2016年中考化学二轮专题复习四 探究性实验(4)定量探究

定量探究定量探究 1 为了探究碳酸钠和石灰水是否恰好完全反应 某化学兴趣小组将其产物进行过滤 并对滤液进行如下 探究 提出问题 所得滤液的溶质是什么 作出猜想 猜想 溶质是 NaOH Ca OH 2 猜想 溶质是 NaOH Na2CO3 猜想 溶质是 你做出猜想 的理由是 实验过程 实验操作实验现象实验结论 取少量滤液于试管中 滴加过量 稀盐酸 无气泡产生猜想 不成立 取少量滤液于试管中 滴加 溶液 猜想 成立 反应的化学方程式是 拓展反思 操作 中通入气体物质 写化学式 也可得到相同的结论 定量研究 称取 20 g 烧碱固体样品 样品中的杂质是碳酸钠 配成溶液 然后向溶液中加入稀盐 酸 产生二氧化碳的量如图所示 试计算样品中氢氧化钠的质量分数 写出计算过程 第 1 题图 2 2015 盐城 实验室中有一瓶长期使用的氢氧化钠固体样品 某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量 进行探究 发现问题 该样品中含有哪些物质 查阅资料 NaOH 在空气中不会转化成 NaHCO3 BaCl2溶液呈中性 Ba OH 2是可溶性强碱 CO2在饱和的 NaHCO3溶液中几乎不溶解 提出猜想 猜想 NaOH 猜想 Na2CO3 猜想 NaOH 和 Na2CO3 设计实验 收集证据 1 若现象 A 是有气泡产生 则 X 溶液为 则 填 猜想 猜想 或 猜想 不成立 2 若 X 溶液为 BaCl2溶液 现象 A 是有白色沉淀生成 则产生该沉淀的化学方程式为 取反应后的上层清液 测定其 pH 当 pH 7 填 定量分析 1 没有 偏小 CO2会部分溶于水 使收集的气体体积减小 2 解 设样品中 Na2CO3的质量为 x g CO2的质量 1 6 g L 1 0 055 L 0 088 g H2SO4 Na2CO3 Na2SO4 H2O CO2 106 44 x 0 088 g x 0 212 g 106 44 x 0 088 g Na2CO3的质量分数为 100 21 2 0 212 g 1 g 实验反思 Na2CO3和 NaHCO3 解析 收集证据 1 因为产生气体 只能考虑有 Na2CO3 所以 X 是稀盐酸或者稀硫酸 就排除 猜想 2 若加入氯化钡溶液 就发生 Na2CO3 BaCl2 BaCO3 2NaCl 因为溶液中有 NaOH 溶液 的 pH 7 定量分析 1 容器中的气体不影响实验 因为反应后集气瓶里面的气体不变 外面的大气压 一定 若改用水 CO2会部分溶于水 使收集的气体减少 2 先求出 CO2的质量为 1 6 g L 1 0 055 L 0 088 g 将它代入化学方程式进行计算 求出 Na2CO3的质量为 0 212 g 质量分数就是 21 2 实验 反思 NaOH 在空气中不能生成碳酸氢钠 但它有吸水性 可以变成溶液 有可能含有碳酸氢钠 3 1 浓硫酸 吸收反应生成的二氧化碳 反应生成的一氧化碳 2 偏大 3 5a m 4m 解析 结合实验目的 根据草酸晶体受热分解生成水 二氧化碳 一氧化碳分析 可利用浓硫酸 吸收反应生成的水 利用氢氧化钠溶液吸收反应生成的二氧化碳 通过 A B 增加的质量确定反应生成水 二氧化碳的质量 然后利用反应中草酸晶体 水或草酸晶体 二氧化碳的质量比 计算草酸晶体中结晶 水的个数 从而计算草酸晶体中结晶水的质量分数 1 根据以上分析可知 A B 分别为浓硫酸 氢氧化 钠溶液中的一种 如果 A 是氢氧化钠溶液 从 A 导出的气体中可能含有从 A 中带出的水分导致测量数值 不准确 可确定应先通过浓硫酸吸收反应生成的水 所以 A 中盛放浓硫酸 B 中盛放氢氧化钠溶液 B 的作用是吸收反应生成的二氧化碳 装置 C 既可测量反应生成的一氧化碳体积 同时还能收集一氧化碳 防止其逸散到空气中造成污染 2 反应后装置 A 中残留的气体会使装置 B 增加的质量 b 偏少 即所测生 成二氧化碳的质量偏小 利用草酸晶体与二氧化碳的质量比 列出比例式 据此计算的 x 90 18x 44 m b 值会偏大 导致最终所测结晶水的质量分数偏大 3 装置 A 增加的质量为 a 说明质量为 m 的草酸晶体 分解生成水的质量为 a 利用反应中草酸晶体与水的质量比 列出比例式 解得 90 18x 18x 18 m a x 则草酸晶体的化学式为 H2C2O4 H2O 则草酸晶体中结晶水的质量分数为 5a m m a 5a m m a 100 化简得 5a m m a 18 1 2 12 2 16 4 5a m m a 18 5a m 4m 4 实验讨论 2NaOH CuSO4 Cu OH 2 Na2SO4 实验设计 酸性高锰酸钾溶液由紫色变为无色 或酸性高锰酸钾溶液褪色 实验反思 1 不足 控制变量法 2 3Cu OH 2 CuSO4 拓展延伸 1 碳与氧气反应 氧气足量时生成二氧化碳 氧气不足时生成一氧化碳 合理即可 2 Cu3 OH 4SO4 解析 实验讨论 硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠 实验设计 C 中盛 放的是酸性高锰酸钾溶液 查阅资料 3 可知 二氧化硫气体能使酸性高锰酸钾溶液褪色 故当气体通 入后 酸性高锰酸钾溶液由紫色变为无色证明生成 SO2 实验反思 1 从实验中可知 向 2 mL 10 的 硫酸铜溶液中加入 5 mL 10 氢氧化钠溶液时 生成的是氢氧化铜 加 2 滴时 生成的是碱式硫酸铜 说 明当氢氧化钠的量不足时 生成的是碱式硫酸铜 这个实验中 只有加入的氢氧化钠的量不同这一个变 量 其他条件都相同 属于控制变量法 2 碱式硫酸铜的化学式可以写成氢氧化铜分子带硫酸铜分子的 形式 但分子中原子的个数不变 故 Cu4 OH 6SO4可写成 3 个氢氧化铜分子带 1 个硫酸铜分子的形式 即 3Cu OH 2 CuSO4 拓展延伸 1 举例要注意反应物的种类必须相同 反应条件相同 只是反应物的 量不同 生成物不同的反应 如碳与氧气反应 2 碱式硫酸铜在密闭的试管中加热 生成了 0 9 g 水 根 据质量守恒定律 水中的氢元素都来自碱式硫酸铜 则碱式硫酸铜中氢元素的质量为 0 9 g 100 0 1 g 该物质中氢元素质量与物质的质量比为 0 1 g 8 9 g 1 89 而 Cu2 OH 2SO4中氢 2 18 元素质量与物质的质量比为 2 258 1 129 Cu3 OH 4SO4中氢元素质量与物质的质量比为 4 356 1 89 Cu4 OH 6SO4中氢元素质量与物质的质量比为 6 454 1 76 故该物质是 Cu3 OH 4SO4 5 设计方案 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 吸收水蒸气 或干燥氢气 实验探究 1 1 8 或 11 80 1 8 分析交流 在 D 装置后 再连接一个盛碱石灰的干燥管 防止空气中水蒸气和 CO2进入 D 装置 分析交流 不影响 提出猜想 Cu2O 拓展探究 反应后红色固体和玻璃管 定量分 析 解 假设 3 6 g 红色固体 a 都是 Cu2O 设生成铜的质量为 x Cu2O H2SO4 CuSO4 Cu H2O 144 64 3 6 g x 144 64 3 6 g x x 1 6 g 由于 1 6 g 2 g 因此红色固体 a 中含有 Cu2O 和 Cu 解析 实验探究 电解水实验之所以能说明水的组成 是根据化学反应前后元素种类不变得出的 同理 本题利用了氢气还原氧化铜生成水实验 也可以说明水的组成 C 中氢气还原氧化铜后 氧化铜 失去氧变成铜 所以固体减少 1 6 g 即氧元素质量为 1 6 g 碱石灰吸收生成的水 其质量增加了 1 82 g 即表示生成的水质量为 1 82 g 则其中氢元素质量为 1 82 g 1 6 g 0 22 g 氢元素与氧元素质量比为 0 22 1 6 化简得 11 80 或 1 1 8 根据水的化学式算出氢元素和氧元素质量比 1 8 分析交流 实 验过程中 D 装置与空气相通 所以它除了吸收生成的水也吸收空气中的水和二氧化碳 所以测的质量不 准确 为了排除空气的干扰 可以在 D 装置后再加一个相同装置 分析交流 无论红色固体中是否有 Cu2O 我们测的质量减少的是被氢气还原生成的水中的氧 所以对结果没有影响 提出猜想 猜想红色 固体的成分 可能是 Cu2O 和 Cu 的混合物 也可能全部是 Cu2O 但不可能全部是铜 如果全部是铜 铜 不与稀硫酸反应 所以不会看到溶液的颜色由无色变为蓝色 拓展探究 丁同学已称得玻璃管的质量以 及反应前红色固体 a 和玻璃管的总质量 完全反应后 他还需要称量反应后红色固体和玻璃管的总质量 前后质量的差值即为被夺走的氧元素的质量 6 1 c 2 烧杯 酒精灯 装置 B 中澄清石灰水变浑浊 装置 D 中固体由黑色变成 紫 红色 CO CuO Cu CO2 冷凝草酸 或防止未反应的草酸进入装置 B 生成草酸钙沉淀 影响 CO2的测定 收集 CO 等气体 或防止 CO 污染空气 3 部分草酸升华 或部分草酸未分解 紫 红 0 79 解法一 设参加反应的草酸质量为 x 2KMnO4 5H2C2O4 316 450 0 79 g x 316 450 0 79 g x x 1 125 g 草酸晶体的质量分数 100 90 00 1 125 g 126 90 50 g 10 g 8 75 g 答 略 解法二 设参加反应的草酸晶体质量为 x 2KMnO4 5H2C2O4 2H2O 316 630 0 79 g x 316 630 0 79 g x x 1 575 g 样品中 H2C2O4 2H2O 的质量分数 100 90 00 1 575 g 50 g 10 g 8 75 g 答 略 解析 1 加热草酸晶体装置的选择 从反应原理来看 应选择固体加热型 根据已有的经验 很 容易选 a 其实所给三套装置都是固体加热型装置 这时就需要仔细比较它们的异同 b 中试管口向上倾 斜了 故 b 错误 再仔细比较 a c 的异同 结合草酸晶体熔点较低 很容易熔化的性质 正确答案选 c 2 证明存在 CO2的现象是 B 中的澄清石