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常州市中天实验学校专题复习——实验与探究 2011-5-18
1. 2010年4月28日某媒体题为“排污工程施工，毒气放倒三人”的报道，引起某兴趣小组同学的思考。
【提出问题】排污管道中的毒气有什么成分
【查阅资料】
I．排污管道中的大部分有机物在一定条件下发酵会产生CO、CO2、H2S、CH4等。
Ⅱ．H2S气体能与CuSO4溶液反应生成黑色沉淀。
【提出猜想】小组同学对排污管道气含有上述气体中最少3种成分的猜想如下：
猜想1：有CO、CO2、H2S； 猜想2：有CO、CO2、CH4；
猜想3：有CO、H2S、CH4； 猜想4：有CO2、H2S、 ；
猜想5：有CO、CO2、H2S、CH4。
【实验方案】小组同学共同设计了下图所示
的装置并进行探究(夹持仪器已省略)。
【问题讨论】
(1)如果A装置没有明显变化，则猜想 成立；
如果B装置没有明显变化，则猜想 成立。
(2)在验证猜想l的实验中，装置C中NaOH溶液的作用是 ；若要进一步验证气体燃烧后的产物，操作是：迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入 ，振荡。
(3)要确证猜想5中是否有CH4，某同学认为图示装置有不足之处，需要在装置C与D之间加一个 装置。改进后，若气体燃烧，且D装置内壁出现 ，证明气体中一定含有CH4。为了进一步确定气体中是否含有CO，可分别测定燃烧产物中H2O、CO2的质量。其方法是：将燃烧产物依次通过盛有 、 的装置，分别称量吸收燃烧产物前、吸收燃烧产物后装置的质量，通过计算、分析得出结论。
1、【提出猜想】CH4 【问题讨论】(1) 2 3 (2) 吸收CO2 澄清石灰水 (3) 干燥 水雾 浓H2SO4(或CaCl2或无水CuSO4) NaOH溶液
2.某化学小组发现一袋包装破损的漂白粉，同学们对其漂白作用是否失效产生了疑问。
【查阅资料】漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2和Ca(OH)2，其有效成分是Ca(ClO)2。Ca(ClO)2可溶于水，漂白原理是：它在空气中发生反应：Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3+2HClO，HClO能使有色物质如品红溶液褪色。HClO不稳定，易分解生成HCl和O2。
【实验探究】
实验操作 实验现象 实验结论
把少量漂白粉样品加入水中，通入足量的CO2气体，___________________。 ______________________。 漂白粉的漂白作用已失效。
【继续探究】同学们对失效后的漂白粉的成分很感兴趣，并作进一步探究。在老师的帮助下，同学们对失效后的漂白粉成分进行猜想，
猜想一：CaCl2和CaCO3； 猜想二：CaCl2和Ca(OH)2； 猜想三：CaCl2和CaCO3和Ca(OH)2。
实验操作 实验现象 实验结论
步骤一：把样品加入水中，充分溶解后过滤，________________________________。 有气泡产生。 猜想一成立。
步骤二：________________________________。 ______________________。
2、【实验探究】
实验操作 实验现象
滴入适量品红溶液 溶液红色不褪去
【继续探究】
实验操作 实验现象
取少量滤渣于试管中，加入适量稀盐酸
取滤液样品于试管中，滴入无色酚酞试液 溶液呈无色（溶液不变色）
3.（桂林）请你参与下列探究：
【问题情景】在课外活动中，小斌按照课本实验（见图1）探究分子的运动时，闻到了刺激性的氨味，于是，小斌在老师的指导下，设计了如图2的实验装置，进行同样的实验，结果不再有刺激性的氨味，并且快速出现实验现象，得到了和课本实验同样的结论。
【实验探究与结论】小斌用图2装置进行实验。
（1）滴入少量浓氨水后，湿润的酚酞滤纸条发生的变化是 。从分子运动的角度分析，此现象可说明的结论是 ；从浓氨水化学性质的角度分析，此现象可说明的结论是 。
（2）用初中的化学知识分析，固体氢氧化钠的作用是 。
（3）和课本实验比较，小斌改进后的装置的优点是（写出两点）① ；② 。
【思维拓展】小媚受小斌实验的启发，将图2装置进一步改装成图3装置，用于验证二氧化碳的性质。
（1）打开活塞K滴入稀硫酸后，两条用紫色石蕊试液润湿的试纸发生的相同变化是 ，不同变化是 ，小媚从课本实验中知道，二氧化碳和水本身都不能使石蕊变色，因而她认为以上两个变化验证的二氧化碳的性质依序是 、 。
（2）小柔认为小媚的装置还可以同时验证：①二氧化碳能使澄清石灰水变混浊 ；②二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。小柔为完成自己的两个验证实验，对小媚的实验进行的简单改进是： 、 。
3、【实验探究与结论】（1）滤纸条变红 分子在不断运动或浓氨水(氨或NH3 或NH3·H2O)易挥发浓氨水(NH3·H2O)显碱性 或 浓氨水(NH3·H2O)是碱性物质 或 氨气与水反应生成了碱 或 浓氨水(NH3·H2O)易分解 （2）氢氧化钠吸水放热，加速浓氨水的挥发 （3）现象明显、快速出现实验现象、实验药品用量少、环保无污染
【思维拓展】（1）试纸由紫色变红色 下面的试纸先变红 或 两条试纸变色的快慢不同 或 两条试纸变色的深浅不同 二氧化碳和水反应生成了酸（碳酸或酸性物质） 二氧化碳的密度比空气大 或 二氧化碳比空气重 （2）在外管(或大试管)内加入澄清石灰水 将燃烧的木条放在支管口
4.过碳酸钠（Na2CO4）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验。
【实验目的】测定过碳酸钠样品（含有的杂质不溶于水且不与酸反应）的纯度。
【实验原理】2Na2CO4 + 4HCl ===== 4NaCl + 2CO2↑+ O2↑+ 2H2O
【实验装置】
【交流与讨论】
Ⅰ．甲同学认为测定产物中O2的体积即可测定样品的纯度。
（1）装置②的作用是： ；
（2）装置③的作用是： ；
（3）称取适量样品与足量浓盐酸充分反应后，收集到的氧气的体积为0.25 L（已知该实验条件下氧气的密度为1.28g/L），则称取的样品质量应大于 g；
Ⅱ．乙同学认为测定产物中CO2的质量（即反应前后装置②的质量差）就可测定样品的纯度。但利用上述实验装置测得CO2的质量并计算样品的纯度，结果会偏高，你认为原因可能是 ；（填序号）
A．浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体被装置②吸收
B．二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置②中冷凝而被吸收
C．装置①、②内空气中的二氧化碳被装置②吸收
Ⅲ．丙同学提出了一种新方案，得到了大家的一致认可：称取样品12.5g，滴加足量浓盐酸至样品反应完全，再将烧瓶中所有的液体蒸发、结晶、烘干，称得氯化钠固体11.7 g。则该样品的纯度为 。
4、I．（1）除去CO2和HCl气体 （2）验证CO2是否被除尽 （3）2.44 II．ABC III．97.6%
5.一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学，
(1)工业上用天然气和水蒸气在高温条件下发生反应，得到CO和H2，该反应的化学方程式为 ▲ 得到的CO和H2的混合气被称为合成气，合成气在工业上可用于合成一系列化工原料和新型燃料，还可用于冶炼某些金属。
(2)某兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备，并设计实验验证合成气的还原性。
I．用甲烷和水蒸气在高温条件下反应得到合成气．根据(1)中所写的化学方程式．合成气中CO和H2的质量比为 ▲ 。
Ⅱ．用合成气还原足量氧化铜．实验装置如下图所示：
【设计买验步骤]
①连接好装置并检查气密性。②装入药品，通人一段时间合成气。③分别称量装置D、E的质量。④缓缓通入合成气，加热装置C，使其充分反应。⑤停止加热，继续通入合成气至恢复到室温。⑥再次分别称量装置D、E的质量，
[完善实验设计]经过讨论同学们认为，装置E后还应添加一个酒精灯，并在实验步骤 ▲ (填实验步骤的序号)中点燃(点燃前应对气体验纯)。
[进行实验]该小组的同学按上述步骤进行实验，并记录了实验现象和数据：
装置D的质量 装置E的质量
反应前 292.4g 198.2g
反应后 296.0g 201.5g
①装置C中出现 ▲ 色物质。
②称量数据如右表所示。
[现象分析和数据处理]
①甲同学根据装置C中的现象，认为是合成气中的CO和H2还原了CuO。
②乙同学通过对上表数据的分析，推测除了CO和H2以外，制得的合成气中可能还有未反应的CH4，且CH4也还原了CuO。试通过计算说明他的推测依据。 ▲
③丙同学提出，实验步骤⑤中通入的气体会带走装置E中的部分水蒸气，使实验产生误差。你认为该误差对乙同学的推测结果是否有影响 ▲ (选填“是”或“否”，并说明理由)。
[拓展探究]该小组同学对于CH4是否真的能够还原氧化铜提出了质疑并进行探究。
查阅资料：甲烷具有还原性，可以还原氧化铜，生成CO2和H2O；
白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色。
实验设计：该小组同学拟用纯净的甲烷气体和如下装置进行实验。
F G I
①上图装置F中盛放的试剂名称是 ▲ 。
②上图装置的正确连接顺序是 ▲ (填字母，且每套装置限用一次)。
[实验反思]除了可能是CH4也还原了CuO外，出现上表数据关系还可能是因为
▲ (写出一个原因，并说明理由)。 ▲
5、(1)CH4+H2O=CO+3H2 (2)I．14：3 Ⅱ．[完善实验设计]② [进行实验]红 [现象分析和数据处理]②如果只有CO和H。还原足量CuO，合成气中CO与H2的分子个数比为1：3。生成物中碳元素与氢元素的质量比为2；1 如果只有CH4还原足量CuO，生成物中碳元素与氢元索的质量比为3:1 现测得CO2的质量：201．5g--198．2g=3．3g H20的质量：896．0g一292．4g=3．6g
生成物中碳元索与氢元索的质量比：(3·3g×)：(3．6g×)=9：4
9；4介于2：1和3：1之间 由此可推测出，除了CO和H2以外，制得的合成气中可能还有来反应的CH4，且 CH4也还原了CuO。 ③否。因为带走水蒸气会使测得的CO2质量偏低·而实际测得的生成物中碳、氢元素的质量比已经大于2 ：1，所以对推测结果无影响。 [拓展探究]澄清石灰水 HGFI
[实验反思]因为根据测得数据计算，生成物中碳、氧元素的质量比太置2：1，所以可能是合成气中参与反应的CO与H2的分子个数比大于1：3(或H2未完全参加反应、生成的水未被完全吸收等)
6.做完“铁在氧气里燃烧”实验后，小冬同学有两个疑惑不解的问题，于是她进行了以下探究活动，请你一同参与。
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？
[查阅资料1]
（1）自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3两种（FeO极易被氧化为Fe2O3）；
（2）铁的氧化物均能溶于酸的溶液。
[实验探究]
将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入_____溶液，观察到的现象是_____，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁。
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢？
Fe3O4 Fe2O3 铁
分解温度/℃ 1538 1400 —
熔点/℃ — — 1535
[查阅资料2]（1）Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表： （2）Fe2O3高温时分解成Fe3O4。
[理论探讨]根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间，在此温度范围内Fe2O3已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4。
[拓展延伸]（1）实验中为了防止集气瓶炸裂，必须_____；
（2）Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体，请写出此反应的化学方程式__________;
（3）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色_____，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理。
6、【实验探究】 稀盐酸、硫酸铜等；冒气泡、出现红色固体等 【理论探讨】 l535℃～l538℃
【拓展延伸】 (1)在集气瓶底部放少量的水(或在集气瓶底部铺一层细沙) (2)6Fe203 高温 4Fe304+02↑
(3)由黑色变成红棕色
7.叠氮化钠(NaN3）被广泛应用于汽车安全气囊，某兴趣小组对其进行下列研究．
【应用研究】(1)汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN3，迅速分解为Na、N2，反应方程式为______。
【制备研究】(2)将金属钠与液态氨反应得NaNH2，再将NaNH2与N2O反应可生成NaN3、NaOH和气体X，该反应的化学方程式为2NaNH3＋N2O = NaN3＋NaOH＋X,实验室检验X气体使用的试纸是湿润________。
【Na2CO3质量分数测定】工业级NaN3中常含有少
量的Na2CO3，为测定样品中Na2CO3的质量分数设
计如图装置（已知H2SO4溶液与NaN3,反应不生成气体）。
(3)装置A的作用是_____。设计的实验步骤为：
①精确称量样品，检查装置气密性；②打开弹簧夹，
鼓入空气，称量装置C；③关闭弹簧夹，打开分液
漏斗活塞；④再打开弹簧夹，_____；⑤再次称量装置C。
计算碳酸钠含量至少需要测定______（填数字）个
数据。根据制备反应，分析工业级NaN3中含有Na2CO3
的可能原因_______。
【NaN3纯度测定】精确称量0.140 g NaN3样品，设计如图装置，
测定其纯度。已知2NaN3 → 3N2 (NaN3中的N全部转化为N2，
其他产物略），反应中放出大量的热。
(4）检查该装置气密性的方法是连接好装置，从水准瓶注水，
量气管中液面与右边液面形成高度差，做好标记，一段时间
后，两边高度差_____（填“变大”、“变小”或“不变”），
说明气密性良好。
(5)使小试管中的NaN3样品与M溶液接触的操作是______。
(6）使用冷水冷凝的目的是______。反应前应将液面调节到量气管的“0”刻度，并使两边液面相平，反应后读数时，还需要进行的操作是_______。
(7)常温下测得量气管读数为67.2 mL(N2的密度为1.25 g/L)，则实验中选用的量气管规格合适的是_____（填字母序号）。A. 100 mL B. 1 L C. 2 L
(8)计算NaN3样品的纯度（写出计算过程）。
7、（1）2NaN2=2Na+3N2↑ (2)红色石蕊试纸 （3）除去空气中的CO2 缓缓放入空气 3 生成NaN2的同时有NaOH生成，NaOH吸收空气中的CO2生成Na2CO3 （4）不变 （5）倾斜锥形瓶，使样品与M溶液接触 （6）降低气体温度（防止量气管中水喷出） 调节两边液面相平 （7）A （8）92.9%
8.不少同学都被蚊虫叮咬过，感觉又痛又痒。同学们从化学课上知道：蚊虫叮咬时能在人的皮肤内分泌出蚁酸刺激皮肤。课外兴趣小组同学决定对蚁酸进行探究。
【提出问题】蚁酸的成分是什么？它有什么性质？
【查阅资料】蚁酸是一种有机酸，化学名称叫做甲酸，化学式为HCOOH；蚁酸在一定条件下会分解生成两种氧化物。
【实验探究一】探究蚁酸的酸性。
（1）向盛有蚁酸溶液的试管中滴加紫色石蕊试液，观察到溶液颜色变成________________色，说明蚁酸溶液显酸性；
（2）将锌粒放入盛有蚁酸溶液的试管中，有气泡产生，该气体是_____________________。
【实验探究二】探究蚁酸分解的两种产物。
（1）小芳同学根据蚁酸中含有________________元素，推测出生成物中含有水；
（2）另一种生成物是气体，小敏提出两种猜想：
猜想①：该气体是CO2 猜想②：该气体是________________
他们将蚁酸分解产生的气体通过如下装置（铁架台已略去），观察现象。
I．实验时装置A中无明显变化，则猜想
①________________（填“成立”或
“不成立”）；
II．装置B中的现象是_____________，装置C
中发生反应的化学方程式为__________________。
【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是
__________________，处理的方法是_____________。
【拓展延伸】（1）当你被蚊虫叮咬后，在叮咬处涂抹一些物质可减轻痛痒。下列物质中，你不会选择的物质是_____________。
A．氨水 B．食醋 C．肥皂水 D．苏打水
（2）向某溶液中加入蚁酸有气泡产生，该气体能使澄清石灰水变浑浊，则该溶液中溶质的化学式可能是______________________________（只写一种）。
8、【实验探究一】（1）红 （2）氢气（或H2）【实验探究二】（1）氢、氧（或H、O） （2）CO（或一氧化碳）I．不成立 II．黑色粉末变成红色；【讨论交流】缺少尾气处理装置；点燃尾气（或收集尾气或其它合理答案）【拓展延伸】（1）B （2）Na2CO3（或其它可溶性碳酸盐、酸式碳酸盐等）
还原CuO的装置
合成气→
浓NaOH溶液
浓硫酸
浓硫酸
浓NaOH溶液
A B C D E
H
CuO
无水CuSO4
无水CuSO4

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