第1章 物质及其变化-酸碱盐实验探究（含答案）

专题五——酸碱盐实验探究
一、酸碱的性质探究
1.小芳同学做镁与稀盐酸反应的实验时，发现试管中出现灰白色沉淀，该小组同学对灰白色沉淀的成分进行如下探究：
（提出假设）假设一：含有氯化镁
假设二：有镁粉
假设三：含有氢氧化镁
（查阅资料）①氯化镁易溶于水；
②在一定条件下，镁可与冷水缓慢反应.
（设计并进行实验）各取少量灰白色沉淀加入2支试管中，进行如下实验：
编号
实验操作
实验现象
实验1
加入适量蒸馏水，搅拌
沉淀未见减少
实验2
加入适量稀盐酸
沉淀全部溶解，没有气泡产生
（得出结论）由实验1可知，假设一不成立；由实验2可知，沉淀中不含
.
假设三
（填“成立”或“可能成立”或“不成立”）.
（3）
（实验反思）实验后同学们请教老师得知，灰白色沉淀的主要成分是碱式氯化镁碱式氯化镁受热易分解产生氯化氢气体.于是小芳再取少量灰白色沉淀于试管中加热，并将有紫色石蕊溶液的滤纸条悬于试管口预期的实验现象是
.
（4）
为探究镁与稀盐酸反应生成碱式氯化镁的条件该小组同学进行了如下实验：在小烧杯中加入一定量稀盐酸和去除氧化膜的镁带，察实验现象，并测量溶液pH的变化.结果见下表：
时间/min
0
2
4
8
12
16
20
24
溶液pH
2.0
5.3
7.0
8.6
9.3
9.8
10.0
10.0
实验现象
-
镁带溶解较快，产生大量气泡，无沉淀生成
镁带缓慢溶解，产生气泡速度减慢，溶液变浑浊，烧杯底部都有灰白色溶液
根据表中信息，请描述溶液pH变化的规律并解释原因：
2.小科同学设计如图实验装置(铁架台等仪器省略)制备CO2和验证CO2能否与NaOH反应。
（1）
请补充画出装置C中a、b导气管。
（2）
小意分析实验后，发现此装置有明显不足，至少应添加一个洗气瓶F，你认为应该在
(填装置字母)之间加入装有
(填试剂字母)的洗气瓶F。
a.浓NaOH溶液
b.澄清石灰水
c.饱和NaHCO3溶液
d.饱和Na2CO3溶液
（3）
打开止水夹K1，检查气密性，加入药品开始实验，当观察到装置E的现象是
，可确定装置C收集满CO2。
（4）
当装置C中收集满CO2，
关闭止水夹K1，
打开止水夹K2，
把注射器D中的5mL浓氢氧化钠压入到装置C中，化学方程式为
，观察到的现象是
。
（5）
小平同学认为证明CO2与NaOH反应，还应把注射器D中浓NaOH溶液换成
，再做一次实验，其目的是
。
3.[2020衢州]在研究碱的性质时，向充满CO2的矿泉水瓶里加入少量Ca（OH）2溶液，拧紧瓶盖并振荡，瓶变瘪，但溶液中并未出现浑浊，那么Ca（OH）2溶液是否与CO2反应呢？于是同学们进行了猜想和实验：
猜想一：Ca（OH）2溶液与CO2不反应，是CO2溶于水导致瓶内气压变小而变瘪。
猜想二：Ca（OH）2溶液与CO2反应，生成了可溶性物质。
实验
步骤与操作
出实验现象与结果
光
结论
一
1.取2个相同的软塑料瓶，分别集满CO2气体，编号为A、B。
两瓶内气体无色透明，瓶子形状正常
Ca(OH)2溶液与CO2发生了化学反应
分别向A、B两瓶中加入等量的饱和Ca(OH)2溶液和?
??，立即拧紧瓶盖并振荡。
两瓶内液体未出现浑浊，两瓶均变瘪，A瓶变瘪程度更大。
二
测出反应前Ca(OH)2溶液的pH。
大于7。
测出反应后A瓶内液体的pH。
小于7。
（1）将表中“？”处的内容补充完整：________。
（2）能判断“Ca（OH）2溶液与CO2发生化学反应”的依据：________。
（3）查阅资料得知：A瓶中未出现浑浊是因为过量的CO2与H2O和CaCO3反应生成可溶性的Ca（HCO3）2。有人提出，只要利用现有装置和试剂，对实验一稍作补充或改进就能观察到浑浊现象，请简要说明你的做法：________。
4.膨松剂在我们的日常饮食中屡见不鲜，小到包子馒头，大到其它的肉类食品，膨松剂的运用十分的广泛。某面包膨松剂由碳酸氢钠和碳酸氢铵一种或两种物质组成，甲同学想对其成分进行检验。查阅资料后，他设计了如图所示的实验装置（实验开始前弹簧夹都处于关闭状态），并分3步进行实验。
资料：①膨松剂在面包制作过程中发生反应：2NaHCO3=△=Na2CO3+H2O+CO2↑，
NH4HCO3?=△=?NH3↑+
H2O
+
CO2↑；
②氨气溶于水所得溶液为氨水，呈碱性。
实验操作：
第1步：关闭K2，
打开K1，经过加热，D中酚酞变红。
第2步：关闭K1，
打开K2，加热至试管B中的水里气泡不再产生。
第3步：观察到大试管中还有剩余物质。
根据以上信息回答以下问题：
（1）
从“第2步”可知，装置B的作用是
。
（2）
如果没有装置C，可能不会出现
实验现象
（3）
写出实验中的膨松剂物质组成：
。
5.某小组同学利用pH传感器对碳酸氢钠、碳酸钠的某些性质进行以下探究。25℃时，向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中，分别逐滴加入相同浓度的盐酸，用pH传感器测得pH变化与时间的关系如图1、图2所示。将图2的阴影部分与图1进行叠加，发现两者基本重合。回答下列问题：
（1）
开始实验时NaHCO3溶液呈
。（选填“碱性”、“酸性”或“中性”）
（2）
a点的溶质为
。（填写化学式）
（3）
依据实验获取的信息，你说说如何区分NaHCO3溶液和Na2CO3溶液
。
（4）
含有等碳原子数的NaHCO3?和Na2CO3?溶液，加入足量的盐酸，产生二氧化碳的质量???????。
A
.碳酸氢钠多
B
.碳酸钠多
C
.两者一样多
D
.无法确定
二、反应溶质成分探究
1.科学课外兴趣小组围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组开展探究活动。请请你和他们一起完成以下实验探究：
[演示实验]将一定量稀盐酸加入到盛氢氧化钙溶液的小烧杯中。
[查阅资料]CaCl2溶液显中性。
[提出问题]实验中未观察到明显现象，部分同学产生了频感：反应后溶液中除了水还有哪些成分？
[猜想与假设]针对疑问，同学猜想如下：
猜想a：只有CaCl2
猜想b：有CaCl2和HCl
猜想c：有
(填化学式)
?[实验探究]为了验证猜想，甲小组设计了下列三个方案：
实验方案
方案Ⅰ滴加紫色石蕊试液
方案Ⅱ加入铁粉
方案Ⅲ滴加Na2CO3溶液
实验操作
实验现象
溶液不变色
产生白色沉淀
实验结论
猜想a正确
猜想b正确
猜想c正确
?[评价反思]乙组同学认为滴加Na2CO3溶液产生白色沉淀，并不能证明猜想c正确，请你帮助他们说明原
因：
(用化学方程式解释)。
?[拓展迁移]丙小组同学认为，要验证猜想c成立，还可借助其他方案，为完成实验探究，下列物质中可选用的有
(填序号)。
①CO2
②CuSO4溶液
③BaCO3
④酚酞溶液
⑤FeCl3溶液
2.根据复分解反应发生的条件，并利用给出的部分酸碱盐溶解性的信息通过如图所示的实验判断稀硫酸与KOH、Ba(NO3)2、K2SO4、K2CO3能否发生复分解反应：
（1）
不能与稀硫酸发生复分解反应的是
。
（2）
试管B中发生的反应可用化学方程式表示为
。
（3）
同学们将实验后的所有物质倒入同一烧杯中，后续实验及现象如图。
综合分析有关实验的现象回答：
①无色滤液b一定呈
(填“酸”、“碱”或“中”)性；
②上述实验所得无色滤液b中可能存在的溶质是
，请你设计实验证明该溶质是否存在。你的实验操作是
。
3.某化学学习小组的同学对一瓶久置的氢氧化钠的化学成分产生了兴趣，他们根据自己已学的知识进行如下探究，请你共同参与并填空
（1）
【猜想假设】猜想一：只有氢氧化钠；猜想二：是氢氧化钠和碳酸钠的混合物；
猜想三：
。
（2）
【查阅资料】
⑴BaCl2溶液显中性；
⑵Na2CO3溶液与BaCl2溶液能反应产生白色沉淀。
【实验探究】
实验步骤
实验现象
实验结论
⑴用小试管取少量固体样品加水完全溶解，再滴加过量BaCl2溶液
产生白色沉淀
猜想
不正确
⑵取（1）中的少量上层清液于试管中，滴加酚酞溶液
猜想二正确，猜想三不正确
（3）
【实验结论】
该氢氧化钠样品已部分变质，其化学成分是NaOH与Na2CO3的混台物，引起NaOH变质的化学方程式为
。
（4）
【反思交流】
①某同学认为用Ba(OH)2溶液代替BaCl2溶液也可以得到同样的结论，你认为该同学的说法是否正确？
(填“正确”直“不正确”)。
②另一同学认为上述实验步骤可以先滴酚酞，再加过量BaCl2溶液，也可以得到正确的结论。你是否同意？
三、中和反应探究
1.?(2021·呼和浩特)?中和反应是一类重要的化学反应，化学兴趣小组做了如下实验：
（1）
观察到试管①③中共同的明显现象是
，试管②中没有明显现象。
（2）
（提出问题）试管②中没有明显现象，是否发生了反应?
（实验探究）
化学兴趣小组取少量实验后试管②中的溶液，分别放入a、b两支试管中，向a试管中滴入酚酞溶液，观察到了1（填写现象），证明了稀盐酸和氢氧化钠溶液一定发生了化学反应，为进一步探究试管②反应后溶液中溶质成分，还可以向试管b中加入下列物质中的
（填字母）。
A
Zn
B
Fe(OH)3?
C
FeCl3?
D
AgNO3
（3）
化学兴趣小组又利用pH传感器探究稀盐酸和氢氧化钠溶液的反应过程。实验操作和测定结果如图所示：
①该实验中，乙溶液是
；
②加入甲溶液6mL时，烧瓶中的溶液溶质成分
（填化学式）；
③根据该实验测定结果，判断发生化学反应的依据是
。
四、工艺流程探究（除杂过程）
1.[2021杭州]某种粗盐水中有少量含SO42-、K+的杂质，小金用这种粗盐水经过下列实验流程制取纯净氯化钠晶体。
（1）
固体A是
。(填化学式)
（2）
加碳酸钠溶液时发生反应的化学方程式
。
（3）
若将溶液C蒸发至出现大量固体时停止加热，利用余热将溶液蒸干得到晶体，所得体仍不是纯净的氯化钠，理由是
。
2.某矿石由MgO、Fe2O3、CuO和SiO2组成。用它制备氢氧化镁的流程如图所示：
沉淀物
Fe（OH）3
Cu（OH）2
Mg（OH）2
开始沉淀
1.9?
4.2
9.1
完全沉淀
3.2
6.7
11.1
（1）
溶液A中的阳离子除了?Mg2+和Fe3+外还有
（填离子符号）。
（2）
请根据流程图和表一分析，在溶液A中加入熟石灰后控制PH为7-9的目的是
。
（3）
溶液B与适量熟石灰反应制得氢氧化镁，过滤时检验是否洗涤干净的操作方法是
。
五、成分测量探究
1.某科学兴趣小组在实验室发现一瓶混入Na2CO3的NaOH固体，于是他们对该固体中Na2CO3的含量进行了探究。
[查阅资料]
Ⅰ．碱石灰是氢氧化钠与氧化钙的固体混合物。
Ⅱ．无水硫酸铜是一种白色固体，遇水会变成蓝色。
[提出问题]该固体中Na2CO3的质量分数是多少？
[反应原理]碳酸钠与稀硫酸反应会生成CO2?，反应的化学方程式为：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
[制定计划]同学们设计了实验方案(装置气密性良好，浓硫酸、碱石灰均足量)。
方案：用图1所示装置测定反应生成CO2的质量。称取一定质量的样品于锥形瓶中，通入一段时间空气后，向样品中滴加稀硫酸，待样品反应完全，继续通入一段时间空气后，测出生成CO2的质量，计算。
[分析与讨论]⑴方案中，浓硫酸的作用是
。
⑵小科同学认为原方案的装置设计还存在一个明显缺陷，可增加图2中的一个装置进行改进，改进后整套装置的连接顺序为
(按气流方向填写装置序号)。
[进行实验]同学们在完善实验方案后，测出了该NaOH固体中Na2CO3的质量分数。
[反思与评价]实验后，有同学提出，还可以用“沉淀法”进行测定：称取一定质量的样品放入试管中，加水溶解，加入过量X物质，充分反应后，过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量，计算可得固体中Na2CO3的质量分数。则X物质可以是下列中的
(选填字母代号)
A．KCl溶液
B．MgCl2溶液
C．Ba(NO3)2溶液
D．Ca(OH)2溶液
2.日常生活中使用的塑料袋有用聚乙烯制成的，也有用聚氯乙烯制成的。小明同学听说包装食品的塑料袋应该是前者而不是后者，便设计了一个实验方案，用平常在超市买东西时带回来的塑料袋进行探究，以验证其成分。
【查阅资料】聚乙烯燃烧生成CO2和H2O;聚氯乙烯燃烧除了生成CO2和H2O之外，还会有HCl气体产生。
【实验探究】小明将以下实验装置按甲图中ABCD顺序连接好，然后进行探究。
（1）
在实验过程中若B、
C、D装置都产生明显的现象,则该塑料袋是用
制成的.(填“聚氯乙烯”或“聚乙烯”)
【实验反思】连接实验装置时，能否将装置C、D顺序调换?请说明理由。
（2）
【继续探究】小明为了测定聚乙烯的组成，取了5.6g聚乙烯塑料碎片放在硬质玻璃管中，鼓入充足的氧气使之燃烧，将产生的气体通入足量的浓硫酸和氢氧化钠溶液中，并将实验结果记录在下表中。
【实验结果】
实验前
实验后
B装置的质量/g
213.6
220.8
C装置的质量/g
200.2
217.8
聚乙烯中是否含有氧元素
(填“有”或“无”)；碳氢元素的质量比为
.
3.(2021·黄冈)?兴趣小组同学在做镁与盐反应的实验时，不小心将镁条加到饱和的碳酸氢钠溶液中，意外发现溶液中有白色不溶物生成。同学们对白色不溶物的成分产生了浓厚兴趣，于是在老师的帮助下进行了如下的探究。
?
（提出问题）白色不溶物是什么物质？
（猜想与假设）猜想①是Mg(OH)2
猜想②是MgCO3
猜想③是Mg(OH)2和MgCO3的混合物
（查阅资料）①MgCO3、Mg(OH)2加热易分解，分别生成两种氧化物。
②白色无水硫酸铜遇水变蓝。
③碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
（实验验证）取适量干燥的白色不溶物，充分加热，并使分解产生的气体依次通过如图1所示装置。
（1）
（实验现象）装置A中
，装置B中
。
（2）
（实验结论）猜想③正确。请写出Mg(OH)2受热分解的化学方程式
。
（3）
（拓展探究）直接向白色不溶物中滴加足量
，也能检验MgCO3的存在。
同学们为了进一步测定白色不溶物中各组分的质量关系，继续进行了下列探究；
称取干燥的白色不溶物36.8g，充分加热至不再产生气体，并使分解产生的气体全部被如图2所示装置C和D吸收。
（4）
（实验数据）实验后装置C增重3.6g，装置D增重13.2g。
（实验结论）若上述白色不溶物的组成用xMg(OH)2?yMgCO3表示，则x：y＝
。
（5）
（反思评价）实验后，同学们经过讨论交流，发现实验方案可进一步优化，下列优化方案错误的是
（填序号）。
①只称量装置C、D增重的质量，不称量白色不溶物的质量
②去掉装置D，只称量白色不溶物和装置C增重的质量
③去掉装置C，只称量白色不溶物和装置D增重的质量
4.某实验小组取用生石灰时，发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂，小科认为生石灰已变质，试剂瓶中可能含有CaO、Ca(OH)2、CaCO3等三种物质，并开展如下探究：称取10.6g样品，并设计实验方案及实验装置(
如图所示)。
①检查装置气密性，在锥形瓶内加入样品10.6g和适量的水并放出热量，并连接好仪器；
②打开分液漏斗活塞，将稀盐酸缓缓注入锥形瓶中，使样品恰好完全反应，准确测得量筒内共收集到1100mL的水(装有水的广口瓶的水面上方铺有一层油)；
③拆下装置后，往锥形瓶内的溶液中注入足量硝酸银溶液，至沉淀完全，经过滤、洗涤和干燥后，称量沉淀质量。
注：本实验条件下，二氧化碳的密度2g/L。
（1）
试写出样品溶于水放热的化学方程式
。
（2）
碳酸钙与盐酸反应属于化学四大基本反应中的
。
（3）
若不在水面上铺层油，则实验测得的样品中CaCO3质量
(填“大于”、“小于”或“等于”)实际质量。
（4）
在步骤③中，当沉淀质量小于
g时，说明样品中还含有Ca(OH)2。
5.对久置于空气中的“生石灰”干燥剂的组成成分及含量进行探究
（查阅资料）Ca(OH)2加热到一定温度时会发生分解反应，生成两种氧化物。
（实验探究）该小组称取10.0g干燥剂样品于控温电加热器中，按如图所示装置进行实验(装置气密性良好，装置A、B、C中药品足量，实验操作正确)
（实验数据记录）充分反应后，产物被完全吸收，A装置增重0.9g，B装置增重2.2g
（分析与结论）该包干燥剂的成分有
(填化学式)，其中Ca(OH)2的质量为
g。
（反思与拓展）
①停止加热后，需要通入N2一段时间的目的是
。
②若没有C装置，会导致含量测定结果偏小的成分是
。(填物质名称)。
专题五实验探究答案
一、酸碱的性质探究
1.（得出结论）镁粉
可能成立
（实验反思）蘸有石蕊溶液的滤纸条变红
镁与稀盐酸反应，消耗溶液氢离子，使pH升高，由于前段反应放热，镁继续和热水反应生成碱性溶液pH升高
2.（1）
图略
（2）AB之间
c
（3）
紫色石蕊溶液变红色
（4）
方程式略，现象是E中溶液倒吸入C中
（5）
水
，做对比
3.（1）蒸馏水或水
（2）A、B两瓶均变瘪且A瓶的变瘪程度更大；或者Ca（OH）。溶液与CO2混合后，溶液pH变小
（3）重新实验，将足量的饱和Ca（OH）2溶液加入集满CO2的塑料瓶中（或者继续向A瓶内加入足量的饱和澄清石灰水）
4.（1）
判断反应是否完全
（2）
D中酚酞变红色（3）
NaHCO3和NH4HCO3?
5.（1）
碱性
（2）
NaCl和HCl
（3）去挖适量NaHCO3溶液和Na2CO3溶液，逐滴加入稀盐酸，立即出现气泡的则是碳酸氢钠，如果先无气泡，后出现气泡的则是碳酸钠。
（4）
C
二、反应溶质成分探究
1.
2.（1）
C（2）
方程式略
（3）①中
②硫酸钾
；取少量滤液b，加入足量硝酸钡溶液，若有白色沉淀生成则含有硫酸钾。
3.（1）
只有碳酸钠
（2）
一
溶液变红色
（3）
方程式略
（4）
①不正确
②同意
三、中和反应探究
1.（1）
固体逐渐溶解
（2）
AB
（3）
①稀盐酸
②HCl
和NaCl
③溶液由PH小于7变成大于或等于7
四、工艺流程探究（除杂过程）
1.（1）BaSO4
（2）
方程式略（3）
钾离子没有去除
2.（1）
Cu2+和H+
（2）
使Cu2+和Fe3+变成沉淀去除，而镁离子不能变成氢氧化镁沉淀
（3取最后一次滤液，向其中加入无色酚酞，如过不变红说明已经清洗干净
五、成分测量探究
1.
2.（1）
聚氯乙烯
【实验反思】不能，HCl会与澄清石灰水反应，无法验证产物中是否含有HCl气体
（2）
无
6：1
3.（1）无水硫酸铜变蓝色
，澄清石灰水变浑浊
（2）
方程式略
（3）
稀HCl
（4）
2：3
（5）③
4.（1）
方程式略
（2）复分解反应（3）
小于
（4）43.05
5.