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专题四 实验探究题 1．在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组请你参与研究：铁 与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用。 实验装置如图所示(夹持仪器略) 【推断】(1)观察到 D 中黑色固体变红，则 B 中生成的气体是__氢气__。 (2)探究 B 装置中剩余固体成分是什么。 【查阅资料】 ①碎瓷片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物。 ②铁的氧化物中，只有 Fe2O3是红棕色，其余均为黑色，只有 Fe3O4能被磁铁吸引。 【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。 【猜想与假设】 猜想一：剩余固体是 Fe3O4； 猜想二：剩余固体是__Fe 与 Fe3O4__。 【实验探究】 实验操作 实验现象及结论 __取少量的黑色固体于试管中，加入足量的 稀盐酸(或稀硫酸)__ __若固体全部溶解，没有气泡冒出，则剩余 固体是 Fe3O4；若固体全部溶解，有气泡冒 出，剩余固体是 Fe 和 Fe3O4(与实验操作一 致)__ 【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为__3Fe＋4H2O(g)=====高温 Fe3O4＋4H2__。 【成分再利用】若将 B装置中剩余的黑色固体 a g，经过一系列转化，全部变为红棕色固体 Fe2O3(假设转化过 程中铁元素无损耗)，增加的质量为 x，则 x的取值范围为__0.03__a≤x＜0.43__a__。 2．(2017，黄石)某化学学习小组在完成'利用氯化钡溶液鉴别氯化钠和碳酸钠'的实验后，对废液缸中溶液 的溶质成分进行了探究，请完成以下探究过程，并将①～⑤处等答案填写完整。 【提出问题】①__废液缸中溶液的溶质是什么__？__ 【作出猜想】Ⅰ.溶质仅为氯化钠；Ⅱ.溶质为氯化钡和氯化钠；Ⅲ.②__溶质为氯化钠和碳酸钠__。 【设计方案】 实验操作 现象 结论 取少量废液缸中上层清液，向其中加入一定量的 ③__H2SO4__溶液 无明显现象 猜想Ⅰ正确 ④__有白色沉淀产生__ 猜想Ⅱ正确 有气泡产生 猜想Ⅲ正确 【交流反思】学习小组经过讨论认为，含有可溶性钡盐的废液可以用碳酸钠溶液进行无害化处理，请写出硝 酸钡与碳酸钠反应的化学方程式⑤__Ba(NO3)2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaNO3__。 3．(2013，遵义)氧化铜能与多种物质反应，能否与氨气(NH3)反应呢？在老师的指导下，某同学进行了探 究。(注：无水硫酸铜遇水变蓝) 【实验设计】按图设计组装好仪器，检查气密性，装入药品。 【进行实验】 (1)A 中氧化铜全部转化成光亮的红色固体。 (2)B 中 U 形管内物质变蓝。 (3)C 中集气瓶内收集到一种无色气态单质，该气体用排水法收集的理由是__该气体不易溶于水且不和水反应 __。 (4)从 C 中水槽里取适量液体于试管内，向试管里滴入无色酚酞溶液，溶液呈__红__色，原因是__未反应的氨 气溶于水，显碱性，能够使无色酚酞溶液变成红色__。 【实验结论】氧化铜和氨气发生反应，化学方程式是：__2NH3＋3CuO=====△ 3Cu＋N2＋3H2O__。 【继续探究】(1)测得有关数据如下表： 质量 实验前 实验后 氧化铜粉末＋玻璃管 65.6 g 59.2 g (2)A 中玻璃管内的反应证明，氨气的化学性质与__CO(合理即可)__(填物质化学式)有相似之处。 4．(2017，青岛)某研究性学习小组通过查阅资料获知以下信息：将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化 钠溶液中，在溶液中先后发生以下两个化学反应： 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O(先发生反应) Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3(后发生反应) 同学们开展了下列探究活动： 【提出问题】将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，反应后所得溶液中溶质的成分有哪些？ 【猜想假设】Ⅰ.NaOH 和 Na2CO3；Ⅱ.只有 Na2CO3；Ⅲ.__Na2CO3和 NaHCO3__。 根据下列流程进行实验并测出相关数据： 小资料：碳酸盐一般不易溶于水，如 CaCO3难溶；碳酸氢盐绝大多数易溶于水，如 Ca(HCO3)2易溶。 【获得结论】根据上述信息，分析反应后所得溶液中溶质的成分并计算溶质的质量，将结果填入下表： 溶质的化学式 溶质的质量/g __Na2CO3__ __10.6__ __NaHCO3__ __16.8__ (填表说明：①不写计算过程，计算结果保留一位小数。②如果溶质的成分只有一种，请填写在第一行；如果 溶质的成分有两种，请分别在两行中各填写一种物质。) 5．(2017，随州)实验探究一：实验中学探究小组为寻找新的催化剂设计了如下探究方案。 【提出问题】红砖粉末能否作为过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，效果如何？ 【实验探究】 实验步骤 实验现象 实验结论及解释 Ⅰ. A 中无明显现象，B 中产生大 量能使带火星木条复燃的气 体 ①产生的气体是__氧气__ ②红砖粉末能改变过氧化氢 分解速率 Ⅱ.向 B 试管中重新加入 5% 的过氧化氢溶液，反应停止 后过滤、洗涤、干燥、称量 滤渣 ①又产生大量能使带火星木 条复燃的气体 ②滤渣质量等于 a g 红砖粉末的__质量和化学性 质__在反应前后均没有发生 变化，能作过氧化氢分解的 催化剂 Ⅲ. 两试管中均产生气泡且__加 入二氧化锰的试管中产生气 泡的速率比加入红砖粉末的 快__ 红砖粉末的催化效果没有二 氧化锰粉末好 【拓展应用】 己知 CuSO4 也可作为过氧化氢分解的催化剂，向 101.2 g 一定溶质质量分数的过氧化氢溶液中加入 2 g CuSO4 粉末，充分反应后得到溶质质量分数为 2%的溶液，则生成氧气__3.2__g。 实验探究二：实验室中的试剂一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。淅河中学化学学习小组发现 一瓶未密封的氢氧化钾固体，对其是否变质进行探究。 【提出猜想】①未变质；②部分变质；③完全变质。 【查阅资料】KOH 与 NaOH 性质类似，也能与 CO2 反应而变质。写出 KOH 变质的化学方程式为__2KOH＋ CO2===K2CO3＋H2O__。 【设计实验】 (1)取少量样品于试管中配成溶液，滴加足量稀盐酸有气泡产生，则猜想__1__不成立。 (2)准确称取一定质量的固体样品，放在如图所示装置中进行实验，根据 CO2的体积和密度计算变质产物的质 量，从而确定变质情况，你认为这个方案是否可行，并说明理由。 __ 不 可 行 ， 因 为 二 氧 化 碳 能 够 溶 于 水 ， 并 且 能 和 水 反 应 生 成 碳 酸 。 __________________________________________________________________________ (3)请你另外设计一个方案，进一步探究变质情况。 实验步骤 实验现象 实验结论 __取少量样品于试管中，加入足量 水溶解，加入足量的氯化钙溶液， 静置后滴加酚酞溶液__ __产生白色沉淀，溶液变红__ 猜想 2成立 6.(2017，宿迁)某兴趣小组在准备化学实验基本技能考试时，对以下问题进行了探究。 Ⅰ.探究酸和碱能否发生反应 方案 1：甲同学向盛有少量 NaOH 溶液的试管中滴几滴无色酚酞溶液，振荡，继续加入稀硫酸，观察到溶液由 __红__色变成无色。甲同学得出结论：酸和碱能发生反应。 方案 2：乙同学取少量 NaOH 溶液，测得溶液 pH 为 10，向该溶液中加入一定量稀硫酸后，测得溶液 pH 为 9， 乙同学发现溶液 pH 减小了，得出结论：酸和碱能发生反应。 【交流讨论】大家同意甲同学的结论，对乙同学的实验过程提出质疑，溶液 pH 减小的原因还可能是稀硫酸中 的水稀释了 NaOH 溶液：大家认为，乙同学向 NaOH 溶液中加入稀硫酸后，测得溶液的 pH 必须__小于或等于__(选 填'小于''小于或等于')7，才能证明酸和碱能发生反应。 请写出稀硫酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程式 __2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O__。 Ⅱ.探究酸和碱反应后溶液中溶质的成分 丙同学对探究Ⅰ中甲同学实验后的无色溶液展开探究。 【提出问题】试管中无色溶液的溶质除了酚酞还有什么？ 【提出猜想】(1)Na2SO4； (2)Na2SO4和__H2SO4__。 【设计实验】 【拓展与应用】 ①若实验证明你的猜想是正确的，想要处理废液只得到 CaCl2溶液，应向废液中加入过量的__碳酸钙__，反 应完全后过滤。 ②通过以上探究，你认为实验室的废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害是__腐蚀下水道(污染水 体)__。 8．(2017，龙东)小维与家人聚餐时，对火锅燃料'固体酒精'产生了好奇，于是他与同学对其成分进行如下 探究。 【查阅资料】 (1)该固体酒精是用酒精、氯化钙和氢氧化钠按一定的质量比混合制成的。 (2)氯化钙、氯化钡溶液均呈中性。 【提出问题】 (1)酒精中是否含有碳元素？ (2)固体酒精中氢氧化钠是否变质？ 【做出猜想】猜想一：酒精中含有碳元素。 猜想二：固体酒精中氢氧化钠已变质。 【实验探究】 (1)如图所示进行实验，发现澄清石灰水变__浑浊__可得出酒精中含有碳元素的结论。 (2)取少量固体酒精于烧杯中，加足量的水充分溶解后静置，发现杯底有白色沉淀。取沉淀于试管中加入稀盐 酸，固体溶解并有气泡产生，则生成气体的化学方程式为__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__。 【实验结论】 (1)酒精中含有碳元素。 (2)固体酒精中氢氧化钠已经变质。 【拓展延伸】为进一步确定固体酒精中是否还含有氢氧化钠，小维与同学继续探究。 (1)他另取少量固体酒精，加水溶解后，取上层清液，滴加酚酞溶液，酚酞溶液__变红__，于是得出固体酒精 中还含有氢氧化钠。 (2)小维的同学认为他的实验不能证明固体酒精中一定有氢氧化钠剩余，理由是__碳酸钠溶液也呈碱性，能使 酚酞溶液变红__。 (3)他们另取上层清液，加入足量的氯化钡溶液，充分反应后滴加氯化铁溶液，生成红褐色沉淀，他们一致认 为固体酒精中氢氧化钠有剩余。 【反思交流】 (1)实验中，加入足量氯化钡溶液的目的是__除去溶液中的碳酸钠__。 (2)实验室中氢氧化钠应__密封__保存。 |
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