初中化学竞赛专题辅导身边的化学物质

初中化学竞赛专题辅导

身边的化学物质

智浪教育 -- 普惠英才文库

第二讲

碳和碳的氧化物

燃烧和能量智浪教育 -- 普惠英才文库

【要点归纳】1 、熟悉 C 、 CO 、 CO ２及碳的化合物的性质，能应用它们之间的相互关系分析和解决实际问题。2 、正确选择制取 CO2 的方法和装置，并能迁移应用于其它气体的制法。3 、了解 CO 、 CO2 对环境的影响，知道如何趋利避害，保护环境4 、燃烧的条件是可燃物和氧气接触并达到着火点 ,学会应用这一原理分析燃烧的过程、现象和灭火的方法 , 能利用它解决实际问题。5 、了解化学能，知道能源的转化关系及节能的重要性和节能的方法。


[ 例 1] 下列反应能一步写成而且只能用碳做还原剂的是（　　） A 、 WO3 →W B 、 CO2→CO C 、 CuO→Cu D 、 Fe→Fe3O4

[ 知识导航 ]可以做还原剂的物质有多种 ,H2 、 CO、C 都具有还原性 , 可以做还原剂，用碳做还原剂则生成物中必然有碳的氧化物。

Ｂ


[ 例 2] 将一块灼热的木炭放入充满氧气的密闭容器中，待反应停止后 ( )A 、该容器内气体可能会毒死小动物 B 、该容器内气体一定会使小动物窒息而死C 、注入足量澄清石灰水，石灰水不浑浊 D 、注入澄清石灰水，石灰水浑浊

A


[ 例 3] 实验室可用右图的

装置进行 CO 和 CO2 的分

离与干燥 ( 其中 A 为弹簧夹，

B 为分液漏斗活塞 ) 。 (1) 广口瓶 ( 甲 ) 中盛有 ________ ，广口瓶 ( 乙 )中盛有 ________ ，分液漏斗中一般盛有 ________( 填名称 ) 。 (2) 先分离出 CO ，关闭 ________ ，打开 ________ ，发生反应的化学方程式为 ____

(3) 再分离出 CO2 ，关闭 ________ ，打开 ________ ，发生反应的化学方程式为 ________________ 。

石灰水或氢氧化钠浓硫酸

B 盐酸

A

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

( 或 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O)

A B

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑(Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑)


[ 例 4] CO① 是一种无色无味有毒的气体，难溶解于水。不与石灰水反应；②CO 和 O2 在铂做催化剂和加热条件下，很容易转变成CO2

③标准状况下 22.4cm3C02 与足量饱和澄清石灰水 ( 有效成分 Ca(OH)2 ）作用可生成碳酸钙白色沉淀 100mg 和水。现针筒内储有 200cm3CO2 、 CO 、 O2 的混合气体 ( 标准状况下 ) ，假设其中 CO2 为 Xcm3 ， CO 为 Ycm3 ，其余为 02( 过量 ) 。某校初三化学实验小组利用以下实验仪器，组装成一套实验装置，用来测定混合气体中各气体的体积：


请回答下列问题：(1)从针筒压出的气体，从左到右流过的装置连接顺序应该是　　　　　（用 A 、 B 、 C 、 D表示）(2)吸收瓶 C 和 D 中所盛的吸收溶液是足量的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　装置 B 中所盛的是水。　　　　　　　　(3) 写出： A 装置中反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4) 实验完毕后。在装置 B 的量筒中液体的体积约为　　　　　　　 cm3( 用含 X 、 Y) 的式子表示。 (提示：在标准状况下，化学反应中各气体物质的体积比等于化学方程式中各气体物质化学式前面的系数比 )

CADB 或 DACB

澄清饱和石灰水


[ 例 5] 新鲜的鸡蛋随时进行着呼吸作用。鸡蛋壳主要成分是碳酸钙，它表面的小孔能与外界进行气体交换。　　 (1)在适当温度下，控制鸡蛋在储存期间的呼吸可以达到保鲜的目的。除适当降低温度外，你还能利用哪些化学方法使鸡蛋保鲜 ?__________ 。写出利用该方法保鲜的相关反应的化学方程式： ___________ 。

　 (2)鸡蛋是一种具有生命的有机体，它能吸进氧气，呼出二氧化碳。鸡蛋壳内的气室中二氧化碳的质量分数应该大于空气中二氧化碳的质量分数。你怎样在不破坏鸡蛋完整性的前提下，证明这种推断的合理性：________。　 (3)将一个鸡蛋放入盛有稀盐酸的大玻璃筒中，可观察到鸡蛋一边冒气泡，一边沉到筒底，一会又慢慢上浮。请解释鸡蛋上浮的原因： ________________。

在鸡蛋表面涂一层石灰水 CO2+Ca （ OH ） 2= CaCO3↓+H2O

将一个新鲜鸡蛋放入盛有水的大烧杯中加热，将产生的气体导入盛有石灰水的试管中，石灰水逐渐变浑

鸡蛋壳中的碳酸钙与稀盐酸反应产生大量气泡且附着在鸡蛋壳的表面，使鸡蛋受到的浮力大于重力


[ 例 6] 小明在化学晚会上观看了“瓶吞鸡蛋”的魔术（如下图 1 ），看到鸡蛋被吞进瓶内。该反应的化学方程式是。

小明思考：瓶能吞蛋，能不能吐蛋呢？他进行了如下图 2 的实验，结果鸡蛋吐了出来。

他加入的试剂 p 是，

反应的化学方程式　　　　　　　　，

吐蛋的原因是。

2NaOH+ CO2=Na2CO3 +H2O

稀盐酸（或稀硫酸等

Na2CO3+ 2HCl = 2NaCl +H2O +CO2↑（或与稀硫酸等反应）

产生的气体，使瓶内压强增大智浪教育 -- 普惠英才文库

[ 例 7] 小明按右图装好了实验装置 ( 两胶头滴管中的稀盐酸浓度和体积都相等 ) ，实验时，同时完全捏扁两滴管的胶头，并观察实验现象。(1)小明的实验目的是：

(2)装置中长玻璃导管的作用是：

红墨水的作用

(3)你估计两根玻璃导管中的实验现象 ___________；理由是 ___________________。等质量的粉末状碳酸钙与盐酸的接触面积比块状碳酸钙的大，反应速率快，单位时间内产生的气体多，压上的液柱高度增高。

两装置中导管内的液面均上升，装置 A 中导管内液面的上升速度比装置 B 快。

比较粉末状和块状的碳酸钙和同浓度、同体积盐酸反应的速率的大小。相同的液体体积变化在细长的玻璃导管中造成的液面高度变化大，便于观察

使导管中的液柱呈现红色，便于观察导管中液面高度的变化。


[ 例 8] 如图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体 A滴入试管②与气体 B 充分反应，打开夹子，可发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体 A 和气体 B 的组合可能是下列的【】A ．氢氧化钠溶液、二氧化碳 B ．硫酸、氮气C ．酒精、氧气 D ．水、一氧化碳

Ａ


[ 例 9] 一定质量的木炭与过量氧气在密闭容器内加热使其充分反应。图 1 中能正确反映容器内有关的量随时间变化关系的图象是（　　）D


[ 例 10] 如图所示，向盛有少量固体X 的试管内持续通入气体 Y ，过一会儿在 W 导管口点火（假设点着的火焰可以达到高温），一段时间后，试管中的固体变成光亮红色，而澄清石灰水变浑浊。

X

Y

W

（ 1 ）若 X 是 CuO、 Fe2O3 和 Cu2(OH)2CO3 中的一种，而 Y 是 O2 、 H2 和 CO中的一种，试推断 X 和 Y 的组合可能有哪几种？

（ 2 ）若 X 是 C 和 CuO的混合物， Y 是 CO2 ，这种组合行不行？为什么？

CO 、 Cu ２ (OH)2CO3 ； CO 、 CuO ；　　 H ２、Cu2(OH)2CO3

不行，因为 CO2 不可燃，无法点燃加热智浪教育 -- 普惠英才文库

[ 例 11] 如图所示在一烧杯内放置一新鲜鸡蛋，往烧杯内倒入稀盐酸，可以看到蛋壳表面附着一层气泡。 (1)产生气泡的原因 ( 用化学方程式表示 )

(2)反应一段时间后，鸡蛋在溶液中上浮，其主要的原因是 ________________________________，

鸡蛋浮出液面后又会下沉，其原因是 __________。

气泡附着在鸡蛋上，鸡蛋受到的浮力大于重力

部分气泡消失后，鸡蛋受到的浮力小于重力


[ 例 12] 根据右图及描述，回答下列问题：(1)关闭图 A 装置中的弹簧夹 a 后，从长颈漏斗向试管口注入一定量的水，静置后如图所示。试判断：A 装置是否漏气 ?(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定” )_______。判断理由：(2)关闭图 B 装置中弹簧夹 a 后，开启分液漏斗的活塞 b ，水不断往下滴，直至全部流入烧瓶。试判断： B 装置是否漏气 ?(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定” ) _______。判断理由：_____________________________

不漏气、由于不漏气，加水后试管内气体体积减小，导致压强增大，长颈漏斗内的水面高出试管内的水面。

无法确定、由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连，使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同，无论装置是否漏气，都不影响分液漏斗中的水滴入烧瓶。智浪教育 -- 普惠英才文库

[ 例 13]

⑴甲同学组装了实验室还原氧化铜的三种装置：

A ． B ． C ．①若通入 H2 ，应选用装置是 __________（填写序号，下同）；若通入 CO，应选用装置是__________；实验结束时应该先___________________________，再停止通气体。②H2 、 CO在反应中都用作 ___________剂（填写“氧化”或“还原”）；点燃可燃性气体前，必须_____________________________ 。

ＡＣ

停止加热

还原

验纯智浪教育 -- 普惠英才文库

⑵乙同学设计了测量 CO2 、 N2 、 O2混合气体中 CO2含量的装置如右图，反应管中装有足量的氢氧化钠溶液。①写出反应管中发生的化学反应方程式 ________②若通入混合气体共 amL，让他们全部进入反应管充分反应后，量气管内增加的水的体积为 bmL，则混合气体中 CO2 的体积约等于 __________mL。③若将上述虚线框内装置改装且达到同样测量效果，除导管外还需从下列实验用品中选用的是______________________（填写编号）。a ．烧杯 b ．广口瓶 c ．酒精灯 d ．量筒 e ．单孔塞 f ．双孔塞

Ｎ a ＯＨ＋ＣＯ２＝Ｎa ２ＣＯ３＋Ｈ２

０

a-b

DF


[ 例 14] 科学家在美国夏威夷的莫

纳洛亚山顶设置了高精度气体分

析器，对大气中二氧化碳的含

量进行了连续测量，下图描述的

是 1958年至 1994年期间的测量结果。请你根据该图分析：⑴莫纳洛亚山顶空气中二氧化碳的含量是怎样变化的？

⑵可能是什么原因导致了这样的变化？

(1) 在每一年度里，二氧化碳的含量呈现季节性的变化 ( 冬季高，夏季低 ) ，每年一个周期。在不同的年度里，二氧化碳的含量是逐年增加的，其间略有起伏。

(2) 二氧化碳含量的周期性变化是由植物的光合作用引起的，夏季植物光合作用旺盛，冬季则比较缓慢；二氧化碳含量的逐年上升趋势可能是人类过渡燃烧含碳燃料引起的 ( 如煤、石油、天然气、木柴、秸秆等 ) 。智浪教育 -- 普惠英才文库

⑶你认为当前自己所居住的地区空气中二氧化碳的含量随时间的变化图像可能是什么样的 ?( 在所给的方框中画出你想象的图线，并解释为什么你画出了那样的图线。 )

⑷说说看，我们的大气中二氧化碳的含量增加是利还是弊 ?


[ 例 15]草酸（ H2C2O4 ）是一种无色固体，它在加热条件下易分解，反应方程式为：H2C2O4 △ CO↑ + CO2↑ + H2O现在实验室用下图所示装置组装成一套连接装置，用来加热草酸获得混合气体，在除去 CO2 、水蒸气后，再用纯净的 CO 还原氧化铜，并检验还原 CuO 后的气体产物。（其中 A 为加热草酸获得气体的装置，装置图未画出）

A B C D E F


（ 1 ）装置正确的连接顺序是（在方框中填接口）：

（ 2 ）装置 C 的作用是___________________________________________ ，

其中反应的化学方程式为______________________________________ 。（ 3 ）装置 F 的作用是___________________________________________ ，

要达到与 F 装置同样的目的，还可采用的方法是___________________________ 。

d c a b f e

除去 CO2

CO2+2NaOH=Na2 CO3↓+ H2O

收集尾气

点燃尾气智浪教育 -- 普惠英才文库

（ 4 ）从下列提供的仪器中选出 A 装置所用到的仪器 __________ （填仪器编号）。

①试管 ②烧杯 ③蒸发皿 ④酒精灯 ⑤铁架台（带铁夹） ⑥带导管的橡皮塞

① ④ ⑤ ⑥


[ 例 16] 现在许多食品都采用密封包装，但包装袋中的空气、水蒸气仍会使食品氧化、受潮变质，因此一些食品包装袋中需放入一些脱氧剂，以使食品保质期更长一些。甲、乙、丙三同学为了探究“脱氧剂”的成分，从某食品厂的月饼包装袋中取出“脱氧剂”一袋，打开封口，将其倒在滤纸上，仔细观察，脱氧剂为灰黑色粉末，还有少量的红色粉末。提出问题：该脱氧剂中的黑色、红色粉末各是什么 ? 猜想：甲同学认为：灰黑色粉末可能是氧化铜、红色粉末可能是铜。乙同学认为：灰黑色粉末可能是铁粉，也可能还有少量的活性炭粉；红色物质是氧化铁。丙同学认为：灰黑色物质可能是氧化铜、活性炭粉，红色粉末可能是铜。(1)你认为同学的猜想正确，其理由是乙

因为铁是化学性质较活泼的金属，尤其是铁粉颗粒小，常温下更易与空气中的氧气、水蒸气反应而生锈。


(2) 设计一个实验方案来验证该同学的猜想是正确的。请填写以下实验报告：

实验步骤预期的实验现象

结论

①

②

(3) 写出有关反应的化学方程式

用磁铁充分接触滤纸上的脱氧剂粉末

将红色物质放入小试管中，加入足量稀硫酸观察现象。继续滴加足量的 NaOH 溶液。

绝大部分黑色粉末被吸引红色物质溶解，溶液呈黄棕色，产生红褐色沉淀

脱氧剂的成分是铁粉

红色物质是Fe203

Fe203 + 3H2SO4 ＝ Fe2 （ SO4 ） 3 十 3H2O

Fe2 （ SO4 ） 3 + 6NaOH === 2Fe (OH)3↓+3Na2 SO4 智浪教育 -- 普惠英才文库

[ 例 17] 取一定质量的 CO 和 CO2 的混合气体，通入足量的氢氧化钡溶液中，充分反应后过滤，发现生成的沉淀和所取的混合气体的质量相等。求混合气体中碳原子与氧原子的个数比。

由题意可知

（ 1 ） CO2+Ba （ OH ） 2= BaCO3↓+H2O ，（ 2 ） BaCO3 质量等于 CO 和 CO2 的混合气体的质量，由上述关系求出 CO 和 CO2 的分子个数比，就可以求出混合气体中碳原子与氧原子的个数比了。


解：设生成沉淀的质量为 x CO2 十 Ba(OH)2 = BaCO3↓+ H2O 44 19744/197x x 原混合气体中 CO 的质量为： x － 44/197x＝ 153/197x 原混合气体中 CO 和 CO2 的分子个数为： (153/197x÷28): (44/197x÷44)=153:28 则原混合气体中 C 和 O 的原子个数比为： (153+28):(153+28X2)=181:209 答： ( 略 )


[ 例 18] 某气体可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成，经测定其中只含有碳、氧两种元素，碳、氧元素质量比为 1 ： 2 ，则关于该气体的说法正确的是（）A．一定是纯净物 B．一定是 CO 、 CO2 的混合物C．该气体最多可能的组合有 2 种D．该气体最多可能的组合有 3 种（ 1 ）由初中化学中常见的一种或多种气体组成，只含有碳、氧两种元素的气体组合有 CO 、 CO2 ； CO 、 O2 ；CO 、 CO2 、 O2 ；； CO2 、 O2 （ 2 ） CO 中 C/O=3/4 ； CO2 中 C/O=3/8 ，而此气体中C/O=1/2 ，介于两者之间 ,所以不可能是纯净物。（ 3 ）本题应用了平均数的方法。也就是大数和小数混合形成的数一定是大于小数小于大数，那末该气体的组合就是 CO 、 CO2 ； CO 、 O2 ； CO 、 CO2 、 O2 ；三种。

D


[ 例 19]镁在空气中燃烧时，发生如下两个反应：3Mg+N2=Mg3N2 ， 2Mg+O2=2MgO 则 24 g 镁在空气中燃烧可得产物的质量为【】A ．等于 33.3 g B ．等于 40 gC ． 33.3 g ～ 40 g D ．小于 33.3 g或大于 40 g

C


[ 例 20]把几小块木炭放在球形管中，按如图所示连接装置。打开玻璃活塞，氧气进入球形管，发现木炭不燃烧，关掉氧气，给球形管内木炭加热，木炭同样不燃烧，此时打开玻璃活塞，氧气立即进入球形管，则可以观察到的现象是____________________________ 。由此得出结论：

①____________________________________

②__________________________

木炭剧烈燃烧 , 发出白光 , 放出热量 , 小烧杯中澄清石灰水变浑浊

木炭燃烧生成了二氧化碳可燃物燃烧需要同时满足

两个条件：

一是可燃物要与氧气接触；

二是温度达到着火点。


[ 例 21]“轻轨电车”（如图）是近年来新兴的城市高架交通工具，具有污染小的优点。当轻轨电车开动时，轻轨电车上裸露的“电刷”沿架空电线滑动。电刷材料中含有石墨。选择石墨作电刷材料是因为其具有下列性质：① ② ③

电刷导电滑腻耐高温


[ 例 22] 在一瓶盛有少量液态氧，打开瓶盖，向瓶中插入一根燃着的细木条，不使木条与液氧接触，能观察到什么现象？为什么？

木条火焰会熄灭停止燃烧。因为木条燃烧放出的热迅速被吸收，使木条温度达不到着火点，所以木条火焰会熄灭。同时由于生成二氧化碳，使石灰水变浑。由此得出结论是可燃物燃烧需要同时满足两个条件：一是可燃物要与氧气接触；二是温度达到着火点。


[ 例 23]某兴趣小组将大小相同的若干块棉布在五份不同体积分数的酒精溶液中浸透后取出点火，做了“烧不坏的棉布”的实验。其实验结果如下：

实验序号 ① ② ③ ④ ⑤

所用酒精的体积分

数

95% 65% 55% 15% 5%

实验现象酒精烧完棉布烧坏

酒精烧完棉布无损

酒精烧完棉布无损

不燃烧

（ 1 ）你推测⑤的实验现象是；（ 2 ）综合所学知识，分析②③中“酒精烧完而棉布无损”的原因；（ 3 ）实验室里的酒精灯常出现灯内有酒精却点不燃的现象，你认为可能的原因：

不燃烧

②③ 中酒精溶液中含水量较多，酒精燃烧引起水分蒸发，使棉布的温度达不到其着火点，故棉布不能燃烧

用完酒精灯是未盖灯帽导致酒精挥发，灯芯上水分过多（或灯芯烧焦等）


[ 例 24]对“高低不同的燃着的蜡烛罩上茶杯后谁先熄灭 ?” 这一问题，甲、乙两同学有不同的认识：甲同学认为高的蜡烛先熄灭，乙同学认为低的蜡烛先熄灭，谁也说服不了谁，于是他们设计了如图所示的实验来验证自己的猜想。(1)实验中将两支燃着的蜡烛罩上茶杯，一会儿后，都熄灭了。原因是： (2)甲同学认为高的蜡烛先熄灭，理由是乙同学认为低的蜡烛先熄灭，理由是 (3)本实验条件下，甲同学的猜想被证明是正确的，同时还观察到茶杯内壁变黑。此我们可以得到启发：从着火燃烧的高楼房间中逃离，正确的方法是（） A ．用毛巾捂住鼻子 B ．成站立姿势跑出 C ．沿墙角迅速爬向门外 D ．打开窗户跳出

AC

氧气不足


[ 例 25]沼气是当今已开发和使用的最洁净的气体燃料之一，使用沼气是解决农村能源不足问题的一条重要途径。图 7 是沼气的产生和应用示意图。生物能→化学能↗ 光能 ↘ —— 能图示过程中发生的能量转化是：（ 2 ）打开沼气灶的开关，沼气能自动喷出，从气压的角度分析是由于 ________________。

（ 3 ）沼气中除含有甲烷外，还含有二氧化碳及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸气等。沼气略带臭味，你分析臭味可能来自_______________气体。

（ 4 ）从安全方面考虑，使用沼气时一定要防止沼气中混入 ________________。空气 ( 氧

气 )

内 ( 热能 )

发酵池内的气压大于外界大气压

硫化氢


继续努力



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