设计实验和科学探究
-
在小烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2～3滴紫色石蕊试液，得到的溶液呈紫色。在小烧杯B中加入20mL浓盐酸（盐酸是氯化氢气体溶于水形成的溶液）；用一只大烧杯把A、B两个烧杯罩在一起（如图所示）。过几分钟，看到烧杯A中的溶液变成红色。 
（1）你认为烧杯A中的溶液变红的原因可能有哪些？
假设1：_____________________；
假设2：_____________________。
（2）请设计简单的实验，探究你的假设（简述操作方法）：
验证假设1的实验：________________________；
验证假设2的实验：________________________。
（3）通过实验探究，获得的结论是_________________________。 -
实验室常用的干燥剂“碱石灰”是CaO和NaOH固体的混合物，极易与空气中水蒸气和CO2反应而变质。同学们为确认一瓶久置的“碱石灰”样品的成分，进行如下实验探究。
（1）【猜想】猜想Ⅰ：没有变质，“碱石灰”中只含有CaO、固体NaOH；
猜想Ⅱ：已完全变质，“碱石灰”全部变成了CaCO3和 Na2CO3
（2）【 实验】如图所示： 实验过程中，同学们还发现向样品中加入足量水溶解时放出大量的热。
（3）【判断】
a.若Ca(OH)2、CaCO3和Na2CO3溶于水无明显的温度变化，则猜想Ⅱ______________； (填“成立”或“不成立”)
b.操作③发生反应的化学方程式为__________________； 由操作④的现象判断：滤液C中的溶质一定含有_______________（写化学式）； 由此判断猜想Ⅰ_________(填“成立”或“不成立”)
c.综合a和b的结论，判断该样品变质情况为____________（填“全部变质”或“部分变质”）下列对样品成分的分析正确的是_____（填序号）。
① 样品中一定含NaOH ② 样品中一定含Na2CO3 ③ 样品中含NaOH、CaO中的一种或两种
【拓展】由上述实验说明，实验室中“碱石灰”应_______保存；操作②中玻璃棒的作用是 ___________________。 -
某化学兴趣小组的同学发现：发酵粉能够使面团松软、发泡是因为发酵粉产生了CO2所致。发酵粉的主要成分中有碳酸氢钠（NaHCO3），俗称小苏打，他们对碳酸氢钠的性质进行了探究。
实验一：探究碳酸氢钠溶液的酸碱性用pH试纸测得碳酸氢钠溶液的pH为10，由此可知碳酸氢钠溶液呈___________性。
实验二：探究碳酸氢钠的热稳定性
【查阅资料】碳酸氢钠受热容易分解，生成水、二氧化碳气体和一种常见的固体物质。
【进行实验】为验证碳酸氢钠受热时会分解，兴趣小组的同学取一定质量的碳酸氢钠放到铜片上加热，如图所示。
（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有___________。
（2）充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，倒入适量的澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊。写出该反应的化学方程式：_______________________________________________。
（3）兴趣小组的同学认为充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na2CO3。
①他们猜想的依据是___________________________。
②请设计实验检验反应后的固体产物是NaOH还是Na2CO3，并填入下表：
【小 结】 NaHCO3受热发生变化的化学方程式为________________。 -
同学们在学习酸和碱的化学性质时，进行了如图所示的实验。 
（1）甲实验中能证明两种物质发生反应的明显现象是_____________。
（2）实验结束后，同学们将甲、乙两个实验所得的无色废液倒入同一个干净的废液缸中，最终看到废液浑浊并呈红色。
【提出问题】废液中含有哪些物质？
【交流讨论】①一定含有的物质：硫酸钡、指示剂、水、碱类物质和___________（写化学式或名称）。
②对碱类物质是什么？同学们有如下猜想。
猜想一：只有氢氧化钠猜想二：只有氢氧化钡猜想三：是氢氧化钠和氢氧化钡
你认为猜想_________是错误的
【实验设计】若要证明剩余的两种猜想，可选用的试剂是____________。 -
小明同学在整理厨房时不小心将一瓶醋打翻，醋洒在火炉 旁的一堆 草木灰上，发现有大量的气泡生成。激发了兴趣,于是他决定与学习小组的同学，对草木灰的成分进行探究。
[探究活动一] 根据所学酸碱盐知识，同学们猜想草木灰中含有能与酸反应产生气体的盐类物质，于是，设计并进行如图所示的实验。观察到锥形瓶A内有大量的气泡冒出，试管B中澄清的石灰水变浑浊。
根据上述实验现象推断：
（1）产生的气体中含有________，试管B中有关反应的化学方程式为 _____________。
[探究活动二]资料摘要Ⅰ：草木灰中的主要成分是碳酸钾，碳酸 钾的水 溶液和碳酸钠溶液酸碱性相似。
（2）向碳酸钾的水溶液中滴入酚酞试液，溶液显__________ 色。
（3）请你写出上述“探究活动一”中，锥形瓶A内发生的一个反应的化学方程式： ____________________。
（4）某同学欲测定这些草木灰中碳酸钾的含量，称天平称取69g试样于烧杯中，加入100g稀盐酸恰好完全反应，充分反应后，称得混合物的总质量为164.6 g（忽略二氧化碳的溶解对质量的影响）。请计算：
①反应过程中产生的二氧化碳质量为____________ g。
②该草木灰试样中碳酸钾的质量分数。
③若配制实验中所用的稀盐酸100g，需要溶质质量分数为14.6%的盐酸多少克？ -
在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时，某小组做了如图所示三个实验：（所用金属的形状与大小及稀盐酸的用量均相同） 
（1）实验①中的反应化学方程式为_________．
（2）一段时间后，根据实验②观察到现象，可得出结论是_________．
（3）乙同学认为上述三个实验不能够得出四种金属的活动性顺序，还需要利用如图所示的实验装置，补充实验来实现探究目的．
乙同学实验用的金属X是_________，溶液Y是_________；（其他合理答案也可）（要求写出化学式）．
（4）丙同学用100g上述实验的盐酸分别跟足量的铁和锌反应，并绘制了生成氢气的质量（m/g）与时间（t/s）的关系图（如图所示）．试回答：
①判断A、B两图能表示丙同学所做实验结果是 _________ 图．
②若用100g盐酸与足量的铁反应能生成0.4g氢气．那么：
（Ⅰ）该盐酸溶液含HCl质量是 _________ ．
（Ⅱ）该盐酸中溶质的质量分数是 _________ ． -
小华同学在化学实验室发现一瓶盛有无色溶液的试剂瓶，其标签严重破损（如图所示）．老师告诉他，这瓶试剂可能是硫酸、硫酸钠、硫酸镁溶液中的一种．小华同学通过查阅资料得知，常温下这三种物质的溶解度如下表： 
小华同学根据上述信息，分析认为此溶液一定不是_________溶液．为确定其成分，该同学对此溶液进行如下实验探究：
（1）提出假设：
假设1：该溶液可能是_________．
假设2：该溶液可能是H2SO4溶液．
（2）设计实验方案；基于假设2设计实验方案（不必写出）
（3）实验过程
-
过氧化钠（Na2O2）是一种浅黄色固体．某次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na2O2固体的棉花放入烧杯中（图1），缓慢倒入CO2后发现下面的蜡烛先熄灭，上面的后熄灭，同时也惊奇的发现棉花燃烧起来了．
Ⅰ．实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的后熄灭”的现象说明二氧化碳具有________的性质．
Ⅱ．棉花为什么会燃烧呢？小组同学联想起物质燃烧的相关知识，推理出棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件外，还需满足另外两个条件是_________、_________．
[提出问题]在实验中是如何给棉花燃烧提供上述条件的呢？
查阅资料：在常温下Na2O2和CO2、Na2O2和H2O均能发生化学反应．无水硫酸铜遇水由白色变成蓝色．
设计实验：经过讨论后，小组同学设计了图2的实验进行探究．
[实验步骤]
①按图2装配好装置，并检查其气密性；
②相关的试剂放入对应的仪器中；
③打开分液漏斗的活塞，把稀盐酸缓缓滴入锥形瓶内，并固定活塞位置；
④一段时间后，观察E中现象，再在a处放置一根带火星的小木条，观察现象．
[实验分析和结论]
（1）B装置的作用是_________． C装置的作用是_________；D装置的作用是_________．
（2）E装置的烧杯内“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na2O2和CO2反应中_________（填“吸收”或“放出”）热量，使氢氧化钙_________而析出．
（3）“小木条复燃”说明了Na2O2和CO2反应产生了_________，使棉花满足了燃烧条件． -
下面是某兴趣小组同学做的3个小实验．根据实验内容回答下列问题． 序号 实验装置 实验操作 实验现象、解释
或结论（1） 
①关闭活塞K，给木
炭加热．
②熄灭酒精灯，待木
炭冷却后，打开活塞
K，通入氧气．
③点燃酒精灯，给木
炭加热．①木炭不燃烧．
②木炭不燃烧．
③木炭燃烧．由此说
明可燃物燃烧的
条件是_________．（2） 
打开分液漏斗的玻璃
塞和活塞K，将稀硫
酸注入小试管中．观察到的现象是___
___，由此说明二氧
化碳的性质是______
___．（3） 
打开分液漏斗的玻
璃塞和活塞K，将水
注入人字形管中．观察到的现象是_____
____，出现此现象的原
因是___
_________． -
某种胃药的止酸剂为碳酸钙，某课外活动小组为测定胃药中碳酸钙的质量分数，设计了以下几步实验操作（设药片中的其它成分不与盐酸反应）：①配制质量分数为2.5%、密度为1.02克/ml的盐酸②取一粒药片（药片质量相同，均为0.5g），研碎后加20毫升蒸馏水③用所配制的盐酸和胃药进行反应，测得实验中反应掉的盐酸的体积为10ml．请回答下列问题： 
（1）在上述实验中运用的科学方法是_________（填“定性实验”或“定量实验”）
（2）下图所示的仪器中，在配制质量分数为2.5%的盐酸过程中不需要的仪器是_________．（填选仪器序号）
（3）根据上述实验数据，计算药品中碳酸钙的质量分数．（计算结果精确到0.001；相对原子质量：H：1；C：12；Ca：40；O：16；C：135.5）（提示：要有详细的解题过程） -
化学实验小组讨论测定双氧水溶液中过氧化氢的质量分数．
[查阅资料]：常温下氧气密度为1.42g/L；碱石灰干燥剂是氧化钙和固体氢氧化钠的混合物，极易吸收水蒸汽和二氧化碳．
[设计原理]：将一定质量的双氧水样品与二氧化锰混合，测定反应产生的氧气的质量，计算出其中过氧化氢的质量，从而可知双氧水的溶质质量分数．
[过程方法]：
①组长首先设计（如图A）：向装有样品溶液（20g）的锥形瓶（75g）中投入0.5g二氧化锰，待双氧水反应完毕后测得锥形瓶和反应后混合物的总质量为95.1g，则产生氧气的质量是_________g（列式并计算），双氧水溶液含过氧化氢_________mol（写出具体计算过程），双氧水溶液的溶质质量分数为_________．
②小林对组长的图A设计提出质疑，设计了如图B的方案，即在组长方案的锥形瓶上加一装有碱石灰干燥管，然后再操作，请说明小林质疑的理由是_________．
③小明通过思考后，觉得他们的方案误差都较大，于是设计了如图C的方案（试剂用量不变）．请说明小明认为他们误差较大的原因：_________．如果要满足实验要求减小误差，小明需选用_________mL的量筒（填250mL、500mL、600mL）． -
用下面的装置将一定量的CO2和CO的混合气体进行分离和干燥。图中的a、b、c、d均为活塞，可以控制气体的通过和液体的加入，实验前活塞均已关闭。请选择适宜的试剂完成上述实验。 
供选用的试剂有：①稀硫酸②浓硫酸③氢氧化钠溶液④澄清的石灰水（试剂均足量） 实验分以下两步进行：
（1）关闭b、c，打开a、d，则甲中发生反应的化学方程式为_______________，丙中试剂为_______ (填数字序号)。若乙装置中的现象是__________ ，说明甲装置中反应是充分的。 此步实验后收集到的气体是____________。
（2）在甲装置的分液漏 斗中加入试剂①，然后_________________________，即可收集到另一种气体。 -
“过 氧化钠（Na2O2）”是一种淡黄色固体，能与水或二氧化碳反应放出氧气。实验室有一瓶放置了较长时间的过氧化钠粉末，已知发生了部分变质，同学们取3.00g变质粉末决定探究其中的成分及其质量。 
【提出问题】变质的过氧化钠粉末中有哪些成分，它们的质量是多少？
【查阅资料】 ①2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑ ;2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2
②碳酸钠溶液显碱性，氯化钙溶液显中性。
③Na2CO3+ CaCl2═CaCO3↓+2 NaCl
【猜想与假设】（1）粉末成分是Na2O2和NaOH的混合物
（2）粉末成分是______________________的混合物
（3）粉末成分是Na2O2、NaOH 和Na2CO3的混合物 ……
【设计实施方案】
【解释与结论】同学们经过认真分析，得出了以下结论。 
【反思与评价】（1）实验室在保存过氧化钠时应注意_______________。
（2）有同学提出把第②步实验中足量的石灰水改为足量氯化钙溶液，至沉淀不再生成时过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若液体变红，则证明原粉末中有NaOH。你认为该方案是否合理并说明理由____________________________。 -
一瓶无色液体A，含有NaCl、NaOH和Na2CO3中的两种；一包白色粉末B，含有CaO、Ca(OH)2和CaCO3中的两种。化学小组的同学为了探究A和B的成分，设计了如下图所示的实验方案，请根据图示过程回答问题。 
(1)固体C难溶于水，是一种常见的补钙产品，则固体C是__________（填写化学式和名称均可，下同），与盐酸反应的化学方程式为___________；
(2)液体A中一定含有__________，白色粉末B中一定含有_________。写出滤液1与液体A之间发生反应的化学方程式为____________。
(3)小组同学们分析发现：假设溶液A滴加适量，若滤液2中只含有一种溶质，则原无色溶液A中含有的另外一种溶质是____________；若滤液2中含有两种溶质，则原无色溶液A中含有的另外一种溶质是______________。 -
将氯气用导管通入较浓的NaOH和H2O2的混合液中，在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现．这是因为通气后混合液中产生的ClO﹣被H2O2还原，发生激烈反应，产生能量较高的氧分子，他立即转变为普通氧分子，将多余的能量以红光放出． 进行此实验，所用的仪器及导管如下图．根据要求填写下列空白． 
(1)实验室用加热二氧化锰和浓盐酸的混合物制取氯气，组装氯气发生器时，应选用的仪器及导管（填写图中编号）是 _________ ．
(2)实验进行中，按气流方向从左到右的顺序，气体流经的各仪器及导管的编号依次是 _________ ．
(3)仪器①的橡皮塞上应有个孔，原因是 _________ ．
(4)实验时，仪器①中除观察到红光外还有 _________ 现象．
(5)实验需用约10%H2O2溶液100毫升，现用市售30%（密度近似为1g/cm3）H2O2来配制，其具体配制方法是 ________ -
煤炉燃烧正旺时，蜂窝煤的每个小孔中都会有一个蓝色的火苗在跳动，蓝色火焰是一氧化碳燃烧产生的。 
（1）碳不完全燃烧产生一氧化碳，反应的化学方程式为___________。
（2）小红上网查阅资料得知：二氧化碳与红热的碳反应也会产生一氧化碳。小红设计了下图所示的实验装置，证明二氧化碳能与碳反应。回答下列问题。
①A装置用于制取二氧化碳，其中发生反应的化学方程式为___________。
②E装置中盛有浓氢氧化钠溶液，该装置的作用是_________。
③H中氧化铁被冶炼成铁，发生反应的化学方程式为____________。
④F和I中盛有的药品完全 相同，其作用的不同之处是____________。 -
有A、B、C、D、E五瓶失去标签的白色粉末（均为纯净物），老师让化学实验小组同学鉴别这些物质。调查研究：已知它们可能是硫酸铜、碳酸钙、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙中的一种。
查阅资料：白色的硫酸铜粉末遇水变为蓝色
实验探究：小芳同学的鉴别实验过程记录如下
步骤1：取五种白色粉末各一药匙，分别放入五支洁净的试管中，各加蒸馏水2 mL，振荡后静置。五支试管底部均有固体存在，只有盛放E的试管中液体呈蓝色，其他均呈无色。
步骤2：取 B、C、D的上层清液滴加稀盐酸，只有B的试管中有气泡产生，其他均无明显现象。
步骤3：取A、C、D的上层清液放入试管中，分别滴加无色酚酞，A、C显红色。
请根据该学生的实验过程，回答下列问题：
（1）由步骤1得出E为_____________。
（2）步骤3中，D的现象是_____________。
（3）根据该学生的实验，其余四种白色粉末有部分被鉴别出来，分别是____________（写代号及其对应物质的化学式）。
（4）对尚未鉴别出来的物质，请设计实验进行确定，并填入下表。
实验反思：“四支试管底部均有固体存在”，与小芳预测的“只有一支试管中有固体存在，其他试管中均为澄清溶液”的现象不同，其原因可能是__________________。 -
某学习小组利用下图装置完成如下实验，以验证所学物质的性质。 
（1）若A中盛有浓盐酸，B中盛有紫色的石蕊试液，将A、B中液体分别滴入烧杯①、②中，一段时间后观察到的现象是___________。
（2）化学反应通常伴随能量的变化，可借助反应前后的温度变化来判断是否发生了反应。在不使用温度计的情况下，若A中盛有稀盐酸，烧杯①中盛有固体氢氧化钠，将A中的稀盐酸滴入烧杯①，观察到气球变瘪，则证明反应发生了。有的同学提出：该现象不足以证明NaOH与稀盐酸发生了化学反应。他的理由是：___________。（填一种即可）
（3）若将集气瓶中充满CO2，先将B中盛放的NaOH溶液滴入烧杯②中少量，会看到气球微微变鼓；再将A中的液体滴入烧杯①。请根据下列实验现象将下表中的试剂补充完整。
-
已知草酸(H2C2O4)在加热条件下会发生分解反应，同学们对生成物产生了浓厚的兴趣，于是用实验的方法对生成的物质进行探究。
【提出猜想】产生的气体是一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的混合物。
【查阅资料】（1）碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
（2）H2在高温条件下可以还原氧化铁。
【实验过程】同学们经过讨论设计了如下图所示装置，并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。
（1）观察到装置D中产生的现象为_____________ 。
（2）装置C的作用为吸收混合气体中的水和二氧化碳，其中氧化钙与水反应的化学方程式为_____________。
（3）观察到装置B中澄清石 灰水变浑浊，写出此反应的化学方程式___________，由此得出的结论为______________。又知装置C的质量增加了，E中石灰水变浑浊了，并结合上述实验现象，某同学得出了结论。
【得出结论】同学认为猜想正确，请写出草酸分解的方程式___________。
【反思与评价】（4）根据上述实验现象，有的 同学认为草酸分解不一定生成CO。你认为他的看法是否合理？ 原因是_________。
（5）有同学认为上述实验中还有不合理的地方，你认为下列建议正确的是 ____________。（填数字序号）
①应在装置A、B之间增加检验水蒸气的装置
②应在装置E后增加尾气处理装置
③可将装置C换成装有浓硫酸的洗气瓶
④可在装置C、D之间增加盛有澄清石灰水的洗气瓶 -
现实验室有一瓶久置的氢氧化钠固体，小红同学想探究一下该固体的成分。她首先查阅了资料，得知：
1.CaCl2+Na2CO3==2NaCl+CaCO3↓
2.CaCl2溶液呈中性。
然后小红做了如下实验
（1）取少量样品于试管中，加水溶解，然后滴加酚酞试液，溶液变红，则样品中一定含有氢氧化钠，该结论不正确的原因是 _______________________。
（2）取少量样品，加入稀盐酸，有气体生成，则样品中一定含有____________。
（3）取少量样品加水溶解后，加过量氯化钙溶液，有白色沉淀生成，过滤，向滤液中加入酚酞试液，变红，该步实验的目的是_________________。若向滤液中通入少量二氧化碳，产生的现象是____________，请写出反应的化学方程式_____________。
