摘要:(二)知识框架
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某研究性学习小组为了研究Cu与浓H2SO4的反应和比较Cu的+1价化合物与+2价化合物的稳定性,设计如下实验探究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出)实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品,铜丝被卷成螺旋状,一端投入浓H2SO4中,另一端露置在液面上方.
以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录.
材料一:小组交流记录
学生1:加热前,无现象发生;加热后,液面下铜丝变黑,产生气泡,有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中,黑色物质是什么?值得探究!
学生2:我也观察到黑色颗粒状物质,后来逐渐转变为灰白色固体,我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4.
学生3:你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑,而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚,会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应,我查资料发现:2Cu+S
Cu2S(黑色)
材料二、探究实验剪辑
实验1:将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑,然后插入稀硫酸中,铜丝重新变得光亮,溶液呈蓝绿色;将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑,然后插入稀硫酸中无变化.
实验2:截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝,插入稀硫酸中无变化;将浓硫酸液面下方变黑的铜丝,插入稀硫酸、黑色明显变浅,溶液呈蓝绿色.
实验3:将溶液中的黑色颗粒状物质,经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热,然后冷却,用电子天平称重发现质量减小10%左右.
根据上述材料回答下列问题:
(1)A试管上方的长导管的作用是;
的作用是
(2)加热过程中,观察到A试管中出现大量白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质,在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢地消失.写出淡黄色固体消失的化学反应方程式:
(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热,很快发现C试管中品红溶液褪色,但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀.学生1猜想是由于SO2溶解度较大,生成了Ca(SHO3)2的缘故.请你设计实验验证学生1的猜想
(4)根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是:
(5)学生2将反应后的反应液稀释后进行检验,发现溶液呈酸性,对比,学生2提出猜想是:铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性,请写出该水解反应的离子方程式:
你的猜想是:
请你设计一个简单的实验以验证你的猜想:
(6)该研究性学习小组的同学为了比较Cu的+1价化合物和+2价化合物的稳定性,他们取98gCu(OH)2固体,加热至80℃-100℃时,得到黑色固体粉末,继续加热到1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末X.冷却后称量,X的质量为72g.向X中加入过量稀硫酸,得到蓝色溶液,同时观察到容器中还有红色固体存在,据此可推得,X的化学式为
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以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录.
材料一:小组交流记录
学生1:加热前,无现象发生;加热后,液面下铜丝变黑,产生气泡,有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中,黑色物质是什么?值得探究!
学生2:我也观察到黑色颗粒状物质,后来逐渐转变为灰白色固体,我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4.
学生3:你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑,而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚,会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应,我查资料发现:2Cu+S
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材料二、探究实验剪辑
实验1:将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑,然后插入稀硫酸中,铜丝重新变得光亮,溶液呈蓝绿色;将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑,然后插入稀硫酸中无变化.
实验2:截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝,插入稀硫酸中无变化;将浓硫酸液面下方变黑的铜丝,插入稀硫酸、黑色明显变浅,溶液呈蓝绿色.
实验3:将溶液中的黑色颗粒状物质,经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热,然后冷却,用电子天平称重发现质量减小10%左右.
根据上述材料回答下列问题:
(1)A试管上方的长导管的作用是;
导气、冷凝、回流
导气、冷凝、回流
;D、E两支试管中CCl4的作用是
防止倒吸
防止倒吸
.(2)加热过程中,观察到A试管中出现大量白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质,在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢地消失.写出淡黄色固体消失的化学反应方程式:
S+2H2SO4(浓)
3SO2↑+2H2O
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S+2H2SO4(浓)
3SO2↑+2H2O
.
| ||
(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热,很快发现C试管中品红溶液褪色,但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀.学生1猜想是由于SO2溶解度较大,生成了Ca(SHO3)2的缘故.请你设计实验验证学生1的猜想
取样后,向其中加氢氧化钠溶液,观察是否有沉淀生成(其他答案也合理)
取样后,向其中加氢氧化钠溶液,观察是否有沉淀生成(其他答案也合理)
.(4)根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是:
CuO、CuS、Cu2S
CuO、CuS、Cu2S
.(写化学式)(5)学生2将反应后的反应液稀释后进行检验,发现溶液呈酸性,对比,学生2提出猜想是:铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性,请写出该水解反应的离子方程式:
Cu2++H2OCu(OH)2+2H+
Cu2++H2OCu(OH)2+2H+
.你的猜想是:
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
;请你设计一个简单的实验以验证你的猜想:
取稀释后的溶液适量于试管中,加入足量的铁粉,若有无色无味的气体产生,证明硫酸过量(其他答案也合理)
取稀释后的溶液适量于试管中,加入足量的铁粉,若有无色无味的气体产生,证明硫酸过量(其他答案也合理)
.(6)该研究性学习小组的同学为了比较Cu的+1价化合物和+2价化合物的稳定性,他们取98gCu(OH)2固体,加热至80℃-100℃时,得到黑色固体粉末,继续加热到1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末X.冷却后称量,X的质量为72g.向X中加入过量稀硫酸,得到蓝色溶液,同时观察到容器中还有红色固体存在,据此可推得,X的化学式为
Cu2O
Cu2O
,可以得出的结论是 高于100°C时Cu2O比CuO稳定,在溶液中Cu2+比Cu+稳定
高于100°C时Cu2O比CuO稳定,在溶液中Cu2+比Cu+稳定
.实验一、定性探究:
①在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液浅黄绿色褪去;
②过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其比氯水的漂白性更强;
③为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:
第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;
第二份与稀盐酸混合,立即产生大量无色气体;
将第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生.
经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2.请回答:
(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因
(2)写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式:
第一份:
第二份:
(3)试根据所学知识推测,在②的滤液中含 有的溶质,除了溶解的极少量氯气外,还含有的其它溶质为(写化学式)
实验二、定量探究:
在圆底烧瓶底部,有一用塑料网包住的过量块状碳酸钙和150mL饱和氯水,按如右图所示装置(部分夹持、支撑仪器没有画出)实验,待不再产生气泡后,将塑料网中剩余的石灰石提出液面,密封后再加热、煮沸烧瓶中的液体,直到量筒中的气体不再增加.请回答:
(4)为减少用装置Ⅲ收集气体过程中CO2因溶解而造成的损失,水槽中的水应换为
A.饱和碳酸钠溶液 B.饱和碳酸氢钠溶液 C.饱和食盐水
(5)用改进后的装置进行上述实验,测得塑料网内的碳酸钙质量减少Ag,总共收集到标准状况下的CO2气体BL,发现
明显小于
.若不考虑实验操作和CO2的溶解等因素造成的误差,从化学反应原理来看,导致这一大小关系的原因是
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①在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液浅黄绿色褪去;
②过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其比氯水的漂白性更强;
③为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:
第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;
第二份与稀盐酸混合,立即产生大量无色气体;
将第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生.
经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2.请回答:
(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因
在饱和氯水中存在如下平衡:Cl2+H2OHClO+HCl,加入过量的CaCO3与溶液中的HCl发生反应,使盐酸的浓度减小,平衡向正反应方向移动,最终生成HClO
在饱和氯水中存在如下平衡:Cl2+H2OHClO+HCl,加入过量的CaCO3与溶液中的HCl发生反应,使盐酸的浓度减小,平衡向正反应方向移动,最终生成HClO
.(2)写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式:
第一份:
Ca2++HCO3-+OH-=CaC03↓+H2O
Ca2++HCO3-+OH-=CaC03↓+H2O
.第二份:
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
.(3)试根据所学知识推测,在②的滤液中含 有的溶质,除了溶解的极少量氯气外,还含有的其它溶质为(写化学式)
HClO、Ca(HCO3)2、CaCl2
HClO、Ca(HCO3)2、CaCl2
.实验二、定量探究:
在圆底烧瓶底部,有一用塑料网包住的过量块状碳酸钙和150mL饱和氯水,按如右图所示装置(部分夹持、支撑仪器没有画出)实验,待不再产生气泡后,将塑料网中剩余的石灰石提出液面,密封后再加热、煮沸烧瓶中的液体,直到量筒中的气体不再增加.请回答:
(4)为减少用装置Ⅲ收集气体过程中CO2因溶解而造成的损失,水槽中的水应换为
B
B
.A.饱和碳酸钠溶液 B.饱和碳酸氢钠溶液 C.饱和食盐水
(5)用改进后的装置进行上述实验,测得塑料网内的碳酸钙质量减少Ag,总共收集到标准状况下的CO2气体BL,发现
BL |
22.4L/mol |
Ag |
100g/mol |
碳酸钙与氯水反应生成的Ca(HC03)2再受热时,除生成CO2外,还生成了CaC03
碳酸钙与氯水反应生成的Ca(HC03)2再受热时,除生成CO2外,还生成了CaC03
.
课本介绍了乙醇催化氧化的实验.
(1)甲同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现,该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是①试剂 :②现象 .③方程式 (用课本所学的知识回答)
(2)甲同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时,偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液,可以看到溴水褪色.该同学为解释上述现象,提出三种猜想:
Ⅰ.①溴与乙醛发生取代反应;② ③由于醛基具有还原性,溴将乙醛氧化为乙酸.请将猜想②填写完全.
Ⅱ.为探究哪种猜想正确,甲同学提出了如下两种实验方案:
方案一:用广泛pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性;这种方法是否能判断出具体的反应原理 (填能或否)
方案二:测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后溶液中Br-离子的物质的量.
甲同学认为:假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol,若测得反应后n(Br-)= mol,则说明溴与乙醛发生取代反应.
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(1)甲同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现,该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是①试剂
(2)甲同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时,偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液,可以看到溴水褪色.该同学为解释上述现象,提出三种猜想:
Ⅰ.①溴与乙醛发生取代反应;②
Ⅱ.为探究哪种猜想正确,甲同学提出了如下两种实验方案:
方案一:用广泛pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性;这种方法是否能判断出具体的反应原理
方案二:测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后溶液中Br-离子的物质的量.
甲同学认为:假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol,若测得反应后n(Br-)=
下图是元素周期表的部分框架,请回答:
(1)根据元素周期表回答下面问题:
a)元素周期表中的元素⑤和元素⑥的最高价氧化物的水化物中酸性较强是
b)元素①-⑦中的某单质在常温下化学性质稳定,通常可以做保护气的是(用电子式表示).
c)碳、氢两种元素能形成许多种化合物,有些分子还会形成同分异构体.写出与己烷互为同分异构体,且一氯代物有两种的化合物的结构简式并命名
(2)元素周期表中位于斜对角线的两种元素及其性质十分相似,称之为对角线原则.根据元素周期表对角线原则,金属Be与铝单质及其化合物性质相似.
a)写出证明Al2O3是两性物质的化学反应的离子方程式:
b)Be(OH)2和Mg(OH)2可用试剂
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(1)根据元素周期表回答下面问题:
a)元素周期表中的元素⑤和元素⑥的最高价氧化物的水化物中酸性较强是
H3PO4
H3PO4
(用化学式表示).用电子式表示元素①与④的化合物的形成过程:,该化合物属于共价
共价
(填“共价”或“离子”)化合物.b)元素①-⑦中的某单质在常温下化学性质稳定,通常可以做保护气的是(用电子式表示).
c)碳、氢两种元素能形成许多种化合物,有些分子还会形成同分异构体.写出与己烷互为同分异构体,且一氯代物有两种的化合物的结构简式并命名
CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3
CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3
,2,3-二甲基丁烷
2,3-二甲基丁烷
.(2)元素周期表中位于斜对角线的两种元素及其性质十分相似,称之为对角线原则.根据元素周期表对角线原则,金属Be与铝单质及其化合物性质相似.
a)写出证明Al2O3是两性物质的化学反应的离子方程式:
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
,Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
.b)Be(OH)2和Mg(OH)2可用试剂
氢氧化钠溶液
氢氧化钠溶液
鉴别.