过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体。在一次科技活动中,某化学兴趣小组的同学将包有Na2O2固体的棉花放入了如图1的实验中,发现了高低不同的两根蜡烛,下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭;同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来。
(1)实验过程中“下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有
、 的性质。
(2)棉花为什么会燃烧呢?小组同学认为棉花要燃烧,除了满足“棉花是可燃物”这一条件,还另需满足a: 、 b: 两个条件。
[提出问题]:在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢?
[查阅资料]:1、在常温下Na2O2和CO2能发生化学反应。
2、无水硫酸铜为白色固体,吸水后变为蓝色。
[设计实验]:经过讨论后,小组同学设计了如下图2的实验进行探究。
[实验步骤]:①检查整套装置的气密性;②把相关的试剂放入对应的仪器内(D装置的U型管内放有足量的Na2O2固体,烧杯内盛有饱和的澄清石灰水),并按图2组装整套实验仪器;③用力推动针筒的活塞,把稀盐酸注入试管内;④一段时间后,在P处放置一根带火星的小木条,观察现象。
注:整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。
[实验现象]:①无水硫酸铜没有变蓝色;②带火星的小木条复燃;③饱和的澄清石灰水变浑浊。
[实验分析]:①浓硫酸的作用是: 。
②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是 。
[得出结论]:①“小木条复燃”说明Na2O2和CO2反应产生的一种气体,使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件;②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na2O2和CO2反应将 能转化为热能,使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件。
[拓展提高]:①Na2O2和CO2反应除生成一种气体外,还生成了一种固体,小明认为生成的固体是NaOH,小红认为是Na2CO3,同学们经过思考后认为 同学的猜想是错误的,理由是: 。
②Na2O2和CO2反应的化学方程式是 。
为了验证二氧化碳与氢氧化钠可以发生化学反应,某小组用下图所示装置进行实验。请回答下列问题:
(1)打开止水夹a和c,关闭活塞b,从长颈漏斗向锥形瓶中注入稀盐酸至长颈漏斗下端管口浸没在液面下的原因是。
(2)当观察到烧杯中__________(填实验现象)时,说明集气瓶中已集满二氧化碳气体。然后进行的操作是,向集气瓶中加入适量的NaOH溶液,然后关闭活塞b,轻轻振荡集气瓶。一段时间后可观察到,证明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应。
(3)小红认为仅做上述实验有不足之处,应利用上图装置做一个对比实验。该对比实验所选的试剂是______,产生的现象与上述实验不同的是____________。
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?
【提出猜想】从元素守恒的角度,放出的气体可能是SO2、O2、H2。
【查阅资料】SO2易溶于水,它能与NaOH反应,生成Na2SO3。
【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,你认为方案中的安全隐患是。
老师说:化学反应中,一种元素的化合价升高,肯定有元素的化合价降低,这是科学规律。丙同学根据老师这句话,说:“肯定不是” 。
【实验探究】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,B装置的尾部有水珠生成;停止通气,再次称量装置A,发现质量无增减。
结论:铁粉与硫酸铜溶液反应时,产生的气体是_________________。
写出B装置中发生化学反应的方程式_______________。
【思维拓展】
(1)由上述实验可以推出,硫酸铜溶液中可能含有____________物质。
(2)不通过称量,如何判断SO2与NaOH溶液发生了反应呢?丁同学设计了右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______________。要得到科学严谨的结论,仍利用该装置,补做的实验是______________。
收集蜡烛燃烧产生的CO2往往混有很多杂质,化学小组的同学设计了下图装置收集纯净的CO2。A中分液漏斗盛有足量液体,锥形瓶内有燃着的足量的蜡烛和盛有黑色粉末的烧杯。B中试管装有滴加酚酞的氢氧化钠溶液;C中试管装有盐酸。小组同学查资料得知CO2与Na2CO3溶液也能反应生成NaHCO3
(1)K1是打开的,K2是关闭的。打开A中分液漏斗的开关放下足够多的液体,发现蜡烛燃烧的更旺。B中的现象是(足够长的时间)_________;用三个化学方程式表示B中发生化学变化的原因______、______、_____。
(2)接着关闭K1,打开K2。B中的现象______________;C中的现象(B、C间的导管提前充满水)___________。
(3)C中的气体即为蜡烛燃烧产生的部分纯净的CO2。
请你参与某学习小组进行研究性学习的过程,并协助完成相关任务:
【研究课题】:探究热水壶底部水垢的主要成分
【查阅资料】:该小组同学通过查阅资料知道,天然水中一般都含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子,在加热时,这些离子趋于生成溶解度更小的物质—水垢(主要成分为碳酸盐、碱等的混合物)。同时,他们还查阅到下列有关物质的溶解性:
物质 |
Ca(HCO3)2 |
Mg(HCO3)2 |
Ca(OH)2 |
Mg(OH)2 |
CaCO3 |
MgCO3 |
溶解性 |
可溶 |
可溶 |
微溶 |
不溶 |
不溶 |
微溶 |
【提出猜想】:水垢的主要成分一定含有CaCO3和,可能含有Ca(OH)2和。写出Ca(HCO3)2受热分解的化学方程式。
【设计方案】:
⑴ 甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,取上层清液加入,没有白色沉淀,说明水垢中无Ca(OH)2;
⑵ 乙同学设计下列实验装置,进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分,步骤如下:
①按图组装仪器,将50g水垢试样放入锥形瓶中,加入足量某酸溶液;
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量(见下列曲线);
③待锥形瓶中不再产生气泡时,打开活塞B,从导管A处缓缓鼓入一定量的空气;
④再次称量干燥管内物质增加的质量;
⑤重复③和④的操作,直至干燥管内物质质量不变。
a.步骤①所加的酸溶液是。
b.装置Ⅱ的作用是;
从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是____________________。
c.研究性小组的同学通过简单计算,认为水垢中一定含有MgCO3,理由是。
【实验结论】通过上述探究可知:水垢的主要成分有。
人通过肺与外界进行气体交换,吸入空气,排出CO2等气体.但人体排出的CO2究竟是空气中原有的,还是人体代谢的最终产物.为了证实这个问题,某同学采用了如图装置进行实验.实验过程是:一同学反复慢慢从呼吸口呼吸,能证明人呼出的气体中所含有CO2不是来自空气,而是人体的代谢最终产物,请回答:
(1)呼气时,乙瓶中的现象是__________。
(2)甲瓶中所装试剂的作用是__________;丙瓶中所装试剂的作用是____________。
(3)请写出甲瓶中反应的化学方程式___________。
(4)能验证实验目的的现象是_________。