探究性实验是验证化学理论的一种主要方式,也展示了化学的无穷魅力。
【提出问题】催化剂能加快反应速率,但自身质量和化学性质不变。
【查阅资料】①已知KClO3分解产生氧气和KCl; ②KClO3和KCl都能溶于水,MnO2难溶于水;③MnO2与浓盐酸在加热时能产生黄绿色的Cl2.
【设计实验】
实验一、取两份质量相等(约5克)的KClO3分别放入两只大试管(分别标记A和B)中,往B试管中加入质量为1.0克MnO2的,然后按图所示组装好仪器,加热。结果发现加了MnO2的装置收集满一集气瓶的气体所用的时间要少。
实验二、待装置完全冷却之后,将B管中物质置于烧杯中加水溶解、过滤;再将滤出物干燥、称量得质量约为1.0克。
实验三 、取少量滤出物与浓盐酸置于反应装置中(放在通风橱中),加热;有黄绿色气体产生。根据以上实验回答下列问题:
(1)实验一说明加了MnO2之后,KClO3分解的速率更快,写出这一反应的化学方程式:
;如何验证集气瓶中的气体为氧气 。
(2)通过上述三个实验能说明 。
(3)某同学用KClO3和KMnO4的混合物加热,发现产生氧气的速度也很快,该同学就断定KMnO4在KClO3分解反应中也能起催化作用,你认为这同学的判断对吗? ;为什么? 。
27.(每空1分,7分) 某化学兴趣小组的同学为了探究Mg、Cu、Fe的金属活动性顺序开展了一下以下探究活动。
(1)进行试验,获得结论。完成如下实验报告,并回答有关问题。
|
实验方案 |
实验现象 |
实验结论 |
方 案 一 |
将Fe丝浸入CuSO4溶液中 |
Fe丝表面有红色物质析出 |
金属活动性:Fe_ _Cu(填“>”或“<”)该反应的反应类型属于 ____________反应。 |
方 案 二 |
将Mg和Cu分别在空气中灼烧 |
发现镁能剧烈燃烧,而另一种不能 |
金属活动性:Mg_ _Cu(填“>”或“<”) |
方 案 三 |
分别将Mg和Fe放入_________中,观察现象 |
观察到_ (填元素符号)产生气泡的速度较慢 |
金属活动性顺序:Mg>Fe |
(2)反思与交流。经过讨论,该小组同学一致认为:比较金属与酸反应产生氢气的快慢,有两种测定方法:
方法1是在相同时间内测量氢气体积的大小。若用右图所示装置测量,则接口c应与______(填“a”或“b”)相连。
方法2是测定产生相同体积氢气时_____________________。
(11分)某研究性学习小组对双氧水开展如下研究。
(1)图1装置中仪器①的名称为。
(2)小林同学将MnO2与水泥按一定比例混合,制作成小块状固体,加入图2装置中制氧气,以方便实验结束回收二氧化锰。其中块状固体应放置在处(填“A”或“B”),二氧化锰的作用是,该装置中反应的文字表达式是。利用该装置反应一段时间后,需停止反应,其操作是,原因是。
(3)小亮发现:收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时,能使带火星的木条复燃。那么,使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究。
第一组实验:取5只集气瓶,编号为①、②、③、④、⑤,分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集氧气,恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的术条依次插入①~⑤号瓶中,记录实验现象。
小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验。三组实验的数据和现象见下表。
第一组 |
第二组 |
第三组 |
|||||||||
集气瓶编号 |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
① |
收集的O2占容积的体积分数(%) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
31 |
33 |
35 |
37 |
39 |
34 |
带火星木条的状况 |
微亮 |
亮 |
很亮 |
复燃 |
复燃 |
很亮 |
很亮 |
复燃 |
复燃 |
复燃 |
很亮 |
请根据实验回答下列问题:
①本实验中使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠:(填“是”或“否”)。
②收集的氧气占容积的体积分数最低为%时,可使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数是%(计算结果保留整数)。
③用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时,往往难以复燃,这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致,此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如右图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响,欲使带火星的木条复燃,应将加热双氧水的最高温度控制在℃。
(4分)某校研究性学习小组用下图装置进行镁条在空气中燃烧的实验。当燃烧停止,冷却后打开止水夹,进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%。请回答:
(1)冷却后打开止水夹,水能进入集气瓶的原因是。
(2)如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的%。现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%,根据空气的组成可推出减少的气体中有氮气。
【发现问题】氮气是怎么减少的呢?
【作山假设】氮气与镁条反应而减少。
【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧,产物为氮化镁(Mg3N2)固体。请你写出该反应的文字表达式,氮化镁中氮元素的化合价为价。
(4分)元素周期表是学习和研究化学的重要工具。下表是元素周期表中的一部分,请认真分析表中信息,回答下列问题:
![]() 周期 |
ⅠA |
ⅡA |
ⅢA |
ⅣA |
ⅤA |
ⅥA |
ⅦA |
0 |
2 |
3 Li 锂 6.941 |
4 Be 铍 9.012 |
5 B 硼 10.81 |
6 C 碳 12.01 |
7 N 氮 14.01 |
8 O 氧 16.00 |
9 F 氟 19.00 |
10 Ne 氖 20.18 |
3 |
11 Na 钠 22.99 |
12 Mg 镁 24.31 |
13 Al 铝 26.98 |
14 Si 硅 28.09 |
15 P 磷 30.97 |
16 S 硫 32.06 |
17 Cl 氯 35.45 |
18 Ar 氩 39.95 |
(1)查找出原子序数为10的元素的名称,其相对原子质量为。
(2)地壳中含量仅次于氧的非金属元素符号是,该元素原子的质子数为。
(3)硫元素的原子结构示意图为,该元素的原子核外有个电子层,其化学性质比较活泼,在化学反应中易(填“得”、“失”)电子。
(4)由原子序数为1、7和17的三种元素组成的化合物是(写化学式)。
某学生为了证明甲烷中含有碳、氢元素,设计并完成了如下实验方案,请你帮他完成下面的实验报告:
实验目的:证明甲烷中含有碳、氢元素
实验用品:火柴、盛有甲烷的贮气瓶、一个洁净干燥的小烧杯、澄清石灰水
实验步骤 |
实验现象 |
结论 |
①点燃甲烷 ②将洁净干燥的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方 |
证明含有元素 |
|
③将蘸有的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方 |
证明含有元素 |
请你参与下列探究。
【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中,发现生成红色固体物质的同时,有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望,生成的是什么气体呢?
【提出猜想】从物质组成元素的角度分析,放出的气体可能是SO2、O2、H2。
【查阅资料】SO2易溶于水,它能与NaOH溶液反应,生成Na2SO3和H2O。浓硫酸是干燥剂,能吸水。
【方案设计】依据上述猜想,实验小组同学分别设计了如下方案:
(1)甲同学认为是O2,则检验方法是。
(2)乙同学认为是SO2,则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中,称量通气前后洗气瓶的质量。写出SO2与NaOH反应的化学方程式:。
(3)实验小组同学合作设计了如下组合实验方案,排除和验证猜想的气体。
如果放出的是O2和H2的混合物,你认为方案中的安全隐患是。
丙同学认为:为确保安全,实验前应先收集一试管气体,用拇指,若不发出 ,方可采用上面的装置进行实验。
【实验探究】经丙同学确认安全后,小组同学首先对装置A进行称量,再将收集到的气体从a通入,过一会儿点燃B处酒精灯;一段时间后,发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色;停止通气,再次称量装置A,发现质量不变。
结论:(4)铁粉与硫酸铜溶液反应时,产生的气体是 。
(5)写出H2还原CuO的化学方程式:。
【思维拓展】
(6)不通过称量,如何判断SO2与NaOH溶液发生了反应呢?有一同学设计了下图所示的装置进行实验,
发现试管内液面上升,就得出SO2与NaOH溶液发生反应的结论。其他同学认为这一方案不严谨,理由是 。