小华同学通过阅读课外资料得知,潜水艇中常用过氧化钠(Na2O2)作为供氧剂,有关反应的化学方程式为:2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑。
于是她用如图所的装置来制取CO2并验证其与Na2O2的反应。
(1)装置B的作用是 。
(2)反应一段时间后,装置E中收集到的气体主要是 ;反应后装置C硬质玻璃管中固体的成分是什么?高阳为此又进行了如下探究:
【猜想与假设】
猜想一 Na2CO3
猜想二Na2CO3和Na2O2
猜想三Na2CO3和NaOH
你认为还可能是
【设计实验】
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
①取少量样品于试管中,加入足量的水,振荡 |
固体完全溶解, |
样品中一定没有Na2O2 |
②取少量实验①所得溶液于另一试管中,加入过量的BaCl2溶液,振荡 |
有白色沉淀产生 |
猜想三正确 |
③取少量实验②所得上层清液于另一试管中,加入 溶液,振荡 |
有白色沉淀产生 |
【反思与评价】反应后装置C硬质玻璃管中的固体含有NaOH,原因可能是 。
为了培养学生的创新精神和实践能力,落实素质教育,近年来,怀化市大力推进实验教学,于2021年五月举行初中毕业考试实验操作考查。兴趣小组在学校的实验室进行【粗盐的提纯】实验,邀请你一起完成。
Ⅰ.溶解
Ⅱ.过滤
过滤时玻璃棒的作用是 。
小李同学对过滤后滤液的成分产生了浓厚的兴趣。
【查阅资料】
a.粗盐中除含泥沙等难溶性杂质外还含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等可溶性杂质。
b.BaSO4不溶于水、不溶于酸。
【设计实验方案并进行实验】为确认滤液中CaCl2、MgCl2、Na2SO4的存在,小李利用实验台上的NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液进行以下实验探究。
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
①往上述所得的滤液中加入足量的NaOH溶液,充分反应,静置,过滤 |
|
滤液中含有MgCl2 |
②往上述①的滤液中滴加足量的 ,充分反应,静置,过滤 |
|
滤液中含有CaCl2 |
③往上述②的滤液中加入足量的 ,充分反应,静置,过滤 |
有白色沉淀生成 |
滤液中含有Na2SO4. |
【实验反思】小宇同学认为实验③不够严谨,理由是 。老师告诉同学们,可在实验③所得的沉淀中加入足量的 (填“盐酸”或“稀硫酸”),观察到有气泡产生且有部分沉淀未溶解,则可验证Na2SO4的存在。
【实验结论】小组同学在老师的帮助下将上述杂质除去,然后将除杂后的滤液置于蒸发皿进行蒸发结晶,当观察到 ,就停止加热,利用余热蒸干。小李高兴的宣布:我们得到了纯净的氯化钠。
【实验拓展】小李欲通过计算检验氯化钠样品中是否含有氯化镁,取样品ag,充分溶解,滴加硝酸银溶液至不再产生沉淀为止。当产生沉淀的质量不等于 g(用含a的代数式表示)时,则含有氯化镁。
学习金属活动性顺序后,老师安排同学们开展系列实验探究金属间的置换反应规律。小明做完铝条和氯化铜溶液反应的实验后,将反应后的无色溶液(以下简称:待测溶液)倒入有水的废液缸中时,发现有白色沉淀析出的“异常现象”。小明设计实验开展了如下探究。请根据要求回答有关问题:
【发现问题】
小明取一滴管未倒完的待测溶液,将其注入盛有约三分之二试管体积的水中,依然产生大量白色沉淀(像牛奶一样)。
【提出问题】
待测溶液注入水中为什么有白色沉淀产生?白色沉淀是什么物质?
【查阅资料】
(1)AlCl3是一种无色透明晶体,极易与水反应生成难溶于水的Al(OH)3而产生白色沉淀;
(2)CuCl是一种不溶于水的白色固体,易溶于一定浓度的KCl、NaCl等含Cl﹣的溶液中;CuCl中Cu的化合价为 。
【提出猜想】
猜想Ⅰ:白色沉淀是Al(OH)3
猜想Ⅱ:白色沉淀是CuCl
猜想Ⅲ:白色沉淀是Al(OH)3和CuCl的混合物
【实验探究】
序号 |
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
① |
取一滴管待测溶液,将其注入盛有约三分之二试管体积一定浓度的NaCl溶液中 |
无明显实验现象 |
猜想 正确 |
② |
取约2mL待测溶液于试管中,向溶液中插入足量洁净的Al条,充分反应 |
有红色固体析出 |
|
③ |
取一滴管实验②后的溶液,将其注入盛有约三分之二试管体积的水中 |
无明显实验现象 |
【结论与反思】
(1)上述实验表明,Al和CuCl2溶液的反应是分步进行的。第一步反应生成CuCl,第二步CuCl继续和Al反应生成Cu。请分别写出上述两步反应的化学方程式:第一步: ,第二步: 。
(2)待测溶液中含有大量CuCl,为什么它没有以白色沉淀的形式存在?请说明原因: 。
(3)设计实验③的目的是 。
【启示与拓展】
通过对Al和CuCl2溶液反应的实验探究,使我们认识到,我们不少的传统认识远没有做到细致入微,特别是当观察到有红色固体析出,于是就贸然断定这个反应是个简单的、一步完成的置换反应。实际上还要关注物质变化的过程,通过比较和分析,得出可靠的结论。经过无数次实验证明,有些化学反应看似一步完成,实际上是分步进行的。请根据你所学知识,任举一例反应可能分步进行的实例: 。
利用物质性质,开展物质鉴别。
活动探究一:现有一瓶蒸馏水和一瓶稀氯化钾溶液,设计实验进行鉴别。
实验操作 |
实验现象和结论 |
方法一:各取一滴滴在洁净的玻璃片上晾干 |
观察到 的是氯化钾溶液。 |
方法二:各取少量于两支试管中,分别滴加少量硝酸银溶液。 |
观察到 的是蒸馏水。 |
【实验分析】方法二中反应的化学方程式是 。
【方法感悟】鉴别物质时,要依据性质差异,选择恰当方法,产生不同现象,达成鉴别目的。
活动探究二:老师提供了五瓶无色溶液,分别是碳酸钠溶液、稀盐酸、氯化钾溶液、硫酸钠溶液和氢氧化钡溶液。为鉴别它们,同学们进行了如下探究:
【探究性质】五种溶液两两之间能否发生反应?请写出符合条件的化学方程式各一个:
(1)有沉淀生成 ;
(2)有气体生成 。
【实验探究】他们将五瓶溶液分别编号为A、B、C、D、E,然后将B、C、D、E四种溶液分别取少量,并两两混合观察现象。
实验一 |
操作 |
B、C混合 |
D、E混合 |
现象 |
无明显现象 |
无明显现象 |
|
实验二 |
操作 |
B、D混合 |
C、E混合 |
现象 |
产生白色沉淀 |
无明显现象 |
|
实验三 |
操作 |
B、E混合 |
C、D混合 |
现象 |
无明显现象 |
【实验结论】
①通过实验一、实验二可以确定溶液A不可能是哪一种溶液? (填溶液中的化学式,下同)。
②分析实验三中溶液B、E混合的可能现象,综合三个实验可以得出不同的结论:
③若B、E混合产生白色沉淀,则可推知下列三种溶液分别是A: ;B: ;C 。
④若B、E混合有气泡产生,则可推知五种溶液的组合是A: ;B: ;C ;D ;E 。
⑤若B、E混合无明显现象,则可推知五种溶液可能的组合有 种。
兴趣小组同学在做镁与盐反应的实验时,不小心将镁条加到饱和的碳酸氢钠溶液中,意外发现溶液中有白色不溶物生成。同学们对白色不溶物的成分产生了浓厚兴趣,于是在老师的帮助下进行了如下的探究。
【提出问题】白色不溶物是什么物质?
【猜想与假设】
猜想①是Mg(OH) 2
猜想②是MgCO 3
猜想③是Mg(OH) 2和MgCO 3的混合物
【查阅资料】
1.MgCO 3、Mg(OH) 2加热易分解,分别生成两种氧化物。
2.白色无水硫酸铜遇水变蓝。
3.碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
【实验验证】取适量干燥的白色不溶物,充分加热,并使分解产生的气体依次通过如图1所示装置。
【实验现象】装置A中 ,装置B中 。
【实验结论】猜想③正确。请写出Mg(OH) 2受热分解的化学方程式 。
【拓展探究】直接向白色不溶物中滴加足量 ,也能检验MgCO 3的存在。
同学们为了进一步测定白色不溶物中各组分的质量关系,继续进行了下列探究。
称取干燥的白色不溶物36.8g,充分加热至不再产生气体,并使分解产生的气体全部被如图2所示装置C和D吸收。
【实验数据】实验后装置C增重3.6g,装置D增重13.2g。
【实验结论】若上述白色不溶物的组成用xMg(OH) 2•yMgCO 3表示,则x:y= 。
【反思评价】实验后,同学们经过讨论交流,发现实验方案可进一步优化,下列优化方案错误的是 (填序号)。
①只称量装置C、D增重的质量,不称量白色不溶物的质量
②去掉装置D,只称量白色不溶物和装置C增重的质量
③去掉装置C,只称量白色不溶物和装置D增重的质量
碱石灰是氧化钙和固体氢氧化钠的混合物,常用作干燥剂。它极易与空气中的水蒸气、二氧化碳反应而变质,因此在实验室里碱石灰应 保存。
实验室现有一瓶敞口放置的碱石灰,甲同学决定对其成分进行探究:
【猜想】猜想Ⅰ:未变质,样品中只含有氧化钙和氢氧化钠;
猜想Ⅱ:部分变质,样品中有氢氧化钙、碳酸钙和碳酸钠;
猜想Ⅲ:完全变质,样品中只含有碳酸钙和碳酸钠。
【资料】氯化钙溶液呈中性,碳酸钠溶液呈碱性。
【实验】设计如下流程进行实验:
步骤1:取少量碱石灰样品于烧杯中,加入足量的水,充分搅拌后过滤,得到滤渣和溶液M;
步骤2:向滤渣中滴加过量稀盐酸,产生气泡,得到溶液N;
步骤3:取少量溶液M于试管中,先滴加酚酞溶液,观察到溶液变成红色,再滴加过量氯化钙溶液,观察到 。
综合以上实验现象,证明猜想Ⅲ正确。
【拓展】乙同学取一定量的溶液N于烧杯中,向其中逐滴滴入溶液M,测得烧杯内溶液的pH与所加溶液M的质量的关系如图所示,则BC段发生反应的化学方程式为 。图中 (“A”“B”“C”或“D”)点对应的溶液中所含溶质种类最少。