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1科学探究题类型一物质组成及成分的探究|针对训练|1.[2019·泰安]在整理实验室时,同学发现7瓶不同的无色溶液(见图T8-4所示),其中2、3、7号试剂瓶标签完全破损,4、5号试剂瓶标签部分破损。查阅药品记录单可知,2、3、4、5、7号溶液分别是10%NaOH溶液、饱和石灰水、10%Na2CO3溶液、10%CaCl2溶液、10%稀盐酸中的一种。化学小组同学进行了以下实验探究。图T8-4[实验目的]①给试剂瓶贴上正确的标签;②探究部分溶液混合发生的反应。[查阅资料]①CaCl2溶液呈中性,能与Na2CO3发生复分解反应;②Ca(OH)2+NaHCO3CaCO3↓+NaOH+H2O,NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O。[实验探究](1)分别取2、3、4、5、7号溶液于5支试管中,向其中分别滴加1号溶液,发现3、4、5号溶液变红色,说明这3种溶液呈(填“酸性”“碱性”或“中性”),由该实验可确定的溶液为(写出试剂瓶编号及相应的溶液名称)。(2)分别取2号5.55g和7号3.65g溶液,混合均匀后,逐滴加入5号溶液。首先观察到有气泡冒出,然后有沉淀析出。加入5号溶液的质量与产生气体或沉淀的质量关系如图T8-5Ⅰ所示,加入5号溶液的质量与溶液pH的变化关系如图Ⅱ所示。根据图示回答下列问题。图T8-5①7号溶液是(填名称)。②图Ⅰ中b点数据为g。③图Ⅱ中h→k段发生反应的化学方程式为。(3)取3号溶液于试管中,逐滴加入一定量的6号溶液,观察到溶液变浑浊,过滤,则滤液中含有的溶质可能为①NaOH;②Na2CO3;③NaOH、Na2CO3;④NaOH、Ca(OH)2;⑤。[实验反思]分析上述实验,下列说法不正确的是(填序号)。2A.5号试剂可能是部分变质的氢氧化钠溶液B.该实验无法确定各种试剂,没有完成实验目的①C.图Ⅰ中b→c段反应过程中溶液的pH变化情况可用图Ⅱ中h→k段表示D.碳酸氢钠既能与碱反应,又能与酸反应2.[2019·滨州]钙元素是一种重要的金属元素,它可组成氢化钙、氢氧化钙等多种物质。(1)氢化钙(CaH2)固体是登山运动员常用的能源提供剂。某实验探究小组的同学通过查阅资料得知,氢化钙在常温下能与水反应生成氢氧化钙和氢气,请你写出该反应的化学方程式:。(2)该实验探究小组将Na2CO3溶液滴加到Ca(OH)2溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,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?[猜想与假设]猜想一:NaOH;猜想二:NaOH和Ca(OH)2;猜想三:NaOH和;猜想四:NaOH、Na2CO3和Ca(OH)2。经过讨论,大家认为猜想四不合理,原因是。[实验过程]实验步骤现象结论步骤Ⅰ:取滤液,向其中滴加适量的Na2CO3溶液猜想二不成立步骤Ⅱ:另取滤液,向其中加入足量的溶液产生气泡猜想成立[拓展延伸]在分析反应后所得物质的成分时,除考虑生成物外,还需考虑。3.[2017·常州]膨松剂是一种食品添加剂,某研究小组对膨松剂进行了如下探究。[趣味实验]实验1:和面。向20g面粉中加入10mL水,制得的面团编为1号;向20g面粉中加入10mL水,再加入2g膨松剂M,制得的面团编为2号。实验2:发面。将和好的2个面团放入微波炉中加热,几分钟后,取出面团,发现1号面团无明显胀大,2号面团明显胀大且手感比较松软。[提出问题]膨松剂M的成分是什么?3[提出假设]假设1:M是NH4HCO3;假设2:M是NaHCO3;假设3:M是NH4HCO3和NaHCO3。[实验探究1]实验步骤实验现象实验结论实验①:取少量M于试管中,加热一段时间无刺激性气味;试管内壁有水珠;试管内有固体剩余假设成立;假设不成立[提出新问题]实验①试管中剩余固体是什么?[实验探究2]实验②:将实验①所得固体继续加热,无明显现象。冷却,向试管中加水,固体全部溶解,将所得溶液分为2份,向其中1份溶液中滴加稀盐酸,有气泡生成,将生成的气体通入澄清石灰水,有白色沉淀生成;向另1份溶液中滴加足量氯化钙溶液,有白色沉淀生成,静置,向上层清液中滴加2滴无色酚酞试液,溶液不变红。[得出结论]实验①试管中剩余固体是(填化学式)。[反思提高](1)NH4HCO3受热分解的化学方程式是。(2)热稳定性:Na2CO3(填“”“”或“=”)NaHCO3。[拓展应用]某品牌复配膨松剂N的配料为:磷酸二氢钙、碳酸氢钠和玉米淀粉,N遇水会发生如下反应:Ca(H2PO4)2+2NaHCO3CaHPO4↓+Na2HPO4+2CO2↑+2H2O。利用N和面和发面(加热)时,面团都会胀大。下列叙述正确的是(填序号)。a.常温下的溶解度:Na2HPO4CaHPO4b.碳酸氢钠在水溶液中遇到酸性物质能产生气体c.根据上述反应,产生0.22gCO2至少需要NaHCO3的质量为0.42g4.[2019·无锡]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T8-6所示。图T8-64(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②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+3H2SO4K2SO4+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。编号试剂pH溶解氧/(mg·L-1)①H2O6.965.68②4%H2O2溶液6.016.44③Na2CO3溶液+4%H2O2溶液8.149.115④NaOH溶液+4%H2O2溶液8.159.12⑤NaOH溶液+4%H2O2溶液9.2610.97(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。类型二物质性质的探究|针对训练|1.[2018·无锡节选]根据图T8-9所示实验装置,回答有关问题。小强和小明两位同学对黄色的FeCl3溶液产生了浓厚的兴趣,查阅资料获得如下信息:①FeCl3能与Cu、Fe、Al等金属反应生成FeCl2,如2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2;②FeCl3溶液能使无色的苯酚溶液变成紫色。[提出问题]①FeCl3溶液与金属铝反应有哪些现象?②FeCl3溶液中的哪种粒子使苯酚溶液变成紫色?[实验探究]取适量FeCl3溶液于试管中,进行如下实验:图T8-9[思考与交流](1)实验前,铝箔表面需要进行打磨处理,其目的是。(2)FeCl3溶液的pH(填“”“”或“=”)7。(3)溶液由黄色变成浅绿色的化学反应方程式为。(4)D中无色溶液的溶质是(填化学式)。(5)经分析,小强同学认为是Fe3+使苯酚溶液变成紫色,但小明同学认为若要得出此结论还需补做如下实验:在苯酚溶液中滴加稀盐酸,观察溶液是否变成紫色。小明的理由是。2.[2018·淮安]水垢是日常生活中常见的物质,某兴趣小组收集了一部分水垢[主要成分CaCO3和Mg(OH)2,不考虑其他成分对实验的影响]并对其进行实验探究。[查阅资料]①Mg(OH)2受热易分解,生成MgO和H2O;②无水硫酸铜是白色固体,遇水变蓝色。[探究活动一]验证水垢中的CaCO3和Mg(OH)2。(1)小斌取一定量水垢样品,高温灼烧,将生成的气体依次通过澄清石灰水和无水硫酸铜,观察到澄清石灰水变浑浊、无水硫酸铜变色。得出结论:水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2。6(2)小红提出小斌的实验方案存在明显缺陷,小红的理由是。[探究活动二]分离水垢中的CaCO3和Mg(OH)2。小林设计了如下实验流程(部分产物已略去):图T8-10(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和。(2)滤液A中的溶质有(用化学式表示)。(3)加入MgCl2溶液时,发生反应的化学方程式是。(4)操作Ⅱ的实验步骤是。3.[2019·泰州]某化学兴趣小组学习了酸、碱、盐的知识后,对某些盐的性质开展了探究活动。研究主题:探究FeCl3溶液加热、灼烧的变化。相关信息:酒精(C2H5OH)具有还原性,加热条件下能与Fe2O3反应;Fe和Fe3O4易被磁铁吸引,FeO是一种黑色固体,不能被磁铁吸引;Fe3O4能与盐酸反应生成盐和水。(1)实验一:将大约20mL饱和FeCl3溶液在蒸发皿中加热蒸发,沸腾后发现溶液中逐渐产生红褐色浑浊。①FeCl3溶液呈黄色主要是因为溶液中含有铁离子,铁离子符号为。②加热时,FeCl3溶液易与水反应生成红褐色的物质和盐酸,发生反应的化学方程式为。③由实验启示,FeCl3溶液通过蒸发结晶的方式(填“能”或“不能”)获得FeCl3固体。(2)实验二:将实验一蒸发获得的红褐色固体转移到坩埚中灼烧,颜色由红褐色变为红棕色。①此过程发生分解反应,除生成红棕色物质外,还生成水,反应的化学方程式:。②氢氧化镁、氢氧化铜等加热分解也能得到对应的金属氧化物,结合实验,从物质类别及其溶解性推断,通过加热分解可生成对应的金属氧化物。(3)实验三:小组同学用多根玻璃棒蘸取饱和FeCl3溶液于酒精灯火焰上灼烧,随着加热时间的持续,在1分钟内观察到玻璃棒表面颜色的变化依次为:黄色、红褐色、红棕色、黑色。①实验三相对于实验一和二,优点是(答1点即可)。②同学们对黑色物质的成分产生了疑问。联系酒精的可燃性、还原性等相关性质,对黑色物质的成分提出了猜想,经讨论认为,可能是和Fe3O4四种物质中的一种或几种。③为了确定黑色物质的成分,收集黑色物质,进行了如下实验:实验步骤实验现象实验结论取黑色粉末,用磁铁吸引,观察现象黑色粉末全部被磁铁吸引综合实验现象判断,此黑色物质成分是向装有黑色粉末的试管中加入固体逐渐溶解,但无气泡产生7足量的盐酸,充分反应,观察现象(4)拓展延伸:①配制FeCl3溶液时,为防止出现红褐色物质,可向其中滴加少量的。②结合已学知识,从元素化合价变化的角度分析,Fe2O3发生还原反应时,反应前后铁元素化合价一般呈(填“上升”或“下降”)的变化。4.[2018·盐城]盐城盛产海盐。某化学兴趣小组同学在市场购到粗盐,带回实验室进行提纯。(1)在溶解、过滤、蒸发等操作中,均用到的玻璃仪器是(填仪器名称)。(2)配制50g质量分数为6%的NaCl溶液,需称量NaCl固体g,若用粗盐配制上述溶液,则所配溶液中NaCl的质量分数会(填“偏大”“偏小”或“无影响“)。探究活动:以NaCl为原料可以制取金属钠。兴趣小组同学认为Na是活泼金属,能与CuSO4等盐溶液反应,生成相应的金属单质。[提出问题]Na与CuSO4溶液反应,是否有Cu生成?[设计实验]兴趣小组同学在老师的指导下,设计了图T8-11所示装置进行实验。图T8-11Ⅰ.向大试管中加入一定体积煤油。Ⅱ.用小刀切一小块钠,放入大试管,塞上橡皮塞。Ⅲ.打开活塞,通过长颈漏斗