小明将家中清洗伤口用的消毒液——“双氧水”拿到学校的实验室,在老师的指导下和同学们一起做了如下实验。
【第一组实验】检验该双氧水是否失效。
⑴ 实验过程
①在试管中加入5 mL 的“双氧水”,把带火星的木条伸入试管中,发现木条未复燃;
②用酒精灯给上述试管加热,液体中有气泡产生,把带火星的木条伸入试管中,发现木条仍未复燃;
③如右图装置进行操作,带火星的木条复燃,水槽中冰水所起的作用是 。
⑵ 实验结论: 。
【第二组实验】探究:氧化铜(CuO)能否催化“双氧水”分解
[猜想] Ⅰ. CuO不是催化剂、也不参与反应,反应前后质量和化学性质不变;
Ⅱ. CuO参与反应产生O2,反应前后质量和化学性质发生了改变;
Ⅲ. CuO是反应的催化剂,反应前后 。
[实验]用天平称量0.2gCuO,取5mL的过氧化氢溶液于试管中,进行如下实验:
⑶ 完成下表:
步骤③现象 |
步骤⑥结果 |
步骤⑦现象 |
结论 |
溶液中 , 带火星的木条复燃。 |
|
溶液中有气泡放出, 。 |
猜想Ⅰ、Ⅱ不成立,猜想Ⅲ成立。 |
⑷ 步骤③结束后,用手接触试管底部,感觉烫手。说明“双氧水”分解的化学反应 (选填“放热”或“吸热”)。
⑸ 步骤④需用到的实验仪器有:铁架台(带铁圈)、漏斗(带滤纸)、烧杯、 。
⑹ 操作④中需要将圆形滤纸折叠处理,下列图示中不该出现的情形是 _(填序号).
⑺ 步骤⑦的目的
⑻ 过氧化氢能被CuO催化分解放出O2的反应表达式为 。
【第三组实验】探究:不同种类催化剂能否改变“双氧水”分解出氧气的量
[实验]分别选用二氧化锰与氧化铜,采用下图试剂与装置实验,测量所得氧气的体积
⑼ 检查该装置气密性的方法是连接好装置,从水准瓶注水,量气管中液面与右边液面形成高度差,做好标记,一段时间后,两边高度差 (填“变大”、“变小”或“不变”),说明气密性良好。
⑽ 使用冷水冷凝的目的是 _。反应前应将液面调节到量气管的“0”刻度,并使两边液面相平,反应后读数前,还需要进行的操作是 。
⑾ 两次实验表明,使用不同催化剂在常温下测得量气管读数均为112.0mL(O2的密度为1.43 g/L),则实验中选用的量气管规格合适的是 (填字母序号)。
A. 100 mL B.200 mL C. 500 mL
⑿ [实验结论]:不同种类的催化剂 改变双氧水分解出氧气的量。
【拓展研究】查阅资料得知实验所取5mL 6%双氧水中含过氧化氢(H2O2)0.34 g。请计算说明过氧化氢中的氧元素是否全部转化为氧气。(请写出计算过程,4分)
氧气支持生命活动,也是一种重要的化工原料。
(1)实验室用如图所示的装置制取少量氧气。
①仪器a、仪器b的名称分别是 、 。
②锥形瓶内发生反应的化学方程式是 。
(2)工业上有多种制取氧气的方法,如:
方法一:在低温、加压条件下,将空气液化。然后将温度升高至﹣196℃~﹣183℃之间,使液态氮气先蒸发,剩余液态氧气储存于钢瓶里。
方法二:利用电解水的方法制取氧气,将得到的氧气干燥。在低温,加压条件下,使之转化为液态,储存于钢瓶里。
①从构成物质的微粒视角分析,在方法一空气液化过程中,主要改变的是 。
②某工厂用方法二制取氧气,发现氧气的产量略小于理论值,且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味。从元素守恒角度分析,该鱼腥气味的气体是 (填化学式或名称)。
(3)氢气和氧气在Pd基催化剂表面可反应生成H2O2,其微观示意图如图:
“解离”时,结构被破坏的分子是 (填化学式)。
(4)为探究双氧水的分解,进行以下两个实验:
①氯化物对双氧水分解的影响。
反应条件:6.0mL 30%双氧水,0.1g氯化物,室温;实验时间:1.5h。
实验数据如表所示:
氯化物 |
NaCl |
MgCl2 |
CuCl2 |
放出氧气的体积/mL |
2.0 |
4.0 |
420.0 |
双氧水的分解率/% |
0.30 |
0.60 |
63.18 |
由上表可知,双氧水保存时应绝对避免引入的离子是 (写离子符号)。
②pH对双氧水分解的影响。
反应条件:6.0mL 30%双氧水,60℃;
用NaOH溶液调pH;实验时间:1.5h。
实验结果如图所示:
由图可知,pH为 (填数字)时,双氧水的分解率最高。
(5)用双氧水可制得“鱼浮灵”“钙多宝”。
①“鱼浮灵”主要成分是2Na2CO3•3H2O2,可迅速增加水体含氧量,其原因是 。
②“钙多宝”主要成分是CaO2,常温下能与水反应生成氢氧化钙和氧气。长时间存放的过氧化钙中含有主要杂质是 (填化学式)、Ca(OH)2。
化学是一门以实验为基础的科学,实验是科学探究的重要手段。
(1)完成“探究某种盐的性质”实验,填写下表。
试管序号 |
甲 |
乙 |
丙 |
实验操作 |
|
|
|
实验现象 |
红色溶液 |
白色沉淀 |
无色气体 |
实验结论 |
该盐是 (选填“NaCl”“Na2CO3”“Na2SO4”),其水溶液呈 性。 |
||
实验解释 |
丙中发生反应的化学方程式: 。 |
||
实验计算 |
全班同学完成试管乙实验,共消耗质量分数为10.4%的BaCl2溶液50g,实验后最多收集到 g白色沉淀。 |
(2)处理“CO2的实验室制取与检验”实验废液。全班同学完成该实验共产生1000g含HCl废液(固体已除,大理石中杂质未参加反应),不能直接排放。
【实验方案】先测定废液中HCl的质量分数,再用熟石灰处理废液至中性。
【实验操作】
①称量 g NaOH固体,溶解,配制30g 5%的NaOH溶液。
②取100mL小烧杯,倒入20g废液样品,插入pH计测定溶液的pH,向废液样品中逐滴加入5%的NaOH溶液。实验过程中溶液pH变化如图所示。
③投入 g熟石灰处理剩余废液(写出计算过程)。
【实验反思】有同学提出也可以根据盐酸具有挥发性直接加热废液除去杂质HCl,并得到CaCl2。写出你的观点及理由: 。
某化学课堂围绕“酸碱中和反应”,将学生分成若干个小组展开探究。以下是教学片断,请你参加学习并填写空格。
【演示实验】将一定质量的稀盐酸加入盛有NaOH溶液的小烧杯中。
【提出问题】实验中未观察到明显现象,某同学提出疑问:反应后溶液中溶质是什么?
【猜憲与假设】针对疑问,大家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下,请补上猜想二。
猜想一:只有NaCl
猜想二:
猜想三:NaCl和HCl
猜想四:NaCl、NaOH和HCl
乙组同学认为有一种猜想不合理,不合理的猜想是 ,理由是 。
【实验探究】
(1)丙组同学取烧杯中的溶液少许于试管中,滴加几滴CuCl2溶液, (填实验现象),证明溶液中一定没有NaOH。
(2)为了验证其余猜想,各学习小组利用浇杯中的溶液,并选用了老师提供的pH试纸、K2CO3溶液、AgNO3溶液,进行如下三个方案的探究。
实验方案 |
测溶液的pH |
滴加K2CO3溶液 |
滴加AgNO3溶液 |
实验操作 |
|
|
|
实验现象 |
试纸变色,对照比色卡,pH<7 |
|
产生白色沉淀 |
实验结论 |
溶液中有HCl |
溶液中有HCl |
溶液中有HCl |
【得到结论】通过探究,全班同学一致认为猜想 正确。
【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究,并且得出正确结论的活动过程给予肯定,同时指出(2)中存在两处明显错误。同学们经过反思发现以下两处错误:
①实验操作中的错误是 。
②实验方案中也有一个错误,错误的原因是 。
石灰石是重要的化工原料。为研究石灰石的性质和用途进行如下探究。
Ⅰ.石灰石分解的探究
取三块形状大小相近的石灰石(长宽厚约为1cm×1cm×0.2cm),一块不加热,另两块分别在酒精灯和酒精喷灯(酒精化学式为C2H5OH)的火焰上加热2min(假设杂质加热时不发生变化)。探究过程如图所示,实验现象见表1。
表1 不同条件下的实验现象
实验组别 |
实验条件 |
试管B中的现象 |
甲 |
未加热 |
无明显现象 |
乙 |
酒精灯加热 |
呈浅红色 |
丙 |
酒精喷灯加热 |
呈红色 |
(1)通过甲、乙、丙三组对比实验,得出影响石灰石分解的因素是 。
(2)丙组实验加热石灰石时,在火焰上方倒扣一个用澄清石灰水润湿的烧杯,石灰水变浑浊,出现浑浊的化学方程式为 。此实验能否推断石灰石煅烧产生二氧化碳,并说明理由: 。
(3)丙组实验中,向试管B中逐滴滴入稀盐酸,至红色恰好褪去,轻轻晃动试管,溶液自下而上又变为红色。解释产生上述现象的原因: 。
(4)为检验丙组实验中的石灰石部分分解,设计实验:取研细后的粉末少许于试管中,
(补充完整实验方案)。
Ⅱ.石灰石煅烧温度的探究
【查阅资料】生石灰质量的优劣常采用“活性度”来街量。“活性度”的测定方法:取一定质量的生石灰,加入一定量的水,用指定浓度的盐酸中和,记录所消耗盐酸的体积数(单位为mL)。消耗盐酸的体积数越大,“活性度”越高。
某研究小组在电炉内煅烧石灰石样品,并测定煅烧产物(CaO)的活性度,数据见表2。
表2 不同条件下煅烧产物的活性度(mL)
煅烧时间/活性度/煅烧温度 |
1050℃ |
1100℃ |
1150℃ |
1200℃ |
1250℃ |
1300℃ |
12min |
790 |
836 |
868 |
808 |
454 |
412 |
16min |
793 |
856 |
871 |
845 |
556 |
530 |
20min |
795 |
863 |
873 |
864 |
617 |
623 |
(5)石灰石煅烧的最佳温度范围为1100~1200℃的证据是 。
Ⅲ.石灰石用途的探究
(6)石灰石是高炉炼铁的原料之一。石灰石能除去铁矿石中的SiO2,同时能提高单位时间内生铁的产率。分析加入石灰石能提高生铁产率的原因: 。
某兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和相关性质进行探究。
【气体制取】
(1)实验室用大理石与稀盐酸(1:2)制取二氧化碳的化学方程式为 。
(2)稀盐酸(1:2)是指浓盐酸与水按体积比1:2进行混合所得的盐酸。已知所用浓盐酸中溶质的质量分数为37%,密度为1.19g/cm3;水的密度为1g/cm3。计算所得稀盐酸中溶质的质量分数(计算结果保留一位小数)。
【实验探究】用实验证明碳酸型饮料(如汽水)中含有二氧化碳。
兴趣小组同学用如图所示的装置进行实验:打开汽水瓶盖,立即塞上带导管的橡皮塞,将导管另一端伸入装有试剂的试管中。甲、乙两位同学分别用不同的试剂进行实验。
甲同学在试管中加入少量澄清石灰水,观察到试管内 ,由此得到结论:该汽水中含有二氧化碳。
乙同学在试管中加入少量紫色石蕊溶液,观察到试管内 ,乙同学认为也能得到甲同学的结论。
【评价反思】兴趣小组的同学对甲、乙两位同学的实验方案进行评价。
(1)丙同学认为甲同学的方案比较合理,其试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)丁同学质疑乙同学的方案不够严密,认为也可能是该汽水中的柠檬酸随气体进入试管,而引起紫色石蕊溶液的变色。兴趣小组的同学针对丁同学提出的质疑进行了如下探究:
①查阅资料:柠檬酸为无色晶体,易溶于水和酒精;常温稳定,熔点153℃,熔化后沸腾前分解,分解温度约为175℃;柠檬,柑橘等水果中含有柠檬酸。
②乙同学在自己实验的基础上,未增加任何试剂,接着进行了一步实验操作,该操作是 ,可观察到 ,该反应的化学方程式为 。可以确认不是因为柠檬酸而引起紫色石蕊溶液的变色。