题目内容
【题目】镁条在空气中久置表面会变黑。某小组同学设计并进行实验,探究镁条变黑的条件。
【查阅资料】常温下,亚硫酸钠(Na2SO3)可与O2发生化合反应。
【猜想与假设】常温下,镁条变黑可能与O2、CO2、水蒸气有关。
【进行实验】通过控制与镁条接触的物质,利用如图装置(镁条长度为3cm,试管容积为20mL),分别进行下列5个实验,并持续观察20天。
编号 | 主要实验操作 | 实验现象 |
1 | 先充满用NaOH浓溶液洗涤过的空气 再加入2mL浓硫酸 | 镁条始终无明显变化 |
2 | 加入2mL NaOH浓溶液 | 镁条始终无明显变化 |
3 | 先加入2mL浓硫酸 再通入约4mL CO2 | 镁条始终无明显变化 |
4 | 先加入4mL饱和Na2SO3溶液 再充满CO2 | 镁条始终无明显变化 |
5 | 先加入2mL蒸馏水 再通入约4mL CO2 | 镁条第3天开始变黑 至第20天全部变黑 |
【解释与结论】
(1)实验1和2中,NaOH浓溶液的作用是______________(用化学方程式表示)。
(2)实验1的目的是_______________________________。
(3)得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论,依据的两个实验是___________(填编号)。
【反思与评价】
(4)欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐,所需要的试剂是__________。
【答案】 2NaOH + CO2= Na2CO3+ H2O 氧气一种气体不能使镁条变黑 2、5 HCl
【解析】(1)实验1和2中,NaOH浓溶液的作用是与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,吸收二氧化碳,反应方程式为:2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O。(2)实验1中,先用NaOH浓溶液洗涤的空气。除掉二氧化碳,再加入2mL浓硫酸除掉水,镁条始终无明显变化,证明只有氧气,没有二氧化碳和水时不生锈。(3)得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论,依据的两个实验是2中没有二氧化碳不生锈,5有二氧化碳生锈了。 (4)证明碳酸盐的方法是向样品中加入足量稀盐酸,如果产生气体,将气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊,证明有碳酸盐。
【题目】下图是“XX牌贴身暖宝宝”使用说明书,小王等同学阅读了使用说明后,对它的成分和发热原理产生了兴趣,和同学们一起进行了实验探究。
(1)【初步探究成分及发热原理】
【提出问题】“暖宝宝”为什么能发热?
【做出猜想】“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉氧化(即生锈)的过程。
【设计实验】
实验操作 | 实验现象 | 解释或结论 | |
步骤1 | 取A、B两袋“暖宝宝”,将A袋按使用说明打开外袋取出内袋;而B袋不打开外袋。并将两袋样品放置在同样的环境中。 | A袋的“暖宝宝”温度很快上升;B袋温度_____。 | “暖宝宝”发热是由于袋内物质与__接触。 |
步骤2 | 24小时后,分别剪开A、B两袋,各取少量袋内物质于两支试管中,分别加入适量稀盐酸。 | A袋内物质部分溶解,产生黄色溶液;B袋内物质_____。 | 用化学方程式表示产生黄色溶液的反应 _____________________ |
【得出结论】 “暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化(生锈)的过程。 |
【继续探究】小王和同学们想继续探究“暖宝宝”发热后,剩余物质中是否还含有活性炭,他们取适量A袋内物质于烧杯内,加入过量_______,充分反应后过滤,洗涤、干燥滤渣。
为进一步验证黑色滤渣的成分,小王和小李同学分别设计了甲、乙两个如图所示的装置,点燃滤渣,用澄清石灰水验证产物,你认为______图的装置结论更可靠,理由是______。
同学们分析铁生锈是一个缓慢氧化的过程,从原料角度分析“暖宝宝”放热现象之所以很明显是因为:
①铁呈粉末状,活性炭有吸附性,促使铁能与氧气、水等反应更快;②_____________;
(2)【测定“暖宝宝”中的含铁量】
取一片包装完好的“暖宝宝”,剪开包装,利用袋内物质立即进行实验。
【实验方法】 取样品m g,利用如图丙所示装置与药品,测反应后生成气体的体积。
【实验步骤】① 连接仪器,_______;
② 将实验所用药品装入各仪器中,记录量气管初始刻度;
③ 打开分液漏斗活塞,加入足量稀硫酸至不再有气泡冒出。在实验过程中,若烧瓶和量气管内气体压强过大,可将水准管_____(填“上提”或“下移”);
④ 等恢复至室温,并_______________后,再次记录量气管刻度。
【数据处理】
若实验条件下,氢气的密度为d g/mL,测得氢气体积为v mL。则该“暖宝宝”中铁粉的质量分数的表达式为________________。(用含dvm的字母表示)
【交流讨论】利用丙装置,即使操作无失误,测量结果仍会偏大,原因是__________,
小王重新设计了一个如图丁的实验装置,利用该装置实验时,在气密性良好的前提下,如果往锥形瓶中注入的稀硫酸体积为V1 mL,充分反应后,右侧针筒中气体变化的读数为V2 mL,则反应生成的氢气的体积为_____________ mL。
(3)【测定“暖宝宝”中的氧化铁的含量】
小李取了一片外袋已有部分破损的“暖宝宝”,剪开包装,取10g袋内物质立即进行实验。
【查阅资料】① 2Fe(OH)3 ==== Fe2O3 + 3H2O ② Fe + 2 FeCl3 = 3 FeCl2
③ 在HCl和FeCl3的混合溶液中Fe先与FeCl3反应
【实验记录】
【实验结论】①写出产生气体的化学方程式_____________
②经该实验测定,该片已有破损的“暖宝宝”中的氧化铁的含量为 _____ 。(写出计算过程)