【特色专题专训】题型三 实验探究题 2025年中考化学总复习（贵州专版）（含解析）
文档属性
| 名称 | 【特色专题专训】题型三 实验探究题 2025年中考化学总复习（贵州专版）（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 263.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-11-11 10:14:16 | ||
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文档简介
题型三 实验探究题
【题型分析】
类型1 药品是否变质的探究
验证药品是否变质,或者变质程度的理论依据是药品的性质(特别是化学性质)和生成物的特性。前者决定了药品变质的可能性、方向和变质程度,后者是判断是否变质的主要依据。
解题方法:通过验证药品变质后的物质(即生成物)的存在与否,来推断药品是否变质;再通过计算,来推断药品变质到什么程度。解题时,首先要结合问题情景,分析、提炼药品的性质(特别是化学性质),找出药品变质的方向和生成物(或药品存在的验证方法)。其次,根据生成物的特性及其特殊现象,找出验证生成物存在的方法。最后,分析生成物存在与否,或者是药品还存在与否,或者是进行有关计算,来判定药品是否变质,或者是变质到了什么程度,或者计算变质后某一成分的质量分数等。
类型2 缺失标签的药品成分的探究
结合所给出的问题情景及相关知识,来探究验证标签缺失的药品的真实成分,或者计算其主要成分的质量分数等。所谓的缺失标签分为两种情况:一种是失去(即没有)了标签,另一种是虽然有标签,但是已经破损,包含的信息残缺不全了。
解题方法:对于失去标签的药品成分的探究,要结合所给出的问题情景和常见物质的检验、鉴别方法,根据所学的相关知识,认真地进行思考、推断、鉴别出药品的真实身份。对于标签破损的药品成分的探究,还要注意分析标签上残留的信息,再结合题意,通过分析、计算,将破损的标签残缺的信息补充完整,或者鉴别、推断出其主要成分。
类型3 实验探究物质的性质或变化规律
实验探究物质的某些性质或变化规律,可分为探究型实验探究和验证型实验探究两大类。就该探究的内容来说,物质的性质包括物质的物理性质和化学性质;变化规律是指该物质发生物理变化(或者化学变化)的一般趋势和规律性等。
解题方法:对于探究型实验探究,要熟悉实验探究的环节和方法,精心设计实验方案,运用所学过探究物质的性质或变化规律的知识,进行探究实验和观察现象,再通过分析实验现象,推断、总结出该物质的性质和变化规律等。对于验证型实验探究,要熟记物质的性质和变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等。
类型4 影响化学反应速率的因素探究
探究影响化学反应速率的因素,除了物质的内因(如着火点的高低、金属的活动性强弱等反应物本身的性质)以外,还有外因(如是否有催化剂、温度、浓度、压强、反应物的形状或接触面积等外界因素)。
解题方法:解题时可以利用控制变量法,通过设计对照实验(即控制其他条件相同时,一个实验使用某一条件或者满足某一因素,另一个实验不使用某一条件或者不满足某一因素),来进行实验探究。一般都按照如下的思路来思考分析、设计实验、推断解答:对于内因主要考虑着火点低的比高的容易燃烧,而金属的活动性强的比弱的反应剧烈;对于外因是考虑其他条件相同时,使用催化剂(或改变反应物的温度、反应物的浓度、反应物的压强、反应物的接触面积等),会改变化学反应速率。
类型5 实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素
物质变化的条件主要有点燃、加热、催化剂、通电、高温、高压等等;而影响物质变化的因素主要是指外界因素,如温度、浓度、压强、搅拌、物质的形状或接触面积等。这里的变化既包括物理变化,也包括化学变化。
解题方法:可以利用控制变量法,通过设计对照实验(即控制其他条件相同时,一个实验使用某一条件或者满足某一因素,另一个实验不使用某一条件或者不满足某一因素)来进行实验探究。一般都按照如下的思路来思考分析、设计实验、推断解答。对于物理变化来说,要考虑的变化条件和影响因素主要有降温、加热、加压、搅拌、物质的形状或接触面积等;对于化学变化来说,要考虑的变化条件和影响因素主要有点燃、加热、催化剂、通电、高温、高压、搅拌、反应物的浓度、形状或接触面积等。
类型6 实验探究物质的组成成分以及含量
可分为两类,一是根据问题情景,结合可能含有的某物质的特性,利用所称取的样品进行实验探究,分析推断出该物质的组成成分,并分析得出用来计算所取样品中某物质质量的气体、沉淀等特殊物质的质量;二是根据有关化学方程式和该物质的组成成分,进行综合计算。
解题方法:首先分析问题情景,找到实验探究的反应原理,以及计算所要用到的数据;再根据实验的反应原理,利用所称取的样品进行实验探究,分析推断出该物质的组成成分;然后,根据化学方程式计算出该样品中某一成分的质量;最后计算得出所要探究的物质中该成分的含量,进而推算出其他成分的含量。
【举例精讲】
类型1 药品是否变质的探究
某初中化学兴趣小组的同学们利用所学的知识和一些实验用品,围绕着实验室中的一瓶氢氧化钠溶液,展开了一系列的实验探究活动:
【提出问题1】通过所学的知识,同学们已经知道氢氧化钠溶液中的 (填一种离子符号)能使无色酚酞溶液变为红色。如何设计实验验证这一结论
【实验验证】同学们设计并进行了图1所示的实验,通过观察到的实验现象,证明了氯化钠溶液中的水分子和 (填一种离子符号)都不能使无色酚酞溶液变为红色,由此验证了问题1中的结论。
【讨论交流】氢氧化钠溶液在洁净的空气中可能会变质,请用化学方程式表示变质的原因: 。
【提出问题2】瓶中氢氧化钠溶液是否变质 若变质,是否完全变质
【实验与结论】小组的同学们设计并进行了图2所示的实验:
步骤一:向溶液A中滴加过量的 (填化学式)溶液,溶液中产生白色沉淀,得出这瓶氢氧化钠溶液已变质。
步骤二:向过滤后得到的滤液B中通入CO2气体,观察到液面下导管口有气泡冒出,溶液中 ,进而得出这瓶氢氧化钠溶液部分变质。
【提出问题3】已变质的氢氧化钠占变质前纯氢氧化钠的质量分数是多少
【深入探究】三位同学分别从瓶中取等质量的溶液进行了相应的实验(实验过程中不考虑氢氧化钠再与空气中的任何成分发生反应),并将实验步理及相关数据记录如下:
同学 甲同学 乙同学 丙同学
实验步骤及相关数据 将所取溶液蒸干,称量所得固体,质量为4.26 g 向所取溶液中加入足量的Ba(OH)2溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、干燥、称量,质量为1.97 g 向所取溶液中加入足量的稀盐酸,充分反应,将溶液蒸干,称量所得固体的质量为5.85 g
【分析与结论】通过分析发现,任选两位同学的数据,就可以计算出氢氧化钠的变质程度,氢氧化钠的变质程度为 。
老师对同学们的探究意识和不断深入的钻研精神给予了充分肯定!
类型2 缺失标签的药品成分的探究
某校化学兴趣小组的同学和老师一起整理实验台时,发现有一瓶未盖瓶塞且失去标签的无色溶液,据老师回忆:可能是Na2CO3溶液和NaOH溶液中的一种。于是同学们对这瓶溶液的成分进行探究。
【提出问题】这瓶溶液的成分是什么
【查阅资料】氯化钙和氯化钠的水溶液呈中性。
【设计实验】
方案 实验操作 实验现象 实验结论
方案1 取少量样品于试管中,滴加紫色石蕊溶液 该溶液是NaOH溶液
方案2 取少量样品于试管中,滴加稀盐酸 有气泡产生 该溶液是Na2CO3溶液
【交流讨论】
(1)小李认为方案1的结论不合理,理由是 。
(2)写出方案2中有气泡产生的反应的化学方程式: 。
【实验探究】
老师指出方案2也不够严谨。经讨论后,小组同学按以下步骤进行实验:
(1)取适量样品于试管中,加入过量的氯化钙溶液,充分反应后过滤,得到白色沉淀A和滤液B。
(2)向滤液B中滴加无色酚酞溶液,溶液变红。
加入过量氯化钙溶液的目的是 ;滤液B中的溶质为 。
【实验结论】这瓶溶液的原溶液是NaOH溶液,且溶质已部分变质。
【拓展延伸】
(1)取完药品后,应 。
(2)检验滤液B时,下列能代替酚酞溶液的有 (填序号)。
①氧化铜 ②铁丝 ③硫酸镁溶液
类型3 实验探究物质的性质或变化规律
同学们都知道CuSO4溶液呈蓝色,那么是什么微粒使其溶液呈蓝色呢 根据初中所学知识,同学们知道CuSO4溶液中存在的微粒是H2O、Cu2+和S。
【实验探究】下面主要采用不同的思维方式进行探究。
思路1归纳法:由具体事实推理概括出一般原理或结论。
根据下图的四支试管中所盛试剂的颜色与所含微粒进行分析:
(1)实验A的目的是证明CuSO4溶液中的 不能使溶液显蓝色。
(2)对A、B、C、D进行分析,CuSO4溶液中的 使溶液显蓝色。
思路2采用加入试剂发生化学反应的方法:将溶液中的Cu2+除去或保持溶液中Cu2+的存在。
方案一:将溶液中的Cu2+除去,观察溶液颜色是否变化。
(1)若要除去溶液中的Cu2+,可以向CuSO4溶液中滴加足量的氢氧化钠溶液,充分振荡,静置,若观察到 的现象,则可以得出实验结论。
方案二:保持溶液中Cu2+的存在,观察溶液颜色是否变化。
(2)若要保持溶液中Cu2+的存在,我们可以选择加入足量 溶液除去溶液中的S,若溶液蓝色不消失,则可以得出实验结论。
【反思与交流】小雅同学提出,向CuSO4溶液中加入足量锌粉,使其充分反应后也能得出实验结论。她依据的实验现象是 。
【拓展延伸】已知硫酸铜溶液有毒,是因为其溶液中的Cu2+具有毒性,对人体健康危害较大。为了回收硫酸铜溶液中的铜,现有100 g质量分数为16%的硫酸铜溶液和锌粉充分反应,计算理论上至少需要加入锌粉的质量为 g。
类型4 影响化学反应速率的因素探究
为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响。某同学用FeCl3溶液和H2O2溶液做了以下实验:
编号 实验操作 实验现象
① 取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,观察现象 无明显气泡产生
② 取5 mL 6%H2O2溶液于试管中,观察现象 无明显气泡产生
③ 取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,滴2滴FeCl3溶液 有明显气泡产生
④ 取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,滴2滴FeCl3溶液,放入40 ℃热水中浸泡 有明显气泡,放入热水后气泡量增大
查阅资料:氯化铁能催化过氧化氢分解。
(1)实验③的化学方程式为 ,实验③与实验④中滴加相同滴数FeCl3溶液的目的是 ,对比实验③与实验④的现象得出的结论是 。
(2)实验①与②对比,未观察到预期的实验现象。可用实验中所提供的试剂对上述操作作出改进: 。
(3)某同学在50 mL某浓度的H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积与反应时间的关系如图所示,则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率中最慢的是 ,速率变化的原因可能是 。
类型5 实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素
在学习“常见的酸和碱”时,老师演示了饱和氢氧化钙溶液导电性实验,如图所示。
请根据要求回答下列问题:
实验用品:直流电源、导线、石墨电极、灯泡、带刻度的烧杯、温度计、开关、100 mL饱和Ca(OH)2溶液。
实验现象:灯泡发光,两电极分别有气泡产生,烧杯内液面下降,与电源正极相连的石墨电极周围出现较多白色浑浊物,溶液温度升高。
分析:液面下降是因为水被电解。电源正极产生的气体为 (用化学式表示)。
【提出问题】溶液出现白色浑浊物的原因是什么
【查阅资料】氢氧化钙微溶于水。
【作出猜想】
猜想Ⅰ:溶液温度升高,氢氧化钙溶解度变小,溶质析出。
猜想Ⅱ: ,溶质析出。
猜想Ⅲ:石墨电极与生成气体发生反应,导致产生白色浑浊物。
【实验探究】溶液出现白色浑浊物的原因:
实验 实验操作 实验现象 实验结论
① 取相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液于大烧杯中,加热至演示实验溶液上升的温度(温度升高约4 ℃) 溶液中几乎无白色浑浊物 猜想Ⅰ
② 将相同条件下的 mL饱和Ca(OH)2溶液加热蒸发掉部分水(蒸发掉水的体积与演示实验减少水的体积相同) 溶液中出现少量白色浑浊物 猜想Ⅱ成立但不是溶液变浑浊的主要原因
③ 向90 mL相同浓度饱和Ca(OH)2溶液中加入10 mL蒸馏水,搅拌,其余条件不变,重复进行演示实验操作 两电极分别有气泡冒出, 猜想Ⅲ成立且是溶液变浑浊的主要原因
④ 使用铂电极代替石墨电极,重复进行实验③ 两电极分别有气泡冒出,溶液中无白色浑浊物
【总结反思】
(1)白色浑浊物的成分为 (用化学式表示)。
(2)用化学方程式表示生成白色浑浊物的主要成因: 、 。
类型6 实验探究物质的组成成分以及含量
订书钉的制作材料主要为生铁,其表面镀有的金属可能是铜、锌、镁中的一种。
【实验一】测定一定质量订书钉与稀硫酸反应产生H2的质量,用图1装置和试剂进行实验,测得的数据见下表。
— 反应前 反应后
①电子天平读数/g 313.60 313.16
②订书钉样品质量/g 12.83 0.33
(1)订书钉中的铁与稀硫酸反应的化学方程式是 。
(2)利用①的数据计算:产生H2的质量为 g。
(3)若没有连接干燥装置,测得H2的质量将 (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
(4)只通过②的数据无法计算“产生H2的质量”,原因是 。
【实验二】探究表面镀层金属的成分
重复实验一,利用氢气传感器,测量反应产生H2的质量随时间变化曲线如图所示(忽略其他因素对反应速率的影响)。
(5)下列分析正确的是 (填字母)。
A.“0~t1”产生H2的平均速率比“t1~t2”快
B.“m1+m2”表示产生H2的总质量
C.订书钉表面镀有的金属一定不是铜
(6)已知12.5 g的金属分别与足量稀硫酸反应,产生H2的质量见下表。
金属 铁 镁 锌
产生H2的质量/g 0.446 1.042 0.385
结合实验一中的数据和图2判断:镀层金属是 ,其依据是 。
【题型专训】
【基础作业】
1.对已变质的NaOH溶液进行如下实验,下列实验方案能达到实验目的的是 ( )
选项 实验目的 实验方案
A 证明溶液中存在Na2CO3 取样滴加无色酚酞溶液
B 除去溶液中的Na2CO3 加入过量的氯化钙溶液,然后过滤
C 证明溶液部分变质 取样加入过量呈中性的氯化钡溶液,振荡后滴加无色酚酞溶液
D 测溶液的pH 用玻璃棒蘸取待测液滴在加水润湿的pH试纸上,与标准比色卡对比
2.化学兴趣小组的同学在实验室发现有一瓶无色溶液,由于保管不当,标签残缺不全。下列分析与判断不正确的是 ( )
A.这瓶溶液的pH一定为7
B.这瓶溶液不可能是硫酸铜溶液
C.这瓶液体不可能是碱
D.这瓶溶液中不一定含有金属元素
3.过氧化氢(H2O2)在生产、生活中有着广泛的应用,化学实验小组对过氧化氢溶液的腐蚀性进行研究,将铜片分别浸泡在以下3种溶液中进行实验,实验现象如下表。有关叙述不正确的是 ( )
编号 ① ② ③
实验
一段时间后的现象 无明显变化 溶液变蓝,缓慢产生细小气泡 无明显变化
A.实验①的作用是对照
B.实验②中溶液变蓝,因为反应中生成了CuSO4
C.实验③中无明显变化,说明铜不能与稀硫酸反应
D.实验②中产生细小气泡,是因为发生置换反应产生了氢气
4.比较、推理是化学学习中常用的思维方法。以下是根据一些反应事实推导出的影响化学反应的因素,其中推理不合理的是 ( )
选项 反应事实 影响反应的因素
A 铁丝在空气中很难燃烧,在氧气中能剧烈燃烧 反应物的浓度
B 过氧化氢在常温下缓慢分解,加入二氧化锰后快速分解 催化剂
C 红磷在常温下不与氧气反应,点燃时能在氧气中燃烧 反应温度
D 煤块和煤粉都能在空气中燃烧,但煤粉燃烧得更旺盛 反应物的种类
5.甲、乙两名同学对一包“双吸剂(主要成分是铁粉)”是否变质展开了探究。
(1)探究问题一:铁为什么能作双吸剂
因为铁能与空气中的 (填名称,下同)以及水蒸气反应而生锈,利用这一原理来达到食品防腐的目的。
(2)探究问题二:该“双吸剂”是否变质
甲同学:向固体中加入NaOH溶液。
乙同学:向固体中加入稀盐酸。
甲:如果观察到有红褐色的Fe(OH)3沉淀生成,则证明其已经变质。但是实验结果却没有出现沉淀,原因是NaOH溶液不能与 反应。
乙:在实验开始时溶液就变成了黄色,此变化用化学方程式表示为 。
【实验结论】乙同学用实验确定了这瓶“双吸剂”已经变质。
(3)探究问题三:该“双吸剂”是否已经完全变质
【设计实验】
【实验现象】
甲:甲的实验方法是 。
乙:实验中观察到 ,此变化用化学方程式表示为 。
【实验结论】甲、乙同学都用实验确定了这瓶“双吸剂”没有完全变质。
(4)【反思和评价】设计物质检验的实验时,要有明显的实验现象,例如实验室用澄清石灰水来检验二氧化碳而不用氢氧化钠溶液,原因是 。
【素养作业】
6.碳酸钙是初中阶段化学学习中的常见物质,某化学兴趣小组围绕此物质展开探究。
相关信息:一定体积的溶液中,离子数目越多,其离子浓度越大;电导率传感器用于测定溶液的导电性强弱,在其他条件相同下,溶液中离子浓度越大,溶液的电导率越大。
【实验探究Ⅰ】将碳酸钙粉末在酒精喷灯上灼烧一段时间,再将灼烧后的固体物质投入盛水的烧杯中,滴加2滴无色酚酞溶液,无色酚酞溶液变红。对此现象分析,得出结论。
(1)碳酸钙在高温下分解,反应的化学方程式为 。
(2)分解后固体产物与水反应的化学方程式为 ,此反应的生成物能使酚酞溶液变红,是因为其水溶液中含有 (填离子符号)。
小组经过讨论,对是否存在其他因素使酚酞溶液变红,进行下列实验。
【实验探究Ⅱ】在试管中加入少量碳酸钙粉末,加入2 mL水,振荡摇匀,制成碳酸钙悬浊液,滴加2滴无色酚酞溶液,无色酚酞溶液变红。
(1)无色酚酞溶液变红证明碳酸钙悬浊液显 性。
(2)在相同实验条件下,用电导率传感器测得水的电导率为8.5 μs/cm,碳酸钙悬浊液电导率为74 μs/cm。与水比较,碳酸钙悬浊液中离子浓度较 (选填“大”或“小”),碳酸钙悬浊液中有部分碳酸钙溶于水,形成碳酸钙的 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(3)小组继续探究碳酸钙悬浊液使酚酞溶液变红的微观原因,做了下面的对照实验:用pH传感器分别测得在常温下五种混合体系的pH,如下表所示。
混合体系 Na2CO3溶液 NaCl溶液 CaCl2溶液 K2CO3溶液 CaCO3悬浊液
pH 11.6 7.0 7.0 11.6 10.1
从上表可知,“盐溶液一定显中性”的说法是 (选填“正确”或“错误”)的。
结合表中数据分析可知,Na2CO3溶液使酚酞溶液变红与碳酸钠组成中 (填离子符号)有关。查阅资料可知,碳酸钠能与水发生一定程度的反应,生成一种钠盐和另一种化合物,试写出此反应中两种生成物的化学式: 。碳酸钙悬浊液使无色酚酞溶液变色的原因与碳酸钠溶液使无色酚酞溶液变色的原因本质上是一致的。
【拓展延伸】进一步探究,向碳酸钙悬浊液中滴加酚酞溶液并加热,红色会变浅,经测定pH减小。联系所学知识,对此现象产生的原因猜测合理的是 (填字母)。
A.碳酸钙的溶解度随着温度的升高而降低
B.温度升高增大了某离子与水作用的速率,碱性增强
C.加热时部分碳酸钙发生了分解反应
7.在学习完金属的化学性质之后,兴趣小组进行了下图所示的实验。
【查阅资料】硝酸铜溶液呈蓝色,硝酸亚铁溶液呈浅绿色,硝酸锌溶液呈无色。
【实验一】同学们进行图一所示的实验,验证铁、锌、铜、银四种金属的活动性强弱。
(1)试管①中观察到的实验现象是 。试管③中反应的化学方程式是 。
(2)你认为通过上述图一所示的三个实验能否验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性强弱 (选填“能”或“不能”)。
【实验二】在完成实验一的过程中,同学们将试管①②③内反应后的物质都倒入废液缸中(如图二)。小组同学对废液缸中混合物的成分产生了探究兴趣。待混合物充分反应后,过滤,得到滤渣和浅绿色滤液。
(3)小明将铁丝放入浅绿色滤液中,一段时间后,铁丝表面没有发生变化。由此判断,滤液中含有的溶质是 (填化学式)。
(4)探究滤渣的成分。
【提出问题】滤渣的成分是什么
【作出猜想】小明的猜想:银、铜、铁、锌。
小红的猜想: 。
小亮的猜想:银、铜、铁。
【分析思考】同学们认为小明的猜想不正确,结合上述的实验现象分析,小明的猜想不正确的原因是 。
【进行实验】实验证明小亮的猜想正确,请你完成下列实验方案。
实验步骤 实验现象 结论
取少量滤渣样品, 小亮的猜想正确
【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时,除了考虑生成物外,还需要考虑 。
答案
举例精讲
例题1
【提出问题1】OH- 【实验验证】Na+
【讨论交流】2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
【实验与结论】
CaCl2(合理即可) 产生白色沉淀
【分析与结论】
20%
【解析】氢氧化钠溶液中的氢氧根离子能使无色酚酞溶液变为红色;氯化钠溶液中滴入酚酞溶液,不变色,说明水和钠离子都不能使酚酞变色;二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。
步骤一得出的实验结论为氢氧化钠溶液已变质,说明溶液中含有碳酸钠,碳酸盐和可溶性钙盐或钡盐反应都能产生白色沉淀,如CaCl2(合理即可)。
步骤二进一步得出这瓶氢氧化钠溶液部分变质,通入二氧化碳后,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,碳酸钠和过量的氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,实验现象是溶液中产生白色沉淀。
设变质生成碳酸钠的质量为x,则
Na2CO3+Ba(OH)2BaCO3↓+2NaOH
106 197
x 1.97 g
=
x=1.06 g
设氢氧化钠变质的质量为y,则
2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
80 106
y 1.06 g
=
y=0.8 g
氢氧化钠的变质程度=0.8 g÷(4.26 g-1.06 g+0.8 g)×100%=20%。
例题2
【设计实验】溶液变为蓝色
【交流讨论】
(1)碳酸钠溶液也呈碱性,也能使紫色石蕊溶液变蓝
(2)Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
【实验探究】
(2)检验并除去碳酸钠 氯化钠、氯化钙、氢氧化钠
【拓展延伸】
(1)立即盖好瓶塞 (2)③
【解析】氢氧化钠溶液呈碱性,能使紫色石蕊溶液变蓝,故取少量样品于试管中,滴加紫色石蕊溶液,溶液变蓝。方案1的结论不合理,理由是碳酸钠溶液也呈碱性,也能使紫色石蕊溶液变蓝。碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,化学方程式为Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑。碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,加入过量氯化钙溶液的目的是检验并除去碳酸钠。向滤液B中滴加无色酚酞溶液,溶液变红,说明有氢氧化钠,滤液B中的溶质为氯化钠(反应生成)、氯化钙(过量)、氢氧化钠。取完药品后,应立即盖好瓶塞,防止变质。检验滤液B,即检验氢氧化钠,氧化铜和铁与氢氧化钠不反应,不能代替酚酞;硫酸镁能与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠。
例题3
【实验探究】
(1)H2O (2)Cu2+
方案一:(1)有蓝色沉淀生成且溶液由蓝色变为无色
(2)BaCl2[或Ba(NO3)2] 【反思与交流】有红色固体析出且溶液由蓝色变为无色
【拓展延伸】6.5
【解析】【实验探究】思路1:(1)实验A中是水,溶液是无色的,说明H2O是无色的。(2)对A、B、C、D进行分析,CuSO4溶液中的Cu2+微粒使溶液显蓝色。思路2:(1)将溶液中的Cu2+除去或保持溶液中Cu2+的存在,观察溶液颜色是否变化;若要除去溶液中的Cu2+,我们可以向CuSO4溶液中滴加足量氢氧化钠溶液,充分振荡,静置,氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,因此若观察到有蓝色沉淀生成且溶液由蓝色变为无色的现象,则可以得出实验结论。(2)钡离子与硫酸根离子可以结合生成白色沉淀,因此要保持溶液中Cu2+的存在,可选择一种钡盐溶液与CuSO4溶液反应,保持溶液中Cu2+的存在,故我们可以选择加入足量BaCl2或Ba(NO3)2溶液,除去溶液中的S,若溶液蓝色不消失,则可以得出实验结论。
【反思与交流】锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和单质铜,现象为有红色固体析出且溶液由蓝色变为无色。
【拓展延伸】
设加入的锌的质量为x。
Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
65 160
x 100 g×16%
=
x=6.5 g
例题4
(1)③2H2O22H2O+O2↑ 排除氯化铁对温度的影响 其他条件相同时,温度越高反应速率越快
(2)①取5mL 3%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象;②取5 mL 6%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象 (3)C 随着反应进行,过氧化氢浓度减小(合理即可)
【解析】(1)实验③中,过氧化氢在氯化铁催化作用下分解生成水和氧气;实验③与实验④中滴加相同滴数FeCl3溶液的目的是排除氯化铁对温度的影响;对比实验③与实验④的现象得出的结论是其他条件相同时,温度越高反应速率越快。(2)改进方法:①取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象;②取5 mL 6%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象。(3)A、B、C三点所表示的瞬时反应速率中最慢的是C,速率变化的原因可能是随着反应进行,过氧化氢浓度减小。
例题5
O2 【作出猜想】水减少 【实验探究】①不成立 ②100 ③溶液中有白色浑浊物
【总结反思】(1)CaCO3 (2)2H2O2H2↑+O2↑ C+O2CO2 Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
【解析】电源正极产生的气体为氧气(O2);液面下降是因为水被电解,水减少,溶解在水中的氢氧化钙析出。①取相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液于大烧杯中,加热至演示实验溶液上升的温度(温度升高约4 ℃),溶液中几乎无白色浑浊物,说明温度升高不是出现较多白色沉淀的主要原因。②验证水减少,溶质是否析出,蒸发掉水的体积与演示实验减少水的体积相同,则所取溶液与演示实验相同,故将相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液加热蒸发掉部分水。③根据实验结论猜想Ⅲ成立,则石墨电极与生成气体发生反应,导致产生白色浑浊物。故向90 mL相同浓度饱和Ca(OH)2溶液中加入10 mL蒸馏水,搅拌,其余条件不变,重复进行演示实验操作。水电解生成氢气和氧气,石墨是碳单质,水分解生成氧气,碳与氧气反应生成二氧化碳,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,故观察到两电极分别有气泡冒出,溶液中有白色浑浊物。
【总结反思】由上述分析可知,白色浑浊物的成分为碳酸钙(CaCO3),生成白色浑浊物的主要原因是水电解生成氢气和氧气,碳与氧气反应生成二氧化碳,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。
例题6
【实验一】
(1)Fe+H2SO4FeSO4+H2↑ (2)0.44 (3)偏大 (4)不知道订书钉表面镀有的金属种类
【实验二】
(5)AC (6)锌 12.5 g的铁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.446 g,12.5 g的镁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是1.042 g,12.5 g的锌和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.385 g,铁和锌的混合物完全反应生成氢气的质量可能是0.44 g,而铁和镁的混合物完全反应生成氢气的质量一定大于0.44 g
【解析】(1)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气(Fe+H2SO4FeSO4+H2↑)。(2)利用①的数据计算:产生H2的质量为313.60 g-313.16 g=0.44 g。(3)若没有连接干燥装置,导致氢气中混有水蒸气,测得H2的质量将偏大。(4)只通过②的数据无法计算“产生H2的质量”,原因是不知道表面镀有的金属种类。(5)“0~t1”产生H2的平均速率比“t1~t2”快;m2表示产生H2的总质量;订书钉表面镀有的金属一定不是铜,是因为过程中产生氢气的速率不同,说明有两种金属和稀硫酸发生了反应,而铜不能和稀硫酸反应。(6)结合实验一数据和图2判断:镀层金属是锌,其依据是12.5 g的铁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.446 g,12.5 g的镁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是1.042 g,12.5 g的锌和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.385 g,铁和锌的混合物完全反应生成氢气的质量可能是0.44 g,而铁和镁的混合物完全反应生成氢气的质量大于0.44 g。
题型专训
1.C 【解析】碳酸钠和氢氧化钠溶液都呈碱性;加入过量的氯化钙溶液,然后过滤,可以除去溶液中的碳酸钠,但会引入新杂质氯化钙;向样品中加入过量呈中性的氯化钡溶液,产生沉淀,振荡后滴加无色酚酞溶液,若溶液变红,证明部分变质;测溶液的pH要使用干燥的pH试纸。
2.A 【解析】若该瓶溶液是硫酸,则溶液的pH小于7;该瓶溶液为无色溶液,因此不可能是硫酸铜蓝色溶液;因为阴离子是硫酸根离子,而碱的阴离子是氢氧根离子,因此不可能是碱;若该瓶溶液是硫酸,则不含有金属元素。
3.D 【解析】实验①的作用是对照,通过对比可知,过氧化氢溶液没有腐蚀性;实验②中溶液变蓝,因为反应中生成了CuSO4;实验③中无明显变化,说明铜不能与稀硫酸反应;实验②中产生细小气泡,是因为过氧化氢分解生成了氧气。
4.D 【解析】空气中氧气的浓度低,不能使铁丝燃烧,纯氧中氧气浓度高能使铁丝发生剧烈燃烧;二氧化锰能够加速过氧化氢溶液的分解,是该反应的催化剂;点燃红磷的过程中向红磷提供了热量,使温度达到了红磷燃烧的着火点,因此与温度有关;煤粉比煤块燃烧更旺盛是因为煤粉与氧气的接触面积更大。
5.(1)氧气 (2)氧化铁 Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
(3)【实验现象】用磁铁吸引 有气泡冒出 Fe+2HClFeCl2+H2↑
(4)【反思和评价】二氧化碳与澄清石灰水反应有白色沉淀生成,而二氧化碳与氢氧化钠反应没有明显现象
【解析】(1)因为铁能与空气中的氧气以及水蒸气反应而生锈,利用这一原理来达到食品防腐的目的。(2)甲:如果观察到有红褐色的Fe(OH)3沉淀生成,则证明其已经变质。但是实验结果却没有出现沉淀,原因是NaOH溶液不能与氧化铁反应。乙:在实验开始时溶液就变成了黄色,铁盐溶液显黄色,反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。(3)甲:甲的实验方法是用磁铁吸引,因为铁能被磁铁吸引。乙:实验中观察到有气泡冒出,此变化为铁与盐酸反应生成氢气和氯化亚铁,用化学方程式表示为Fe+2HClFeCl2+H2↑。(4)设计物质检验的实验时,要有明显的实验现象,例如实验室用澄清石灰水来检验二氧化碳而不用氢氧化钠溶液,原因是二氧化碳与澄清石灰水反应有白色沉淀生成,而二氧化碳与氢氧化钠反应没有明显现象。
6.【实验探究Ⅰ】
(1)CaCO3CaO+CO2↑
(2)CaO+H2OCa(OH)2 OH-
【实验探究Ⅱ】
(1)碱 (2)大 饱和 (3)错误 C NaHCO3、NaOH
【拓展延伸】A
【解析】【实验探究Ⅰ】(1)碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳。(2)氧化钙与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙在水中解离出OH-,该离子能使无色酚酞溶液变红。
【实验探究Ⅱ】(1)无色酚酞溶液变红,说明碳酸钙的悬浊液呈碱性。(2)电导率越大说明离子浓度越大,碳酸钙悬浊液电导率大于水,所以离子浓度也比水大;因为是碳酸钙悬浊液,有未溶解完的固体碳酸钙,故为碳酸钙的饱和溶液。(3)从表格中可以看出,盐的溶液不一定都显中性,有的还显碱性;①②对比说明钠离子不能使无色酚酞溶液变红,①④对比说明是C使无色酚酞溶液变红;碳酸钠能与水发生一定程度的反应,生成一种钠盐和另一种化合物,生成物为NaHCO3、NaOH。
【拓展延伸】碳酸钙的溶解度随温度升高而降低,溶液中碳酸钙变少,碱性减弱,酚酞红色变浅;温度升高增大了某离子与水作用的速率,碱性增强,酚酞红色变深;加热时部分碳酸钙分解生成氧化钙,氧化钙与水反应生成氢氧化钙,碱性增强,酚酞红色变深。
7.(1)有红色固体生成,溶液由蓝色变为浅绿色 Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag (2)能 (3)Zn(NO3)2、Fe(NO3)2 (4)【作出猜想】银、铜 【分析思考】锌与硝酸亚铁不能共存 【进行实验】加入稀盐酸 有气泡生成 【反思交流】反应物是否有剩余
【解析】(1)试管①中铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁,故观察到的实验现象是有红色固体生成,溶液由蓝色变为浅绿色。试管③中铜和硝酸银反应生成银和硝酸铜,反应的化学方程式是Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag。(2)试管①中铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁,说明铁比铜活泼,试管②中锌与硝酸亚铁反应,说明锌比铁活泼,试管③中铜和硝酸银反应说明铜比银活泼,故通过上述图一所示的三个实验能验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性:锌>铁>铜>银。(3)将铁丝放入浅绿色滤液中,一段时间后,铁丝表面没有发生变化,说明滤液中无硝酸银和硝酸铜,硝酸亚铁溶液是浅绿色,硝酸锌肯定有,由此判断滤液中含有的溶质是硝酸锌和硝酸亚铁,化学式分别为Zn(NO3)2、Fe(NO3)2。(4)【作出猜想】由于滤液中无硝酸铜和硝酸银,则银和铜都被置换出来,滤渣中肯定有银和铜,可能有铁。【分析思考】小明的猜想不正确,滤渣中肯定没有锌,因为锌能与硝酸亚铁反应,即锌与硝酸亚铁不能共存。【进行实验】小亮的猜想正确,即有铁,铁与盐酸反应生成氢气,故取少量滤渣样品,加入稀盐酸,有气泡生成,小亮的猜想正确。【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时,除了考虑生成物外,还需要考虑反应物是否有剩余。
【题型分析】
类型1 药品是否变质的探究
验证药品是否变质,或者变质程度的理论依据是药品的性质(特别是化学性质)和生成物的特性。前者决定了药品变质的可能性、方向和变质程度,后者是判断是否变质的主要依据。
解题方法:通过验证药品变质后的物质(即生成物)的存在与否,来推断药品是否变质;再通过计算,来推断药品变质到什么程度。解题时,首先要结合问题情景,分析、提炼药品的性质(特别是化学性质),找出药品变质的方向和生成物(或药品存在的验证方法)。其次,根据生成物的特性及其特殊现象,找出验证生成物存在的方法。最后,分析生成物存在与否,或者是药品还存在与否,或者是进行有关计算,来判定药品是否变质,或者是变质到了什么程度,或者计算变质后某一成分的质量分数等。
类型2 缺失标签的药品成分的探究
结合所给出的问题情景及相关知识,来探究验证标签缺失的药品的真实成分,或者计算其主要成分的质量分数等。所谓的缺失标签分为两种情况:一种是失去(即没有)了标签,另一种是虽然有标签,但是已经破损,包含的信息残缺不全了。
解题方法:对于失去标签的药品成分的探究,要结合所给出的问题情景和常见物质的检验、鉴别方法,根据所学的相关知识,认真地进行思考、推断、鉴别出药品的真实身份。对于标签破损的药品成分的探究,还要注意分析标签上残留的信息,再结合题意,通过分析、计算,将破损的标签残缺的信息补充完整,或者鉴别、推断出其主要成分。
类型3 实验探究物质的性质或变化规律
实验探究物质的某些性质或变化规律,可分为探究型实验探究和验证型实验探究两大类。就该探究的内容来说,物质的性质包括物质的物理性质和化学性质;变化规律是指该物质发生物理变化(或者化学变化)的一般趋势和规律性等。
解题方法:对于探究型实验探究,要熟悉实验探究的环节和方法,精心设计实验方案,运用所学过探究物质的性质或变化规律的知识,进行探究实验和观察现象,再通过分析实验现象,推断、总结出该物质的性质和变化规律等。对于验证型实验探究,要熟记物质的性质和变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等。
类型4 影响化学反应速率的因素探究
探究影响化学反应速率的因素,除了物质的内因(如着火点的高低、金属的活动性强弱等反应物本身的性质)以外,还有外因(如是否有催化剂、温度、浓度、压强、反应物的形状或接触面积等外界因素)。
解题方法:解题时可以利用控制变量法,通过设计对照实验(即控制其他条件相同时,一个实验使用某一条件或者满足某一因素,另一个实验不使用某一条件或者不满足某一因素),来进行实验探究。一般都按照如下的思路来思考分析、设计实验、推断解答:对于内因主要考虑着火点低的比高的容易燃烧,而金属的活动性强的比弱的反应剧烈;对于外因是考虑其他条件相同时,使用催化剂(或改变反应物的温度、反应物的浓度、反应物的压强、反应物的接触面积等),会改变化学反应速率。
类型5 实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素
物质变化的条件主要有点燃、加热、催化剂、通电、高温、高压等等;而影响物质变化的因素主要是指外界因素,如温度、浓度、压强、搅拌、物质的形状或接触面积等。这里的变化既包括物理变化,也包括化学变化。
解题方法:可以利用控制变量法,通过设计对照实验(即控制其他条件相同时,一个实验使用某一条件或者满足某一因素,另一个实验不使用某一条件或者不满足某一因素)来进行实验探究。一般都按照如下的思路来思考分析、设计实验、推断解答。对于物理变化来说,要考虑的变化条件和影响因素主要有降温、加热、加压、搅拌、物质的形状或接触面积等;对于化学变化来说,要考虑的变化条件和影响因素主要有点燃、加热、催化剂、通电、高温、高压、搅拌、反应物的浓度、形状或接触面积等。
类型6 实验探究物质的组成成分以及含量
可分为两类,一是根据问题情景,结合可能含有的某物质的特性,利用所称取的样品进行实验探究,分析推断出该物质的组成成分,并分析得出用来计算所取样品中某物质质量的气体、沉淀等特殊物质的质量;二是根据有关化学方程式和该物质的组成成分,进行综合计算。
解题方法:首先分析问题情景,找到实验探究的反应原理,以及计算所要用到的数据;再根据实验的反应原理,利用所称取的样品进行实验探究,分析推断出该物质的组成成分;然后,根据化学方程式计算出该样品中某一成分的质量;最后计算得出所要探究的物质中该成分的含量,进而推算出其他成分的含量。
【举例精讲】
类型1 药品是否变质的探究
某初中化学兴趣小组的同学们利用所学的知识和一些实验用品,围绕着实验室中的一瓶氢氧化钠溶液,展开了一系列的实验探究活动:
【提出问题1】通过所学的知识,同学们已经知道氢氧化钠溶液中的 (填一种离子符号)能使无色酚酞溶液变为红色。如何设计实验验证这一结论
【实验验证】同学们设计并进行了图1所示的实验,通过观察到的实验现象,证明了氯化钠溶液中的水分子和 (填一种离子符号)都不能使无色酚酞溶液变为红色,由此验证了问题1中的结论。
【讨论交流】氢氧化钠溶液在洁净的空气中可能会变质,请用化学方程式表示变质的原因: 。
【提出问题2】瓶中氢氧化钠溶液是否变质 若变质,是否完全变质
【实验与结论】小组的同学们设计并进行了图2所示的实验:
步骤一:向溶液A中滴加过量的 (填化学式)溶液,溶液中产生白色沉淀,得出这瓶氢氧化钠溶液已变质。
步骤二:向过滤后得到的滤液B中通入CO2气体,观察到液面下导管口有气泡冒出,溶液中 ,进而得出这瓶氢氧化钠溶液部分变质。
【提出问题3】已变质的氢氧化钠占变质前纯氢氧化钠的质量分数是多少
【深入探究】三位同学分别从瓶中取等质量的溶液进行了相应的实验(实验过程中不考虑氢氧化钠再与空气中的任何成分发生反应),并将实验步理及相关数据记录如下:
同学 甲同学 乙同学 丙同学
实验步骤及相关数据 将所取溶液蒸干,称量所得固体,质量为4.26 g 向所取溶液中加入足量的Ba(OH)2溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、干燥、称量,质量为1.97 g 向所取溶液中加入足量的稀盐酸,充分反应,将溶液蒸干,称量所得固体的质量为5.85 g
【分析与结论】通过分析发现,任选两位同学的数据,就可以计算出氢氧化钠的变质程度,氢氧化钠的变质程度为 。
老师对同学们的探究意识和不断深入的钻研精神给予了充分肯定!
类型2 缺失标签的药品成分的探究
某校化学兴趣小组的同学和老师一起整理实验台时,发现有一瓶未盖瓶塞且失去标签的无色溶液,据老师回忆:可能是Na2CO3溶液和NaOH溶液中的一种。于是同学们对这瓶溶液的成分进行探究。
【提出问题】这瓶溶液的成分是什么
【查阅资料】氯化钙和氯化钠的水溶液呈中性。
【设计实验】
方案 实验操作 实验现象 实验结论
方案1 取少量样品于试管中,滴加紫色石蕊溶液 该溶液是NaOH溶液
方案2 取少量样品于试管中,滴加稀盐酸 有气泡产生 该溶液是Na2CO3溶液
【交流讨论】
(1)小李认为方案1的结论不合理,理由是 。
(2)写出方案2中有气泡产生的反应的化学方程式: 。
【实验探究】
老师指出方案2也不够严谨。经讨论后,小组同学按以下步骤进行实验:
(1)取适量样品于试管中,加入过量的氯化钙溶液,充分反应后过滤,得到白色沉淀A和滤液B。
(2)向滤液B中滴加无色酚酞溶液,溶液变红。
加入过量氯化钙溶液的目的是 ;滤液B中的溶质为 。
【实验结论】这瓶溶液的原溶液是NaOH溶液,且溶质已部分变质。
【拓展延伸】
(1)取完药品后,应 。
(2)检验滤液B时,下列能代替酚酞溶液的有 (填序号)。
①氧化铜 ②铁丝 ③硫酸镁溶液
类型3 实验探究物质的性质或变化规律
同学们都知道CuSO4溶液呈蓝色,那么是什么微粒使其溶液呈蓝色呢 根据初中所学知识,同学们知道CuSO4溶液中存在的微粒是H2O、Cu2+和S。
【实验探究】下面主要采用不同的思维方式进行探究。
思路1归纳法:由具体事实推理概括出一般原理或结论。
根据下图的四支试管中所盛试剂的颜色与所含微粒进行分析:
(1)实验A的目的是证明CuSO4溶液中的 不能使溶液显蓝色。
(2)对A、B、C、D进行分析,CuSO4溶液中的 使溶液显蓝色。
思路2采用加入试剂发生化学反应的方法:将溶液中的Cu2+除去或保持溶液中Cu2+的存在。
方案一:将溶液中的Cu2+除去,观察溶液颜色是否变化。
(1)若要除去溶液中的Cu2+,可以向CuSO4溶液中滴加足量的氢氧化钠溶液,充分振荡,静置,若观察到 的现象,则可以得出实验结论。
方案二:保持溶液中Cu2+的存在,观察溶液颜色是否变化。
(2)若要保持溶液中Cu2+的存在,我们可以选择加入足量 溶液除去溶液中的S,若溶液蓝色不消失,则可以得出实验结论。
【反思与交流】小雅同学提出,向CuSO4溶液中加入足量锌粉,使其充分反应后也能得出实验结论。她依据的实验现象是 。
【拓展延伸】已知硫酸铜溶液有毒,是因为其溶液中的Cu2+具有毒性,对人体健康危害较大。为了回收硫酸铜溶液中的铜,现有100 g质量分数为16%的硫酸铜溶液和锌粉充分反应,计算理论上至少需要加入锌粉的质量为 g。
类型4 影响化学反应速率的因素探究
为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响。某同学用FeCl3溶液和H2O2溶液做了以下实验:
编号 实验操作 实验现象
① 取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,观察现象 无明显气泡产生
② 取5 mL 6%H2O2溶液于试管中,观察现象 无明显气泡产生
③ 取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,滴2滴FeCl3溶液 有明显气泡产生
④ 取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,滴2滴FeCl3溶液,放入40 ℃热水中浸泡 有明显气泡,放入热水后气泡量增大
查阅资料:氯化铁能催化过氧化氢分解。
(1)实验③的化学方程式为 ,实验③与实验④中滴加相同滴数FeCl3溶液的目的是 ,对比实验③与实验④的现象得出的结论是 。
(2)实验①与②对比,未观察到预期的实验现象。可用实验中所提供的试剂对上述操作作出改进: 。
(3)某同学在50 mL某浓度的H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积与反应时间的关系如图所示,则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率中最慢的是 ,速率变化的原因可能是 。
类型5 实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素
在学习“常见的酸和碱”时,老师演示了饱和氢氧化钙溶液导电性实验,如图所示。
请根据要求回答下列问题:
实验用品:直流电源、导线、石墨电极、灯泡、带刻度的烧杯、温度计、开关、100 mL饱和Ca(OH)2溶液。
实验现象:灯泡发光,两电极分别有气泡产生,烧杯内液面下降,与电源正极相连的石墨电极周围出现较多白色浑浊物,溶液温度升高。
分析:液面下降是因为水被电解。电源正极产生的气体为 (用化学式表示)。
【提出问题】溶液出现白色浑浊物的原因是什么
【查阅资料】氢氧化钙微溶于水。
【作出猜想】
猜想Ⅰ:溶液温度升高,氢氧化钙溶解度变小,溶质析出。
猜想Ⅱ: ,溶质析出。
猜想Ⅲ:石墨电极与生成气体发生反应,导致产生白色浑浊物。
【实验探究】溶液出现白色浑浊物的原因:
实验 实验操作 实验现象 实验结论
① 取相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液于大烧杯中,加热至演示实验溶液上升的温度(温度升高约4 ℃) 溶液中几乎无白色浑浊物 猜想Ⅰ
② 将相同条件下的 mL饱和Ca(OH)2溶液加热蒸发掉部分水(蒸发掉水的体积与演示实验减少水的体积相同) 溶液中出现少量白色浑浊物 猜想Ⅱ成立但不是溶液变浑浊的主要原因
③ 向90 mL相同浓度饱和Ca(OH)2溶液中加入10 mL蒸馏水,搅拌,其余条件不变,重复进行演示实验操作 两电极分别有气泡冒出, 猜想Ⅲ成立且是溶液变浑浊的主要原因
④ 使用铂电极代替石墨电极,重复进行实验③ 两电极分别有气泡冒出,溶液中无白色浑浊物
【总结反思】
(1)白色浑浊物的成分为 (用化学式表示)。
(2)用化学方程式表示生成白色浑浊物的主要成因: 、 。
类型6 实验探究物质的组成成分以及含量
订书钉的制作材料主要为生铁,其表面镀有的金属可能是铜、锌、镁中的一种。
【实验一】测定一定质量订书钉与稀硫酸反应产生H2的质量,用图1装置和试剂进行实验,测得的数据见下表。
— 反应前 反应后
①电子天平读数/g 313.60 313.16
②订书钉样品质量/g 12.83 0.33
(1)订书钉中的铁与稀硫酸反应的化学方程式是 。
(2)利用①的数据计算:产生H2的质量为 g。
(3)若没有连接干燥装置,测得H2的质量将 (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
(4)只通过②的数据无法计算“产生H2的质量”,原因是 。
【实验二】探究表面镀层金属的成分
重复实验一,利用氢气传感器,测量反应产生H2的质量随时间变化曲线如图所示(忽略其他因素对反应速率的影响)。
(5)下列分析正确的是 (填字母)。
A.“0~t1”产生H2的平均速率比“t1~t2”快
B.“m1+m2”表示产生H2的总质量
C.订书钉表面镀有的金属一定不是铜
(6)已知12.5 g的金属分别与足量稀硫酸反应,产生H2的质量见下表。
金属 铁 镁 锌
产生H2的质量/g 0.446 1.042 0.385
结合实验一中的数据和图2判断:镀层金属是 ,其依据是 。
【题型专训】
【基础作业】
1.对已变质的NaOH溶液进行如下实验,下列实验方案能达到实验目的的是 ( )
选项 实验目的 实验方案
A 证明溶液中存在Na2CO3 取样滴加无色酚酞溶液
B 除去溶液中的Na2CO3 加入过量的氯化钙溶液,然后过滤
C 证明溶液部分变质 取样加入过量呈中性的氯化钡溶液,振荡后滴加无色酚酞溶液
D 测溶液的pH 用玻璃棒蘸取待测液滴在加水润湿的pH试纸上,与标准比色卡对比
2.化学兴趣小组的同学在实验室发现有一瓶无色溶液,由于保管不当,标签残缺不全。下列分析与判断不正确的是 ( )
A.这瓶溶液的pH一定为7
B.这瓶溶液不可能是硫酸铜溶液
C.这瓶液体不可能是碱
D.这瓶溶液中不一定含有金属元素
3.过氧化氢(H2O2)在生产、生活中有着广泛的应用,化学实验小组对过氧化氢溶液的腐蚀性进行研究,将铜片分别浸泡在以下3种溶液中进行实验,实验现象如下表。有关叙述不正确的是 ( )
编号 ① ② ③
实验
一段时间后的现象 无明显变化 溶液变蓝,缓慢产生细小气泡 无明显变化
A.实验①的作用是对照
B.实验②中溶液变蓝,因为反应中生成了CuSO4
C.实验③中无明显变化,说明铜不能与稀硫酸反应
D.实验②中产生细小气泡,是因为发生置换反应产生了氢气
4.比较、推理是化学学习中常用的思维方法。以下是根据一些反应事实推导出的影响化学反应的因素,其中推理不合理的是 ( )
选项 反应事实 影响反应的因素
A 铁丝在空气中很难燃烧,在氧气中能剧烈燃烧 反应物的浓度
B 过氧化氢在常温下缓慢分解,加入二氧化锰后快速分解 催化剂
C 红磷在常温下不与氧气反应,点燃时能在氧气中燃烧 反应温度
D 煤块和煤粉都能在空气中燃烧,但煤粉燃烧得更旺盛 反应物的种类
5.甲、乙两名同学对一包“双吸剂(主要成分是铁粉)”是否变质展开了探究。
(1)探究问题一:铁为什么能作双吸剂
因为铁能与空气中的 (填名称,下同)以及水蒸气反应而生锈,利用这一原理来达到食品防腐的目的。
(2)探究问题二:该“双吸剂”是否变质
甲同学:向固体中加入NaOH溶液。
乙同学:向固体中加入稀盐酸。
甲:如果观察到有红褐色的Fe(OH)3沉淀生成,则证明其已经变质。但是实验结果却没有出现沉淀,原因是NaOH溶液不能与 反应。
乙:在实验开始时溶液就变成了黄色,此变化用化学方程式表示为 。
【实验结论】乙同学用实验确定了这瓶“双吸剂”已经变质。
(3)探究问题三:该“双吸剂”是否已经完全变质
【设计实验】
【实验现象】
甲:甲的实验方法是 。
乙:实验中观察到 ,此变化用化学方程式表示为 。
【实验结论】甲、乙同学都用实验确定了这瓶“双吸剂”没有完全变质。
(4)【反思和评价】设计物质检验的实验时,要有明显的实验现象,例如实验室用澄清石灰水来检验二氧化碳而不用氢氧化钠溶液,原因是 。
【素养作业】
6.碳酸钙是初中阶段化学学习中的常见物质,某化学兴趣小组围绕此物质展开探究。
相关信息:一定体积的溶液中,离子数目越多,其离子浓度越大;电导率传感器用于测定溶液的导电性强弱,在其他条件相同下,溶液中离子浓度越大,溶液的电导率越大。
【实验探究Ⅰ】将碳酸钙粉末在酒精喷灯上灼烧一段时间,再将灼烧后的固体物质投入盛水的烧杯中,滴加2滴无色酚酞溶液,无色酚酞溶液变红。对此现象分析,得出结论。
(1)碳酸钙在高温下分解,反应的化学方程式为 。
(2)分解后固体产物与水反应的化学方程式为 ,此反应的生成物能使酚酞溶液变红,是因为其水溶液中含有 (填离子符号)。
小组经过讨论,对是否存在其他因素使酚酞溶液变红,进行下列实验。
【实验探究Ⅱ】在试管中加入少量碳酸钙粉末,加入2 mL水,振荡摇匀,制成碳酸钙悬浊液,滴加2滴无色酚酞溶液,无色酚酞溶液变红。
(1)无色酚酞溶液变红证明碳酸钙悬浊液显 性。
(2)在相同实验条件下,用电导率传感器测得水的电导率为8.5 μs/cm,碳酸钙悬浊液电导率为74 μs/cm。与水比较,碳酸钙悬浊液中离子浓度较 (选填“大”或“小”),碳酸钙悬浊液中有部分碳酸钙溶于水,形成碳酸钙的 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(3)小组继续探究碳酸钙悬浊液使酚酞溶液变红的微观原因,做了下面的对照实验:用pH传感器分别测得在常温下五种混合体系的pH,如下表所示。
混合体系 Na2CO3溶液 NaCl溶液 CaCl2溶液 K2CO3溶液 CaCO3悬浊液
pH 11.6 7.0 7.0 11.6 10.1
从上表可知,“盐溶液一定显中性”的说法是 (选填“正确”或“错误”)的。
结合表中数据分析可知,Na2CO3溶液使酚酞溶液变红与碳酸钠组成中 (填离子符号)有关。查阅资料可知,碳酸钠能与水发生一定程度的反应,生成一种钠盐和另一种化合物,试写出此反应中两种生成物的化学式: 。碳酸钙悬浊液使无色酚酞溶液变色的原因与碳酸钠溶液使无色酚酞溶液变色的原因本质上是一致的。
【拓展延伸】进一步探究,向碳酸钙悬浊液中滴加酚酞溶液并加热,红色会变浅,经测定pH减小。联系所学知识,对此现象产生的原因猜测合理的是 (填字母)。
A.碳酸钙的溶解度随着温度的升高而降低
B.温度升高增大了某离子与水作用的速率,碱性增强
C.加热时部分碳酸钙发生了分解反应
7.在学习完金属的化学性质之后,兴趣小组进行了下图所示的实验。
【查阅资料】硝酸铜溶液呈蓝色,硝酸亚铁溶液呈浅绿色,硝酸锌溶液呈无色。
【实验一】同学们进行图一所示的实验,验证铁、锌、铜、银四种金属的活动性强弱。
(1)试管①中观察到的实验现象是 。试管③中反应的化学方程式是 。
(2)你认为通过上述图一所示的三个实验能否验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性强弱 (选填“能”或“不能”)。
【实验二】在完成实验一的过程中,同学们将试管①②③内反应后的物质都倒入废液缸中(如图二)。小组同学对废液缸中混合物的成分产生了探究兴趣。待混合物充分反应后,过滤,得到滤渣和浅绿色滤液。
(3)小明将铁丝放入浅绿色滤液中,一段时间后,铁丝表面没有发生变化。由此判断,滤液中含有的溶质是 (填化学式)。
(4)探究滤渣的成分。
【提出问题】滤渣的成分是什么
【作出猜想】小明的猜想:银、铜、铁、锌。
小红的猜想: 。
小亮的猜想:银、铜、铁。
【分析思考】同学们认为小明的猜想不正确,结合上述的实验现象分析,小明的猜想不正确的原因是 。
【进行实验】实验证明小亮的猜想正确,请你完成下列实验方案。
实验步骤 实验现象 结论
取少量滤渣样品, 小亮的猜想正确
【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时,除了考虑生成物外,还需要考虑 。
答案
举例精讲
例题1
【提出问题1】OH- 【实验验证】Na+
【讨论交流】2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
【实验与结论】
CaCl2(合理即可) 产生白色沉淀
【分析与结论】
20%
【解析】氢氧化钠溶液中的氢氧根离子能使无色酚酞溶液变为红色;氯化钠溶液中滴入酚酞溶液,不变色,说明水和钠离子都不能使酚酞变色;二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。
步骤一得出的实验结论为氢氧化钠溶液已变质,说明溶液中含有碳酸钠,碳酸盐和可溶性钙盐或钡盐反应都能产生白色沉淀,如CaCl2(合理即可)。
步骤二进一步得出这瓶氢氧化钠溶液部分变质,通入二氧化碳后,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,碳酸钠和过量的氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,实验现象是溶液中产生白色沉淀。
设变质生成碳酸钠的质量为x,则
Na2CO3+Ba(OH)2BaCO3↓+2NaOH
106 197
x 1.97 g
=
x=1.06 g
设氢氧化钠变质的质量为y,则
2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
80 106
y 1.06 g
=
y=0.8 g
氢氧化钠的变质程度=0.8 g÷(4.26 g-1.06 g+0.8 g)×100%=20%。
例题2
【设计实验】溶液变为蓝色
【交流讨论】
(1)碳酸钠溶液也呈碱性,也能使紫色石蕊溶液变蓝
(2)Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
【实验探究】
(2)检验并除去碳酸钠 氯化钠、氯化钙、氢氧化钠
【拓展延伸】
(1)立即盖好瓶塞 (2)③
【解析】氢氧化钠溶液呈碱性,能使紫色石蕊溶液变蓝,故取少量样品于试管中,滴加紫色石蕊溶液,溶液变蓝。方案1的结论不合理,理由是碳酸钠溶液也呈碱性,也能使紫色石蕊溶液变蓝。碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,化学方程式为Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑。碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,加入过量氯化钙溶液的目的是检验并除去碳酸钠。向滤液B中滴加无色酚酞溶液,溶液变红,说明有氢氧化钠,滤液B中的溶质为氯化钠(反应生成)、氯化钙(过量)、氢氧化钠。取完药品后,应立即盖好瓶塞,防止变质。检验滤液B,即检验氢氧化钠,氧化铜和铁与氢氧化钠不反应,不能代替酚酞;硫酸镁能与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠。
例题3
【实验探究】
(1)H2O (2)Cu2+
方案一:(1)有蓝色沉淀生成且溶液由蓝色变为无色
(2)BaCl2[或Ba(NO3)2] 【反思与交流】有红色固体析出且溶液由蓝色变为无色
【拓展延伸】6.5
【解析】【实验探究】思路1:(1)实验A中是水,溶液是无色的,说明H2O是无色的。(2)对A、B、C、D进行分析,CuSO4溶液中的Cu2+微粒使溶液显蓝色。思路2:(1)将溶液中的Cu2+除去或保持溶液中Cu2+的存在,观察溶液颜色是否变化;若要除去溶液中的Cu2+,我们可以向CuSO4溶液中滴加足量氢氧化钠溶液,充分振荡,静置,氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,因此若观察到有蓝色沉淀生成且溶液由蓝色变为无色的现象,则可以得出实验结论。(2)钡离子与硫酸根离子可以结合生成白色沉淀,因此要保持溶液中Cu2+的存在,可选择一种钡盐溶液与CuSO4溶液反应,保持溶液中Cu2+的存在,故我们可以选择加入足量BaCl2或Ba(NO3)2溶液,除去溶液中的S,若溶液蓝色不消失,则可以得出实验结论。
【反思与交流】锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和单质铜,现象为有红色固体析出且溶液由蓝色变为无色。
【拓展延伸】
设加入的锌的质量为x。
Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
65 160
x 100 g×16%
=
x=6.5 g
例题4
(1)③2H2O22H2O+O2↑ 排除氯化铁对温度的影响 其他条件相同时,温度越高反应速率越快
(2)①取5mL 3%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象;②取5 mL 6%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象 (3)C 随着反应进行,过氧化氢浓度减小(合理即可)
【解析】(1)实验③中,过氧化氢在氯化铁催化作用下分解生成水和氧气;实验③与实验④中滴加相同滴数FeCl3溶液的目的是排除氯化铁对温度的影响;对比实验③与实验④的现象得出的结论是其他条件相同时,温度越高反应速率越快。(2)改进方法:①取5 mL 3%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象;②取5 mL 6%H2O2溶液于试管中,放入40 ℃热水中浸泡,观察现象。(3)A、B、C三点所表示的瞬时反应速率中最慢的是C,速率变化的原因可能是随着反应进行,过氧化氢浓度减小。
例题5
O2 【作出猜想】水减少 【实验探究】①不成立 ②100 ③溶液中有白色浑浊物
【总结反思】(1)CaCO3 (2)2H2O2H2↑+O2↑ C+O2CO2 Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
【解析】电源正极产生的气体为氧气(O2);液面下降是因为水被电解,水减少,溶解在水中的氢氧化钙析出。①取相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液于大烧杯中,加热至演示实验溶液上升的温度(温度升高约4 ℃),溶液中几乎无白色浑浊物,说明温度升高不是出现较多白色沉淀的主要原因。②验证水减少,溶质是否析出,蒸发掉水的体积与演示实验减少水的体积相同,则所取溶液与演示实验相同,故将相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液加热蒸发掉部分水。③根据实验结论猜想Ⅲ成立,则石墨电极与生成气体发生反应,导致产生白色浑浊物。故向90 mL相同浓度饱和Ca(OH)2溶液中加入10 mL蒸馏水,搅拌,其余条件不变,重复进行演示实验操作。水电解生成氢气和氧气,石墨是碳单质,水分解生成氧气,碳与氧气反应生成二氧化碳,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,故观察到两电极分别有气泡冒出,溶液中有白色浑浊物。
【总结反思】由上述分析可知,白色浑浊物的成分为碳酸钙(CaCO3),生成白色浑浊物的主要原因是水电解生成氢气和氧气,碳与氧气反应生成二氧化碳,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。
例题6
【实验一】
(1)Fe+H2SO4FeSO4+H2↑ (2)0.44 (3)偏大 (4)不知道订书钉表面镀有的金属种类
【实验二】
(5)AC (6)锌 12.5 g的铁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.446 g,12.5 g的镁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是1.042 g,12.5 g的锌和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.385 g,铁和锌的混合物完全反应生成氢气的质量可能是0.44 g,而铁和镁的混合物完全反应生成氢气的质量一定大于0.44 g
【解析】(1)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气(Fe+H2SO4FeSO4+H2↑)。(2)利用①的数据计算:产生H2的质量为313.60 g-313.16 g=0.44 g。(3)若没有连接干燥装置,导致氢气中混有水蒸气,测得H2的质量将偏大。(4)只通过②的数据无法计算“产生H2的质量”,原因是不知道表面镀有的金属种类。(5)“0~t1”产生H2的平均速率比“t1~t2”快;m2表示产生H2的总质量;订书钉表面镀有的金属一定不是铜,是因为过程中产生氢气的速率不同,说明有两种金属和稀硫酸发生了反应,而铜不能和稀硫酸反应。(6)结合实验一数据和图2判断:镀层金属是锌,其依据是12.5 g的铁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.446 g,12.5 g的镁和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是1.042 g,12.5 g的锌和稀硫酸完全反应生成氢气的质量是0.385 g,铁和锌的混合物完全反应生成氢气的质量可能是0.44 g,而铁和镁的混合物完全反应生成氢气的质量大于0.44 g。
题型专训
1.C 【解析】碳酸钠和氢氧化钠溶液都呈碱性;加入过量的氯化钙溶液,然后过滤,可以除去溶液中的碳酸钠,但会引入新杂质氯化钙;向样品中加入过量呈中性的氯化钡溶液,产生沉淀,振荡后滴加无色酚酞溶液,若溶液变红,证明部分变质;测溶液的pH要使用干燥的pH试纸。
2.A 【解析】若该瓶溶液是硫酸,则溶液的pH小于7;该瓶溶液为无色溶液,因此不可能是硫酸铜蓝色溶液;因为阴离子是硫酸根离子,而碱的阴离子是氢氧根离子,因此不可能是碱;若该瓶溶液是硫酸,则不含有金属元素。
3.D 【解析】实验①的作用是对照,通过对比可知,过氧化氢溶液没有腐蚀性;实验②中溶液变蓝,因为反应中生成了CuSO4;实验③中无明显变化,说明铜不能与稀硫酸反应;实验②中产生细小气泡,是因为过氧化氢分解生成了氧气。
4.D 【解析】空气中氧气的浓度低,不能使铁丝燃烧,纯氧中氧气浓度高能使铁丝发生剧烈燃烧;二氧化锰能够加速过氧化氢溶液的分解,是该反应的催化剂;点燃红磷的过程中向红磷提供了热量,使温度达到了红磷燃烧的着火点,因此与温度有关;煤粉比煤块燃烧更旺盛是因为煤粉与氧气的接触面积更大。
5.(1)氧气 (2)氧化铁 Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
(3)【实验现象】用磁铁吸引 有气泡冒出 Fe+2HClFeCl2+H2↑
(4)【反思和评价】二氧化碳与澄清石灰水反应有白色沉淀生成,而二氧化碳与氢氧化钠反应没有明显现象
【解析】(1)因为铁能与空气中的氧气以及水蒸气反应而生锈,利用这一原理来达到食品防腐的目的。(2)甲:如果观察到有红褐色的Fe(OH)3沉淀生成,则证明其已经变质。但是实验结果却没有出现沉淀,原因是NaOH溶液不能与氧化铁反应。乙:在实验开始时溶液就变成了黄色,铁盐溶液显黄色,反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。(3)甲:甲的实验方法是用磁铁吸引,因为铁能被磁铁吸引。乙:实验中观察到有气泡冒出,此变化为铁与盐酸反应生成氢气和氯化亚铁,用化学方程式表示为Fe+2HClFeCl2+H2↑。(4)设计物质检验的实验时,要有明显的实验现象,例如实验室用澄清石灰水来检验二氧化碳而不用氢氧化钠溶液,原因是二氧化碳与澄清石灰水反应有白色沉淀生成,而二氧化碳与氢氧化钠反应没有明显现象。
6.【实验探究Ⅰ】
(1)CaCO3CaO+CO2↑
(2)CaO+H2OCa(OH)2 OH-
【实验探究Ⅱ】
(1)碱 (2)大 饱和 (3)错误 C NaHCO3、NaOH
【拓展延伸】A
【解析】【实验探究Ⅰ】(1)碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳。(2)氧化钙与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙在水中解离出OH-,该离子能使无色酚酞溶液变红。
【实验探究Ⅱ】(1)无色酚酞溶液变红,说明碳酸钙的悬浊液呈碱性。(2)电导率越大说明离子浓度越大,碳酸钙悬浊液电导率大于水,所以离子浓度也比水大;因为是碳酸钙悬浊液,有未溶解完的固体碳酸钙,故为碳酸钙的饱和溶液。(3)从表格中可以看出,盐的溶液不一定都显中性,有的还显碱性;①②对比说明钠离子不能使无色酚酞溶液变红,①④对比说明是C使无色酚酞溶液变红;碳酸钠能与水发生一定程度的反应,生成一种钠盐和另一种化合物,生成物为NaHCO3、NaOH。
【拓展延伸】碳酸钙的溶解度随温度升高而降低,溶液中碳酸钙变少,碱性减弱,酚酞红色变浅;温度升高增大了某离子与水作用的速率,碱性增强,酚酞红色变深;加热时部分碳酸钙分解生成氧化钙,氧化钙与水反应生成氢氧化钙,碱性增强,酚酞红色变深。
7.(1)有红色固体生成,溶液由蓝色变为浅绿色 Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag (2)能 (3)Zn(NO3)2、Fe(NO3)2 (4)【作出猜想】银、铜 【分析思考】锌与硝酸亚铁不能共存 【进行实验】加入稀盐酸 有气泡生成 【反思交流】反应物是否有剩余
【解析】(1)试管①中铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁,故观察到的实验现象是有红色固体生成,溶液由蓝色变为浅绿色。试管③中铜和硝酸银反应生成银和硝酸铜,反应的化学方程式是Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag。(2)试管①中铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁,说明铁比铜活泼,试管②中锌与硝酸亚铁反应,说明锌比铁活泼,试管③中铜和硝酸银反应说明铜比银活泼,故通过上述图一所示的三个实验能验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性:锌>铁>铜>银。(3)将铁丝放入浅绿色滤液中,一段时间后,铁丝表面没有发生变化,说明滤液中无硝酸银和硝酸铜,硝酸亚铁溶液是浅绿色,硝酸锌肯定有,由此判断滤液中含有的溶质是硝酸锌和硝酸亚铁,化学式分别为Zn(NO3)2、Fe(NO3)2。(4)【作出猜想】由于滤液中无硝酸铜和硝酸银,则银和铜都被置换出来,滤渣中肯定有银和铜,可能有铁。【分析思考】小明的猜想不正确,滤渣中肯定没有锌,因为锌能与硝酸亚铁反应,即锌与硝酸亚铁不能共存。【进行实验】小亮的猜想正确,即有铁,铁与盐酸反应生成氢气,故取少量滤渣样品,加入稀盐酸,有气泡生成,小亮的猜想正确。【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时,除了考虑生成物外,还需要考虑反应物是否有剩余。
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