电池是日常必备用品之一,但它也是环境污染的一个重要来源。下面是某兴趣小组利用废旧锌锰干电池作为原料,并进行相关探究的过程。
【知识储备】
(1)锌锰电池的构造和组成(见图)。
(2)结晶水合物的特殊性质:在逐步升高温度条件下,
结晶水合物能失去部分或者全部结晶水,如蓝色的胆矾
晶体(CuSO4 •5H2O)受热时可失去结晶水变为白色的无
水硫酸铜粉末(CuSO4)。
(Ⅰ)制备皓矾晶体(ZnSO4•xH2O)
小组同学参观了某回收废旧锌锰电池的工厂,其回收工艺流程如图:
将滤液2蒸发浓缩、冷却结晶可得到皓矾晶体(ZnSO4•xH2O),蒸发时要用要用玻璃棒不断搅拌,目的是防止 引起液滴飞溅。
(Ⅱ)兴趣拓展——回收二氧化锰
实验(Ⅰ)中部分步骤可回收较纯净的二氧化锰固体。(1)小王同学认为试剂a为水,你认为能不能实现实验目的?答: 。
(2)在空气中充分灼烧的目的是 。
(Ⅲ)皓矾晶体中结晶水含量的测定
小组同学将部分皓矾晶体(ZnSO4•xH2O)带回实验室,用下图装置测定晶体中结晶水的含量(图中半透膜可让气体通过又可防止固体粉末进入导管)。
测定方法:称取28.7g晶体置于C装置的硬质玻璃管中,加热至完全失去结晶水:
(ZnSO4•xH2O ZnSO4 + xH2O),冷却至常温后,称量玻璃管中固体其质量为16.1g。
(1)B中的试剂可从下列物质中选取,你的选择是 。
A.浓硫酸 | B.硝酸银溶液 | C.饱和碳酸钠溶液 | D.澄清石灰水 |
(2) 实验过程中若不通入CO2测得的结果将 (填“偏大”、 “偏小”或“无影响”)。
(3)根据实验结果,计算皓矾晶体中结晶水的x值为 。
(5分)Ti是一种重要的航天金属材料。某学习小组对三种金属Ti、Al、Cu的金属活动性顺序进行探究。过程如下:
【提出假设】a.Ti金属活动性比Al强。 b.Al金属活动性比Cu强。
【查阅资料】钛能与盐酸反应。
【实验设计】同温下,取大小相同的这三种金属薄片,分别投入等体积等浓度的足量的稀盐酸中反应,观察现象。
【操作分析】三种金属加入盐酸前都先用砂布将表面擦光亮,其目的是。
A.除去氧化膜,利于直接反应
B.使表面光亮,易观察现象
C.使反应金属温度相同,易反应
【实验现象】
金属 |
Ti |
Al |
Cu |
与盐酸反应现象 |
反应缓慢 |
反应剧烈 |
无明显现象 |
【实验结论】(1)原假设中不正确(填“a”、“b”或“a与b”)。
(2)三种金属的金属活动性由强至弱的顺序为。
【结论应用】能否用铝制容器来盛装波尔多液(含硫酸铜),(填“能”或“否”);理由是。
某实验小组为检验露置在空气中的NaOH固体是否变质并确定其组成,开展了以下探究活动。
【讨论与交流】
(1)NaOH能与空气中的__________(填化学式)发生反应生成Na2CO3。
【查阅资料】
①NaOH在空气中不会转化成NaHCO3;
②Na2CO3的水溶液呈碱性。
③CaCl2、NaCl的水溶液均呈中性。
【猜想假设】猜想一:固体全部为NaOH。
猜想二:固体全部为__________。
猜想三:固体为NaOH和Na2CO3的混合物。
【实验探究一】将待检固体溶于水配成溶液。按以下两种方案进行实验:
(2)方案一:用洁净的玻璃棒蘸取该溶液滴在pH试纸上,测得pH__________(填“>”、“<”或“=”)7,说明猜想一成立。
(3)方案二:取该溶液少许,往其中加入足量稀盐酸,有气泡产生,说明猜想_______不成立。
【归纳与总结】很明显,方案一的结论__________(填“正确”或“错误”),理由是__________。
【实验探究二】为进一步确定原固体的组成,该实验小组的同学称取42.4g待检固体于烧杯中,加入157.6g水,配成200g溶液,并将它平均分成四等份,分别加入CaCl2溶液,将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥并称量,实验数据如下表:
实验项目 |
1 |
2 |
3 |
4 |
加入CaCl2溶液质量 |
50g |
100g |
150g |
200g |
产生的沉淀质量 |
4g |
8g |
10g |
10g |
(4)实验小组同学根据实验数据的分析,根据实验3所得沉淀质量计算并判断猜想__________成立,有部分同学提出不必要做实验4,理由是__________。
(5)实验小组对4次实验后的沉淀经过洗涤、干燥后再称量,如果省略洗涤沉淀的步骤,对Na2CO3的质量计算结果影响是__________(填“偏大”或“偏小”)。
【实验探究三】
(6)实验探究一的两个方案都不完善,实验探究二虽然能得出固体的组成,但它的实验操作比较复杂,请你设计一个较简单的探究方案来验证固体的组成。
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
某化学兴趣小组在做完制取二氧化碳的实验后(用石灰石和稀盐酸制取),对反应后反应器内的剩余溶液的溶质成分产生了兴趣,他们继续进行了以下实验探究。
【分析推断】根据制取二氧化碳的反应原理,可以确定剩余溶液中一定含有氯化钙。但其中是否含有氯化氢需要通过实验来证明。若剩余溶液显酸性(含有H+),说明含有氯化氢。
【查阅资料】碳酸钙不溶于水,氢氧化钙微溶于水,氯化钙溶液呈中性。
【实验过程】将剩余的溶液倒入烧杯中,微热后冷却到室温。
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
|
甲同学 |
取烧杯中溶液少许于试管中,向其中滴加①____________ |
现象:溶液变为红色 |
溶液显酸性(含有H+);溶质中有氯化氢。 |
乙同学 |
取烧杯中溶液少许于试管中,向其中加入少量锌粒 |
现象:②_____________ |
|
丙同学 |
取烧杯中溶液少许于试管中,向其中加入少量石灰石 |
现象:③_________________ 化学方程式为: ④______________________ |
【拓展提高】若要从剩余溶液中得到尽可能多的纯净的氯化钙固体,同学们认为可以向剩余溶液中加入稍过量的 ⑤__________(填化学式),经 ⑥___________、蒸发等操作后即可完成。
碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的盐,通过实验验证、探究它们的化学性质。
【查阅资料】
①Na2CO3 + CaCO3 = CaCO3↓+ 2NaCl
②2NaHCO3Na2CO3 +CO2↑+ H2O
③Ca(HCO3)2易溶于水。
④CaCl2溶液分别与NaHCO3、Na2CO3溶液等体积混合现象(百分数为溶质质量分数)
NaHCO3 |
Na2CO3 |
||||
0.1% |
1% |
5% |
0.1% |
||
CaCl2 |
0.1% |
无明显现象 |
有浑浊 |
有浑浊 |
有浑浊 |
1% |
无明显现象 |
有浑浊 |
有浑浊,有微小气泡 |
有沉淀 |
|
5% |
无明显现象 |
有浑浊 |
有浑浊,有大量气泡 |
有沉淀 |
【进行实验】
【解释与结论】
(1)实验1中,NaHCO3与盐酸反应的化学方程式为。
(2)实验2中,试剂a为。
(3)实验3中,NaHCO3与CaCl2反应的化学方程式为:
2NaHCO3+ CaCl2 ="=====" + + + H2O
【反思与评价】
(1)实验2中,加热NaHCO3后,试管Ⅰ中残留固体成分可能为(写出所有可能)。
(2)资料④中,NaHCO3溶液与CaCl2溶液混合的现象中,有些只观察到浑浊、未观察到气泡,原因可能是。
某化学课堂围绕“酸碱中和反应”,将学生分成若干小组,在老师引导下开展探究活动。以下是教学片段,请你参与学习并帮助填写空格(包括表中空格)。
【演示实验】将一定量的稀H2SO4加入到盛有NaOH溶液的烧杯中。
【学生板演】该反应的化学方程式。
Ⅰ.定性探究
【提出问题】实验中未观察到明显现象,部分同学产生了疑问:反应后溶液中溶质是什么呢?
【猜想】针对疑问大家纷纷提出猜想。
甲组同学的猜想如下:
猜想一:只有Na2SO4
猜想二:有Na2SO4和H2SO4
猜想三:有
猜想四:有Na2SO4、H2SO4和NaOH
乙组同学对以上猜想提出质疑,认为有一种猜想是不合理的。你认为不合理的猜想是哪一种并说出理由。
【继续实验】
(1)丙组同学取烧杯中的少量溶液于试管中,滴加几滴CuSO4溶液,无明显变化,溶液中一定没有。
(2)为了验证其余猜想,各组同学取烧杯中的溶液,并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaC12溶液、Na2CO3溶液,分别进行如下三组探究实验。
实验方案 |
测溶液pH |
滴加Na2CO3溶液 |
滴加BaCl2溶液 |
实验操作 |
![]() |
![]() |
![]() |
实验现象 |
试纸变色,比照比色卡,pH<7 |
产生白色沉淀 |
|
实验结论 |
溶液中有H2SO4 |
溶液中有H2SO4 |
溶液中有H2SO4 |
【得出结论】通过探究,全班同学一致确定猜想二是正确的。
【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究,并且得出正确结论给予肯定。同时指出上述三个实验探究中存在两处明显错误,请大家反思。同学们经过反思发现了这两处错误:
(1)实验操作中明显的一处错误是;
(2)实验方案探究中也有一个是不合理的,不合理的原因是。
II.定量探究
取上述【演示实验】反应后烧杯中的溶液100 g,设计如下实验:
计算【演示实验】反应后溶液中Na2SO4的质量分数是多少?(请列出计算过程)