题目内容
1.实验1:研究燃烧条件
步骤1:在C中加入少量白磷并加入热水,塞好胶塞使导管口进入热水中,发现白磷不燃烧;
步骤2:打开K1,关闭K2,将A中的溶液滴入B中,C中有气泡冒出,白磷燃烧,B中发生反应的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑.实验1通过对比实验研究了燃烧的一个条件.它是燃烧需要氧气.
实验2:研究CO2与NaOH固体的反应
步骤1:A中盛有稀硫酸、B中盛有Na2CO3固体,C中盛有NaOH固体.打开K1,关闭K2,将A中溶液滴入B中,气球变大,打开K2,关闭K1,一段时间后气球没有明显变瘪.
步骤2:依据以上实验现象,改进后重新添加药品,进行实验2.
步骤3:打开K2,关闭K1,将A中液体滴入B中,用燃着的木条放在K2上,发现木条熄灭,问上述操作的目的排出B中的空气.然后进行后续实验,说明CO2与NaOH固体发生了反应,后续实验的操作与现象为打开K1,关闭K2,气球明显鼓起.打开K2,关闭K1,一段时间后,气球明显变瘪.
分析 实验1:根据物质燃烧的条件可知,将A中的溶液滴入B中,C中有气泡冒出,白磷燃烧,说明生成的气体是氧气,据此写出化学反应式;
实验2:根据二氧化碳不支持燃烧的特点分析操作目的;证明生成的气体二氧化碳减少了,就说明二氧化碳与氢氧化钠反应了.
解答 解:(1)物质燃烧的条件是:具有可燃物、与氧气接触、达到着火点.C中的白磷是可燃物,加入热水后也可以使白磷达到着火点,但这时C中的白磷不燃烧,因为没有与氧气接触.当打开K1,关闭K2,将A中的溶液滴入B中,C中有气泡冒出,白磷燃烧,说明这时满足了白磷燃烧的条件,即达到着火点并与氧气接触,氧气来自B中发生的反应.B装置可以做固体和液体的不加热反应,所以在B中生成氧气,就要双氧水和二氧化锰反应,所以B中发生的化学方程式为:2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑.通过这个实验也说明燃烧的条件之一是与氧气接触.
故答案为:2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑;燃烧需要氧气;
(2)实验2:步骤1中打开K1,关闭K2,将A中溶液滴入B中,气球变大,打开K2,关闭K1,一段时间后气球没有明显变瘪,说明气球内还有气体没有与氢氧化钠反应,不能说明CO2与NaOH固体的反应.
所以进行改进后,继续实验.实验1中气球没有明显变瘪,应该是装置中的空气不与氢氧化钠反应的结果.
所以进行实验2时,打开K2,关闭K1,将A中液体滴入B中,用燃着的木条放在K2上,发现木条熄灭.这样做的目的一则是排出装置中的空气,二则验证生成的气体是二氧化碳.然后进行后续实验,打开K1,关闭K2,气球变大,所以生成气体二氧化碳,然后打开K2,关闭K1,一段时间后气球变瘪,气球内的二氧化碳与C中的氢氧化钠固体反应了.
故答案为:排出B中的空气;打开K1,关闭K2,气球明显鼓起.打开K2,关闭K1,一段时间后,气球明显变瘪.
点评 本题综合考查了学生的基本实验能力,涉及化学方程式的书写、气体的验证、实验基本设计.要同学们具有综合的化学知识方可做好此题.
(1)铁元素的常见价态有+2、+3.将Fe3O4表示为两种氧化物的结合形式FeO•Fe2O3.
(2)根据现象“没有气泡生成”猜想,黑色粉末物质可能是:
①氧化亚铁;②四氧化三铁;③氧化亚铁和四氧化三铁的混合物.
(3)图中装置有明显缺陷,从环保角度出发,应采取的措施是将尾气点燃.
(4)从实验安全角度考虑,应在装置A、B间增加一个安全瓶,可以有效防止B中的澄清石灰水倒吸入A中.
(5)某科技小组查阅CO与Fe2O3反应各产物开始生成的温度情况:
Fe2O3$\stackrel{300℃以上}{→}$Fe3O4$\stackrel{600℃以上}{→}$FeO$\stackrel{700℃以上}{→}$Fe
由于酒精灯通常只能提供400-500℃的温度,则黑色粉末的成分理论上可确定为Fe3O4.
(6)设计实验对黑色粉末进行探究.
| 操作步骤 | 实验现象 | 解释或反应方程式 |
| 1.取少量黑色物质加入 30%热的盐酸中 | 无气泡、溶液颜 色变成黄绿色 | 该反应的化学方程式:Fe3O4+8HCl═FeCl2+2FeCl3+4H2O |
| 2.用磁铁吸引此粉末 | 能够被吸引 | 说明该物质具有磁性 |
A.硫酸铜溶液 B.硫酸钠溶液 C.氢氧化钠溶液 D.氢氧化钙溶液
(7)在一定温度下,该科研小组将3.2克Fe2O3与足量的CO混合加热,反应结束后冷却,精确称量黑色粉末质量为ag(计算保留两位有效数字)
①若a=2.24g,黑色粉末是Fe;②若a=2.88g,黑色粉末是FeO;③若a=3.09g,黑色粉末是Fe3O4;
④若黑色粉末是混合物则a的取值范围是2.24g<a<3.09g.
(8)请你画出以温度为横坐标,玻璃管中剩余固体的质量为纵坐标(如图2),表示用CO还原Fe2O3.
(1)袋内物质中含有的金属元素至少有2种,其外袋材料属于合成(填“无机非金属”、“合成”或“复合”)材料.
(2)初步探究成分及发热原理
【提出问题】:“暖宝宝”为什么能发热?
【做出猜想】:“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉氧化(即生锈)的过程.
【设计实验】:
| 实验操作 | 实验现象 | 解释或结论 | |
| 步骤1 | 取A、B两袋“暖宝宝”,将A袋按使用说明打开外袋取出内袋;而B袋不打开外袋.并将两袋样品放置在同样的环境中. | A袋的“暖宝宝”温度很快上升;B袋温度无明显变化. | “暖宝宝”发热是由于袋内物质与O2接触. |
| 步骤2 | 24小时后,分别剪开A、B两袋,各取少量袋内物质于两支试管中,分别加入适量稀盐酸. | A袋内物质部分溶解,产生黄色溶液;B袋内物质部分溶解,有气泡产生,浅绿色溶液. | 用化学方程式表示产生黄色溶液的反应: Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O |
| 得出结论:“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化(生锈)的过程. | |||
同学们分析铁生锈是一个缓慢氧化的过程,“暖宝宝”放热现象之所以很明显是因为:①铁呈粉末状,活性炭有吸附性,使铁能与氧气、水等接触充分;②氯化钠能加快铁生锈;
(3)测定“暖宝宝”中的含铁量
取一片包装完好的“暖宝宝”,剪开包装,利用袋内物质立即进行实验.
【实验方法】:取样品m g,利用如图丙所示装置与药品,测反应后生成气体的体积.
【实验步骤】:
①连接仪器,检查装置气密性;
②将实验所用药品装入各仪器中,记录量气管(水准管中水不会溢出)初始刻度;
③打开分液漏斗活塞,加入足量稀硫酸至不再有气泡冒出.在实验过程中,若烧瓶和量气管内气体压强过大,可将水准管下移(填“上提”或“下移”).
④等恢复至室温,并调节量气管与水准管两边液面相平后,再次记录量气管刻度;
【数据处理】:
若实验条件下,氢气的密度为d g/mL,测得氢气体积为v mL.则该“暖宝宝”中铁粉的质量分数的表达式为$\frac{28dv}{m}$×100%.
【交流讨论】:利用丙装置,即使操作无失误,测量结果仍会偏大,原因是滴入烧瓶内的稀硫酸占一定体积,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V1mL,充分反应后,右侧针筒中气体的读数为V2 mL,则反应生成的氢气的体积为V2-V1 mL.
(4)测定“暖宝宝”中的铁、碳质量比
小李取了一片外袋已有部分破损的“暖宝宝”,剪开包装,利用袋内物质立即进行实验.
【查阅资料】:
①2Fe(OH)3═Fe2O3+3H2O;②Fe+2FeCl3═3FeCl2;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】:经该实验测定,新产品的配料中碳粉和铁粉的质量比为1.9:7.28,该片已有破损的“暖宝宝”中的剩余铁单质的质量为6.16 g.
A.用天平称取混合物W克
B.在空气中充分加热W克混合物
C.将混合物W克加到足量的氯化锌溶液中
D.将混合物W克加到足量的硝酸银溶液中
E.小心过滤
F.在高温加热W克混合物的条件下通入充足的CO
G.根据混合物反应前后的质量变化进行计算
H.用天平称量加热冷却后的混合物质量
I.用天平称量洗涤、干燥后的滤出物质量
| 方法 | 实验步骤依次编号 | 方程式 |
| 例: | A、B、H、G | Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O |
| 方法一 | ||
| 方法二 |