题目内容
(12分)小李在化学实验技能考查中,完成“用稀盐酸鉴别氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,并测碳酸钠溶液的pH”实验。
【实验一】小李取待测液甲、乙分别放置在试管①和②,再往两支试管中滴入稀盐酸,观察实验现象。根据现象推知,乙为碳酸钠溶液。
(1)实验中,小李应观察到试管②的现象是__________________________________,
该试管中反应的化学方程式为_________________________________。
(2)老师指出:除盐酸外,还可使用其它试剂鉴别氢氧化钠和碳酸钠溶液。请你选择一种不属于酸的试剂,并将鉴别实验中的预期现象以及化学方程式填入下表。
选择的试剂 | 预期现象 | 反应的化学方程式 |
____________ | 一支试管无明显现象; 另一支试管________________ | _________________________ |
实验现象 | 结论 |
溶液沾在试纸上时,试纸缓慢地变色 | 与标准比色卡对比,Na2CO3溶液pH="3" |
答:_______________________________________________________________。
(4)指出小李记录的“实验现象”中不科学的地方。
答:_______________________________________________。
(1)有气泡冒出 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑(2)
(3)小李所取溶液为盐酸与碳酸钠反应后的溶液(4)试纸立即变色而非缓慢地变色选择的试剂 预期现象 反应的化学方程式 Ca(OH)2溶液 产生白色沉淀(出现白色浑浊) Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
解析
如图所示的实验中,有一个实验没有利用到其他三个实验共同应用的一种研究方法,该实验是( )
A.验证使石蕊变色的物质是碳酸而不是二氧化碳 |
B.可燃物燃烧的条件 |
C.伏安法测电阻 |
D.研究影响滑动摩擦力大小的因素 |
世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料,高达产量的20%~40%,某实验小组对铁的燃烧和锈蚀进行如下探究
探究一:铁丝燃烧
如图1所示,取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝,将其中两根分别盘成螺旋状,在每根铁丝一端系上粗铜丝,另一端系一根火柴杆,点燃火柴杆待快燃尽时,分别插入充满氧气的集气瓶中,观察到:观察到:Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧,且Ⅱ中铁丝燃烧比I中的更剧烈;Ⅲ中铁丝没有燃烧.
(1)集气瓶中加入少量水的作用: .
(2)为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧 .
(3)分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因 .
探究二:铁粉腐蚀的条件
如图2所示,将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上,迅速塞紧,观察到量筒内水沿着细导管慢慢进广口瓶(容积为146mL).当温度恢复至室温,且量筒内水面高度不变时读数(此时瓶内氧气含量近似为零).记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如下表.
序号 | 样品 | 量筒起始 读数/mL | 量筒最终 读数/mL | 所需时间 /min |
1 | 1g铁粉、0.2g碳和10滴水 | 100 | 72 | 约120 |
2 | l g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl | 100 | 72 | 约70 |
3 | | \ | \ | \ |
(5)实验①和②说明NaCl可以 (填“加快”或“减慢”)铁锈蚀的速率.
(6)实验开始后,广口瓶内温度有所上升,说明铁的锈蚀过程是 (填“放热”或“吸热”)过程.
(7)实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响,请在表格空白处填写实验③的样品组成是 .
(8)该装置还可用于测量空气中氧气的含量,根据上述数据计算氧气的体积含量是 %(精确到小数点后1位),试分析该实验结果出现误差的原因 (写任意一条即可)
(10分)像科学家一样做科学
——探究胡萝卜汁对过氧化氢分解的催化作用
体育课上,小华不慎擦伤了皮肤,她用过氧化氢溶液对皮肤进行消毒时,惊奇地发现有嘶嘶的响声,并产生大量气泡。
小华通过查阅文献获得以下信息:
信息Ⅰ:人体皮肤细胞中存在一种叫做过氧化氢酶的物质,能加快过氧化氢分解反应的速率。
信息Ⅱ:胡萝卜汁等植物细胞中也含有过氧化氢酶。
信息Ⅲ:酶是动植物体内活细胞产生的具有催化作用的生物大分子,其催化作用受温度影响。
信息Ⅳ:在没有催化剂时,60℃以下,温度对过氧化氢的分解基本没有影响。
请你在小华探究的基础上,完成以下探究活动。
(1)胡萝卜汁对过氧化氢的分解是否有催化作用?
请完成下表中的实验报告(实验步骤中应包括使用的仪器、药品和实验过程)。
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| | 胡萝卜汁对过氧化氢的分解有催化作用。 反应的化学方程式 |
药品:3%过氧化氢溶液、新鲜胡萝卜汁、不同温度的水(0℃、20℃、35℃、55℃)。
仪器:15mm×150mm试管8支,250mL烧杯4只、10mL量筒、秒表、温度计、刻度尺。
实验:如图所示,用提供的仪器和药品,按如下步骤进行实验:
①两支试管中分别盛有胡萝卜汁和3%过氧化氢溶液;
②将①中的试管放入盛有0℃水的烧杯中,恒定试管及反应物的温度;
③5min以后,把过氧化氢溶液倒入装有胡萝卜汁的试管中,稍微振荡,使胡萝卜汁跟过氧化氢溶液均匀混合;
④将③中的试管放回原烧杯,恒温6min;
⑤用刻度尺测量试管中泡沫状混合物的高度;
⑥按上述步骤进行实验,分别测定20℃、35℃、55℃时泡沫状混合物的高度。
每个温度下的实验重复3次,取平均值,得到如下数据:
实验编号 | 反应物的温度 | 混合恒温6min时,泡沫的高度(cm) |
A | 0℃ | 1.7 |
B | 20℃ | 3.8 |
C | 35℃ | 6.5 |
D | 55℃ | 2.1 |
①为了测定实验准确性,该实验过程中还需要控制的条件有 。
②请你在下面的直角坐标系中,绘制出泡沫的高度随温度变化而变化的曲线。
(要求:需表示出横坐标和纵坐标表示的数量级单位)
③关于温度对胡萝卜汁的催化作用的影响,你的结论是 。
(10分)科学家设想利用太阳能加热器“捕捉CO2”、“释放CO2”,实现碳循环(如图所示)。
某化学小组的同学对此非常感兴趣,在老师的指导下,设计如下装置探究上述设想的反应原理是否可行。
(1)能证明装置A“释放CO2”的现象是 ;
(2)装置B在实验结束撤掉酒精喷灯时的作用是 ;
(3)上述反应结束后,小组同学对D中固体的成分进行探究,以证明是否“捕捉”到CO2。
【猜想与假设】
D中的固体可能为:I.只有氧化钙;Ⅱ.氧化钙与碳酸钙;Ⅲ.只有碳酸钙
【进行实验】
①甲同学从D中取一定量的固体于试管中,并加入一定量的水,振荡,有白色不溶物。甲同学据此认为试管中的固体为碳酸钙,即猜想Ⅲ成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想Ⅲ成立,其理由是 。
②乙同学从D中取一定量的固体于试管中,加入一定量的水,触摸试管外壁,感觉发热;继续向试管中加入几滴稀盐酸,没有发现气泡产生。乙同学据此认为试管中的固体只有氧化钙,即猜想I成立。丙同学认为乙的实验不足以证明猜想I成立,理由是 。
③丙同学认为利用感觉温度变化的方法判断是否有氧化钙不可靠,他用水、酚酞试液和
稀盐酸证明了猜想Ⅱ成立,请完成他的实验报告。
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| | 猜想Ⅱ成立 |
有 (填字母序号)。
A.原料易得 B.充分利用太阳能 C.释放出的CO2可作为资源加以利用
(15分)实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品,观察发现,样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题】该样品中含有那些物质?
【提出猜想】通过分析,提出如下猜想:
猜想Ⅰ:已完全变质,该样品中只含Na2CO3;
猜想Ⅱ:部分变质,该样品中含有NaOH和Na2CO3。
则NaOH变质反应的化学方程式为 。
【查阅资料】
①碱性的Na2CO3溶液可以与中性的CaCl2溶液发生复分解反应;
②CO2在饱和碳酸氢钠溶液中几乎不溶解。
【实验探究1】为确定该样品的成分,小明设计了如下实验方案,请你一起完成下列实验报告。
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
(1)取少量样品溶于水,加入 ; | 白色沉淀产生 | 该反应的化学方程式: ; |
(2)将上述反应后的混合物过滤,取滤液加入 。 | 。 | 证明猜想Ⅱ正确 |
【实验探究2】小红同学设计如下图所示装置(铁架台略去),实验在27℃,101kPa下进行,步骤如下:
①按图连接好装置;
②用托盘天平准确称取该样品2g,放入A中试管内,向B中集气瓶中倒入饱和碳酸氢钠溶液至瓶颈处;
③向分液漏斗中加入稀硫酸,打开活塞,让稀硫酸滴入试管中至过量,关闭活塞。反应结束后,量筒中收集到饱和碳酸氢钠溶液220mL。
请回答下列问题:
(1)在实验步骤①和②之间,还缺少一实验步骤,该实验步骤是 ;
(2)B中集气瓶盛放的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替,其理由是 ;
(3)试管中原有的空气对实验结果是否有明显影响? (填“有”或“没有”)
(4)变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为 。(在27℃,101kPa时二氧化碳的密度为1.8g/L)(计算结果精确至1%)
【提出问题3】怎样提纯该样品得到纯净的氢氧化钠固体?
【实验探究3】为得到纯净的氢氧化钠固体,小亮设计了如下图所示的实验流程。
请回答下列问题:
(1)操作①、②、③的名称分别为 ,为了使样品充分溶解,操作①中还要用到的玻璃仪器是 ;
(2)该实验中发生反应的化学方程式为 ;
(3)最终所得氢氧化钠固体质量 变质后样品中氢氧化钠的质量(填“小于”、“等于”或“大于”)。
【实验反思】
(1)通过本题,你学会了定性检验氢氧化钠的变质、定量测定变质样品中某成分的含量,以及除杂提纯物质。为了得到可靠的实验结果,探究过程中你需要思考的问题有 (填数字序号);
①选择试剂种类 ②确定试剂用量 ③试剂产地 ④实验装置与步骤的设计 ⑤实验安全环保 ⑥测量中减少误差
(2)实验探究Ⅰ中的检验和实验探究3中的除杂都将碳酸钠进行了转化,但二者目的不同,分别是 。
(11分)某实验小组的同学要探究酸碱盐中碳酸钠的化学性质,设计了如下实验装置及方案:
实验装置 | 实验步骤及操作 | 实验现象 |
| ①将注射器2中的溶液推入盛有稀盐酸的瓶中,至不再有气泡产生。 | 气球变瘪 |
②将注射器3稍稍向外拉 | 澄清石灰水变浑浊 | |
③将注射器1中的溶液推入瓶中 | 气球鼓起 | |
④ | 无明显现象 | |
⑤将注射器4中的溶液推入瓶中 | |
(2)步骤①、②可得出碳酸钠具有 的性质;
(3)步骤④的操作是 ,其目的是 ;
(4)步骤⑤中发生反应的化学方程式 ;
(5)步骤③④⑤可得出碳酸钠具有 的性质;
(二)上述实验结束后,实验小组的同学又对瓶内溶液的成分十分好奇,进行了探究:
(1)【提出猜想】通过分析,一致认为瓶内溶液的溶质中一定含有 ,可能含有氢氧化钙或 。
(2)【实验验证】设计实验方案确定溶液中溶质的组成.
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
分别取少量溶液于A、B两支试管中,A中 加入CaCl2溶液,B中加入Na2CO3溶液 | A中产生白色沉淀,B中没有沉淀 | 瓶内溶液中溶质的成分为 |
(3)【反思与交流】根据所学化学知识,除了以上方案外,下列哪些物质可以代替试管B中加入的Na2CO3溶液完成该实验? (填序号)
a.K2CO3 b.BaCO3 c.CO2 d.无色酚酞 e. CuSO4