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实验探究和设计
1
某兴趣小组话动中,在空气中点燃镁条时,发现在生成的白色固体物质中夹杂着少量的淡黄色固体.为了探究其原因,小组成员进行了以下探究活动: 【提出问题】淡黄色固体物质的成分是什么? 【查阅资料】通过查阅资料,记录了下列几种物质的颜色: 物质 MgO MgCl2 Mg3N2 Mg(NO3)2 MgCO3 Mg(OH)2 颜色 白色 白色 淡黄色 白色 白色 白色 小组成员一致认为产物中一定不含有氯化镁,理由是______. 【提出猜想】淡黄色的固体可能是______.(填化学式) 【实验探究】1)按如图所示装置收集氮气(关闭a、b、c,用凸透镜聚光引燃白磷,待白磷不再燃烧并冷却至室温后,打开a、b、c,使用打气筒进行充气) (2)B装置点燃白磷的作用是______. (3)用排水法收集好氮气后,接下来的实验操作是______. 【实验结论】猜想是正确的.镁条在氮气中燃烧的有关化学反应方程式是______. 【实验反思】本探究活动对物质燃烧新的认识是______.
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同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后,联想到单质碳的一些化学性质,对反应后的气体成分产生了疑问,某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究.〔猜想〕 ①气体产物全部是CO 2②气体产物全部是CO③气体产物______ 〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色. 〔设计实验〕根据各自的猜想,他们共同设计了如下图的实验装置进行探究. 〔现象与分析〕 现象 结论 如果装置B______,装置C无现象 则猜想①成立 如果装置B无现象,装置C______ 则猜想②成立 如果装置B______,装置C______ 则猜想③成立 〔结论〕实验现象证明猜想③成立,同学们的疑问是合理的. 〔反思〕 (1)同学们对CO产生的原因进行了分析: ①原因一:木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO; ②原因二:反应C+2CuO 高温 . 2Cu+CO 2↑中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应,产生了CO; 请你从原因一、原因二中选择其一,用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理______. (2)根据上述实验,请你归纳出单质碳在工业上的重要用途______.
3
“五一”劳动节,小军给妈妈帮厨,发现一瓶没有标签的无色液体,小军问妈妈这是什么物质,小军妈妈要他猜一猜.假如你是小军,你认为该无色液体会是______ (1)小军打开瓶盖闻了闻,初步判断为白醋.请问小军是利用了白醋的______(填“物理”或“化学”性质作出的判断. (2)为进一步判断该液体是否为白醋,小军又进行了以下实验. 取少量该液体放入玻璃杯中,加入适量小苏打粉末(碳酸氢钠),观察,有气泡产生,说明该液体中含有______性(填“酸”、“碱”、“中”)物质. (3)请你再设计一个简单实验,说明该液体的酸碱性(参照小军的实验方案,要求有简单的实验操作过程和现象.并得出结论)______.
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经科学检测,蛋壳中含碳酸钙83-85%,蛋白质15-17%,并含有多种微量元素锌、铜、铁、硒等.小波同学为了亲自检测蛋壳中的某些成分以及含量,进行了实验探究.请回答相关问题: (1)关于蛋壳的叙述中,你认为错误的一项是______ A.含钙、锌、铜、铁、硒等微量元素 B.是由无机物和有机物等组成的混合物 C.蛋壳焙干研粉,胃病患者服用,有止痛和治疗胃酸过多的效果 D.可以加工成乳酸钙、葡萄糖酸钙等产品,变废为宝 (2)为验证蛋壳的主要成分是碳酸钙,小波从“稀盐酸”、“氢氧化钙溶液”、“碳酸钠溶液”三类物质中选择出了合理的药品,请你帮他设计简单的实验方案:______. (3)如果实验过程和测定的相关实验数据如图所示: 请根据以上数据计算蛋壳中碳酸钙的质量分数.(写出计算过程,结果精确到0.1%)
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某化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行探究,查阅资料如下: A.该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成; B.牙膏中其它成分遇到盐酸无气体生成; C.碱石灰的主要成分为生石灰和氢氧化钠固体. 利用如图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验,充分反应后,测定B中生成的BaCO 3沉淀的质量,以确定碳酸钙的质量分数.请回答下列问题: (1)B中反应生成BaCO 3的化学方程式是______. (2)C装置的作用是______. (3)下列各项措施中,不能提高测定准确度的是______(填序号). A.在加入盐酸之前,应排净装置内的CO 2气体 B.滴加盐酸不宜过快 C.在A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置 D.在A~B之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置 (4)有同学认为该装置测定出来的碳酸钙质量分数会偏低,他的理由是______ ______,解决方法是______. (5)某同学认为不必测定B中生成的BaCO 3质量,将B中的Ba(OH) 2溶液换成浓H 2SO 4,通过测定C装置反应前后的质量差也可以测定CaCO 3的质量分数.实验证明按此方法测定的结果明显偏高,原因是______. (6)实验中准确称取8.00g样品三份,进行三次测定,测得BaCO 3平均质量为3.94g.请计算样品中碳酸钙的质量分数.(写出计算过程)
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过氧化钠(Na 2O 2)是一种淡黄色粉末,可作为潜水艇或呼吸面具有供氧剂.人呼出气体的主要成分有氮氧、氧气、二氧化碳和水蒸气,二氧化碳和水能分别与Na 2O 2反应生成氧气.为了探究Na 2O 2在潜水艇中反应后的物质,明明同学设计了如图1所示模拟实验. 【猜想与假设】 (1)明明猜想生成的固体物质是:(Ⅰ)氢氧化钠(Ⅱ)碳酸钠(Ⅲ)氢氧化钠和碳酸钠. 【实验与验证】 明明通过以下实验探究来验证他的猜想: ①取少量反应后干燥管中的固体样品,置于试管中,向其中加入______,发现有气泡产生,该气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,证明猜想(Ⅰ)不成立. ②已知碳酸钠的水溶液呈碱性.请根据部分物质的溶解性表(20℃)所提供的信息,将明明的探究过程填写完整. 实验目的 实验操作 现象或测定结果 结论或化学方程式 除去碳酸钠 取少量该固体样品溶于水配成溶液,滴加适量的______溶液,充分反应后过滤 有白色沉淀生成 有关反应的化学方程式为______ 检验是否含有氢氧化钠 用PH试纸测定反应后溶液的酸碱度,操作方法是______ pH>7 该样品中含有氢氧化钠 于是明明得出结论:猜想(Ⅱ)不成立,猜想(Ⅲ)成立. 【反思与评价】 (2)你认为Na 2O 2与______填(“二氧化碳”或“水”)反应生成了碳酸钠.在上述实验装置中再增加一个装置,重复步骤①即可证明你的判断,请指出应增加装置的名称和位置. 【拓展与延伸】 (3)另取少量反应后干燥管中的固体样品,配制成溶液,向其中逐滴滴加稀盐酸,产生气体的质量与加入稀盐酸的质量的关系如图2所示. ①请解释开始滴加盐酸时没有产生气体的原因. ②计算该样品中碳酸钠的质量.
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在学习第九单元金属与盐反应的性质时,同学们做了如图1所示的探究实验.充分反应后同学们将实验所得的废液都倒入了同一个废液缸里,实验结束后为了不造成水体的污染同学们想对废液的成分进行探究,同学们将废液进行过滤后得到了无色的滤液a和滤渣b. 【提出问题】滤液a和滤渣b中含有哪些物质? 【猜想与假设】甲同学猜想:滤液a中一定不含硝酸铜和硝酸银. 【表达与交流】甲同学猜想的理由是(1)______; 乙同学猜想:滤渣b中含有的物质是铜. 【探究实验1】如图2 【反思与评价】通过实验1的现象请你对乙同学的猜想做出评价(2)______; 【表达与交流】三支试管中的废液混合后一定发生的化学反应的方程式为(3)______; 【解释与结论】通过上述实验的现象同学们判断,滤液a中溶质的成分是(4)______;滤渣b中所含有的金属是(5)______.
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某化学兴趣小组对“制镁企业不能使用CO 2灭火器作为消防器材”的问题进行探究,请你参与他们的活动. (1)二氧化碳的制备 ①实验室常用如图所示实验装置A制备CO 2,写出其中的仪器c的名称:______; ②组装A装置时,仪器a、b插入双孔橡皮塞的先后顺序是______(填序号); ③请写出检查A装置气密性的方法______; ④若想控制反应的发生或停止,可选择下图哪些装置______(填序号). (2)探究镁与二氧化碳的反应 兴趣小组同学将点燃的镁条插入盛满CO 2的集气瓶内,镁条继续剧烈燃烧,生成白色固体并有黑色物质附着于集气瓶内壁.同学们对镁与CO 2反应的产物继续进行探究. 【提出猜想】 猜想I:产物是MgO和C; 猜想Ⅱ:产物是MgO、MgC 2和C. 提出以上猜想的依据是______. 【查阅资料】MgO+H 2O=Mg(OH) 2,Mg(OH) 2在热水中的溶解度增大; MgC 2+2H 2O=Mg(OH) 2+C 2H 2↑. 【实验分析】为探究白色固体的成分,兴趣小组同学进行了如下实验: ①取少量反应后的固体混合物放人试管,加入足量热水,无气体放出,说明猜想______不正确; ②为了验证另一种猜想中白色固体成分了请设计一个简单实验. 实验操作______; 实验现象______. 若该猜想正确,此时Mg与CO 2反应的类型属于______. 【实验反思】通过本实验,对“CO 2不助燃”,你有什么新的认识:______.
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某化学兴趣小组把金属钠投到硫酸铜溶液中,实验并非如、想象的有红色铜析出,而是生成一种蓝色沉淀.同学们非常好奇并进行实验探究. 【提出问题】金属钠投到硫酸铜溶液中到底发生了怎样的化学反应? 【查阅资料】钠是非常活泼的金属,能跟氧气反应,也能与水发生剧烈反应,并放出气体,生成的溶液显碱性. 【提出猜想】 猜想1:钠先与水反应生成氢气和某碱溶液,某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀; 猜想2:钠先与水反应生成氧气和某碱溶液,某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀. 【实验探究】实验一:同学们把一小块切干净的钠投到装有少量蒸馏水的试管中,观察到钠浮在水面上,并产生气泡;点燃生成的气体,听到“噗”的一声后燃烧起来.实验二:在剩余的溶液中加入硫酸铜溶液,发现有蓝色沉淀. 【实验分析】 (1)根据“实验一”判断,金属钠的密度比水______(填“大”或“小”);“实验一”中可以燃烧的气体的化学式是______. (2)两个猜想中的“某碱”是______;金属钠与水反应的化学方程式是______. (3)“实验二”中发生反应的化学方程式是______. 【实验结论】请你判断:猜想______成立. 【实验反思】金属钠通常保存在煤油中,目的是隔绝______和______.
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某校化学兴趣小组的小伙伴们欲用生石灰制取氢氧化钠固体.他们将生石灰放入烧杯中,然后倒入碳酸钠溶液,充分反应后经过滤、洗涤、干燥得到固体A和溶液B. (1)上述过程中发生的化学反应有(用化学方程式表示):①CaO+H 2O=Ca(OH) 2; ②______. 【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 【猜想与假设Ⅰ】固体A的成分是什么呢? 小王的猜想:CaCO 3;小雨的猜想:CaCO 3和Ca(OH) 2 (2)小雨同学认为固体A中可能含有Ca(OH) 2的理由是______. 【实验与探究】小王和小雨为了验证各自的猜想,分别进行了实验: 实验内容 实验现象 小王 取少量固体于试管中,再加入稀盐酸 ______ 小雨 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 【反思与评价】小伙伴们一致认为,上述实验可以证实______同学的猜想正确,从而确定了固体A的成分. 【猜想与假设Ⅱ】溶液B中的溶质是什么呢? 小马的猜想:NaOH和Na 2CO 3;小东的猜想:NaOH和Ca(OH) 2;小龙的猜想:NaOH 【表达与交流】 ①结合对固体A成分的探究实验,小伙伴们认为小东同学猜想正确. ②小伙伴们欲将溶液B加热浓缩,加热不久,溶液出现浑浊,只能停止加热,请解释加热时溶液出现浑浊的原因______. ③小伙伴们立即改变方案,先向B溶液中加入碳酸钠溶液后过滤,再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. 【拓展与延伸】 ①久置的氢氧化钠固体易发生变质,其原因是(用化学方程式表示)______. ②实验室有一瓶氢氧化钠暴露在空气中,同学们对其成分进行了研究,称取样品6g,与足量稀盐酸反应后测得生成二氧化碳2.2g,计算该氢氧化钠中碳酸钠的质量分数. ③用上述数据不能测定部分变质的氢氧化钠样品中氢氧化钠的质量分数,理由是______.
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