1、专题四实验探究题1在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用。实验装置如图所示(夹持仪器略)【推断】(1)观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是_氢气_。(2)探究B装置中剩余固体成分是什么。【查阅资料】碎瓷片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物。铁的氧化物中，只有Fe2O3是红棕色，其余均为黑色，只有Fe3O4能被磁铁吸引。【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe3O4；猜想二：剩余固体是_Fe与Fe3O4_。【实验探究】实验操作
2、实验现象及结论_取少量的黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸(或稀硫酸)_若固体全部溶解，没有气泡冒出，则剩余固体是Fe3O4；若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体是Fe和Fe3O4(与实验操作一致)_【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为_3Fe4H2O(g)Fe3O44H2_。【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体a g，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe2O3(假设转化过程中铁元素无损耗)，增加的质量为x，则x的取值范围为_0.03_ax0.43_a_。2(2017，黄石)某化学学习小组在完成“利用氯化钡溶液鉴别氯化钠和碳酸钠”的实验后，对废液缸中溶液的溶质成分进行了探究，请完成以
3、下探究过程，并将处等答案填写完整。【提出问题】_废液缸中溶液的溶质是什么_？_【作出猜想】.溶质仅为氯化钠；.溶质为氯化钡和氯化钠；._溶质为氯化钠和碳酸钠_。【设计方案】实验操作现象结论取少量废液缸中上层清液，向其中加入一定量的_H2SO4_溶液无明显现象猜想正确_有白色沉淀产生_猜想正确有气泡产生猜想正确【交流反思】学习小组经过讨论认为，含有可溶性钡盐的废液可以用碳酸钠溶液进行无害化处理，请写出硝酸钡与碳酸钠反应的化学方程式_Ba(NO3)2Na2CO3=BaCO32NaNO3_。3(2013，遵义)氧化铜能与多种物质反应，能否与氨气(NH3)反应呢？在老师的指导下，某同学进行了探究。(注
4、：无水硫酸铜遇水变蓝)【实验设计】按图设计组装好仪器，检查气密性，装入药品。【进行实验】(1)A中氧化铜全部转化成光亮的红色固体。(2)B中U形管内物质变蓝。(3)C中集气瓶内收集到一种无色气态单质，该气体用排水法收集的理由是_该气体不易溶于水且不和水反应_。(4)从C中水槽里取适量液体于试管内，向试管里滴入无色酚酞溶液，溶液呈_红_色，原因是_未反应的氨气溶于水，显碱性，能够使无色酚酞溶液变成红色_。【实验结论】氧化铜和氨气发生反应，化学方程式是：_2NH33CuO3CuN23H2O_。【继续探究】(1)测得有关数据如下表：质量实验前实验后氧化铜粉末玻璃管65.6 g59.2 g(2)A中玻
5、璃管内的反应证明，氨气的化学性质与_CO(合理即可)_(填物质化学式)有相似之处。4(2017，青岛)某研究性学习小组通过查阅资料获知以下信息：将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，在溶液中先后发生以下两个化学反应：2NaOHCO2=Na2CO3H2O(先发生反应)Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3(后发生反应)同学们开展了下列探究活动：【提出问题】将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，反应后所得溶液中溶质的成分有哪些？【猜想假设】.NaOH和Na2CO3；.只有Na2CO3；._Na2CO3和NaHCO3_。根据下列流程进行实验并测出相关数据：小资料：碳酸盐一般不易
6、溶于水，如CaCO3难溶；碳酸氢盐绝大多数易溶于水，如Ca(HCO3)2易溶。【获得结论】根据上述信息，分析反应后所得溶液中溶质的成分并计算溶质的质量，将结果填入下表：溶质的化学式溶质的质量/g_Na2CO3_10.6_NaHCO3_16.8_(填表说明：不写计算过程，计算结果保留一位小数。如果溶质的成分只有一种，请填写在第一行；如果溶质的成分有两种，请分别在两行中各填写一种物质。)5(2017，随州)实验探究一：实验中学探究小组为寻找新的催化剂设计了如下探究方案。【提出问题】红砖粉末能否作为过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，效果如何？【实验探究】实验步骤实验现象实验结论及解释.A中无明显现象
7、，B中产生大量能使带火星木条复燃的气体产生的气体是_氧气_红砖粉末能改变过氧化氢分解速率.向B试管中重新加入5%的过氧化氢溶液，反应停止后过滤、洗涤、干燥、称量滤渣又产生大量能使带火星木条复燃的气体滤渣质量等于a g红砖粉末的_质量和化学性质_在反应前后均没有发生变化，能作过氧化氢分解的催化剂.两试管中均产生气泡且_加入二氧化锰的试管中产生气泡的速率比加入红砖粉末的快_红砖粉末的催化效果没有二氧化锰粉末好【拓展应用】己知CuSO4 也可作为过氧化氢分解的催化剂，向101.2 g一定溶质质量分数的过氧化氢溶液中加入2 g CuSO4粉末，充分反应后得到溶质质量分数为2%的溶液，则生成氧气_3.2
8、_g。实验探究二：实验室中的试剂一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。淅河中学化学学习小组发现一瓶未密封的氢氧化钾固体，对其是否变质进行探究。【提出猜想】未变质；部分变质；完全变质。【查阅资料】KOH与NaOH性质类似，也能与CO2反应而变质。写出KOH变质的化学方程式为_2KOHCO2=K2CO3H2O_。【设计实验】(1)取少量样品于试管中配成溶液，滴加足量稀盐酸有气泡产生，则猜想_1_不成立。(2)准确称取一定质量的固体样品，放在如图所示装置中进行实验，根据CO2的体积和密度计算变质产物的质量，从而确定变质情况，你认为这个方案是否可行，并说明理由。_不可行，因为二氧化碳能够溶于水，
9、并且能和水反应生成碳酸。_(3)请你另外设计一个方案，进一步探究变质情况。实验步骤实验现象实验结论_取少量样品于试管中，加入足量水溶解，加入足量的氯化钙溶液，静置后滴加酚酞溶液_产生白色沉淀，溶液变红_猜想2成立6.(2017，宿迁)某兴趣小组在准备化学实验基本技能考试时，对以下问题进行了探究。.探究酸和碱能否发生反应方案1：甲同学向盛有少量NaOH溶液的试管中滴几滴无色酚酞溶液，振荡，继续加入稀硫酸，观察到溶液由_红_色变成无色。甲同学得出结论：酸和碱能发生反应。方案2：乙同学取少量NaOH溶液，测得溶液pH为10，向该溶液中加入一定量稀硫酸后，测得溶液pH为9，乙同学发现溶液pH减小了，得
10、出结论：酸和碱能发生反应。【交流讨论】大家同意甲同学的结论，对乙同学的实验过程提出质疑，溶液pH减小的原因还可能是稀硫酸中的水稀释了NaOH溶液：大家认为，乙同学向NaOH溶液中加入稀硫酸后，测得溶液的pH必须_小于或等于_(选填“小于”“小于或等于”)7，才能证明酸和碱能发生反应。请写出稀硫酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程式_2NaOHH2SO4=Na2SO42H2O_。.探究酸和碱反应后溶液中溶质的成分丙同学对探究中甲同学实验后的无色溶液展开探究。【提出问题】试管中无色溶液的溶质除了酚酞还有什么？【提出猜想】(1)Na2SO4；(2)Na2SO4和_H2SO4_。【设计实验】方案实验操作实验
11、现象实验结论方案向试管中加入少量锌粒，然后加入甲同学实验后的无色溶液锌粒逐渐减少，有_气泡_产生方案向试管中加入少量甲同学实验后的无色溶液，然后慢慢滴加NaOH溶液，并不断振荡试管开始无明显现象，过一会发现_溶液由无色变为红色_猜想(2)成立【实验反思】为了验证猜想(2)成立，你认为还可以选择的药品是_C_(填字母序号)。ABaCl2溶液BCuCFe2O37(2017，天水)学校实验室的废液缸中收集了学生在实验室制取CO2后残留废液。某化学课外小组的同学想探究废液中溶质的成分，请我们共同参与探究并回答下列问题：【提出问题】废液中的溶质是什么物质？【作出猜想】甲同学认为废液中的溶质只有CaCl2
12、。你认为还可能含有的溶质是_CaCl2和HCl_(化学式)。【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。【实验与结论】甲同学取少量CaCl2溶液和废液分别加入到2支试管中，并向其中分别滴加无色酚酞溶液做对比实验，结果两试管中溶液均无色，于是甲同学认为自己的猜想是正确的。你认为甲同学的实验_不能_(选填“能”或“不能”)证明他的猜想，理由是_酚酞在酸性溶液中也是无色的_。如果要证明你的猜想是正确的，你选择的试剂是_碳酸钙_，实验中可能观察到的现象是_有气泡产生_。【拓展与应用】若实验证明你的猜想是正确的，想要处理废液只得到CaCl2溶液，应向废液中加入过量的_碳酸钙_，反应完全后过滤。通过以上探究，你认为
13、实验室的废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害是_腐蚀下水道(污染水体)_。8(2017，龙东)小维与家人聚餐时，对火锅燃料“固体酒精”产生了好奇，于是他与同学对其成分进行如下探究。【查阅资料】(1)该固体酒精是用酒精、氯化钙和氢氧化钠按一定的质量比混合制成的。(2)氯化钙、氯化钡溶液均呈中性。【提出问题】(1)酒精中是否含有碳元素？(2)固体酒精中氢氧化钠是否变质？【做出猜想】猜想一：酒精中含有碳元素。猜想二：固体酒精中氢氧化钠已变质。【实验探究】(1)如图所示进行实验，发现澄清石灰水变_浑浊_可得出酒精中含有碳元素的结论。(2)取少量固体酒精于烧杯中，加足量的水充分溶解后静置，发现杯底
14、有白色沉淀。取沉淀于试管中加入稀盐酸，固体溶解并有气泡产生，则生成气体的化学方程式为_CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2_。【实验结论】(1)酒精中含有碳元素。(2)固体酒精中氢氧化钠已经变质。【拓展延伸】为进一步确定固体酒精中是否还含有氢氧化钠，小维与同学继续探究。(1)他另取少量固体酒精，加水溶解后，取上层清液，滴加酚酞溶液，酚酞溶液_变红_，于是得出固体酒精中还含有氢氧化钠。(2)小维的同学认为他的实验不能证明固体酒精中一定有氢氧化钠剩余，理由是_碳酸钠溶液也呈碱性，能使酚酞溶液变红_。(3)他们另取上层清液，加入足量的氯化钡溶液，充分反应后滴加氯化铁溶液，生成红褐色沉淀，他们一致认为固体酒精中氢氧化钠有剩余。【反思交流】(1)实验中，加入足量氯化钡溶液的目的是_除去溶液中的碳酸钠_。(2)实验室中氢氧化钠应_密封_保存。5