获悉某处矿井中瓦斯报警器发出警报后,学校兴趣小组请求该矿井安全监测人员提供了少量气体样品,进行成分探究。兴趣小组经资料查询,通常瓦斯气体可能含有CO、CO2、CH4等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种,小组组长初步设计了如下实验方案供大家讨论:
(已知:CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O)
(1)同学甲认为,氧化钙的作用是防止空气中的CO2和H2O对实验造成干扰,小组成员一致同意;
(2)同学乙认为,若装置C中CuO变红,则除了甲烷与CuO可能发生反应外,还可能发生的反应是 (用化学方程式表示);
(3)同学丙认为,欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重,说明混合气体中含有CH4的思路不严密,认为需要在 (填序号)间再增加一个D装置(编号为F),才能证明含有CH4;
(4)同学丁认为,B装置可有可无。说说你的看法和理由: ;
(5)同学戊认为,该装置存在着 重大安全隐患,小组成员一致同意。
综合上述讨论,兴趣小组将经过安全处理后的混合气体,通过改进后的装置进行了实验探究,请根据实验现象和数据填写结论:
装置 |
实验现象/数据 |
实验结论 |
A |
石灰水变浑浊 |
通过实验现象和数据,小组成员一致认为该气体样品中含有 。 |
B |
无明显现象 |
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C |
黑色粉末变成红色 |
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D |
装置D增重3.6g |
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E |
装置E增重4.4g |
碳酸氢钠是小苏打的主要成分,在生产和生活中有许多重要的用途。化学课上,同学们为了解碳酸氢钠的性质,将一定质量的碳酸氢钠和稀硫酸混合,充分反应后,有气体逸出,写出该反应的化学方程式 ,同学们对反应后溶液中溶质的成分进行了探究:认为除一定含有硫酸钠外可能还含有其他成分,因此进行了猜想并做了如下实验:
【实验用品】pH试纸、锌片、氧化铜粉末、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液。
【猜想与假设】反应后溶液中溶质的可能组成成分。
猜想一:硫酸钠
猜想二:硫酸钠、碳酸氢钠
猜想三:硫酸钠、硫酸
【实验探究】同学们取反应后的溶液用不同方案进行如下实验,请根据结论完成如表实验现象中的空格。
实验方案 |
A |
B |
C |
D |
实验操作 |
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实验现象 |
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产生白色沉淀 |
试纸变色,对照标准比色卡,pH<7 |
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实验结论 |
猜想二不正确 |
猜想三正确 |
猜想三正确 |
猜想三正确 |
【得出结论】猜想三正确。
【评价反思】
(1)老师对同学们能用多种方案进行探究,并且得出正确的实验结论给予了肯定,同时指出探究中存在一处明显的操作错误是 。
(2)有同学对实验方案B的结论提出了质疑,认为仅凭此现象不能得出猜想三正确,请说明理由 。
【总结提高】依据所给实验用品,设计与上述实验不同的方案,确认猜想三是正确的,请你写出你的实验方案 。
实验室制取气体时需要的一些装置如图所示,请回答下列问题:
(1)写出标有序号的仪器名称:① 。
(2)实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置都可选用B装置的原因是 ,其中实验室制O2的化学方程式为 。
(3)若要制取并收集到干燥的氧气,所选择装置的连接顺序为: (填字母序号)。
(4)若B装置用于实验室制取二氧化碳,则反应的化学方程式为 。
(5)实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物制取甲烷,甲烷密度比空气小,难溶于水,收集装置可以选择 (填字母序号,一种即可);请写出甲烷完全燃烧的化学方程式 。
水产养殖的速效增氧剂“鱼浮灵”的主要成分是过氧碳酸钠(aNa2CO3•bH2O2)。
某化学研究小组对“鱼浮灵”的制备、成分测定及增氧原理进行了如下探究。
【查阅资料】①过氧碳酸钠有Na2CO3和H2O2的双重性质;50℃开始分解。
②过氧碳酸钠在异丙醇(有机溶剂)中的溶解度较低。
Ⅰ.“鱼浮灵”的制备。
实验室用Na2CO3与稳定剂的混合溶液和30%的H2O2溶液反应制备过氧碳酸钠,实验装置如图所示。
(1)反应温度不能超过20℃的原因是 。
(2)反应结束后,停止搅拌,向反应液中加入异丙醇,静置过滤、洗涤、干燥,获得过氧碳酸钠固体。加入异丙醇的目的 。
Ⅱ.“鱼浮灵”的成分测定。
【定性检测】检测过氧碳酸钠溶液中的成分。
(3)请补充完成下列实验报告中的相关内容。
实验序号 |
实验步骤 |
实验现象 |
解释或结论 |
① |
取样,加入MnO2粉末,用带火星的木条伸入试管内 |
木条复燃 |
反应的化学方程式
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② |
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溶液中含有Na2CO3 |
【定量研究】测定“鱼浮灵”中过氧碳酸钠的组成。
实验③:称取一定质量的“鱼浮灵”样品于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量Ba(OH)2溶液,过滤、洗涤、干燥,得到碳酸钡(BaCO3)固体3.94g。
实验④:另称取相同质量的“鱼浮灵”样品于锥形瓶中,加入足量稀硫酸,再逐滴加入高锰酸钾溶液,充分反应,消耗KMnO4的质量为1.896g,该反应的原理是:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。
(4)计算确定过氧碳酸钠(aNa2CO3•bH2O2)的化学式(写出计算过程)。
Ⅲ.“鱼浮灵”的增氧原理。
研究小组通过测定常温下相同时间内水溶液中溶解氧的变化,探究CO32﹣、OH﹣对H2O2分解速率的影响,设计了对比实验,实验数据记录如下表。
编号 |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
试剂 |
H2O |
4%H2O2溶液 |
Na2CO3固体 4%H2O2溶液 |
NaOH溶液 4%H2O2溶液 |
NaOH溶液 4%H2O2溶液 |
pH |
6.96 |
6.01 |
8.14 |
8.15 |
9.26 |
溶解氧 (mg•L﹣1) |
5.68 |
6.44 |
9.11 |
9.12 |
10.97 |
(5)由实验②可知,常温下,过氧化氢水溶液呈 (填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(6)过氧碳酸钠可以速效增氧的原理是 。
钛(Ti)被称为“航空金属”。由钛铁矿(主要成今是钛酸亚铁,化学式为FeTiO3)制备钛的一种流程如下:
(1)FeTiO3中钛元素的化合价为 。
(2)“氯化”过程中焦炭的作用是 。
(3)由TiCl4制备Ti的化学方程式为 。该反应在氩气(Ar)氛围中进行的理由是 。
(4)如上述流程所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链的好处是 。
利用下列实验来探究CO2气体的制取和性质。
(1)A、B、C三套发生装置都可用于实验室制取CO2气体。
①仪器a的名称是 。
②实验室制取CO2的化学方程式是 ;收集CO2可选用的装置是 (填序号),检验CO2收集满的方法是 。
③利用B装置制取CO2时,反应未停止前关闭止水夹,可观察到的现象是 。
④与A装置相比,利用C装置制取CO2的优点是 。
(2)某化学兴趣小组对CO2的性质进行了探究。实验步骤如下:
步骤1:如图2所示装置的气密性良好(图中a处连接气体压力传感器),甲、乙、丙三个烧瓶的容积均为250mL,分别收集满CO2,三个注射器内各装有85mL液体。
步骤2:三位同学同时迅速将注射器内液体全部注入各自烧瓶中,关闭活塞;一段时间后,同时振荡烧瓶。
步骤3:利用“数字化实验”测定烧瓶内的气压变化,得到如图3所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线图,曲线1、2、3分别表示甲、乙、丙三个烧瓶内的气压变化。
①实验过程中,观察到烧瓶乙中有白色沉淀生成。写出该反应的化学方程式: 。
②曲线1中BC段气压逐渐变小的原因是 ,导致CD段气压快速变小的操作是 。
③对比曲线1与曲线3,能得出的结论是 (填序号)。
a.CO2能溶于水
b.CO2能与水发生反应
c.CO2能与NaOH溶液发生反应