资源简介

科学第4讲：化学实验探究
【例 1】下水道内的有机物在一定的条件下能发酵产生 CO、CO2、CH4 等气体。化学兴小组的同学欲要探究某下水道的气体成分。
【收集气体】用大的可乐塑料瓶装满水，打开瓶盖用绳子吊入下水道中，用铁钩将塑料瓶倒转，使瓶内水完全流出，然后将塑料瓶提到井口迅速盖好瓶盖备用，该操作是用 法收集气体。
【实验探究】
同学们共同设计了如图所示的装置并进行实验探究。
（1）装置 A 内澄清的石灰水变浑浊，证明 。
（2）通过装置 D 处 的现象，证明气体中一定含有 CH4。
（3）为了进步确认气体中是否含有 CO，同学们将装置 D 处气体完全燃烧后的产物依次通过装置 E、F，充分吸收后测得装置 E 增重 1.8g，装置 F 增重 2.4g，由此证明气体中 （填“含”或“不含”）CO。
【反思交流】
（4）小明认为要证明下水道内气体是否含有 CO，可以不用装置 B，小芳则认为需 要使用装置 B，你认为装置 B的作用是 。
（5）装置图中的 E 装置 （填“能”或“不能”）用 G 装置代替。
（6）若需要工人进入下水道清理淤泥，打开下水道井盖后应首先进行的操作是 。
【例2】某固体粉末由 Mg、MgO 和 MgCO3 中的一种或几种组成。小越同学为了探究该固体粉末的成分，取了 2.22g 样品，并设计如图所示的实验装置及如下所示方案。
①检查装置气密性，加入药品并连接仪器；
②打开分液漏斗活塞，将 15%的稀硫酸缓缓注入锥形瓶中，使样品完全反应，测得量筒内共收集到 112mL的水；
③拆下装置后，往锥形瓶内的溶液中注入足量氢氧化钠溶液，至沉淀完全，经过滤、洗涤和干燥后，称量沉淀质量。
（1）在步骤①中，向装置中加入的药品 a、b 分别是 、 溶液。
（2）此实验条件下，氢气密度为 0.09g/L，则样品中 Mg 的质量为 g．（保留 2 位小数）
（3）在步骤③中，当沉淀质量大于 g 时，说明样品中含有 MgO．（保留 2 位小数）
（4）小越同学对实验进行反思，提出以下想法，其中正确的有 。
A．实验前可通过样品的质量估算 15%的稀硫酸的质量，确保样品完全反应。
B．实验中可根据固体样品全部消失这一现象，来判断样品完全反应。
C．根据上述实验方案，能计算出样品中各物质的质量。
【例 3】石膏法制取硫酸钾具有能耗低，原料来源广等优点而被探索.以硫酸钙与氯化钾为原料制备硫酸钾的流程如图:
已知硫酸钾在不同温度下在水溶液、氨溶液中的溶解度(g)
（1）氨水显 （填“酸性”、“碱性”或“中性”），向水中连续通氨气达两个小时可得高浓度氨水， 氨气不断溶解使溶液 pH （填“增大”、“减小”或“不变”）。上表中“非常压”指需增大气压才能形成 30℃的氨 （35%）溶液，常压下不能形成 30℃的氨 （35%）溶液的原因是 。
（2）沉淀池中氨水浓度常常控制在 25%至 40%，其原因是 ，沉淀池
温度适宜保持在 （选填“低温”或“高温”）
（3）滤液经蒸发后产生可以循环使用的气体，其化学式为 ；滤液中的副产品氯化钙可转化成碳酸钙固体,与 HNO3 反应制备 Ca(NO3)2? 6H2O 晶体，为确保制备过程中既不补充水,也无多余的水，所用硝酸溶液中溶质与溶剂的质量比为 。
（4）实验室进行过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 ，其中玻璃棒在稀释浓硫酸时也用到， 稀释浓硫酸时用到玻璃棒的主要作用为 。
（5）检验沉淀是否洗净的试剂是 （填序号 ）
A. 酚酞试液 B. 碳酸钠溶液 C. 氯化钡溶液.
【例 4】乙二酸（H2C2O4）俗称草酸。各种植物都含有草酸，以菠菜、茶叶中含量多。常见的草酸是含有结晶水的无色晶体（H2C2O4?XH2O）。某校兴趣小组同学对草酸进行研究。
【查阅资料】①草酸的酸性比醋酸强，是有机酸中的强酸，具有酸的通性。
②草酸晶体的熔点：101.5℃，无水乙二酸的熔点：189.5℃，无水乙二酸分解温度是：157℃．③草酸能溶于水、乙醇等溶剂；草酸钙难溶于水。
I．验证草酸的酸性，完成实验记录：
操作 实验现象 原理或解释
取草酸 溶于水 滴加紫色石蕊 溶液变成 色 溶液中含 离子
加适量的锌粒 观察到 H2C2O4+Zn═ZnC2O4+H2↑
加氧化铁粉末 观察到红棕色固体消失，溶液变
成 色 草酸可以与金属氧化物反应，生活
中可用草酸除锈
Ⅱ．探究草酸受热分解的产物，完成实验记录：
（一）实验一：初步确定草酸受热分解的产物。
【猜想】兴趣小组猜想草酸受热分解会产生①CO2②CO ③NO2④H2O．你认为以上猜想肯定不合理的是 。理由是 。
【实验】
（1）药品：草酸晶体（H2C2O4?XH2O）、澄清石灰水
（2）装置：根据查阅的相关资料，小组同学应该选择装置 （选择“甲”或“乙”）对草酸晶体加热。
（3）现象：烧杯中石灰水变浑浊；试管壁出现小水珠。
【结论】由此现象说明生成的产物中一定含 气体； （填“能”或“不能”）确定无水乙二酸受热分解的产物中一定有水．
（二）实验二：完善实验一的相关装置，进一步确定无水乙二酸（H2C2O4）受热分解的产物。
【实验】
步骤一：准确 12.6 克草酸晶体（H2C2O4?XH2O），放进烘箱充分烘干，获得无水乙二酸 9 克．则兴趣小组确定草酸晶体中所含结晶水分子的数目为 X＝ 。
步骤二：兴趣小组在老师的指导下，设计了如图装置，对 9 克无水乙二酸充分加热并确认分解的产物。
1.同学观察到 B 中无水硫酸铜逐渐变蓝，由此确认受热分解的产物有 。
2.小组同学结合查阅的资料思考出装置 C 中水的作用，认为没有该装置，就不能确认产物中 的存在。
3.实验中，若小组同学观察到 E 中 、G 中 现象时，可确认分解产物中有 CO。
4. F 中发生反应的化学方程式为 ，若 F 中放置的氧化铁样品为 10 克，经充分反应后
（填“能” 或“不能”）被磁铁完全吸引。
5. H 装置的作用是 。
【结论】同学最终确定了无水乙二酸分解的产物，完成了受热分解的化学方程式 ．
1．（1）浓硫酸与木炭共热生成 CO2、SO2 和 H2O，写出反应的化学方程式 。
（2）已知 SO2 能使红色的品红溶液褪色，也能使澄清石灰水变浑浊，而 CO2 不能使红色的品红溶液褪色；
SO2 能被酸性高锰酸钾溶液吸收而除去，而 CO2 不能被酸性高锰酸钾溶液吸收。
试用下图所列各种装置设计一套实验来验证浓硫酸与木炭反应所得到的各种产物．这些装置的连接顺序（按产物气流从左到右的方法）是 → → → （填写装置的编号）。
（3）实验时，可观察到装置①中 A 瓶的溶液褪色，C 瓶溶液不褪色。
则 A 瓶的作用是 ；B 瓶的作用是 ；C 瓶的作用是 。
（4）装置②中所加固体药品是 ，可验证的产物是 。
（5）装置③中所盛放溶液是 ，可验证的产物是 。
2、某化学课外兴趣小组通过查阅资料知道过氧化钠（Na2O2）能与水反应生成氢氧化钠和氧气， 于是他们做了以下探究实验。
实验 1：向包有过氧化钠粉末的脱脂棉上滴水，脱脂棉燃烧起来。
请你对脱脂棉燃烧的原因进行分析 。
实验 2：向盛有过氧化钠粉末的试管中加入水，充分反应后，取试管中的少量溶液放入另一小试管中加入几滴无色酚酞试液，溶液变红，过了一会，红色又褪去了。
[提出问题]溶液为什么先变红，过了一会，红色又褪去了呢？
[猜想]甲同学认为是氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应的缘故，该反应的化学方程式为 。乙同学认为甲同学的猜想不正确，理由是 。
[查阅资料]①滴加酚酞呈现红色的溶液遇到 H2O2 时，H2O2 可以破坏酚酞的结构，使酚酞在碱性溶液中不能再显红色；②酚酞在稀碱性溶液中稳定显红色，而在浓氢氧化钠等溶液中显红色后又褪色。
[猜想]通过查阅资料后，该兴趣小组对溶液的红色褪去的主要原因进行了猜想。
猜想 A：过氧化钠与水反应可能生成了 H2O2；猜想 B：生成的氢氧化钠溶液可能太浓。
[实验探究]请你将下列实验方案填写完整
猜想 实验操作 实验现象 结论
A 取过氧化钠与水反应后的溶液放入试管中， 猜想 A 正确
B 取过氧化钠与水反应后的溶液放入试管中， 液 猜想 B 错误
[得出结论]根据实验分析，过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外，还存在另一反应，则另一反应的化学方程式为 。
3.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）。
1. 将黄色有毒的一氧化铅（化学式为 PbO）与炭粉混合，在加热条件下能发生如下反应： 2PbO＋C=2Pb＋CO2↑ PbO＋C=Pb＋CO↑
某学生设计了一个实验证明一氧化铅中含有氧元素(装置如图所示)．试管Ⅲ中盛放澄清石灰水。
（1）通入干燥氮气的作用是将 PbO 和 C 反应生成的气体驱赶到仪器Ⅲ中。若改通空气则无法达到目的， 原因是空气中的 等将成为氧的来源。
（2）若该学生实验时在Ⅲ处未见浑浊出现时，则在Ⅱ处发生的反应是（写出化学方程式）
。
（3）若要确保验证一氧化铅中一定存在氧元素的实验放功，请你对上述实验加以改进。具体方案是： 。
2.实验室用燃烧法测定某种氨基酸（CxHyOzNm）的分子构成。取 W g 该种氨基酸放在纯氧中充分燃烧，生成二氧化碳、水和氮气。按图所示装置进行实验，每步均充分反应，回答下列问题：
（1）实验开始时，首先通入一段时间的氧气，其理由是 。
（2）以上装置中需要加热的仪器有 A 和 D 两处，操作时应先点燃 处的酒精灯。
（3）实验测得 B、C 装置分别增重 m1 克和 m2 克，则该物质化学式中 x、y 比值为 。
3.2018 年 5 月 1l 日，人民日报报道：中国科技大学曾杰教授研究团队发现新型催化剂，把 CO2 与 H2 高效转化为清洁液体燃料甲醇，实现了“人工碳循环”。如图为某科研小组设计的利用化学链燃烧产生的高浓度 CO2 制备甲醇的流程图，据图回答：
（1）图 1 是利用镍（Ni）进行化学链燃烧的流程图。与传统的燃料燃烧方式相比，化学链燃烧排放的 CO2浓度高，易于收集。
①空气反应器中，金属镍与氧气在一定条件下燃烧生成氧化镍（NiO）；燃料反应器中发生的部分化学反应如下：Ⅰ．H2+NiO Ni+H2O；Ⅱ．CO+NiO Ni+CO2，其中属于置换反应的是 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），反应Ⅱ中发生还原反应的物质是 。
②与 CO、H2 直接在空气中燃烧相比，化学链燃烧排放出的 CO2 浓度更高的原因是 。
（2）图 2 是利用高浓度 CO2 制取甲醇的流程图：吸收池内，饱和碳酸钠溶液吸收高浓度 CO2 生成碳酸氢钠；分解池内，碳酸氢钠受热分解放出 CO2；合成塔内，利用新型催化剂，CO2 与 H2 反应生成甲醇（CH4O） 与水。
①吸收池内生成碳酸氢钠的化学方程式是 。
②合成塔内生成甲醇的化学反应中，参加反应的 H2 与 CO2 的质量比是 。该反应中，原料 H2 的理想来源是 。如果将来 H2 的制取技术取得突破，“CO2 与 H2 反应高效变甲醇”这一世界领先的研究成果的意义是 （答出一条即可）。
科学第4讲：化学实验探究参考答案
【例 1】（1）A 装置中无水 CuSO4 由白色变为蓝色；
（2）检验并除去二氧化碳气体；
（3）C 中澄清石灰水没有明显变化，D 中红色粉末逐渐变黑，E 中澄清石灰水变浑浊，
Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；
（4）未进行尾气处理，在 F 末端点燃一酒精灯或者在 F 末端用气球将气体收集起来；
（5）12g；
（6）10%。
【例2】（1）氢氧化钠；浓硫酸。（2）0.12。（3）1.74。（4） ABC。
【例 3】（1）碱性，增大，常压 30℃时氨气在水中达到饱和时浓度小于 35%．
（2）氨水浓度越大，硫酸钾溶解度越小，低温．
（3）NH3，7：5；
（4）漏斗，使溶解产生的热量及时散发，防止局部过热而引起液体飞溅
（5）AB。
【例 4】红色；氢离子；气泡；黄色
【猜想】③；质量守恒定律或化学反应前后元素的种类不变；
【结论】乙；二氧化碳；不能
【实验】步骤一：草酸晶体中水的质量：12.6g-9g=3.6g，因此无水乙二酸和水的质量比为 9g：3.6g=90： 18X，因此 X=2；古答案为 1：2；
步骤二1. 水；2. 二氧化碳；3. 石灰水不变浑浊；石灰水变浑浊；4. 3CO+Fe2O3_2Fe+3CO2；
不能；5. 收集多余的一氧化碳，防止污染空气；H2C2O4 CO2↑+CO↑+H2O。
1．（1）C+2H2SO4 CO2↑+2SO2↑+2H2O
（2）④②①③
检验产物中有 SO2 气体；除去气体中的 SO2；证明 SO2 气体已完全除尽；
无水硫酸铜粉末；H2O
澄清石灰水；CO2
【分析】浓硫酸与木炭共热化学方程式为 C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O；生成 CO2、SO2 和 H2O 检验过程应为检验水蒸气→检验并除尽二氧化硫→检验二氧化碳；无水硫酸铜为白色固体，遇水变蓝，可用于检验水；SO2 能使红色的品红溶液褪色，CO2 不能使红色的品红溶液褪色，因此装置 A 中盛有红色的品红溶液来检验二氧化硫；二氧化硫影响二氧化碳的检验，因此检验二氧化碳前先除尽二氧化硫，装置 B 中盛有的酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，而不除去二氧化碳，装置 C 中的红色的品红溶液是用来证明 SO2 气体已完全除尽的；二氧化碳的检验方法为通过澄清的石灰水， 使澄清的石灰水变浑浊。
2、实验 l：反应中产生氧气和放出热量，使脱脂棉达到燃烧的条件；
猜想：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
氢氧化钠溶液与二氧化碳反应后生成的碳酸钠溶液也显碱性，也能使酚酞试液变为红色；
[实验探究]
[得出结论]：Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2
3.
1. （1）O2（2）PbO＋C Pb＋CO↑
Ⅰ处改通干燥 H2，Ⅱ处只装氧化铅，Ⅲ处换成盛无水 CuSO4 的干燥管。
2.（1）排出装置中的空气，防止影响实验结果。（2）D
（3）实验测得 B、C 装置分别增重 m1g 和 m2g，说明反应生成水、二氧化碳质量分别是 m1g 和
m2g，碳元素质量为：m2g× ，氢元素质量为：m1g× ， 根据题意有：12x：y＝m2g× ：m1g× ，
＝ ，
故填： 。
3.（1）① I； NiO。②氮气等被分离出去。（2）①Na2CO3+H2O+CO2＝2NaHCO3。
② 3：22． 水。 减轻全球变暖（合理即可）。

展开更多......

收起↑