化学课上,同学们做了人体呼出的气体使澄清石灰水变浑浊的实验后,对呼出的气体中主要成分及含量非常好奇,设计实验进行探究。
【提出问题】呼出的气体中有哪些主要成分,它们的含量是多少?
【查阅资料】①呼出的气体中仍含有O2。
②CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度非常小。
【猜想与实验】
猜想:呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2、水蒸气等。
实验I:验证呼出的气体中含有水蒸气。
(1)实验操作如图所示。
(2)观察到的现象为________,根据该现象可以判断呼出的气体中含有水蒸气。
实验II:验证呼出的气体中含有N2、O2、CO2,并测定其含量。
同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置(B是带刻度的量气装置)。
(1)实验记录
实验操作 |
主要实验现象 |
实验结论及解释 |
|
① |
检查装置的气密性。 向装置中加入药品。 关闭止水夹a~f。 |
装置的气密性良好。 |
|
② |
打开b、c、d,向B中吹入一定量气体后关闭d,并冷却到室温。 |
B中液体进入到A中,B中液体减少500 mL。 |
收集500 mL气体。 |
③ |
关闭b,打开a、e、f,用打气筒向A中缓缓充气,直到B中气体刚好全部排出。 |
________,D中液体为475 mL。 |
反应的化学方程式为________。 |
④ |
关闭e、f,用凸透镜聚光引燃白磷。 |
白磷燃烧,产生大量白烟,放出大量热。 |
呼出的气体中含有O2。 |
⑤ |
待白磷熄灭并冷却到室温,打开f。 |
________,D中剩余液体为400 mL。 |
呼出的气体中含有N2。 |
(2)数据处理
呼出的气体中主要成分的含量
N2 |
O2 |
CO2 |
|
体积/mL |
|||
体积分数/% |
同学们经过3次重复实验,确认了呼出气体中的主要成分及其含量。
【实验反思】
(1)该实验设计依据的N2性质有 (填字母序号)。
A.难溶于水 B.不能和NaOH溶液反应
C.无色无味的气体 D.不能燃烧,也不支持燃烧
(2)实验II操作⑤中,若C中气体未完全冷却就打开f并读数,则所测O2的体积分数(填"偏小"、"不变"或"偏大")。
某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究:
[集体讨论]:(1)讨论后同学们认为,选择的药品既要能消耗氧气,又不会跟空气中的其它成分反应,而且生成物为固体。他们应该选择
A.蜡烛 B.红磷 C.木炭
为了充分消耗容器中的氧气,药品的用量应保证 。
写出红磷燃烧的文字表达式
(2)小组同学共同设计了如图所示的两套装置,你认为合理的是(填编号) 。
为了确保实验的成功,在装药品之前应该 。
[分组实验] 在讨论的基础上,他们分组进行了实验。
[数据分析] 实验结束后,整理数据如下:(注:集气瓶容积为100 mL)
组别 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
进入集气瓶中水的体积(mL) |
20 |
21 |
19 |
20 |
22 |
18 |
(3)通过对实验结果的交流,大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 。
通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的物理性质是 、化学性质是
[实验拓展]
(4)已知镁在空气中燃烧可分别与氧气和氮气反应,都生成固体物质,此实验中镁 (填“能”或“不能”)代替红磷,其原因是 。
某同学对蜡烛的燃烧进行探究:
①点燃一支蜡烛,用一只烧杯倒扣在燃着的蜡烛上,蜡烛燃烧片刻后熄灭,如实验一。
②再点燃蜡烛,然后吹灭,看到烛芯产生一缕白烟,用火柴点燃白烟,蜡烛重新被引燃,如实验二。
③将粗细均匀的木条水平放在蜡烛的火焰上,稍加热后观察木条燃烧现象,如实验三。
(1)操作①中,蜡烛能燃烧片刻的原因是__________________________。
(2)操作②中,关于白烟的成分,有同学做出了下列猜想:A、白烟是水蒸气;B、白烟是石蜡固体小颗粒;C、白烟是二氧化碳。你认为上述猜想有道理的是(填序号)____________,理由是__________________________。
(3)该同学在做实验一的过程中,发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑,你认为她的以下做法中不合适的是()
A.反复实验,并观察是否有相同现象
B.查找资料,了解石蜡的主要成分,探究生成的黑色固体是什么
C.认为与本次实验目的无关,不予理睬
D.询问老师或同学,讨论生成黑色物质的原因
(4)木条处于外焰的部分最先变黑,说明蜡烛的外焰温度最______________。
KOH溶液中含有H2O、K+、OH、能使无色酚酞试液变成红色。某化学兴趣小组想探究KOH溶液使无色酚酞试液变成红色的原因。
【提出问题】KOH溶液中的什么成分使无色酚酞试液变红?
【猜想】猜想1:KOH溶液中的H2O使无色酚酞试液变红。
猜想2:KOH溶液中的K+使无色酚酞试液变红。
猜想3:KOH溶液中的_______________(填化学式)使无色酚酞试液变红。
【实验探究】
实验操作 |
实验现象 |
结论 |
①用试管取少量蒸馏水,滴入12滴无色酚酞试液 |
A试管内溶液不变色 |
猜想1不成立 |
②用试管取少量KCl溶液,滴入12滴无色酚酞试液 |
B |
猜想2不成立 |
③________________,滴入12滴无色酚酞试液 |
C试管内溶液变红 |
![]() |
【讨论反思】有同学认为猜想①不需要实验验证就可以排除,你认为该同学理由是__________________。
【拓展】①向Ba(OH)2溶液中滴入几滴无色酚酞试液,观察到的现象是________________;
②KOH固体应__________保存。
小秋同学对蜡烛(主要成分是石蜡)及其燃烧进行了如下探究。请填写下列空格
(1)取一支蜡烛,用小刀切下一小块,把它放入水中,蜡烛浮在水面上。结论:石蜡的密度比水__________;
(2)点燃蜡烛,观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中(如图)约1s后取出可以看到火柴梗的a处最先碳化。结论:蜡烛火焰的_________温度最高;
(3)再将一支干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方,烧杯内壁出现水雾。取下烧杯,迅速向烧杯内倒入少量澄清的石灰水,振荡。澄清石灰水变浑浊。结论:蜡烛燃烧以后的生成物是_____________和____________
(4)小蓓同学进一步对蜡烛燃烧产生火焰的原因产生了兴趣点燃蜡烛,将金属导管一端伸入内焰,导出其中物质,在另一端管口点燃,也有火焰产生(如图所示)。由此可知:蜡烛燃烧产生的火焰是由________(填“固态”或“气态”)物质燃烧形成的。
查阅资料
物质 |
熔点╱℃ |
沸点╱℃ |
燃烧时温度╱℃ |
石蜡 |
50∽70 |
300∽550 |
约600 |
铁 |
1535 |
2750 |
越1800 |
钠 |
97.8 |
883 |
越1400 |
由上表可知:物质燃烧能否产生火焰与其 (填“熔点”或“沸点”)和燃烧时温度有关。由此推测:钠在燃烧时, (填“有”或“没有”)火焰产生。
用来测定空气成分的方法很多。如下图所示的是小芳同学用红磷在空气中燃烧的测定方法。实验过程是:
第一步:将集气瓶容积划分为五等份,并做好标记。
第二步:点燃燃烧匙内的红磷,伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步:待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,发现水被吸 入集气瓶中,进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。
请回答下列问题:
(1)上面的实验同时证明了氮气有___________的化学性质。 (答一点即可)
(2)实验完毕,若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5,你认为导致这一结果的原因可能是________________________:_________________________。 (答两点即可)
【问题提出】有实验资料表明:此实验因为设计缺陷,在操作规范的情况下也常常测出氧气的含量会大于1/5
(3)小包同学设想用其他物质代替红磷进行实验(装置不变),则下列因素不会影响实验结果的是(填字母标号):_________
A.替代物能否和氧气反应 | B.替代物的用量 |
C.替代物能否溶于水 | D.生成物的状态 |
【实验改进】
Ⅰ. 根据铁在空气中生锈的原理设计图实验装置,再次测定空气中氧气含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。
Ⅱ.测定实验数据如表4
测量 项目 |
实验前 |
实验后 |
|
烧杯中水的体积 |
烧杯中剩余水的体积 |
集气瓶(扣除内容物)和导管的容积 |
|
体积/mL |
80.0 |
54.5 |
126.0 |
【交流表达】
(4)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式 。
(5)根据表4数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是 (计算结果精确到0.1%)。
(6)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是:_________________________;(写一点)