(3)丙同学质疑使澄清石灰水变浑浊的不一定为CO2,也有可能是H2和CO,因此他认为H2和CO在与CuO反应之前应先通过澄清石灰水以验证H2、CO是否能使澄清石灰水变浑浊。你认为丙的设计 不必要 (填“必要”或“不必要”),理由是因为在反应开始前,要先通一会儿CO排净空气,完全可以通过A中石灰水观察CO能否使石灰水变浑浊 。
点拨:(1)该反应生成水和二氧化碳,所以无水硫酸铜遇水变蓝,澄清石灰水变浑浊;(2)将酒精灯合二为一,将尾气导管出口旋转到A的火焰上的做法不合理,因为CO点燃在前,CuO加热在后,不能同时进行,否则可能引起爆炸;(3)由于H2和CO能燃烧,因此在进行实验时应先给装置通一会H2和CO,从而排净装置内的空气,所以此时就可以通过A装置内石灰水的变化,判断H2和CO是否能与石灰水反应,因此完全没有必要再加装置进行实验。 题型三 有关物质变质问题的探究 题型解读:有关物质变质问题的探究,变质的物质常涉及氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙等。要熟悉它们在变质过程中所发生的反应,以及检验变质后产物的方法。
例3.(2013·云南红河)化学兴趣小组在进行酸、铖、盐的性质实验时,发现了一瓶氢氧化钠溶液未盖瓶塞,针对这一现象,该小组同学对这瓶溶液进行了如下探究: 【提出问题】这瓶氢氧化钠溶液是否变质?若变质,变质程度如何? 【查阅资料】a.氧氧化钠溶液会与二氧化碳发生化学反应;
b.氯化钡溶液呈中性,碳酸钠溶液呈碱性,两者能发生如下化学反应: BaCl2十 Na2CO3═BaCO3+2NaCl。【作出猜想】 猜想一:该溶液没有变质,溶质是NaOH; 猜想二:该溶液完全变质,溶质是Na2CO3; 猜想三:该溶液部分变质,溶质是 。
【实验验证】(1)为验证该溶液是否变质,小军和小华分别进行如下实验:①小军取少许该溶液于试管中,滴加酚酞溶液,溶液变红,于是得出“该溶液没有变质”的结论;②小华取少许该溶液于试管中,滴加稀盐酸,观察到 ,得出“该溶液已变质”的结论。你认为 的结论正确。 (2)为验证该溶液的变质程度,小丽进行了如下实验: 取少许该溶液于试管中,加入过量的氯化钡溶液,产生白色沉淀,过滤后,在滤液中滴加酚酞溶液,溶液变红,证明猜想三 (填“成立”或“不成立”)。如果将氯化钡溶液换成氢氧化钡溶液,不能得出相同的结论,原因是 。 【交流反思】氢氧化钠变质的原因是(用化学方程式表示): ,因此,氢氧化钠应 保存。 【解析】【作出猜想】猜想一:该瓶氢氧化钠溶液未变质,猜想二:该瓶氢氧化钠溶液完全变质,所以还有第三中情况就是部分变质,说明氢氧化钠还有剩余,故溶质是NaOH和Na2CO3。【实验验证】(1)②如果溶液变质则溶液中存在的碳酸钠能够和稀盐酸反应生成气体,所以可加入稀盐酸溶液看是否有气泡冒出来判断溶液是否变质,故小华的结论正确;(2)若要证明是部分变质,则先检验有碳酸钠,可以加入过量氯化钡溶液,通过产生白色沉淀来证明,通过加入过量氯化钡溶液在除去碳酸钠之后检验溶液显碱性,说明还有氢氧化钠;如果将氯化钡溶液换成氢氧化钡溶液,不能得出相同的结论,原因是氢氧化钡显碱性,也能使酚酞溶液变红。【交流反思】氢氧化钠固体暴露在空气中容易吸收水分而潮解,吸收空气中的二氧化碳而变质,因此,氢氧化钠应密封保存。
【答案】【作出猜想】:NaOH和Na2CO3 【实验验证】:(1)②有气泡冒出 小华 (2)成立 氢氧化钡显碱性,也能使酚酞溶液变红 【交流反思】:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 密封 变式训练
3.(2014·黑龙江龙东)实验室常用的干燥剂“碱石灰”是氧化钙和固体氢氧化钠的混合物,易与空气中的水蒸气和二氧化碳反应而变质。某同学对一瓶久置的碱石灰进行了如下探究: 【猜想与假设】
猜想一:没有变质,只含有氧化钙和氢氧化钠; 猜想二:部分变质;
猜想三:完全变质,含有_碳酸钙_和__碳酸钠。 ..
则氢氧化钠变质的化学反应方程式是_ CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O _。 【进行实验】 实验如下图所示:
【解释与结论】
由操作②的现象判断:猜想三__不成立_(填“成立”或“不成立”);由操作⑤⑥的现象判断滤液中含有__碳酸钠_,由此判断猜想一不成立,得出结论。 【反思与评价】
实验室中碱石灰应该_密封、防潮保存。
点拨:【猜想与假设】氧化钙和空气中的水和二氧化碳反应最终会变成碳酸钙,氢氧化钙会和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠,所以碱石灰完全变质时会全部变成碳酸钙和碳酸钠;氢氧化钠和二氧化碳反应的化学方程式为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;【解释与结论】根据题干所给信息,取碱石灰样品少量,放入试管中,加足量水,用手触摸试管外壁发烫,说明样品与水接触放出了大量的热,故样品中应含有生石灰或氢氧化钠,所以可确定样品为完全变质不成立,故猜想三不成立。根据⑤,滤液中滴入盐酸有气泡产生,说明溶液中含有能与酸反应产生气体的物质,可能为碳酸盐;根据⑥,滴入澄清石灰水溶液变浑浊,说明含有能和钙离子结合成沉淀的离子存在,综合⑤⑥现象,说明溶液中含有可溶性的碳酸钠,所以碱石灰已经变质,故猜想一不成立;【反思与评价】通过实验可知,碱石灰在空气中极易变质,所以在保存碱石灰时要密封、防潮。 题型四 有关“规律类”、“实质类”、“原理类”的探究 题型解读有关此类问题的探究,考查时主要是以金属活动性顺序的探究、质量守恒定律的验证以及化学反应原理的探究为主。解答时,其中的规律、实质或化学反应原理我们可能已经掌握,可以从掌握的规律进行反向推理,解决实验中需解决的问题。
例4.(2014?玉溪模拟)某化学探究小组为了验证铁、铜、锌、银的金属活动性顺序,设计了如下实验方案:
①将铁片加入到稀盐酸中; ②将铜片加入到硝酸银溶液中;
③将锌片加入到稀盐酸中; ④将金属片X(表示铁、铜、锌、银中的某一种)加入到Y中。 (该方案中所有金属均已打磨,且形状、大小以及稀盐酸的溶质质量分数均相同) 请完成:
(1)写出②中反应的化学方程式: Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 ;
(2)通过上述实验,可以判断锌的金属活动性比铁强,依据的现象是 和相同的稀盐酸反应时,锌反应比铁剧烈,生成气泡快 。
(3)要得出这四种金属的活动性顺序,如果④中Y表示硫酸铜溶液,则X表示的一种金属是 Fe ;如果X表示铜,则Y表示的一种溶液是 盐酸(或者是可溶性亚铁盐也可) 。
【解析】①将铁片加入到稀盐酸中,由于Fe和盐酸反应,所以可以得出金属活动性Fe>H;②将铜片加入到硝酸银溶液中,Cu和硝酸银能够反应,所以的出金属活动性Cu>Ag;③将锌片加入到稀盐酸中,Zn和盐酸反应,得出Zn金属活动性>H;同时由于Fe和Zn是与相同的盐酸反应,且本身的形状和大小均相同,所以当锌反应的剧烈时就说明:Zn>Fe>H。通过以上的分析,我们无法对Cu与Zn和铁之间的活动性关系作出结论.所以仅有以上三步是不合理的,所以④中就要完成对前三个
实验的补充,由于我们已有的知识是活动性:Zn>Fe>H>Cu,所以我们可以设计让Cu和盐酸,当然也可以让Fe和硫酸铜等可溶性铜盐,或者Cu和可溶性亚铁盐反应.所以当溶液为硫酸铜时,金属就一定为铁;当金属为铜时,溶液就可以是盐酸(间接比),也可以是FeSO4等可溶性亚铁盐。 【答案】(1)Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag;(2)锌与稀盐酸反应比铁与稀盐酸反应剧烈;(3)Fe;稀盐酸(或者可溶性亚铁盐也可) 变式训练
4. (2014·山东济南)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_反应前、后___(填“只有反应前”或“只有反应后”“反应前、后”)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:
①按如图方式放好仪器,使天平平衡,记录称量数据。
②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的现象之一是 ___有气泡产生,发生反应的化学方程式是 CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑__。
③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 ___ C ___。 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
点拨:(1)验证质量守恒定律,即验证反应后物质总质量是否发生改变,因此需要测量反应前后装置(含药品)的质量;(2)碳酸钙与盐酸反应会产生CO2气体,因此可观察到的现象是有气泡产生,该反应的化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;气球完全鼓起后,其在空气中受到的浮力
大于反应前,因此,在反应前后物质总质量不变的前提下,气球受到的浮力变大,也会导致指针偏右。 题型五 有关“影响因素”、“条件类”的探究 题型解读此类试题主要是探究某些反应条件及化学反应中某些因素对反应的影响,如燃烧的条件、铁生锈的条件、复分解反应发生的条件等。此类问题的解决常采用控制变量的思想,通过对比实验得出结论。
例5.(2013?云南曲靖)某探究性学习小组,利用下列改进装置对物质燃烧的条件进行探究。 【查阅资料】 ①白磷有剧毒,可以用酸性高锰酸钾溶液除去白磷; ②五氧化二磷扩散到空气中,刺激人的呼吸道,影响健康、污染环境。 (1)打开止水夹,缓缓推动注射器活塞,观察到烧瓶中白磷周围产生火星;液面上方产生大量白烟.该现象说明过氧化钠能与水反应生成氧气,同时证明了燃烧的条件之一是与氧气接触。 (2)此实验充分体现了绿色化学的要求,对有害物质进行了处理。氢氧化钠的作用是能防止白磷燃烧产生的五氧化二磷逸散,危害人体健康,实验结束后为了处理掉残留的少量白磷,可以把氢氧化钠溶液换成酸性高锰酸钾溶液,然后溶解(填操作方法),使溶液进入烧瓶中消除可能残留的白磷。 (3)小组成员对过氧化钠(Na2O2)与水反应生成的另一种物质是什么进行了以下探究: 【猜想】 猜想一:氢氧化钠 猜想二:碳酸钠 经过大家讨论,猜想二不成立,原因是反应物质中没有碳元素。 对于猜想一是否成立,同学们进行了如下实验: 【实验论证】 实验操作 取少量过氧化钠固体于试管中,加足量水,并向其中滴入少量 实验现象 酚酞溶液变红色 猜想一成立 实验结论