逻辑推理是化学学习常用的思维方法。某校研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时,发现将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中,也可以加快过氧化氢的分解速率。于是,他们对此展开探究:
(1)提出问题:什么物质是该反应催化剂?
(2)设猜想与假设:下面是组内两位同学所作的猜想,请你完成小华的猜想。
(假设一)小芳同学:铁钉表面的氧化铁是H2O2溶液分解反应的催化剂。
(假设二)小华同学:铁钉里的铁是H2O2溶液分解反应的催化剂。
(3)实验与结论:
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
实验I:把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中,并用一根带火星的小木条置于试管口,观察现象。 | 带火星木条复燃 | 假设一成立 |
实验Ⅱ:取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中,加入铁粉,并用一根带火星的小木条置于试管口,观察现象。 | 无现象 | 假设二_____(填“成立”或“不成立”) |
(4)讨论交流:同学们讨论后认为,小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂,理由是_____。
(5)请设计实验证明氧化铁是催化剂的方法(写出实验步骤、实验现象及结论)_____。
兴趣小组的同学学习了碳酸钠的性质后,对碳酸氢钠的性质也进行探究。
(问题1)碳酸氢钠溶液与碳酸钠溶液的酸碱性
(实验1)用pH试纸测定等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液的pH,分别为9和12;
(结论1)两种溶液都呈碱性,它们的碱性强弱顺序为_____。
(问题2)碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液与酸的反应
(实验2)等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液分别与相同浓度的盐酸反应
操作和现象如下表:
序号 | 操作 | 现象 |
实验① | 碳酸氢钠溶液逐滴加入盐酸中 | 立刻产生气泡 |
实验② | 碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中 | 立刻产生气泡 |
实验③ | 盐酸逐滴加入碳酸氢钠溶液中 | 立刻产生气泡 |
实验④ | 盐酸逐滴加入中碳酸钠溶液中 | 滴加一会后才有气泡产生 |
(问题3)实验④与另外三个实验现象不同的原因
(实验3)将等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液与相同浓度的盐酸互滴,利用手持传感器测定反应中溶液pH变化,四个实验的pH变化与时间的关系如图所示。
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(分析)
(1)如图表示的实验是_____(填实验2中的序号)。
(2)比较如图与如图发现:如图中的阴影部分与如图叠合后,图象基本重合。
则如图中的AB段发生反应的化学方程式为_____,BC段发生反应的化学方程式为_____,D点的溶质为_____(写化学式);所以,“盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中,滴加一会后才有气泡产生”的原因是_____。
(3)比较如图与如图发现:不同的操作有不同现象,试分析造成这一现象的原因:_____。
(应用)
用稀盐酸来鉴别一瓶溶液是氢氧化钠还是碳酸钠时,应如何操作? _____。