定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法-优题课

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的研究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝   ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂ ③Cu₂O与稀H₂SO₄反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H₂SO₄，实验现象为        ，结论为红色固体中含有Cu₂O．
方案2 装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O．

（1）为确保探究的科学、合理、安全．实验中还应采取的措施有      ；（填序号）
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓H₂SO₄的洗气瓶
（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O．写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式
方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行      次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a，b应符合的数学关系式为      。

科目化学题型探究题难度困难

某活动小组对教材中关于钟乳石形成过程的介绍产生了浓厚的兴趣，设计并进行了下列实验，请你帮助完成相关问题。

【探究活动一】钟乳石形成过程中物质的变化

查阅资料：（1） $CaC O_{3}$ 与 $C O_{2}$ 、 $H_{2} O$ 以发生化合反应，生成可溶于水的 $Ca （ HC O_{3} ）_{2}$ 。

（2）溶有 $Ca （ HC O_{3} ）_{2}$ 的水遇热或当压强突然变小时，溶解在水里的 $Ca （ HC O_{3} ）_{2}$ 就会重新生成碳酸钙沉积下来，同时放出二氧化碳。

实验过程：

实验步骤与方法	实验现象	分析与结论
步骤1：取一定量澄清石灰水于试管中，通入 $C O_{2}$ 。	溶液变浑浊	生成的沉淀物是
步骤2：向步骤1所得混合物中继续通入 $C O_{2}$	浑浊液又变澄清	化学方程式为
步骤3：加热步骤2所得溶液	溶液又变浑浊	溶洞中能通过　　个反应把 $CaC O_{3}$ 从一个地方“转移”到另一个地方，从而形成奇妙的、形态各异的钟乳石。

交流讨论：同学们认为 $NaOH$ 和 $Ca （ OH ）_{2}$ 溶液中都含有　　，所以具有相似的化学性质。那么 $NaOH$ 溶液是否也能与 $C O_{2}$ 反应生成 $NaHC O_{3}$ ？

【探究活动二】 $C O_{2}$ 通入 $NaOH$ 溶液中，产物中是否有 $NaHC O_{3}$ ？

实验过程：

实验步骤与方法	实验现象	分析与结论
步骤1：取一定量 $NaOH$ 溶液于试管中，通入一段时间 $C O_{2}$	无明显现象	一定发生的反应化学方程式是
步骤2：向步骤1所得溶液中加入过量 $Ca （ N O_{3} ）_{2}$ 溶液	澄清溶液变浑浊	加入过量 $Ca （ N O_{3} ）_{2}$ 溶液的目的是检验并除去
步骤3：过滤步骤2所得混合物，向滤液中加入　　。	有气体生成	通入 $NaOH$ 溶液中的 $C O_{2}$ 足够多时，　　（填“有”或“没有”） $NaHC O_{3}$ 生成。

反思提升：（1）若要用 $C O_{2}$ 与 $Ca （ OH ）_{2}$ 溶液反应获得 $CaC O_{3}$ ，实验中应该注意的问题是　　。

（2）通过上述实验探究活动，你对化学反应的新认识是　　。

化学实验室有一包白色粉末，可能由碳酸钡、氯化钾、硫酸钠、氯化钡、硫酸铜中的一种或几种组成，化学兴趣小组的同学对其成分进行了如下探究。

【提出问题】

该粉末的成分是什么？

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
步骤1：取适量粉末于烧杯中，加入足量的水，充分搅拌，过滤	产生白色沉淀和无色溶液	原粉末中一定不含有
步骤2：取少量步骤1的白色沉淀于试管中，加入过量的	沉淀部分溶解，并产生气泡	白色沉淀　　；原粉末中一定含有

【实验分析】

（1）步骤1中生成白色沉淀反应的化学方程式为　　。

（2）步骤2中沉淀部分溶解反应的化学方程式为　　。

【反思评价】

小亮认为上述实验还不能确定氯化钾是否存在，因此继续进行了如下实验：取少量步骤1所得溶液于试管中，向其中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀生成。由此得出结论：原白色粉末中一定含有氯化钾。小明认为小亮的实验不能确定氯化钾的存在，理由是　　。

用下列实验探究与溶液的反应。

实验一：将打磨后的铝片插入溶液，铝片表面出现红色固体且产生气泡，最终溶液呈无色。

（1）生成红色固体的化学方程式为　　。

（2）收集气体，　　（填操作）后点燃，产生淡蓝色火焰。该气体为　　。

实验二：将实验一所得无色溶液倒入水中，出现白色固体。过滤、洗涤，低温烘干。对所得白色固体作如下探究。

【资料】①能与作用生成。，白色固体，不溶于水，受热易分解生成和。

②与溶液反应会生成。，白色固体，不溶于水，能溶于含浓度较大的溶液，受热不分解。

【猜测】白色固体可能是：

a. ；b. ；C. 和。

【实验】取适量白色固体，利用如图装置充分加热，U型管中　　，则猜测b成立。

【反思】无色溶液倒入水中后出现白色固体的原因是　　。

实验三：在空气中被氧化成碱式氯化铜[]蓝绿色固体，其受热会分解生成、和。取一定量蓝绿色固体，充分加热，将生成的气体依次用足量的吸水剂氯化钙和烧碱溶液充分吸收。

（1）实验测得氯化钙增重0.36g，烧碱溶液增重0.73g。则碱式氯化铜的化学式为　　。

（2）若烧碱溶液吸收了空气中的，则测得的中值　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

含有铵根离子（ $N H_{4}^{+}$ ）的盐属于铵盐，兴趣小组对铵盐及相关问题进行探究。

【了解组成】

（1）一种常见铵盐的微观模型示意图为，则它表示的物质是　　（填化学式）。

（2）碳酸氢铵的化学式为 $N H_{4} HC O_{3}$ ，某种碳酸氢铵样品中氮元素的质量分数是21.8%，则该碳酸氢铵样品属于　　（填“纯净物”或“混合物”）。

【比较性质】

（1）已知硝酸铵溶液显酸性，则该溶液中含有的阳离子有 $N H_{4}^{+}$ 和　　（填离子符号）。

（2）常见的铵盐中，仅有碳酸氢铵在常温下就能分解，放出氨气，则常温下鉴别碳酸氢铵与硫酸铵的最简便方法是　　。

（3）铵盐与碱混合通常会放出氨气，因此，施肥时要避免铵态氮肥与碱性物质混用。写出加热条件下硫酸铵与烧碱反应的化学方程式：　　。

【提出问题】氨气与氯化氢反应可以得到一种铵盐，该反应常用于探究微粒的运动性。那么，微粒运动速率与气体的相对分子质量有什么关系呢？

【查阅资料】浓盐酸靠近浓氨水时，会出现大量的白烟：

【进行实验】

将一根玻璃管放在水平桌面上，在左右两端同时塞入分别滴有浓盐酸、浓氨水的脱脂棉，再塞紧橡皮塞。稍后，在靠近浓盐酸的一端最先出现白烟，见图甲：

（1）浓盐酸与浓氨水未直接接触就产生白烟，是因为浓盐酸和浓氨水都具有　　。

（2）由图甲实验可知，相同条件下相对分子质量越小的气体，其微粒运动速率越　　。

【拓展延伸】

再取一根V型玻璃管，开口向上竖直放置，在左右两端同时塞入分别滴有浓盐酸、浓氨水的脱脂棉，再塞紧橡皮塞。稍后，在靠近浓氨水的一端最先出现白烟，见图乙。

（1）图乙实验中，最先出现白烟的位置与图甲实验相反，说明相同条件下　　。

（2）实验中发现V型玻璃管发热，其原因是　　。

化学兴趣小组对实验室制取氧气进行了如下探究。

I、探究二氧化锰在过氧化氢分解反应中的作用

实验1：在试管中加入5mL5%过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。（如图）

实验2：向上述试管中加入二氧化锰粉末，把带火星的木条伸入试管，有大量气泡冒出，带火星的木条复燃。

实验3：待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。

实验4：探究催化剂的用量对过氧化氢分解速率的影响。每次实验均用30mL10%的 $H_{2} O_{2}$ 溶液，采用不同质量 $Mn O_{2}$ 粉末做催化剂，测定收集到500mL氧气所用的时间，结果如下：

实验序号	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧
$Mn O_{2}$ 粉末用量/g	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
所用时间/s	17	8	6	3	2	2	2	2

（1）实验1中，观察到有气泡产生，带火星的小木条未复燃。实验结论是　　。

（2）写出实验2发生反应的化学方程式　　。

（3）实验3的实验目的是　　。

（4）由实验4的实验结果可得出的结论是　　。

Ⅱ、探究高锰酸钾分解制取氧气的得氧率

高锰酸钾在用酒精灯加热分解的过程中，可能发生如下三个反应：

① $2 KMn O_{4} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} K_{2} Mn O_{4} + Mn O_{2} + O_{2} ↑$

② $6 KMn O_{4} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} 2 K_{2} Mn O_{4} + K_{2} M n_{4} O_{8} + 4 O_{2} ↑$

③ $KMn O_{4} \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} △ \end{matrix}}} \end{matrix} KMn O_{2} + O_{2} ↑$

（5）根据反应①，计算 $15.8 gKMn O_{4}$ 完全分解生成氧气的质量（写出计算过程）　　。

（6）已知： $得氧率＝ \frac{生成氧气的质量}{反应前反应物的质量} \times 100 %$ 。在反应①、②、③中，相同质量的高锰酸钾加热完全分解，理论上得氧率最高的是　　（填反应序号）。