2021北京中考化学二轮复习:科学探究题突破
一、科学探究题考情分析
年份 2018 2019 2020
科学探究题考点 碳还原氧化铜 蔗糖变黑实验 丙酸钙性质探究
二、科学探究题重点考点梳理
1.实验探究物质的性质或变化规律
该探究是为了弄清或者验证物质的某些性质或变化规律,而进行的实验探究.因此,这类题目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等.
2.实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素
该探究是为了研究物质变化的条件和影响物质变化的因素,而进行的实验探究.这里所要探究的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).并且,这里的变化既包括物理变化,又包括化学变化.
3.碳的化学性质
碳的化学性质主要有三个:
1.常温时,具有稳定性.例如,我国古代用墨书写或绘制的字画,虽年深日久仍不变色;就是利用了碳的这个性质.
2.点燃时,具有可燃性.
3.高温时,具有还原性.也就是说,在较高温度下它能夺取某些含氧化合物里的氧,使其它元素被还原.如题所示:,就是利用木炭来还原氧化铜的.实验现象是氧化铜由黑色逐渐变成红色,澄清的石灰水变浑浊.
三、针对性模拟练习
1.丙酸钙为白色固体,易溶于水,可作食品防霉剂,国家标准规定了其用于制作面食、糕点时每千克面粉中的最大使用量。小组同学实验探究其性质和防霉的效果。
Ⅰ.探究丙酸钙的性质
【进行实验】用如图装置(夹持仪器已略去)完成实验,记录如下:
序号 ① ②
装置
现象 试管内壁有水雾 注入酸后,有气泡产生,石灰水变浑浊
【解释与结论】
(1)②中现象说明有CO2产生。CO2与石灰水反应的化学方程式为 。
(2)查阅资料得知丙酸钙与盐酸反应无气体生成。由实验②可得出的结论是 。
Ⅱ.探究丙酸钙防霉的效果
【进行实验】分别按下列①~⑧的配方蒸制8个馒头,冷却后置于密封袋中,记录如下:
组别 第1组 第2组
序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
配方 面粉/g 50 50 50 50 50 50 50 50
酵母/g 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
蔗糖/g 0 0 0 0 5 5 x 5
丙酸钙/g 0 0.06 0.10 0.15 0 0.06 0.10 0.15
开始发霉时间 第3天 第4天 第5天 第6天 第3天 第4天 第5天 第6天
【解释与结论】
(3)设计第1组实验的目的是 。
(4)第2组,⑦中x为 。
(5)对比第1组、第2组实验可得到的结论是 。
【反思与评价】
(6)某同学认为“制作面食、糕点时,丙酸钙用量越大越好”,你是否同意此观点,并说明理由: 。
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50mL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,感觉发烫。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。
【实验分析】反应后所得溶液呈 性。
【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 。
(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10.0g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装置C中的碱石灰能防止空气中的水蒸气和 对实验结果造成影响。若没有C装置,会导致含量测定结果偏小的成分是 。
3.碘酸钾(KIO3)为白色固体,可溶于水,常作为补碘剂被添加到食盐中。小组同学实验探究其性质。
【进行实验1】用如图装置完成实验,探究KIO3的热稳定性。记录如下:
序号 1﹣1 1﹣2
装置
现象 加热较长时间后,产生大量气泡 带火星的木条复燃
【解释与结论】
(1)实验1﹣1结束时,应进行的操作是先 ,后 。
(2)1﹣2中现象说明,1﹣1中收集到的气体是 。
(3)由实验1可知,KIO3受热 (填“能”或“不能”)分解。
【进行实验2】按下表数据、用如图装置进行实验,探究KIO3与维生素C的反应及其影响因素,记录如表。
资料:淀粉溶液遇I2变为蓝色,遇KIO3、维生素C(化学式为C6H8O6)、醋酸(化学式为C2H4O2)不变色。
装置 序号 溶液中溶质的质量/g 实验现象
KIO3 维生素C
2﹣1 0.1 0.1 溶液立即由无色变为蓝色
2﹣2 0.005 0.005 溶液逐渐由无色变为蓝色
2﹣3 0.0025 0.0025 一段时间后溶液无明显变化,再滴入5滴稀醋酸后,溶液逐渐变为浅蓝色
【解释与结论】
(4)实验2﹣1中,KIO3溶液与维生素C溶液的溶质质量分数 (填“相等”或“不相等”)。
(5)对比实验2﹣1、2﹣2,可探究的影响KIO3与维生素C反应的因素是 。
(6)由上述实验得到结论“KIO3能与维生素C反应生成I2”,实验证据是 。
【反思与评价】
(7)甲同学由实验2﹣3得出结论:醋酸会促进KIO3与维生素C的反应;乙同学认为不严谨,理由是 。
4.实验一:在探究镁条性质的实验中,小江同学的实验记录如下:
镁条有银白色金属光泽,在空气中可以燃烧。在白醋中很快溶解并产生气泡,产生气泡的速率先是越来越快,后又变慢直至停止,且试管壁发烫。
(1)小江同学对镁条与白醋的反应进行了探究。将橡胶塞连接气体压力传感器,锥形瓶中放入一定量的镁条,针筒中放入白醋,塞紧瓶塞,将针筒中白醋推入锥形瓶,并打开仪器(如图1所示)。一段时间后,得到气体压强与时间的关系曲线图(如图2所示)。到C点锥形瓶内气压达到最大值说明 。
(2)CD段气压逐渐下降的原因是 。
(3)从AB段到BC段来看,反应的速率是先慢后快,导致变快的主要因素是 (填字母)。
a.镁条的表面积
b.温度
c.白醋的质量分数
实验二:小江同学用大理石和稀盐酸在如图3所示的装置中制得CO2,并验证CO2能与水反应生成酸的性质。
小江同学在实验时闻到制得的CO2有刺激性气味,于是小江同学对气味的来源以及能使紫色石蕊试液变红的酸性物质产生了疑问。针对疑问,探究过程如下:
【猜想与假设】实验时制得的CO2中混有的刺激性气味来源于稀盐酸,刺激性气味气体的混入与温度、气流的速率有关。
【进行实验】实验装置如图(两个实验中所用稀盐酸及紫色石蕊试液的体积、溶质的质量分数均相同;夹持装置已略去)。
实验1 实验2
【解释与结论】
(1)小江同学进行猜想与假设的依据是稀盐酸有刺激性气味,大理石与稀盐酸反应是放热反应、产生会引起气体的流动。
(2)实验1、实验2均观察到紫色石蕊试液变红,由此说明猜想与假设正确。但是老师提示小江同学上述实验设计仍有不足,还应该补充一个实验,实验方案是 。
【反思与评价】
(1)需在装置A、B之间增加装置C。装置C的作用是 。
(2)装置C中药品应具有的性质是 。
5.金属铜与稀硝酸(HNO3)能否反应呢?某校课外活动小组查阅资料后,设计了如图所示的实验装置(加热和固定装置均已略去)。图中K1、K2为止水夹(处于关闭状态),B中的注射器中含有一定量空气。
【查阅资料】
Ⅰ.铜能与稀硝酸反应,其化学方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
Ⅱ.NO是无色、无味的气体,极易与空气中的氧气反应生成红棕色的气体NO2。
Ⅲ.NO2有毒,能与NaOH溶液反应。
【实验步骤】
(1)连接仪器,检查装置的气密性,装入药品。
(2)打开K1,通入干燥、纯净的CO2,其目的是 。
(3)当观察到C装置中的现象为 时,关闭K1,此时C装置中发生反应的化学方程式为 。
(4)将A装置中铜丝插入稀硝酸,微热,使其反应段时间后,将铜丝从稀硝酸中取出。
(5)检验铜与稀硝酸反应生成NO气体,其相应的实验操作及现象是 。
6.已知:①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑;②二氧化硫的化学性质与二氧化碳很相似。为探究铜与浓硫酸的反应及二氧化硫气体的部分性质,某兴趣小组设计了如图所示实验(注:a.图中脱脂棉团蘸有紫色石蕊试液;b.可以上下移动的粗铜丝能控制反应物间是否接触,从而控制反应的发生和停止)。
(1)铜丝绕成螺旋状的目的是 ;
(2)鼓气球鼓入空气的作用是 ;
(3)已知①的反应中,反应后化合价升高的元素是 ;
(4)实验中可观察到脱脂棉团 ;
(5)试写出SO2使澄清石灰水变浑浊的反应方程式 。
7.氯气[Cl2]可用于自来水杀菌消毒,是一种黄绿色气体,可溶于水。如图实验发现氯气通入浸过水的红布后,布会褪色变成白色(这种现象叫漂白)。
【提出问题】是什么物质使红布褪色(有漂白性)?
【提出假设】
假设1:氯气有漂白性。
假设2:水有漂白性。
假设3: 。
【讨论交流】同学们一致认为假设2是错误的。根据课本上把喷有水的石蕊花朵放入二氧化碳中变红,使石蕊变红的物质是 (写化学式)的相关实验得到启示,于是提出上面的假设3。
【设计实验】实验方案 。
【实验现象和结论】按上面实验方案进行实验发现红布 ,得出假设1错误,假设3正确。
【反思交流】同学们查阅资料并进一步研究得知氯气通入水中,部分氯气与水反应生成HCl和HClO(次氯酸),次氯酸具有漂白的作用,同时也有杀灭新冠病毒作用。请写出氯气与水反应的化学方程式 ,向紫色石蕊溶液中通入氯气发现石蕊先变红,然后又褪色,为什么会出现以上现象?原因是 。
某同学用如图一所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应,结果通入CO2可以看到先浑浊后澄清的现象,但通入SO2没有看到浑浊现象。经过思考分析后,该同学改用图二的装置,将气体收集在注射器,缓缓地将气体一个气泡一个气泡地通入澄清石灰水中,都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象。
(1)本实验中生成CO2和SO2的有关反应的化学方程式为: ; 。
(2)对比分析两组实验,你认为用图一装置实验时,通过SO2不能出现浑浊的原因可能是 。
(3)用图二装置进行实验,以相同速率通入CO2和SO2时,SO2产生浑浊、澄清的现象比CO2快的原因可能是 。
(4)用图一进行SO2与石灰水反应的实验时,从安全或环境角度考虑,该装置可如何改进? 。
9.84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠(化学式为NaClO)。
【实验1】取少量84消毒液于试管中,滴加H2O2溶液,发现有大量气泡产生;然后 (填写实验操作和现象),证明产生的气体是氧气。
【提出问题】在上述反应中,NaClO的作用是什么?
【作出猜想】猜想一:作反应物,NaClO与H2O2溶液发生化学反应;
猜想二:作 ,类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用。
【实验2】
①按如图所示组装实验装置,并 。
②向锥形瓶中加入30mL 84清毒液,注射器中吸入25mL H2O2溶液。
③将注射器中的H2O2溶液平均分5次推入锥形瓶中:每次推入H2O2溶液,待不再产生气泡后,记录收集气体的总体积(忽略其他因素对测量结果造成的影响)见下表。
第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
收集气体的总体积/mL 140 280 365 x 375
(1)表中的数据x= 。
(2)分析表中数据得出“猜想一正确”,其依据是 。
【分析讨论】NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外,还生成氯化钠和水,该反应的化学方程式为 。
【拓展反思】生活中常用消毒剂除84消毒液、H2O2溶液外,还有75%酒精、过氧乙酸等。在使用各种消毒剂时,要考虑它们的性质。切记:科学使用,注意安全!
生活中下列使用消毒剂的做法正确的是 。
A.不同的消毒剂可随意混合使用
B.使用84消毒液的浓度越高越好
C.使用75%酒精消毒应远离明火,防止火灾
D.84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存
10.如图“黑面包”实验中,蔗糖(C12H22O11)变黑,体积膨胀,变成疏松的炭,放出有刺激性气味的气体。
【提出问题】改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢?
【进行实验】分别取5g糖粉进行实验,根据前2min的现象对实验效果进行评分,记录如下:表1实验记录。
实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/℃ 效果得分
1 蔗糖 4 5 22 65
2 蔗糖 5 10 30 81
3 蔗糖 6 15 50 93
4 冰糖 4 10 50 91
5 冰糖 5 15 22 88
6 冰糖 a 5 30 75
7 葡萄糖 4 15 30 0
8 葡萄糖 5 5 50 0
9 葡萄糖 6 10 22 0
【处理数据】分析表1,计算效果得分均值,结果如下:
表2效果得分均值
因素 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/℃
蔗糖 冰糖 葡萄糖 4 5 6 5 10 15 22 30 50
均值 79.7 84.7 0 52.0 56.3 56.0 46.7 57.3 60.3 51.0 52.0 61.3
依据均值推断最佳实验方案,均值越高,效果越好。
【解释与结论】
(1)蔗糖变成黑色的炭,发生了 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)推测放出的气体含SO2,从元素守恒角度说明理由: 。
(3)实验6中,a为 mL。
(4)根据表2推断,“黑面包”实验最好选择5g冰糖、5mL浓硫酸、 滴水和50℃。
【反思与评价】
(5)表2中,22℃对应的均值为51.0,计算该值所依据的3个数据分别是 。
(6)综合分析,使实验3的效果得分高于实验4的因素有 。
11.俗话说“碱去油污、酸除锈”,纯碱(Na2CO3)能做日常生活中的去油污剂。
Ⅰ.探究温度和浓度对Na2CO3溶液去油污效果的影响
【进行实验】室温下,取8个大小相同涂有0.5g植物油的玻璃片,分别浸泡在100g试剂中15分钟,取出干燥后观察实验现象。实验结果如下:
第1组 第2组 第3组
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
温度 20℃ 20℃ 20℃ 20℃ 30℃ 30℃ 40℃ 40℃
试剂 水 1% Na2CO3溶液 5% Na2CO3溶液 10% Na2CO3溶液 水 10% Na2CO3溶液 水 10% Na2CO3溶液
去油污效果 5% 16% 20% 27% 60% 90% 75% 97%
已知:去油污效果=去除油脂质量/初始油脂质量。
【解释与结论】
(1)配制100g 10% Na2CO3溶液,需要称量Na2CO3固体 g。
(2)设计实验①的目的是 。
(3)欲探究“浓度对Na2CO3溶液去油污效果的影响”需对比的实验是 (填实验编号)。
(4)对比实验④⑥⑧可得到的结论是 。
Ⅱ.探究温度和浓度对Na2CO3溶液碱性的影响
【查阅资料】相同温度下,溶液的pH越大,碱性越强。
【进行实验】
实验⑨:20℃时,用pH传感器测定不同浓度Na2CO3溶液的pH(结果如图1)。
实验⑩:用pH传感器和温度传感器测定不同温度下10% Na2CO3溶液的pH(结果如图2)。
【解释与结论】
(5)结合第1组实验和图1数据分析,欲得出“溶液的碱性越强,Na2CO3溶液去油污效果越好”的依据是 。
(6)由图2可知,10% Na2CO3溶液的pH与温度的关系是 。
【反思与评价】
【查阅资料】相同浓度下,Na2CO3溶液的温度越高,碱性越强。
(7)综合以上实验分析,下列说法正确的是 (填字母序号)。
A.热Na2CO3溶液去油污效果更好可能与“温度升高,水的去油污能力增强”有关
B.热Na2CO3溶液去油污效果更好可能与“温度升高,溶液碱性增强”有关
C.10% Na2CO3溶液在不同温度时,pH可能相同
D.溶液碱性增强,pH一定增大
12.某化学兴趣小组的同学对铁以及含铁物质的相关现象产生了兴趣,进行了探究活动,请你参与。
【探充一】铁丝燃烧是否需要纯氧
【实验内容】取长短相同直径均为0.38mm的铁丝,分别在O2含量不同的情况下实验。
【实验现象】
O2% 90% 70% 60% 55%
实验现象 燃烧剧烈,燃烧时间长,效果好 燃烧比90%弱,燃烧时间短,实验成功 燃烧比70%弱,燃烧时间更短,实验成功 难以燃烧,只是发红
(1)在做铁丝在氧气中燃烧的实验时,最好用 法收集,发生反应的化学方程式是 。
(2)若用如图装置收集一瓶(150mL)含氧气的体积分数约为60%的气体,方法是:在150mL集气瓶里装满水,塞紧胶塞并关闭活塞b,打开活塞a通入氧气,把瓶里的水排入量筒,当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a,然后打开活塞b通入空气,把瓶里的水全部排入量筒。则停止通入氧气时量筒内水的体积约为 (提示:空气中氧气的体积分数约为是)。
【结论】就0.38mm铁丝而言,燃烧所需氧气的最低体积分数在 范围。
【探究二】铁丝燃烧产生火星四射的原因
【查阅资料】日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。
【实验内容】取长短相同、直径均为0.20mm、含碳量不同的铁丝分别在足量的氧气中燃烧,观察现象。下表是将几种铁丝放入氧气中燃烧时的实验现象的记录,请你分析完成下表:
物质 纯铁丝 含碳0.05%的铁丝 含碳0.2%的铁丝 含碳0.6%的铁丝
燃烧时的现象 无火星四射现象,熔断 剧烈燃烧,极少火星 剧烈燃烧,少量火星
(3)通过以上实验,说明铁丝燃烧产生火星四射现象和 (填元素符号)有关。这种细铁丝燃烧时,同时生成 (填化学式)气体在熔融液态物质中形成气泡,熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
13.银白色的镁条表面常有一层灰黑色的“外衣”,某小组同学进行了如下探究:
Ⅰ.甲同学认为该外衣是MgO,遭到否定,否定的理由是 。
Ⅱ.查阅资料:镁条变黑是因为生成了碱式碳酸镁[Mgx(OH)yCO3]。
探究1:影响镁条变黑的因素
(1)根据碱式碳酸镁含有H元素,推测镁条变黑与空气中的 有关;
(2)根据碱式碳酸镁含有C元素,推测镁条变黑与空气中的 有关;
(3)为确认镁条变黑是否与O2有关,乙同学设计了如图1实验。同学们讨论得出:只要完成实验 (选填序号)就可达到探究目的。
探究2:碱式碳酸镁[Mgx(OH)yCO3]的化学式
【资料】
①碱式碳酸镁受热分解生成三种氧化物;
②NaOH溶液吸收CO2,浓H2SO4只吸收水。
【实验】将2.84g碱式碳酸镁加热至完全分解,使产生的气体全部缓缓通过如图2装置,测定生成气体的质量(假设每步吸收均完全)。
【数据】①浓硫酸增重0.36g;
②NaOH溶液增重0.88g。
【结论】x:y= 。碱式碳酸镁受热分解的化学方程式为 。
14.某小组同学用如图所示装置做氧化铜与稀盐酸反应的兴趣实验,发现有的同学得到蓝色溶液,有的同学得到绿色溶液。老师提示这种现象可能与所得氯化铜溶液有关。于是,同学们对这个现象进行探究。
实验1:探究影响氯化铜溶液颜色的因素
取溶质质量分数不同的氯化铜溶液各20mL置于同样的烧杯中,分别置于不同温度的水浴箱中加热(忽略溶剂蒸发)。待溶液温度恒定后,观察溶液颜色,记录如下:
烧杯编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
溶质质量分数/% 5 5 5 10 10 10 20 20 20
水浴箱 温度/℃ 30 50 70 30 50 70 30 50 70
溶液颜色 浅蓝 浅蓝 蓝 蓝 蓝绿 翠绿 蓝绿 翠绿 墨绿
实验2:探究室温下氯化铜溶液的变色浓度范围
a.室温下,称取15.4g的氯化铜固体溶于35.0g水中,配制成溶质质量分数30.6%的氯化铜溶液。
b.将上述氯化铜溶液依次加入等质量的水稀释,配制成不同溶质质量分数的氯化铜溶液,观察溶液颜色,记录如下:
溶质质量分数/% 30.6 25.5 21.9 19.2 17.0 15.3
溶液颜色 深绿 翠绿 蓝绿 蓝绿 蓝 浅蓝
【结果与讨论】
(1)氧化铜和稀盐酸反应的化学方程式为 。
(2)实验1中,④⑤⑥的实验目的是 。
(3)根据实验1的结果可知,③⑥⑨中影响氯化铜溶液颜色的因素是 。
(4)实验2中,步骤a中用到的玻璃仪器有量筒、滴管、玻璃棒和 。
【反思与评价】
(5)室温下,小文将20g氯化铜固体溶于80g水中,则此溶液的颜色为 。
(6)小昕配制了一杯质量分数为12%的氯化铜溶液,溶液为浅蓝色,若要使此溶液由蓝向绿色转变,可进行的操作有 (填字母序号)。
A.将溶液放在水浴箱中加热到70℃
B.加入适量的氯化铜固体并使之溶解
C.加入适量的水稀释
15.为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件,用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。
【查阅资料】①氧化铜(CuO)为黑色固体。
②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4═CuSO4+H2O+Cu。
【进行实验】
实验1:取质量比1:11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g,进行实验。
序号 1﹣1 1﹣2
装置
反应后物质的颜色、状态 黑色粉末中混有少量红色固体 红色固体有金属光泽,混有极少量黑色物质
实验2:取一定量的混合物,用1﹣2装置进行实验。
序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态
2﹣1 1:9 红色固体有金属光泽 混有少量黑色物质
2﹣2 1:10
混有很少量黑色物质
2﹣3 1:11
混有极少量黑色物质
2﹣4 1:12
无黑色物质
2﹣5 1:13
混有较多黑色物质
【解释与结论】
(1)配平化学方程式: C+ CuO Cu+ CO2↑。
(2)实验1﹣2中,证明产生了CO2的现象是 。
(3)实验1的目的是 。
(4)实验2的结论是 。
【反思与评价】
(5)实验2没有进行质量比为1:14的实验,理由是 。
(6)为检验2﹣4的红色固体中是否含Cu2O,所需试剂是 。
2021北京中考化学二轮复习:科学探究题突破
参考答案
1.丙酸钙为白色固体,易溶于水,可作食品防霉剂,国家标准规定了其用于制作面食、糕点时每千克面粉中的最大使用量。小组同学实验探究其性质和防霉的效果。
Ⅰ.探究丙酸钙的性质
【进行实验】用如图装置(夹持仪器已略去)完成实验,记录如下:
序号 ① ②
装置
现象 试管内壁有水雾 注入酸后,有气泡产生,石灰水变浑浊
【解释与结论】
(1)②中现象说明有CO2产生。CO2与石灰水反应的化学方程式为 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 。
(2)查阅资料得知丙酸钙与盐酸反应无气体生成。由实验②可得出的结论是 丙酸钙受热后产生的物质能与稀盐酸反应且生成二氧化碳 。
Ⅱ.探究丙酸钙防霉的效果
【进行实验】分别按下列①~⑧的配方蒸制8个馒头,冷却后置于密封袋中,记录如下:
组别 第1组 第2组
序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
配方 面粉/g 50 50 50 50 50 50 50 50
酵母/g 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
蔗糖/g 0 0 0 0 5 5 x 5
丙酸钙/g 0 0.06 0.10 0.15 0 0.06 0.10 0.15
开始发霉时间 第3天 第4天 第5天 第6天 第3天 第4天 第5天 第6天
【解释与结论】
(3)设计第1组实验的目的是 探究丙酸钙的质量大小是否对于丙酸钙防霉效果有影响 。
(4)第2组,⑦中x为 5 。
(5)对比第1组、第2组实验可得到的结论是 在其它条件相同时,有无蔗糖对丙酸钙防霉效果无影响。 。
【反思与评价】
(6)某同学认为“制作面食、糕点时,丙酸钙用量越大越好”,你是否同意此观点,并说明理由: 不同意。国家标准规定了丙酸钙用于作面食、糕点时每千克面粉中的最大使用量,说明过量使用可能有害。故不是越多越好。 。
【解答】解:
(1)因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,故填:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;
(2)依据【查阅资料】得知丙酸钙与盐酸反应无气体生成,但根据实验②可知将丙酸钙加热后的固体加入稀盐酸有二氧化碳生成,故填:丙酸钙受热后产生的物质能与稀盐酸反应且生成二氧化碳;
(3)分析第1组实验数据可知在其它条件相同时,随着添加丙酸钙的质量增加,面粉开始发霉的天数变长,所以第一组实验目的是探究丙酸钙的质量大小是否对于丙酸钙防霉效果有影响,故填:探究丙酸钙的质量大小是否对于丙酸钙防霉效果有影响;
(4)分析表中数据可知,第2组实验是探究添加蔗糖后对丙酸钙防霉效果有无影响,则需要添加蔗糖量相同,故填:5;
(5)综合分析实验1得出的结论是在其它条件相同时,在一定范围丙酸钙量越多防霉效果越好,分析第2组实验,添加蔗糖后得出的结论也是在其它条件相同时,在一定范围丙酸钙量越多防霉效果越好,所以对比分析实验1和实验2可得出的结论是在其它条件相同时,有无蔗糖对丙酸钙防霉效果无影响,故填:在其它条件相同时,有无蔗糖对丙酸钙防霉效果无影响;
(6)依据国家食品安全的规定,食品添加剂要适量,大量使用可能有害,故填:不同意。国家标准规定了丙酸钙用于作面食、糕点时每千克面粉中的最大使用量,说明过量使用可能有害。故不是越多越好。
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50mL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,感觉发烫。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。
【实验分析】反应后所得溶液呈 碱 性。
【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 Ca+2H2O=H2↑+Ca(OH)2 。
(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10.0g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 CaO、Ca(OH)2、CaCO3 (填化学式),其中Ca(OH)2的质量为 3.7 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 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,防止液体倒吸炸裂玻璃管 。
②装置C中的碱石灰能防止空气中的水蒸气和 二氧化碳 对实验结果造成影响。若没有C装置,会导致含量测定结果偏小的成分是 氧化钙 。
【解答】解:(1)【实验分析】
往烧杯中滴入无色酚酞试液,溶液变红色,说明反应后所得溶液呈碱性。
故填:碱。
【实验结论】
钙粒与水剧烈反应,四处游动,产生气泡,说明反应生成了气体,溶液出现浑浊,说明反应生成氢氧化钙,经进一步检验,产生的气体能燃烧,是氢气,钙与水反应生成氢氧化钙和氢气,反应的化学方程式:Ca+2H2O=H2↑+Ca(OH)2。
故填:Ca+2H2O=H2↑+Ca(OH)2。
(2)【分析与结论】
A装置增重0.9g,说明氢氧化钙分解生成水的质量是0.9g,B装置增重2.2g,说明碳酸钙分解生成二氧化碳质量是2.2g,因此样品中含有氢氧化钙和碳酸钙;
氢氧化钙分解生成氧化钙和水,碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳,反应的化学方程式及其质量关系:
Ca(OH)2CaO+H2O,
74 18
3.7g 0.9g
CaCO3CaO+CO2↑,
100 44
5g 2.2g
样品中氧化钙质量:10.0g﹣3.7g﹣5g=1.3g,
该包干燥剂的成分有CaO、Ca(OH)2、CaCO3,其中Ca(OH)2的质量为3.7g。
故填:CaO、Ca(OH)2、CaCO3;3.7.
【反思与拓展】
①停止加热后,需要通入N2一段时间的目的是使反应生成的水、二氧化碳全部被浓硫酸、氢氧化钠溶液吸收,防止液体倒吸炸裂玻璃管。
故填: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,防止液体倒吸炸裂玻璃管。
②装置C中的碱石灰能防止空气中的水蒸气和二氧化碳对实验结果造成影响;
若没有C装置,空气中的二氧化碳进入B装置,导致计算的碳酸钙质量偏大,会导致测定的氧化钙含量偏小。
故填:二氧化碳;氧化钙。
3.碘酸钾(KIO3)为白色固体,可溶于水,常作为补碘剂被添加到食盐中。小组同学实验探究其性质。
【进行实验1】用如图装置完成实验,探究KIO3的热稳定性。记录如下:
序号 1﹣1 1﹣2
装置
现象 加热较长时间后,产生大量气泡 带火星的木条复燃
【解释与结论】
(1)实验1﹣1结束时,应进行的操作是先 将导管移出水面 ,后 熄灭酒精灯 。
(2)1﹣2中现象说明,1﹣1中收集到的气体是 氧气 。
(3)由实验1可知,KIO3受热 能 (填“能”或“不能”)分解。
【进行实验2】按下表数据、用如图装置进行实验,探究KIO3与维生素C的反应及其影响因素,记录如表。
资料:淀粉溶液遇I2变为蓝色,遇KIO3、维生素C(化学式为C6H8O6)、醋酸(化学式为C2H4O2)不变色。
装置 序号 溶液中溶质的质量/g 实验现象
KIO3 维生素C
2﹣1 0.1 0.1 溶液立即由无色变为蓝色
2﹣2 0.005 0.005 溶液逐渐由无色变为蓝色
2﹣3 0.0025 0.0025 一段时间后溶液无明显变化,再滴入5滴稀醋酸后,溶液逐渐变为浅蓝色
【解释与结论】
(4)实验2﹣1中,KIO3溶液与维生素C溶液的溶质质量分数 相等 (填“相等”或“不相等”)。
(5)对比实验2﹣1、2﹣2,可探究的影响KIO3与维生素C反应的因素是 反应物的浓度 。
(6)由上述实验得到结论“KIO3能与维生素C反应生成I2”,实验证据是 淀粉溶液遇KIO3、维生素C不变色,KIO3溶液与维生素C溶液混合,能使淀粉溶液变蓝 。
【反思与评价】
(7)甲同学由实验2﹣3得出结论:醋酸会促进KIO3与维生素C的反应;乙同学认为不严谨,理由是 醋酸可能与KIO3反应生成生成I2 。
【解答】解:(1)分析实验1﹣1的装置图可知,实验1﹣1结束时,应进行的操作是先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,防止水回流,引起试管炸裂,故填:将导管移出水面;熄灭酒精灯;
(2)分析实验1﹣2的实验现象可知,带火星木条复燃,说明1﹣1中收集到的气体是氧气,故填:氧气;
(3)分析实验1﹣1和1﹣2的实验现象可知,说明加热KIO3生成氧气,则KIO3受热能分解,故填:能;
(4)分析实验数据可知1gKIO3溶液和1g维生素C溶液中含有0.1gKIO3和0.1g的维生素C,则KIO3溶液与维生素C溶液的溶质质量分数相等,故填:相等;
(5)对比分析实验2﹣1、2﹣2的实验方案可知,KIO3溶液与维生素C溶液的浓度不同,反应速率不同,则对比实验2﹣1、2﹣2,可探究的影响KIO3与维生素C反应的因素是反应物浓度不同,故填:反应物浓度不同;
(6)综合分析实验可知,得到结论“KIO3能与维生素C反应生成I2”,实验证据是淀粉溶液遇KIO3、维生素C不变色,KIO3溶液与维生素C溶液混合,能使淀粉溶液变蓝,故填:淀粉溶液遇KIO3、维生素C不变色,KIO3溶液与维生素C溶液混合,能使淀粉溶液变蓝;
(7)分析实验2﹣3可知,醋酸会促进KIO3与维生素C的反应,乙同学认为不严谨,理由是醋酸可能与KIO3反应生成生成I2,故填:醋酸可能与KIO3反应生成生成I2。
4.实验一:在探究镁条性质的实验中,小江同学的实验记录如下:
镁条有银白色金属光泽,在空气中可以燃烧。在白醋中很快溶解并产生气泡,产生气泡的速率先是越来越快,后又变慢直至停止,且试管壁发烫。
(1)小江同学对镁条与白醋的反应进行了探究。将橡胶塞连接气体压力传感器,锥形瓶中放入一定量的镁条,针筒中放入白醋,塞紧瓶塞,将针筒中白醋推入锥形瓶,并打开仪器(如图1所示)。一段时间后,得到气体压强与时间的关系曲线图(如图2所示)。到C点锥形瓶内气压达到最大值说明 反应结束 。
(2)CD段气压逐渐下降的原因是 反应结束后,温度逐渐降低恢复至室温,压强逐渐减小 。
(3)从AB段到BC段来看,反应的速率是先慢后快,导致变快的主要因素是 (填字母)。
a.镁条的表面积
b.温度
c.白醋的质量分数
实验二:小江同学用大理石和稀盐酸在如图3所示的装置中制得CO2,并验证CO2能与水反应生成酸的性质。
小江同学在实验时闻到制得的CO2有刺激性气味,于是小江同学对气味的来源以及能使紫色石蕊试液变红的酸性物质产生了疑问。针对疑问,探究过程如下:
【猜想与假设】实验时制得的CO2中混有的刺激性气味来源于稀盐酸,刺激性气味气体的混入与温度、气流的速率有关。
【进行实验】实验装置如图(两个实验中所用稀盐酸及紫色石蕊试液的体积、溶质的质量分数均相同;夹持装置已略去)。
实验1 实验2
【解释与结论】
(1)小江同学进行猜想与假设的依据是稀盐酸有刺激性气味,大理石与稀盐酸反应是放热反应、产生会引起气体的流动。
(2)实验1、实验2均观察到紫色石蕊试液变红,由此说明猜想与假设正确。但是老师提示小江同学上述实验设计仍有不足,还应该补充一个实验,实验方案是 用与实验1相同的装置(去掉烧杯和热水)及药品,与实验1、实验2对比紫色石蕊溶液变红需要的时间。若所需时间更长,则猜想与假设正确 。
【反思与评价】
(1)需在装置A、B之间增加装置C。装置C的作用是 除去CO2中的刺激性气味的气体 。
(2)装置C中药品应具有的性质是 液体、能和刺激性气味的气体反应,且不产生其他干扰性气体,不和CO2反应 。
【解答】解:实验一
(1)一段时间后,得到气体压强与时间的关系曲线图(如图2所示),到C点锥形瓶内气压达到最大值说明反应结束。
故填:反应结束。
(2)CD段气压逐渐下降的原因是反应结束后,温度逐渐降低恢复至室温,压强逐渐减小。
故填:反应结束后,温度逐渐降低恢复至室温,压强逐渐减小。
(3)从AB段到BC段来看,反应的速率是先慢后快,导致变快的主要因素是温度,反应放热,温度升高,导致反应速率较快。
故填:b。
实验二
【解释与结论】
(2)补充实验的实验方案:用与实验1相同的装置(去掉烧杯和热水)及药品,与实验1、实验2对比紫色石蕊溶液变红需要的时间。若所需时间更长,则猜想与假设正确。
故填:用与实验1相同的装置(去掉烧杯和热水)及药品,与实验1、实验2对比紫色石蕊溶液变红需要的时间。若所需时间更长,则猜想与假设正确。
【反思与评价】
(1)需在装置A、B之间增加装置C。装置C的作用是除去CO2中的刺激性气味的气体。
故填:除去CO2中的刺激性气味的气体。
(2)装置C中药品应具有的性质是液体、能和刺激性气味的气体反应,且不产生其他干扰性气体,不和CO2反应。
故填:液体、能和刺激性气味的气体反应,且不产生其他干扰性气体,不和CO2反应。
5.金属铜与稀硝酸(HNO3)能否反应呢?某校课外活动小组查阅资料后,设计了如图所示的实验装置(加热和固定装置均已略去)。图中K1、K2为止水夹(处于关闭状态),B中的注射器中含有一定量空气。
【查阅资料】
Ⅰ.铜能与稀硝酸反应,其化学方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
Ⅱ.NO是无色、无味的气体,极易与空气中的氧气反应生成红棕色的气体NO2。
Ⅲ.NO2有毒,能与NaOH溶液反应。
【实验步骤】
(1)连接仪器,检查装置的气密性,装入药品。
(2)打开K1,通入干燥、纯净的CO2,其目的是 排出装置中的空气 。
(3)当观察到C装置中的现象为 澄清石灰水变浑浊 时,关闭K1,此时C装置中发生反应的化学方程式为 Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O 。
(4)将A装置中铜丝插入稀硝酸,微热,使其反应段时间后,将铜丝从稀硝酸中取出。
(5)检验铜与稀硝酸反应生成NO气体,其相应的实验操作及现象是 打开K2,把适量空气注入B中,B中气体变成红棕色 。
【解答】解:(2)打开K1,通入干燥、纯净的CO2,其目的是排出装置中的空气,防止氧气干扰实验。
故填:排出装置中的空气。
(3)当观察到C装置中澄清石灰水变浑浊时,关闭K1,此时C装置中,氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水,发生反应的化学方程式为:Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。
故填:澄清石灰水变浑浊;Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。
(5)检验铜与稀硝酸反应生成NO气体,其相应的实验操作及现象是打开K2,把适量空气注入B中,B中气体变成红棕色,是因为一氧化氮和氧气反应生成了二氧化氮。
故填:打开K2,把适量空气注入B中,B中气体变成红棕色。
6.已知:①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑;②二氧化硫的化学性质与二氧化碳很相似。为探究铜与浓硫酸的反应及二氧化硫气体的部分性质,某兴趣小组设计了如图所示实验(注:a.图中脱脂棉团蘸有紫色石蕊试液;b.可以上下移动的粗铜丝能控制反应物间是否接触,从而控制反应的发生和停止)。
(1)铜丝绕成螺旋状的目的是 增大反应物接触面积,加快反应速率 ;
(2)鼓气球鼓入空气的作用是 把反应生成的气体排出 ;
(3)已知①的反应中,反应后化合价升高的元素是 铜元素 ;
(4)实验中可观察到脱脂棉团 变红色 ;
(5)试写出SO2使澄清石灰水变浑浊的反应方程式 Ca(OH)2+SO2═CaSO3↓+H2O 。
【解答】解:(1)铜丝绕成螺旋状的目的是增大反应物接触面积,加快反应速率。
故填:增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)鼓气球鼓入空气的作用是把反应生成的气体排出。
故填:把反应生成的气体排出。
(3)已知①的反应中,反应后化合价升高的元素是铜元素,即铜元素由0变成+2。
故填:铜元素。
(4)实验中可观察到脱脂棉团变红色,是因为二氧化硫和水反应生成亚硫酸,亚硫酸显酸性,能使石蕊试液变红色。
故填:变红色。
(5)二氧化硫和氢氧化钙反应生成白色沉淀亚硫酸钙和水,反应的化学方程式:Ca(OH)2+SO2═CaSO3↓+H2O。
故填:Ca(OH)2+SO2═CaSO3↓+H2O。
7.氯气[Cl2]可用于自来水杀菌消毒,是一种黄绿色气体,可溶于水。如图实验发现氯气通入浸过水的红布后,布会褪色变成白色(这种现象叫漂白)。
【提出问题】是什么物质使红布褪色(有漂白性)?
【提出假设】
假设1:氯气有漂白性。
假设2:水有漂白性。
假设3: 氯气与水反应生成的某种物质有漂白性 。
【讨论交流】同学们一致认为假设2是错误的。根据课本上把喷有水的石蕊花朵放入二氧化碳中变红,使石蕊变红的物质是 H2CO3 (写化学式)的相关实验得到启示,于是提出上面的假设3。
【设计实验】实验方案 把氯气通入装有干燥的红布块与前面的实验作对比 。
【实验现象和结论】按上面实验方案进行实验发现红布 不褪色 ,得出假设1错误,假设3正确。
【反思交流】同学们查阅资料并进一步研究得知氯气通入水中,部分氯气与水反应生成HCl和HClO(次氯酸),次氯酸具有漂白的作用,同时也有杀灭新冠病毒作用。请写出氯气与水反应的化学方程式 Cl2+H2O═HClO+HCl ,向紫色石蕊溶液中通入氯气发现石蕊先变红,然后又褪色,为什么会出现以上现象?原因是 反应生成的盐酸使石蕊变红,次氯酸又使其褪色 。
【解答】解:【提出假设】
假设1:氯气有漂白性。
假设2:水有漂白性。
假设3:氯气与水反应生成的某种物质有漂白性。
故填:氯气与水反应生成的某种物质有漂白性。
【讨论交流】
把喷有水的石蕊花朵放入二氧化碳中变红,使石蕊变红的物质是二氧化碳和水反应生成的碳酸,碳酸的化学式是H2CO3。
故填:H2CO3。
【设计实验】
实验方案:把氯气通入装有干燥的红布块与前面的实验作对比。
故填:把氯气通入装有干燥的红布块与前面的实验作对比。
【实验现象和结论】
按上面实验方案进行实验发现红布不褪色,说明氯气不能使红布褪色,得出假设1错误,假设3正确。
故填:不褪色。
【反思交流】
氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,反应的化学方程式:Cl2+H2O═HClO+HCl;
向紫色石蕊溶液中通入氯气发现石蕊先变红,然后又褪色,原因是反应生成的盐酸使石蕊变红,次氯酸又使其褪色。
故填:Cl2+H2O═HClO+HCl;反应生成的盐酸使石蕊变红,次氯酸又使其褪色。
8.某同学用如图一所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应,结果通入CO2可以看到先浑浊后澄清的现象,但通入SO2没有看到浑浊现象。经过思考分析后,该同学改用图二的装置,将气体收集在注射器,缓缓地将气体一个气泡一个气泡地通入澄清石灰水中,都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象。
(1)本实验中生成CO2和SO2的有关反应的化学方程式为: Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑ ; Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑ 。
(2)对比分析两组实验,你认为用图一装置实验时,通过SO2不能出现浑浊的原因可能是 二氧化硫比二氧化碳的溶解度大,生成的亚硫酸钙很快转化为能溶于水的亚硫酸氢钙 。
(3)用图二装置进行实验,以相同速率通入CO2和SO2时,SO2产生浑浊、澄清的现象比CO2快的原因可能是 二氧化硫比二氧化碳的溶解度大,且对应的亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,通入二氧化硫与石灰水反应速率快 。
(4)用图一进行SO2与石灰水反应的实验时,从安全或环境角度考虑,该装置可如何改进? 增加尾气处理装置(或增加防倒吸装置) 。
【解答】解:(1)碳酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,反应方程式为Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑,亚硫酸钠与硫酸反应生成亚硫酸钠、水和二氧化硫,反应方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑;故填:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑;Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑;
(2)二氧化硫比二氧化碳的溶解性大,二氧化硫能与亚硫酸钙反应,生成能溶于水的亚硫酸氢钙,分析图一装置实验可知,通过SO2不能出现浑浊的原因可能是二氧化硫比二氧化碳的溶解度大,生成的亚硫酸钙很快转化为能溶于水的亚硫酸氢钙;故填:二氧化硫比二氧化碳的溶解度大,生成的亚硫酸钙很快转化为能溶于水的亚硫酸氢钙;
(3)二氧化硫比二氧化碳的溶解性大,亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,用图二装置进行实验,以相同速率通入CO2和SO2时,SO2产生浑浊、澄清的现象比CO2快的原因可能是二氧化硫比二氧化碳的溶解度大,且对应的亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,通入二氧化硫与石灰水反应速率快;故填:二氧化硫比二氧化碳的溶解度大,且对应的亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,通入二氧化硫与石灰水反应速率快;
(4)二氧化硫的有毒,污染空气,并且与饱和石灰水反应速率快,则用图一进行SO2与石灰水反应的实验时,从安全或环境角度考虑,该装置需增加尾气处理装置(或增加防倒吸装置),故填:增加尾气处理装置(或增加防倒吸装置)。
9.84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠(化学式为NaClO)。
【实验1】取少量84消毒液于试管中,滴加H2O2溶液,发现有大量气泡产生;然后 将带火星的木条插入试管中,木条复燃 (填写实验操作和现象),证明产生的气体是氧气。
【提出问题】在上述反应中,NaClO的作用是什么?
【作出猜想】猜想一:作反应物,NaClO与H2O2溶液发生化学反应;
猜想二:作 催化剂 ,类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用。
【实验2】
①按如图所示组装实验装置,并 检查装置的气密性 。
②向锥形瓶中加入30mL 84清毒液,注射器中吸入25mL H2O2溶液。
③将注射器中的H2O2溶液平均分5次推入锥形瓶中:每次推入H2O2溶液,待不再产生气泡后,记录收集气体的总体积(忽略其他因素对测量结果造成的影响)见下表。
第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
收集气体的总体积/mL 140 280 365 x 375
(1)表中的数据x= 370 。
(2)分析表中数据得出“猜想一正确”,其依据是 第3次产生的氧气量减少了,第4、5次不再产生氧气。 。
【分析讨论】NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外,还生成氯化钠和水,该反应的化学方程式为 NaClO+H2O2=NaCl+H2O+O2↑ 。
【拓展反思】生活中常用消毒剂除84消毒液、H2O2溶液外,还有75%酒精、过氧乙酸等。在使用各种消毒剂时,要考虑它们的性质。切记:科学使用,注意安全!
生活中下列使用消毒剂的做法正确的是 CD 。
A.不同的消毒剂可随意混合使用
B.使用84消毒液的浓度越高越好
C.使用75%酒精消毒应远离明火,防止火灾
D.84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存
【解答】解:【实验1】因为题中信息是证明氧气的产生,故填:将带火星的木条插入试管中,木条复燃;
依据题意可以类推出猜想二 作催化剂;
故填:催化剂。
【实验2】①为了使产生氧气被完全收集,必须检查装置气密性;
故填:检查装置气密性。
(1)第1次和第2次均加入5ml过氧化氢溶液,均产生(140﹣5)ml=135ml氧气。第3次加入5ml过氧化氢溶液,产出(365﹣280﹣5)ml=80ml氧气,说明:加入的次氯酸钠反应完全。所以第4次再加入5ml过氧化氢溶液后会排出等体积的气体,即x=365+5=370;
故填:370。
(2)分析表中数据可知,每次向NaClO溶液加入5mlH2O2溶液,第1次和2次产生氧气140ml,第3次产生氧气为85ml,第4,5次不再产生氧气,排出的气体因为将5毫升溶液挤入锥形瓶使锥形瓶中5毫升空气排出,通过数据可知随着H2O2溶液的加入NaClO被消耗,直至完全反应,说明NaClO是反应物,不是催化剂;
故填:第3次产生的氧气量减少了,第4、5次不再产生氧气。
【分析讨论】依据题中信息,NaClO与H2O2溶液反应生成氧气、氯化钠和水,该反应的化学方程式为NaClO+H2O2=NaCl+H2O+O2↑;
故填:NaClO+H2O2=NaCl+H2O+O2↑。
【拓展反思】A:不同的消毒剂不可随意混合使用,如84消毒液(含NaClO)和厕洁济(含HCl)就不能混用会产生有毒气体氯气,并且使有效成分失效,A错误;
B消毒液的并不是浓度越高越好,如:95%的酒精消毒效果没有75%的酒精消毒好,B错误;
C 酒精具有可燃性,C正确;
D 酒精易挥发,NaClO不稳定,所以均应密封保存,D正确;
故填:CD。
10.如图“黑面包”实验中,蔗糖(C12H22O11)变黑,体积膨胀,变成疏松的炭,放出有刺激性气味的气体。
【提出问题】改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢?
【进行实验】分别取5g糖粉进行实验,根据前2min的现象对实验效果进行评分,记录如下:表1实验记录。
实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/℃ 效果得分
1 蔗糖 4 5 22 65
2 蔗糖 5 10 30 81
3 蔗糖 6 15 50 93
4 冰糖 4 10 50 91
5 冰糖 5 15 22 88
6 冰糖 a 5 30 75
7 葡萄糖 4 15 30 0
8 葡萄糖 5 5 50 0
9 葡萄糖 6 10 22 0
【处理数据】分析表1,计算效果得分均值,结果如下:
表2效果得分均值
因素 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/℃
蔗糖 冰糖 葡萄糖 4 5 6 5 10 15 22 30 50
均值 79.7 84.7 0 52.0 56.3 56.0 46.7 57.3 60.3 51.0 52.0 61.3
依据均值推断最佳实验方案,均值越高,效果越好。
【解释与结论】
(1)蔗糖变成黑色的炭,发生了 化学 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)推测放出的气体含SO2,从元素守恒角度说明理由: 浓硫酸中含有硫、氧元素,蔗糖中也含有氧元素,所以生成物中也会含有硫、氧元素 。
(3)实验6中,a为 6 mL。
(4)根据表2推断,“黑面包”实验最好选择5g冰糖、5mL浓硫酸、 15 滴水和50℃。
【反思与评价】
(5)表2中,22℃对应的均值为51.0,计算该值所依据的3个数据分别是 65、88、0 。
(6)综合分析,使实验3的效果得分高于实验4的因素有 浓硫酸的体积和水的滴数不同 。
【解答】解:(1)蔗糖变成黑色的炭,有新物质炭生成,属于化学变化。
(2)推测放出的气体含SO2,从元素守恒角度,反应物硫酸中含有硫、氧元素,蔗糖中含有碳元素和氧元素,生成物的气体可能是一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫,放出有刺激性气味的气体,则含有二氧化硫。
(3)根据表1,当蔗糖、葡萄糖质量相同时,选用的浓硫酸的体积均为4mL、5mL、6mL,所以冰糖选用的浓硫酸的体积应为4mL、5mL、6mL,即a为6mL。
(4)均值越高,效果越好,表2中均值最高时应选择的是5g冰糖,5mL浓硫酸,15滴水和50℃。
(5)表2中22℃对应的均值为51.0,来自于表1实验中的实验1、实验5和实验9,对应的65、88和0三个数据的均值。
(6)实验3和实验4均为50℃,糖的种类不同,从表2看出,蔗糖的效果得分均值小于冰糖;浓硫酸的体积和水的滴数不同,表2中冰糖比蔗糖的效果好,浓硫酸的体积为6mL比4mL好,水的滴数为15时效果最好,故实验3的效果得分高于实验4的因素是浓硫酸的体积和水的滴数。
故答案为:
(1)化学;
(2)浓硫酸中含有硫、氧元素,蔗糖中也含有氧元素,所以生成物中也会含有硫、氧元素;
(3)6;
(4)15;
(5)65、88、0;
(6)浓硫酸的体积和水的滴数不同。
11.俗话说“碱去油污、酸除锈”,纯碱(Na2CO3)能做日常生活中的去油污剂。
Ⅰ.探究温度和浓度对Na2CO3溶液去油污效果的影响
【进行实验】室温下,取8个大小相同涂有0.5g植物油的玻璃片,分别浸泡在100g试剂中15分钟,取出干燥后观察实验现象。实验结果如下:
第1组 第2组 第3组
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
温度 20℃ 20℃ 20℃ 20℃ 30℃ 30℃ 40℃ 40℃
试剂 水 1% Na2CO3溶液 5% Na2CO3溶液 10% Na2CO3溶液 水 10% Na2CO3溶液 水 10% Na2CO3溶液
去油污效果 5% 16% 20% 27% 60% 90% 75% 97%
已知:去油污效果=去除油脂质量/初始油脂质量。
【解释与结论】
(1)配制100g 10% Na2CO3溶液,需要称量Na2CO3固体 10 g。
(2)设计实验①的目的是 20℃时,排除水对本实验的影响 。
(3)欲探究“浓度对Na2CO3溶液去油污效果的影响”需对比的实验是 ②③④ (填实验编号)。
(4)对比实验④⑥⑧可得到的结论是 相同浓度时,温度越高,Na2CO3溶液去油污效果越好 。
Ⅱ.探究温度和浓度对Na2CO3溶液碱性的影响
【查阅资料】相同温度下,溶液的pH越大,碱性越强。
【进行实验】
实验⑨:20℃时,用pH传感器测定不同浓度Na2CO3溶液的pH(结果如图1)。
实验⑩:用pH传感器和温度传感器测定不同温度下10% Na2CO3溶液的pH(结果如图2)。
【解释与结论】
(5)结合第1组实验和图1数据分析,欲得出“溶液的碱性越强,Na2CO3溶液去油污效果越好”的依据是 相同温度时,浓度越大,Na2CO3溶液的pH越大,碱性越强,去油污效果越好 。
(6)由图2可知,10% Na2CO3溶液的pH与温度的关系是 在20℃至80℃范围内,随温度升高,10%Na2CO3溶液的pH先升高后减小 。
【反思与评价】
【查阅资料】相同浓度下,Na2CO3溶液的温度越高,碱性越强。
(7)综合以上实验分析,下列说法正确的是 ABC (填字母序号)。
A.热Na2CO3溶液去油污效果更好可能与“温度升高,水的去油污能力增强”有关
B.热Na2CO3溶液去油污效果更好可能与“温度升高,溶液碱性增强”有关
C.10% Na2CO3溶液在不同温度时,pH可能相同
D.溶液碱性增强,pH一定增大
【解答】解:(1)配制100g 10% Na2CO3溶液,需要称量Na2CO3固体质量:100g×10%=10g。
故填:10。
(2)设计实验①的目的是20℃时,排除水对本实验的影响。
故填:20℃时,排除水对本实验的影响。
(3)欲探究“浓度对Na2CO3溶液去油污效果的影响”需对比的实验是②③④,是因为②③④中,温度相同,碳酸钠溶液浓度不同。
故填:②③④。
(4)对比实验④⑥⑧可得到的结论是相同浓度时,温度越高,Na2CO3溶液去油污效果越好。
故填:相同浓度时,温度越高,Na2CO3溶液去油污效果越好。
(5)结合第1组实验和图1数据分析,欲得出“溶液的碱性越强,Na2CO3溶液去油污效果越好”的依据是相同温度时,浓度越大,Na2CO3溶液的pH越大,碱性越强,去油污效果越好。
故填:相同温度时,浓度越大,Na2CO3溶液的pH越大,碱性越强,去油污效果越好。
(6)由图2可知,10% Na2CO3溶液的pH与温度的关系是在20℃至80℃范围内,随温度升高,10%Na2CO3溶液的pH先升高后减小。
故填:在20℃至80℃范围内,随温度升高,10%Na2CO3溶液的pH先升高后减小。
(7)A.由①⑤对比可知,温度越高,水的去污能力越强,因此热Na2CO3溶液去油污效果更好可能与“温度升高,水的去油污能力增强”有关,该选项说法正确;
B.热Na2CO3溶液去油污效果更好可能与“温度升高,溶液碱性增强”有关,该选项说法正确;
C.由图2中的信息可知,10% Na2CO3溶液在不同温度时,pH可能相同,该选项说法正确;
D.相同温度下,溶液的pH越大,碱性越强,不同温度时,溶液碱性增强,pH不一定增大,该选项说法不正确。
故填:ABC。
12.某化学兴趣小组的同学对铁以及含铁物质的相关现象产生了兴趣,进行了探究活动,请你参与。
【探充一】铁丝燃烧是否需要纯氧
【实验内容】取长短相同直径均为0.38mm的铁丝,分别在O2含量不同的情况下实验。
【实验现象】
O2% 90% 70% 60% 55%
实验现象 燃烧剧烈,燃烧时间长,效果好 燃烧比90%弱,燃烧时间短,实验成功 燃烧比70%弱,燃烧时间更短,实验成功 难以燃烧,只是发红
(1)在做铁丝在氧气中燃烧的实验时,最好用 排水 法收集,发生反应的化学方程式是 3Fe+2O2Fe3O4 。
(2)若用如图装置收集一瓶(150mL)含氧气的体积分数约为60%的气体,方法是:在150mL集气瓶里装满水,塞紧胶塞并关闭活塞b,打开活塞a通入氧气,把瓶里的水排入量筒,当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a,然后打开活塞b通入空气,把瓶里的水全部排入量筒。则停止通入氧气时量筒内水的体积约为 75mL (提示:空气中氧气的体积分数约为是)。
【结论】就0.38mm铁丝而言,燃烧所需氧气的最低体积分数在 大于或等于60% 范围。
【探究二】铁丝燃烧产生火星四射的原因
【查阅资料】日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。
【实验内容】取长短相同、直径均为0.20mm、含碳量不同的铁丝分别在足量的氧气中燃烧,观察现象。下表是将几种铁丝放入氧气中燃烧时的实验现象的记录,请你分析完成下表:
物质 纯铁丝 含碳0.05%的铁丝 含碳0.2%的铁丝 含碳0.6%的铁丝
燃烧时的现象 无火星四射现象,熔断 剧烈燃烧,极少火星 剧烈燃烧,少量火星 剧烈燃烧,火星四射
(3)通过以上实验,说明铁丝燃烧产生火星四射现象和 C (填元素符号)有关。这种细铁丝燃烧时,同时生成 CO2 (填化学式)气体在熔融液态物质中形成气泡,熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
【解答】解:(1)在做铁丝在氧气中燃烧的实验时,最好用排水法收集,是因为利用排水法收集的氧气比利用向上排空气法收集的氧气更纯净,铁燃烧生成四氧化三铁,发生反应的化学方程式是:3Fe+2O2Fe3O4。
故填:排水;3Fe+2O2Fe3O4。
(2)设停止通入氧气时量筒内水的体积为x,
根据题意有:x+(150mL﹣x)×=150mL×60%,
x=75mL。
故填:75mL。
【结论】
就0.38mm铁丝而言,燃烧所需氧气的最低体积分数在大于或等于60%范围,是因为氧气体积分数在大于或等于60%时,实验成功。
故填:大于或等于60%。
【实验内容】
实验过程如下所示:
物质 纯铁丝 含碳0.05%的铁丝 含碳0.2%的铁丝 含碳0.6%的铁丝
燃烧时的现象 无火星四射现象,熔断 剧烈燃烧,极少火星 剧烈燃烧,少量火星 剧烈燃烧,火星四射
故填:剧烈燃烧,火星四射。
(3)通过以上实验,说明铁丝燃烧产生火星四射现象和谈有关,这种细铁丝燃烧时,同时生成二氧化碳气体在熔融液态物质中形成气泡,熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
故填:C;CO2。
13.银白色的镁条表面常有一层灰黑色的“外衣”,某小组同学进行了如下探究:
Ⅰ.甲同学认为该外衣是MgO,遭到否定,否定的理由是 氧化镁是白色固体 。
Ⅱ.查阅资料:镁条变黑是因为生成了碱式碳酸镁[Mgx(OH)yCO3]。
探究1:影响镁条变黑的因素
(1)根据碱式碳酸镁含有H元素,推测镁条变黑与空气中的 水 有关;
(2)根据碱式碳酸镁含有C元素,推测镁条变黑与空气中的 二氧化碳 有关;
(3)为确认镁条变黑是否与O2有关,乙同学设计了如图1实验。同学们讨论得出:只要完成实验 AC (选填序号)就可达到探究目的。
探究2:碱式碳酸镁[Mgx(OH)yCO3]的化学式
【资料】
①碱式碳酸镁受热分解生成三种氧化物;
②NaOH溶液吸收CO2,浓H2SO4只吸收水。
【实验】将2.84g碱式碳酸镁加热至完全分解,使产生的气体全部缓缓通过如图2装置,测定生成气体的质量(假设每步吸收均完全)。
【数据】①浓硫酸增重0.36g;
②NaOH溶液增重0.88g。
【结论】x:y= 1:1 。碱式碳酸镁受热分解的化学方程式为 Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑ 。
【解答】解:Ⅰ.甲同学认为该外衣是MgO,遭到否定,否定的理由是氧化镁是白色固体。
故填:氧化镁是白色固体。
Ⅱ.(1)根据碱式碳酸镁含有H元素,推测镁条变黑与空气中的水有关。
故填:水。
(2)根据碱式碳酸镁含有C元素,推测镁条变黑与空气中的二氧化碳有关。
故填:二氧化碳。
(3)如果A中镁表面有一层灰黑色的“外衣”,C中镁表面没有一层灰黑色的“外衣”,说明与氧气无关,如果A中镁表面没有一层灰黑色的“外衣”,C中镁表面有一层灰黑色的“外衣”,说明与氧气有关,因此只要完成实验AC就可达到探究目的。
故填:AC。
【结论】
浓硫酸增重0.36g,说明反应生成0.36g水,NaOH溶液增重0.88g,说明反应生成0.88g二氧化碳,则生成氧化镁质量:2.84g﹣0.36g﹣0.88g=1.6g,镁元素质量:1.6g×=0.96g,氢元素质量:0.36g×=0.04g,根据题意有:24x:y=0.96g:0.04g,x:y=1:1,根据化合物中元素化合价代数和为零可知,碱式碳酸镁的化学式是Mg2(OH)2CO3,受热分解生成氧化镁、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑。
故填:1:1;Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑。
14.某小组同学用如图所示装置做氧化铜与稀盐酸反应的兴趣实验,发现有的同学得到蓝色溶液,有的同学得到绿色溶液。老师提示这种现象可能与所得氯化铜溶液有关。于是,同学们对这个现象进行探究。
实验1:探究影响氯化铜溶液颜色的因素
取溶质质量分数不同的氯化铜溶液各20mL置于同样的烧杯中,分别置于不同温度的水浴箱中加热(忽略溶剂蒸发)。待溶液温度恒定后,观察溶液颜色,记录如下:
烧杯编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
溶质质量分数/% 5 5 5 10 10 10 20 20 20
水浴箱 温度/℃ 30 50 70 30 50 70 30 50 70
溶液颜色 浅蓝 浅蓝 蓝 蓝 蓝绿 翠绿 蓝绿 翠绿 墨绿
实验2:探究室温下氯化铜溶液的变色浓度范围
a.室温下,称取15.4g的氯化铜固体溶于35.0g水中,配制成溶质质量分数30.6%的氯化铜溶液。
b.将上述氯化铜溶液依次加入等质量的水稀释,配制成不同溶质质量分数的氯化铜溶液,观察溶液颜色,记录如下:
溶质质量分数/% 30.6 25.5 21.9 19.2 17.0 15.3
溶液颜色 深绿 翠绿 蓝绿 蓝绿 蓝 浅蓝
【结果与讨论】
(1)氧化铜和稀盐酸反应的化学方程式为 CuO+2HCl═CuCl2+H2O 。
(2)实验1中,④⑤⑥的实验目的是 探究温度是否是影响氯化铜溶液颜色的因素之一 。
(3)根据实验1的结果可知,③⑥⑨中影响氯化铜溶液颜色的因素是 溶液浓度 。
(4)实验2中,步骤a中用到的玻璃仪器有量筒、滴管、玻璃棒和 烧杯 。
【反思与评价】
(5)室温下,小文将20g氯化铜固体溶于80g水中,则此溶液的颜色为 蓝绿色 。
(6)小昕配制了一杯质量分数为12%的氯化铜溶液,溶液为浅蓝色,若要使此溶液由蓝向绿色转变,可进行的操作有 AB (填字母序号)。
A.将溶液放在水浴箱中加热到70℃
B.加入适量的氯化铜固体并使之溶解
C.加入适量的水稀释
【解答】解:(1)氧化铜和稀盐酸反应生成氯化铜和水,反应的化学方程式为:CuO+2HCl═CuCl2+H2O。
故填:CuO+2HCl═CuCl2+H2O。
(2)实验1中,④⑤⑥的溶质质量分数相等,实验目的是探究温度是否是影响氯化铜溶液颜色的因素之一。
故填:探究温度是否是影响氯化铜溶液颜色的因素之一。
(3)根据实验1的结果可知,③⑥⑨中温度相同,影响氯化铜溶液颜色的因素是溶液浓度。
故填:溶液浓度。
(4)实验2中,步骤a中用到的玻璃仪器有量筒、滴管、玻璃棒和烧杯。
故填:烧杯。
(5)室温下,小文将20g氯化铜固体溶于80g水中,溶质质量分数=×100%=20%,对比实验2中信息可知,则此溶液的颜色为蓝绿色。
故填:蓝绿色。
(6)A.将溶液放在水浴箱中加热到70℃,能使此溶液由蓝向绿色转变;
B.加入适量的氯化铜固体并使之溶解,溶质质量分数增大,能使此溶液由蓝向绿色转变;
C.加入适量的水稀释,溶质质量分数减小,不能使此溶液由蓝向绿色转变。
故选:AB。
15.为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件,用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。
【查阅资料】①氧化铜(CuO)为黑色固体。
②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4═CuSO4+H2O+Cu。
【进行实验】
实验1:取质量比1:11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g,进行实验。
序号 1﹣1 1﹣2
装置
反应后物质的颜色、状态 黑色粉末中混有少量红色固体 红色固体有金属光泽,混有极少量黑色物质
实验2:取一定量的混合物,用1﹣2装置进行实验。
序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态
2﹣1 1:9 红色固体有金属光泽 混有少量黑色物质
2﹣2 1:10
混有很少量黑色物质
2﹣3 1:11
混有极少量黑色物质
2﹣4 1:12
无黑色物质
2﹣5 1:13
混有较多黑色物质
【解释与结论】
(1)配平化学方程式: 1 C+ 2 CuO 2 Cu+ 1 CO2↑。
(2)实验1﹣2中,证明产生了CO2的现象是 澄清石灰水变浑浊 。
(3)实验1的目的是 探究氧化铜与木炭的受热面积对其反应的影响 。
(4)实验2的结论是 木炭与氧化铜质量比为1:12时恰好完全反应,因此木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:12 。
【反思与评价】
(5)实验2没有进行质量比为1:14的实验,理由是 木炭与氧化铜的质量比为1:13时,氧化铜已过量 。
(6)为检验2﹣4的红色固体中是否含Cu2O,所需试剂是 稀硫酸 。
【解答】解:(1)碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳的化学方程式为 C+2CuO 2Cu+CO2↑,故填:1;2;2;1。
(2)二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,故证明生成了CO2的现象是澄清石灰水变浑浊,故填:澄清石灰水变浑浊。
(3)实验1中实验1﹣1混合物的受热面积大于实验1﹣2中混合物的受热面积,故是探究氧化铜与木炭的受热面积对其反应的影响,故填:探究氧化铜与木炭的受热面积对其反应的影响。
(4)实验2提供的数据以及实验现象可以看出,木炭与氧化铜质量比为1:12时恰好完全反应,因此木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:12,故填:木炭与氧化铜质量比为1:12时恰好完全反应,因此木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:12。
(5)实验2没有进行质量比为1:14的实验,是因为当木炭与氧化铜的质量比为1:13时,氧化铜已过量,故填:木炭与氧化铜的质量比为1:13时,氧化铜已过量。
(6)为检验2﹣4的红色固体中是否含Cu2O,根据题干提供的信息,氧化亚铜能与硫酸反应生成蓝色的硫酸铜反应,故所需试剂是稀硫酸,故填:稀硫酸。