专题复习(四) 科学探究题 [学生用书P94]1．[2022·金华]小君和小英同学发现：带火星的竹签在空气中不会复燃，若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气，得到的气体能使带火星的竹签复燃。为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，他们进行了如下探究：【设计实验】小君设计了如图的装置，该装置的圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是__________________。【实验研究】第一组实验：取3只集气瓶，编号分别为①、②、③，分别装入15%、30%和45%的水，盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡__________放出后，导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出，将相同的3支带火星竹签分别插入①～③号瓶中，记录实验现象。获得第一组实验现象后，小君又做了第二组实验，并记录实验现象，两组实验数据和现象见下表：实验分组第一组第二组实验序号①②③④⑤⑥集气瓶装水的体积分数/%153045343842带火星竹签的状况亮很亮复燃很亮复燃复燃 得出上述两组实验现象后，小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，需继续进行实验。则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是__36__%。【实验结论】再经过数次实验并计算后得出：能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。【继续探究】小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气，请你提出实验改进的措施__________________。2．[2022·梧州]梧州市某中学化学兴趣小组的同学查资料知道，乙醇(分子式为C2H6O)俗称酒精，通常情况下化学性质稳定，在一定条件下能与氧气反应。现对乙醇与氧气反应进行探究。探究活动一同学们把绕成螺旋状的红色铜丝在酒精灯的外焰上灼烧到通红，取出铜丝，发现表面变黑，趁热插入装有无水乙醇的试管中(如图)，铜丝很快变为红色，并闻到刺激性气味。重复12上述操作多次，得到A溶液；经称量，实验前后铜丝质量不变。铜丝灼烧后生成的黑色物质是__________，铜丝除了给反应加热外，还起到_______________作用。【提出问题】生成的激性气味的气体是什么？【猜想与假设】有同学提出刺激性气味的气体可能是：猜想一：SO2；猜想二：CO2；猜想三：醋酸(C2H4O2)。【讨论与结论】同学们讨论后发表看法：小吴认为猜想一不正确，判断的依据是___________。小周认为猜想二也不正确，判断的依据是______________。小施认为猜想三有可能正确，原因是醋酸具有挥发性，并有刺激性气味。探究活动二小施同学设计实验验证后，发现猜想三也不正确。请补充完成小施的实验操作和现象：取少量A溶液加入试管中，然后______________。【讨论与结论】老师提示这种刺激性气味气体来源于易挥发的B物质，其相对分子质量为44，且含有C、H、O三种元素(氢元素的质量分数不超过20%)，由此可推知物质B的分子式为________________。【拓展活动】(1)同学们再取少量A溶液加入试管中，加少量无水硫酸铜固体，变蓝色(已知：乙醇、B物质遇无水硫酸铜均不显蓝色)，说明乙醇在一定条件下与氧气的反应有___________生成。(2)乙醇在微生物(醋酸菌)作用下与氧气反应能生成醋酸，写出该反应的化学方程式：____________________________。3．[2022·宿迁]实验课上，老师给了同学们一包红色粉末，该粉末可能是铜粉和氧化铁(Fe2O3)粉末中的一种或两种，为确定该粉末的成分，同学们进行了如下探究，请你参与其中并回答问题。【提出猜想】甲组：铜粉；乙组：氧化铁粉末；12丙组：________________________。【设计实验】方案1：取少量红色粉末放入试管中，滴加足量的_________________(从下列试剂中选择：氯化钠溶液、稀盐酸、氢氧化钠溶液)振荡，若甲组猜想正确，则实验现象为__________________。方案2：取8g红色粉末放入硬质玻璃管中，先通入CO，然后用酒精喷灯加热一段时间(实验装置如图1所示)，停止加热并继续通入CO至装置冷却。,图1)若乙组或丙组猜想正确，则硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是_____________。实验时要先通CO再加热的目的是__________________。【数据处理】等装置完全冷却到室温，称量硬质玻璃管内剩余固体质量为mg。若乙组猜想正确，则m的取值范围是____________。【实验反思】图1虚线框内的装置是用于吸收CO2，并收集CO，请从图2(广口瓶内均为氢氧化钠溶液)中选择最合适的装置____________(填序号)。,图2)4．实验室有一瓶标签残缺并且瓶盖没有完全密封的无色溶液(如下图)，化学小组的同学经过询问老师后只知道是NaCl、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种溶液，为确认原瓶中是何种溶质并判断其是否变质，化学小组的同学进行了如下的探究活动：【进行猜想】猜想I：原溶液的溶质是NaCl；猜想II：原溶液的溶质是NaOH；猜想III：原溶液的溶质是Na2CO3；猜想IV：原溶液的溶质是NaHCO3。【查阅资料】常温下，有关物质的相关信息如下表：物质NaClNaOHNa2CO3NaHCO3常温下的溶解度/g3610921.59.6常温下稀溶液的pH713119从物质的相关信息可知，原溶液的溶质一定不是NaHCO3，因为________。12【进行实验】(1)取少量样品，测得溶液的pH＞7，则原溶液的溶质肯定不是______。(2)同学们另取样品又进行了如下实验，实验过程如下：①生成白色沉淀A的化学方程式为_______________。②通过实验可以判断样品无色溶液中含有的溶质有__________。【获得结论】实验完成后，最终得到的结论：原瓶中的溶质是___________，且已变质。5．[2022·安徽]“蓝瓶子”实验是一个有趣的化学振荡实验：盛有氢氧化钠、亚甲蓝(C16H18N3SCl)、葡萄糖混合液的试管，经振荡、静置后溶液颜色会出现反复变化(如图1)。某兴趣小组开展如下探究，回答下列问题。,图1)(1)混合液中属于人类基本营养物质的有水和____________。(2)小明对振荡实验后溶液变蓝的原因进行如下猜想：①溶液中溶入CO2；②溶液中溶入O2；③溶液中溶入__________(填化学式)。(3)小红利用图2装置，从A端吹入呼出的气体，混合液由无色变为蓝色，由此__________(填“能”或“不能”)得出猜想①正确，原因是____________。,图2)(4)为探究猜想②，利用图2装置设计实验方案：____________。6．[2022·安顺]氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某探究小组的同学通过查阅资料得知：氢化钙(CaH2)遇水反应生成氢氧化钙和氢气。探究小组的同学把一定量的CaH2加入Na2CO3溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，经检验滤渣的成分是碳酸钙。【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？猜想一：NaOH；猜想二：NaOH、Ca(OH)2猜想三：NaOH、Na2CO3；猜想四：NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2。经过讨论，大家一致认为猜想四不合理，请用化学方程式说明原因：________________________。【实验验证】12实验现象结论(1)取少量滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液无明显现象猜想_______不成立(2)另取少量滤液，向其中加入足量稀盐酸______猜想三成立【反思与拓展】(1)写出氢化钙(CaH2)与水反应的化学方程式：___________。(2)若向NH4Cl的溶液中加入一定量的CaH2，充分反应，产生的气体有氢气和_________。(3)登山运动员携带CaH2作为能源提供剂与携带氢气相比，其优点是__________(写一条即可)。7．过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)俗称固体双氧水，溶于水可看作是Na2CO3溶液和H2O2溶液混合。为了方便保存，过碳酸钠样品可能添加少量的MgSO4和硅酸镁中的一种或两种作为稳定剂。已知：①双氧水可用于供氧、消毒和漂白；②硅酸镁不溶于水。(1)过碳酸钠的用途不合理的是_________。 A．鱼池供氧剂B．消毒剂C．干燥剂D．漂白剂(2)取少量过碳酸钠样品于烧杯中，加入足量蒸馏水，有不溶于水的固体产生。判断样品中__________(填“可能”或“一定”)有硅酸镁。(3)利用实验室限选试剂，设计实验确定该样品中是否添加少量的MgSO4。限选试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、蒸馏水、AgNO3溶液。实验操作实验目的、预期现象或结论 步骤1：取少量样品于烧杯中，缓慢加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤这样做是为了除去__________ 步骤2：取少量步骤1所得的滤液于试管中，现象：________12加入__________，振荡后静置 步骤3：取少量步骤2所得的溶液于试管中，加入__________，振荡后静置现象：________，说明样品中有MgSO4现象：__________，说明样品中没有MgSO48．[2022·广安]某实验小组在做“用澄清石灰水检验二氧化碳”的实验时，发现一个有趣的实验现象：试管中浑浊现象为何消失？实验小组的同学对此实验进行了下列探究活动：(1)根据已学知识，实验小组对CO2使澄清石灰水变浑浊的现象作出了合理的解释，其化学方程式为______________。(2)【查阅资料】①碳酸盐一般不溶于水。如碳酸钙不溶于水。②碳酸钙能与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，碳酸氢钙易溶于水。③碳酸氢钙受热易分解，生成碳酸钙、二氧化碳、水。从物质组成角度分类，碳酸氢钙应属于___________。A．氧化物B．酸C．碱D．盐写出碳酸氢钙受热分解的化学方程式：________________。(3)【提出问题】碳酸氢钙能与哪些物质反应呢？(4)【假设与猜想】猜想I：能与盐酸反应；猜想Ⅱ：能与氢氧化钠反应；……(5)【设计实验并验证】实验步骤实验现象结论 实验一：取丙中少量液体于试管中，滴加稀盐酸有______生成猜想I成立12 实验二：取丙中少量液体于试管中，滴加氢氧化钠溶液有白色沉淀生成猜想II成立 实验三：取丙中少量液体于试管中，加热澄清液体又变浑浊验证了资料描述根据验证实验写出碳酸氢钙与盐酸反应的化学方程式：____________。(6)【讨论与反思】该实验小组在实验中发现问题，并对问题进行不断探究。他们不但发现了新的物质，还了解了它的一些性质，并对生活中煮沸可以降低水的硬度、水垢的形成以及自然界中溶洞与钟乳石的形成有了更进一步的认识。9．[2022·泰州]为探究CO2与NaOH溶液发生的反应，某兴趣小组尝试用不同的方式进行实验。【查阅资料】Ⅰ.20℃时，几种物质在水中的溶解度见下表：物质Na2CO3NaHCO3Ca(OH)2Ba(OH)2溶解度/g21.59.60.1653.89Ⅱ.本实验条件下，Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5。【实验探究】(1)实验一：小雨取一充满CO2的矿泉水瓶，加入一定量的水，立即拧紧瓶盖，振荡，发现瓶子变瘪。小雨另取一相同的充满CO2的矿泉水瓶，向其中加入与水等体积的NaOH溶液，立即拧紧瓶盖，振荡，得到溶液X，此时观察到的现象是______________________。实验中，小雨采用两个矿泉水瓶做对比实验的目的是________________________。(2)实验二：为检验CO2与NaOH溶液反应的产物，小亮取实验一所得溶液X少许，向其中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，该反应的化学方程式为___________________。实验中不宜将BaCl2溶液换成CaCl2溶液的原因是_______。(3)实验三：小华取实验一所得溶液X少许，向其中加入过量的BaCl2溶液，振荡，静置，取上层清液，滴入1滴酚酞试液，发现溶液呈______色，证明溶液X中有NaOH剩余。实验中，小华没有直接向少量溶液X中滴入酚酞试液，理由是_________________________________。(4)实验四：兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的NaOH溶液中，12用数字化实验技术测定反应过程中溶液的pH和温度变化，结果如图1、图2所示。,图1)图1中，BC段发生反应的化学方程式为__________。,图2)图2中，DE段温度变化的原因是____________。【反思感悟】(5)实验从CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化，以及_______转化等视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应，对于现象不明显的化学反应，可以通过现代技术手段进行数据测定，实现反应过程的“可视化”。12参考答案1．稀释过氧化氢溶液，减缓过氧化氢的分解速率连续、均匀36收集氧气前增加气体的干燥装置，再用抽气法收集氧气【解析】【设计实验】15%的过氧化氢溶液浓度较大，在催化剂二氧化锰的作用下分解速率快，不宜收集氧气，因此需加入25mL的水稀释过氧化氢溶液浓度，减缓过氧化氢的分解速率。【实验研究】用排水集气法收集氧气时当导管口的气泡连续均匀冒出时才能开始收集；集气瓶装水的体积分数应该位于复燃的最小值和很亮的最大值之间，通过观察表格可知：复燃最小值为38，很亮的最大值为34，所以数值为34～38。【继续探究】生成的气体中含有水分，可以增加一个干燥装置除去，排水法时可以采用水面上加植物油的办法与水隔绝。2．CuO氧化(或提供氧)反应前后元素种类不改变，反应物中不含硫元素CO2是无气味的气体，与刺激性气味不相符小施认为猜想三有可能正确，原因是醋酸具有挥发性，并有刺激性气味。加入适量紫色石蕊试液，溶液不变红。C2H4O。(1)H2O(2)C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O铜粉和氧化铁粉末稀盐酸无明显现象3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2排尽硬质玻璃内空气，防止爆炸5.6≤m_<8③【解析】丙的猜想可能是氧化铁和铜的化合物。铜不与酸反应，故可加入稀盐酸，如固体不溶解，则说明只有铜，猜想甲正确。硬质玻璃管内是一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，管中剩余固体可能是单质铁或铁与氧化铁的混合物。当完全是铁12的时候，8g的氧化铁可以生成铁的质量为5.6g，当完全没有反应时，固体的质量为8g，故m的范围为5.6≤m<8。吸收二氧化碳需要将导管插入氢氧化钠溶液中，收集一氧化碳需要用排水法收集，故导管也要插入集气瓶底，故选③。4．在形成饱和溶液时，碳酸氢钠的质量分数不到10%。NaCl①Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl②Na2CO3、NaOHNaOH_【解析】由于常温下，碳酸氢钠的饱和溶液中，其溶质质量分数为：×100%＝8.76%<10%<10%，故原溶液肯定不是碳酸氢钠溶液；由于氯化钠溶液的pH等于7，故原溶液的溶质肯定不是NaCl；根据样品无色溶液能与过量的氯化钙溶液反应产生能与稀盐酸反应产生气泡的白色沉淀，可推知该样品中一定含有碳酸钠；再根据样品无色溶液与过量的氯化钙溶液反应后的滤液显碱性可推知，该样品中还存在氢氧化钠；综合以上信息可知，原瓶中的溶质是氢氧化钠且已部分变质。5．(1)葡萄糖(2)N2(3)不能人体呼出的气体中也含有氮气和氧气等__。(4)_从A端通入氧气，若溶液变蓝，则猜想②正确；若溶液不变蓝，则猜想②不正确。【解析】(1)人类六大营养元素：蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水，混合液中属于人类基本营养物质的有水和葡萄糖。(2)空气中含有大量的氧气O2、氮气N2和二氧化碳CO2，都有可能使振荡实验后溶液变蓝。(3)人体呼出的气体中也含有氮气和氧气等，不能判断猜想①是否正确。(4)从A端通入氧气，若溶液变蓝，则猜想②正确；若溶液不变蓝，则猜想②不正确。6．Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH二产生气泡CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。氨气携带方便12【解析】【提出问题】大家一致认为猜想四不合理，这是因为碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。【实验验证】(1)取少量滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液，无明显现象，说明溶液中不含有氢氧化钙。(2)另取少量滤液，向其中加入足量稀盐酸，产生气泡，说明溶液中含有碳酸钠。【反思与拓展】(1)氢化钙(CaH2)与水反应的化学方程式为：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。(2)NH4Cl与与氢氧化钙反应生成氨气。(3)登山运动员携带CaH2作为能源提供剂与携带氢气相比，其优点是携带方便、安全。7．(1)C(2)一定(3)硅酸镁过量稀盐酸有气泡产生少量BaCl2溶液有白色沉淀生成无明显现象【解析】(1)过碳酸钠溶于水可看作是Na2CO3溶液和H2O2溶液混合，其中的过氧化氢可用于鱼池供氧剂、消毒剂和漂白剂，但过碳酸钠无吸水性，不能作干燥剂。(2)由于硅酸镁不溶于水，故过碳酸钠溶于水后产生不溶于水的固体，说明其中一定含有硅酸镁。(3)要验证样品中含有硫酸镁，需先将样品溶解于水后过滤，在滤液中滴加过量的稀盐酸，使其中的Na2CO3全部除去(观察到的现象为有无色气泡产生)，防止其中的CO32－对SO42－的检验产生干扰；然后将BaCl2溶液滴入反应后的溶液中，若产生白色沉淀，说明溶液中存在SO42－，即样品中有MgSO4；否则样品中无MgSO4。8．(1)_CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O(2)DCa(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑(5)气泡Ca(HCO3)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O＋2CO2↑__。(6)【解析】(1)CO2使澄清石灰水变浑浊，是因为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水。(2)从物质组成角度分类，碳酸氢钙应属于盐；碳酸氢钙受热分解生成碳酸钙和水和二氧化碳。(5)实验一：取丙中少量液体于试管中，滴加稀盐酸，有气泡生成，猜想I成立；碳酸氢钙与盐酸反应氯化钙和水和二氧化碳，配平即可。9．矿泉水瓶变瘪，且比装水的更瘪12证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了化学反应__。(2)Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl氯化钙溶液与氢氧化钠溶液反应也会生成微溶的氢氧化钙__。(3)红碳酸钠溶液显碱性，也能使酚酞溶液变红__。(4)Na2CO3＋CO2＋H2O===_2NaHCO3二氧化碳与氢氧化钠的反应是放热反应__。(5)能量【解析】(4)实验四：图1中B点的pH为11.0，C点的pH约为8.5，本实验条件下，Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5，所以B点开始碳酸钠被逐渐消耗，生成碳酸氢钠，根据质量守恒定律可知有水参加反应，故反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；图1和图2对比可知DE段发生的反应是：二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，此过程温度升高，说明此反应为放热反应。(5)四个实验分别从CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化，以及能量转化等视角，多维度探究CO2与NaOH发生了反应。12
