化学小组用生石灰制取氢氧化钠固体,他们将生石灰放入烧杯中,加入碳酸钠溶液,充分反应后冷却、过滤、洗涤得到固体A和溶液B.请完成以下探究.
[查阅资料]NaOH、Ca(OH)2的溶解度
| 温度(℃) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| NaOH溶解度(g) | 42 | 109 | 129 | 174 | 314 | 347 |
| Ca(OH)2溶解度(g) | 0.18 | 0.16 | 0.14 | 0.12 | 0.09 | 0.07 |
(1)固体A中的成分是什么?
[猜想与假设]
甲同学:
乙同学:CaCO3,Ca(OH)2
乙同学猜想可能含有的Ca(OH)2理由是 [实验与探究]甲、乙同学为了验证各自的猜想,分别进行了实验:
| 实验内容 | 实验现象 | 实验结论 |
| 甲同学:取少量固体于试管中,再加入稀盐酸. | 有气泡产生 | 自己的猜想正确 |
| 乙同学:取少量固体于试管中,加水充分振荡,过滤,向滤液中滴加 . | 溶液由无色变为红色 | 自己的猜想正确 |
[反思与评价]小组同学讨论后认为,甲同学的实验不能证明固体A的成分,理由是 结合甲、乙两同学的实验能证明乙同学的猜想正确,因此确定了固体A的成分.
(2)溶液B中溶质的成分是什么?
[猜想与假设]丙同学:NaOH、Na2CO3 丁同学:NaOH、Ca(OH)2戊同学:NaOH
[表达与交流]
①结合对固体成分的探究,同学们经过讨论确定了丁同学猜想正确,理由是 ②同学们欲将溶液B加热浓缩,加热不久,溶液出现浑浊,只好停止加热,请解释加热时溶液出现浑浊的原因 ③同学们立即变换方案,向B溶液中加入 ,过滤,将滤液加热浓缩至饱和, 、过滤、洗涤、烘干得纯净的氢氧化钠固体.
课本“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”以及“寻找新的催化剂”研究性实验,引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?如果能,其催化效果如何?
【实验探究】
| 实验步骤 | 实验现象 |
| Ⅰ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中,向A试管中加入ag氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星木条,观察现象。 | A试管中产生气泡,带火星木条复燃,B试管中无明显现象 |
| Ⅱ.待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管,如此反复多次试验,观察现象。 | 试管中均产生气泡,带火星木条均复燃 |
| Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量仍为ag。 | |
| Ⅳ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中,向C试管中加入ag氧化铁粉末,向D试管中加入ag二氧化锰粉末,观察现象。 | |
(1)A中产生的气体是 。
(2)实验Ⅱ、Ⅲ证明:氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化,可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。
(3)写出氧化铁催化过氧化氢溶液分解的符号表达式 。
【实验评价】
(1)实验设计Ⅳ的目的是 。
(2)若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是 。
【实验拓展】
(1)查阅资料得知:CuO、CuSO4、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是 (填序号)。
A.MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
B.同一个化学反应可以有多种催化剂
C.催化剂只能加快化学反应的速率
D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
(2)实验创新是中学生最为重要的科学素养。下图是某学校的师生对“MnO2催化H2O2溶液分解实验装置的创新设计”,实验过程如下:
①将一支球形干燥管水平放置,用滴管吸取3ml(密度为1g/ml)质量分数为5%的H2O2加入干燥管的球泡内,再用药匙取0.2gMnO2粉末,加在干燥管的进气管的管壁上。
②点燃橡胶塞上棒香后,塞紧干燥管并将其竖立,观察到带火星的棒香立即复燃。
对该创新实验的评价,你认为不合理的是 (填序号)。
A.实验中所用的仪器、材料及药品均易得到
B.实验使用的药品用量太大
C.反应速度太慢,耽误时间
D.实验现象明显,整个装置好似点燃的灯塔,趣味性强
“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”,以及“寻找新的催化剂”研究性实验,引起了化学探究小组的兴趣。
【实验探究一】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?如果能,催化效果如何?
| 实验步骤 | 实验现象 |
| I.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中,向A试管中加入ag氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星木条,观察现象。 | A试管中产生气泡,带火星木条复燃,B试管中无明显现象 |
| II.待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管,如此反复多次试验,观察现象。 | 试管中均产生气泡,带火星木条均复燃 |
| III.将实验II中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量仍为ag。 | |
| IV分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中,向C试管中加入ag氧化铁粉末,向D试管中加入ag二氧化锰粉末,观察现象。 | |
(1)由实验Ⅰ你可以得出的结论是 ;
(2)实验II、III证明:氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化,可以作过氧化氢分解的催化剂;
(3)写出氧化铁催化过氧化氢分解的符号表达式 ;
【实验评价】
(4)若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是 。
【实验探究二】影响化学反应的速率除了催化剂以外,还有其它因素吗?以下是另一实验小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。
| 实验序号 | H2O2溶 液浓度% | H2O2溶液体积/mL | 温度℃ | MnO2的用量/g | 收集氧气的体积/mL | 反应所需 的时间/s |
| ① | 5 | 1 | 20 | 0.1 | 4 | 16.75 |
| ② | 15 | 1 | 20 | 0.1 | 4 | 6.04 |
| ③ | 30 | 5 | 35 | 0 | 2 | 49.21 |
| ④ | 30 | 5 | 55 | 0 | 2 | 10.76 |
(5)通过实验①和②对比可知,化学反应速率还与 有关;从实验 和 对比可知,化学反应速率与温度的关系是: ;
(6)化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果,化学反应速率与微观粒子的概率有关。试从微观角度解释“反应物浓度越大,化学反应速率越快”的原因是: 。
有人提出运用高科技可以使水变成汽油,小明认为可以用物质组成的观点揭开这个骗局。以下是小明的实验探究过程。
【提出问题】根据水的组成和汽油的组成判断,水是否可以变成汽油?
【猜想与验证】(1)探究水的组成。实验装置示意图如图:![]()
|
(2)探究汽油的组成。
实验操作如下:
| 实验步骤 | 实验现象和化学方程式 | 实验目的 |
| ①点燃使用汽油作燃料的油灯 | | |
| ②将光洁干冷的小烧杯罩在油灯火焰的上方 | 现象:小烧杯内壁出现小水珠 | 证明汽油在空气中燃烧后的产物中有水 |
| ③将内壁蘸有 的小烧杯罩在油灯火焰的上方 | 现象: | 证明汽油在空气中燃烧后的产物中有二氧化碳 |
该实验说明:汽油的组成中肯定含有的元素有 (写元素符号)。
【得出结论】因为汽油和水的组成元素不同,所以水不能变成汽油。
小明发现一种淡黄色的粉末可以用于杀菌、消毒和漂白,于是想探究该固体的成分。
[提出问题] 该淡黄色固体的化学成分是什么?
[查阅资料]
(1)硫单质是一种淡黄色固体,难溶于水,在空气中点燃硫单质,生成一种无色、有刺激性气味的气体。
(2)过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体,能与水反应,生成气体并放出大量的热。
[设计实验方案]
方案一:取少量该固体粉末于试管中,加2mL水,振荡并观察现象。
方案二:在燃烧匙里放少量该固体,在酒精灯上加热,观察现象。
比较以上两方案,你认为的最佳方案是 ,理由是(从环保、操作等角度分析) 。
[实验验证并得出结论]
小明向盛有少量该固体的试管中加入2mL水,立刻观察到有无色气泡产生,并且验证出该反应同时生成了氢氧化钠(NaOH)。通过实验验证,确定该淡黄色粉末为过氧化钠。
小明想对生成的气体成分判断,他提出了以下两种假设:
①该气体是CO ②该气体是O2
你认为上述假设哪个更合理?并说明选择的理由。 。
请设计一个实验,验证你的合理假设(写出简要操作步骤、实验现象和结论)。
| 操作步骤 | 实验现象 | 结论 |
| | | |
[计算] 在过氧化钠(Na2O2)中,①氧元素的化合价为 ;
②过氧化钠中钠、氧元素的质量比为 ;
78克过氧化钠与多少克二氧化碳中所含氧元素的质量相等?(列式计算 )
请你根据提供的实验装置和药品,参与实验室气体制备的探究。![]()
A B C D E F
【提供药品】高锰酸钾、稀盐酸、大理石
【熟悉仪器】请填写标号仪器的名称:①_________,②________。
【比较研究】根据所提供的药品,填写下表。
| 气体 | 反应物状态 | 反应条件 | 收集方法和依据 | |
| 二氧化碳 | 固体和液体 | 常温 | 向上排空气法 | CO2密度比空气大 |
| 氧气 | 固体 | 加热 | 排水法 | ①______________ |
| ②_____________ | O2密度比空气略大 | |||
【实践研究】(1)用加热高锰酸钾的方法制取氧气,应选用发生装置A,写出该反应的文字表达式__________________________。
(2)下列是某同学用加热高锰酸钾制取氧气,并用排水法收集的部分实验操作,其中不合理的是___。
A.先检查装置的气密性,后加药品
B.先将导管伸入集气瓶,后加热试管
C.实验结束先将导管移出水面,后熄灭酒精灯
(3)实验室制取可用___装置组合(填字母编号)可制取二氧化碳,写出实验室制取二氧化碳的文字表达式____________________________________。
【反思小结】实验室制取气体的发生装置和收集装置的选择依据:
发生装置的选择依据——_________和_________。
收集装置的选择依据——气体的______、气体在水中的______,该气体能否与空气或水反应。【拓展应用】实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气,应选用的发生装置是B或C, C与B相比较,其优点是_______________________;氢气是密度最小的气体,难溶于水,可选用的收集装置为___(填字母编号)。