某兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和相关性质进行探究。
【气体制取】
(1)实验室用大理石与稀盐酸(1:2)制取二氧化碳的化学方程式为 。
(2)稀盐酸(1:2)是指浓盐酸与水按体积比1:2进行混合所得的盐酸。已知所用浓盐酸中溶质的质量分数为37%,密度为1.19g/cm3;水的密度为1g/cm3。计算所得稀盐酸中溶质的质量分数(计算结果保留一位小数)。
【实验探究】用实验证明碳酸型饮料(如汽水)中含有二氧化碳。
兴趣小组同学用如图所示的装置进行实验:打开汽水瓶盖,立即塞上带导管的橡皮塞,将导管另一端伸入装有试剂的试管中。甲、乙两位同学分别用不同的试剂进行实验。
甲同学在试管中加入少量澄清石灰水,观察到试管内 ,由此得到结论:该汽水中含有二氧化碳。
乙同学在试管中加入少量紫色石蕊溶液,观察到试管内 ,乙同学认为也能得到甲同学的结论。
【评价反思】兴趣小组的同学对甲、乙两位同学的实验方案进行评价。
(1)丙同学认为甲同学的方案比较合理,其试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)丁同学质疑乙同学的方案不够严密,认为也可能是该汽水中的柠檬酸随气体进入试管,而引起紫色石蕊溶液的变色。兴趣小组的同学针对丁同学提出的质疑进行了如下探究:
①查阅资料:柠檬酸为无色晶体,易溶于水和酒精;常温稳定,熔点153℃,熔化后沸腾前分解,分解温度约为175℃;柠檬,柑橘等水果中含有柠檬酸。
②乙同学在自己实验的基础上,未增加任何试剂,接着进行了一步实验操作,该操作是 ,可观察到 ,该反应的化学方程式为 。可以确认不是因为柠檬酸而引起紫色石蕊溶液的变色。
在户外聚会时,化学老师点燃了一支自制的蜡烛,同学们发现这支蜡烛不易被风吹灭,原来在蜡烛的棉芯里藏了两根相互缠绕的银白色金属丝。老师指出金属丝的成分可能是Mg、Al、Fe中的一种或两种。回校后,老师提供了Mg、Al、Fe三种已知金属和MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4、CuSO4四种盐溶液,以及未知金属的样品。指导同学们先进行了参照实验,之后探究未知金属的成分。
(1)三种已知金属的参照实验
试剂 |
Mg |
Al |
Fe |
MgSO4溶液 |
有气泡产生。 |
“▲” |
“▲” |
Al2(SO4)3溶液 |
有大量气泡产生,一段时间后金属表面有白色固体附着。 |
“▲” |
“▲” |
FeSO4溶液 |
有大量气泡产生,一段时间后金属表面有灰黑色固体附着。 |
试管底部有灰黑色固体析出。 |
“▲” |
CuSO4溶液 |
有大量气泡产生,一段时间后金属表面有红色固体附着。 |
一段时间后金属表面有红色固体附着。 |
一段时间后金属表面有红色固体附着。 |
用“▲”标记的实验有相同的现象,“▲”处应记录的是;表中的“灰黑色固体”的成分为_________。Al与CuSO4溶液反应的化学方程式为。
(2)未知金属成分的探究
该小组同学将两根未知金属丝分开,如图所示放入CuSO4溶液中,观察到的现象记录如下:
试剂 |
两根未知金属丝 |
CuSO4溶液 |
一根金属丝上有大量气泡产生,另一根金属丝上没有气泡;一段时间后,两根金属丝表面都有红色固体附着。 |
通过与参照实验对比,可以获得的结论是:两种金属丝的成分不同,有气泡冒出的金属丝成分是。用老师提供的试剂再进行一个实验,就能证明另外一种金属丝的成分,实验方案为。
(3)实验反思
同学们在反思实验原理时,提出还可将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中,有的同学认为可以通过“金属产生气泡的快慢”这一现象进行判断,有的同学认为这种判断依据不够合理,理由是。但是“将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中”还是可以判断出金属的成分,依据的现象是。
下图荣获2011年德国红点设计大奖的“示压瓶”,由湖南科技大学的七名同学创作,在它的瓶盖顶部用了软质材料,使之可以轻易的识别出瓶内气压大小,如在示压瓶中装入碳酸饮料,摇动后瓶盖中部凸起,警示打开瓶盖时有喷出的危险。
(1)取一个示压瓶,加入一种固体和一种液体,拧紧瓶盖,振荡,发现瓶盖中部凸起,过了一会儿又恢复原状。则加入的固体和液体可能是(写出一组);产生该现象的原因是。
(2)另取一个示压瓶,收集一瓶二氧化碳气体,迅速倒入少量氢氧化钠溶液,拧紧瓶盖,振荡,发现瓶子变瘪且瓶盖中部凹陷,过了一会没有恢复原状。此实验能否证明二氧化碳和氢氧化钠发生了化学反应,(填 “能”或“不能”),其原因是__________。
根据下图回答问题。
(1)写出标有序号的仪器名称:①,②。
(2)实验室制取二氧化碳应选用的发生装置为(填序号,下同)。
(3)用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为,应选用的发生装置为,收集一瓶干燥的氧气,可选用的收集装置为。
某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应,从不同角度设计了如下实验方案,并进行实验。
方案一:先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再滴加盐酸,并不断振荡溶液,同时测定混合溶液的pH,如果测得的pH逐渐变小且小于7,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
(1)用pH试纸测定溶液的pH时,正确的操作是:
。
(2)简述强调“测得的pH小于7”的理由:。
方案二:先在NaOH溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液显红色,然后再滴加盐酸,可观察到红色逐渐消失,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
该组同学在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液时,发现了一个意外现象:氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液变成了红色,过了一会儿红色就消失了。该小组对这种意外现象的原因作了如下猜想:①可能是酚酞溶液与空气中的氧气反应,使红色消失;
②可能是氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应,使红色消失。
(1)为验证猜想①,该组同学做了如下实验:将配制的氢氧化钠溶液加热,并在液面上方滴一些植物油,然后在冷却后的溶液中滴入酚酞溶液。实验中“加热”和“滴入植物油”目的是。实验结果表明酚酞溶液红色消失与空气中的氧气无关。
(2)为验证猜想②,该组同学做了如下实验:取了一定量的Na2CO3溶液,在其中滴入酚酞溶液,发现溶液也呈现红色,由此可得出以下两点结论:
结论1:说明Na2CO3溶液呈性;
结论2:说明酚酞溶液红色消失与空气中的二氧化碳无关。
(3)该小组同学通过查阅资料得知:当氢氧化钠溶液浓度很大时,就会出现上述意外现象。请设计实验证明该方案中取用的NaOH溶液浓度过大:①实验方法
,②观察到的现象。
方案三:化学反应中通常伴随有能量的变化,可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明发生了化学反应。
该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10 mL混合,用温度计测定室温下混合前后温度的变化,并记录了每次混合前后温度的升高值△t(如下表)。
编号 |
盐酸 |
NaOH溶液 |
△t/℃ |
1 |
3.65﹪ |
2.00﹪ |
3.5 |
2 |
3.65﹪ |
4.00﹪ |
x |
3 |
7.30﹪ |
8.00﹪ |
14 |
(1)表中x =。
(2)某同学在没使用温度计的情况下,通过右图所示装置完成了实验。则该同学根据
判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应。
⑶关于实验中的细节和意外情况:
①实验中,稀盐酸必须用胶头滴管逐滴滴加,这样做的目的是。
②实验过程中,要用玻璃棒不断搅拌,这样做的目的是。
③在实验过程中意外发现有气泡出现,你认为原因是。
④发现盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末。他们依据所学的化学知识,对这种白色粉末的成分作了如下猜想:① 可能是NaOH;你认为:② 可能是__________; ③ 可能是_________________________。
⑷为了进一步研究实验中出现的问题,取了13.3g氢氧化钠固体样品加适量的水配成溶液,
向其中加入200g10%的稀盐酸,使其充分反应,生成二氧化碳2.2g。求:
⑴样品中氢氧化钠的质量;
⑵和氢氧化钠反应的盐酸的质量;
⑶在右图中画出以纵坐标表示二氧化碳质量,横坐标表示盐酸的质量的关系图。
(已知Na2CO3 +2HCl ="==" 2NaCl + H2O+CO2↑)
甲乙丙
(1)图甲所示的实验中可能观察到的现象是。
(2)按图乙进行实验时,发现小气球胀鼓起来。如果实验中发生了化学反应,则液体X和固体Y可能的组合是(至少答出三种);如果实验中没有发生化学反应。则液体X和固体Y可能的组合是
(答出一种即可)。
(3)按图丙所示装置进行实验,首先将液体A滴入盛有气体B的试管中,充分反应后,打开止水夹,发现水倒吸入试管①中,则液体A和气体B可能是。