一、氧化还原反应概念外延的扩展
例1高中化学把化学反应分为两类，一类是有元素化合价升降的化学反应，叫氧化还原反应；另一类是反应前后元素化合价不变的化学反应，叫非氧化还原反应。下列化学反应属于非氧化还原反应的是（）。
A.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2
B.2Na+Cl22NaCl
C.Zn+H2SO4ZnSO4+H2
D.CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O
（江西省）
解析：初中化学中学习的氧化还原反应是狭义的，是从物质得到氧与失去氧的角度进行研究的；而高中化学中学习的氧化还原反应是广义的，是从化合价的升降角度进行研究的。本题考查的是广义的氧化还原反应的概念，需要从化合价升降的角度来分析反应是不是氧化还原反应。通过对四个化学反应的分析可知，只有D选项中CaCO3与HCl反应时，各元素的化合价没有发生变化，属于非氧化还原反应。故选D。
二、有机物命名规则的拓展
例2在以碳、氢两种元素组成的有机环状化合物中，从含三个碳原子到含十个碳原子的碳、氢化合物都按丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来标记碳原子数，并根据碳原子数命名为“环某烷”，如环丙烷，其化学式为C3H6，结构式如图1（甲），也可简写为图1（乙）。现有一种由碳、氢两种元素组成的有机环状化合物，其结构式可简写为图1（丙），则该物质的名称是________，化学式为________。
（河南省）
解析：初中化学中只是对有机物的知识进行了简单的介绍，而在高中化学中，有机化学是非常重要的一部分知识。本题通过对有机物命名规则的拓展，考查同学们的信息迁移能力与应用能力。在图1（丙）中，碳原子数是6，且呈环状，故该物质是环己烷，化学式为C6H12。
三、氯气性质的学习与应用
例32005年3月29日晚，京沪高速公路淮安段发生重大交通事故，导致35吨液氯大面积泄漏，造成28人死亡，285人受伤。氯气是一种黄绿色的有毒气体，密度比空气大，能溶于水，并能与碱反应。氯气被吸入人体后，会导致呼吸困难，甚至窒息死亡。事故发生后，附近居民被紧急疏散，戴防毒面具的消防人员不停地向空气中喷射水幕及碱溶液，及时有效地控制了氯气的扩散。消防人员向空中喷射氢氧化钠溶液吸收氯气的反应原理为Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O。
（1）请你根据上述信息写出氯气的两个物理性质：________，________。
（2）实验室制取氯气的反应原理是MnO2+4HCl（浓）＝X+2H2O+Cl2，则X的化学式为________。
（3）试根据氢氧化钠与氯气反应的化学方程式（其中NaClO是次氯酸钠，C1O-叫次氯酸根），写出工业上以氯气和熟石灰为原料制取漂白粉的化学反应方程式：______________。
（广东省佛山市）
解析：氯气在初中化学中没有介绍，却是高中化学系统学习的第一种物质，占有相当重要的地位。本题联系实际，以一则交通事故为背景，介绍了氯气的一些性质，据此考查同学们对知识的概括能力和迁移能力。由题可知，氯气为黄绿色气体，密度比空气大，且能溶于水。实验室制取氯气的反应原理为MnO2+4HCl（浓）＝X+2H2O+Cl2，根据元素守恒，可知X为MnCl2。氯气和熟石灰的反应可以参考氯气与氢氧化钠的反应原理，反应的化学方程式为2Cl2+2Ca（OH）2＝CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。
四、过氧化钠性质的应用
例4某课外小组经查阅资料得知，过氧化钠（Na2O2）是种淡黄色粉末，能和二氧化碳发生反应，同时放出大量的热量。于是他们设计了以下三个探究性实验。
[实验l]用嘴通过玻璃管对着包有过氧化钠粉末的棉花吹气，发现棉花剧烈燃烧，燃烧后的灰烬溶于水，加入盐酸会产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。据此推断过氧化钠和二氧化碳两种物质反应的化学方程式为______________________。
[实验2]按图2所示完成装置连接（装置气密性良好）。装置A中装入稀盐酸和大理石，则装置的B作用是________；反应一段时间后（此时样品仍呈淡黄色），将带火星的木条伸入装置E收集到的气体中，发现木条马上熄灭。于是他们对此展开争论：甲认为可能是二氧化碳过量，装置E收集到的气体中含有大量二氧化碳；乙认为是二氧化碳燥后根本不能和过氧化钠反应，装置E中收集到的气体全部是二氧化碳。你认为_____（填“甲”或“乙”）的观点是正确的。为了证实这个观点，此时可以采取的简便的验证方法是________________________。
[实验3]在证实上述观点后，他们又设计了一个实验，装置如图3。将一团包有过氧化钠粉末的棉花塞在漏斗管中，下方点燃一支短蜡烛（蜡烛火焰与棉花不接触）。问棉花会燃烧起来吗？请简要说明理由：_______________。
（浙江省）
解析：过氧化钠是碱金属钠的一种化合物，也是高中化学中重点研究的一种物质。本题主要探究过氧化钠和二氧化碳的化学反应。
在实验1中，根据棉花剧烈燃烧和加入盐酸会产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，可知过氧化钠和二氧化碳反应有氧气和碳酸钠生成，反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2。
实验2是通过实验来验证结论正确与否。首先要知道各装置的用途，NaHCO3溶液可以除去HCl气体，无水硫酸铜可以除去水分。此时在装置D中，是干燥二氧化碳与过氧化钠接触，而装置D中过氧化钠无变化，装置E中的气体能使带火星的木条马上熄灭，说明没有氧气产生，即乙的观点正确。在玻璃管中装入干燥剂无水硫酸铜，然后用嘴通过玻璃管对着包有过氧化钠的棉花吹气,如果棉花没有被点燃,就说明干燥的二氧化碳和过氧化钠不会反应。
在实验3中，因为蜡烛燃烧后生成二氧化碳和水,潮湿的二氧化碳气体受热后会沿着漏斗管上升，和过氧化钠反应引燃棉花。
例1《2013年浙江省湖州市中考科学试卷》第33题：小李学习了二氧化碳知识后，进行了二氧化碳气体在水中溶解性的探究，其实验步骤及装置如下（装置见图1）。
图1①用大号针筒抽取200mL二氧化碳气体。
②试剂瓶中加入200mL水(恰好加满），塞紧双孔橡皮塞。
③连接大号针筒和试剂瓶，缓慢推动活塞，将二氧化碳注入水中。
（1）试剂瓶中加入的水应是。
（2）推动活塞时尽量缓慢，其目的是。
（3）当向水中注入二氧化碳体积达到120mL时，红色油柱开始向上移动，实验表明在该条件下，1体积水中能溶解体积的二氧化碳。
参考答案：
（1）蒸馏水
（2）使二氧化碳充分溶解
（3）0.6。
分析该实验设计无法准确探究二氧化碳在水中的溶解性，主要原因是：
通常情况下二氧化碳气体在水中溶解度不大而且二氧化碳的溶解速率也较慢。有实验证明：将盛满二氧化碳的集气瓶（125mL规格的）倒立在水中，1天后水面能上升到1/3处，4天后水面能上升到1/2处，7天后水才几乎充满集气瓶。因此本实验测得的二氧化碳溶解度会因推动针筒活塞的速度及反应时间的不同而使结果有很大差异，实验设计缺乏严谨性。
例2（泸州市2012年高中阶段学校招生考试理科综合化学试题第47题）为测定空气里氧气含量，甲、乙、丙三个同学用如图2所示装置进行实验探究。
图2（1）甲同学：点燃红磷……（略）
（2）乙同学：用碳替代红磷，完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是。
（3）丙同学：向集气瓶中加入少量的溶液，然后完成乙同学的实验，得到了与甲同学相同的结果。
参考答案：
（2）碳燃烧生成物是二氧化碳气体，瓶内气压不变
（3）NaOH。
分析在测定空气中氧气体积分数实验中，不能用木炭代替红磷，因为反应生成二氧化碳气体，集气瓶内难以出现负压，水不能进入集气瓶。那么，根据烧碱溶液能吸收二氧化碳的性质，提前在集气瓶里装入适量NaOH溶液就能用木炭代替红磷测量空气中氧气的体积分数吗？
其实，木炭在密闭的有限量的空气中燃烧时，除生成二氧化碳外，随着氧气浓度减小，还会生成大量的一氧化碳，而NaOH溶液在通常情况下不能吸收一氧化碳。由此可见，丙同学的实验设计很难得到与甲同学相同的实验结果。
图3例3（2011年广西崇左市中考化学试题第36题）某同学称取变质的氢氧化钠样品10g，配制成50g溶液，再向其中滴加澄清石灰水，加入澄清石灰水与生成沉淀的质量关系如图3所示。请解决以下问题：计算样品中Na2CO3的质量。
参考答案：5.3g
分析该题中，由5g碳酸钙沉淀，根据
关键词：形成性探究验证性探究创造性探究
一、形成性探究
形成性探究是给出实验内容和操作步骤，让学生根据给定的内容和操作步骤进行操作，并在操作过程中注意观察并记录实验现象，然后对实验现象进行分析、比较、归纳，从而得出结论。
例1：已知酸能使紫色石蕊试液变红，请根据下表要求完成相关实验内容。
小结：
1.通常情况下（为什么？）二氧化碳是无色无味的气体，这些属于二氧化碳的物理性质。
2.二氧化碳能溶于水（由实验3可得），并跟水反应生成碳酸，（由实验4、实验7可得）这是二氧化碳的化学性质。
3.碳酸不稳定，易分解，受热分解更快（由实验5、实验8可得）。
问题讨论：可能有人认为，二氧化碳的溶解性应该属于二氧化碳的物理性质，你怎么把它划为二氧化碳的化学性质？
答：二氧化碳能溶于水，并跟水发生了化学反应生成了新物质――碳酸，所以，二氧化碳能溶于水的这个性质，即二氧化碳的溶解性是在化学变化中表现出来的性质，故二氧化碳的溶解性属于二氧化碳的化学性质。
二、验证性探究
验证性探究是在形成性探究的基础上，运用探究性实验对形成性探究获得的结论进行验证、并运用形成性探究获得的结论对实验现象进行解释，同时使形成性探究获得的结论得到进一步巩固和强化的过程。
例2：由例1可知，二氧化碳能溶于水，且跟水反应生成碳酸，碳酸不稳定，易分解，受热分解更快。现取五朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的紫纸花；第一朵纸花喷上稀醋酸（醋酸喷花），第二朵纸花喷上水（清水浇花），第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中（气吞小花），第四朵喷上水后再放入盛满二氧化碳的集气瓶中（水气润花），第五朵花先喷上水，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中一会儿以后，小心烘烤（热风吹花），请根据下表要求完成相关内容。
通过验证性探究，使学生形成性探究中所获得的结论在应用中得到进一步的巩固和加强。
三、创造性探究
创造性探究中，结论是已知的或假设的。探究的目的是要通过设计实验方案、确定操作步骤、实施实验操作、观察实验现象、分析实验现象、获得实验结论，最后将获得的结论与已知的结论或假设的结论进行比较、反思，从而作出科学的判断。
例3：由例1可知，二氧化碳能溶于水，并跟水反应生成碳酸，碳酸不稳定，易分解，受热分解更快。请设计探究性实验加以论证。实验分析：
1.二氧化碳能溶于水
如果让二氧化碳和水在密闭容器中充分混合，可发生两种情况，一是体积不变，则容器内的压强减小；二是压强不变，则体积减小。例如，例1中的实验3。我们试想一下，如果反应容器的体积不变，容器内的压强减小，则容器内外就产生了压强差。
当我们用集气瓶收集满二氧化碳，再倒入1/3集气瓶的蒸馏水，并立即用毛玻璃片盖好，充分振荡后，集气瓶内外就会产生压强差，由于集气瓶不象矿泉水瓶那样会变形被压扁，所以体积不变；但当毛玻璃片对集气瓶内的压力大于毛玻璃片和集气瓶内溶液重量总和时，我们将集气瓶悬在空中倒置，则毛玻璃片应该不会掉下来（探究性实验的其他过程略）。
当我们用试管收集一试管二氧化碳，并将其倒扣在蒸馏水中，过一会儿，试管内的水面就会上升（探究性实验的其他过程略）。
当然，只要我们充分运用所学知识和技能，认真动脑思考，一定还能想出更多更好的方案。
2.二氧化碳与水反应生成碳酸
当上述集气瓶和试管内的二氧化碳与水充分反应后，取其溶液，向其中滴加紫色石蕊（实验探究的其他过程略）。
3.碳酸不稳定，易分解，受热分解更快
将2所得溶液加热（实验探究的其他过程略）。
一、学情不同，选择的教学切入点不同
1.氧气
氧气是学生开始学习化学以来，最先接触并且需要系统学习的一种物质。学习之前，学生只有小学科学中学到的一些与氧气有关的知识，了解的并不深入，仅仅停留在知道的层面：学生对氧气的感性认识缺乏，学习氧气的性质，特别是物理性质学习之前，就显得较为抽象，更不用说对化学性质的感性认识。这样，学生学习起来困难比较大，入门较困难，因此教师应从认识物质的物理性质的顺序切入。
2.二氧化碳
对于二氧化碳来说，学生的感性知识比学习氧气要多，不但小学科学已经有所接触和学习，而且生物课也学习过它的某些知识，日常接触也多一些。在化学课上，学生已经系统地学习了氧气的有关知识，包括氧气在自然界的存在、性质、制法和用途等知识，对系统地学习另外一种常见的物质的性质，困难应该小得多，因此教师应从类比探究物理性质的知识切入。
二、课标要求不同，确立的教学目标不同
1.氧气性质的教学
氧气性质的教学，侧重于学习方法的传授，即学习一种物质性质方法的传授。例如学习物质的物理性质时，教师侧重于教学生怎样学习一种物质的物理性质的方法，并教会学生从物质的颜色、状态、气味、溶解性、熔点、沸点、密度等方面学习物质的物理性质。学习化学性质时，教师先教学生怎样观察实验，再演示实验，然后学生分组实验，最后归纳总结化学性质。所以，氧气性质的教学，除知识与技能外，更侧重于方法的学习。
2.二氧化碳性质的教学
二氧化碳性质的教学，除知识与技能外，则更侧重于方法的应用和掌握。例如在二氧化碳性质的教学中，通过探究实验学习物理和化学性质，学生自己分析概括总结。
三、目标不同，选择的教学方法不同
1.氧气的教学
导入上教师尽可能地采用设问、实验或影视资料引入课题，造成悬念，激发学生的求知欲望。讲课上尽量采用直观教学法，帮助学生学习氧气的性质。学习氧气的化学性质时，可结合生动的先演示和再分组实验的方法，帮助学生学习氧气的化学性质。归纳上在教师的指导下，经过归纳、分析、总结，得出氧气的性质。
2.二氧化碳的教学
在学生认识了氧气的基础上，除保持教学方法的直观性外，教学上尽可能让学生运用学习氧气性质的方法自己探究、自己观察、自己分析、自己总结二氧化碳的性质。例如通过学生的探究实验，学氧化碳的溶解性及与水作用；分析概括二氧化碳的性质，并联系已学习的反应实例归纳分解反应和化合反应的特点。
四、方法不同，设计的师生互动不同
1.氧气
教学基本思路：（1）创设情境：人类的呼吸离不开氧气，你对它了解多少呢？（2）观看影像资料或图片：了解自然界中的氧气和氧气的三态变化。（3）探究活动：木炭、铁丝、蜡烛在空气和氧气中能否燃烧？燃烧现象有什么不同？说明了什么？（4）归纳总结：学生在教师的指导下，分析总结得出氧气的物理性质和化学性质。
2.二氧化碳
教学基本思路：（1）创设情境：同学们，在生物课里我们了解到了自然界里的二氧化碳总在不断地消耗、生成，你知道二氧化碳消耗、生成的某些变化吗？（2）学生阅读归纳小结：二氧化碳在自然界碳循环中的地位和作用，对自然界和人的影响。（3）交流讨论：日常生活中见到或听到的有关二氧化碳的知识。（4）实验探究：二氧化碳的溶解性及与水的作用。（5）指导学生分析概括：概括二氧化碳的性质，并联系已学的反应实例归纳分解反应和化合反应的特点。
在氧气性质的系统学习中，主要是帮助学生将氧气的性质进行较为全面的总结、深化和拓展，让学生理解氧气是一种比较活泼的物质。而对于二氧化碳的化学性质，学生了解得就比较少了。学生对于二氧化碳化学性质的认识可能停留于使澄清石灰水变浑浊的实验，但学生对于原理却不明白。因此，二氧化碳化学性质的教学，需要我们从生产、生活以及实验中的一些现象入手，从理论上作出解释，并完善二氧化碳气体的化学性质。由于两种气体的性质差异较大，教师可以在二氧化碳的教学中做一些联系和对比，使学生的学习得到巩固。
五、内容不同，教学侧重点不同
1.氧气教学注重学法指导
氧气性质的教学是学生认识身边化学物质的第一种物质，是学生学习元素化合物起始阶段，教师在教学时应通过大量的实验、图片、生活已有的经验、生活实例等感性、直观的素材，让学生在体验中学习，培养学生学习元素化合知识的科学方法，架构认识元素化合物知识的基本框架。同时在实验中，教师要培养学生养成良好的实验习惯、规范的实验操作、认真分析实验现象、正确得出实验结论等实验基本技能，为后来学习探究二氧化碳性质打下坚实的基础。
2.二氧化碳教学关注实验探究
二氧化碳教学是建立在氧气的教学基础上，是学生学习元素化合物知识再认识的过程。氧气化学性质探究教学上侧重于根据氧气能够跟许多物质发生化学反应的实验事实，推断出氧气是一种化学性质比较活泼的气体。而在二氧化碳化学性质探究教学上，则侧重让学生立足于科学严谨的探究实验过程和实验现象，在实验过程中对现象变化和差异进行对比和分析，推断出二氧化碳的相应的化学性质，从而为今后进一步学习探究酸、碱、盐、氧化物等物质起到承上启下的作用。
一、选择题（本题包括20个小题，每小题2分，共40分）1诗词是民族灿烂文化的瑰宝。下列诗句中只含有物理变化的是（）A.野火烧不尽，春风吹又生B.粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间C.夜来风雨声，花落知多少D.春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干2下列物质中，属于氧化物的是（）A.O3B.Cu(OH)2C.CaOD.NH4NO33下列关于空气的说法中，错误的是（）A.空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好B.空气中的CO2含量过多是导致温室效应的主要原因C.按质量计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质约占1%D.空气中的稀有气体一般不跟其他物质反应，曾被称为“惰性气体”4核电站中可用硼酸（H3BO3）吸收中子，阻断核辐射。硼酸中硼元素的化合价是（）A.+1B.+2C.+3D.+45（2016•武汉）生活中处处有化学，下列说法正确的是（）A.纸张不可燃B.乙醇汽油属于混合物C.活性炭可以将硬水软化D.可用打火机检查天然气是否泄漏6（2016•江苏苏州）2016年“世界环境日”中国确定的主题为“改善环境质量，推动绿色发展”。下列做法与之相违背的是（）A.农作物的秸秆就地焚烧B.社会公共场所严禁吸烟C.积极开展绿化国土行动D.工业废水处理达标后排放7在密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量分数如下图所示。下列说法正确的是（）
A.丙可能是单质B.在该反应中丁一定没有参加化学反应C.该反应是化合反应D.甲和乙的质量之和一定等于生成丙的质量8（2016•湖北宜昌）某纯净物M燃烧的化学方程式为，则M的化学式是（）A.B.C.D.O9（2016•长沙）保护地球、防止环境污染是我们的重要职责，合理利用资源是保护地球的重要途径，下列关于资源利用的说法中，错误的是（）A.减少煤炭资源的过度开采B.为方便出行，提倡多开私家车C.倡导“低碳生活”，绿色出行D.积极开发太阳能10关于电解水的实验中，以下说法错误的是（）A.该实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的B.该实验可以证明在化学变化中分子可以分成原子C.实验中产生的氢气和氧气的质量比为2∶1D.试管1中的气体是氢气11已知某氮氧化合物中氮元素和氧元素的质量比为7∶16，则该化合物是（）A.NO2B.N2OC.NOD.N2O312（2015•湖北黄冈）分析推理是化学学习过程中的常用方法，下列推理正确的是（）A.物质和氧气发生的反应是氧化反应，所以发生氧化反应一定有氧气参加B.分子、原子可以构成物质，所以物质一定是由分子、原子构成的C.可燃物燃烧时温度需要达到着火点，所以可燃物的温度达到着火点一定能燃烧D.化合物是含有不同元素的纯净物，所以含有不同种元素的纯净物一定是化合物13下列有关元素符号“Cu”表示的意义中错误的是（）A.一个铜原子B.一个铜元素C.铜D.铜元素14（2016•云南）为探究物质的燃烧条件，某同学进行了如下图所示的实验，下列说法错误的是（）A.白磷是可燃物，红磷不是可燃物B.热水中的白磷不燃烧是因为没有与氧气接触C.铜片上的红磷不燃烧是因为温度未达到它的着火点D.实验中水的作用是提供热量及隔绝氧气15氢氧化钠溶液能和二氧化碳反应，右图装置可用于气体的收集、检验、除杂和体积的测量等，不能完成的实验是（）A.气体从b端通入，收集氧气B.瓶内装有澄清石灰水，检验氧气中是否混有二氧化碳C.瓶内装有氢氧化钠溶液，吸收一氧化碳中混有的二氧化碳D.在a端接量筒，瓶内装满水，测量气体的体积16节能减排对发展经济、保护环境有着重要意义。下列措施不符合“节能减排”理念的是（）17走进化学实验室，同学们能够学会最基本的操作。以下操作不正确的是（）A.读取液体体积B.倾倒液体C.过滤D.制取二氧化碳18以下事实对应的解释错误的是（）选项事实解释A在花园中可闻到花香分子在不断运动B用肉眼不能直接观察到CO2分子CO2分子很小C50mL水与50mL乙醇混合，混合后总体积小于100mL分子之间有间隔D冰受热变为水，水受热变为水蒸气分子可以再分19下列化学用语所表达的意义正确的是（）A.Mg—镁B.2Na—2个钠元素C.3Fe2＋—3个铁离子D.4N2—4个氮原子20人在剧烈运动后，血液中会产生较多的乳酸（化学式为C3H6O3），使肌肉酸痛。放松一段时间后，由于乳酸与吸入的氧气反应生成二氧化碳和水，从而使肌肉的酸痛感消失。下列关于乳酸的表述不正确的是（）A.乳酸是由碳元素、氢元素、氧元素组成的B.乳酸的相对分子质量为90C.乳酸中碳元素与氢元素的质量比为1∶2D.乳酸中碳元素的质量分数为40%二、填空题（共20分）21（6分）江西龙虎山因特有的丹霞地貌被誉为“中国红石公园”，其红色砂砾岩由石灰岩、氢氧化铁、石膏等成分组成。请用恰当的化学用语表示下列带点部分：（1）石灰岩中含有的钙元素___________________。（2）石膏主要成分硫酸钙中含有的阴离子_________________。（3）岩石呈红色是含氢氧化铁所致，氢氧化铁中铁元素显+3价__________________。22（6分）（1）除去水中难溶性固体杂质的操作是_________。（2）生活中既能降低水的硬度，又能杀菌消毒的方法是_____________。（3）“水是生命之源”。下列关于水的说法正确的是_________________。A.水是化合物，是维持生命必不可少的物质B.水是一种很好的溶剂，能维持人体的体液平衡C.水是人体主要的供能物质D.水中氧元素含量很高，能提供人体所需的氧气23（8分）空气是一种宝贵的自然资源。（1）下图是测定空气中氧气体积分数的实验示意图。①实验时，取下橡皮塞，点燃红磷迅速伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞，待反应结束装置冷却至室温后，打开弹簧夹，能观察到的现象是________________。②若实验测得空气中氧气的含量偏低，可能的原因是______________________（填序号）。A.使用的红磷量不足B.装置气密性不好C.实验中弹簧夹没有夹紧（2）目前人类使用的主要能源是三大化石燃料，包括煤、石油和天然气。①燃烧化石燃料会使空气中二氧化碳含量增加，造成的环境问题是_________________，不仅如此，还会造成资源的浪费。因此，我们既要节约使用化石燃料，又要开发利用新能源。②我国已经开发和推广使用乙醇汽油，其中含乙醇10%，使用这种乙醇汽油的好处是___________________（写出一点）。三、实验探究题（共26分）24（14分）根据下列装置图，按要求回答有关问题：（1）写出图中带有标号仪器的名称：a___________。（2）实验室用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳应选用的装置为____________（填序号），检验二氧化碳已经收集满的方法是___________________________________。（3）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取并收集较干燥的氧气时，应选用的装置是____________（填序号），反应的化学方程式为__________________________；若实验室用加热高锰酸钾的方法制取并用排水法收集氧气，停止加热时，应先将导管移出水面，然后再___________________。（4）实验室还可以用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气。常温下，在试管中分别加入下列物质，把带火星的木条伸入试管，不能使木条复燃的是_________________。A.5mL5%的过氧化氢溶液B.5mL5%的过氧化氢溶液和少量二氧化锰C.5mL5%的过氧化氢溶液和少量硫酸铜溶液D.5mL5%的过氧化氢溶液和少量红砖粉末25（12分）下列装置用于实验室中CO2的制备、净化、检验，最后收集一瓶干燥的CO2。请回答下列问题：（1）对实验室制取二氧化碳药品选择的探究实验，记录如下：组别药品实验现象①碳酸钠粉末和稀盐酸产生气泡速率很快②块状石灰石和稀硫酸产生气泡速率缓慢并逐渐停止③块状石灰石和稀盐酸产生气泡速率适中从制取和收集的角度分析，一般选择第________（填序号）组药品，所发生反应的化学方程式为___________________________________________________________。（2）C装置用于检验二氧化碳气体，则C中所盛放的物质是___________________，发生反应的化学方程式是________________________________________________。（3）反应过程中将弹簧夹关闭，在A中观察到的现象是__________________________。（4）E收集方法说明二氧化碳具有的物理性质是________________________________。四、计算题（共14分）26（6分）在现代生活中，人们越来越注重微量元素的摄取。碘元素对人体有着至关重要的作用。碘盐配料：氯化钠、碘酸钾（KIO3）含碘量：（20～30）mg/kg保质期：18个月食用方法：勿长时间炖炒贮藏指南：避光、避热、密封防潮上图是某地市场销售的一种“加碘食盐”包装袋上的部分说明，请回答下列问题：（1）“食用碘盐”属于___________________（填“纯净物”或“混合物”）。（2）碘酸钾（KIO3）中钾元素、碘元素的质量比是_______________。（3）碘酸钾（KIO3）中碘元素的质量分数是___________。（计算结果精确到0.1%）27（8分）用100gKClO3和MnO2的混合物制取氧气，反应前测得MnO2占混合物总质量的25%，反应一段时间后，又测得MnO2占30%。求：此时分解的KClO3的质量是多少？制得的氧气的质量是多少？
1C解析：“野火烧不尽，春风吹又生”涉及燃烧，燃烧的过程有新物质生成，属于化学变化；“粉身碎骨浑不怕、要留清白在人间”涉及二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，有新物质生成，属于化学变化；“夜来风雨声，花落知多少”涉及雨打风吹、花落的过程，没有新物质生成，属于物理变化；“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”涉及蜡烛的燃烧，有新物质二氧化碳和水生成，属于化学变化。2C解析：由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物。O3是由一种元素组成的单质，不属于氧化物；Cu(OH)2是由铜、氢、氧三种元素组成的化合物，不属于氧化物；CaO是含有钙、氧两种元素的化合物，其中一种元素是氧元素，属于氧化物；NH4NO3是由氮、氢、氧三种元素组成的化合物，不属于氧化物。3C解析：C中所述空气中成分的含量是按体积分数计算的，而不是质量分数。4C解析：氢元素的化合价为+1，氧元素的化合价为-2，由化合物中元素化合价的代数和为零的原则得硼元素的化合价为+3。5B解析：纸张易燃烧，A错误。乙醇汽油是将一定量乙醇加到汽油中制成的，属于混合物，B正确。活性炭具有吸附性，但不能降低硬水中钙镁化合物的含量，C错误。天然气遇明火可能引起燃烧或爆炸，D错误。6A解析：农作物的秸秆就地焚烧，会产生大量烟尘，污染空气，不符合主题。公共场所禁止吸烟，能够减少烟草产生的烟尘和有害气体对公共场所中其他人的伤害，可以改善公共场所环境质量；国土绿化，可以防风固沙，净化空气；工业废水任意排放会污染水源，废水处理达标后排放，减少水体污染，这些符合主题。7C解析：根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变。在物质的总质量不变的前提下，如果某物质的质量分数发生了改变，则该物质的质量实际也发生了相应改变，由此可以判断：甲、乙物质的质量分数反应后减小，则甲、乙物质的质量减小，可推断甲、乙为反应物；丙物质的质量分数反应后增大，则丙物质的质量增大，可推断丙为生成物；丁物质的质量分数反应后不变，则丁物质的质量不变，可推断丁为催化剂或无关杂质，由此可以得出该反应的表达式为甲+乙丙，则该反应为化合反应，C正确。化合反应的生成物一定是化合物，不可能是单质，A错。在该反应中如果丁是催化剂，可能参加了反应，但不是作为反应物，B错。应该说“参加反应的甲和乙的质量之和等于生成丙的质量”，如果甲和乙没有全部参加反应，则不能这样推求，D错。8B解析：由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变。反应的化学方程式，反应前氧原子个数为6，反应后的生成物中碳、氢、氧原子个数分别为2、4、6，根据反应前后原子种类、数目不变，则每个M分子由2个碳原子和4个氢原子构成，物质M的化学式为。9B解析：煤是不可再生能源，减少煤炭资源的过度开采，有利于煤炭资源的保护，A项说法正确；多开私家车会造成汽油的消耗，从而浪费大量的石油资源，B项说法错误；“低碳生活”是指人们在日常生活作息时所消耗的能源尽量减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放；倡导“低碳生活”，绿色出行有助于保护资源，保护环境，C项说法正确；目前人类使用最多的能源是煤、石油、天然气等不可再生的化石燃料，但是化石燃料正面临着枯竭的危机，因此，积极开发太阳能等新能源，有利于保护能源，D项说法正确。10C解析：实验中产生氢气和氧气的体积比约是2∶1，质量比是1∶8。11A解析：根据氮元素和氧元素的质量比为7∶16，可求得氮原子和氧原子的个数比为，可知该化合物是NO2。12D解析：氧化反应不一定有氧气参加，如氢气与氧化铜反应，A错误；构成物质的微粒有分子、原子、离子，B错误；可燃物燃烧需要与氧气接触并且温度达到着火点，两个条件同时具备才能发生燃烧，C错误；化合物是由不同种元素组成的纯净物，D正确。13B解析：元素是宏观概念，不能论个数。14A解析：红磷、白磷都是由磷元素组成的单质，都是可燃物，A错误；热水中的白磷不燃烧而铜片上的白磷燃烧，说明物质燃烧需要氧气，B正确；铜片上的白磷燃烧，而红磷不燃烧，说明可燃物燃烧需要温度达到其着火点，C正确；烧杯中水的作用是提供热量及隔绝氧气，D正确。15A解析：氧气的密度略大于空气的密度，收集氧气时，气体应从a端通入，选项A不能完成；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，瓶内装有澄清石灰水，气体从a端通入，检验氧气中是否混有二氧化碳，选项B能完成；氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应，瓶内装有氢氧化钠溶液，气体从a端通入，吸收一氧化碳中混有的二氧化碳，选项C能完成；气体的密度小于水的密度，在a端接量筒，瓶内装满水，能测量气体的体积，选项D能完成。16D解析：私家车耗用石油资源，不符合“节能减排”的理念。17A解析：读取液体体积时，视线没有与液体的凹液面最低处保持水平。18D解析：由于花香分子在不断运动，所以在花园中可闻到花香，故A解释正确；由于CO2分子很小，所以用肉眼不能直接观察到CO2分子，故B解释正确；50mL水与50mL乙醇混合，混合后总体积小于100mL，说明分子之间有间隔，故C解释正确；冰受热变为水，水受热变为水蒸气，整个变化中分子本身并没有变化，只是分子之间的间隔发生了变化，不能说明分子可以再分，故D解释错误。19A解析：Mg可以表示一个镁原子、镁元素、镁，故A正确；元素不讲个数，2Na表示2个钠原子，故B错误；3Fe2＋表示3个亚铁离子，3个铁离子应表示为3Fe3＋，故C错误；4N2表示4个氮分子，4个氮原子应该是4N，故D错误。20C解析：乳酸中碳元素和氢元素的质量比为（12×3）∶（1×6）=6∶1。21（1）Ca（2）（3）解析：（1）注意书写元素符号要规范，第一个字母大写，第二个字母小写。（2）硫酸钙中的阴离子是硫酸根离子。（3）注意化合价要标在元素符号正上方，并且符号在前数字在后。22（1）过滤（2）煮沸（3）AB23（1）①烧杯中的水倒流入集气瓶内，约到刻度1处②AB（2）①温室效应②节省石油资源解析：（1）①测定空气中氧气含量的实验原理是：红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成的是固体，使瓶内压强减小，在外界大气压的作用下水被压进集气瓶，集气瓶内水面上升的体积就是集气瓶内原来氧气的体积，空气中氧气约占空气体积的五分之一，所以观察到的现象应该是：烧杯中的水倒流入集气瓶内约到刻度1处。②若实验测得空气中氧气的含量偏低，可能的原因是红磷的量不足或者装置气密性不好，使氧气不能全部消耗或者外界空气进入，造成结果偏低，故选A、B。（2）①燃烧化石燃料会使空气中二氧化碳含量增加，造成温室效应。②乙醇汽油是可再生能源，使用乙醇汽油的好处：可以节约石油资源。24（1）集气瓶（2）BC将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则二氧化碳已集满（3）AC2KClO32KCl+3O2熄灭酒精灯（4）A解析：（1）仪器a是集气瓶。（2）实验室制取CO2不需加热，发生装置选B；CO2的密度大于空气的密度，CO2能溶于水，收集装置选C；验满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已集满。（3）反应需要加热，发生装置选A；根据收集干燥的氧气，收集装置选C，而不用排水法收集；反应的化学方程式为2KClO32KCl+3O2；先将导管移出水面，再停止加热，以防止水回流，炸裂试管。（4）二氧化锰、CuSO4溶液和红砖粉末对过氧化氢的分解都有催化作用，能快速产生大量的氧气，故选A。25（1）③CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2（2）澄清石灰水CO2+Ca（OH）2CaCO3+H2O（3）A中锥形瓶内液面下降，长颈漏斗内液面上升（4）二氧化碳的密度比空气的大解析：（1）实验室中用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，主要是因为二者反应速率适中，容易控制，并且药品价格合理等。（2）实验室用澄清石灰水检验二氧化碳，生成不溶于水的碳酸钙和水，从而写出化学方程式。（3）关闭弹簧夹之后，二氧化碳留在锥形瓶内，使得锥形瓶内气压增大，锥形瓶内液面下降，长颈漏斗内液面上升。（4）用向上排空气法收集二氧化碳，说明二氧化碳的密度比空气的大。26（1）混合物（2）39∶127（3）59.3%解析：（1）碘盐中含有氯化钠和碘酸钾等不同的物质，属于混合物。（2）碘酸钾中钾元素和碘元素的质量比为39∶127。（3）碘酸钾中碘元素的质量分数为127/（39+127+16×3）×100%≈59.3%。27解：反应前：MnO2的质量为100g×25%=25g；KClO3的质量为100g－25g=75g。反应后：混合物的质量为25g÷30%≈83.3g；生成氧气的质量为100g－83.3g=16.7g。设已分解的KClO3的质量为x。2KClO32KCl+3O224596x16.7gx≈42.6g答：分解的KClO3的质量为42.6g，制得的氧气的质量为16.7g。
关键词分析;诊断;故障;原理
中图分类号U464文献标识码A文章编号1674-6708(2010)18-0019-02
发动机各系统在正常工作时,其排放的尾气会在一个规定的范围内波动。通过检测尾气中不同气体成分的含量,同时辅以其他系统检测进而进行故障分析,确定故障位置。
1影响尾气成分含量主要因素的分析
空气主要是由78.1%的N2、20.9%的O2、以及CO2、CH4和稀有气体组成。假定在理想燃烧的情况下,燃料的完全燃烧可以实现,那么根据其燃烧的化学方程式2nCxHy+mO2=nyH2O+2nxCO2知道:其尾气含量只有CO2及H2O。但由于完全燃烧无法实现,同时燃料本身含有少量其他成分,因而燃烧在生成主要排放物H2O和CO2的基础上,还会产生废气如CO、HC、NOx(氮氧化物)等[3]。
以轿车CI发动机为例,其尾气构成成分如下图:
轿车CI发动机在λ=1时运行
影响尾气成分的原因多种多样,但在实际的检测和维修中,我们发现影响尾气成分主要因素有混合气的空燃比A/F,点火正时及催化转换效率3种。其尾气的主要成分有一氧化碳CO,二氧化碳CO2,碳氢化合物HC,氮氧化合物NOX和氧气O2[4]。
1.1混合气空燃比
空燃比(A/F)与发动机的燃烧程度、尾气的排放成分有直接的关系。图1是汽油机空燃比与排放浓度变化的关系。
当A/F接近理论空燃比时,这时燃油在燃烧过程中基本完全燃烧,CO产生量很少,HC很低。偏浓、偏稀的混合气或点火问题,正时不准均会引起燃烧不良而增加HC。当A/F数值较小,混合气逐渐变浓,CO的排放浓度增加较快;而较稀的混合气对CO影响较小。
1.2点火提前角
点火提前角与尾气排放的相对值关系如图2。
从图可知:点火提前角对CO影响不大,但对NOX和HC的影响较大。当点火提前时,混合气燃烧的不完全导致NOX和HC成分的增多;适当的点火推迟将大大降低NOX和HC的排放。同时当点火时间推迟时,CO排放增加。
1.3催化转换效率
三元催化器被用在汽油机上以减少一氧化碳CO,碳氢化合物HC,氮氧化合物NOX的排放.然而在柴油机中以过量空气工作,三元催化转换器不能用来减少NOX,这是因为在稀薄的柴油机废气中,在三元催化转换器中的HC和CO更容易与排气氧化反应而不是与NOX反应。一般来说,三元催化转换效率在汽油机上对一氧化碳CO,碳氢化合物HC,氮氧化合物NOX排放影响较大;在柴油机上对一氧化碳CO,碳氢化合物HC排放影响较大,对氮氧化合物NOX排放影响较小。
2发动机尾气排放测量
为了测量尾气和气体采样袋中的污染物浓度可采用如下测量设备进行测量。
2.1不分光红外线分析仪(NDIR)
不分光红外线分析仪主要测量一氧化碳和二氧化碳的浓度。其工作原理如图3。
被测气体从进入试样室吸收特定红外波长后能量衰减,衰减的量取决于通过试样室的被测气体的浓度;而惰性气体(N2)在比较室中不吸收该波长的红外线,到达检测器能量不衰减。因此到达检测器左右两室红外光能量不同,两室便产生了压力差,薄膜推向一边,薄膜和金属小球之间的电容量产生变化,而电容量的变化则对应被测气体的浓度。
2.2化学发光测试器(CLD)
根据测量原理,化学发光测试器仅被用来确定一氧化氮的浓度。在测量一氧化氮和二氧化氮的总浓度之前,实验气体会被引入一个转换器,在转换器中,二氧化氮被转化成一氧化氮。其测量一氧化氮的原理见图4。
在一个反应室里,实验气体与臭氧被混合在一起,以确定一氧化氮的浓度。实验气体中含有的一氧化氮被臭氧所氧化,形成二氧化氮;部分生成的分子处在一种活跃的状态。当这些分子恢复到它们的基本状态时,它们的能量以光的形式被释放出来。光电探测器能测量释放出来的发光能量;在特定条件下,发光能量与实验气体中的氮氧化合物的浓度成正比[4]。
2.3氢焰离子化分析仪(FID)
氢焰离子化分析仪主要是用来测量碳氢化合物的总浓度。实验气体中的碳化氢能在氢焰中燃烧(见图5),形成了碳基;其中有些碳基会暂时被离子化,从而能在集电电极中放电,对放电过程产生的电流进行测量,就能得到实验气体中碳原子的数目。
3尾气成分异常的原因分析
3.1碳氢化合物(HC)成份异常分析
碳氢化合物(HC)排放物的产生的主要原因是由于支持空燃混合物完全燃烧的氧气不足。其故障主要有:点火系统缺火或点火时间不准确,造成混合气燃烧不充分;气缸进气控制系统中空气过滤器堵塞、配气相位不正确,气缸密封性不良等原因造成混合气过浓;燃油蒸发控制系统不能正常工作,造成混合气过浓。
3.2一氧化碳(CO)成分异常分析
CO的产生是由于不完全燃烧导致的,而不完全燃烧是由于空气不足造成混合气太浓导致的;所以凡是影响空燃比的因素,都影响CO生成。其故障主要有:燃油供给系统中燃油压力过高、喷油嘴漏油;空气供给系统中空气滤清器不洁净或点火提前角太大等原因。
3.3二氧化碳(CO2)成分异常分析
CO2是可燃混合气燃烧的正常产物,其值的高低直接对应着燃烧效率的好坏。当发动机混合气出现过浓或过稀时,CO2的含量都将降低。因此,要结合其他尾气值才能判断发动机的故障。
3.4氮氧化合物(NOx)成分异常分析
NOx是由所有燃烧过程中发生的二次反应生成的,这种二次反应指的是空气中的氮气也发生了燃烧。其主要以一氧化氮和二氧化氮的形式出现,同时还有少量的一氧化二氮。影响NOx生成的因素有以下4点:1)温度;2)O2的浓度;3)滞留时间;4)空燃比[2]。
另外,我们必须知道,单纯的分析一种尾气的含量,是无法预测发动机故障部位的,必须根据所测尾气含量的综合分析同时结合各种辅助手段以及检修人员的经验才能有效的预测发动机故障部位的。下面一个实例为例:
一辆桑塔纳2000GSi,其故障现象是启动困难,发动机抖动,行驶时加速无力。
读取故障代码和数据流,一切正常。通过用尾气分析仪检查,发现HC、O2的数值偏高,经过分析排除认为一般是由点火不良或混合气过稀失火而引起的。先对点火系统部件进行全面检查,如未发现异常。可能原因就是混合气过稀,造成混合气过稀的原因一方面是燃油太少,另一方面是空气太多;同时我们知道在发动机的进气控制系统中,如果燃油正常供油时,不会有空气过稀的情况发生。重点检查供油系。首先检测燃油压力,检测结果正常。逐缸进行断油试验,将2、4缸断油时,转速无明显下降,推测2、4缸喷油器可能处于堵塞状态。换上两个新的喷油器,发动机工作恢复正常[7]。
参考文献
[1]倪计民.汽车内燃机原理[M].上海:同济大学出版社,1997.
[2]何学良,李疏松.内燃机燃烧学[M].北京:机械工业出版社,1990.
[3]秦义新.汽车排气净化与噪声控制[M].北京:人民交通出版社,1999.
[4]张建俊.汽车诊断与检测技术[M].北京:人民交通出版社,2005.
[5]陆际清,刘峥.汽车发动机燃料供给与调节[M].北京:清华大学出版社,2002.