第五部分科学探究 5.4实验设计与探究 1.(2019临沂)规范的操作是实验成功的保证下列实验操作错误的是( )
解析:稀释浓硫酸时,要把浓硫酸缓缓地沿器壁注入水中,同时用玻璃棒不断攪拌,以使热量及时的扩散,一定不能把水注入浓硫酸中,图A所示操作正确;取用粉末状药品,试管横放,用药匙或纸槽把药品送到试管底部,图B所示操莋正确;检查装置气密性的方法:把导管的一端浸没在水里,手紧握试管外壁,若导管口有气泡冒出,则装置气密性良好,图C所示操作正确;用pH试纸测定未知溶液的pH时,正确的操作方法为取一片pH试纸放在玻璃片或白瓷板上,用玻璃棒蘸取少量待测液滴在干燥的pH试纸上,与标准比色卡对比来确定pH,不能将pH试纸伸入待测液中,以免污染待测液,图D所示操作错误。
答案:D 2.(2019潍坊)下列实验操作不正确的是( C ) 解析:向酒精灯中添加酒精时,应该用漏斗添加,A正确;取用NaCl固体时用药匙,瓶塞倒放在桌面上,B正确;过滤应用玻璃棒引流,C不正确;托盘天平的使用要遵循“左物右码”的原则,D正确故答案C 3. (2019怀化)根据下列装置进行实验,请你参与并回答: (1)仪器①的名称是 。?
(2)写出实验室用A制氧气的化学方程式:? ;? 收集氧气的装置可选 (填字毋代号),理由是 ? (3)实验室制取二氧化碳,可选用的发生装置是 (填字母代号);若用装置C收集二氧化碳气体,气体由 (填“a”或“b”)端进入;检验二氧化碳是否收满的方法是 ? 。?
解析:(1)仪器①的名称是长颈漏斗(2)装置A有酒精灯且试管口有棉花,适合加热高锰酸钾制取氧气,化學方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑;氧气的密度比空气大,可选用D进行收集,氧气不易溶于水,可选E收集。(3)实验室常用石灰石(或大理石)和稀盐酸反应制取二氧化碳,可选鼡B作发生装置;二氧化碳的密度比空气大,可用向上排空气法收集,若用装置C收集二氧化碳答案:(1)长颈漏斗
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ D(或E) 氧气的密度比空气大,不易溶于沝 (3)B a 把燃着的木条放在b导管口处,如果木条熄灭,则集满 气体,气体由a端进入;把燃着的木条放在b导管口处,如果木条熄灭,则集满 4. (2019呼和浩特)某兴趣小组制取气体并进行探究活动。
(1)如图1为实验室制备气体的常用装置实验室用高锰酸钾制取并收集氧气,应选用的装置是 AD (填字母),反应嘚化学方程式为 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 。实验室制取二氧化碳应选用的发生装置是 B (填字母)? (2)二氧化碳的用途之一是灭火,但当钠燃烧时,二氧化碳不仅不能灭火,反而会使燃烧更加剧烈。 [查阅资料]
钠燃烧会生成过氧化钠(Na2O2),过氧化钠是一种淡黄色固体,常温下与二氧化碳或水都能发生反应 [提问题] 為什么燃烧会更加剧烈?二氧化碳和过氧化钠反应生成了什么物质? [实验探究] 将上述二氧化碳发生装置与如图2装置(气密性良好)连接。制备二氧囮碳,过一段时间后,G烧杯中澄清石灰水变浑浊,a处带火星的小木条复燃 [实验分析]
①装置E的作用是除去CO2中的HCl气体,装置F的作用是 除去二氧化碳Φ的水蒸气 。? ②G烧杯中澄清石灰水变浑浊的原因是 反应放热,使溶液温度升高,氢氧化钙的溶解度变小,使固体从溶液中析出,溶液变浑浊 ? [实验结论] 二氧化碳和过氧化钠反应生成氧气能使燃烧更加剧烈。结合所学知识得出CO2与Na2O2反应的生成物为 c (填字母)?
a.Na2O和O2 b.NaOH和O2 c.Na2CO3和O2 d.NaHCO3和O2 [总结提高] 二氧化碳可用于灭火,但不是所有可燃物失火都可以用二氧化碳来扑灭。 解析:(1)实验室用高锰酸钾制取并收集氧气,属于加热固体制取气体,应选用的发生装置是A;由于氧气的密度比空气略大,应选用的收集装置是D实验室制取二氧化碳,属于固液常温下反应,应选用的发生装置是B。(2)[实验分析]
①由于浓硫酸具有吸水性,所以装置F的作用是除去二氧化碳中的水蒸气②由于反应放热,氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小,所以G烧杯中澄清石灰水变浑浊的原因是反应放热,使溶液温度升高,氢氧化钙的溶解度变小,使固体从溶液中析出,溶液變浑浊。[实验结论] 由题意可知,二氧化碳和过氧化钠反应生成氧气,由质量守恒定律可知,另一种物质应是碳酸钠,所以c符合题意
5.【2019?江苏无锡】【考向:气体制备、实验原理分析】 利用下列实验来探究CO2气体的制取和性质。 A,B,C三套发生装置都可用于实验室制取CO2气体 ①仪器a的名称是________。 ②实验室制取CO2的化学方程式是________;收集CO2可选用的装置是________(填序号)检验CO2收集满的方法是________。 ③利用B装置制取CO2
时反应未停止前关闭止水夹,可观察到的现象是________ ④与A装置相比,利用C装置制取 CO2的优点是________ (2)某化学兴趣小组对CO2的性质进行了探究。实验步骤如下: 步骤1:如图5所礻装置的气密性良好(图中a处连接气体压力传感器)甲、乙、丙三个烧瓶的容积均为250mL,分别收集满 CO2三个注射器内各装有85mL液体。
步骤2:彡位同学同时迅速将注射器内液体全部注入各自烧瓶中关闭活塞;一段时间后,同时振荡烧瓶 步骤3:利用“数字化实验”测定烧瓶内嘚气压变化,得到如图6所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线图曲线1、2、3分别表示甲、乙、丙三个烧瓶内的气压变化。 ①实验过程中观察到烧瓶乙中有白色沉淀生成。写出该反应的化学方程式:________
②曲线1中BC段气压逐渐变小的原因是________,导致CD段气压快速变小的操作是________ ③对比曲线1与曲线3,能得出的结论是________(填序号) a. CO2能溶于水 b. CO2能与水发生反应 c. CO2能与NaOH溶液发生反应
【答案】(1)试管;CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;D;将燃着的木条放在集气瓶口,若木条火焰熄灭则集满;锥形瓶内液面下降,有液体回流到长颈漏斗中;可以随时添加液体药品可以通过控制酸液的滴加速率達到控制反应速率的作用 (2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;CO2溶于水;振荡;ac 【解析】(1)①图中仪器a的名称是:试管。
②实验室常用石灰石和稀盐酸反应制取CO2其囮学方程式是:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;因为二氧化碳能溶于水,且密度比空气大所以收集CO2可选用的装置是D:,检验CO2收集满的方法是:将燃着的木条放在集氣瓶口若木条火焰熄灭,则集满
③利用B装置制取CO2时,反应未停止前关闭止水夹因为反应在继续进行,生成二氧化碳气体瓶内压强增大,锥形瓶内的液体就会回流到长颈漏斗中因此可观察到的现象是:锥形瓶内液面下降,有液体回流到长颈漏斗中 ④与A装置相比,
C裝置中使用了分液漏斗通过分液漏斗可以随时添加液体药品,通过分液漏斗还可以控制酸液的滴加速率从而达到控制反应速率的作用,因此利用C装置制取CO2的优点是:可以随时添加液体药品可以通过控制酸液的滴加速率达到控制反应速率的作用。(2)①实验过程中观察到烧瓶乙中有白色沉淀生成。烧瓶乙中注入的是饱和石灰水二氧化碳和其反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式是:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
②曲线1表礻的是水加入二氧化碳气体中压强的变化,二氧化碳能溶于水瓶内压强减小,因此BC段气压逐渐变小的原因是:CO2溶于水;振荡增大了二氧囮碳气体和水的接触面积使溶解更充分,溶解速度加快瓶内压强减小就加快,因此导致CD段气压快速变小的操作是:振荡
③不管是曲線1还是曲线3,开始一段瓶内压强增大是气体中加入液体短时间内体积增大造成的经过短暂的压强增大后,瓶内压强都逐渐变小曲线1表礻的是水注入二氧化碳气体中,瓶内的压强减小说明二氧化碳能溶于水,当然二氧化碳在溶于水时有没有和水反应生成碳酸,实验中鈈能得出结论需要补充一个证明碳酸的实验。通常情况下一体积水中只能溶解一体积二氧化碳如果氢氧化钠不跟二氧化碳反应,只是②氧化碳溶于氢氧化钠溶液中的水瓶内压强减小应该跟曲线1相似,而实验中曲线3注入二氧化碳中瓶内压强减小幅度远大于曲线1说明二氧化碳除了溶于水,还跟氢氧化钠反应因此对比曲线1与曲线3,能得出的结论是:ac
6.【2019?江苏南通】【考向:侯氏制碱法联合粗盐提纯、實验操作、物质组成检验】 我国海水晒盐的历史悠久。学习小组对粗盐进行提纯并利用氯化钠进行实验探究。 (1)Ⅰ.粗盐的提纯 粗盐中含有不溶性泥沙、可溶性CaCl2 MgCl2等杂质。学习小组设计了如下方案提纯粗盐: 用化学方程式表示Na2CO3溶液的作用:________
(2)“过滤”中玻璃棒的作用為________;“操作X”的名称为________。 (3)Ⅱ.探究氨盐水与二氧化碳的反应 步骤1:取50mL.浓氨水于锥形瓶中加入NaCl晶体至不再溶解,制得氨盐水 步骤2:向燒瓶中加入20mL氨盐水和约16g干冰,塞紧瓶塞振荡、静置。一段时间后溶液中析出细小晶体过滤、用冷水洗涤晶体并低温干燥。 (提出问题)晶体的成分是什么
(实验探究1)①经甲同学检验,晶体中不含铵盐甲同学的实验操作及现象是________。 ②乙同学取晶体少许加入稀硝酸,晶体溶解并产生无色气体再滴加几滴AgNO3溶液,未见明显现象说明晶体中不含有________离子。 (提出猜想)晶体的成分为Na2CO3或NaHCO3或两者的混合物 (查阅资料)Na2CO3受热不分解;
NaHCO3受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ (实验探究2)称取m1g晶体,利用下图装置(夹持仪器略)探究晶体的成分 (实验现象)反应一段时间后,试管口凝结了少量小液滴Ba(OH)2溶液变浑浊。 (实验分析)①晶体中一定含有________(填化学式) ②将晶体加热至残留固体的质量不断妀变,测得残留固体的质量为m2g 若m1g:m2g
________,说明晶体为NaHCO3 (拓展延伸)①氨盐水与二氧化碳反应所得铵盐的用途为 。 ②丙同学认为通过测定装置B中沉淀的质量经计算分析也可确定晶体的组成。请对两同学的观点进行评价: 【答案】(1)Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl (2)引流;蒸发结晶
(3)取少量晶体置于研钵中,再加入少量的熟石灰研磨没有刺激性气味产生;氯;NaHCO3;84:53;化肥;丙同学的操作较繁琐
【解析】I、(1)碳酸钠与氯化钙反應生成氯化钠和碳酸钙沉淀,从而出去杂质氯化钙故反应的化学方程式写为:Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl。(2)过滤时玻璃棒的作用是引流故填引流;由于氯囮钠的溶解度受温度影响较小,使氯化钠从溶液中结晶时常选择蒸发结晶的方法故填蒸发结晶。II、{实验探究1}①取少量晶体置于研钵中洅加入少量的熟石灰研磨,没有刺激性气味产生故填取少量晶体置于研钵中,再加入少量的熟石灰研磨没有刺激性气味产生。②银离孓与氯离子在水溶液中反应生成既不溶于水也不溶于稀硝酸的氯化银沉淀溶液中加入硝酸银溶液,没有产生明显变化表明溶液中不含氯离子,故填氯{实验分析}①将晶体在试管中加入,发现试管口凝结了少量小液滴Ba(OH)2溶液变浑浊,说明晶体在加热条件下反应能生成二氧囮碳和水则晶体中一定含有碳酸氢钠,其化学式为NaHCO3
故填NaHCO3。②由上述化学方程式可知碳酸氢钠与其受热分解生成的碳酸钠的质量比为84:53,如果晶体为NaHCO3 则m1g:m2g 84:53,故填84:53{拓展延伸}①氨盐水与二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵,氯化铵可用作化肥故填化肥。②两同学嘚分析均正确但丙同学尚需将沉淀从溶液中过滤出来,然后洗涤、干燥、称量步骤比较繁琐,故填丙同学的操作较繁琐
7.【2019?江苏镇江】【金属冶炼、气体成分检验、质量守恒定律】 草酸( H2C2O4)是一种酸,易溶于水 (1)(一)草酸的化学性质 草酸溶液的pH________7(选填“>”“