专题16-科学探究题

专题十六 科学探究题好题精炼第167页 第1题(2015广东梅州,16,10分)某研究小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解,进行如下实验:.制取氧化铜取少量硫酸铜晶体放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解。往步骤所得的硫酸铜溶液中逐滴滴入氢氧化钠溶液,直至不再产生蓝色沉淀,然后将烧杯中物质转移到蒸发皿中,加热,当蓝色沉淀全部变为黑色时,停止加热已知:Cu(OH)2 CuO+H2O。将步骤所得的混合物过滤、洗涤、干燥,得到氧化铜。回答下列问题:(1)写出硫酸铜与氢氧化钠反应的化学方程式_。(2)上述步骤、中需要使用玻璃棒的是_(填步骤序号)。(3)检验步骤中沉淀是否洗涤干净的操作是:取少量最后的洗涤液于试管中,_。.证明氧化铜能加快氯酸钾的分解用下图装置进行实验,每次实验时均收集20 mL气体,相关数据见下表:实验序号氯酸钾质量其他物质质量待测数据2 g无其他物质x2 g氧化铜1 gy(4)上图中的量气装置B由干燥管、乳胶管和50 mL带刻度的玻璃管组装而成。待气体收集结束后,用弹簧夹夹住B中乳胶管。检验干燥管内收集的气体是O2的方法是:拔去干燥管上单孔橡皮塞,_。(5)上表中实验的作用是_。若x_(填“”)y,则证明氧化铜能加快氯酸钾的分解。第168页 第2题(2015山东德州,15,8分)在浓硫酸的催化作用下,固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究:【提出问题】生成物中有哪几种碳的氧化物?【猜测】猜测1猜测2猜测3只有CO只有_含有CO和CO2【设计实验】基于猜想3,依据CO和CO2的性质,兴趣小组同学设计了如下实验:【实验探究】(1)观察到_装置(填序号)中的澄清石灰水变浑浊,证明草酸分解有CO2气体生成。(2)有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO:C装置中澄清石灰水不变浑浊,F装置中_;E装置中出现_的现象。【实验结论】通过实验探究证明:猜测3成立。草酸分解的化学方程式是 。【问题讨论】(1)B装置的作用是_;D装置的作用是_。(2)装置末端酒精灯的作用是 。第168页 第3题(2015江苏南京,21,11分)小明在做铁与硫酸溶液反应的实验时,发现生成的气体有刺激性气味,于是进行了探究。【提出问题】铁与硫酸溶液反应生成的气体为什么有刺激性气味?【查阅资料】(1)6H2SO4(浓)+2Fe Fe2(SO4)3+6H2O +3SO2(2)SO2可使品红溶液的红色褪去。【进行猜想】铁与不同浓度的硫酸溶液反应,生成的气体产物中可能有二氧化硫。【实验探究】小明用图甲所示的装置进行实验,并将E中收集到的气体进行如图乙所示的爆鸣实验。请帮助小明完成下表:A中硫酸浓度实验现象A中生成气体成分B中品红溶液D中品红溶液爆鸣实验实验一98%不褪色无爆鸣声只有SO2实验二45%稍有褪色不褪色有爆鸣声实验三25%不褪色只有H2【实验结论】铁与不同浓度的硫酸反应,生成的气体产物可能不同,当硫酸溶液浓度达到足够大时,生成的气体产物中有二氧化硫。【交流反思】(1)写出实验三中铁与硫酸溶液反应的化学方程式_,写出实验二中发生爆鸣反应的化学方程式_。(2)实验一中C装置的作用是 。【拓展延伸】小明又将A装置进行了如图所示的改进,试分析:增加的导管下端伸入液面以下的原因_,该导管所起的作用是_。第169页 第4题(2015山西,27,7分)学习完“酸、碱、盐的性质”后,老师将两瓶未贴标签的饱和石灰水、饱和碳酸钠溶液摆放在实验桌上,让同学们区分。下面是“雄鹰小组”同学们的探究过程:讨论交流李壮(组长):区分两种物质的原理是依据物质的性质,选择一种试剂与两种物质混合,产生两种不同的现象。大家据此来说一说,区分这两种溶液应选用哪种试剂,并说明理由。王志:我认为可以选择稀盐酸,理由是稀盐酸与碳酸钠反应有气泡产生,稀盐酸与氢氧化钙反应无明显现象。马凌:我选择的是碳酸钠溶液,理由是_。张云:马凌,你说的我没有听懂,你能再给我讲一遍吗?在大家的帮助下,张云不但弄明白了,还选出了另外两种溶液,如_溶液和_溶液,最后得到大家的赞许。实验探究大家按照王志的方案进行了如图所示的实验:(1)实验中同学们根据观察到的现象,判断出甲试管中原溶液为碳酸钠溶液,乙试管中原溶液为石灰水。(2)大家对乙试管中现有溶液的溶质成分产生了探究兴趣。马凌经过认真思考后,又选择碳酸钠溶液作为检验试剂,进行了如下实验:马凌从乙试管中取少量溶液加入到另一支新试管中,再向此新试管中加入足量的碳酸钠溶液,观察到只有白色沉淀生成。于是,他得出结论:“溶液中的溶质有氢氧化钙”。但组长李壮对这个结论产生质疑,理由是_(用化学方程式表示)。大家讨论完李壮的质疑后,制定出测定溶液酸碱度的方法来验证他的质疑,并查阅资料得知氯化钙溶液呈中性,大家都鼓励张云来做实验。张云测出乙试管中剩余溶液的pH_ 7(填“”“(1分)解析(1)氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应的化学方程式为:CuSO4+2NaOH Cu(OH)2+Na2SO4。(2)溶解时用玻璃棒搅拌,可以加速溶解;蒸发结晶时使用玻璃棒搅拌,可以防止因受热不均导致液滴飞溅;过滤时使用玻璃棒引流。(3)检验步骤中沉淀是否洗涤干净只需取少量最后的洗涤液,加入氯化钡溶液,观察是否有白色沉淀生成即可。(4)氧气的检验方法是将带火星的木条伸入干燥管中,观察木条是否复燃。(5)验证氧化铜能否加快氯酸钾的分解速率,需要通过对比实验来进行,故实验的作用是对比(或对照);因为每次实验均收集相同体积的气体,故待测数据应为收集20 mL O2所需的时间,若加入氧化铜能加快氯酸钾的分解速率,则xy。第168页 第2题答案(8分)【猜测】CO2(或二氧化碳)【实验探究】(1)A(2)澄清石灰水变浑浊黑色粉末逐渐变为红色【实验结论】H2C2O4 CO+CO2+H2O【问题讨论】(1)吸收草酸分解生成的二氧化碳气体干燥气体(2)处理尾气,将一氧化碳转化为二氧化碳,防止一氧化碳进入空气解析【猜测】碳的氧化物有CO和CO2两种,故有三种可能:只有CO;只有CO2;含有CO2和CO。【实验探究】(1)A中的澄清石灰水变浑浊,证明有CO2。(2)要想证明有CO,先排除二氧化碳的干扰。C中的澄清石灰水不变浑浊,证明二氧化碳已经除干净,如果有CO,就能和E装置中的氧化铜粉末反应生成红色的铜和二氧化碳气体,F中的澄清石灰水变浑浊。【实验结论】实验证明草酸分解生成CO、CO2和水,化学方程式为:H2C2O4 CO+CO2+H2O。【问题讨论】(1)B装置中氢氧化钠溶液吸收草酸分解生成的二氧化碳气体;D装置中的浓硫酸的作用是干燥一氧化碳气体。(2)装置末端的酒精灯的作用是进行尾气处理,将一氧化碳燃烧生成二氧化碳,防止污染空气。第168页 第3题答案(本题共11分,化学方程式2分,其余每空1分)【实验探究】(实验一)褪色(实验二)有SO2和H2(实验三)不褪色有爆鸣声(或“声音很小”)【交流反思】(1)Fe+H2SO4 FeSO4+H22H2+O2 2H2O(2)除去二氧化硫【拓展延伸】形成液封,防止生成的气体逸出平衡试管内外的压强,防止停止加热时液体倒吸(其他合理答案均可)解析实验一有二氧化硫生成,B中品红溶液应褪色。实验二B中的品红溶液稍有褪色,说明有二氧化硫气体产生,点燃D装置出来的气体有爆鸣声,说明有氢气产生,故A中生成的气体有SO2和H2。实验三只有H2生成,B中的品红溶液不褪色,点燃D装置出来的气体有爆鸣声。【交流反思】(1)实验三A中生成的气体只有H2,故反应方程式为Fe+H2SO4 FeSO4+H2;发生爆鸣反应的化学方程式为2H2+O2 2H2O。(2)氢氧化钠溶液能与二氧化硫反应,实验一中C装置的作用是除去二氧化硫。【拓展延伸】若装置中气体产生速率过快,试管里的气压会过大,不安全;停止加热,试管里的气压下降,会引起液体倒吸,所以增加导管的作用是平衡试管内外的压强。第169页 第4题答案讨论交流碳酸钠与氢氧化钙反应有白色沉淀生成CaCl2Ca(OH)2实验探究(2)Na2CO3+CaCl2 CaCO3+2NaCl=反思评价反应物是否有剩余解析讨论交流马凌选择碳酸钠溶液鉴别,是因为碳酸钠溶液与氢氧化钙反应有白色沉淀生成,与饱和碳酸钠不反应。实验探究加入足量碳酸钠溶液后,只有白色沉淀生成,说明溶液中不含HCl,则溶质可能为CaCl2或CaCl2和Ca(OH)2,因CaCl2也能和Na2CO3反应生成白色沉淀,故无法确定溶液中是否含有Ca(OH)2。CaCl2溶液呈中性,Ca(OH)2溶液呈碱性,故若测出溶液的pH=7,则说明溶液中不含Ca(OH)2,即马凌的结论错误。反思评价判断反应结束后剩余溶液中溶质的成分,除了要考虑生成物外,还要考虑反应物是否有剩余。第169页 第5题答案(本题共10分,化学方程式2分,【实验反思】2分,其余每空1分)(1)MgAgFe+CuSO4Cu+FeSO4置换反应(2)【实验与讨论】c【实验求证】氧化铜(或CuO)变浑浊【实验反思】大于解析(1)根据金属活动性顺序推出所填的元素应该是Mg和Ag;因为铁比铜活泼,所以铁放到硫酸铜溶液中两者反应生成的铜附着在铁的表面,同时生成硫酸亚铁,反应的化学方程式是Fe+CuSO4Cu+FeSO4,属于置换反应。(2)【实验与讨论】除去气体样品中的二氧化碳,还要收集剩余的气体,应该选择c装置,因为a、b装置中的液体都难以排出,难以收集剩余气体。【实验求证】如果样品中含有一氧化碳,则与氧化铜反应后生成的二氧化碳气体与氢氧化钙反应,生成难溶的碳酸钙沉淀,故B中现象是澄清石灰水变浑浊。【实验反思】根据二氧化碳的化学式可知,如果只生成二氧化碳,则碳、氧元素质量比为38,而一氧化碳中碳、氧元素质量比为34,所以炭粉还原氧化铜时,若生成的气体中含有一氧化碳,则碳、氧元素质量比应该大于38。第169页 第6题答案可能含有氢氧化钾、氯化钾和氯化钙C碳酸钾和氯化钙能发生反应,生成沉淀滴入碳酸钾溶液(或碳酸钠溶液等答案合理均可给分)产生白色沉淀K2CO3+CaCl2 CaCO3+2KCl反应物是否剩余(化学方程式2分,其余每空1分,共8分)解析猜想碳酸钾与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾,废液中一定含有氯化钾,可能含有碳酸钾或氯化钙;氢氧化钾和氯化钙不反应,废液中一定含有氢氧化钾和氯化钙;实验结束后,将两支试管中的废液倒入同一烧杯,废液变浑浊,说明盛碳酸钾溶液的试管中碳酸钾有剩余,混合后废液中的碳酸钾与氯化钙反应,故烧杯中的废液中一定含有氯化钾、氢氧化钾,可能含有碳酸钾或氯化钙,故除了A、B、C三种猜想外,还可能的一种猜想是含有氢氧化钾、氯化钾和氯化钙。讨论C猜想不合理。因碳酸钾和氯化钙能发生反应生成碳酸钙沉淀,两种物质不能共存。实验设计氯化钙能与可溶性碳酸盐反应生成碳酸钙沉淀,因此可取样于试管中,滴入碳酸钾或碳酸钠溶液,产生白色沉淀,说明废液中一定含有氯化钙。反思交流根据书写化学方程式的原则写出化学方程式。分析化学反应后所得物质的成分时,除考虑生成物外还需考虑反应物是否有剩余。第169页 第7题答案【猜想假设】【实验探究】(1)不合理无色酚酞试液遇酸性或中性溶液均不变色(2)CuO+H2SO4 CuSO4+H2O【实验结论】【拓展应用】防止污染水体或防止腐蚀铁质下水道等(其他合理答案均可)解析【猜想假设】硫酸和碳酸钠不能共存,故猜想不合理;因反应后看到大量气泡生成,故猜想不合理。【实验探究】(1)无色酚酞试液遇到酸性或中性溶液都不变色,故结论不合理;(2)向氧化铜中加入该溶液,溶液变蓝,说明溶液中有硫酸,反应的化学方程式为CuO+H2SO4 CuSO4+H2O。【实验结论】实验探究(2)中证明有硫酸,则不可能有碳酸钠和氢氧化钠,故猜想正确。【拓展应用】酸性废水会污染水体或腐蚀铁质下水道。第170页 第10题答案(1)2H2O2 2H2O+O2分解(2)点燃木炭(3)继续通氧气(4)(114.5 g-112.3 g)-(50.7 g-50.1 g)=1.6 g解析(1)过氧化氢分解生成氧气和水,属于分解反应,化学方程式为2H2O2 2H2O+O2;(2)用酒精灯给木炭加热,使木炭的温度达到木炭的着火点;(3)熄灭酒精灯后,要继续通入氧气,防止碳和二氧化碳在高温下反应;(4)反应前后装置C增加的质量(114.5 g-112.3 g)是生成二氧化碳的质量,装置D减少的质量(50.7 g-50.1 g)是参加反应的碳的质量,二者之差就是参加反应的氧气的质量。第170页 第8题答案(5分)(1)碳酸钠溶液或硫酸钠溶液(1分)(2)若A是稀盐酸,氢氧化钡跟稀盐酸反应后氢氧化钡过量,也能使酚酞溶液变红(或酚酞溶液变红只能说明实验后的溶液中有氢氧化钡,不能说明A是氯化钡溶液)(1分)(其他答法合理的给分)(共1分)(其他答法合理的给分)(5)H2SO4+BaCl2 BaSO4+2HCl(1分)(6)甲同学在实验开始时只取A,没有同时取A、B、C、D进行对比实验是不科学的方法(或甲同学用实验后的溶液证明A,没有另取原溶液鉴别是错误的方法)(1分)(其他答法合理的给分)解析(1)氢氧化钡和碳酸钠、硫酸钠反应生成白色沉淀,向A中加入氢氧化钡溶液无明显现象,说明A一定不是碳酸钠溶液或硫酸钠溶液。(2)氯化钡溶液显中性,酚酞变红只能说明反应后的溶液中有氢氧化钡。(3)(4)要证明甲同学的结论错误,只需证明A溶液显酸性即可。可以加入可溶性碳酸盐溶液或紫色石蕊溶液,根据产生气泡(或石蕊溶液变红)来确定。(5)碳酸钠和稀硫酸反应生成气体,故C是碳酸钠溶液;