為FeCl₂+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用作保護(hù)氣，鐵在熱的時(shí)候活動(dòng)性很強(qiáng)，故應(yīng)使用保護(hù)氣防止它在和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；空氣中的氧氣具有氧化性，可供給呼吸．
故答案為：FeCl₂+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；供給呼吸．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)．需要同學(xué)們?cè)趯W(xué)好基本知識(shí)的基礎(chǔ)上靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，細(xì)心解答．