科学探究(一).doc

科学探究（一）有关气体的活动与探究1(7分)某校化学兴趣小组的同学在阅读资料时发现，18世纪末，法国科学家拉瓦锡曾经做了这样个实验：让水蒸气通过一根烧红的枪管，生成了一种气体。同学们对这个实验很感兴趣：难道红热的铁能与水蒸气反应?生成的气体又是什么?带着这些疑问，他们设计了如右图所示的装置进行探究。 (1)已知试管内湿棉花不参加化学反应，它的作用是提供反应所需的水蒸汽；(2)若干燥从a导管出来的气体，应从 c (选填“b”或“C”) 端管口通入；(3)对化学变化过程中生成的气体同学们有以下猜想：猜想一：生成的气体可能是氢气 猜想二：生成的气体可能是O2。(4)请你对猜想二进行探究：操作方法现象结论(5)其实红热的铁遇到水蒸气，在生成气体的同时，还会生成一种黑色固体。你认为生成的黑色固体可能是Fe3O4。答案：(1)提供反应所需水蒸气 (2)c (3) O2（填CO2、CO不给分）(4)操作方法现象结论将带火星的木条放在a或b管口木条复燃（或不复燃）生成的气体是氧气（或不是氧气）(5) Fe3O4（或FeO 、FeO与Fe3O4混合也给分，但答Fe2O3、铁的氧化物不给分）色的固体，所以不可能是氧化铁，可能是Fe3O4或FeO 或FeO与Fe3O4混合物。2在化学的学习中，同学们知道：聚乙烯塑料只含C、H两种元素，如用焚烧方法处理废弃塑料会造成大气污染。化学兴趣小组对【解析】干燥气体时，气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶，应是“长进短出”，这样有利于气体中的水蒸气被充分吸收，反之，则会造成洗气瓶中的浓硫酸被压出。猜想红热的铁与水蒸气反应生成的气体是什么?可根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物中有铁、氢、氧三种元素，生成的气体可能是氢气或氧气；生成黑色固体，猜测可能是铁的氧化物，而铁的氧化物中，氧化亚铁、四氧化三铁都是黑色固体，氧化铁是红棕聚乙烯塑料在空气中燃烧生成的碳的氧化物物组成进行探究。【提出猜想】A. 只有CO2 B. 只有CO C. 既有CO2，也有CO【查阅数据】微量CO遇到浸有磷钼酸溶液的氯化钯黄色试纸，会立即变蓝；而CO2遇该试纸不变色【设计方案】化学兴趣小组在老师的指导下，设计下图所示实验，通过观察装置B、装置C的实验现象，验证猜想。A聚乙烯塑料碎片【实验探究】请你帮助他们写成实验报告。实验步骤实验现象实验结论及化学方程式点燃酒精灯加热，随即打开弹簧夹，通入干燥的空气。观察装置B、装置C中的现象装置B中的现象是： 黄色试纸变蓝 装置C中的现象是：石灰水变浑浊 聚乙烯塑料在空气中燃烧，生成碳的氧化物中，既有CO2，也有CO。装置C中反应的化学方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 【讨论】(1) 根据实验结论，从环保角度考虑，实验中应对尾气进行处理。处理方法是将尾气收集到气囊中。(2) 聚乙烯塑料在空气中燃烧，生成物中除了CO2、CO外，还应有的物质是 。答案：黄色试纸变蓝；澄清石灰水变浑浊；Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 将尾气收集到气囊中(或将尾气点燃) 水 (或H2O)【解析】实验结论是生成碳的氧化物中，既有CO2，也有CO。根据题中的信息，微量CO遇到浸有磷钼酸溶液的氯化钯黄色试纸，会立即变蓝；而CO2遇该试纸不变色，所以装置B中的现象是黄色试纸变蓝；装置C中的现象是澄清石灰水变浑浊，为避免实验中的尾气对大气造成污染，可将尾气收集到气囊中(或将尾气点燃)；聚乙烯塑料在空气中燃烧，根据聚乙烯塑料只含C、H两种元素， 生成物中除了CO2、CO外，还应有的物质是水。3、研究性学习小组选择“H2O2 生成O2 的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程：【假 设】H2O2 生成O2 的快慢与催化剂种类有关【 实验方案】常温下，在两瓶同质量、同浓度的H2O2 溶液中，分别加入相同质量的MnO2 和水泥块，测量各生成一瓶（相同体积）O2 所需的时间。【 进行实验】右图是他们进行实验的装置图，气体发生装置中A仪器名称是 ， 此实验中B处宜采用的气体收集方法是 。【 实验记录】实验编号12反应物5%H2O25%H2O2催化剂1g水泥块1gMnO2时间165秒46秒【 结 论】该探究过程得出的结论是 。【 反 思】H2O2在常温下分解缓慢，加入MnO2 或水泥块后反应明显加快，若要证明MnO2 和水泥块是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和化学性质 ，是否改变。H2O2 生成O2 的快慢与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究。（只要求提出一种影响H2O2 生成O2 的快慢的因素以及相关假设和实验方案）【假 设】 。【实验方案】 。答案： 仪器名称：锥形瓶 收集方法：排水集气法【 结 论】在相同条件下，H2O2 生成O2 的快慢与催化剂种类有关【 反 思】质量和化学性质【假 设】浓度或质量分数或温度等【实验方案】在同温下，取二份质量相等的不同浓度的H2O2 溶液，分别加入质量相等的同种催化剂，测量各收集一瓶气体所需的时间（其它合理答案给分）（评分时关键词缺一个，扣1分）【解析】因为要测量各生成一瓶（相同体积）O2 所需的时间，用排水法收集，可以观测到，何时集气瓶内的气体收集满，而向上排空气法，无法观测到，何时集气瓶内的气体收集满。由表格中的数据对比可知，在相同条件下，H2O2 生成O2 的快慢与催化剂种类有关；若要证明MnO2 和水泥块是该反应的催化剂，则要根据催化剂的定义，催化剂不仅改变了其它物质的化学反应速率，而其本身的质量和化学性质在化学反应前后都不变，因此还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和化学性质，是否改变。4人的胃液里含有适量的盐酸，可以帮助消化，但如果胃酸分泌过多，人会感到胃痛。小军拿来了一种抗酸药(治疗胃酸过多的药物)，该药物说明书的部分内容如图19所示。为了验证该药物的主要成分是碳酸盐，他进行了如下实验：首先将药片放入试管中，向其中加入适量的稀盐酸，然后 （写实验操作和实验现象）。 当小军看到药物说明书上的服用方法后，对此产生了探究的兴趣，请你和他一起完成探究活动。【提出问题】抗酸药为什么嚼碎后服用?【作出猜想】他的猜想是 。【设计实验】实验一：将一片完整的药片放入试管中，向其中加入5mL5的稀盐酸；实验二：将 放入试管中，向其中加入5mL5的稀盐酸。【现象与结论】实验二比实验一反应快。证明小军的猜想正确。 【拓展探究】(1)氢氧化镁、碳酸钙、碳酸氢钠等也常用于制作抗酸药。这些物质必须具备两个条件：一是能与胃酸作用；二是 。(2)患有胃溃疡(胃黏膜溃烂)的病人胃酸过多时，不宜服用含碳酸盐的抗酸药，其原因是 碳酸盐与盐酸作用生成二氧化碳气体，加重胃溃疡病情 )。答案：将生成的气体通入到澄清的石灰水中，石灰水变浑浊【作出猜想】嚼碎后服用疗效快(或嚼碎后药物与胃酸的反应快；或反应物的接触面积增大，化学反应加快)【设计实验】一片研碎的药片【拓展探究】(1)对身体无害 (2)碳酸盐与盐酸作用生成二氧化碳气体，加重胃溃疡病情【解析】碳酸盐与稀盐酸反应将产生二氧化碳气体；反应物的接触面积增大，化学反应加快，嚼碎后服用，增大了药物与胃酸的接触面积，反应速率加快。将实验一与实验二的步骤比较，实验一是将一片完整的药片放入试管中，实验二是将一片研碎的药片放入试管中；由药物口服信息可知，药物应是对身体无害，碳酸盐与盐酸作用生成二氧化碳气体，患有胃溃疡(胃黏膜溃烂)的病人胃酸过多服用含碳酸盐的抗酸药时，胃内二氧化碳气体增多，压强增大，会加重胃溃疡病情，严重时会造成胃穿孔。6李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜，反应的化学方程式为：C+2CuO2Cu+CO2他联想到单质碳的一些化学性质，认为在该实验中还可能会有CO产生。查阅数据：CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。实验验证：（1）当然A处酒精灯，数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红，该红色物质是_；（2）装置B中发生的实验现象是_，该反应的化学方程式是_；（3）C装置中湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色，说明有_气体生成，证明李洋同学是判断是正确的。实验反思：(4)李洋同学对CO产生的原因进行了分析： 原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；原因二：反应C+2CuO2Cu+CO2中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了CO；原因三：请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理：_。（5）在设计装置时还要考虑环保因素，因此要在装置C处添加_装置。答案：（1）Cu或铜 （2）石灰水变浑浊 Ca(OH)2+ CO2= CaCO3+ H2O（3）CO （4）C+CuOCu+CO 或CO2+C2CO(5)尾气处理或点燃尾气或尾气收集7某科学兴趣小组通过查阅资料得知，用固体草酸（化学式为H2C2O4.2H2O)可以制取CO，方程式可写成H2C2O4.2H2O，该课题小组的同学设计了如图所示的装置并进行了实验。请回答：(1)为证明分解产物中有水，装置A中的物质应该是 ；(2)装置B的作用是 ；(3)实验中采用“压水法”收集CO(装置C)；从CO的物理性质考虑，是因为 ；(4)通常情况下CO2能用来灭火，与此相关的化学性质是 。答案：（1）无水硫酸铜 （2）除去二氧化碳（或吸收二氧化碳）（3）难溶于水（或不溶于水）（4）不能燃烧也不能支持燃烧8小强在回家的途中经过一鱼塘边时，发现养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，鱼塘中顿时产生大量气泡，经咨询得知，这种固体的主要成分是过氧化钙（CaO2），请你与小强共同探究。（1）为研究鱼塘中大量气泡是何种气体所致，小强使用如右图所示的装置进行实验，打开分液漏斗的活塞，控制滴加水的速度，观察到试管内有气泡产生，用带火星的木条靠近P处，木条复燃，说明生成的气体是 。由此可知养鱼师傅向鱼塘中撒过氧化钙的目的是 ，仪器a的名称是 。（2）根据质量守恒定律，小强认为过氧化钙与过量水反应还应产生某种含有钙元素的产物。开始小强假设该产物为CaO，但通过思考他很快否定了原先的假设，并重新假设生成的含钙产物为Ca(OH)2。请解释小强否定原假设建立新假设的理由： 。请设计一个实验方案来验证小强的新假设，并填入下表空格中：实验步骤可能出现的现象结论CaO2与H2O反应有Ca(OH)2生成CaO2与H2O反应无Ca(OH)2生成（3）小强通过实验证明了过氧化钙与水反应的确有氢氧化钙生成，请写出过氧化钙和水反应的化学方程式： 。（4）小强在实验时观察到烧杯中有气泡产生，由此他还得出了什么结论。答案：(1)O2（或写名称均可）、补充鱼塘中的氧气、烧杯（2）在水较多的环境中即使生成CaO，也会和水作用生成Ca(OH)2（或其它合理答案均可）实验步骤可能出现的现象结论取反应后所得的溶液样品滴入酚酞指示剂（或通入CO2气体）变红（或产生白色浑浊）CaO2与H2O反应有Ca(OH)2生成CaO2与H2O反应无Ca(OH)2生成（3）2CaO22H2O =2Ca(OH)2O2（4）CaO2与H2O的反应是放热反应（意思相近可给分）【解析】带火星的木条靠近P处，木条复燃，说明生成的气体是氧气，池塘中的鱼儿较多时，水中的溶解氧就不能满足鱼儿的呼吸，需要补充鱼塘中的氧气；氢氧化钙溶液的鉴定可根据氢氧化钙溶液能与二氧化碳反应有白色浑浊现象，或氢氧化钙溶液显碱性，滴加无色酚酞来鉴别。烧杯中有气泡产生，可联想到气密性的检查，广口瓶中温度升高，说明CaO2与H2O的反应是放热反应。9.我市某校研究性学习小组在老师指导下，对呼吸作用是否产生二氧化碳进行探究。现请你一同参与：提出问题呼吸作用是否产生二氧化碳？设计方案并进行实验小雪：在试管中加入2mL蒸馏水，用一支玻璃导管插入水中吹气，结果未发现明显的现象。小宁：在试管中加入2mL澄清石灰水，用玻璃导管向试管中的溶液吹气，产生的现象是： ，反应的化学方程式为： 。解释与结论根据他们的方案和实验，小雪方案中的实验原理用化学方程式表示为： ；小宁的结论为： 。评价与反思小雪的方案若继续实验，也能得到小宁同样的结论。请你设计方案 （要求写出实验操作及产生的现象）。答案：澄清石灰水变浑浊（1分）CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O(2分)CO2+H2O=H2CO3（2分）呼吸作用有CO2产生（2分）向所得溶液中滴入1-2滴紫色石蕊试液，溶液变红（2分） 10（1）根据下列实验装置图，回答问题：写出标有序号的仪器的名称 试管 、 酒精灯 。用A、C组合，可以制取一种气体，其反应的化学方程式是2H2O22H2O+O2；还可以制取H2 气体(填化学式)，可用 或 装置收集(填符号)。（2）（6分）我们已经学习过“酸雨危害的模拟实验”探究，下面请你回忆：实验时老师给你提供了二个集气瓶，一个是充满了 ，另一个是 ；回忆实验过程，完成下列空格实验步骤实验现象加入的物质水SO2+水a无现象b镁条或锌粒无现象c无现象溶液里有气泡产生探究结论：酸雨对森林有破坏，使植物枯萎，酸雨还能腐蚀用 、 作成的雕像、以及金属制品等。反思与评价：煤燃烧时会排放出 、 等污染物，这些气体或气体在空气中反应后的生成物溶于雨水会形成“酸雨”，为了防止“酸雨”的产生，保护我们的大自然，请提出一条合理化的建议： 。答案：（1） 试管 (0.5分) 酒精灯 (0.5分)。2H2O22H2O+O2（或 Zn +H 2SO4 = ZnSO4 + H2） (1分) H2(或O2 ) (1分) C; E (或C ;D) （共1分）。 （2） SO2气体（0.5分）；空瓶 （0.5分）。实 验 步 骤实 验 现 象 a植物叶子，果皮(0.5分)植物叶子，果皮枯黄 (0.5分) b溶液里有气泡产生 (0.5分)C大理石或石灰石(0.5分) 大理石（0.5分） 石灰石（0.5分） SO2 （0.5分） NO2 （0.5分） 煤先脱硫再燃烧；或工厂排放的废气进行处理后再排放等(任写一条合理答案）(1分)【解析】用A、C组合，可以制取一种气体，反应物应满足固、液之间反应，条件不需加热，制取的气体应满足难溶于水或不易溶于水；造成“酸雨”的主要有害气体是二氧化硫和二氧化氮，“酸雨”的危害是对森林有破坏，使植物枯萎，酸雨还能腐蚀用大理石 石灰石作成的雕像、以及金属制品等。防止“酸雨”的产生，可采取煤先脱硫再燃烧；或工厂排放的废气进行处理后再排放等措施。11小明同学欲通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”这一命题。他设计并完成了下表所示的探究实验：实验操作实验现象实验结论或总结各步骤结论总结实验一将氯酸钾加热至融化，伸入带火星的木条，木条复燃氯酸钾受热要分解产生氧气，但是 。反应的化学方程式为： 。二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂实验二加热二氧化锰，伸入带火星的木条，木条不复燃二氧化锰受热不产生氧气。实验三 木条迅速复 燃二氧化锰能加快氯酸钾的分解（1）请你帮小明同学填写上表中未填完的空格；（2）在小明的探究实验中，实验一和实验二起的作用是 ；（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是： ；第二方面的实验是要 。答案：（1）实验一时间较长、温度较高2KClO3=2KCl+3O2实验三将MnO2与KClO3的混合物加热（2）对比（或比照等）；（3）第一方面：比较MnO2在KClO3分解前后的质量；第二方面：验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO3的分解。12.请你参与下列探究：NaOH溶液浓H2SO4表面含CuO的铜网ABa【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望，生成的是什么气体？【提出猜想】从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO2、O2、H2。【查阅资料】SO2易溶于水，它能与NaOH反应，生成Na2SO3。【方案设计】依据上述