题目内容

16.实验小组的四位同学在探究碱的性质时发现氢氧化钠、氢氧化钙等可溶性碱都能使酚酞试液变红.他们想进一步探究:不溶性的氢氧化镁是否也能使酚酞试液变红.为此,他们将适量的氢氧化镁加入到盛有热水的烧杯中搅拌,然后向浑浊的液体中滴加酚酞试液,发现酚酞试液变红,可是过一会儿红色又消失了.四位同学依据所学的化学知识,分别对上述酚酞试液变红、红色又消失的原因作了如下猜想:
小明:可能是个偶然现象.
小东:可能是浑浊液体中的固体氢氧化镁使酚酞试液变红,氢氧化镁沉降后溶液就变无色了.
小花:可能是酚酞试液与空气中的氧气反应,使红色消失;也可能是氢氧化镁溶液与空气中的二氧化碳反应的缘故.
小红:可能是在热水中氢氧化镁的溶解度大,溶液中OH-离子较多,使酚酞试液变红;过一会儿温度降低,氢氧化镁的溶解度减小,溶液中OH-离子变少,酚酞试液又变无色.
(1)对小明猜想“是个偶然现象”,四位同学都认为可以用科学探究的一般方法排除偶然现象.他们的方法是:做重复实验.
(2)小花认为小东的猜想不正确,她从碱使酚酞试液变色的原因上给予了否定,小花的理由是固体氢氧化镁中没有自由移动的OH离子,不能使酚酞试液变红.
(3)四位同学讨论后认为要验证小花的猜想,还需做如下实验,你知道其实验的目的吗?
实验步骤设计目的
将氢氧化镁加入到热水中搅拌,滴入酚酞试液,并在上方滴一些植物油.①隔绝空气证明红色消失与氧气和二氧化碳无关
 
(4)对小红的猜想,实验小组的同学设计了多种实验方案进行证明.请你写出其中一种.
实验方法可能观察到的现象相应结果或结论
①取两支试管,分别加入相同质量的氢氧化镁和相同质量的热水振荡,各滴加数滴酚酞试液.一支保持温度不变,另一支自然冷却.
保持温度不变的红色不消失(或消失),自然冷却的红色消失. 
③红色消失与氢氧化镁的溶解度随温度降低而减小有关(或无关).

分析 (1)可以用科学探究的一般方法排除偶然现象:通过做重复实验;
(2)酚酞试液变红,是因为OH-离子的原因,所以固体氢氧化镁中没有自由移动的OH-离子,不能使酚酞试液变红;
(3)加入植物油的目的:隔绝空气,证明红色消失与氧气和二氧化碳无关;
(4)通过实验证明氢氧化镁的溶解度与温度的关系,从而,说明酚酞溶液中红色消失的原因.

解答 解:由题意可知:“他们将适量的氢氧化镁加入到盛有热水的烧杯中搅拌,然后向浑浊的液体中滴加酚酞试液,发现酚酞试液变红,可是过一会儿红色又消失了”.所以:
(1)用科学探究的一般方法排除偶然现象:做重复实验;
(2)OH-离子使酚酞试液变红,而固体氢氧化镁中没有自由移动的OH-离子,不能使酚酞试液变红;
(3)滴加植物油的目的:隔绝空气,证明红色消失与氧气和二氧化碳无关;排除干扰;
(4)可能是在热水中氢氧化镁的溶解度大,溶液中OH-离子较多,使酚酞试液变红;过一会儿温度降低,氢氧化镁的溶解度减小,溶液中OH-离子变少,酚酞试液又变无色”.所以设计实验:说明酚酞溶液中红色消失的原因.
答案:
(1)做重复实验;    
(2)固体氢氧化镁中没有自由移动的OH离子,不能使酚酞试液变红.   
(3)隔绝空气证明红色消失与氧气和二氧化碳无关;      
(4)

实验方法可能观察到的现象相应结果或结论
①取两支试管,分别加入相同质量的氢氧化镁和相同质量的热水振荡,各滴加数滴酚酞试液.一支保持温度不变,另一支自然冷却.
保持温度不变的红色不消失(或消失),自然冷却的红色消失. 
③红色消失与氢氧化镁的溶解度随温度降低而减小有关(或无关).

点评 本题主要考查化学实验方案的设计与评价,学会运用猜想与事实验证的方法和技巧处理实验问题.

练习册系列答案
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6.科学兴趣小组学习了二氧化锰(MnO2)催化分解过氧化氢的实验后,进行如下实验.
(一)选择装置并检查气密性.
(二)称取0.1克的二氧化锰粉末加入容器中.
(三)量取50毫升溶质质量分数约1%的过氧化氢溶液加入容器中,记录一定时间内收集到的气体体积.
(四)改变二氧化锰的质量,重复上述实验,记录数据如表.
时间/秒生成氧气的体积/毫升
0.1克MnO20.2克MnO20.3克MnO20.4克MnO2
4049617586
8077879092
12089929292
16092929292
(1)本实验探究的问题是二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响.
(2)实验中除了量筒外,还需要用到的测量仪器有天平、或秒表.
(3)为完成本实验,应选择如图气体发生和收集装置中的组合是BC.做完“铁在氧气里燃烧”实验后,小冬同学有两个疑惑不解的问题,于是她进行了以下探究活动,请你一同参与.
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢?
[查阅资料1]自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4(黑色)和Fe2O3(红棕色)两种(FeO极易被氧化为Fe2O3);铁的氧化物均能溶于酸的溶液不产生气体,而铁能溶于酸的溶液但会放出气体.
[实验探究]:将冷却后的黑色物质碾碎,装入试管,加入盐酸中,观察到的现象是冒气泡(或生成红色固体),说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁.
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
[查阅资料2]:(1)Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表:
Fe3O4Fe2O3
分解温度/℃15381400-
熔点/℃--1535
(1)Fe2O3高温时分解成Fe3O4
[理论探讨]:根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在l535℃~l538℃之间,在此温度范围内Fe2O3已分解,所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4
[拓展延伸]:有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,若粉末的颜色由黑色变成红棕色,就说明包装盒破损进气,这样售货员就能及时发现并处理.写出该反应的化学方程式FeO+O2=Fe2O3
11.善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法,某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究.

【提出问题】
问题1:铁为何称为黑色金属?
问题2:铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应?
问题3:铁有多种氧化物,它们的性质有哪些差异?
问题4:钢铁厂在选矿时,如何测定铁矿石中的含铁量?
问题5:用一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗?
Ⅱ.解决问题
【问题1】上网查寻,有两种说法
a.因为在铁表面有黑色的铁的氧化物,所以叫黑色金属
b.因为铁的粉末为黑色,铁的氧化物也均为黑色,所以叫黑色金属
(1)你认为正确的说法是a(填“a”或“b”)
【问题2】通过学习,已经知道铁丝在潮湿的空气中能生锈,也能在纯氧中燃烧.
(2)请写出一种防止钢铁生锈的方法刷漆;
(3)请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4
【问题3】查阅资料:a.铁常见的氧化物有氧化铁(Fe2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)和氧化亚铁(FeO).
b.四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体,可以近似地看怍是氧化亚铁和氧化铁的化合物.它不溶于水,能与酸反应生成两种盐.
c.氧化亚铁是不溶于水的黑色粉末,能与酸反应,无磁性,也不能被磁铁吸引.
(4)请写出四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O.
【问题4】同学们参观了某钢铁厂,了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多,小明结合所学知识,设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe203的质量分数.他称取l0.0g赤铁矿,当赤铁矿中的Fe2O3全部还原为Fe时,剩余固体在CO的保护下冷却、称量.质量为7.6g(假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应).
(5)图中酒精灯的作用是将多余的CO气体通过燃烧除掉,防止空气的污染.
(6)该赤铁矿中Fe203的质量分数为80%(列出计算过程).
【问题5】在钢铁厂的实验室.同学们采集了用某种热分析仪记录的C0与Fe203进行反应时的有关数据,并得到固体质量与反应温度的关系曲线.如图2所示.
(7)根据图象分析,写出P点时固体成分的化学式Fe.固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为3Fe2O3 +CO$\frac{\underline{\;400_500℃\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2

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