工业上用碳酸钠溶液与石灰水反应制烧碱。对于碳酸钠溶液与石灰水是否恰好完全反应,某化学兴趣小组的同学将其产物进行过滤,并对滤液进行如下探究。
【提出问题】滤液中含有哪些溶质?
【猜想与假设】假设一:滤液中只含氢氧化钠
假设二:滤液中含氢氧化钠和碳酸钠
假设三:滤液中含
假设四:滤液中含氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠
【进行实验】甲同学设计了如下实验方案:
实验步骤 |
实验现象 |
结论 |
取少量滤液放在试管中,再滴入氯化钙溶液 |
若生成白色沉淀 |
碳酸钠过量 |
若无明显现象 |
恰好反应 |
【反思与评价】
(1)碳酸钠溶液与石灰水反应的基本类型为 。
(2)乙同学认为假设四不合理,理由是 。
(3)丙同学认为甲同学设计方案还不能说明碳酸钠溶液和澄清石灰水恰好完全反应,她的理由是 。
(4)丁同学认为要说明碳酸钠溶液与石灰水是否恰好完全反应,还需在甲同学实验方案的基础上进行实验。她的实验方案是:
实验步骤 |
实验现象和结论 |
|
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|
【定量研究】
(5)戊同学称取100g烧碱固体样品(样品中的杂质是碳酸钠),加水溶解得到溶液A,取A溶液的1/5向其中加入CaCl2溶液。反应时CaCl2溶液与沉淀的质量关系如图所示。
①样品中氢氧化钠的质量为 g;
②计算所加CaCl2溶液中溶质的质量分数。(写出计算过程)
化学教材 “寻找新的催化剂”研究性实验,引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】(1)氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?
(2)氧化铁与二氧化锰催化效果哪个好?
【实验探究】
实验步骤 |
实验现象 |
①分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中,向A试管中加入a g氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条,观察现象。 |
A试管中产生大量气泡,带火星木条复燃,B试管中的现象 |
②待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管内,如此反复多次实验,观察现象。 |
试管中均产生大量气泡,带火星木条均复燃 |
③将实验②中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量仍为a g。 |
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④分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中,向C试管中加入a g氧化铁粉末,向D试管中加入a g二氧化锰粉末,观察现象。 |
![]() |
(1)A中产生的气体是 ;B试管中的现象 。
(2)实验②、③证明:氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化,可以作过氧化氢分解的催化剂;
(3)写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式 。
(4)实验设计④的目的是 ,若实验④观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是 。
小雨阅读课外资料得知:双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂,于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
查阅资料:氯酸钾、氯化钾等固体可以溶解于水,二氧化锰、氧化铜等固体不溶于水。
【设计实验】小雨以生成100毫升的氧气为标准,设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。
实验序号 |
氯酸钾质量 |
其它物质质量 |
待测数据 |
① |
1.5g |
||
② |
1.5g |
CuO 0.5g |
|
③ |
1.5g |
MnO2 0.5g |
(1)上述实验应测量的 “待测数据”是 ;
(2)若实验②比实验①的“待测数据”更 (填“大”或“小”),说明 氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(3)将实验②反应后的固体进行加水溶解、 (填操作名称)、洗涤干燥、称量等步骤后,得到黑色粉末0.5g。
(4)将步骤(3)得到的黑色粉末放入另一试管中,向试管中倒入适量的双氧水(重复多次此实验),观察到试管中均能迅速产生大量气泡。
试写出该反应的符号表达式 。
【预期结论】综合以上步骤(2)(3)(4)可得出氧化铜能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是 。
研究和控制化学反应条件有重要意义。
(1)同学们想探究双氧水的浓度对反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验,记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
实验 |
双氧水的质量(g) |
双氧水浓度(%) |
二氧化锰质量(g) |
收集时间(s) |
1 |
50 |
6 |
5 |
200 |
2 |
50 |
12 |
5 |
100 |
3 |
50 |
18 |
______ |
67 |
①写出上述反应的文字表达式________________________。
②实验3中,加入的二氧化锰质量为___________g。
③相同条件下,实验3产生氧气的速率最快,说明________________________。
④同学通过查阅资料得知,双氧水在70℃以上会较快分解产生氧气。
为了验证加热双氧水也可以产生氧气,同学们选择右图装置(气密性良好)进行实验。实验中观察到试管内产生气泡,但将带火星的木条放在导管口没有复燃,可能的原因是________________,同学分析原因后,采用了____________法收集气体,再检验,证明加热双氧水也可产生氧气。
研究性学习小组选择“过氧化氢生成氧气的快慢与什么因素有关”的课题进行探究,以下是他们探究的主要过程:
【假设】过氧化氢生成氧气的快慢与催化剂种类有关
【实验方案】常温下,在两瓶体积相同、浓度相同的过氧化氢溶液中分别加入相同质量的二氧化锰和红砖粉,测量各生成一瓶(相同体积)氧气所需要的时间。
【进行实验】图示是他们进行实验的装置图,气体发生装置中A仪器的名称是:_________,此实验中B处宜采用的气体收集方法是_____________。
【实验记录】
实验编号 |
1 |
2 |
反应物 |
6% 过氧化氢 |
6% 过氧化氢 |
催化剂 |
1 g红砖粉 |
1 g 二氧化锰 |
时间 |
152 s |
35 s |
【结论】该探究过程得出的结论_____________________。
【反思】过氧化氢在常温下分解缓慢,加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快。若要证明二氧化锰和红砖粉是否是该反应的催化剂,还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的___________和_________是否变。
过氧化氢生成氧气的快慢还与哪些因素有关?请你帮助他们继续探究。(只要求提出假设和实验方案)
同学们探究“影响实验室用过氧化氢溶液制取氧气反应速率的因素”,过程如下:
(1)对已有化学知识和生活经验的思考:
化学知识和生活经验 |
思考 |
木炭在氧气中燃烧比在空气中更旺 |
双氧水的浓度可能会影响生成氧气的快慢 |
夏天,将食品放在冰箱里不容易腐烂 |
(8) |
(2)根据上述思考设计了如下实验:
组别 |
温度 |
二氧化锰的质量 |
双氧水的浓度和体积 |
观察产生气泡的速率 |
1 |
室温 |
0.5g |
5%、50 mL |
反应平稳,有大量气泡产生 |
2 |
加热 |
0.5g |
w%、50 mL |
气泡急速产生,并产生大量白雾 |
3 |
室温 |
0.5g |
30%、50 mL |
气泡呈爆发式产生,并带出反应液 |
① 实验2中双氧水的浓度(w %)以(9) 为宜。
② 通过比较(10) 两组实验,可③以得到“浓度越大,化学反应越快”的结论。
③ 实验结论:第(11) 组方案比较适合在实验室制取氧气。
④ 通过分析思考,影响化学反应速率的因素可能还有(12) 。(写出一条)