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书书书实验探究题１．２０１７年５月，我国在南海海域成功开采天然气水合物———可燃冰。可燃冰是甲烷与水在低温、高压的条件下形成的无色、冰状固体，是最具发展前景的能源之一。可燃冰的主要成分是ＣＨ４·ｎＨ２Ｏ，在开采过程中若甲烷泄漏，会导致严重的温室效应。某校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质？【查阅资料】含碳元素的物质完全燃烧生成ＣＯ２，不完全燃烧生成ＣＯ；无水ＣｕＳＯ４遇水变蓝。【猜想与假设】甲ＣＯ２ Ｈ２Ｏ；乙ＣＯ Ｈ２Ｏ；丙ＮＨ３ ＣＯ２ Ｈ２Ｏ；丁ＣＯ２ ＣＯ Ｈ２Ｏ。你认为同学 的猜想是错误的。【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的纯净氧气中燃烧的产物依次通过下列装置，进行验证：第１题图（１）Ａ、Ｂ装置的顺序不能颠倒，原因是 。（２）实验中用纯净Ｏ２而不用空气的原因是 。（３）实验中观察到Ａ中 ，Ｂ、Ｄ中澄清石灰水变浑浊，Ｃ中红色粉末变成黑色，由此推断 同学猜想成立。（４）请写出Ｂ中澄清石灰水变浑浊的化学方程式： 。【反思与交流】燃气热水器必须安装在浴室外非密闭空间的原因是 。【答案】【猜想与假设】丙 【实验探究】（１）若颠倒，无法确定水是燃烧产物还是来自澄清石灰水 （２）空气中的二氧化碳和水会对燃烧产物的检验产生干扰 （３）无水ＣｕＳＯ４变蓝 丁（４）Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ 【反思与交流】避免燃气不完全燃烧产生有毒的一氧化碳造成危害（或避免燃气泄漏时发生燃烧爆炸事故）【解析】【猜想与假设】根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，甲烷和氧气都不含氮元素，所以两者反应不可能生成氨气，故丙同学的猜想错误。【实验探究】（１）Ａ用于检验甲烷燃烧产物中是否有水，如果将图中Ａ、Ｂ装置的顺序颠倒，气体从澄清石灰水出来时，会带出水蒸气，无法判断甲烷燃烧产物中是否有水。（２）实验中要检验甲烷燃烧产物中是否有二氧化碳，而二氧化碳和水蒸气是空气的成分，所以实验时用纯净的氧气，而不能用空气，否则会干扰二氧化碳和水的检验。（３）实验中可观察到Ａ中白色固体变成蓝色，说明甲烷燃烧产物中含有水，Ｂ、Ｄ中澄清石灰水变浑浊，说明甲烷燃烧产物中含有二氧化碳，Ｃ中红色固体变成黑色，说明甲烷燃烧产物中含有一氧化碳，所以甲烷燃烧的产物是一氧化碳、二氧化碳和水，即丁同学的猜想正确。（４）Ｂ中澄清石灰水变浑浊的化学反应是二氧化碳与氢氧化钙反应生成水和难溶于水的碳酸钙。【反思与交流】燃气中的甲烷在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，一氧化碳有毒或避免燃气泄漏时发生燃烧爆炸事故，所以燃气热水器必须安装在浴室外非密闭空间。２．碱石灰是实验室常用的干燥剂，新制的碱石灰是ＣａＯ和ＮａＯＨ的混合物。【提出问题】敞口放置一段时间的碱石灰样品中的成分是什么？【问题猜想】碱石灰样品中可能含有ＣａＯ、ＮａＯＨ、ＣａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３和 等五种物质；【查阅资料】ＢａＣｌ２溶液显中性；【实验探究】实验小组进行了以下实验探究实验步骤过程或现象结论Ⅰ．取少量样品于试管中，加入适量水试管壁发热样品中ＣａＯ、ＮａＯＨ至少含一种Ⅱ．向上述试管中继续加入足量的水，振荡，静置并过滤得到溶液Ａ和固体Ｂ样品中一定含有ＣａＣＯ３Ⅲ．向溶液Ａ中加入过量的ＢａＣｌ２溶液，振荡，静置并过滤得到溶液Ｃ和固体ＤＡ溶液中含有ＣＯ２－３Ⅳ．向溶液Ｃ中滴加无色酚酞溶液溶液变红色Ｃ溶液显碱性【思考分析】（１）有同学认为步骤Ⅱ的结论不准确，原因是 。（２）判断溶液Ａ中加入过量的ＢａＣｌ２溶液的方法是 。（３）写出步骤Ⅲ中相关的化学反应方程式 。（４）溶液Ｃ中所含阳离子的符号 。【实验结论】通过以上实验探究，该碱石灰样品中能确定肯定含有的成分是 。【答案】【问题猜想】Ｃａ（ＯＨ）２ 【思考分析】（１）ＣａＣＯ３也可能是溶液中氢氧化钙与碳酸钠反应生成的 （２）取溶液Ｃ上层清液加入ＢａＣｌ２溶液不再产生白色沉淀 （３）ＢａＣｌ２＋Ｎａ２ＣＯ３ＢａＣＯ３↓＋２ＮａＣｌ （４）Ｎａ＋ 【实验结论】Ｎａ２ＣＯ３【解析】【问题猜想】碱石灰中的成分（氧化钙和氢氧化钠）在空气中都会变质，可能发生的化学反应有ＣａＯ＋Ｈ２ＯＣａ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ、２ＮａＯＨ＋ＣＯ２Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ，因此敞口放置一段时间的碱石灰中的成分可能含有ＣａＯ、ＮａＯＨ、ＣａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２五种物质。【实验探究】步骤Ⅰ中加水后放热，可能是氧化钙或氢氧化钠中的一种；步骤Ⅱ中加水溶解后出现的白色固体为碳酸钙，碳酸钙可能是原碱石灰变质后的产物，也能是加水后溶液中的氢氧化钙与碳酸钠反应生成的，不能确定碳酸钙的来源；步骤Ⅲ向溶液中加入ＢａＣｌ２溶液，出现白色沉淀ＢａＣＯ３，若取溶液Ｃ上层清液加入ＢａＣｌ２溶液，不再产生白色沉淀，可判断加入的ＢａＣｌ２溶液过量；步骤Ⅳ中加入无色酚酞溶液，溶液变红，说明溶液呈碱性，溶液Ｃ中含有ＮａＯＨ和ＮａＣｌ，所以溶液Ｃ中的阳离子为Ｎａ＋，其中ＮａＯＨ可能是碱石灰中的氢氧化钠也可能是氢氧化钙与碳酸钠反应生成的氢氧化钠。【实验结论】通过实验可以确定碱石灰中一定含有的成分是Ｎａ２ＣＯ３。３．某研究小组发现，维Ｃ泡腾片（保健药品，主要成分见图１）溶于水，有许多气泡产生（如图２）。该小组同学进行如下探究。第３题图探究一：该气体的成分【猜想与假设】小王说：该气体可能是ＣＯ２、Ｏ２、ＣＯ、Ｈ２、Ｎ２。小李说：不可能含有ＣＯ和Ｈ２，因为从药品安全角度考虑，ＣＯ有毒，Ｈ２ 。小张说：不可能含有Ｎ２，因为 。该小组同学认为：该气体可能含有ＣＯ２、Ｏ２中的一种或两种。【进行实验】 实验操作实验现象①将该气体通入澄清石灰水中澄清的石灰水变浑浊②将带火星的木条伸入该气体中带火星的木条没有复燃【得出结论】（１）由实验①可知，该气体中肯定含有 ，写出该反应的化学方程式 。（２）由实验②不能确定该气体不含氧气。理由是 。若要证明含有氧气，请你帮助设计实验 。探究二：维Ｃ泡腾片溶液的酸碱性向维Ｃ泡腾片溶液中滴加石蕊溶液，溶液变红，说明溶液显 性。【答案】探究一：【猜想与假设】易燃易爆 化学反应前后元素种类不变，反应物中不含氮元素 【得出结论】（１）ＣＯ２（或二氧化碳） Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ （２）若生成的是氧气和二氧化碳的混合物，当氧气含量过少时，带火星的木条也不能复燃 将气体通过氢氧化钠溶液，再通过浓硫酸干燥，然后用带火星的木条检验剩余气体 探究二：酸４．钠是一种活泼金属，常温下能与氧气、水等物质发生反应。钠与水反应的化学方程式为：２Ｎａ＋２Ｈ２Ｏ２ＮａＯＨ＋Ｈ２↑。在实验室，小亮先取一定量的硫酸铜溶液于烧杯中，再取一小块钠投入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和蓝色滤渣，并对滤液的成分进行探究。【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？【查阅资料】Ｎａ２ＳＯ４溶液呈中性。【猜想与假设】猜想一：Ｎａ２ＳＯ４；猜想二：Ｎａ２ＳＯ４和ＮａＯＨ；猜想三： ；猜想四：Ｎａ２ＳＯ４、ＣｕＳＯ４和ＮａＯＨ。分析：小明认为猜想 不合理，理由是 （用化学方程式表示）。【实验与验证】实验实验操作实验现象实验结论实验一取少量滤液于试管中，仔细观察现象溶液为无色猜想 不成立实验二向实验一所取滤液中滴入酚酞溶液 猜想二不成立实验三常温下，再取少量滤液，测溶液酸碱度ｐＨ＝７猜想 成立【拓展延伸】金属活动性顺序表中钠及前面的金属 （填“能”或“不能”）把位于后面的金属从它们盐溶液里置换出来。【答案】【猜想与假设】Ｎａ２ＳＯ４和ＣｕＳＯ４ 四 ＣｕＳＯ４＋２ＮａＯＨＣｕ（ＯＨ）２↓＋Ｎａ２ＳＯ４ 【实验与验证】三 无明显现象（或溶液不变色） 一 【拓展延伸】不能【解析】【猜想与假设】将金属钠投入硫酸铜溶液中，钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，硫酸铜溶液再与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和氢氧化铜蓝色沉淀。若恰好完全反应，反应后溶液中溶质只有硫酸钠；若氢氧化钠有剩余，反应后的溶液中溶质有硫酸钠、氢氧化钠；若硫酸铜有剩余，反应后的溶液中溶质有硫酸钠、硫酸铜。其中猜想四不合理，因为硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液能发生复分解反应，二者不能共存，反应的化学方程式为ＣｕＳＯ４＋２ＮａＯＨＣｕ（ＯＨ）２↓＋Ｎａ２ＳＯ４。【实验与验证】实验一：硫酸铜溶液呈蓝色，若滤液为无色，则一定不含硫酸铜，猜想三不成立；实验二：氢氧化钠溶液显碱性，能使无色酚酞溶液变红，由实验结论猜想二不成立，可知滤液中不含氢氧化钠，则向滤液中滴加无色酚酞溶液，无明显现象；实验三：氢氧化钠溶液显碱性，ｐＨ＞７，Ｎａ２ＳＯ４溶液呈中性，ｐＨ＝７，若测出滤液的ｐＨ＝７，说明猜想一成立。【拓展延伸】由实验探究可知金属钠的化学性质活泼，放入盐溶液后先与水反应生成碱和氢气，生成的碱再与盐溶液发生复分解反应，因此金属活动性顺序表中钠及钠之前的金属不能将其后面的金属从其盐溶液中置换出来。５．蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对“蔗糖的组成”进行了探究。【作出猜想】小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，故蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。【实验验证】方案一：小明将蔗糖在氧气中燃烧，检验到生成物中有水和二氧化碳，得出结论“蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的”。小刚认为该方案不合理，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素，理由是 。方案二：小刚用如图所示装置进行实验。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。第５题图（１）观察到 出现，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。（２）观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体，他猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行了验证单质碳的实验。实验过程和现象如下：实验过程实验现象 ，点燃酒精灯①硬质玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光；② 写出上述实验过程中一个反应的化学方程式： 。【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。【拓展交流】（１）方案二中，先通入一会儿氮气的原因是 。（２）查阅资料得知蔗糖的化学式为Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１。小红发现：蔗糖分子中氢原子数目是氧原子数目的２倍，但是，蔗糖中氧元素质量却是氢元素质量的８倍。导致出现这种情况的原因是 。【答案】【实验验证】方案一：蔗糖燃烧过程中有氧气参加反应 方案二：（１）小烧杯（或硬质玻璃管）中有水珠 （２）向小烧杯中加入澄清石灰水，再向硬质玻璃管中通入氧气 澄清石灰水变浑浊 Ｃ＋Ｏ２点燃ＣＯ２［或Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ］ 【拓展交流】（１）排尽硬质玻璃管中的空气（或防止氧气参加反应） （２）氧的相对原子质量比氢大６．在学习金属的化学性质时，王明发现铝的化学性质活泼，但打磨后的铝与稀盐酸反应快，而与稀硫酸反应的速率却非常慢，对此，他向老师提出疑问，并在老师的帮助下，完成了以下探究活动，请你和他一起完成：【提出问题】铝与稀硫酸反应的速率慢与哪些因素有关？【猜想与假设】铝与稀硫酸反应时所用稀硫酸浓度太小。请你写出铝和稀硫酸反应的化学方程式 。老师为大家准备了以下实验用品：大小相同的铝片、１０％的稀硫酸、３０％的稀硫酸、氯化钠、硫酸钠、试管、试管夹、酒精灯、镊子、药匙、砂纸。【设计实验】（１）王明为探究假设是否成立，设计了如下实验：