混合物成分的探究
1.某学习小组对课本中“食盐常用于制氯气、烧碱”的内容产生兴趣。在老师的指导下,用自制的实验装置(主体部分如图所示)进行电解饱和食盐水制取氢氧化钠的实验。一段时间后,关闭电源,从K处导出部分的溶液作为待测液进行如下探究。
图1
老师提示:Ⅰ.电解饱和食盐水的化学方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
Ⅱ.忽略其他可能发生的反应对以下实验的影响。
探究活动一:检测待测溶液中含有氢氧化钠
(1)同学们选用某种酸碱指示剂对待测液进行检验,请你将实验报告填写完整。
实验步骤 实验现象 实验结论
__________ __________ 待测液呈碱性,表明含有氢氧化钠
探究活动二:测定待测液中氢氧化钠的质量分数
【实验1】用酸碱中和法测定
甲组同学称取一定质量的待测液于烧杯中,加水稀释,用带有刻度的滴管逐滴加入一定溶质质量分数的稀盐酸,边加边振荡,用pH计测定溶液的pH,所得数据如下:
加入稀盐酸的体积/mL 0 2.0 4.0 6.0 8.0 9.8
烧杯中溶液的pH 13.0 12.9 12.8 12.6 12.3 7.0
(2)写出氢氧化钠与稀盐酸反应的化学方程式:__________________。
(3)利用氢氧化钠与稀盐酸恰好完全反应时的实验数据,计算所称取待测液中氢氧化钠的质量,应选用稀盐酸的体积为________mL。
【实验2】用沉淀法测定
资料摘要:氢氧化钠与氯化镁溶液发生反应:2NaOH+MgCl2=== Mg(OH)2↓+2NaCl
乙组同学按如图所示的实验步骤进行实验:
图2
(4)步骤②加入的氯化镁溶液必需足量,其目的是______________________________。滴加一定量氯化镁溶液后,判断所加氯化镁溶液是否足量的具体操作:静置,_________(写出实验步骤、现象和结论)
(5)步骤③过滤出的沉淀物是________。
(6)利用沉淀物的质量计算氢氧化钠的质量分数,若缺少步骤④的操作,所测定氢氧化钠的质量分数将________(选填“偏大”、“偏小”或“没影响”)。
2.某化学兴趣小组在学习金属知识后,对金属钙及其化合物的化学性质非常感兴趣,并进行了以下实验探究。
(1)对金属钙的化学性质进行探究
【提出问题】金属钙能否与水反应?
【实验探究】取一粒金属钙投入盛有50 mL水的烧杯中,钙粒与水剧烈反应,四处游动,产生气泡,溶液出现浑浊,用手触摸烧杯外壁,感觉发热。反应结束放置一段时间后,溶液变澄清,往烧杯中滴入无色酚酞试液,溶液变红色。
【实验结论】金属钙能与水反应。经进一步检验,产生的气体能燃烧。请写出钙与水反应的化学方程式____________________________。
【交流与反思】反应结束放置一段时间后,溶液变澄清的原因是____________________。
(2)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10.0 g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0.9 g,B装置增重2.2 g。
【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____________。
3.小苏打和食盐是厨房中常见物质。现有一包白色固体,可能由碳酸氢钠、氯化钠中的一种或两种物质组成。某科学小组同学展开了系列研究。
(一)定性分析
【实验目的】确定白色固体的组成
【实验方案】
图1
【实验结论】小明同学经过上述实验得出结论:该白色固体由碳酸氢钠、氯化钠两种物质组成。
(1)步骤①发生反应的化学方程式是________________________。
(2)步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替,如________。
(3)科学小组认真研究讨论后认为,此方案不能得出小明同学的结论。一致认为将上述方案中使用的一种试剂进行调换,如仍出现上述现象,则小明同学的结论正确。调换措施是______________________________________。
(二)定量分析
【实验目的】测定该白色固体中碳酸氢钠的质量分数
【实验方案】该小组利用图2所示的实验装置(固定装置已略去,装置气密性良好)进行实验,每一步反应均完全进行。
图2
(1)首先称取a克该样品放入装置甲中,然后进行有关实验操作,正确的顺序是________(填序号,可重复选择);
a. 称量装置丙的质量
b. 打开弹簧夹,通入足量的氮气,关闭弹簧夹
c. 打开分液漏斗的活塞,注入足量的稀硫酸,关闭活塞
(2)如果没有装置乙,会造成测定结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”);
(3)装置丁的作用是__________________________________。
(三)拓展交流
经查阅材料:将二氧化碳气体持续通入一定量的氢氧化钠溶液中会先后发生以下两个化学反应:①2NaOH+CO2=== Na2CO3+H2O ②Na2CO3+CO2+H2O=== 2NaHCO3
小明同学将5 g二氧化碳气体通入100 g 5%的氢氧化钠溶液中,充分反应后,所得溶液的溶质是________________(填化学式)。
4.某品牌苏打饼干的配料和营养成分如下表,研究性学习小组对其成分进行了探究。
配料 营养成分(每100 g)
小麦粉、食用植物油、洋葱粉、食用盐、碳酸钙、食品添加剂(碳酸氢钠)、香葱、酵母、麦精、食用香精等 能量 蛋白质 脂肪 碳水化合物 钠 钙 2017千焦 8.5克 21.0克 63.5克 500毫克 280毫克
说明:饼干制作的烘焙过程中,配料中的碳酸氢钠全部受热分解转化为碳酸钠,而碳酸钠不分解。
Ⅰ.定性判断:饼干中有关成分的确认。
取一小包饼干。研碎后放入烧杯,加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌,得到待检液。
实验操作和现象 实验结论
①淀粉的检验 取少量待检液于试管中,滴入2滴碘水,观察到溶液________ 饼干中含有淀粉
②碳酸盐的检验 另取少量待检液于试管中,加入足量稀盐酸,有气泡产生;将产生的气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊 饼干中含有______(填离子符号)
【交流讨论】
(1)饼干中的________元素可减少人体骨质疏松、畸形、佝偻病的发生,有利于人体健康。
(2)饼干中的碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为____________________________________。
【深入探究】如何进一步确认饼干中含有两种碳酸盐?
将剩余待检液过滤,用蒸馏水洗涤固体2至3次;将______________________________与稀盐酸反应,根据反应的现象,则证明饼干中既有碳酸钙,又有碳酸钠。
Ⅱ.定量检测:饼干中碳酸钠质量的测定。
【实验装置】
【实验步骤】
①按如图连接好装置,检查气密性;
②取一小包饼干研碎后放入烧杯,加入适量蒸馏水、用玻璃棒充分搅拌后,过滤,洗涤;
③将滤液和洗涤液混合后倒入容器A,按图示装入其他药品(试剂X用于吸收挥发出来的HCl,它不与CO2反应);
④打开止水夹,向装置中通入一段时间N2后,关闭止水夹;
⑤用电子天平称量干燥管的质量,记录数据m1;
⑥逐滴加入稀盐酸至不再产生气泡时,停止滴加;
⑦________________________________________________________________________;
⑧重复步骤⑤,记录数据m2。
【交流讨论】步骤③将滤液和洗涤液合并的原因是
________________________________________________________________________。
【数据处理】m2-m1=0.088 g,则这包饼干中碳酸钠的质量为________g。
5.袋装食品中常用一种“双吸剂”保质,主要成分是铁粉和生石灰,同学们对一久置的双吸剂固体样品很好奇,设计了如下实验进行探究。
【提出问题】久置“双吸剂”的成分是什么?
【做出猜想】久置“双吸剂”中可能有Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2和CaCO3
【实验探究1】
取固体样品研磨,用磁铁吸引,磁铁上沾有黑色粉末,说明“双吸剂”中一定有 。再用磁铁反复吸引后,残留固体用于后续探究活动。
【实验探究2】
实验操作 实验现象 实验结论
取少量探究实验1的残留固体放入试管中,加入蒸馏水 试管外壁不发烫 固体中一定没有
【实验探究3】
【实验结论】
步骤②产生白色沉淀,说明久置的“双吸剂”中含有 ,其反应的化学方程式: 。
步骤③有气泡冒出、溶液变为黄色,说明久置的“双吸剂”中含有 和 。
6.过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)俗名固体双氧水。溶于水可看作是Na2CO3溶液和H2O2溶液混合。为了方便保存,过碳酸钠样品可能添加少量的MgSO4和硅酸镁中的一种或两种作为稳定剂。(已知①双氧水可用于供氧、消毒和漂白;②硅酸镁不溶于水)
(1)过碳酸钠的用途不合理的是 。
A. 鱼池供氧剂 B. 消毒剂C. 干燥剂 D. 漂白剂
(2)取少量过碳酸钠样品于烧杯中,加入足量蒸馏水,有不溶于水的固体产生。判断样品中
有硅酸镁。(填“可能”或“一定”)
(3)利用实验室限选试剂,设计实验确定该样品中是否添加少量的MgSO4。 限选试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、蒸馏水、AgNO3溶液
①取少量样品于烧杯中,缓慢加入足量蒸馏水,充分搅拌,静置,过滤。
②取少量步骤①所得的滤液于试管中,加入 ,振荡后静置,观察到的现象是 。
③取少量步骤②所得的溶液于试管中, ;观察到 ,说明样品中有MgSO4;观察到 ,说明样品中没有MgSO4。
7.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 。
8.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 ③BaCO3④Mg(OH)2、BaSO4 ⑤BaSO4、BaCO3
⑥Mg(OH)2、BaCO3 ⑦Mg(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 。
9.足球比赛中让意外昏迷的球员快速恢复意识会用到“嗅盐”。同学们对“嗅盐”产生了好奇,并对其成分进行如下探究。
【查阅资料】①嗅盐是由一种盐类物质和香料(不参与下列探究中的任何反应)组成,能释放出氨味气体,对人体神经会产生强烈的刺激作用,但过量吸入会危害健康。
②氯化钙稀溶液与碳酸氢铵稀溶液不发生反应。
③氨气能与硫酸化合生成硫酸铵。
【提出问题】嗅盐中盐类物质是什么?
【实验探究】填写表中空格。
实验 小军的实验 小英的实验
方案 嗅盐与____(填一种物质)混合研磨
现象 闻到较浓烈刺激性气味 且试纸变蓝 ____________ ____________
结论 嗅盐中含有NH 嗅盐中含CO 确认了小军的实验结论
证明嗅盐中盐类物质是碳酸铵 证明嗅盐中盐类物质是碳酸铵
【质疑】小英认为小军的实验结论不严谨。小英通过补做一个实验(方案见上表),进而确认了小军的结论。小英的实验目的是排除嗅盐中含有________离子的可能性。
【继续探究】同学们利用如图装置进一步测定嗅盐中碳酸铵的质量分数。
反应原理:(NH4)2CO3+2NaOHX+2NH3↑+2H2O,其中X的化学式为________。
【数据记录】实验称取样品质量为m1,反应前后装有氢氧化钠固体的球形干燥管的总质量分别为m2和m3,反应前后烧杯及烧杯内溶液的总质量分别为m4和m5。
【数据处理】通过测得数据计算出嗅盐中碳酸铵的质量分数。
【反思与评价】关于该实验的说法正确的是______(填序号,双选)。
A. 嗅盐中碳酸铵的质量分数表达式为:×100%
B. 倒置漏斗可以增大吸收面积同时防止倒吸
C. 可以用浓硫酸替代稀硫酸
D. 停止加热后要通入一段时间空气,否则测定结果会偏小
10.央视频道《是真的吗?》栏目中有一段视频:将“锡纸”剪成一段两头宽中间窄的纸条,然后两头分别连接电池的正负极,观察到“锡纸”立即燃烧。据此,小晟同学取某种“锡纸”进行了以下探究:
(1)“锡纸”燃烧的原因:“锡纸”两端接入电池两极后造成短路致使“锡纸”燃烧,从燃烧的条件分析:开始“锡纸”不燃烧但短路后却能燃烧的原因是__________________(填“与氧气接触”或“温度达到着火点”)。
(2)探究“锡纸”中金属的成分:“锡纸”中的金属是锡吗?
【查阅资料】①“锡纸”是锡箔或铝箔和纸粘合而成;
②锌粉是一种深灰色固体;
③锡(Sn)与酸或盐溶液反应生成正二价的锡盐。
【提出猜想】猜想Ⅰ.“锡纸”中的金属是锡;
猜想Ⅱ.“锡纸”中的金属是铝。
【进行实验】设计方案并进行实验
实验操作 实验现象 实验分析与结论
取打磨后的“锡纸”片放入试管中,滴加氯化锌溶液 “锡纸”表面有深灰色固体析出 根据实验现象,结合金属活动性顺序可知猜想______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)成立;反应的化学方程式为_________________________
【交流讨论】①实验中打磨“锡纸”的目的是__________________;
②下列物质的溶液可以替代氯化锌溶液完成上述实验的是________(填序号)。
A. 氯化铜 B. 硝酸银C. 硫酸钠 D. 硫酸亚铁
【拓展应用】电器短路会引起火灾,我们要严加防范。如果电器着火应该采取的灭火方法是__________________________。
11.某兴趣小组同学为了探究干电池中物质的成分,将电池剥开时闻到异味且发现有黑色物质。
【提出问题】为什么有异味?黑色物质的成分是什么?
【网络搜索】干电池的成分有二氧化锰、铁粉及铵盐等物质。
【实验设计】同学们分别设计实验进行探究。
实验Ⅰ.小婧取适量黑色物质与__________混合置于研钵内研磨,嗅到氨味,再用湿润的红色石蕊试纸检测,试纸变蓝,证明黑色物质中含有铵盐。
实验Ⅱ.小清用一种物理方法发现黑色物质中不含铁粉,他采用的方法是__________。
实验Ⅲ.小明将黑色物质加入适量的水中搅拌,静置后过滤,取滤渣进行实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
①取适量黑色滤渣装入试管中,再加入过氧化氢溶液 ________ 有气体生成
②立即向上述试管中________________ 木条复燃 该气体是氧气
上述实验中产生氧气的化学方程式为______________________________,据此小明认为黑色物质中一定含有二氧化锰。
【交流讨论】大家对小明的结论提出了质疑。
(1)小莹认为若要证明黑色物质中一定含有二氧化锰,必须验证二氧化锰的质量和________在反应前后都没有发生变化。
(2)小仪认为除了小莹考虑的因素外,另一个原因是氧化铜等黑色物质对过氧化氢分解也有催化的作用。
【结论与反思】(1)干电池中一定含有铵盐,可能含有二氧化锰,一定不含有铁粉。
(2)面对网络信息,我们要去伪存真,不应盲从。
12.老师给了同学们一包红色粉末,该粉末可能是铜粉和氧化铁(Fe2O3)粉末中的一种或两种。同学们对该粉末进行了定性与定量研究。
(1)定性实验:
实验方案 实验现象 实验结论
取少量红色粉末放入试管中,滴加足量的稀盐酸振荡 红色粉末全部消失,溶液呈棕黄色 粉末为Fe2O3
______________________________ 粉末为Cu
写出“红色粉末全部消失”发生反应的化学方程式__________________________。
(2)定量实验:
取该粉末4 g放入硬质玻璃管中,先通CO,然后再用酒精喷灯加热一段时间,停止加热继续通入CO至装置冷却。实验装置如图:
①实验时,先通CO再加热的目的是____________________________________________。
②若该粉末全部是氧化铁,在硬质玻璃管中观察到的实验现象是_________________。B装置用于吸收二氧化碳并收集CO,其中盛放的试剂最好是________。
A.NaOH溶液 B.稀盐酸 C.水
如果该实验没有装置B、C,实验造成的危害是________________。
③若该粉末为铜粉和氧化铁的混合物,待装置完全冷却至室温,称量硬质玻璃管内剩余固体的质量为m g。则m的取值范围是____________。
13.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__________________________________________。
14.市售的“自热米饭”带有一个发热包,遇水后可迅速升温至150 ℃,保温时间达3小时,能将生米做成熟饭。梧州市某中学化学兴趣小组对发热包非常感兴趣,进行了以下探究。
【查阅资料】
(1)发热包主要由生石灰、铁粉、镁粉、铝粉、炭粉、氯化钠中的若干种组成。
(2)氢氧化镁和氢氧化铝均为不溶于水的白色固体,但后者可溶于NaOH溶液。
【成分探究】取出某品牌的发热包内灰黑色的固体粉末,分成两份。
(1)小吴用磁铁靠近其中一份粉末,发现有黑色物质被磁铁吸引,证明粉末中含有________。用磁铁将该物质全部吸出后,剩余粉末为样品A。
(2)小周将另一份粉末加水溶解、过滤后,取部分滤液滴入酚酞试液,滤液变________色,证明原粉末中含生石灰;再向滤液中加入__________________,看到白色沉淀生成,证明原粉末中含有氯化钠。
(3)除上述物质外,还可能存在镁粉、铝粉、炭粉,对此大家提出了以下几种猜想:
猜想一:只存在上述三种中的一种;猜想二:上述三种同时存在;
猜想三:存在铝粉和炭粉;猜想四:存在镁粉和铝粉;
猜想五:______________。
【实验验证】小施用样品A进行实验,流程如图1。向滤液B滴加氢氧化钠溶液时,他观察到开始时有白色沉淀生成,后来又全部消失,最后得到的是无色溶液E。
图1
【实验结论】不溶物D是________。
大家结合实验现象讨论后,认为猜想________正确,理由是________。
【原理探究】
图2
小吴利用如图2装置证明发热包放热主要来自于生石灰与水的反应。加水后发现A中温度迅速升高,B中有气泡产生,该气体为________(填名称)。但温度很快下降,说明该反应很快结束,不能长时间保温。
【猜想】大家大胆猜测应该还有其他放热反应存在。
【实验验证】同学们按资料介绍,用铁粉、炭粉和食盐水在锥形瓶中模拟铁的锈蚀实验,不久后发现锥形瓶外壁微烫,并持续较长时间。该现象很好地解释了发热包的保温机理。
【拓展活动】在上述铁的锈蚀实验中未观察到红色的铁锈产生。老师告诉同学们,铁锈蚀时首先生成一种碱。请写出该反应的化学方程式______________________________。
15.“证据推理和模型认知”是科学研究的重要能力。水垢是一些长期煮沸水的容器内壁附着的一层厚厚的物质。化学兴趣小组对水壶中的水垢成分进行如下探究。
【提出问题】水垢的成分是什么?
【查阅资料】硬水中溶有较多的可溶性碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]、碳酸氢镁[Mg(HCO3)2],碳酸氢钙和碳酸氢镁在沸腾的水里分解生成难溶性的碳酸钙和氢氧化镁沉淀,有时也会生成碳酸镁,这样就形成了水垢。
【提出猜想】猜想①:碳酸钙、碳酸镁;猜想②:碳酸钙、氢氧化镁;
猜想③:碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁。
【设计实验】(温馨提示:假设水垢中没有其他成分,所有的反应均反应完全)
图一图二
实验 实验操作 实验现象及数据 实验结论
方案1 如图一所示,取10 g水垢样品,加入足量的稀盐酸充分反应 A中________,测得反应后C装置质量增加4.5 g 猜想②不正确
方案2 如图二所示,取10 g水垢样品,加入足量的稀盐酸充分反应 现象与方案1相同,测得反应后C装置质量增加4.4 g 猜想____正确
【反思与评价】(1)方案1比方案2中测得的数据大的原因是________,因此方案1不严谨。
(2)方案1中根据数据得出结论的依据是____________________。
【实验拓展】(1)家用除垢剂原料配方中一般用稀盐酸而不用稀硫酸的原因是____________。
(2)根据测定可知,10 g水垢样品恰好完全反应时消耗109.5 g溶质质量分数为10%的稀盐酸,则该水垢样品中氢氧化镁的质量为__________g。
16.某未知气体X可能含有CO、CH4中的一种或两种,某同学设计实验进行探究。
查阅资料:(ⅰ)加热时,CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O;
(ⅱ)20 ℃时,Ca(OH)2和Ba(OH)2溶解度分别为:0.165 g, 2.1 g。
(1)仪器M的名称是________,CH4与CuO反应的化学方程式为________________________。
(2)气体X成分的猜想与探究
猜想1:只有CO
猜想2:只有CH4
猜想3:既有CO又有CH4
①实验时,先往装置中通一段时间的N2,再通入气体X后加热,实验中有下列变化。
变化1:A中玻璃管内黑色粉末逐渐变红
变化2:B瓶增重
变化3:C中出现浑浊
根据变化________(填“1”、“2”或“3”),可知猜想1不成立。
②根据上述变化仍无法确定气体X的成分,还需要测定________(填序号),并进行定量分析才能得出结论。
a. 实验前A中CuO的质量
b. B瓶增重的质量
c. C瓶增重的质量
(3)讨论和反思
①C中用Ba(OH)2溶液而不用Ca(OH)2溶液的原因是_________________。
②从环保的角度,该装置还应进行的改进是________________。
参考答案
1. (1)取少量待测液于试管中,滴加2滴无色酚酞试液(或取少量待测液于试管中,滴加2滴紫色石蕊试液) 无色酚酞试液变红(或紫色石蕊试液变蓝) (2)NaOH+HCl=== NaCl+H2O (3)9.8 (4)使待测液中的氢氧化钠完全反应 取反应的上层清液于试管中,滴加氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,说明氯化镁溶液过量 (5)Mg(OH)2(或氢氧化镁) (6)偏大
【解析】(1)氢氧化钠溶液呈碱性,能使酸碱指示剂变色,因此可以选择无色酚酞试液(或紫色石蕊试液)检验待测液是否呈碱性。 (2)氢氧化钠与稀盐酸反应生成氯化钠和水。(3)分析题给表格数据,当pH=7时氢氧化钠和HCl恰好完全反应,所消耗稀盐酸的体积为9.8 mL。(4)加入足量氯化镁溶液的目的是将待测液中的氢氧化钠完全反应,使测定结果准确;确定氯化镁溶液是否过量方法:取反应后上层清液,滴加氢氧化钠溶液,如果有白色沉淀生成,说明氯化镁溶液过量。(5)氯化镁和氢氧化钠反应生成的沉淀是氢氧化镁。(6)如果过滤出氢氧化镁沉淀后没有经过洗涤,会有少量氯化钠溶液附着在沉淀表面,干燥后得到的氢氧化镁中含有少量的氯化钠,导致Mg(OH)2的称量值比实际值偏大,使计算出的参加反应的氢氧化钠质量偏大,使待测液中氢氧化钠的质量分数偏大。
2. (1)【实验结论】Ca+2H2O=== Ca(OH)2+H2↑
【交流与反思】氢氧化钙溶解度随温度的降低而增大
(2)【分析与结论】CaO、Ca(OH)2、CaCO3 3.7
【反思与拓展】①使生成的水和二氧化碳被A、B装置完全吸收 ②CaO
【解析】(1)【实验结论】根据化学反应前后元素种类不变以及题干现象分析,可知钙与水反应生成氢氧化钙和氢气。【交流与反思】氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小,反应结束一段时间后,随着温度降低,氢氧化钙溶解度增大,因此原来未溶解的氢氧化钙继续溶解,溶液变澄清。(2)【分析与结论】根据题干信息“氢氧化钙加热到一定温度时会发生分解反应,生成两种氧化物”,以及化学反应前后元素种类不变,可知氢氧化钙受热分解生成氧化钙与水,反应中氢氧化钙、水的质量比为74∶18,根据A中增重0.9 g,可知生成水的质量为0.9 g,则可计算出参加反应的氢氧化钙质量为3.7 g,B装置中增重的质量是碳酸钙分解产生二氧化碳的质量,该化学方程式中碳酸钙和二氧化碳的质量比为100∶44,根据B装置增重2.2 g可计算出碳酸钙的质量为5 g,5 g+3.7 g=8.7 g,小于样品的10 g质量,故这包干燥剂中除了氢氧化钙和碳酸钙外,还含有氧化钙。【反思与拓展】①结合实验目的分析,需使控温电加热器中产生的气体全部进入后面装置,才能使最终计算的数据更准确,因此停止加热后,需要继续通入氮气一段时间,使反应生成的水、二氧化碳全部被浓硫酸、氢氧化钠溶液吸收。②若没有C装置,则空气中的二氧化碳会进入B中,所测定生成的二氧化碳质量偏大,由此得出的碳酸钙质量偏大,氧化钙的质量=10 g-氢氧化钙的质量-碳酸钙的质量,氢氧化钙质量不变,碳酸钙质量变大,因此最终会导致氧化钙含量的测定结果偏小。
3. (一)定性分析(1)NaHCO3 + HCl=== NaCl + H2O + CO2↑ (2)氢氧化钡溶液 (3)将①中过量稀盐酸换成过量稀硝酸 (二)定量分析(1)b→a→c→b→a (2)偏大 (3)防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙,影响实验结果 (三)拓展交流 Na2CO3和NaHCO3
【解析】(一)定性分析 (1)样品中的小苏打和稀盐酸反应生成二氧化碳,化学方程式为NaHCO3+HCl=== NaCl + H2O + CO2↑。(2)二氧化碳和氢氧化钡反应生成白色碳酸钡沉淀和水,因此澄清石灰水可用氢氧化钡溶液代替。(3)①中加入过量稀盐酸,引入了氯离子,加入硝酸银溶液产生白色沉淀,无法确定溶液中是否含有氯化钠,将过量稀盐酸换成过量稀硝酸,再加入硝酸银溶液产生白色沉淀才能说明溶液中含有氯化钠。(二)定量分析(1)先打开弹簧夹通入足量氮气,排出装置内的空气,防止空气和二氧化碳对实验造成影响;再称量装置丙的质量,然后注入足量稀硫酸和样品中小苏打反应,将生成的二氧化碳气体全部通过丙装置,通过丙装置前后的质量差,可得出反应生成二氧化碳的质量,测得样品中碳酸氢钠的质量分数,因此操作顺序是b→a→c→b→a。(2)若没有乙装置进行干燥,二氧化碳中混有的水蒸气会被氢氧化钠吸收,造成测定结果偏大。(3)装置丁的作用是吸收空气中的水和二氧化碳,防止对测定产生影响,使测定结果更准确。(三)拓展交流 通过反应①可计算出100 g 5%的氢氧化钠溶液可吸收二氧化碳的质量和生成碳酸钠的质量,进一步求得剩余二氧化碳的质量;通过反应②,利用剩余二氧化碳的质量求得参加反应的碳酸钠的质量,最后可确定所得溶液中的溶质是Na2CO3和NaHCO3的混合物。
4. Ⅰ.定性判断:①呈蓝色 ②CO 【交流讨论】(1)钙
(2)CaCO3+2HCl=== CaCl2+H2O+CO2↑
【深入探究】洗涤液和残留固体分别 Ⅱ.定量检测:
【实验步骤】打开止水夹,向装置中通入一段时间N2后,关闭止水夹 【交流讨论】确保样品的碳酸钠不损失,全部参与反应 【数据处理】0.212
【解析】Ⅰ.定性判断:①淀粉遇碘变蓝,所以取少量待检液于试管中,滴入2滴碘水,观察到溶液呈蓝色,则说明饼干中含有淀粉;碳酸盐遇稀盐酸能产生二氧化碳气体,所以取少量待检液于试管中,加入足量稀盐酸,有气泡产生;将产生的气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊,则说明饼干中含有CO。【交流讨论】(1)钙元素可减少人体骨质疏松、畸形、佝偻病的发生。(2)碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=== CaCl2+H2O+CO2↑。【深入探究】因碳酸钙不溶于水,而碳酸钠溶于水,所以将稀盐酸分别加入洗涤液和残留固体中,若都产生气泡,则说明含两种碳酸盐。Ⅱ. 定量检测【实验步骤】由实验步骤可知,该实验是利用碳酸钠与稀盐酸反应产生的二氧化碳的质量计算碳酸钠的质量,而二氧化碳的质量可利用碱石灰增重的质量测得,为使结果准确,要保证将生成的二氧化碳全部让碱石灰吸收,所以步骤⑦为打开止水夹,向装置中通入一段时间N2后,关闭止水夹。【交流讨论】因洗涤液中会含有碳酸钠,步骤③将滤液和洗涤液合并的原因是确保样品的碳酸钠不损失,全部参与反应。【数据处理】m2-m1=0.088 g,即产生二氧化碳的质量为0.088 g,设这包饼干中碳酸钠的质量为x。
Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
x 0.088 g
=x=0.212 g。
5.【实验探究1】Fe 【实验探究2】CaO 【实验结论】
Ca(OH)2 Ca(OH)2+Na2CO3=== CaCO3↓+2NaOHCaCO3 Fe2O3
6.(1)C (2)一定 (3)②过量稀盐酸 有气泡产生
③滴加少量的BaCl2溶液 有白色沉淀生成 无明显现象
7.【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
8.【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
9. 【实验探究】熟石灰[或Ca(OH)2等] 有气泡产生,澄清石灰水变浑浊 有白色沉淀产生 【质疑】HCO(或碳酸氢根) 【继续探究】Na2CO3 【反思与评价】B、D
10. (1)温度达到着火点 (2)【进行实验】Ⅱ 2Al+3ZnCl2=== 3Zn+2AlCl3 【交流讨论】①清除表面氧化物等 ②D 【拓展应用】切断电源后用干粉灭火器(或二氧化碳灭火器等)灭火
11. 氢氧化钙[或Ca(OH)2或熟石灰等] 用磁铁吸引
产生大量气泡 伸入带火星的木条 2H2O2 2H2O+O2↑ 化学性质
12. (1)无明显现象 Fe2O3+6HCl=== 2FeCl3+3H2O
(2)①排尽硬质玻璃管内的空气,防止加热时发生爆炸 ②红色粉末全部变为黑色 A 污染环境③ 2.813. 【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
14. 【成分探究】(1)铁粉 (2)红 稀硝酸和硝酸银溶液 (3)存在镁粉和炭粉 【实验结论】炭粉 三 滤液B中生成的白色沉淀能全部溶解,说明该沉淀是氢氧化铝,样品A中含有铝粉。氢氧化镁不溶于水和氢氧化钠溶液,而沉淀最后全部消失,说明样品A中不含镁粉 【原理探究】空气 【拓展活动】2Fe+2H2O+O2=== 2Fe(OH)2
15. 【设计实验】有气泡产生 ③
【反思与评价】(1)空气中的二氧化碳进入了C装置
(2)若水垢的成分为碳酸钙和氢氧化镁,则10 g水垢样品与足量稀盐酸反应后生成二氧化碳的质量小于4.4 g(合理即可)
【实验拓展】(1)稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙,会阻碍反应继续进行,达不到除尽水垢的目的 (2)2.9
16. (1)酒精灯 CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O
(2)①2 ②bc (3)①氢氧化钡的溶解度大,能充分吸收反应产生的二氧化碳气体 ②在C装置后增加尾气处理装置
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