反应后物质成分的探究
1.我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800 ℃,可以得到一种外观似金子的锌和铜的合金。小明同学在实验室按古代方法将炉甘石、赤铜和木炭粉混合加热一段时间,得到固体混合物A。固体混合物A的成分是什么?他对此进行了实验探究。
【查阅资料】①ZnCO3加热可分解为ZnO;②Cu2O+H2SO4=== CuSO4+Cu+H2O。
【实验探究】
步骤Ⅰ 取混合物A适量于烧杯中,加入过量稀硫酸,充分反应后过滤,得到滤渣B和蓝色溶液C,同时生成了一种气体,将该气体通入澄清石灰水无明显现象;
步骤Ⅱ 在滤渣B中加入足量硝酸银溶液,充分反应后过滤,得到银和蓝色溶液D。
【实验分析】
(1)炉甘石加热分解的化学方程式是____________________________。
(2)若向溶液C中加入过量的锌片,观察到的现象是______________________________。
(3)混合物A中一定含有______________。 (填化学式)
【拓展延伸】
下列方法可用于鉴别锌铜合金与黄金的是______。(填字母序号)
A. 观察颜色 B. 在空气中灼烧C. 滴加稀硫酸 D. 滴加硝酸银溶液
2.向一定量的NaOH 溶液中慢慢通入CO2气体,看不到明显现象。某实验小组的同学对所得溶液成分进行了如下探究。请你参与他们的探究活动,并完成以下问题:
【提出问题】所得溶液中溶质的成分是什么?
【查阅资料】资料一:将CO2气体慢慢地通入一定量的NaOH 溶液中,可能发生以下两个化学反应:
先发生反应:2NaOH+CO2=== Na2CO3+H2O
当NaOH 反应完全后,继续发生反应:Na2CO3+CO2+H2O=== 2NaHCO3
资料二:Ca(HCO3)2易溶于水;CaCl2溶液与NaCl 溶液均呈中性;NaHCO3溶液显碱性,可使酚酞溶液变红色。
【猜想与假设】小组同学通过讨论,提出了以下四种猜想
猜想一:溶质为NaOH 和Na2CO3猜想二:溶质全为Na2CO3
(1)你认为猜想三:溶质为_______________________________________
猜想四:溶质全为NaHCO3
【实验探究】小组同学设计并完成了如下实验:
实验步骤 实验过程 实验现象 实验结论
① 取适量反应后的溶液置于试管中,加入过量CaCl2溶液 有白色沉淀生成 (2)猜想____不成立
② 取适量步骤①反应后的上层清液,滴加几滴酚酞溶液 现象为(3)_____________ _____________________ 猜想二不成立
③ 取适量步骤①反应后的上层清液,加入适量稀HCl 有气泡产生 (4)猜想____成立
【实验总结】针对上述实验,实验小组的同学总结并写出了上述探究过程中的各步反应方程式。
(5)你认为步骤①发生反应的化学方程式是________________________。
3.某无色溶液X是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠溶液中的一种或两种溶液的混合溶液。某兴趣小组的同学为探究无色溶液X的成分,开展了如下的探究活动,请你一同参与完成:
【查阅资料】获得如下信息:
1.氯化钙溶液呈中性,与碳酸氢钠溶液混合不发生反应。
2.NaHCO3溶液呈碱性,与澄清石灰水反应生成白色沉淀。
【猜想与假设】针对无色溶液X中的溶质成分:
猜想一:含有Na2CO3 猜想二:含有NaHCO3
猜想三:含有________ 猜想四:是其中两种成分的混合溶液
【实验方案设计】
序号 实验步骤 预设实验现象 预设实验结论
① 取样于烧杯中, 滴入过量的氯化钙溶液,过滤 产生白色沉淀 猜想一________
② 取①的滤液于试管中,滴入适量的氢氧化钙溶液 ________ 猜想二不正确
③ 取①的滤液于试管中,滴入________溶液 溶液变红色 猜想三正确
【综合结论】通过以上实验,得出无色溶液X是_______________________。
【实验反思与拓展】类比资料信息,NaHCO3与NaOH反应生成质量比为53∶9的两种化合物,请写出反应的化学方程式______________________________________________。
4.实验室有一包白色粉末,可能含有Na2SO4、Ba(NO3)2、K2CO3、KOH、CuSO4、Mg(NO3)2和KCl中的一种或几种,为了确定其成分,某化学兴趣小组进行了如下实验探究。
【查阅资料】
CaCl2溶液显中性;K2CO3和“纯碱”的化学性质极其相似;MgCO3微溶于水,不考虑为沉淀。
【实验步骤】
步骤Ⅰ:取一定量样品于烧杯中,加足量水充分溶解,有白色沉淀产生,溶液呈无色。
初步结论:原粉末中一定不含______________。
步骤Ⅱ:将步骤Ⅰ中的混合物过滤,进行下一步实验探究。
【实验探究一】
小明同学对步骤Ⅱ中过滤所得滤液设计了如下的实验探究方案:
实验步骤 实验现象 实验结论
取一定量滤液于试管中,加入足量CaCl2溶液,充分振荡后,再滴加酚酞溶液。 溶液呈红色 由此确定原粉末中含有________
请说明加入足量CaCl2溶液的理由____________________________。
【猜想假设】
小红同学对步骤Ⅱ中过滤所得固体成分提出了如下猜想:
①Mg(OH)2 ②BaSO4 ③BaCO3 ④Mg(OH)2、BaSO4 ⑤BaSO4、BaCO3 ⑥Mg(OH)2、BaCO3⑦Mg(OH)2、BaSO4、BaCO3
【实验探究二】
小红同学对猜想设计了如下的实验探究方案:
实验步骤 实验现象 实验结论
(1)取一定量过滤所得固体于试管中,加入足量稀HCl,充分振荡。 有气泡产生,沉淀完全溶解 上述猜想____可能成立
(2)向(1)试管中,继续滴加足量的NaOH溶液。 有白色沉淀产生 上述猜想____一定成立
请写出(2)中产生白色沉淀的化学方程式:____________________________。
【归纳总结】通过上述实验验证,原粉末中仍不能确定的成分是________________。
5.某化学兴趣小组的同学学习“灭火器原理”后,设计了如图所示实验,并对反应后瓶中残留废液进行探究。
【提出问题】废液中所含溶质是什么?
【猜想与假设】
猜想1:废液中的溶质是NaCl、Na2CO3和HCl
猜想2:废液中的溶质只有NaCl
猜想3:废液中的溶质是NaCl、HCl
猜想4:废液中的溶质是 。
【讨论与交流】
小明认为猜想1无需验证就知道是错误的,他的理由是
(请用化学方程式说明)。
【实验与结论】
(1)小亮同学为验证猜想3,取少量废液装入试管中,然后滴入酚酞溶液,发现溶液不变色,于是小亮认为猜想3正确。你认为他的结论 (填“正确”或“错误”),理由是 。
请你另设计实验方案验证猜想3:
实验步骤 实验现象 实验结论
猜想3正确
(2)验证猜想4,可选择的试剂有 。
A. 酚酞溶液 B. 氢氧化钾溶液C. 稀硫酸 D. 氯化钡溶液
【拓展与应用】若废液中的溶质是NaCl和HCl,根据盐酸的性质,无需另加试剂,只要对废液进行 操作,即可从废液中得到NaCl固体。
6.某化学兴趣小组完成了下列两个实验:
实验1:用试管取一定量NaOH溶液,并滴加2滴酚酞溶液,再加入稀盐酸,红色恰好消失。
实验2:用试管取一定量澄清的石灰水,然后加入饱和的Na2CO3溶液。
实验结束后,把两支试管里的物质倒入同一烧杯,静置,烧杯中有白色沉淀,上层澄清液显红色。同学们欲对该澄清液成分进行探究,请你参与,完成下列问题:
【问题分析】
(1)实验1的目的是验证 (填化学原理)。
(2)实验 2中产生白色沉淀的化学方程式_______________ 。
(3)澄清液显红色,说明该澄清液显碱性,其中溶质除一定有NaOH外,还可能含有
或 。
【实验验证】
①取澄清液,加入适量的CaCl2溶液:无明显现象,则澄清液中不含 ;
②取澄清液,通入CO2气体:产生浑浊。写出产生浑浊的化学方程式___________________。
【交流反思】化学反应后形成的溶液中溶质的确定,既要考虑反应产物,也要考虑反应物是否过量。
7.向一定量的NaOH 溶液中慢慢通入CO2气体,看不到明显现象。某实验小组的同学对所得溶液成分进行了如下探究。请你参与他们的探究活动,并完成以下问题:
【提出问题】所得溶液中溶质的成分是什么?
【查阅资料】资料一:将CO2气体慢慢地通入一定量的NaOH 溶液中,可能发生以下两个化学反应:
先发生反应:2NaOH+CO2=== Na2CO3+H2O
当NaOH 反应完全后,继续发生反应:Na2CO3+CO2+H2O=== 2NaHCO3
资料二:Ca(HCO3)2易溶于水;CaCl2溶液与NaCl 溶液均呈中性;NaHCO3溶液显碱性,可使酚酞溶液变红色。
【猜想与假设】小组同学通过讨论,提出了以下四种猜想
猜想一:溶质为NaOH 和Na2CO3
猜想二:溶质全为Na2CO3
(1)你认为猜想三:溶质为_________________________________
猜想四:溶质全为NaHCO3
【实验探究】小组同学设计并完成了如下实验:
实验步骤 实验过程 实验现象 实验结论
① 取适量反应后的溶液置于试管中,加入过量CaCl2溶液 有白色沉淀生成 (2)猜想 不成立
② 取适量步骤①反应后的上层清液,滴加几滴酚酞溶液 (3)现象为 猜想二不成立
③ 取适量步骤①反应后的上层清液,加入适量稀HCl 有气泡产生 (4)猜想 成立
【实验总结】针对上述实验,实验小组的同学总结并写出了上述探究过程中的各步反应方程式。
(5)你认为步骤①发生反应的化学方程式是 。
8.某化学课堂正在进行,以下是教学片段。请你参与他们的学习并完成相关任务。
【演示实验】老师按如图所示连接好装置,加入NaHCO3粉末,点燃酒精灯,对试管预热后集中加热,烧杯中澄清石灰水变浑浊,说明生成了CO2。继续加热至无气体产生后撤出导管,熄灭酒精灯。
【问题提出】实验后,同学们对试管中剩余的固体粉末产生了兴趣:剩余粉末由什么物质组成?
【猜想假设】在老师的指导下,同学们对固体粉末作出了如下猜想:
猜想一:NaOH;猜想二:NaOH和Na2CO3;猜想三:Na2CO3。
【实验探究】
实验方案 实验操作 实验现象
方案一 取适量粉末溶于水后向溶液中滴入2滴酚酞溶液,摇匀 溶液由无色变红色
小明根据实验现象认为猜想一成立。小组讨论后,大家认为小明的结论不合理,理由是① 。
实验方案 实验操作 实验现象 实验结论
方案二 步骤一 取适量粉末溶于水后加入过量的BaCl2溶液 ② 猜想一不成立
步骤二 取步骤一的上层清液加入MgCl2溶液2~3 mL 无明显现象 猜想三成立
【评价交流】小华认为步骤二也可以用MgSO4代替MgCl2,大家不同意他的观点,理由是③ 。
【拓展延伸】请你总结上述实验成果,写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式④ 。
9.某化学小组用石灰石(含杂质SiO2、CaO,还可能含有少量的Fe2O3)与足量的稀盐酸制备二氧化碳气体,实验结束后对废液中的溶质成分进行探究(溶解于水中的气体成分忽略不计)。
【查阅资料】
①SiO2不溶于水,且不与稀盐酸反应。
②FeCl3溶液遇到硫氰化钾(KSCN)溶液能够很灵敏地显现出红色。
③FeCl3只能在较强的酸性溶液中存在,若pH>3.8时,FeCl3会完全与水发生反应生成Fe(OH)3沉淀。
(1)甲组同学一致认为废液中一定含有CaCl2,任用一个化学方程式表示其原因: 。
(2)乙组同学猜想废液中还可能存在HCl和FeCl3,于是设计如下步骤进行验证:
①猜想有HCl和FeCl3的依据分别是 。
②步骤1:取少量过滤后的废液于试管中,滴加 溶液,溶液没有变红,说明废液的溶质中不含FeCl3;
步骤2:另取少量过滤后的废液于试管中,加入过量的Na2CO3溶液,观察到先 ,然后 ,说明废液中含有HCl。
(3)根据以上探究,若要回收CaCl2溶液,正确的操作是向废液中加入过量的 ,过滤。
10.某兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣,设计实验探究:
(1)经过讨论同学们认为产物可能是CO2、H2O,CO、H2O, 。
(2)设计如下装置进行验证:
①实验过程中观察到A中白色粉末变蓝,B、E中澄清石灰水变浑浊,D中红棕色粉末变成黑色,由此可知产物成分是 。
②实验过程中B装置的作用是 ,反应的化学方程式为 。
③实验过程中用纯净O2而不用空气的原因是 ;B、C装置的顺序不能颠倒,原因是 。
(3)由以上探究可知,日常生活中,使用含碳燃料一定要注意通风,防止 中毒。
11.聊城市某学校2019年实验操作模拟训练的一个题目是:鉴别稀硫酸、稀盐酸和氢氧化钠三种无色溶液。小组的同学把标有序号1、2、3的三种溶液分别滴入标有对应序号的三支试管中,向三支试管中滴加酚酞试液,如甲图,鉴别出1号溶液,再向另两支试管中滴加BaCl2溶液,如乙图,请回答:
(1)1号试管中是 溶液。
(2)乙图中2号试管发生化学反应的实质是 (填微粒名称)结合生成白色沉淀。把该试管反应后的物质进行过滤,得到滤液。
【提出问题】除含有酚酞外,滤液中溶质的成分是什么?
【猜想假设】猜想一:HCl; 猜想二:HCl和 ;猜想三:HCl和BaCl2。
【进行实验】①取一定量的滤液于试管中,向试管中滴加Na2SO4溶液,有白色沉淀生成,猜想 正确。
②为了验证该滤液的酸碱性,将一片pH试纸放在干燥的玻璃片上,用 蘸取该滤液,滴到试纸上,立即将试纸显示的颜色与pH标准比色卡进行对照,读出pH=5。
【交流拓展】2号试管中滤液显酸性,要将该滤液调至中性,可向滤液中加入适量 (填序号)。
A. 铁粉 B. 氯化钙溶液 C. 石灰石
12.某校化学兴趣小组同学向盛有一定量生石灰的烧杯中加入碳酸钠溶液,充分反应后冷却至室温,过滤、洗涤、干燥得到固体A和溶液B,并对固体A和溶液B的成分展开了探究。
上述实验中发生的化学反应有:
①CaO+H2O=== Ca(OH)2
② (写化学方程式)
探究活动Ⅰ:固体A的成分是什么?
【猜想假设】小雨猜想是CaCO3;小亮猜想是CaCO3和Ca(OH)2。
小亮猜想含有Ca(OH)2的理由是 。
【实验验证】1. 小雨取少量固体A于试管中,加入足量的稀盐酸,有气泡产生,证明自己的
猜想正确。
2. 小亮取少量固体A于试管中,加入足量水振荡,静置,向上层清液中滴加无色酚酞溶液,观察到 ,证明自己的猜想正确。
【反思评价】同学们经过讨论后认为小雨的实验不足以确定固体A的成分,理由是 。结合两位同学的实验,证明了小亮的猜想是正确的,由此确定了固体A的成分。
探究活动Ⅱ:溶液B中溶质的成分是什么?
【猜想假设】猜想一:NaOH猜想二:NaOH Na2CO3猜想三:NaOH Ca(OH)2
【讨论交流】结合对固体A成分的探究,同学们认为猜想三是正确的,理由是 。
【实验验证】取少量溶液B于试管中,滴加 溶液,产生白色沉淀,证明猜想三正确。
参考答案
1. 【实验分析】(1)ZnCO3 ZnO+CO2↑
(2)锌片表面先有气泡产生,随后有红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变成无色
(3)Zn和Cu2O 【拓展延伸】B、C、D
2. (1)Na2CO3和NaHCO3 (2)四 (3)溶液由无色变为红色 (4)三 (5)Na2CO3+ CaCl2=== 2NaCl+CaCO3↓
3. 【猜想与假设】NaOH 【实验方案设计】①正确 ②没有产生白色沉淀(或无明显现象)
③酚酞 【综合结论】碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液 【实验反思与拓展】NaHCO3+NaOH=== Na2CO3+H2O
4. 【实验步骤】CuSO4 【实验探究一】KOH 因K2CO3溶液显碱性也能使酚酞溶液变红,需排除其干扰(合理即可) 【实验探究二】(1)③⑥ (2)⑥ 2NaOH+MgCl2=== 2NaCl+Mg(OH)2↓ 【归纳总结】KCl
5.【猜想与假设】NaCl、Na2CO3 【讨论与交流】Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+H2O+CO2↑ 【实验与结论】(1)错误 酚酞溶液遇中性和酸性溶液都不变色(合理即可)
取少量废液于试管中,向其中加入适量碳酸钠溶液(合理即可) 有气泡产生(与上一空对应) (2)ACD 【拓展与应用】蒸发结晶
6.【问题分析】(1)酸碱中和反应 (2)Ca(OH)2+Na2CO3=== 2NaOH+CaCO3↓ (3)Ca(OH)2 Na2CO3 【实验验证】①Na2CO3 ②Ca(OH)2+CO2=== CaCO3↓+H2O
7.(1)Na2CO3和NaHCO3 (2)四 (3)溶液由无色变为红色 (4)三 (5)Na2CO3 + CaCl2=== 2NaCl+CaCO3↓
8.①碳酸钠溶液呈碱性,也能使酚酞溶液变红 ②有白色沉淀生成 ③MgSO4溶液会和步骤一中所加过量BaCl2溶液反应生成白色沉淀,加入MgSO4溶液不能证明NaOH是否存在 ④ 2NaHCO3 Na2CO3+ H2O + CO2↑
9.(1)CaCO3+2HCl=== CaCl2+H2O+CO2↑(或CaO+2HCl=== CaCl2+H2O) (2) ①盐酸过量 石灰石中可能含有的Fe2O3会与稀盐酸反应生成FeCl3,且稀盐酸为足量,FeCl3能在较强的酸性溶液中存在 ②硫氰化钾 产生气泡 产生沉淀 (3)碳酸钙
10.(1)CO、CO2、H2O (2)①H2O、CO、CO2 ②检验甲烷燃烧产物中是否有二氧化碳 Ca(OH)2+CO2=== CaCO3↓+H2O ③防止空气中的二氧化碳等气体对实验造成干扰 如果颠倒,二氧化碳被C中氢氧化钠溶液吸收,无法通过B检验甲烷燃烧产物中有二氧化碳存在
(3)一氧化碳
11.(1)氢氧化钠 (2)硫酸根离子和钡离子 【猜想假设】H2SO4
【进行实验】①三 ②玻璃棒 【交流拓展】AC
12.Ca(OH)2+Na2CO3=== CaCO3↓+2NaOH 探究活动Ⅰ:【猜想假设】Ca(OH)2微溶于水,固体A中可能有未完全溶解的Ca(OH)2 【实验验证】2.溶液由无色变为红色 【反思评价】加入稀盐酸有气泡产生,只能证明固体中有CaCO3,不能证明是否含有Ca(OH)2(合理即可)
探究活动Ⅱ:【讨论交流】固体中含有Ca(OH)2,所以溶液B是Ca(OH)2的饱和溶液 【实验验证】碳酸钠(合理即可)
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