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TYPE10 專題10　化學探究實驗
　　熱點搜尋: 中考中化學部分的實驗探究題主要集中在以下一些內容上:①氣體的制取與檢驗,這其中包括氧氣、二氧化碳氣體的制取與干燥,還包括一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、氫氣、甲烷等氣體的檢驗,其中往往還包含裝置的組裝與連接等。②有關常見物質性質的探究,如常見金屬性質的探究、常見堿(氫氧化鈉、氫氧化鈣)性質的探究、常見酸(鹽酸、硫酸)性質的探究、常見鹽(碳酸鈉、碳酸鈣)性質的探究、催化劑性質的探究等。③有關影響化學反應速率的探究如催化劑、反應物的濃度、溫度等因素對化學反應速率有什么樣的影響。
類型一　有關氣體的制取與檢驗的探究
考向一　氣體的檢驗與裝置的連接
1 [2016·金華] 某混合氣體可能有CO2、CO、H2中的一種或幾種,某學習小組的同學為了探究氣體的組成,設計了如下裝置進行實驗(夾持裝置已省略)。實驗后發現A裝置中溶液變渾濁,C中的固體由黑色變紅色,D中的固體由白色變藍色,F裝置中有水流入燒杯。
圖T10-1
在反應前后對C、D裝置進行了質量的測量(各步反應均完全),測量結果如下表。請回答下列問題。
反應前后
反應前
反應后
C裝置中的玻璃管與固體的總質量/g
a
c
D裝置中的U形管與固體的總質量/g
b
d
(1)請寫出A裝置中反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)一定能證明原混合氣體中有氫氣存在的實驗現象是　。?
(3)F裝置的作用:①“抽氣”;②　　　　　　。?
(4)證明原混合氣體中有CO存在的定量關系式是　　　　　　　　(用字母a、b、c、d表示)。?
【解法指導】 對于氫氣、一氧化碳等氣體的檢驗,最常用的方法是將其點燃,或作為還原性氣體與金屬氧化物反應,然后通過反應后的產物進行鑒別。在本題中,還要注意要“一定”能證明有氫氣存在的現象,因此必須答出能體現氫氣反應后產物的現象。要用定量式來表示一氧化碳的存在,可以抓住裝置C、D中的質量變化。C中反應前后質量之差代表被還原的氧化銅中氧元素的質量(m),D中的質量之差代表氫氣還原氧化銅后生成的水的質量,然后根據氫氣還原氧化銅的化學方程式,寫出被氫氣還原的氧化銅中氧元素的質量(n),最后要證明有CO存在,則必須使m>n。
1.[2017·金華] 已知某混合氣體由H2、CO和CO2三種氣體組成。為驗證該混合氣體成分,科學研究小組的同學經過討論,設計了如圖T10-2Ⅰ所示的實驗方案。
Ⅰ
Ⅱ
圖T10-2
根據方案回答下列問題:
(1)裝置C在實驗中的作用是　　　　　　　　。?
(2)僅根據裝置D中黑色粉末變紅這一現象,能否證明混合氣體中一定存在CO?請判斷并說明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)小丁根據裝置E中出現白色硫酸銅粉末變成藍色的實驗現象,得出該混合氣體中有氫氣存在的結論。你認為該結論是否可靠?請說明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。為證明CO2和NaOH能發生反應,小丁又設計了圖Ⅱ所示的方案。則圖Ⅱ方案中所加試劑X應該是　　　　　　　　　　。?
2.[2018·青島] 某氣體可能含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣中的一種或幾種。某興趣小組利用圖T10-3中的實驗裝置設計實驗,探究氣體的成分。請用符合題目要求的裝置序號填空(裝置可以重復使用,除雜試劑均足量)。
提示:CO+CuOCu+CO2,H2+CuOCu+H2O;無水硫酸銅粉末遇水變藍色。
圖T10-3
(1)若檢驗氣體中是否存在水蒸氣,可將該氣體通入裝置　　　　。?
(2)將氣體依次通過裝置　　　　,可檢驗并除去該氣體中的二氧化碳。?
(3)若檢驗氣體中是否存在一氧化碳,可將該氣體依次通過裝置　　　　。?
(4)將氣體依次通過裝置　　　　　　　,可一次性確定該氣體的成分。?
3.[2018·金華] 某混合氣體由CO、CO2、SO2三種氣體組成,某興趣小組對此進行了相關實驗。
[查閱資料] ①SO2能使品紅溶液褪色;②SO2易與高錳酸鉀溶液反應而被吸收,并能使其褪色;③SO2能使氫氧化鋇溶液和澄清石灰水變渾濁;④CO和CO2均不能使品紅溶液褪色,也不與高錳酸鉀溶液反應。
[實驗研究] 為驗證這三種氣體,同學們設計并進行如下實驗:
圖T10-4
[事實與結論] 通過實驗驗證了以上三種氣體都存在。
(1)裝置A的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)能證明氣體中含有CO2的現象是　　　　　　　　　　　　　　。?
[反思與評價]
(3)若裝置按C→D→A→B→E的順序連接,則無法驗證的氣體是　　　　　　　。?
(4)有同學提出上述原裝置中省略裝置D也能達到實驗目的,你認為該同學的設計有無道理并說明理由:　。?
考向二　氣體的制取與裝置的連接
2 [2018·包頭] 根據圖T10-5回答問題。
圖T10-5
(1)實驗室用高錳酸鉀制取并收集較純凈的氧氣,應選用的裝置是　　　　(填字母)。向氣體發生裝置內加入藥品前應進行的操作是　　　　　　　　。?
(2)實驗室用石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳時,可選用發生裝置A或G,G與A相比較,其優點是　　　　　　　　　　　　;若用F裝置收集二氧化碳,檢驗二氧化碳已收集滿的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。如果要證明制取二氧化碳實驗后的廢液呈酸性,可選用的試劑是　　　　(填字母)。?
a.紫色石蕊試液 b.石灰石
c.氫氧化鈉溶液 d.硝酸銀溶液　　e.銅
【方法技巧】常見氣體的制備一般包括以下流程:
氣體制取的發生裝置一般有固固加熱型、固液常溫型兩種;凈化的方式一般為吸收法和轉換法;干燥裝置中的干燥劑可分成堿性干燥劑、酸性干燥劑、中性干燥劑三種;氣體的收集方式一般有向上或向下排空氣法、排水法這三種常見的方式;而尾氣處理的方式一般有燃燒法、吸收法、收集法、重復利用法等方式。
1.[2018·龍東] 實驗室中有下列儀器:
圖T10-6
(1)填寫標號⑦儀器名稱:　　　　　　　。?
(2)實驗室制取CO2并欲得到平穩的氣流,應選擇發生裝置的儀器組合為　　　　(選擇一套,填序號),當用如圖T10-7裝置收集CO2氣體時,具體應從　　　(選填“a”或“b”)端進入,寫出檢驗CO2的化學方程式:　。?
圖T10-7
(3)若用高錳酸鉀制取氧氣,還需要補充的實驗儀器為　　　　,反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　,用排水法收集O2,所得氣體不純的原因可能是　　　　　　　　　　　　(答一條)。?
2.[2016·徐州] 請根據下列實驗裝置回答問題。
圖T10-8
(1)寫出儀器①②的名稱:①是　 ,?
②是　　　　。?
(2)實驗室常用B裝置制取CO2,發生反應的化學方程式為?　　　　　。用該發生裝置也可以制取氧氣,反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　,收集氧氣的裝置為　　　　(填序號)。?
(3)加熱二氧化錳和氯酸鉀的固體混合物生成氯化鉀和氧氣,應選用的發生裝置為　　　　(填序號),二氧化錳是該反應的催化劑,則二氧化錳的　?
和化學性質在反應前后沒有發生變化。實驗結束后,欲從氯化鉀和二氧化錳的混合物中回收二氧化錳,需要進行溶解、　　　　、洗滌、干燥等操作。?
(4)向盛滿氧氣的集氣瓶中倒入迅速冷卻的沸水,立即塞緊兩端開口的細玻璃管的橡皮塞,用注射器向玻璃管中注水至P處,裝置如圖T10-9所示。
圖T10-9
①手拿集氣瓶在水平面上搖晃數十次后,看到玻璃管中的液面將　　　　(填“上升”“下降”或“不變”)。?
②下列有關該實驗的說法正確的是　　　　。?
a.可說明有少量氧氣溶于水中
b.應保證裝置有良好的氣密性
c.用迅速冷卻的沸水是因為其中幾乎不含氧氣
3.[2018·金華] 小君和小英同學發現:帶火星的竹簽在空氣中不會復燃,若用裝有60%水的集氣瓶倒置在水槽中收集氧氣,得到的氣體能使帶火星的竹簽復燃,為了找到能使帶火星竹簽復燃的氧氣含量最小值,他們進行了如下探究。
圖T10-10
[設計實驗] 小君設計了如圖T10-10的裝置,該裝置的圓底燒瓶中放入25毫升水的目的是　　　　　　　　　　　。?
[實驗探究] 第一組實驗:取3只集氣瓶,編號為①、②、③,分別裝入15%、30%和45%的水,蓋上玻璃片倒置在水槽中。當氣泡?
放出后,將導管口伸入集氣瓶把其中的水全部排出,將相同的3支帶火星竹簽分別插入①~③號瓶中,記錄實驗現象。
獲得第一組實驗現象后,小君又做了第二組實驗,并記錄實驗現象,兩組實驗數據和現象見下表:
實驗分組
第一組
第二組
實驗序號
①
②
③
④
⑤
⑥
集氣瓶裝水的體積分數/%
15
30
45
34
38
42
帶火星竹簽狀況
亮
很亮
復燃
很亮
復燃
復燃
得出上述兩組實驗現象后,小英認為還不能確定能使帶火星竹簽復燃的氧氣含量最小值,需繼續進行實驗。則實驗序號⑦的集氣瓶裝水的體積分數應該是　　　　%。?
[實驗結論] 再經過數次實驗并計算后得出:能使帶火星竹簽復燃的氧氣含量最小值為48.7%。
[繼續探究] 小君認為采用該方法收集的氧氣中含有一定量的水蒸氣,請你提出實驗改進的措施:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
類型二　有關物質成分的探究
3 [2017·金華] 小蘇打(NaHCO3)和食鹽(NaCl)是廚房中常見物質?，F有一包白色固體,可能由其中的一種或兩種組成。某科學小組同學展開了系列拓展性研究。
(一)定性分析
[實驗目的] 確定白色固體的組成。
[實驗方案]
圖T10-11
[實驗結論] 該白色固體由NaHCO3和NaCl兩種物質組成。
(1)基于上述實驗結論,則步驟①中加入的過量稀酸應該是　　　　。?
(2)寫出步驟②中生成白色沉淀的化學反應方程式:　 。?
(二)定量分析
[實驗目的] 測定該白色固體中NaHCO3的質量分數。
為了測定該樣品中NaHCO3的質量分數,小呂、小周分別取a克該樣品,設計了如下方案;
小呂方案Ⅰ:利用NaHCO3與稀硫酸反應產生CO2,通過測定生成CO2的質量,計算樣品中NaHCO3的質量分數。
(3)小呂用下列裝置完成本實驗,裝置的連接順序是　　　　(填序號)。?
圖T10-12
(4)D裝置中的反應完全后,再次通入空氣,其目的是?_________________________。?
小周方案Ⅱ:小周用沉淀法測定樣品中NaHCO3的質量分數,操作流程如下。
圖T10-13
(5)為使定量分析更準確,在操作Ⅰ之前,需判斷所加BaCl2溶液是否過量,請你設計一個合理方案:　 。?
1.[2017·自貢] 某研究小組對自動充氣氣球(示意圖如圖T10-14)進行下列探究。
圖T10-14
[查閱資料] 該氣球充氣原理是:通過擠破液體包,使液體與白色粉末接觸產生二氧化碳氣體,實現氣球自動充氣。
(1)為檢驗氣體是二氧化碳,可選用　　　　 　(填試劑名稱)。?
探究一:液體包內溶液酸堿性的探究
(2)室溫時,用pH試紙測得溶液的pH=3,則該溶液呈　　　性。?
探究二:白色粉末成分的探究
[猜想與假設] 甲同學認為是碳酸鈣;乙同學認為是碳酸鈉;丙同學認為是碳酸氫鈉。
[設計并進行實驗]
(3)將少量白色粉末放入水中攪拌,固體全部溶解,說明甲同學的猜想　　　　　　　　(填“正確”或“不正確”)。?
(4)室溫時,分別向盛有碳酸氫鈉、碳酸鈉和白色粉末樣品的錐形瓶中注入等體積、足量的10%鹽酸(裝置如圖T10-15),記錄如表:
圖T10-15
實驗
編號
錐形瓶內的物質
最終得到CO2體積/mL
名稱
質量/g
①
碳酸氫鈉
0.10
V1
②
碳酸鈉
0.10
V2
③
白色粉末
x
V1
實驗①的化學方程式為　 ;?
表中x=　　　　;V1　　　　(填“>”“<”或“=”)V2。?
[分析并得出結論]
(5)白色粉末是　　　　　。?
2.[2017·貴港] 某化學興趣小組學習堿的性質后,到實驗室做實驗,小明將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液后無明顯現象,然后向得到的溶液中滴加CaCl2溶液,生成白色沉淀;小杰做的實驗與小明一樣,但沒有出現白色沉淀。他們為了查明原因,查閱資料:①CO2與NaOH反應的產物與反應物的量有關,少量CO2得到Na2CO3,過量CO2得到NaHCO3,反應的化學方程式:CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3;②Ca(HCO3)2溶于水,溶液顯堿性;③CaCl2溶液顯中性;④Na2CO3、NaHCO3溶液都顯堿性,都能與酸反應;⑤鋁、鋅、鐵、銅的鹽溶液與NaHCO3溶液混合會產生沉淀。
他們對CO2與NaOH溶液反應后,溶液中溶質是什么進行探究。
[猜想與假設] 猜想①:Na2CO3;猜想②:NaHCO3;猜想③:Na2CO3、NaOH;猜想④:　　　　　　 　。?
[實驗探究]
實驗操作
實驗現象
結論
(1)取適量反應后的溶液于試管中,加入適量的CaCl2溶液,振蕩;再加入　　　　　 　?
無明顯現象;
有氣泡產生
猜想②成立,反應的化學方程式為:?
?
?
(2)取適量反應后的溶液于試管中,加入過量的CaCl2溶液,振蕩;過濾,取濾液于另一支試管中,滴加　　　　 　?
產生白色沉淀;
?
?
猜想③成立
[繼續探究] 將4.0 g NaOH固體溶解在100 mL水中,然后通入4.0 g二氧化碳氣體,充分反應后,所得溶液的溶質是　　　　　　。?
3.[2018·宿遷] 實驗課上,老師給了同學們一包紅色粉末,該粉末可能是銅粉和氧化鐵(Fe2O3)粉末中的一種或兩種。為確定該粉末的成分,同學們進行了如下探究,請你參與其中并回答問題。
[提出猜想] 甲組:銅粉;乙組:氧化鐵粉末;丙組:　　　　　　　　　　。?
[設計實驗]
方案1:取少量紅色粉末放入試管中,滴加足量的　　　　　(從下列試劑中選擇:氯化鈉溶液、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液),振蕩,若甲組猜想正確,則實驗現象為　　　　　　　　　。?
方案2:取8 g紅色粉末放入硬質玻璃管中,先通入CO,然后用酒精噴燈加熱一段時間(實驗裝置如圖T10-16所示),停止加熱并繼續通入CO至裝置冷卻。
圖T10-16
若乙組或丙組猜想正確,則硬質玻璃管內發生反應的化學方程式是　。?
實驗時要先通CO再加熱的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。?
[數據處理]
等裝置完全冷卻到室溫,稱量硬質玻璃管內剩余固體質量為m g。若乙組猜想正確,則m的取值范圍是　　　　　　　　。?
[實驗反思]
圖T10-16虛線框內的裝置是用于吸收CO2,并收集CO,請從圖T10-17(廣口瓶內均為氫氧化鈉溶液)中選擇最合適的裝置　　　　　　(填序號)。?
圖T10-17
類型三　有關氫氧化鈉、氫氧化鈣變質的探究
4 [2016·麗水] 小科同學對實驗中已經變質的氫氧化鈉固體進行探究。
[提出問題] 氫氧化鈉是否完全變質?
[猜想與假設] ①部分變質,固體是NaOH和Na2CO3的混合物;
②全部變質,固體是Na2CO3。
[查閱資料] ①NaOH溶液與FeCl3溶液會發生反應,有紅褐色絮狀沉淀等現象出現;
②NaCl溶液和BaCl2溶液均呈中性。
[進行實驗]
步驟
實驗操作
實驗現象
1
取少量固體于小燒杯中,加水充分溶解
固體全部溶解
2
取少量燒杯中的溶液于試管中,加入過量的BaCl2溶液
產生白色沉淀
3
取　　　　　　　　　　　　　　于另一試管中,再加入少量FeCl3溶液?
產生紅褐色絮狀沉淀
[解釋與結論]
(1)請將步驟3實驗操作補充完整。
(2)步驟2加入過量BaCl2溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)根據實驗現象,可確定該固體是NaOH和Na2CO3的混合物。
[交流與評價] 小科同學把步驟3中的FeCl3溶液改成無色酚酞試液,若無色酚酞試液變紅,也可以確定該固體是NaOH和Na2CO3的混合物。你認為是否合理?　　　　。?
1.[2018·衢州] 為探究一瓶久置的氫氧化鈉固體樣品是否全部變質,小柯取少量樣品配制成溶液,再取少量溶液分別裝入兩支試管中,進行了如圖T10-18甲、乙兩圖所示實驗。(注:BaCl2溶液呈中性)
甲　　　　　　　　　　　乙
圖T10-18
(1)小柯認為“甲圖實驗說明了氫氧化鈉固體部分變質”。你認為小柯的觀點是否正確,并說明理由:　 。?
(2)分析乙圖實驗的現象,可以確定樣品的變質情況為　 。
(3)進一步探究:另取少量樣品溶液,加入一定質量分數的稀鹽酸,直至過量。請在圖T10-19中畫出“生成CO2的質量隨加入稀鹽酸質量變化”的大致圖像。
圖T10-19
2.堿石灰是CaO和NaOH固體的混合物,常用作干燥劑。堿石灰在空氣中久置會吸收空氣中的水和二氧化碳而變質。某實驗小組為確定一瓶久置的堿石灰樣品的成分,設計了如圖T10-20所示實驗流程。請你參與探究過程:
圖T10-20
[查閱資料] ①Ca(OH)2、Na2CO3溶于水無明顯的溫度變化;②CaCl2溶液呈中性。
(1)在操作一實驗過程中,同學們發現向樣品中加水時還放出大量的熱。據此實驗,下列對樣品成分分析正確的是　　　　(填序號)。?
A.一定有NaOH
B.一定有Na2CO3
C.一定有CaO
D.至少有NaOH、CaO中的一種
(2)在操作二之后所得的固體A中一定含有　　　　。?
(3)實驗小組的同學繼續對溶液B中的溶質進行了探究。
[猜想假設] 猜想一:NaOH;猜想二:Na2CO3;
猜想三:NaOH和Na2CO3;猜想四:Ca(OH)2和　　　　。?
[實驗驗證] 為進一步確認溶液B中溶質的成分,做了如下實驗。
實驗步驟
實驗現象
實驗結論
①取少量溶液B于試管中,加入足量CaCl2溶液
②過濾,用pH試紙檢測濾液的pH
①　　?　　?
②pH>7
猜想三正確
實驗步驟①中發生反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　,其實驗目的是　?　 。?
[反思評價] 對于像堿石灰這樣容易變質的物質,保存時需要注意密封保存。
3.[2016·大連] 為了證明氫氧化鈣溶液與稀鹽酸能發生反應,氫氧化鈉溶液與二氧化碳能發生反應。用如圖T10-21所示裝置進行實驗(裝置氣密性良好,實驗前彈簧夾K1、K2處于關閉狀態)。
圖T10-21
實驗一:氫氧化鈣溶液與稀鹽酸恰好完全反應。
(1)實驗過程中需緩緩通入氮氣,其作用是什么?　 。?
(2)寫出氫氧化鈣溶液與稀鹽酸恰好完全反應的實驗操作及現象:?　 。?
實驗二:氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應。
(3)打開活塞Ⅱ,將足量氫氧化鈉溶液加入錐形瓶中,立即關閉活塞Ⅱ,寫出利用圖示裝置證明氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應的實驗操作及現象:?　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)實驗后,取B中錐形瓶內的溶液,倒入燒杯中,若溶液呈紅色,設計實驗方案,探究該溶液中是否有氫氧化鈉,寫出實驗操作、預期現象和結論?　 。?
類型四　有關影響化學反應速率因素的探究
5 [2018·紹興] 小敏研究影響鋅與鹽酸反應快慢的因素。
(1)圖T10-22中A、B儀器可以組裝一套測量氣體體積的裝置,利用該裝置時A中　　　　管接c。?
圖T10-22
(2)他選用2克完全相同的鋅片分別和同體積5%、15%的稀鹽酸進行實驗,獲得表格數據。由此推斷實驗是通過　　　　　　　　　　　　來體現反應快慢的。?
序號
鹽酸溶液濃度
2分鐘內產生氫氣的體積
1
5%
10 mL
2
15%
28 mL
(3)小敏分析數據得到如下結論:鋅與鹽酸反應快慢與鹽酸濃度有關。鹽酸濃度越大反應越快。其他同學認為該結論不可靠,他們的依據是:?　 。?
(4)實驗中小敏發現鋅與鹽酸反應時,一開始產生氫氣速率并沒有隨鹽酸濃度的減小而減慢。查閱資料得知化學反應中往往伴隨著能量變化。由此作出猜想:鋅與鹽酸反應快慢還與　　　　有關.?
【方法技巧】首先我們要知道的是物質之間發生化學反應的實質是分子之間的有效碰撞。在眾多分子運動過程當中,大多數的碰撞是無效碰撞,只有少部分是有效碰撞,有效碰撞將發生化學反應。所以影響化學反應速率的因素有四個:反應物的濃度、溫度、壓強以及催化劑。
本題題干探究的是反應物的濃度對反應速率的影響。當然在設計實驗時需要設置對照實驗,并注意排除實驗的偶然性,同時化學反應速率是一個抽象的概念,需要用直觀的現象顯示出來,即用到了轉換法。
1.[2017·衢州] 整理實驗器材時,小柯將還在反應的鋅和稀硫酸的殘留物,倒入有少量硫酸銅溶液的廢液缸中,觀察到鋅粒表面產生氣泡的速度大大加快。對此,他十分好奇:與硫酸銅溶液混合怎么會加快鋅和稀硫酸的反應速度?
查閱資料:①相互接觸的兩種活動性不同的金屬,同時放入酸中,活動性較強的金屬與酸反應產生氫氣的速度會大大加快。 ②硫酸銅對鋅和稀硫酸反應沒有催化作用。
小柯根據下表進行實驗,觀察并記錄現象。
組別
第一組
第二組
A
B
C
D
金屬
鋅片
綁有銅片的鋅片
鐵片
綁有銅片的鐵片
30%硫酸溶液/mL
20
?
20
20
產生氣泡快慢
快
明顯加快
慢
明顯加快
(1)第一組實驗中“?”處的數據應為　。 ?
(2)為了定量比較產生氣體的快慢,可以測量“收集相同體積的氫氣所需的時間”或測量　　　　　　　　　　　　　　,然后進行比較。?
(3)請推測與廢液缸中少量硫酸銅溶液混合后,鋅粒與稀硫酸反應速度加快的原因:?　 。?
2.[2017·麗水] 小峰和小剛閱讀試劑標簽后發現,市場銷售的高錳酸鉀晶體純度高達99.5%,含水量可以忽略不計。為探究“試管放置方式對高錳酸鉀制取氧氣速度和體積的影響”,他倆設計了制取氧氣的直立型裝置,并與斜臥型裝置比較,如圖T10-23所示,在氣密性良好的裝置中分別加入5.0克高錳酸鉀晶體,用同一酒精燈分別加熱,用同一型號的集氣瓶收集氣體,每組實驗進行五次,實驗數據取平均值后記錄如下表:
圖T10-23
裝置類型
直立型
斜臥型
收集1瓶氧氣所需時間/秒
59
68
收集2瓶氧氣所需時間/秒
95
108
收集氧氣的總體積/毫升
525
476
(1)收集2瓶氧氣,所需時間較短的裝置類型是　　　　　　　　　　　。?
(2)等質量的高錳酸鉀加熱到不再產生氣體,斜臥型裝置收集到氧氣的總體積比直立型少的原因是　 。?
(3)根據2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,算出5.0克高錳酸鉀生成的氧氣體積為理論值。實驗中發現,斜臥型發生裝置收集到的氧氣體積明顯大于理論值,他們對其原因進行了探究。
[提出假設] 小峰假設:反應生成的二氧化錳在較高溫度下受熱分解放出氧氣;
你的假設:　 。?
[設計實驗] 要驗證小峰的假設能否成立,請設計簡明的實驗方案:?　 。?
3.[2018·溫州] 二氧化錳和過氧化氫酶均能催化過氧化氫分解制取氧氣。為了比較兩者的催化能力,小明按圖T10-24甲所示裝置進行了如下實驗。
乙
圖T10-24
①取1.5 mg過氧化氫酶和8 mL蒸餾水加入容器中,攪拌后塞緊橡皮塞。
②用注射器A從容器中抽出2 mL氣體,用注射器B將2 mL H2O2溶液注入容器中,采集數據。直至反應結束。
③用3.1 mg、5.6 mg過氧化氫酶及1.5 mg、5.6 mg、10.7 mg二氧化錳重復上述實驗,獲取數據如圖乙。
(1)步驟②將注射器B中的2 mL H2O2溶液全部注入容器前,用注射器A先從容器中抽出2 mL氣體,其目的是　。?
(2)小明分析相關數據,得出“過氧化氫酶對過氧化氫的催化能力比二氧化錳強”這一結論,其依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)查閱資料得知:過氧化氫分解為放熱反應。小明推測:過氧化氫酶質量過大,可能導致實驗過程中過氧化氫分解突然變慢。請說明其理由:?　 。?
4.[2017·杭州] 小金利用如圖T10-25所示裝置進行甲、乙對比實驗,探究溫度對CO和 Fe2O3反應的影響(固定裝置略)。
圖T10-25
(1)從實驗安全角度考慮,圖示裝置還應采取的改進措施是　　　　　　　　　　　 　。?
(2)完全反應后,兩組的生成物均為黑色粉末(純凈物),分別用兩組生成物進行以下實驗:
步驟
操作
甲組現象
乙組現象
1
稱量黑色粉末質量/g
m1
m2
2
取黑色粉末,用磁鐵吸引
能被吸引
能被吸引
3
取黑色粉末,加入稀鹽酸
全部溶解,有大量氣泡
無明顯現象
4
取黑色粉末,加入足量硫酸銅溶液
有紅色物質生成
無明顯現象
①甲組的黑色粉末與稀鹽酸反應的化學方程式是　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。?
②小金查閱資料后發現Fe3O4在常溫下不與稀鹽酸、CuSO4溶液反應,故猜想乙組的生成物為Fe3O4。他又發現m2恰好為　　　　g,這可成為支持上述猜想的新證據。?
(3)甲、乙兩組實驗說明溫度對CO和 Fe2O3反應有影響,且均體現出CO的　　　　(填寫化學性質)。?

參考答案
◆分類突破
例1　(1)CO2+Ba(OH)2BaCO3↓+H2O
(2)D裝置中的固體由白色變藍色
(3)尾氣處理(或儲存氣體)
(4)(a-c)>8(d-b)9
針對訓練
1.(1)檢驗CO2是否除盡
(2)不能,因為氫氣也能還原氧化銅(合理即可)
(3)不可靠,因為進入裝置D的氣體中混有水蒸氣
(4)NaOH和BaCl2溶液
2.(1)④
(2)①②
(3)②⑤①
(4)④①②③⑤④①
[解析] (1)無水硫酸銅粉末遇水變藍色,所以檢驗氣體中是否存在水蒸氣應用無水硫酸銅粉末,可將該氣體通入裝置④。(2)檢驗二氧化碳用澄清石灰水,除去二氧化碳用氫氧化鈉濃溶液。將氣體依次通過裝置①②,可檢驗并除去該氣體中的二氧化碳。(3)為了避免二氧化碳的干擾,檢驗氣體中是否存在一氧化碳,首先要除去二氧化碳,再將氣體通過灼熱的氧化銅,如反應后有二氧化碳生成即可證明氣體中存在一氧化碳,所以可將該氣體依次通過裝置②⑤①。(4)要驗證該氣體的成分,應先通過無水硫酸銅粉末檢驗是否存在水蒸氣,再通過澄清的石灰水來檢驗是否存在二氧化碳,通過氫氧化鈉濃溶液將可能存在的二氧化碳除干凈,然后將氣體通入濃硫酸中除去水蒸氣,再通過灼熱的氧化銅,將反應后的氣體先通過無水硫酸銅粉末檢驗是否有水生成,判斷氫氣是否存在,再通過澄清的石灰水,觀察澄清石灰水是否變渾濁判斷一氧化碳是否存在。故將氣體依次通過裝置④①②③⑤④①,可一次性確定該氣體的成分。
3.(1)檢驗并吸收二氧化硫,防止對二氧化碳的驗證產生干擾
(2)B中品紅溶液不褪色,C中溶液變渾濁
(3)CO2、SO2
(4)有道理,CO2氣體對CO氣體的驗證沒有干擾
[解析] (1)二氧化硫氣體與裝置A中高錳酸鉀溶液反應使其褪色,證明氣體中含有二氧化硫,同時利用該反應還能吸收二氧化硫。(2)通過裝置B中的品紅溶液不褪色,證明二氧化硫已除盡,再將混合氣體通入裝置C中,二氧化碳會與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀,通過裝置B和C中的現象證明有二氧化碳氣體的存在。(3)若裝置按C→D→A→B→E的順序連接,二氧化硫和二氧化碳氣體同時進入氫氧化鋇溶液中,由于二氧化碳、二氧化硫均能使氫氧化鋇溶液出現渾濁,所以無法判斷是二氧化硫還是二氧化碳氣體。(4)原裝置中省略D裝置時,二氧化碳氣體和一氧化碳的混合氣體同時通過灼熱的氧化銅,二氧化碳不與灼熱的氧化銅反應,所以對實驗沒有干擾。
例2　(1)BE　檢查裝置氣密性　(2)可控制反應的發生和停止　　把燃著的木條放到b導管口處,若木條熄滅,說明已經收集滿　ab
[解析] (1)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣,高錳酸鉀是固體,反應條件是加熱,選取的發生裝置是B;要想收集較純凈的氧氣,應該用排水法,所以收集裝置選E。向氣體發生裝置內加入藥品前應進行的操作是檢查裝置氣密性。(2)夾上G裝置中的彈簧夾后,產生的二氧化碳增多,氣壓增大,會把稀鹽酸壓到多孔隔板以下,接觸不到石灰石,反應停止,再打開彈簧夾,二氧化碳從導管中排出,氣壓減小,稀鹽酸就會重新與石灰石接觸,反應開始,所以與A相比較G的優點是可隨時控制反應的發生和停止。若用F裝置收集二氧化碳,二氧化碳用向上排空氣法收集,從長管進,短管出,因此檢驗二氧化碳已收集滿的方法是把燃著的木條放到b導管口處,若木條熄滅,證明已收集滿。要證明制取二氧化碳實驗后的廢液呈酸性,即證明廢液中含有稀鹽酸,可利用酸的性質進行檢驗。紫色石蕊試液遇酸變紅,石灰石和鹽酸反應有氣泡產生,所以a、b正確;稀鹽酸和氫氧化鈉反應,但是沒有明顯現象,硝酸銀和鹽酸、氯化鈣反應均產生白色沉淀,稀鹽酸和銅不反應,所以c、d、e錯誤。
針對訓練
1.(1)錐形瓶
(2)②④⑦　a　Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O　
(3)酒精燈　2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑　沒有等氣泡連續且均勻時就開始收集(或裝水的集氣瓶中留有氣泡,或裝置氣密性不好等,合理即可)
2.(1)長頸漏斗　錐形瓶
(2)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
2H2O22H2O+O2↑　CD
(3)A　質量　過濾　(4)①下降?、赼bc
3.[設計實驗] 稀釋過氧化氫溶液,減緩過氧化氫的分解速率
[實驗探究] 連續、均勻　36
[繼續探究] 收集氧氣的裝置前增加氣體干燥裝置,再用排油法收集氧氣
例3　(1)稀硝酸　(2)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
(3)ADBEC
(4)將裝置D中反應生成的二氧化碳完全排凈,讓E中堿石灰完全吸收
(5)取上層清液少許于一支潔凈的試管中,向其中滴加氯化鋇溶液少許,若沒有沉淀生成,則可證明氯化鋇溶液已經過量
針對訓練
1.(1)澄清石灰水　(2)酸　(3)不正確
(4)NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
0.10　>
(5)碳酸氫鈉
2.[猜想與假設] Na2CO3、NaHCO3
[實驗探究] (1)稀鹽酸　NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑　(2)無色酚酞溶液　酚酞溶液變紅
[繼續探究] Na2CO3、NaHCO3
[解析] 本題考查的是物質變化規律,結合題目中所提供的信息解答。
[猜想與假設] 由查閱資料中的信息可知,二氧化碳與氫氧化鈉反應可能生成碳酸鈉,也可能生成碳酸氫鈉,同時反應中可能氫氧化鈉有剩余,故反應后溶液中的物質可能是碳酸鈉,也可能是碳酸氫鈉,還可能是氫氧化鈉與碳酸鈉的混合物、碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物。
[實驗探究] (1)結論是猜想②成立,即溶液中只有碳酸氫鈉,故加入氯化鈣溶液無現象,碳酸氫鈉和酸反應會生成氣體二氧化碳,故繼續加入的物質是稀鹽酸(或者稀硫酸),碳酸氫鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳,反應方程式為NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑。
(2)結論是猜想③成立,即溶液中含有碳酸鈉和氫氧化鈉,碳酸鈉和氯化鈣反應會生成碳酸鈣沉淀,將碳酸鈉完全反應后再向濾液中加入無色酚酞溶液,若含有氫氧化鈉則無色酚酞溶液會變紅。
[繼續探究] 從二氧化碳與氫氧化鈉的反應可以看出,若反應中二氧化碳、氫氧化鈉微粒個數比為1∶1時則生成碳酸氫鈉,若二氧化碳、氫氧化鈉的微粒個數比為1∶2時,則生成碳酸鈉,而題目中所給二氧化碳、氫氧化鈉的微粒個數比為4.0 g44:4.0 g40=1011,因為12<1011<11,故應該得到碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物。
3.[提出猜想] 銅粉和氧化鐵粉末
[設計實驗] 稀鹽酸　無明顯現象
3CO+Fe2O33CO2+2Fe
排凈硬質玻璃管中的空氣,防止爆炸
[數據處理] 5.6≤m<8
[實驗反思] ③
例4　[解釋與結論] (1)步驟2試管靜置后的少量上層清液
(2)除去碳酸鈉,排除對后續的NaOH檢驗的干擾
[交流與評價] 合理(或是)
針對訓練
1.(1)不正確,無論氫氧化鈉是否變質,都能使無色酚酞變紅色
(2)部分變質
(3)如圖所示
2.(1)D　(2)碳酸鈣　(3)[猜想假設] NaOH
[實驗驗證] 生成白色沉淀　CaCl2+Na2CO32NaCl+CaCO3↓　除盡溶液B中的Na2CO3,避免干擾NaOH的檢驗
3.(1)排出裝置內的空氣
(2)打開活塞Ⅰ,將稀鹽酸慢慢滴入氫氧化鈣溶液中,直至A錐形瓶中的溶液恰好由紅色變為無色,此時氫氧化鈣與鹽酸恰好完全反應
(3)打開K2,A中液體倒吸入B中,并產生白色沉淀,原因是Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl
(4)取B中反應后的上層清液,加入足量氯化鈣(或氯化鋇)溶液,至不再產生沉淀為止,若溶液紅色不褪去,則含氫氧化鈉,反之沒有
例5　(1)b
(2)相同時間內產生氣體的體積
(3)沒有換用不同濃度的稀鹽酸多次實驗,無法排除實驗的偶然性
(4)溫度
針對訓練
1.(1)20
(2)相同時間收集到氫氣(氣體)的體積
(3)硫酸銅與鋅發生置換反應產生的銅附著在鋅粒表面,加快了鋅與稀硫酸的反應速度
2.(1)直立型
(2)斜臥型裝置中的固體被氣流帶到試管口(或棉花團)附近的更多,未完全反應的更多,所以收集到的氧氣較少
(3)反應生成的錳酸鉀在較高溫度下受熱分解放出氧氣(或反應生成的二氧化錳和錳酸鉀在較高溫度下受熱分解放出氧氣)　取一定量的二氧化錳于試管中,加熱一段時間,若冷卻后測得二氧化錳的質量不變,證明小峰的假設不成立,否則假設成立(或取一定量的二氧化錳于試管中,加熱一段時間,若不能使帶火星的木條復燃,證明小峰的假設不成立,否則假設成立)
3.(1)使加入反應物后瓶內的初始氣壓與原有氣壓相同
(2)相等質量的催化劑使相等質量的過氧化氫分解達到相同氣壓,過氧化氫酶所需的時間更短(或相等時間內,與二氧化錳質量相同的過氧化氫酶能使瓶內氣壓達到更大值)
(3)過氧化氫酶質量過大,可能導致反應過快,溫度過高,降低了酶的活性
4.(1)在裝置末端尖嘴導管處,放置燃著的酒精燈(合理即可)
(2)①Fe+2HClFeCl2+H2↑?、?.64
(3)還原性和可燃性(寫出還原性即可)

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