Question

氫氣被認為是最清潔的燃料，以下是小明同學整理的知識網絡：
（1）在“水的組成”學習中，可以通過電解水的實驗（如圖1）得到氫氣．請寫出試管1中氣體的檢驗方法以及試管2中氣體檢驗的化學反應方程式．

（2）在學習“使用燃料對環境的影響”中可知，實驗室常用“鋅與稀硫酸反應來制取氫氣”．
①如圖2裝置中可用于制取氫氣的發生裝置和收集裝置分別是

 

（填字母）．若使用該發生裝置和C裝置相連，還能用于在實驗室制取其他氣體，請用化學方程式表示制取該氣體的反應原理

 

（任寫一種即可）．
②請計算：實驗室若要制取0.2g氫氣，需用鋅多少克？
（3）如圖3表示的是鐵和鋅分別與稀鹽酸反應生成氫氣的質量與反應時間的關系圖，你從圖中可得到什么信息？（寫出一點即可）
（4）目前人類以化石燃料為主要能源．化石燃料有煤、

 

和天然氣，它們都屬于不可再生能源．而人類對汽車燃料的使用正經歷以下兩個轉變：

請從環保的角度評價使用氫能源的優點．

Answer 1

分析：（1）電解水時產生的氫氣與氧氣的體積比為2：1，可以判斷出試管1中的氣體為氧氣，可用帶火星的木條或燃著的木條進行檢驗；試管2中氣體為氫氣，可用燃著的木條進行檢驗，將燃著的木條伸到試管口，氣體燃燒，產生淡藍色的火焰，證明收集的氣體是氫氣；
（2）氣體發生裝置的選擇取決于反應物的狀態和反應條件，該反應是固體、液體在常溫下的反應，可用B作為發生裝置．氣體收集裝置的選擇取決于氣體的物理性質，氫氣密度比空氣小且難溶于水，可用D或E裝置進行收集．由于C裝置是向上排空氣法收集裝置，可以用來收集氧氣或二氧化碳．根據整個制取裝置特點，可以用過氧化氫溶液制取氧氣或用鹽酸與石灰石反應制取二氧化碳；
（3）金屬越活潑，與酸反應的速率越快，相同質量時反應時間越短，在坐標圖中表現出來是斜率大，單位時間內產生的氫氣多；
（4）化石燃料有煤、石油和天然氣以及氫能燃燒生成水，無污染．

解答：解：（1）電解水時產生的氫氣與氧氣的體積比為2：1，可以判斷出試管1中的氣體為氧氣，可用帶火星的木條或燃著的木條進行檢驗；試管2中氣體為氫氣，可用燃著的木條進行檢驗，將燃著的木條伸到試管口，氣體燃燒，產生淡藍色的火焰，證明收集的氣體是氫氣，化學反應方程式2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O；故填：將帶火星的木條伸入試管中，木條復燃（或將燃著的木條伸入試管中，木條燃燒得更旺），證明是氧氣； 2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O；
（2）氣體發生裝置的選擇取決于反應物的狀態和反應條件，該反應是固體、液體在常溫下的反應，可用B作為發生裝置．氣體收集裝置的選擇取決于氣體的物理性質，氫氣密度比空氣小且難溶于水，可用D或E裝置進行收集．由于C裝置是向上排空氣法收集裝置，可以用來收集氧氣或二氧化碳．根據整個制取裝置特點，可以用過氧化氫溶液制取氧氣或用鹽酸與石灰石反應制取二氧化碳；
故填：①BD或BE；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑或CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②解：設需要鋅的質量為x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65              2
x             0.2g

65

x

=

2

0.2g

x=6.5g
答：需用鋅6.5g．
（3）金屬越活潑，與酸反應的速率越快，相同質量時反應時間越短，在坐標圖中表現出來是斜率大，單位時間內產生的氫氣多，所以可知鋅比鐵活潑，或單位時間內鋅比鐵產生的氫氣多（或鋅比鐵反應快 或隨著時間的增加，金屬產生的氫氣的質量也逐漸增多等）；故填：鋅比鐵活潑，或單位時間內鋅比鐵產生的氫氣多（或鋅比鐵反應快 或隨著時間的增加，金屬產生的氫氣的質量也逐漸增多等）；
（4）化石燃料有煤、石油和天然氣；氫能燃燒生成水，無污染．
故填：石油；生成物是水，不污染環境．

點評：本題考查電解水實驗、氫氣的制取裝置和相關知識，考查學生的綜合化學知識，使學生進一步明白實驗裝置的選取取決于物質的相關性質