某化学兴趣小组有一次活动的内容是:对一包干燥的红色粉末组成进行探究。请你参与并回答有关问题。
【教师提醒】它由Cu 、Fe2O3、Fe(OH)3三种固体中的一种或两种组成。
【提出猜想】红色粉末可能的组成有:
①只有Cu ②只有Fe2O3
③只有Fe(OH)3 ④是Fe2O3、Fe(OH)3的混合物
⑤是Cu 、Fe2O3的混合物 ⑥是Cu 、Fe(OH)3的混合物
【资料获悉】(1)2Fe(OH)3Fe2O3 +3H2O
(2)白色无水CuSO4遇水变蓝
(3)Cu在FeCl3溶液中发生反应:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
【探究思路】利用物质的性质不同设计实验加以甄别,先分别探究其中是否含有Fe(OH)3、Cu等,逐步缩小范围,然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究其组成。
(装置内空气中的水蒸气、CO2忽略不计)
【实验探究】
(1)甲同学取适量红色粉末装入试管中,按图28-1进行实验。结果无水CuSO4没有变蓝,从而排除猜想中的 。(填猜想中的序号)
(2)在甲同学实验结论的基础上,乙同学另取少量红色粉末于试管中,滴加足量稀盐酸,振荡后观察,发现固体全部溶解,溶液变色。乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤,而丙同学认为只能排除猜想①,你认为 的观点正确(填“乙”或“丙”)。
(3)丁同学为进一步确定红色粉末的组成,称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中,按图28-2在通风橱中进行实验。开始时缓缓通入CO气体,过一段时间后再加热使其充分反应。待反应完全后,停止加热,仍继续通CO气体直至玻璃管冷却。反应前后称量相关装置和物质的总质量,其数据如下表:
|
反应前 |
反应后 |
Ⅰ组 |
玻璃管和红色粉末的总质量为37.3 g |
玻璃管和固体物质的总质量为36.1 g |
Ⅱ组 |
洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0 g |
洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1 g |
【交流讨论】
(1)在装置A中先通CO气体的作用是 。
(2)应该选择 组的实验数据计算来确定红色粉末的组成。最终计算结果表明:该红色粉末的组成是猜想中的第 组(填序号)。
(3)写出A装置中发生反应的化学方程式 ;实验中观察到A装置中的现象为 。
(4)为了防止溶液倒吸,本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处? (填“需要”或“不需要”),理由是 。
【反思评价】 戊同学指出:从环保角度,图28-2装置有严重不足之处。你认为应该如何改进? 。
【拓展延伸】有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H2代替,并将图28-2中B装置换成盛有碱石灰(生石灰和氢氧化钠固体混合物)的干燥管,来确定该红色粉末的组成,你认为是否可行? (填“可行”或“不可行”)
正确连接如下图所示的装置进行实验,可以验证某混合气体的成分是CO2和CO。请回答下列问题:
(1)连接装置导管口的顺序:混合气体→(填导管接口代号)。装置乙分液漏斗中应加入。
(2)证明CO存在的有关反应的化学方程式是,。
(3)证明原混合气体中CO2存在的实验现象是。
(4)此实验不足之处是。
(7分)请你根据提供的实验仪器和药品参与实验室气体制备的研究与实践。实验仪器如下图所示(导管、橡皮塞等未画出):
实验药品:二氧化锰、5%双氧水、大理石、稀盐酸、稀硫酸、高锰酸钾
【比较研究】 请填写下表
制取气体 |
反应物状态 |
反应条件 |
收集方法和依据 |
|
氧气 |
固体 |
加热 |
______集气法 |
O2不易溶于水 |
二氧化碳 |
__________ |
不需加热 |
向上排空气法 |
|
【实践研究】
(1)某同学选用a、c、d、f、j等组装制取和收集氧气的装置,该同学选用的药品是 。
(2)下列是该同学部分实验操作,其中不合理的是 。
A.先检查装置的气密性,后加药品 B.先固定试管,后放置酒精灯
C.先将导管伸入集气瓶,后加热试管 D.实验结束先熄灭酒精灯,后将导管移出水面
(3)四位同学根据提供的实验仪器分别设计了下列四套制取和收集二氧化碳的装置。
他们对设计的装置相互进行了交流评价。其中可能收集不到二氧化碳气体的装置是 ;
D装置能够使反应随时停止和发生,其中铜网兜换成铁制的后果是。
小明来到实验室时,发现实验桌上有五瓶敞口放置的NaOH溶液,他想这五瓶NaOH溶液一定变质了。请你用方程式表示变质的原理:。
其变质程度如何呢?
【提出猜想】小明猜想:这五瓶NaOH溶液可能全部变质了,也可能。
通过查资料,小明知道:CaCl2溶液和Na2CO3溶液发生复分解反应。
【实验探究】小明设计如下实验来验证自己的猜想,请根据表中内容填写表中有横线的格。
实验步骤 |
现象 |
结论 |
取第一个瓶中的NaOH溶液2毫升于试管中,滴加几滴酚酞试液。 |
由无色变红色 |
|
取第二个瓶中的NaOH溶液2毫升于试管中,滴加足量的CaCl2溶液。 |
白色沉淀 |
|
取第三个瓶中的NaOH溶液2毫升于试管中,先滴加足量的CaCl2溶液,然后再滴加酚酞试液。 |
NaOH溶液全部变质 |
|
取第四个瓶中的NaOH溶液2毫升于试管中,滴加几滴稀盐酸。 |
没有气泡放出 |
|
取第五个瓶中的NaOH溶液2毫升于试管中,滴加过量的稀盐酸。 |
(叙述整个过程出现的现象) |
部分变质 |
【拓展应用】保存NaOH溶液的方法是。
(1)小明在学习中体会到:检验CO2时总是用澄清石灰水,吸收CO2时总是用NaOH溶液。
实验探究:在体积相同盛满CO2的两集气瓶中,分别用注射器注入等体积的饱和石灰水和浓NaOH 溶液。实验装置和现象如图所示。
现象结论:根据甲装置中产生的实验现象,写出其中发生化学反应的方程式 ,解释通常用澄清石灰水而不用NaOH溶液检验CO2的原因;吸收CO2较多的装置是。
(2)计算验证:另一位同学小白进行了下列计算:
问题假设:有含a克Ca(OH)2的Ca(OH)2溶液和含a克NaOH的NaOH溶液各100g,分别通入CO2气体,生成CaCO3和Na2CO3时,两种溶液吸收CO2气体各多少克?
计算结果:Ca(OH)2溶液吸收了44a/74克CO2气体;NaOH溶液吸收了44a/80克CO2气体(小白想:我只是比较两个结果,可以不约分)
计算结果分析:含等质量溶质的Ca(OH)2溶液和NaOH溶液吸收CO2,Ca(OH)2溶液吸收的CO2的质量多。
结论:吸收CO2应该用饱和澄清石灰水。
思考评价:
小白的计算是否正确;
小白的计算结果分析是否正确:;
小白的结论是否正确:;理由:。
(3)现在由你来进行合理的计算验证,你的问题假设是:“相等的Ca(OH)2溶液和NaOH溶液,分别通入CO2气体,生成CaCO3和Na2CO3时,两种溶液吸收CO2气体各多少克?”
具体计算时,你还需要的数据是。
化学小组同学在加热二氧化锰样品时,发现有气泡产生(如图一所示),于是他们对这个异常现象进行了探究。
(1)对气体成分的探究:加热二氧化锰样品,用燃着的木条靠近试管口,木条熄灭。将气体通入澄清的石灰水,发现石灰水变浑浊,产生的气体是
(2)对气体来源的探究:
【假设1】甲同学认为:该气体来自于试管中的空气,请你设计实验证明该假设不成立
实验步骤及现象 |
结论 |
假设不成立。 |
【假设2】乙同学认为:二氧化锰样品中可能混有炭粉,炭粉发生反应生成了该气体。他设计了如图二所示的实验进行研究,其中B装置的作用是检验A中反应是否完全,B中的试剂是,实验中观察到D处澄清石灰水变浑浊。他又用氮气代替空气(氮气不参与该实验中的任何反应),重复上述实验,发现D处澄清的石灰水也变浑浊。
【结论】通过乙同学的实验证明,二氧化锰中混有炭粉,炭粉与反应产生了这种气体。