(6分)化学是一门以实验为基础的自然科学。依据实验目的设计切实可行的的实验方案是科学探究中的重要环节。![]()
甲 乙 丙
(1)用甲装置测定水的组成。a试管中气体能燃烧,该气体是___,正极与负极产生气体的质量比为_____。甲装置中发生反应的化学方程式为__________________。
(2)小红同学用乙装置进行探究实验,观察现象得出结论。
①蜡烛中含有氢元素,她依据的现象是 ______________________ 。
②一段时间后,小红观察到蜡烛熄灭,由此得出可燃物燃烧必须具备的条件是 。
(3)用丙装置测定空气中氧气的含量。下列有关该实验的说法中,正确的是 (填
字母序号)。
| A.实验时红磷一定要足量 | B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管 |
| C.红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 | D.最终进入瓶中水的体积约为消耗氧气的体积 |
(9分)化学课上第一小组的同学做了碳酸钠溶液和A溶液反应的实验,有沉淀产生,同学们对浑浊液过滤,得到澄清滤液。第二小组甲、乙、丙三位同学对该实验进行了一系列的探究。
探究一 A溶液中的溶质是什么?
【相关资料】Ⅰ.CaCl2 + Na2CO3 CaCO3↓+ 2NaCl Ⅱ.CaCl2溶液呈中性
(1)【提出假设】第二小组同学认为A溶液的溶质有两种可能:
①是_ __,②是 CaCl2 。
(2)【设计实验】第二小组同学设计了如下方案并进行实验:
| 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
| 取少量A溶液于试管中,向其中滴加 溶液 | __ | 假设①正确。 碳酸钠与其反应的化学方程式为__ 。 |
探究二 过滤后澄清滤液中会有哪些溶质?
【提出假设】
(3)甲的合理猜想 ;丙的合理猜想 。
(4)【实验验证】乙同学针对自己的猜想进行了如下实验:
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 取样于试管中,滴入几滴稀盐酸 | 没有气体产生 | 猜想不成立 |
(5)【继续探究】请你设计实验方案确定滤液中溶质的组成。
| 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
| | | |
(8分)在户外聚会时,化学老师点燃了一支自制的蜡烛,同学们发现这支蜡烛不易被风吹灭,原来在蜡烛的棉芯里藏了两根相互缠绕的银白色金属丝。老师指出金属丝的成分可能是Mg、Al、Fe中的一种或两种。回校后,老师提供了Mg、Al、Fe三种已知金属和MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4、CuSO4四种盐溶液,以及未知金属的样品。指导同学们先进行了参照实验,之后探究未知金属的成分。![]()
(1)三种已知金属的参照实验
| 试剂 | Mg | Al | Fe |
| MgSO4溶液 | 有气泡产生。 | “▲” | “▲” |
| Al2(SO4)3溶液 | 有大量气泡产生,一段时间后金属表面有白色固体附着。 | “▲” | “▲” |
| FeSO4溶液 | 有大量气泡产生,一段时间后金属表面有灰黑色固体附着。 | 试管底部有灰黑色固体析出。 | “▲” |
| CuSO4溶液 | 有大量气泡产生,一段时间后金属表面有红色固体附着。 | 一段时间后金属表面有红色固体附着。 | 一段时间后金属表面有红色固体附着。 |
(2)未知金属成分的探究
该小组同学将两根未知金属丝分开,如图所示放入CuSO4溶液中,观察到的现象记录如下:
| 试剂 | 两根未知金属丝 |
| CuSO4溶液 | 一根金属丝上有大量气泡产生,另一根金属丝上没有气泡;一段时间后,两根金属丝表面都有红色固体附着。 |
通过与参照实验对比,可以获得的结论是:两种金属丝的成分不同,有气泡冒出的金属丝成分是 。用老师提供的试剂再进行一个实验,就能证明另外一种金属丝的成分,实验方案为 。
(3)实验反思
同学们在反思实验原理时,提出还可将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中,有的同学认为可以通过“金属产生气泡的快慢”这一现象进行判断,有的同学认为这种判断依据不够合理,理由是 。但是“将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中”还是可以判断出金属的成分,依据的现象是 。
某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应,从不同角度设计了如下实验方案,并进行实验。
方案一:先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再滴加盐酸,并不断振荡溶液,同时测定混合溶液的pH,如果测得的pH逐渐变小且小于7,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
(1)用pH试纸测定溶液的pH时,正确的操作是:
。
(2)简述强调“测得的pH小于7”的理由: 。
方案二:先在NaOH溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液显红色,然后再滴加盐酸,可观察到红色逐渐消失,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
该组同学在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液时,发现了一个意外现象:氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液变成了红色,过了一会儿红色就消失了。该小组对这种意外现象的原因作了如下猜想:①可能是酚酞溶液与空气中的氧气反应,使红色消失;
②可能是氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应,使红色消失。
(1)为验证猜想①,该组同学做了如下实验:将配制的氢氧化钠溶液加热,并在液面上方滴一些植物油,然后在冷却后的溶液中滴入酚酞溶液。实验中“加热”和“滴入植物油”目的是 。实验结果表明酚酞溶液红色消失与空气中的氧气无关。
(2)为验证猜想②,该组同学做了如下实验:取了一定量的Na2CO3溶液,在其中滴入酚酞溶液,发现溶液也呈现红色,由此可得出以下两点结论:
结论1:说明Na2CO3溶液呈 性;
结论2:说明酚酞溶液红色消失与空气中的二氧化碳无关。
(3)该小组同学通过查阅资料得知:当氢氧化钠溶液浓度很大时,就会出现上述意外现象。请设计实验证明该方案中取用的NaOH溶液浓度过大:①实验方法
,②观察到的现象 。
方案三:化学反应中通常伴随有能量的变化,可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明发生了化学反应。
该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10 mL混合,用温度计测定室温下混合前后温度的变化,并记录了每次混合前后温度的升高值△t(如下表)。
| 编号 | 盐酸 | NaOH溶液 | △t/℃ |
| 1 | 3.65﹪ | 2.00﹪ | 3.5 |
| 2 | 3.65﹪ | 4.00﹪ | x |
| 3 | 7.30﹪ | 8.00﹪ | 14 |
(2)某同学在没使用温度计的情况下,通过右图所示装置完成了实验。则该同学根据
判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应。
⑶关于实验中的细节和意外情况:
①实验中,稀盐酸必须用胶头滴管逐滴滴加,这样做的目的是 。
②实验过程中,要用玻璃棒不断搅拌,这样做的目的是 。
③在实验过程中意外发现有气泡出现,你认为原因是 。
④发现盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末。他们依据所学的化学知识,对这种白色粉末的成分作了如下猜想:① 可能是NaOH;你认为:② 可能是__________; ③ 可能是_________________________。
⑷为了进一步研究实验中出现的问题,取了13.3g氢氧化钠固体样品加适量的水配成溶液,
向其中加入200g10%的稀盐酸,使其充分反应,生成二氧化碳2.2g。求:
⑴样品中氢氧化钠的质量;
⑵和氢氧化钠反应的盐酸的质量;
⑶在右图中画出以纵坐标表示二氧化碳质量,横坐标表示盐酸的质量的关系图。
(已知Na2CO3 +2HCl ="==" 2NaCl + H2O+CO2↑)
(13分)在高效复习课堂中,同学们利用“硫酸、硝酸钡、氢氧化钠、碳酸钾” 四种物质的溶液对 “复分解反应发生的条件”进行再探究。
【知识回放】
通过判断上述四种溶液两两之间能否发生反应,我能写出其中符合下列条件的两个化学方程式:
⑴一个中和反应 ;
⑵一个有沉淀生成的反应 。
【挖掘实质】![]()
⑴图26-1是HCl和NaOH在水中解离出离子的示意图,小丽发现HCl在水中会解离出H+和Cl-,NaOH在水中会解离出Na+和OH-,以此类推硝酸钡在水中会解离出的离子是 (填离子符号)。
⑵图26-2是稀盐酸和氢氧化钠溶液发生化学反应的微观过程示意图,该化学反应的实质可以表示为H+ + OH- = H2O
我也能用同样的方式表示上述四种溶液两两之间发生反应时有气体生成的反应的实质 。
【实践运用】
⑴通过上述探究发现,在溶液中H+和OH-不能大量共存,我还发现在溶液中 和 (填离子符号,下同)也不能大量共存。
⑵利用上述四种物质的溶液完成实验后,将所得物质混合并过滤,得到一种无色溶液。经测定,该溶液显酸性。则在该溶液中一定含有的离子是 。为了验证该溶液中可能含有的离子是否存在,我设计如下实验进行验证。
| 溶液中可能含有的离子 | 设计实验验证(实验步骤、现象及对应的结论) |
| | |
对“复分解反应发生的条件”的再探究,我发现在分析多种溶液混合后所得溶液中离子的成分时,应考虑的因素是 。
(7分)以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据(常温通常指20℃;“浓度”指溶质的质量分数)
| 实验序号 | 过氧化氢溶液浓度/% | 过氧化氢溶液质量/g | 温度/℃ | 二氧化锰用量/g | 氧气体积/ml | 反应所需时间/s |
| ① | 5 | 12 | 20 | 0.2 | 125 | 11 |
| ② | 30 | 12 | 20 | 0.2 | 125 | 2 |
| ③ | 30 | 12 | 40 | / | 125 | 148 |
| ④ | 30 | 12 | 90 | / | 125 | 82 |
(2)通过对比实验 和 可知,化学反应快慢与温度的关系是 。
(3)由上述实验可知,实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是 。
(4)某实验室需配置450克5%的过氧化氢溶液,其操作为:往一定量30%的过氧化氢溶液中加入 克水,然后用 (填仪器名称)搅拌均匀。
下图所示为实验室常用的实验装置:![]()
(1)写出下列仪器名称:a ;b 。
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气时,应选择的发生装置和收集装置是 (填装置的字母代号),化学方程式 ,实验室制取二氧化碳的原料是 ,化学方程式 ,用D装置收集气体时集满的实验现象是 ,
(3)若用E装置收集氢气,则氢气应从 口通入(填c或d)。
(4)F装置可用来测量生成的CO2气体的体积,在水面上放一层植物油的目的是 。
(5)装置C相对于装置B在操作方面的优势为: 。
(6)某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现,通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳,其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止。为此该小组设立研究课题:选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。
[实验一] 选择合适浓度的硫酸
操作:在28℃时,分别用装有5mL不同浓度硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石细小颗粒的大试管中注入硫酸,记录15分钟内生成气体的体积,见下表:
| 试管编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 硫酸浓度 | 15% | 20% | 25% | 30% | 35% |
| 气体体积/mL | 35 | 47 | 55 | 51 | 42 |
操作:往盛有1g直径为2mm大理石细小颗粒的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液,观察反应的情况,记录如下表:
| 试管编号 | A | B | C | D | E |
| 温度(℃) | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| 现象和 比较 | 有少量气泡 | 气泡比A号试管多 | 气泡明显比B号试管多 | 大量气泡产生,与常温用盐酸反应相似 | 反应激烈,迅速产生大量气体 |
①稀硫酸与大理石反应,在28℃时,选用硫酸的浓度最合适为 ,因为浓度小于或大于此浓度对反应的影响是 。
②在合适的硫酸浓度下,应选择最合适的反应温度为 ℃。
③除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外,在反应过程中,为防止硫酸钙覆盖在大理石上,应增加 操作,更有利于气体的制备。
④该研究小组为了研究 对该反应速率的影响,在28℃进行了如下实验。
| 试管编号 | A | B |
| 试管内药品 | 1g块状大理石与5mL25%稀硫酸 | 1g细小颗粒大理石与5mL25%稀硫酸 |
| 现象和比较 | 有少量气泡 | 迅速产生较多气泡 |