【备考2021】实验探究专项训练
一、实验探究题
1.(2020九上·南开期中)实验室利用下图实验装置进行有关化学实验。
回答下列问题:
(1)写出图中标号仪器的名称:① ;② 。
(2)用高锰酸钾制取并收集干燥的氧气,应选用的装置是 (填字母序号),该反应的化学方程式为 ,其中转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是 (填最简整数比)。
(3)某同学用高锰酸钾制备氧气,并用排水法进行收集。下列操作正确的是 (填字母序号)。
a.先向大试管中加入高锰酸钾固体再检查装置气密性
b.当导管口有气泡连续、均匀冒出时,开始收集氧气
c.集气瓶中氧气收集满后。在水面下用玻璃片盖住瓶口,再将其移出水面
(4)已知实验室常用固体石灰石和液体稀盐酸常温下反应制取二氧化碳,二氧化碳密度比空气大,能溶于水,则应选择的制取并收集的装置为 (填字母序号)。
【答案】(1)长颈漏斗;水槽
(2)AE;2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;1:4
(3)bc
(4)BE
【知识点】气体反应装置的选取;常用气体的收集方法;氧气的实验室制法
【解析】【解答】(1)①是长颈漏斗②是水槽(2)高锰酸钾制取氧气需要加热,所以选择装置A固固加热型装置。排空气法收集的气体较干燥,且氧气的密度比空气大,所以收集装置选择E,向下排空气法收集。故填:AE。
该反应的化学方程式为2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。
每2个高锰酸钾分子参加反应生成2个氧气分子,氧原子的质量相同。所以转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是2:(2×4)=1:4。(3)a.先向检查装置气密性再加入药品,不正确。
b.当导管口有气泡连续、均匀冒出时,开始收集氧气,以免混入空气。正确。
c.集气瓶中氧气收集满后。在水面下用玻璃片盖住瓶口,再将其移出水面,以免移出水面后有空气进入。正确。
故填bc。(4)固体石灰石和液体稀盐酸常温下反应制取二氧化碳,所以发生装置选择B固液不加热型装置。二氧化碳能溶于水,密度比空气大所以选择E向上排空气法收集。故填BE。
【分析】(1)根据常用仪器的名称分析
(2)根高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,根据反应物的状态和反应条件确定发生装置,根据气体的密度和水溶性确定收集装置分析
(3)根据高锰酸钾制取氧气的方法分析
(4)根据反应物的状态和反应条件确定发生装置,根据气体的密度和水溶性确定收集装置分析
2.(2021·天桥模拟)如图所示为实验室中常见的气体的制备、干燥、收集和性质实验的部分仪器(组装实验装置时,可重复选择仪器),试根据题目要求,回答下列问题:
(1)若用H2O2溶液与MnO2固体反应制取并收集干燥的氧气,按照要求设计实验装置,连接仪器,并检验装置的气密性。
①制取并收集干燥的氧气所选仪器的连接顺序为 (填写仪器序号字母),MnO2在反应前后的质量 (选填“增大”“减小”“不变”之一)。
②上述制取氧气的化学反应方程式为 。
(2)小强同学欲用一氧化碳气体(含少量水蒸气)测定某不纯氧化铁样品的纯度(杂质为单质铁),并验证反应中气体生成物的性质,小强同学设计了实验方案:气体流向是从左向右,选择的仪器按D→C→B顺序连接,然后进行实验(假设有关反应均反应完全)。
①仪器C处大玻璃管内出现的反应现象为 。
②装置D的作用是 ,装置B的作用是 。
③通过测量反应前后C处大玻璃管的质量变化,来计算氧化铁的纯度。若其他操作正确,反应结束熄灭酒精灯后,维续通入一氧化碳气体,直至大玻璃管冷却,则这样计算出的氧化铁样品纯度与实际值比较将 (填“一定偏大”“一定片少”“基本一致”之一)。
④在这个实验装置中,除了可以利用反应前后C处大玻璃管的质量数据变化来计算氧化铁样品的纯度外,还可以通过测量装置B质量的变化来计算氧化铁样品的纯度,若装置B增重0.66g,则样品中Fe2O3的质量为 g。
⑤小强同学设计的这套实验装置是否存在不足之处,若有请写出你的具体改进建议 。
【答案】(1)ADE;不变;2H2O2 2H2O+O2↑
(2)红色固体变为黑色;干燥作用;检验是否生成二氧化碳;基本一致;0.8;没有尾气处理装置一氧化碳污染环境,在尾部放一盏燃烧的酒精灯
【知识点】氧气的实验室制法;催化剂的特点与催化作用;一氧化碳还原氧化铁
【解析】【解答】(1)①若用H2O2溶液与MnO2固体反应制取并收集干燥的氧气,该反应不需要加热,发生装置选A,氧气密度比空气大,可以用向上排空气法收集,收集装置选E,制取并收集干燥的氧气,可用浓硫酸干燥,所选仪器的连接顺序为ADE,MnO2是催化剂在反应前后的质量不变,故填:ADE,不变。
②过氧化氢分解生成水和氧气,上述制取氧气的化学反应方程式为2H2O2 2H2O+O2↑,故填:2H2O2 2H2O+O2↑。
(2)①一氧化碳和红色氧化铁高温生成黑色铁和二氧化碳,仪器C处大玻璃管内出现的反应现象为红色固体变为黑色,故填:红色固体变为黑色 。
②浓硫酸具有吸水性,装置D的作用是干燥作用,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,装置B的作用是检验是否生成二氧化碳,故填:干燥作用;检验是否生成二氧化碳。
③通过测量反应前后C处大玻璃管的质量变化,来计算氧化铁的纯度。若其他操作正确,反应结束熄灭酒精灯后,维续通入一氧化碳气体,直至大玻璃管冷却,不会影响大玻璃管质量变化,则这样计算出的氧化铁样品纯度与实际值比较将基本一致,故填:基本一致。
④若装置B增重0.66g,说明生成了0.66g二氧化碳.
设氧化铁质量为x,则:
x=0.8g
故填:0.8。
⑤小强同学设计的这套实验装置,没有尾气处理装置一氧化碳污染环境,需在尾部放一盏燃烧的酒精灯,故填:没有尾气处理装置一氧化碳污染环境,在尾部放一盏燃烧的酒精灯。
【分析】(1)根据过氧化氢制氧气发生装置选择、催化剂反应前后质量和化学性质不变的特点分析;
(2)根据氧化铁还原成铁是红色固体变黑色、实验步骤、方程式计算方法分析,利用生成二氧化碳质量代入方程式计算氧化铁质量。
3.(2020·达县)小明周末从凤凰山带回一瓶浑浊的山泉水,他在化学实验室模仿自来水厂净化过程,最终制成蒸馏水,流程如图所示:
(1)操作①的名称是 ,若经过操作①后,所得液体仍然浑浊,其原因可能是 (填序号)
A、漏斗内的滤纸有破损
B、漏斗下端未紧靠烧杯内壁
C、漏斗内液面高于滤纸的边缘
(2)取少量液体D于试管中,加入肥皂水,振荡,发现有较多浮渣产生,说明液体D是 水。
(3)小明用得到的蒸馏水配制50g质量分数10%的氯化钠溶液,如图是配制该氯化钠溶液的实验操作示意图:
①计算:需要氯化钠固体5g,水 mL(水的密度为1.0g/cm3);
②称量:用托盘天平称取氯化钠固体,用规格为 mL(填“10”、“50”或“100”)的量筒量取所需要的水,倒入盛有氯化钠的烧杯中;
③溶解:用玻璃棒搅拌,目的是 。
【答案】(1)过滤;AC
(2)硬
(3)45;50;加速(氯化钠的)溶解
【知识点】过滤的原理、方法及其应用;硬水与软水;一定溶质质量分数的溶液的配制
【解析】【解答】(1)操作①是将固体和液体分离,故名称是过滤,若经过操作①后,所得液体仍然浑浊,其原因可能是漏斗内的滤纸有破损或漏斗内液面高于滤纸的边缘,
故答案为:AC。(2)水中加入肥皂水,振荡产生泡沫较多的是软水,泡沫较少的是硬水,取少量液体D于试管中,加入肥皂水,振荡,发现有较多浮渣产生,说明液体D是硬水。(3)①计算:需要氯化钠固体5g,水的质量为 ,水的体积为 。②称量:用托盘天平称取氯化钠固体,水的体积为45mL,量筒选取和所量取液体体积接近的量程,故用规格为50mL的量筒量取所需要的水,倒入盛有氯化钠的烧杯中。③溶解:用玻璃棒搅拌,目的是加速(氯化钠的)溶解。
【分析】(1)根据过滤的操作及注意事项分析
(2)根据硬软水的检验方法分析
(3)根据溶液配制的步骤及方法分析
4.(2020·德州)小倩同学了解到:外国人把中国称为“China”,在英文中与瓷器是同一个单词。“青花瓷”又是在中国瓷器中最具代表性的。绘制青花瓷纹饰的原料中主要含有氧化钴(CoO)。
她查阅元素周期表发现钴(读音: )元素符号为Co,在周期表中与铁元素同位于第4周期、第Ⅷ族。
(提出问题)小倩同学产生疑问:为什么钴和铁都在第Ⅷ族呢?
(寻求帮助)
(1)(咨询老师)得知:因为铁与钴两种元素原子的结构具有相同点(见右图),使得二者的化学性质相似。因此把这两种元素放在一起。请你帮助小倩完成下列问题:
①钴元素在元素周期表中的原子序数为 ,一个钴原子比一个铁原子多一个 (填序号)。
a.中子
b.电子
c.质子
d.电子层
②铁原子与钴原子具有相同的 (填序号,下同)。元素的化学性质主要与原子的 有关,因此二者的化学性质相似。
a.核电荷数
b.核外电子数
c.电子层数
d.最外层电子数
③在化学反应中,金属钴和铁一样,也能与稀盐酸发生反应放出氢气,反应的化学方程式为 ;钴在氧气中燃烧生成Co3O4,化学方程式为 。
(2)(查阅资料)钴元素有着广泛的用途:钴及其化合物在材料生产、化工生产、医疗中都有着广泛的应用。钴在电池制造中需求量增长很快,钴酸锂(已知:化学式为LiCoO2,锂元素化合价为+1)常用作手机电池的正极材料,其中钻元素的化合价为 。
(3)(深入探讨)
(产生问题)既然钴与铁的单质具有相似的性质,那么两种元素的化合物是否也有相似的化学性质?
(设计并实验验)
根据所学知识,同学们已知下列反应可以进行,并进行实验:
观察记录实验现象:氧化亚铁为黑色固体;实验a中,随着稀盐酸的加入,黑色固体逐渐溶解,溶液呈现浅绿色;实验b中,加入氢氧化钠溶液后出现白色沉淀,静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最后变为红褐色。(查阅资料得知:原因是溶液中的Fe(OH)2遇空气中的氧气生成Fe(OH)3)
同学们欲探究钴元素化合物的性质,设计并进行了如下实验:
请你依据实验现象,完成下列问题:
I.实验①中,取少量灰黑色的氧化钴放入试管中,加入稀盐酸,固体被溶解,溶液呈红色,写出反应的化学方程式 。另取一支试管加入少量氧化钴,滴入浓盐酸,固体被溶解溶液呈绿色。说明反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的 有关。
Ⅱ.实验②中,加入氢氧化钠溶液,出现青蓝色沉淀。将试管静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最终变为棕色,试推测沉淀物颜色变化可能与空气中的 有关。通过实验探究,同学们得出结论:铁和钴两种元素的化合物化学性质相似。
【答案】(1)27;bc;cd;d;;
(2)+3
(3);浓度;氧气
【知识点】原子结构示意图与离子结构示意图;元素周期表的特点及其应用;实验探究物质的性质或变化规律
【解析】【解答】(1)① 由图可知钴核电荷数为27,原子序数=核电荷数=27,由图可知一个钻原子比一个铁原子多一个质子同时也多一个电子,故填:27;bc。
② 铁原子与钴原子具有相同的电子层数和最外层电子数,元素的化学性质主要与原子的最外层电子数有关,因此二者的化学性质相似,故填:cd;d。
③ 在化学反应中,金属钴和铁一样,故钴和稀盐酸反应生成二价钴和氢气,化学方程式为 ,和氧气反应生成四氧化三钴,化学方程式为 ,故填: ; 。
(2)根据化合价代数和为零,设钴元素化合价为x,则(+1)+x+(-2)×2=0,故x=+3,故填:+3。
(3)I.实验①中,取少量灰黑色的氧化钴放入试管中,加入稀盐酸,固体被溶解,溶液呈红色,氧化钴属于金属氧化物和酸反应属于复分解反应,化学方程式为 ,另取一支试管加入少量氧化钴,滴入浓盐酸,固体被溶解溶液呈绿色。说明反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的浓度有关,故填: ;浓度。
实验②中,加入氢氧化钠溶液,出现青蓝色沉淀。将试管静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最终变为棕色,溶液中的Fe(OH)2遇空气中的氧气生成Fe(OH)3,钴和铁化学性质似,推测沉淀物颜色变化可能与空气中的氧气有关,故填:氧气。
【分析】(1)① 根据元素周期表可知,原子序数=质子数=核电荷数。
② 元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子数。
③ 根据钴和稀盐酸反应生成二价钴盐和氢气,写出化学方程式 。
(2)根据在化合物中,元素的正负化合价代数和为零,进行计算。
(3)根据灰黑色的氧化钴与稀盐酸反应,生成氯化钴和水,写出化学方程式。
根据实验,以及实验现象,进行分析。
5.(2020·土默特左旗模拟)化学兴趣小组的同学在实验室发现一瓶保管不当,盛有无色溶液的试剂瓶,且标签破损(如图),其残缺的标签中只剩下“Na”字样。同学们很感兴趣,决定对其成分进行探究。
(提出问题)这瓶试剂可能是什么溶液呢?
(1)(交流讨论)根据受损标签的情况判断,这瓶试剂不可能是 (填字母)。
A酸
B碱 C盐
(2)(作出猜想)
①可能是Na2CO3溶液;
②可能是NaCl溶液;
③请你再作出一种猜想,猜想的物质与上面类别不同:可能是 溶液。
(3)(设计并实验)
实验 实验操作 实验现象 实验结论和解释
Ⅰ 取样于试管中,向其中滴加几滴无色酚酞试液。 无色溶液变红 该溶液不可能是NaCl溶液。 理由 。
Ⅱ 另取样于另一只试管中,向其中 滴加足量的 。 产生大量的气泡 该溶液溶质为碳酸钠。
由此,同学们得出结论:该溶液是碳酸钠溶液。
(4)老师指出该结论不严密。理由是:氢氧化钠溶液在空气中敞开放置,发生变质,能产生与实验Ⅰ和Ⅱ相同现象。老师提示,不需另取样,只要在实验Ⅰ后的试管中加入足量的 溶液,若观察到红色溶液不褪色现象,即可说明该溶液中有氢氧化钠。
【答案】(1)A
(2)NaOH
(3)滴酚酞溶液变红,则溶液显碱性,氯化钠溶液显中性;稀盐酸
(4)CaCl2
【知识点】实验探究物质的组成成分以及含量;化学实验方案设计与评价
【解析】【解答】[交流讨论]根据受损标签,含有钠元素,可能是氢氧根离子和钠离子构成,属于碱,可能是酸根离子和钠离子构成,属于盐,不可能是酸,这是因为酸的第一个元素符号应该是H,
故答案为:A。
[作出猜想]
(3)Na2CO3和NaCl均属于盐,则可能是钠离子和氢氧根离子构成的氢氧化钠,故可能是NaOH溶液。
[设计并实验]碱性溶液能使无色酚酞溶液变红色,酸性溶液和中性溶液均不能使酚酞溶液变红色,氯化钠溶液显中性,不能使酚酞溶液变红,稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳。
实验 实验操作 实验现象 实验结论和解释
Ⅰ 取样于试管中,向其中滴加几滴无色酚酞试液。 无色溶液变红 该溶液不可能是NaCl溶液。 理由滴酚酞溶液变红,则溶液显碱性,氯化钠溶液显中性。
Ⅱ 另取样于另一只试管中,向其中滴加足量的稀盐酸。 产生大量的气泡 该溶液溶质为碳酸钠。
氢氧化钠在空气中变质是氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠,故不需另取样,只要在实验Ⅰ后的试管中加入足量的CaCl2溶液,若观察到红色溶液不褪色现象,即可说明该溶液中有氢氧化钠。
【分析】(1)根据酸碱盐的概念分析
(2)根据物质的组成分析
(3)根据氯化钠溶液是中性的分析
(4)根据碳酸钠和氯化钙的反应分析
6.( 实验探究物质的组成成分以及含量e)振衡中学化学实验小组的同学用氢氧化钠溶液和盐酸进行酸碱中和反应的实验时,向烧杯中的氢氧钠溶液加入稀盐酸一会后,发现忘记了滴加指示剂.因此,他们停止滴加稀盐酸,并对烧杯内溶液中的溶质成分进行探究.
(1)【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么?
【猜想】猜想一:溶质是CaCl2和Ca(OH)2
猜想二:溶质是CaCl2
猜想三:溶质是CaCl2和 .
(2)【査阅资料】氧化钙溶液呈中性.
【进行实验】
①小明同学设计用无色酚酞溶液验证“猜想一”是否成立.取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管里滴加几滴无色酚酞溶液,振荡,观察到溶液不变色.于是可以确定“猜想一” (填“成立”或“不成立”),其理由是 .
②小芳同学取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管中加入锌粒,发现有大量气泡产生.于是可以确定 (选填“猜想一”“猜想二”“猜想三”)成立.请你另外再设计一个实验来验证该猜想成立:
(3)【反思与拓展】在分析化学反应后所得物质成分时,除考虑生成物外还需考虑 .
【答案】(1)HCl
(2)不成立;氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色;猜想三;实验操作:取适量溶液于试管中,加入足量的碳酸钠溶液;实验现象:先产生气泡,后产生白色沉淀;实验结论:溶液中含有氯化钙和稀盐酸
(3)反应物是否过量
【知识点】酸的化学性质;碱的化学性质;中和反应及其应用;实验探究物质的组成成分以及含量;文字表达式
【解析】【解答】解:【猜想】
清想一:溶质是CaCl2和Ca(OH)2
猜想二:溶质是CaCl2
猜想三:溶质是CaCl2和HCl.
故填:HCl.【进行实验】(1)小明同学设计用无色酚酞溶液验证“猜想一”是否成立.取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管里滴加几滴无色酚酞溶液,振荡,观察到溶液不变色.于是可以确定“猜想一”不成立,其理由是氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色.
故填:不成立;氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色.(2)小芳同学取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管中加入锌粒,发现有大量气泡产生,说明溶液中含有稀盐酸,于是可以确定猜想三成立.
故填:猜想三.
验证猜想三成立的实验方案是:实验操作:取适量溶液于试管中,加入足量的碳酸钠溶液;
实验现象:先产生气泡,后产生白色沉淀;
实验结论:溶液中含有氯化钙和稀盐酸.
故填:实验操作:取适量溶液于试管中,加入足量的碳酸钠溶液;
实验现象:先产生气泡,后产生白色沉淀;
实验结论:溶液中含有氯化钙和稀盐酸.
【反思与拓展】
在分析化学反应后所得物质成分时,除考虑生成物外还需考虑反应物是否过量.
故填:反应物是否过量.
【分析】氢氧化钙和稀盐酸反应生成氯化钙和水;
氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色;
锌能和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气;
碳酸钠能和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,能和氯化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠.
7.(2020·唐山模拟)石家庄42中化学学习小组的同学对一瓶敞口放置的氢氧化钙固体产生了兴趣,他们根据自己所学知识进行如下探究:
【提出问题】该瓶药品的化学成分是什么?
(1)【查阅资料】氢氧化钙在空气中敞口放置易变质,请写出氢氧化钙变质的化学方程式 。
(2)氢氧化钙的溶解度曲线如图。
【猜想假设】 猜想一:Ca(OH)2
猜想二:CaCO3
猜想三:
(3)【实验验证】
实验操作 实验现象 实验结论
(1)取1g样品放入盛有50g水的烧杯中,充分搅拌后,静置 烧杯底部有较多固体未溶解 样品中含有CaCO3
(2)取实验(1)中上层淸液少许于试管中,再向试管中滴加2~3滴无色酚酞试液 样品中含有Ca(OH)2
【得出结论】甲同学认为猜想三正确。
(4)【反思交流】
①乙同学认为甲同学的结论不合理,他认为猜想一也可能正确,原因是 。
②丙同学认为要想验证猜想三正确,还需做如下实验:取实验(1)中未溶解固体于试管中,向试管中滴加适量稀盐酸,如有 ,则猜想三正确。
(5)【拓展提升】
①要想验证反应后物质的成分,除需验证有生成物以外,还应考虑反应物是否 。
②有些药品在空气中敞口放置易变质,请再举一例 。
【答案】(1)CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3 ↓+ H2O
(2)Ca(OH)2、CaCO3
(3)酚酞试液变红色
(4)烧杯底部较多未溶解的固体也可能是氢氧化钙;气泡产生
(5)过量;氢氧化钠(或生石灰等合理即可)
【知识点】碱的化学性质;药品是否变质的探究
【解析】【解答】(1)氢氧化钙变质是与二氧化碳反应生成碳酸钙和水,方程式为 CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3 ↓+ H2O ;
(2)因氢氧化钙能与二氧化碳反应,可能全部反应,可能部分反应,由所给猜想一和二可知,猜想三为氢氧化钙和碳酸钙;
(3)氢氧化钙溶液呈碱性,能使酚酞水溶液变红色;
(4)因氢氧化钙微溶于水,所以 烧杯底部较多未溶解的固体也可能是氢氧化钙 ;要证明猜想三正确,向试管中滴加盐酸,则会观察到有气泡产生;
(5) 要想验证反应后物质的成分,除需验证有生成物以外,还应考虑反应物是否过量;氢氧化钠或生石灰等敞口放置也会与空气中成分反应变质。
【分析】(1)根据氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水分析;
(2)根据敞口放置的氢氧化钙可能部分与二氧化碳反应分析;
(3)根据氢氧化钙溶液呈碱性分析;
(4)根据氢氧化钙微溶于水和碳酸钙与酸反应产生二氧化碳气体分析;
(5)根据氢氧化钠、氧化钙敞口放置也会变质分析。
8.(2020·新泰模拟)为了探究物质的化学性质,研究小组做了如图1所示实验。
请回答下列问题
(1)若取A所得溶液少许,加入石蕊试液,溶液显红色,故A所得溶液中一定含有的溶质是 (写化学式)。
(2)B试管中的实验现象 ,B中所发生反应的化学方程式: 。
(3)若取B所得溶液少许,加入酚酞试液,溶液显红色,由此可知,B所得溶液中一定含有的溶质是 (写化学式)。
(4)反应结束后,小组同学将反应后A、B试管中的上层清液倒入洁净的烧杯中。往烧杯中滴加紫色石蕊溶液,溶液变红,然后将烧杯内的物质过滤。为了确定滤液中溶质的成分,小组同学进行了如下探究。
【作出猜想】猜想一:NaCl 猜想二:NaCl、HCl 猜想三:NaCl、HCl、CaCl2
【评价交流】你认为以上猜想 不合理。
【实验验证】同学们对可能含有的物质进行确定。小组同学取一定量清液于试管中,向溶液中逐滴加入碳酸钠溶液,看到先产生大量的气体后生成沉淀。
【结论】根据现象得出,猜想 正确。产生气体的化学方程式: 。
(5)【拓展提高】根据以上反应现象得到如图2所示的图象。
小组同学对图象进行了分析,下列说法错误的是 。
A.O至A过程中,生成了气体
B.O至A过程中,溶液的pH变大
C.C点时对应的溶液中只有两种溶质
D.整个过程只发生了复分解反应
【答案】(1)CaCl2、HCl
(2)有白色沉淀产生;Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
(3)NaOH
(4)一;三;2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑
(5)C
【知识点】酸碱指示剂的性质及应用;酸的化学性质;实验探究物质的组成成分以及含量
【解析】【解答】(1) 若取A所得溶液少许,加入石蕊试液,溶液显红色,说明A溶液呈酸性,则盐酸有剩余,故A所得溶液中一定含有的溶质是 CaCl2、HCl ;
(2) B试管中碳酸钠与氢氧化钙反应,实验现象是有白色沉淀产生,反应方程式为 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH ;
(3) 若取B所得溶液少许,加入酚酞试液,溶液显红色,由此可知,B所得溶液中一定含有的溶质是生成的氢氧化钠,而碳酸钠和氢氧化钙可能剩余其中一种;
(4) A、B试管中的上层清液倒入洁净的烧杯中。往烧杯中滴加紫色石蕊溶液,溶液变红, 说明溶液仍呈酸性,即盐酸仍有剩余,所以溶液中溶质一定有 NaCl、HCl ,可能有氯化钙,猜想一不合理;
取一定量清液于试管中,向溶液中逐滴加入碳酸钠溶液,看到先产生大量的气体后生成沉淀 ,说明含有氯化钙,则猜想三成立,产生气体的原因是碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳气体,方程式为 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑ ;
(5) O至A过程中,是碳酸钠与盐酸的反应,现象是生成了气体,A正确; O至A过程中,溶液的pH变大 ,B正确; C点是氯化钙与碳酸钠刚好完全反应,对应的溶液中只有氯化钠一种溶质 ,C错误; 整个过程只发生了复分解反应 ,D正确;
【分析】(1)根据使石蕊试液变红的溶液呈酸性结合题中呈酸性的物质分析;
(2)根据碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠分析;
(3)根据反应后溶质成分一定有生成物质分析;
(4)根据加石蕊溶液呈酸性及反应后一定有氯化钠分析;
(5)根据盐酸和氯化钙的混合溶液中加碳酸钠时盐酸先与碳酸钠反应然后氯化钙与碳酸钠反应分析。
9.(2021·黄石模拟)从某废旧电子产品中可以提炼贵重金属,并得到硫酸铜溶液。其工艺流程如图所示:
(1)图中“操作”的名称是 。
(2)写出滤液中存在的金属阳离子 ,所得贵重金属中任意一种成分的化学式 。
(3)写出①中发生的化学反应方程式 (任写一种);该反应的基本类型为 。
【答案】(1)过滤
(2)Fe2+与 Al3+;Au(或 Pt)
(3)Fe+H2SO4 =FeSO4+ H2↑(或 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑);置换反应
【知识点】金属的化学性质;金属活动性顺序及其应用
【解析】【解答】(1) 图中“操作”是将固体和液体分离,名称是过滤;
(2)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,其他三种金属和稀硫酸不反应,故滤液中含有的金属离子是Fe2+与 Al3+ ; ,所得贵重金属中含有金和铂;
(3)反应①中铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,化学方程式为铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应
【分析】(1)根据固液分离的操作是过滤分析
(2)根据金属活动性顺序进行分析
(3)根据反应的特点进行分析
10.(2020九上·东莞期末)工业上利用空气、煤、水等制取尿素( )的主要工艺流程如下:
(1)空气中氧气约占体积的 ;过程Ⅰ分离空气,利用了氮气和氧气的 (填“熔点”或“沸点”)不同,得到氮气和 (填“氧气”“液氧”或“固氧”)。
(2)煤炭的主要成分为 ,过程Ⅱ得到的一氧化碳与氧化铜反应的化学方程式为 ;
(3)过程Ⅲ体现还原性的物质为 ;
(4)过程Ⅳ中,反应的化学方程式为 ,该反应属于 反应(填基本反应类型)。
【答案】(1)21%;沸点;液氧
(2)碳(或C);
(3)一氧化碳(或CO)
(4);化合
【知识点】空气的组成;氧气的工业制法;化学方程式的书写与配平;物质的相互转化和制备
【解析】【解答】(1)空气中氧气约占体积的21%;过程Ⅰ分离空气,利用了氮气和氧气的沸点不同,得到氮气和液氧。
(2)煤炭的主要成分是碳,一氧化碳与氧化铜反应的化学方程式为 ;
(3)过程Ⅲ中H2没有参与反应,体现还原性的物质为一氧化碳;
(4)过程Ⅳ中,生成物是NH3,则反应物除了N2还有H2参与,反应的化学方程式为 ,该反应是两种物质反应生成一种物质,是化合反应。
【分析】(1)根据空气的组成,进行分析。
氮气和氧气的沸点不同。
(2)根据一氧化碳与氧化铜在加热下反应生成铜和二氧化碳,写出反应的化学方程式。
(3)一氧化碳与水高温下可逆反应生成氢气和二氧化碳。
(4)根据氢气与氮气带一定条件下反应生成氨气,写出化学方程式。
1 / 1【备考2021】实验探究专项训练
一、实验探究题
1.(2020九上·南开期中)实验室利用下图实验装置进行有关化学实验。
回答下列问题:
(1)写出图中标号仪器的名称:① ;② 。
(2)用高锰酸钾制取并收集干燥的氧气,应选用的装置是 (填字母序号),该反应的化学方程式为 ,其中转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是 (填最简整数比)。
(3)某同学用高锰酸钾制备氧气,并用排水法进行收集。下列操作正确的是 (填字母序号)。
a.先向大试管中加入高锰酸钾固体再检查装置气密性
b.当导管口有气泡连续、均匀冒出时,开始收集氧气
c.集气瓶中氧气收集满后。在水面下用玻璃片盖住瓶口,再将其移出水面
(4)已知实验室常用固体石灰石和液体稀盐酸常温下反应制取二氧化碳,二氧化碳密度比空气大,能溶于水,则应选择的制取并收集的装置为 (填字母序号)。
2.(2021·天桥模拟)如图所示为实验室中常见的气体的制备、干燥、收集和性质实验的部分仪器(组装实验装置时,可重复选择仪器),试根据题目要求,回答下列问题:
(1)若用H2O2溶液与MnO2固体反应制取并收集干燥的氧气,按照要求设计实验装置,连接仪器,并检验装置的气密性。
①制取并收集干燥的氧气所选仪器的连接顺序为 (填写仪器序号字母),MnO2在反应前后的质量 (选填“增大”“减小”“不变”之一)。
②上述制取氧气的化学反应方程式为 。
(2)小强同学欲用一氧化碳气体(含少量水蒸气)测定某不纯氧化铁样品的纯度(杂质为单质铁),并验证反应中气体生成物的性质,小强同学设计了实验方案:气体流向是从左向右,选择的仪器按D→C→B顺序连接,然后进行实验(假设有关反应均反应完全)。
①仪器C处大玻璃管内出现的反应现象为 。
②装置D的作用是 ,装置B的作用是 。
③通过测量反应前后C处大玻璃管的质量变化,来计算氧化铁的纯度。若其他操作正确,反应结束熄灭酒精灯后,维续通入一氧化碳气体,直至大玻璃管冷却,则这样计算出的氧化铁样品纯度与实际值比较将 (填“一定偏大”“一定片少”“基本一致”之一)。
④在这个实验装置中,除了可以利用反应前后C处大玻璃管的质量数据变化来计算氧化铁样品的纯度外,还可以通过测量装置B质量的变化来计算氧化铁样品的纯度,若装置B增重0.66g,则样品中Fe2O3的质量为 g。
⑤小强同学设计的这套实验装置是否存在不足之处,若有请写出你的具体改进建议 。
3.(2020·达县)小明周末从凤凰山带回一瓶浑浊的山泉水,他在化学实验室模仿自来水厂净化过程,最终制成蒸馏水,流程如图所示:
(1)操作①的名称是 ,若经过操作①后,所得液体仍然浑浊,其原因可能是 (填序号)
A、漏斗内的滤纸有破损
B、漏斗下端未紧靠烧杯内壁
C、漏斗内液面高于滤纸的边缘
(2)取少量液体D于试管中,加入肥皂水,振荡,发现有较多浮渣产生,说明液体D是 水。
(3)小明用得到的蒸馏水配制50g质量分数10%的氯化钠溶液,如图是配制该氯化钠溶液的实验操作示意图:
①计算:需要氯化钠固体5g,水 mL(水的密度为1.0g/cm3);
②称量:用托盘天平称取氯化钠固体,用规格为 mL(填“10”、“50”或“100”)的量筒量取所需要的水,倒入盛有氯化钠的烧杯中;
③溶解:用玻璃棒搅拌,目的是 。
4.(2020·德州)小倩同学了解到:外国人把中国称为“China”,在英文中与瓷器是同一个单词。“青花瓷”又是在中国瓷器中最具代表性的。绘制青花瓷纹饰的原料中主要含有氧化钴(CoO)。
她查阅元素周期表发现钴(读音: )元素符号为Co,在周期表中与铁元素同位于第4周期、第Ⅷ族。
(提出问题)小倩同学产生疑问:为什么钴和铁都在第Ⅷ族呢?
(寻求帮助)
(1)(咨询老师)得知:因为铁与钴两种元素原子的结构具有相同点(见右图),使得二者的化学性质相似。因此把这两种元素放在一起。请你帮助小倩完成下列问题:
①钴元素在元素周期表中的原子序数为 ,一个钴原子比一个铁原子多一个 (填序号)。
a.中子
b.电子
c.质子
d.电子层
②铁原子与钴原子具有相同的 (填序号,下同)。元素的化学性质主要与原子的 有关,因此二者的化学性质相似。
a.核电荷数
b.核外电子数
c.电子层数
d.最外层电子数
③在化学反应中,金属钴和铁一样,也能与稀盐酸发生反应放出氢气,反应的化学方程式为 ;钴在氧气中燃烧生成Co3O4,化学方程式为 。
(2)(查阅资料)钴元素有着广泛的用途:钴及其化合物在材料生产、化工生产、医疗中都有着广泛的应用。钴在电池制造中需求量增长很快,钴酸锂(已知:化学式为LiCoO2,锂元素化合价为+1)常用作手机电池的正极材料,其中钻元素的化合价为 。
(3)(深入探讨)
(产生问题)既然钴与铁的单质具有相似的性质,那么两种元素的化合物是否也有相似的化学性质?
(设计并实验验)
根据所学知识,同学们已知下列反应可以进行,并进行实验:
观察记录实验现象:氧化亚铁为黑色固体;实验a中,随着稀盐酸的加入,黑色固体逐渐溶解,溶液呈现浅绿色;实验b中,加入氢氧化钠溶液后出现白色沉淀,静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最后变为红褐色。(查阅资料得知:原因是溶液中的Fe(OH)2遇空气中的氧气生成Fe(OH)3)
同学们欲探究钴元素化合物的性质,设计并进行了如下实验:
请你依据实验现象,完成下列问题:
I.实验①中,取少量灰黑色的氧化钴放入试管中,加入稀盐酸,固体被溶解,溶液呈红色,写出反应的化学方程式 。另取一支试管加入少量氧化钴,滴入浓盐酸,固体被溶解溶液呈绿色。说明反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的 有关。
Ⅱ.实验②中,加入氢氧化钠溶液,出现青蓝色沉淀。将试管静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最终变为棕色,试推测沉淀物颜色变化可能与空气中的 有关。通过实验探究,同学们得出结论:铁和钴两种元素的化合物化学性质相似。
5.(2020·土默特左旗模拟)化学兴趣小组的同学在实验室发现一瓶保管不当,盛有无色溶液的试剂瓶,且标签破损(如图),其残缺的标签中只剩下“Na”字样。同学们很感兴趣,决定对其成分进行探究。
(提出问题)这瓶试剂可能是什么溶液呢?
(1)(交流讨论)根据受损标签的情况判断,这瓶试剂不可能是 (填字母)。
A酸
B碱 C盐
(2)(作出猜想)
①可能是Na2CO3溶液;
②可能是NaCl溶液;
③请你再作出一种猜想,猜想的物质与上面类别不同:可能是 溶液。
(3)(设计并实验)
实验 实验操作 实验现象 实验结论和解释
Ⅰ 取样于试管中,向其中滴加几滴无色酚酞试液。 无色溶液变红 该溶液不可能是NaCl溶液。 理由 。
Ⅱ 另取样于另一只试管中,向其中 滴加足量的 。 产生大量的气泡 该溶液溶质为碳酸钠。
由此,同学们得出结论:该溶液是碳酸钠溶液。
(4)老师指出该结论不严密。理由是:氢氧化钠溶液在空气中敞开放置,发生变质,能产生与实验Ⅰ和Ⅱ相同现象。老师提示,不需另取样,只要在实验Ⅰ后的试管中加入足量的 溶液,若观察到红色溶液不褪色现象,即可说明该溶液中有氢氧化钠。
6.( 实验探究物质的组成成分以及含量e)振衡中学化学实验小组的同学用氢氧化钠溶液和盐酸进行酸碱中和反应的实验时,向烧杯中的氢氧钠溶液加入稀盐酸一会后,发现忘记了滴加指示剂.因此,他们停止滴加稀盐酸,并对烧杯内溶液中的溶质成分进行探究.
(1)【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么?
【猜想】猜想一:溶质是CaCl2和Ca(OH)2
猜想二:溶质是CaCl2
猜想三:溶质是CaCl2和 .
(2)【査阅资料】氧化钙溶液呈中性.
【进行实验】
①小明同学设计用无色酚酞溶液验证“猜想一”是否成立.取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管里滴加几滴无色酚酞溶液,振荡,观察到溶液不变色.于是可以确定“猜想一” (填“成立”或“不成立”),其理由是 .
②小芳同学取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管中加入锌粒,发现有大量气泡产生.于是可以确定 (选填“猜想一”“猜想二”“猜想三”)成立.请你另外再设计一个实验来验证该猜想成立:
(3)【反思与拓展】在分析化学反应后所得物质成分时,除考虑生成物外还需考虑 .
7.(2020·唐山模拟)石家庄42中化学学习小组的同学对一瓶敞口放置的氢氧化钙固体产生了兴趣,他们根据自己所学知识进行如下探究:
【提出问题】该瓶药品的化学成分是什么?
(1)【查阅资料】氢氧化钙在空气中敞口放置易变质,请写出氢氧化钙变质的化学方程式 。
(2)氢氧化钙的溶解度曲线如图。
【猜想假设】 猜想一:Ca(OH)2
猜想二:CaCO3
猜想三:
(3)【实验验证】
实验操作 实验现象 实验结论
(1)取1g样品放入盛有50g水的烧杯中,充分搅拌后,静置 烧杯底部有较多固体未溶解 样品中含有CaCO3
(2)取实验(1)中上层淸液少许于试管中,再向试管中滴加2~3滴无色酚酞试液 样品中含有Ca(OH)2
【得出结论】甲同学认为猜想三正确。
(4)【反思交流】
①乙同学认为甲同学的结论不合理,他认为猜想一也可能正确,原因是 。
②丙同学认为要想验证猜想三正确,还需做如下实验:取实验(1)中未溶解固体于试管中,向试管中滴加适量稀盐酸,如有 ,则猜想三正确。
(5)【拓展提升】
①要想验证反应后物质的成分,除需验证有生成物以外,还应考虑反应物是否 。
②有些药品在空气中敞口放置易变质,请再举一例 。
8.(2020·新泰模拟)为了探究物质的化学性质,研究小组做了如图1所示实验。
请回答下列问题
(1)若取A所得溶液少许,加入石蕊试液,溶液显红色,故A所得溶液中一定含有的溶质是 (写化学式)。
(2)B试管中的实验现象 ,B中所发生反应的化学方程式: 。
(3)若取B所得溶液少许,加入酚酞试液,溶液显红色,由此可知,B所得溶液中一定含有的溶质是 (写化学式)。
(4)反应结束后,小组同学将反应后A、B试管中的上层清液倒入洁净的烧杯中。往烧杯中滴加紫色石蕊溶液,溶液变红,然后将烧杯内的物质过滤。为了确定滤液中溶质的成分,小组同学进行了如下探究。
【作出猜想】猜想一:NaCl 猜想二:NaCl、HCl 猜想三:NaCl、HCl、CaCl2
【评价交流】你认为以上猜想 不合理。
【实验验证】同学们对可能含有的物质进行确定。小组同学取一定量清液于试管中,向溶液中逐滴加入碳酸钠溶液,看到先产生大量的气体后生成沉淀。
【结论】根据现象得出,猜想 正确。产生气体的化学方程式: 。
(5)【拓展提高】根据以上反应现象得到如图2所示的图象。
小组同学对图象进行了分析,下列说法错误的是 。
A.O至A过程中,生成了气体
B.O至A过程中,溶液的pH变大
C.C点时对应的溶液中只有两种溶质
D.整个过程只发生了复分解反应
9.(2021·黄石模拟)从某废旧电子产品中可以提炼贵重金属,并得到硫酸铜溶液。其工艺流程如图所示:
(1)图中“操作”的名称是 。
(2)写出滤液中存在的金属阳离子 ,所得贵重金属中任意一种成分的化学式 。
(3)写出①中发生的化学反应方程式 (任写一种);该反应的基本类型为 。
10.(2020九上·东莞期末)工业上利用空气、煤、水等制取尿素( )的主要工艺流程如下:
(1)空气中氧气约占体积的 ;过程Ⅰ分离空气,利用了氮气和氧气的 (填“熔点”或“沸点”)不同,得到氮气和 (填“氧气”“液氧”或“固氧”)。
(2)煤炭的主要成分为 ,过程Ⅱ得到的一氧化碳与氧化铜反应的化学方程式为 ;
(3)过程Ⅲ体现还原性的物质为 ;
(4)过程Ⅳ中,反应的化学方程式为 ,该反应属于 反应(填基本反应类型)。
答案解析部分
1.【答案】(1)长颈漏斗;水槽
(2)AE;2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;1:4
(3)bc
(4)BE
【知识点】气体反应装置的选取;常用气体的收集方法;氧气的实验室制法
【解析】【解答】(1)①是长颈漏斗②是水槽(2)高锰酸钾制取氧气需要加热,所以选择装置A固固加热型装置。排空气法收集的气体较干燥,且氧气的密度比空气大,所以收集装置选择E,向下排空气法收集。故填:AE。
该反应的化学方程式为2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。
每2个高锰酸钾分子参加反应生成2个氧气分子,氧原子的质量相同。所以转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是2:(2×4)=1:4。(3)a.先向检查装置气密性再加入药品,不正确。
b.当导管口有气泡连续、均匀冒出时,开始收集氧气,以免混入空气。正确。
c.集气瓶中氧气收集满后。在水面下用玻璃片盖住瓶口,再将其移出水面,以免移出水面后有空气进入。正确。
故填bc。(4)固体石灰石和液体稀盐酸常温下反应制取二氧化碳,所以发生装置选择B固液不加热型装置。二氧化碳能溶于水,密度比空气大所以选择E向上排空气法收集。故填BE。
【分析】(1)根据常用仪器的名称分析
(2)根高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,根据反应物的状态和反应条件确定发生装置,根据气体的密度和水溶性确定收集装置分析
(3)根据高锰酸钾制取氧气的方法分析
(4)根据反应物的状态和反应条件确定发生装置,根据气体的密度和水溶性确定收集装置分析
2.【答案】(1)ADE;不变;2H2O2 2H2O+O2↑
(2)红色固体变为黑色;干燥作用;检验是否生成二氧化碳;基本一致;0.8;没有尾气处理装置一氧化碳污染环境,在尾部放一盏燃烧的酒精灯
【知识点】氧气的实验室制法;催化剂的特点与催化作用;一氧化碳还原氧化铁
【解析】【解答】(1)①若用H2O2溶液与MnO2固体反应制取并收集干燥的氧气,该反应不需要加热,发生装置选A,氧气密度比空气大,可以用向上排空气法收集,收集装置选E,制取并收集干燥的氧气,可用浓硫酸干燥,所选仪器的连接顺序为ADE,MnO2是催化剂在反应前后的质量不变,故填:ADE,不变。
②过氧化氢分解生成水和氧气,上述制取氧气的化学反应方程式为2H2O2 2H2O+O2↑,故填:2H2O2 2H2O+O2↑。
(2)①一氧化碳和红色氧化铁高温生成黑色铁和二氧化碳,仪器C处大玻璃管内出现的反应现象为红色固体变为黑色,故填:红色固体变为黑色 。
②浓硫酸具有吸水性,装置D的作用是干燥作用,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,装置B的作用是检验是否生成二氧化碳,故填:干燥作用;检验是否生成二氧化碳。
③通过测量反应前后C处大玻璃管的质量变化,来计算氧化铁的纯度。若其他操作正确,反应结束熄灭酒精灯后,维续通入一氧化碳气体,直至大玻璃管冷却,不会影响大玻璃管质量变化,则这样计算出的氧化铁样品纯度与实际值比较将基本一致,故填:基本一致。
④若装置B增重0.66g,说明生成了0.66g二氧化碳.
设氧化铁质量为x,则:
x=0.8g
故填:0.8。
⑤小强同学设计的这套实验装置,没有尾气处理装置一氧化碳污染环境,需在尾部放一盏燃烧的酒精灯,故填:没有尾气处理装置一氧化碳污染环境,在尾部放一盏燃烧的酒精灯。
【分析】(1)根据过氧化氢制氧气发生装置选择、催化剂反应前后质量和化学性质不变的特点分析;
(2)根据氧化铁还原成铁是红色固体变黑色、实验步骤、方程式计算方法分析,利用生成二氧化碳质量代入方程式计算氧化铁质量。
3.【答案】(1)过滤;AC
(2)硬
(3)45;50;加速(氯化钠的)溶解
【知识点】过滤的原理、方法及其应用;硬水与软水;一定溶质质量分数的溶液的配制
【解析】【解答】(1)操作①是将固体和液体分离,故名称是过滤,若经过操作①后,所得液体仍然浑浊,其原因可能是漏斗内的滤纸有破损或漏斗内液面高于滤纸的边缘,
故答案为:AC。(2)水中加入肥皂水,振荡产生泡沫较多的是软水,泡沫较少的是硬水,取少量液体D于试管中,加入肥皂水,振荡,发现有较多浮渣产生,说明液体D是硬水。(3)①计算:需要氯化钠固体5g,水的质量为 ,水的体积为 。②称量:用托盘天平称取氯化钠固体,水的体积为45mL,量筒选取和所量取液体体积接近的量程,故用规格为50mL的量筒量取所需要的水,倒入盛有氯化钠的烧杯中。③溶解:用玻璃棒搅拌,目的是加速(氯化钠的)溶解。
【分析】(1)根据过滤的操作及注意事项分析
(2)根据硬软水的检验方法分析
(3)根据溶液配制的步骤及方法分析
4.【答案】(1)27;bc;cd;d;;
(2)+3
(3);浓度;氧气
【知识点】原子结构示意图与离子结构示意图;元素周期表的特点及其应用;实验探究物质的性质或变化规律
【解析】【解答】(1)① 由图可知钴核电荷数为27,原子序数=核电荷数=27,由图可知一个钻原子比一个铁原子多一个质子同时也多一个电子,故填:27;bc。
② 铁原子与钴原子具有相同的电子层数和最外层电子数,元素的化学性质主要与原子的最外层电子数有关,因此二者的化学性质相似,故填:cd;d。
③ 在化学反应中,金属钴和铁一样,故钴和稀盐酸反应生成二价钴和氢气,化学方程式为 ,和氧气反应生成四氧化三钴,化学方程式为 ,故填: ; 。
(2)根据化合价代数和为零,设钴元素化合价为x,则(+1)+x+(-2)×2=0,故x=+3,故填:+3。
(3)I.实验①中,取少量灰黑色的氧化钴放入试管中,加入稀盐酸,固体被溶解,溶液呈红色,氧化钴属于金属氧化物和酸反应属于复分解反应,化学方程式为 ,另取一支试管加入少量氧化钴,滴入浓盐酸,固体被溶解溶液呈绿色。说明反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的浓度有关,故填: ;浓度。
实验②中,加入氢氧化钠溶液,出现青蓝色沉淀。将试管静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最终变为棕色,溶液中的Fe(OH)2遇空气中的氧气生成Fe(OH)3,钴和铁化学性质似,推测沉淀物颜色变化可能与空气中的氧气有关,故填:氧气。
【分析】(1)① 根据元素周期表可知,原子序数=质子数=核电荷数。
② 元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子数。
③ 根据钴和稀盐酸反应生成二价钴盐和氢气,写出化学方程式 。
(2)根据在化合物中,元素的正负化合价代数和为零,进行计算。
(3)根据灰黑色的氧化钴与稀盐酸反应,生成氯化钴和水,写出化学方程式。
根据实验,以及实验现象,进行分析。
5.【答案】(1)A
(2)NaOH
(3)滴酚酞溶液变红,则溶液显碱性,氯化钠溶液显中性;稀盐酸
(4)CaCl2
【知识点】实验探究物质的组成成分以及含量;化学实验方案设计与评价
【解析】【解答】[交流讨论]根据受损标签,含有钠元素,可能是氢氧根离子和钠离子构成,属于碱,可能是酸根离子和钠离子构成,属于盐,不可能是酸,这是因为酸的第一个元素符号应该是H,
故答案为:A。
[作出猜想]
(3)Na2CO3和NaCl均属于盐,则可能是钠离子和氢氧根离子构成的氢氧化钠,故可能是NaOH溶液。
[设计并实验]碱性溶液能使无色酚酞溶液变红色,酸性溶液和中性溶液均不能使酚酞溶液变红色,氯化钠溶液显中性,不能使酚酞溶液变红,稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳。
实验 实验操作 实验现象 实验结论和解释
Ⅰ 取样于试管中,向其中滴加几滴无色酚酞试液。 无色溶液变红 该溶液不可能是NaCl溶液。 理由滴酚酞溶液变红,则溶液显碱性,氯化钠溶液显中性。
Ⅱ 另取样于另一只试管中,向其中滴加足量的稀盐酸。 产生大量的气泡 该溶液溶质为碳酸钠。
氢氧化钠在空气中变质是氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠,故不需另取样,只要在实验Ⅰ后的试管中加入足量的CaCl2溶液,若观察到红色溶液不褪色现象,即可说明该溶液中有氢氧化钠。
【分析】(1)根据酸碱盐的概念分析
(2)根据物质的组成分析
(3)根据氯化钠溶液是中性的分析
(4)根据碳酸钠和氯化钙的反应分析
6.【答案】(1)HCl
(2)不成立;氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色;猜想三;实验操作:取适量溶液于试管中,加入足量的碳酸钠溶液;实验现象:先产生气泡,后产生白色沉淀;实验结论:溶液中含有氯化钙和稀盐酸
(3)反应物是否过量
【知识点】酸的化学性质;碱的化学性质;中和反应及其应用;实验探究物质的组成成分以及含量;文字表达式
【解析】【解答】解:【猜想】
清想一:溶质是CaCl2和Ca(OH)2
猜想二:溶质是CaCl2
猜想三:溶质是CaCl2和HCl.
故填:HCl.【进行实验】(1)小明同学设计用无色酚酞溶液验证“猜想一”是否成立.取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管里滴加几滴无色酚酞溶液,振荡,观察到溶液不变色.于是可以确定“猜想一”不成立,其理由是氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色.
故填:不成立;氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色.(2)小芳同学取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中,并向试管中加入锌粒,发现有大量气泡产生,说明溶液中含有稀盐酸,于是可以确定猜想三成立.
故填:猜想三.
验证猜想三成立的实验方案是:实验操作:取适量溶液于试管中,加入足量的碳酸钠溶液;
实验现象:先产生气泡,后产生白色沉淀;
实验结论:溶液中含有氯化钙和稀盐酸.
故填:实验操作:取适量溶液于试管中,加入足量的碳酸钠溶液;
实验现象:先产生气泡,后产生白色沉淀;
实验结论:溶液中含有氯化钙和稀盐酸.
【反思与拓展】
在分析化学反应后所得物质成分时,除考虑生成物外还需考虑反应物是否过量.
故填:反应物是否过量.
【分析】氢氧化钙和稀盐酸反应生成氯化钙和水;
氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞试液变红色;
锌能和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气;
碳酸钠能和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,能和氯化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠.
7.【答案】(1)CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3 ↓+ H2O
(2)Ca(OH)2、CaCO3
(3)酚酞试液变红色
(4)烧杯底部较多未溶解的固体也可能是氢氧化钙;气泡产生
(5)过量;氢氧化钠(或生石灰等合理即可)
【知识点】碱的化学性质;药品是否变质的探究
【解析】【解答】(1)氢氧化钙变质是与二氧化碳反应生成碳酸钙和水,方程式为 CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3 ↓+ H2O ;
(2)因氢氧化钙能与二氧化碳反应,可能全部反应,可能部分反应,由所给猜想一和二可知,猜想三为氢氧化钙和碳酸钙;
(3)氢氧化钙溶液呈碱性,能使酚酞水溶液变红色;
(4)因氢氧化钙微溶于水,所以 烧杯底部较多未溶解的固体也可能是氢氧化钙 ;要证明猜想三正确,向试管中滴加盐酸,则会观察到有气泡产生;
(5) 要想验证反应后物质的成分,除需验证有生成物以外,还应考虑反应物是否过量;氢氧化钠或生石灰等敞口放置也会与空气中成分反应变质。
【分析】(1)根据氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水分析;
(2)根据敞口放置的氢氧化钙可能部分与二氧化碳反应分析;
(3)根据氢氧化钙溶液呈碱性分析;
(4)根据氢氧化钙微溶于水和碳酸钙与酸反应产生二氧化碳气体分析;
(5)根据氢氧化钠、氧化钙敞口放置也会变质分析。
8.【答案】(1)CaCl2、HCl
(2)有白色沉淀产生;Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
(3)NaOH
(4)一;三;2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑
(5)C
【知识点】酸碱指示剂的性质及应用;酸的化学性质;实验探究物质的组成成分以及含量
【解析】【解答】(1) 若取A所得溶液少许,加入石蕊试液,溶液显红色,说明A溶液呈酸性,则盐酸有剩余,故A所得溶液中一定含有的溶质是 CaCl2、HCl ;
(2) B试管中碳酸钠与氢氧化钙反应,实验现象是有白色沉淀产生,反应方程式为 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH ;
(3) 若取B所得溶液少许,加入酚酞试液,溶液显红色,由此可知,B所得溶液中一定含有的溶质是生成的氢氧化钠,而碳酸钠和氢氧化钙可能剩余其中一种;
(4) A、B试管中的上层清液倒入洁净的烧杯中。往烧杯中滴加紫色石蕊溶液,溶液变红, 说明溶液仍呈酸性,即盐酸仍有剩余,所以溶液中溶质一定有 NaCl、HCl ,可能有氯化钙,猜想一不合理;
取一定量清液于试管中,向溶液中逐滴加入碳酸钠溶液,看到先产生大量的气体后生成沉淀 ,说明含有氯化钙,则猜想三成立,产生气体的原因是碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳气体,方程式为 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑ ;
(5) O至A过程中,是碳酸钠与盐酸的反应,现象是生成了气体,A正确; O至A过程中,溶液的pH变大 ,B正确; C点是氯化钙与碳酸钠刚好完全反应,对应的溶液中只有氯化钠一种溶质 ,C错误; 整个过程只发生了复分解反应 ,D正确;
【分析】(1)根据使石蕊试液变红的溶液呈酸性结合题中呈酸性的物质分析;
(2)根据碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠分析;
(3)根据反应后溶质成分一定有生成物质分析;
(4)根据加石蕊溶液呈酸性及反应后一定有氯化钠分析;
(5)根据盐酸和氯化钙的混合溶液中加碳酸钠时盐酸先与碳酸钠反应然后氯化钙与碳酸钠反应分析。
9.【答案】(1)过滤
(2)Fe2+与 Al3+;Au(或 Pt)
(3)Fe+H2SO4 =FeSO4+ H2↑(或 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑);置换反应
【知识点】金属的化学性质;金属活动性顺序及其应用
【解析】【解答】(1) 图中“操作”是将固体和液体分离,名称是过滤;
(2)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,其他三种金属和稀硫酸不反应,故滤液中含有的金属离子是Fe2+与 Al3+ ; ,所得贵重金属中含有金和铂;
(3)反应①中铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,化学方程式为铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应
【分析】(1)根据固液分离的操作是过滤分析
(2)根据金属活动性顺序进行分析
(3)根据反应的特点进行分析
10.【答案】(1)21%;沸点;液氧
(2)碳(或C);
(3)一氧化碳(或CO)
(4);化合
【知识点】空气的组成;氧气的工业制法;化学方程式的书写与配平;物质的相互转化和制备
【解析】【解答】(1)空气中氧气约占体积的21%;过程Ⅰ分离空气,利用了氮气和氧气的沸点不同,得到氮气和液氧。
(2)煤炭的主要成分是碳,一氧化碳与氧化铜反应的化学方程式为 ;
(3)过程Ⅲ中H2没有参与反应,体现还原性的物质为一氧化碳;
(4)过程Ⅳ中,生成物是NH3,则反应物除了N2还有H2参与,反应的化学方程式为 ,该反应是两种物质反应生成一种物质,是化合反应。
【分析】(1)根据空气的组成,进行分析。
氮气和氧气的沸点不同。
(2)根据一氧化碳与氧化铜在加热下反应生成铜和二氧化碳,写出反应的化学方程式。
(3)一氧化碳与水高温下可逆反应生成氢气和二氧化碳。
(4)根据氢气与氮气带一定条件下反应生成氨气,写出化学方程式。
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