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文档简介
1、科学探究题例 1 为测定空气中氧气的含量, 某 学生设计了如下一些实验并进行探究。 请你参与评 价或帮助他分析完成相关问题。.【探究目的】测定空气中氧气的含量。 .【查阅资料】 25(室温)、101kPa下,100g 水可溶解 0.1366gCO2。 .【提出问题】氧气约占空气体积的多少? .【猜想假设】若各装置都能将集气瓶中的氧气耗尽、木炭燃烧都转化成CO2、烧杯中液体都足量, 忽略导管中的空气和进入导管中的液体对测量的影响, 则集气瓶中吸入液体 体积应该约占集气瓶容积的 。 .【反思交流】(1) 当集气瓶中气温未冷却至室温即记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体积 分数为 a,当集气瓶
2、中气温冷却至室温后再记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体 积分数为 b,则 ab(填“>”或“<”或 “=”)。(2) 丁方案所测数据与猜想假设数据基本吻合的原因是 ( 用化学方程式表示 )。(3) 丙方案所测数据远小于 1/5 的主要原因是 。(4) 以乙方案为例,试分析在测定过程中,对测定结果带来误差的因素可能有 ( 任答两点 )。解析 由空气中氧气的含量可知, 若各装置都能将集气瓶中的氧气耗尽、 木炭燃烧都转 化成 CO2、烧杯中液体都足量, 忽略导管中的空气和进入导管中的液体对测量的影响, 则集 气瓶中吸入液体体积应该约占集气瓶容积的1/5 。当瓶内的压强不再改变,不
3、再吸入液体,烧杯中液面保持不变, 这时便可读数。 (1)当瓶内的压强偏高时,进入的液体偏少,所以a< b;(2)由于二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收,瓶内的压强减小;(3)丙方案所测数据远小于1/5 的主要原因是 CO2 气体在水中的溶解度不大; (4)在测定过程中, 对测定结果带来误差的 因素可能有:装置气密性差、集气瓶中气温未恢复至室温就读数、可燃物红磷、木炭的量偏 少等。答案 1/5 保持不变 (1)< (2)2NaOH+CO 2=Na2CO3+H 2O; (3)CO 2 气体在水中的溶 解度不大 (4) 装置气密性差、集气瓶中气温未恢复至室温就读数等将电池剖开时闻到异味且发现有
4、例 2 某兴趣小组同学为了探究干电池中物质的成分, 黑色物质。【提出问题】为什么有异味?黑色物质的成分是什么? 【网络搜索】干电池的成分有二氧化锰、铁粉及铵盐等物质。 【实验设计】同学们分别设计实验进行探究。实验:小婧取适量黑色物质与 混合置于研钵内研磨,嗅到氨味,再用湿润的石蕊试纸检测,试纸变蓝,证明黑色物质中含有铵盐。实验:小清用一种物理方法发现黑色物质中不含铁扮。他采用的方法是 实验:小明将黑色物质加入适量的水中搅拌,静置后过滤,取滤渣进行实验。实验步骤实验现象实验结论取适量黑色滤渣装入试管中, 再加入 过氧化氢溶液有气体生成立即向试管中 木条复燃该气体是氧气上述实验中产生氧气的化学方程
5、式为 ,据此小明认为黑色物质中一定含有二氧化锰。【交流讨论】大家对小明的结论提出了质疑。(1) 小莹认为若要证明黑色物质中一定含有二氧化锰,必须验证二氧化锰的质量和 在反应前后都没有发生变化;(2) 小仪认为除了小莹考虑的因素外,另一个原因是氧化铜等黑色物质对过氧化氢分解 也有催化作用。【结论与反思】 (1) 干电池中一定含有铵盐,可能含有二氧化锰,一定不含有铁粉。(2) 面对网络信息,我们要去伪存真,不应盲从。解析 铵盐与碱混合会放出氨气,所以取适量黑色物质与熟石灰混合置于研钵内研磨, 嗅到氨味,再用湿润的石蕊试纸检测,试纸变蓝,证明黑色物质中含有铵盐;铁能被磁铁吸 引, 所以用物理方法发现
6、黑色物质中不含铁扮, 他采用的方法是用磁铁吸引; 二氧化锰和过 氧化氢溶液混合会生成氧气, 氧气具有助燃性, 能使带火星的木条复燃; 二氧化锰能加快过 氧化氢溶液分解生成氧气的速率, 而本身的质量和化学性质不变, 所以若要证明黑色物质中 一定含有二氧化锰,必须验证二氧化锰的质量和化学性质。答案 氢氧化钙 用磁铁吸引 产生大量气泡 伸入带火星的小木条 2H2O2 2H 2O+O2 化学性质例 3 有一种神奇的蜡烛,点一下你怎么吹也吹不灭,而且看上去和普通的蜡烛一模一 样,那么到底是什么玄机能让蜡烛持续燃烧?请你一起参与探究。查阅资料: 普通蜡烛由石蜡和蜡烛芯制成, 而吹不灭的蜡烛是在蜡烛芯上包裹
7、一层打火石的粉末,打火石是由某种金属掺入少量稀土元素制成的合金,它的着火点只有150 ,当蜡烛燃烧时,金属并不燃烧;但当蜡烛吹灭后,未冷却的金属接触到氧气就发生燃烧,从而 使蜡烛复燃。铁或铜中的一种, 为确定该(注:不考虑打火石中稀土元素对探究金属性质的影响 ) 。 实验 操作步骤 切开蜡烛,取出打火石,用1砂纸打磨2 取少量打磨后的打火石于试实验现象打火石呈银白色有无色气体产生, 实验结论该金属一定不是 该金属一定不是铁, 而是镁老师告诉同学们, 蜡烛芯内打火石中的某种金属可能是镁、 金属的成分,大家设计了以下实验方案,请你填空和回答有关问题 管中,滴加稀盐酸反思交流:(1) 实验 2中反应
8、的化学方程式为 。(2) 这种蜡烛燃烧时 ,蜡烛芯里的金属为什么不燃烧? 。(3) 这种“吹不灭”的蜡烛实际上也可以熄灭,你采用的方法是 。解析 打火石是银白色,而铜是紫红色的,所以该金属一定不是铜; 根据氯化亚铁的溶 液是浅绿色的事实分析可知: 取灯芯加入盐酸如果生成无色的溶液则说明有没有铁存在。 (1) 镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气;(2)根据燃烧的条件可知:灯芯金属不燃烧是因为石蜡蒸气起到了隔绝空气的作用; (3)要想使其熄灭可通过控制燃烧的条件完成,可以采用隔绝氧 气或剪除灯芯或用湿抹布盖灭等方法。答案 铜(或 Cu) 溶液为无色 (1)Mg+2HCl=MgCl 2+H2 (2)蜡烛芯
9、被石蜡蒸汽包围 着,缺少氧气,里面的金属难以燃烧(3)剪除灯芯或用湿抹布盖灭 (答案合理即可 )例 4 小敏和小玉在实验室用盐酸和石灰石反应,分别用甲、乙装置(气密性均良好 )进行二氧化碳的制取及性质实验, 但均未发现澄清石灰水边浑浊。 针对此现象,同学们提出了 自己的想法。小敏同学实验时澄清石灰水未变浑浊的原因是 。【提出问题】小玉同学实验时澄清石灰水为什么没有变浑浊呢?【作出猜想】猜想一:澄清石灰水变质; 猜想二:反应产生的气体除了有二氧化碳外,还有氯化氢。【查阅资料】氯化氢气体溶于水形成盐酸。【实验探究】实验实验步骤实验现象实验结论实验将纯净的 CO2通入到该实验 所用的澄清石灰水中澄清
10、的石灰水变浑浊猜想一不成立实验将反应产生的气体通入到猜想二成立同学们经过讨论发现,用丙装置 (如图)在A、B 中均加入实验所用试剂即可同时完成 上述两个猜想的探究,其中 B 装置所起的作用是 。如果看到 现象,则两个猜想都成立。【实验反思】由实验可知,小玉同学实验时可能错误使用了一种药品, 她使用的药品是解析 (1)小敏同学实验装置中长颈漏斗的下端未伸入到液面以下,会导致产生的CO2气体从长颈漏斗中逸出,从而澄清的石灰水未变浑浊;(2)实验中,将反应产生的气体通入到硝酸银溶液中, 若有白色沉淀产生, 说明猜想二成立,因为硝酸银溶液是检验氯化氢气 体的;用丙装置在 A、B 中均加入实验所用的硝酸
11、银溶液,即可同时完成上述两个猜想的 探究,其中 B 装置所起的作用是:检验氯化氢气体是否除尽,如果看到 A 中有白色沉淀产 生,B、C 中无变化的现象,则两个猜想都成立; (3)由实验可知,小玉同学实验时可能错误 使用了浓盐酸,浓盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢气体导致二氧化碳不纯。答案 (1)产生的气体从长颈漏斗中逸出(2) 硝酸银溶液中 有白色沉淀产生 检验氯化氢气体是否除尽 A 中有白色沉淀产生, B 、C 中无变化的 (3)浓盐酸例 5 化学兴趣小组设计的创新实验是 “火龙生字 ”。在成果展示现场,某同学用硝酸钾 的热饱和溶液先在白纸上书写 “火 ”字,晾干后白纸上出现硝酸钾晶体 (如图
12、 1)。用带火星的 木条接触硝酸钾晶体,就会观察到白纸上写过字的地方燃烧 并迅速蔓延,留下 “火 ”字的黑色痕迹 (如图 2)。在场的同学对 此产生了浓厚的兴趣,并进行了如下研究:【提出问题】为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧? 【查阅资料】硝酸钾受热易分解,生成亚硝酸钾(KNO 2)和一种常见的气体单质。【猜想与假设】对于生产的是什么气体,四位同学有如下猜测: 甲:二氧化氮;乙:氮气;丙:氧气;丁:氢气。同学丙指出不可能是二氧化氮、氢气,理由是: 、 。【进行实验】四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证,他们的操作方法是 ,观察到的现象是 ,说明同学丙的猜想正确。 硝酸钾分解的化 学方程式
13、是 。【解释与结论】白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是 。【反思与评价】为什么要用 “硝酸钾的热饱和溶液 ”书写文字?已知硝酸钾在不同温度时的溶解度如下表:温度/20406080100溶解度 /g31.663.9110169246你对上述问题的解释是 。解析 本题借助于创新实验 “火龙生字 ”来考查质量守恒定律、 氧气的检验、 燃烧的 条件和溶解度等知识。 【猜想与假设】二氧化氮不是单质,而硝酸钾中不含有氢元素,不可 能生成氢气。 【进行实验】要证明生成氧气,可以取硝酸钾晶体放在试管中加热,然后将带 火星的木条伸进试管内,观察到木条复燃,证明生成的是氧气。 【解释与结论】增大氧气的 浓度可以
14、促进燃烧,白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是硝酸钾晶体受热分解生成氧 气,使写过字的白纸附近氧气的浓度增大。 【反思与评价】根据表格可以看出,硝酸钾的溶 解度随温度的升高而增大, 使用 “硝酸钾的热饱和溶液 ”书写文字, 可以使更多的硝酸钾晶体 附着在白纸表面。答案 【猜想与假设】二氧化氮不是单质 硝酸钾中不含有氢元素【进行实验】 将少量硝酸钾晶体放在试管中加热, 把带火星的木条放在试管中 带火星 的木条复燃确 2KNO 3 2KNO 2+O2【解释与结论】硝酸钾晶体受热分解生成氧气,使写过字的白纸附近氧气的浓度增加 【反思与评价】 硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大, 用热饱和溶液能使白纸上
15、附着更 多的硝酸钾晶体跟踪练习内容 步骤【实验 1】研究燃烧条件【实验 2】研究氧气性质烧杯中盛有 80的热水, 分别在燃 烧匙和 烧杯中 导管口放置一小块白磷, 塞紧瓶塞烧杯中盛有澄清石灰水, 燃烧匙中放入木炭,点燃 木炭后, 迅速将燃烧匙伸 入瓶中,塞紧瓶塞推入适量 H2O2溶液推入适量 H2O2溶液1.用右图所示装置, 在常温下, 分别进行研究燃烧条件和研究氧气 性质的实验。已知:白磷的着火点为40。(1)H2O2稀溶液与 MnO 2接触时发生反应的化学方程式为(2)实验1中,推入 H2O2溶液前,燃烧匙和水中的白磷均不燃烧, 原因分别是 ;推入 H2O2溶液后,观察到烧杯中的现象是 。
16、(3) 实验 2 中,推入 H2O2溶液后,观察到木炭燃烧得更剧烈,由此得出氧气的性质是 ;木炭熄灭后冷却一段时间, 烧杯中的部分澄清石灰水流入集 气瓶。该实验中,集气瓶内压强的变化过程是 。2. 小明同学欲通过化学实验证明 “质量守恒定律 ”,确定以 “稀盐酸与碳酸钙反应 ”为研究 对象,设计的实验装罝如图所示。(1) 根据实验目的,小明应该测量的数据是 ( 填“只有反应前 ”“只有反应后 ”反“应前、后 ”之一 )整个反应装罝 (包 括锥形瓶、气球和药品 )的质量。(2) 实验步骤如下: 按如图方式放好仪器,使天平平衡,记录称量数据。 将碳酸钙粉末全部倒入锥形瓶中,观察到锥形瓶中液体里出现
17、的现象之一是 ,发生反应的化学方程式是 。 当反应结束时,气球已经完全鼓起,小明发现天平的指针巳经向右偏了。小明又重 新称量,记录了数据。他感到困惑: 其他操作均正常, 实验现象与数据为何与预测结果不符?你认为出现该实 验现象的合理解释最应该是下列各项中的 (填序号 ) 。A. 该反应前后原子的种类、数目变少B. 该反应生成物的总质量小于反应物的总质量C. 空气的浮力作用干扰了实验结果D. 生成气体的反应不遵守质量守恒定律3. 某化学小组在探究碱的化学性质时, 做了如图 所示的两个实验。(1) 写出 A 试管中发生反应的化学方程式(2) 实验结束后,同学们将 A、B 两试管中的废 液倒入同一洁
18、净的烧杯,烧杯中出现蓝色沉淀。小 组同学将烧杯中的物质进行了过滤,对滤液中成分有如下猜想:【提出猜想】甲:滤液中的溶质是 Na2SO4、CuSO4。乙:滤液中的溶质是 Na2SO4、 H2SO4。丙:滤液中的溶质是 。丁:滤液中的溶质是 Na2SO4。【交流讨论】同学们对以上的猜想提出质疑,认为猜想 不合理,理由是设计实验】同学们通过以下的实验对猜想进行验证,请你完成实验报告。实验内容预计现象预计结论(1)取少量滤液于试管中,观察溶液呈无色猜想 不成立(2)继续在上述试管中加入 产生蓝色沉淀猜想 成立4. 化学课上老师为大家做了一个 “燃纸成铁 ”的趣味实验, 将一张滤纸 (组成元素为 C、H
19、、 O)用 FeC13 浓溶液润湿,在酒精灯上烘干后点燃,滤纸变黑、红热,最终生成黑褐色物质。 老师告诉大家:黑褐色物质中含有铁单质。聪明的小明对此进行了如下探究:【提出问题】黑褐色物质中真的含有铁单质吗?【探究过程】小明先从反应物元素组成分析,认为:因为 ,所以反应后可能有铁单质生成。 (1)为获得实验证据,小明做了实验1。实验 1:将黑褐色物质放入稀盐酸中,发现有连续微波气泡产生,若黑褐色物质中含有 铁单质,则反应的化学方程式为 。(2)小刚提出疑问是:由反应物的组成分析,能与稀盐酸反应产生气泡的物质不一定是 铁单质,还可能是 (填化学式 )。小明查阅资料得知,在高温条件下不可能生成此类物
20、质。(3) 为进一步证明黑褐色物质中有铁单质,小明又做了实验2。实验 2:将黑褐色物质放入 溶液中,观察到 。【得出结论】通过以上实验探究,证明黑褐色物质中确实含有铁单质。5. 维生素 C(简称 Vc ,又名抗坏血酸 )易溶于水,水溶液呈酸性,易被O2、I2(碘)氧化。某同学为了探究 Vc 的性质,进行了如下实验。.用某制药厂生产的 Vc 片(每片含 Vc 0.1g 及不溶性辅料 )配制 0.5%的 Vc 溶液。(1)若取 5 片 Vc 片,应大约取蒸馏水 mL( 取整数 )。(2)除去浑浊液中的不溶性辅料,得到澄清的Vc 溶液,其操作名称是 。 .设计实验证明 Vc 溶液具有酸性。(3)限用
21、试剂:无色酚酞溶液、稀氢氧化钠溶液。请你完成下表。实验步骤预期现象及结论 ,说明 Vc 溶液具有酸性 .探究 Vc 溶液在一定温度下 (18 )露置时间对 Vc 含量的影响,采用控制变量法进行 实验,具体如下表所示。(信息提示: 淀粉与碘作用显蓝色。 往碘水中加入几滴淀粉溶液, 然后逐滴加入 Vc 溶液, 当溶液的蓝色褪去,说明碘与 Vc 恰好完全反应。 )实验碘水浓度淀粉溶液Vc 溶液恒温露蓝色消失需要序号及用量置时间 /hVc 溶液滴数0.06%、4.8mL3滴0100.06%、4.8mL3滴12123滴24180.06%、4.8mL3滴3641(4) 实验中碘水浓度及用量分别是 (5)V
22、c 质量分数随露置时间 (036h)的变化图像,正确的是 ( 填字母标号 )。(6)为了提高定量探究 Vc 溶液的准确性,配制 Vc 溶液时,必须先除去溶解在蒸馏水中 的少量 O2,具体处理方法是 。6. 牙膏摩擦剂的类型很多, 如 CaCO3、SiO2 或它们的混合物。 某兴趣小组对牙膏摩擦剂 的成分进行了如下探究。【提出问题 1】某品牌牙膏中是否含有 CaCO3?查阅资料】二氧化硅不与稀盐酸反应。【实验方案】 取少量牙膏于试管中,加入适量的稀盐酸,出现气泡,将气体通入澄 清石灰水,石灰水变浑浊,证明摩擦剂中含有 ( 填离子符号 )。 取实验 中的溶液,加入碳酸钾溶液,生成白色沉淀,请写出该
23、反应的化学方程式提出问题 2】该牙膏中 CaCO3 的质量分数是多少? 实验装置】实验步骤】(1)按如图连接好装置后,发现一处明显的错误,改正为(2)重新连接好装置,并 (3) 在 B 装置中加入牙膏样品 8.00g 。(4) K 1,K2(填“打开”或“关闭 ”,)向牙膏样品中滴入 10%的盐酸,至 B 中无气泡产生时,停止滴加盐酸。(5) ,至 C 中不再产生沉淀。(6)将 C 装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量。实验数据如下: (已知此品牌牙膏中的其他成分不和盐酸反应,装置内试剂均足量。)【实验分析及数据处理】 (1)若没有 A 装置,则测定结果将 (填 “偏大”、 “偏小”
24、或“不变 ”。)(2)D 装置的作用是 (3) 据上面数据,计算该牙膏样品中碳酸钙的质量分数是答案1. (1)2H 2O2O2 +2H2O (2)燃烧匙中白磷不燃烧是因为未达到白磷的着火点烧杯中白磷未燃烧是因为没有与 O2接触 导管口有气泡冒出,白磷燃烧(3)助燃性 先变大,一段时间后变小2. (1)反应前、后 (2)有气泡产生 CaCO3+2HCl CaCl2+H 2O+CO2 C 3.2NaOH+CuSO 4=Cu(OH) 2+Na2SO4 NaOH 、Na2SO4 乙 如果滤液中含有稀硫酸, 则不可能出现蓝色沉淀 甲 硫酸铜溶液 丙4. 反应物 FeC13中含有铁元素 (1)Fe+2HC
25、l Fe2C+lH 2 (2)FeCO3 (3)CuSO4 有红色 物质生成5. (1)100 (2)过滤 (3)实验步骤预期现象及结论取少量稀氢氧化钠溶液,滴入 2 滴酚酞溶液, 再逐滴滴入 Vc 溶液,并不断搅拌 (振荡 )等溶液由红色变为无色(4) 0.06% 、4.8mL (5)C (6)煮沸并迅速冷却6. 【实验方案】 CO32 K 2CO3+CaCl 2=CaCO 3 +2KCl 【实验步骤】 (1)C 中导管应从长导管进,短导管出 (2)检查装置的气密性(4)关闭 打开 (5)关闭 K2,打开 K 1,缓缓通入空气【实验分析及数据处理】 (1)偏大 (2)吸收空气中的二氧化碳进入
26、装置 C 中(或吸收空气 中二氧化碳 ) (3)25%亲1爱、 G的re读at w者or:ks are performed not by strengh, but by perseverance.220、.I6 s.春t1o2p6去p.e1d2春 .b2e0又l2ie0回v1i2n:g,1 8in1 新S2:a1n桃8t:a5 换0CJlau旧uns-2 符w01h。2e:n1 8I 在 wa那s si桃x. M花ot盛her开 too的k m地e 方to s,ee hi在m i这n a醉 de人par芬tme芳nt 的季2、I stopped believing in Santa Claus when I was six. Mother took me to see him in a department 节s3,t、oreY愿 oaun你rd t ih生mee a活 issk l像eimd i春tfoerd 天,m syo一 aduo样tno'gt r阳waap光sht
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