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專題分類：科學(xué)探究 1.（xx自貢）制取CO2后殘留的廢液收集在學(xué)校實驗室的廢液缸中。某化學(xué)課外小組的同學(xué)想探究廢液中溶質(zhì)的成分，請我們共同參與探究并回答下列問題： （1）[查閱資料]CaCl2溶液呈中性。 （2）[提出問題]廢液中的溶質(zhì)是什么物質(zhì)？ （3）[作出猜想]猜想一：廢液中的溶質(zhì)只有CaCl2。 猜想二：廢液中的溶質(zhì)有CaCl2和HCl（填化學(xué)式）。 （4）【實驗與結(jié)論】①甲同學(xué)取少量CaCl2溶液和廢液分別加入到2支試管中，并向其中分別滴加無色酚酞溶液做對比實驗，結(jié)果兩試管中溶液均無色，于是甲同學(xué)認(rèn)為猜想一是正的。 ②你認(rèn)為甲同學(xué)的實驗不能（填“能”或“不能”）證明猜想是正確的，理由是含有鹽酸的氯化鈣溶液也不能使酚酞試液變色。 ③如果要證明猜想一是正確的，你做對比實驗時選擇加入的試制是紫色石蕊試液，實驗時裝有廢液的試管中可能觀察到的現(xiàn)象是石蕊試液不變色，或石蕊試液變紅色。 【解析】猜想一是廢液中的溶質(zhì)只有CaCl2，猜想二是廢液中的溶質(zhì)有CaCl2和HCl。（4）甲同學(xué)的實驗不能證明猜想是正確的，理由是含有鹽酸的氯化鈣溶液也不能使酚酞試液變色。如果要證明猜想一是正確的，做對比實驗時選擇加入的試制可以是紫色石蕊試液，實驗時，如果溶液中不含有鹽酸，實驗現(xiàn)象是石蕊試液不變色，如果溶液中含有鹽酸，實驗現(xiàn)象是石蕊試液變紅色。 2.（xx重慶B23）某未知氣體X可能含有CO、CH4中的一種或兩種，某同學(xué)設(shè)計實驗進(jìn)行探究。 查閱資料： （?。┘訜釙r，CH4能與CuO反應(yīng)生成Cu、CO2和H2O； （ⅱ）20℃時，Ca（OH）2和Ba（OH）2溶解度分別為：0.165g，2.1g （1）儀器M的名稱是酒精燈，CH4與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O。 （2）氣體X成分的猜想與探究 猜想1：只有CO猜想2：只有CH4猜想3：既有CO又有CH4 ①實驗時，先往裝置中通一段時間的N2，再通入氣體X后加熱，實驗中有下列變化。 變化1：A中玻璃管內(nèi)黑色粉末逐漸變紅變化2：B瓶增重變化3：C中出現(xiàn)渾濁 根據(jù)變化2（填“1”“2”或“3”），可知猜想1不成立。 ②根據(jù)上述變化仍無法確定氣體X的成分，還需要測定bc（填序號），并進(jìn)行定量分析才能得出結(jié)論。 a．實驗前A中CuO的質(zhì)量b．B瓶增重的質(zhì)量c．C瓶增重的質(zhì)量 （3）討論和反思 ①C中用Ba（OH）2溶液而不用Ca（OH）2溶液的原因是氫氧化鋇溶解度比氫氧化鈣溶解度大，有利于全部吸收二氧化碳。 ②從環(huán)保的角度，該裝置還應(yīng)進(jìn)行的改進(jìn)是點燃或收集尾氣。 【解析】（1）儀器M的名稱是酒精燈，CH4與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O。（2）①根據(jù)變化2可知，B瓶增重，說明反應(yīng)生成了水，而一氧化碳和氧化銅反應(yīng)不能生成水，因此猜想1不成立。②根據(jù)上述變化仍無法確定氣體X的成分，還需要測定b、c，并進(jìn)行定量分析才能得出結(jié)論，這是因為B瓶增重的質(zhì)量是反應(yīng)生成水的質(zhì)量（說明氣體中一定含有甲烷），C瓶增重的質(zhì)量是反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳和水的質(zhì)量比及其CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O中二氧化碳和水的質(zhì)量比可以判斷氣體中是否含有一氧化碳。（3）①C中用Ba（OH）2溶液而不用Ca（OH）2溶液的原因是氫氧化鋇溶解度比氫氧化鈣溶解度大，有利于全部吸收二氧化碳。②從環(huán)保的角度，該裝置還應(yīng)進(jìn)行的改進(jìn)是點燃或收集尾氣。 3.（xx衡陽）某化學(xué)興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)“滅火器原理”后，設(shè)計了如圖所示實驗，并對反應(yīng)后瓶中殘留廢液進(jìn)行探究。 【提出問題】廢液中所含溶質(zhì)是什么？ 【猜想與假設(shè)】 猜想1：廢液中的溶質(zhì)可能是NaCl、Na2CO3和HCl。 猜想2：廢液中的溶質(zhì)只有NaCl。 猜想3：廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl。 猜想4：廢液中的溶質(zhì)是NaCl、Na2CO3。 【討論與交流】 小明認(rèn)為猜想1無需驗證就知道是錯誤的，他的理由是Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑。（請用化學(xué)方程式說明） 【實驗與結(jié)論】 （1）小亮同學(xué)為驗證猜想3，取少量廢液裝入試管中，然后滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液不變色，于是小亮認(rèn)為猜想3正確。你認(rèn)為他的結(jié)論錯誤（填“正確”或“錯誤”），理由是含有鹽酸的氯化鈉溶液也不能使酚酞試液變色。 請你另設(shè)計實驗方案驗證猜想3： 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 取少量廢液于試管中，加入適量碳酸鈉溶液 產(chǎn)生氣泡 猜想3正確 （2）驗證猜想4，可選用的試劑有ACD。 A酚酞溶液B氫氧化鉀溶液C稀硫酸D氯化鋇溶液。 【拓展與應(yīng)用】 若廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl，根據(jù)HCl的性質(zhì)，無需另加試劑，只要對廢液進(jìn)行蒸發(fā)操作即可從廢液中得到NaCl固體。 【解析】【猜想與假設(shè)】結(jié)合其他猜測可知當(dāng)碳酸鈉有剩余時，猜想4為廢液中的溶質(zhì)是NaCl、Na2CO3。【討論與交流】小明認(rèn)為猜想1無需驗證就知道是錯誤的，他的理由是碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳。【實驗與結(jié)論】（1）他的結(jié)論錯誤，理由是含有鹽酸的氯化鈉溶液也不能使酚酞試液變色。實驗方案：取少量廢液于試管中，加入適量碳酸鈉溶液，產(chǎn)生氣泡，說明溶液中含有鹽酸。（2）加入酚酞試液時，如果酚酞試液變紅色，說明溶液中含有碳酸鈉；加入氫氧化鉀溶液時，無明顯現(xiàn)象；加入稀硫酸時，如果產(chǎn)生氣奇葩，說明溶液中含有碳酸鈉；加入氯化鋇溶液時，如果產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉?！就卣古c應(yīng)用】若廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl時，由于鹽酸易揮發(fā)，無需另加試劑，只要對廢液進(jìn)行蒸發(fā)操作即可從廢液中得到NaCl固體。 4.（xx臨沂）鈉是一種活潑金屬，常溫下能與氧氣、水等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2H2O═2NaOH+H2↑．在實驗室，小亮先取定量的硫酸銅溶液于燒杯中，再取一小塊鈉投入硫酸銅溶液中，充分反應(yīng)后過濾，得到濾液和藍(lán)色濾渣，并對濾液的成分進(jìn)行探究。 【提出問題】濾液中溶質(zhì)的成分是什么？ 【查閱資料】Na2SO4溶液呈中性 【猜想與假設(shè)】猜想一：Na2SO4 猜想二：Na2SO4和NaOH 猜想三：Na2SO4和CuSO4 猜想四：Na2SO4、CuSO4和NaOH 分析：小明認(rèn)為猜想四不合理，理由是2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu（OH）2↓（用化學(xué)方程式表示）。 【實驗與驗證】 實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 實驗一 取少量濾液于試管中，仔細(xì)觀察現(xiàn)象 溶液為無色 猜想三不成立 實驗二 向?qū)嶒炓凰V液中滴入酚酞溶液 酚酞溶液不變色 猜想二不成立 實驗三 常溫下，再取少量濾液，測溶液酸堿度 pH=7 猜想一成立 【拓展延伸】金屬活動性順序表中鈉及前面的金屬不能（填“能”或“不能”）把位于后面的金屬從它們鹽溶液里置換出來。 【解析】【猜想與假設(shè)】恰好完全反應(yīng)時溶質(zhì)是Na2SO4；氫氧化鈉過量時溶質(zhì)是Na2SO4和NaOH；硫酸銅過量時溶質(zhì)是Na2SO4和CuSO4。猜想四不合理，理由是氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀氫氧化銅和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu（OH）2↓。【實驗與驗證】取少量濾液于試管中，溶液為無色，說明溶液中不含有硫酸銅； 向?qū)嶒炓凰V液中滴入酚酞溶液，酚酞溶液不變色，說明溶液中不含有氫氧化鈉；常溫下，再取少量濾液，測溶液酸堿度，pH=7，說明溶液中只含有硫酸鈉?！就卣寡由臁库c比較活潑，和溶液混合時，先和水反應(yīng)，因此金屬活動性順序表中鈉及前面的金屬不能把位于后面的金屬從它們鹽溶液里置換出來。 5.（xx重慶A）（1）不同實驗對反應(yīng)速率有不同要求。某同探究CO2制取實驗，按要求答題。 限選控制反應(yīng)速率的方法：①反應(yīng)物的濃度②反應(yīng)物的狀態(tài) 限選試劑：A．稀鹽酸B．鹽酸C．塊狀石灰石D．碳酸鈉溶液E．粉末狀石灰石 填寫下表井回答相關(guān)問題 實驗名稱 控制速率的方法 所選用的最佳試劑 滅火器反應(yīng)原理 ① B和D CO2的實驗室制法 ② A和C 寫出滅火器反應(yīng)原理的化學(xué)方程式Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑ （2）已知：CO2和SO2既有相似性，又有差異性。 實驗一：水槽中滴入紫色石蕊，將收集滿兩種氣體的試管同時倒立于其中，片刻后實驗現(xiàn)象如圖所示，說明相同條件下的溶解性：SO2＞（填“＞”或“＜”）CO2，試管內(nèi)溶液變?nèi)锶芤鹤兂杉t色。 實驗二：已知鎂條在CO2中劇烈燃燒的化學(xué)方程式為：2Mg+CO2MgO+C．試推測鎂條在SO2中燃燒的現(xiàn)象為：劇烈燃燒，產(chǎn)生白色和黃色固體。 【解析】（1）滅火器中需要快速產(chǎn)生二氧化碳，故鹽酸不能使稀鹽酸，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，實驗室制取二氧化碳反應(yīng)的速率不能過快，故使用的是塊狀的石灰石。（2）根據(jù)圖示可以看出，二氧化硫的這支試管內(nèi)液面上升的明顯，故二氧化硫的溶解性強于二氧化碳，二氧化硫的水溶液呈酸性，能使石蕊試液變成紅色。根據(jù)二氧化碳與鎂的反應(yīng)可以推知鎂在二氧化硫中燃燒生成氧化鎂和硫，氧化鎂是白色的，硫是黃色的，故會觀察到產(chǎn)生白色和黃色固體。 6.（xx德州）在學(xué)習(xí)“酸和堿”后，瑞娟同學(xué)對“硫在氧氣中燃燒”實驗進(jìn)行再探究。想到實驗生成的二氧化硫是非金屬氧化物，提出疑問：二氧化硫能否與水反應(yīng)生成酸？ 為此，瑞娟同學(xué)做了如F實驗：將點燃的硫伸人盛有氧氣的集氣瓶(有少量的水)中，反應(yīng)中產(chǎn)生刺激性氣味的氣體；反應(yīng)后，蓋緊集氣瓶口的玻璃片，振蕩集氣瓶；再打開玻璃片，仍能聞到刺激性氣味；隨后向其中滴入幾滴紫色的石蕊試液，瓶中液體變?yōu)榧t色。 瑞娟同學(xué)產(chǎn)生許多困惑：這種能使石蕊試液變紅色的物質(zhì)是什么？怎樣防止二氧化硫排放到空氣中去？ 瑞娟詢問老師，老師告知：在涉及的反應(yīng)中，二氧化硫與二氧化碳的性質(zhì)相似；二氧化硫與水反應(yīng)生成“亞硫酸”(化學(xué)式為H2SO3)；亞硫酸還可進(jìn)一步與氧氣反應(yīng)生成硫酸。 請你幫助瑞娟同學(xué)解答下列問題： (1)請結(jié)合下列圖示中所給實驗用品，設(shè)計一個實驗用來驗證：二氧化硫不能使石蕊變紅色。 實驗操作：__________________________________； (2)分別寫出生成亞硫酸、硫酸的兩個化學(xué)方程式：①____________；②_____________。 (3)以上兩個化學(xué)反應(yīng)都屬于________反應(yīng)(填基本反應(yīng)類型)；亞硫酸中硫元素的化合價為____價。 (4)亞硫酸、硫酸、鹽酸和碳酸都能使石蕊試液變紅色，從微觀角度分析原因是________； (5)為更多的吸收二氧化硫，防止二氧化硫散發(fā)至空氣中。有以下試劑，你認(rèn)為用來代替集氣瓶中的水最為合適的是_________(填序號)。 ①飽和氧氧化鈣溶液；②飽和氯化鈉溶液；③濃鹽酸；④飽和氫氧化鈉溶液 【答案】(1)將石蕊試液染成紫色的干燥的紙花放入盛有二氧化硫的集氣瓶內(nèi)(2)SO2+H2O=H2SO3(3)2H2SO3+O2=2H2SO4(4)化合(5)＋4(6)溶液中都有H＋(7)④ 【解析】(1)驗證二氧化硫不能使石蕊變紅色的實驗操作：取一朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥紙花，將干燥的紙花放入盛滿二氧化硫的集氣瓶中，觀察紙花是否變紅；(2)二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO2+H2O=H2SO3；亞硫酸與氧氣反應(yīng)生成硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H2SO3+O2=2H2SO4；(3)以上兩個化學(xué)反應(yīng)的生成物只有一種，屬于化合反應(yīng)；H2SO3中氫元素顯+1價，氧元素顯-2價，所以硫元素顯+4價；(4)亞硫酸、硫酸、鹽酸和碳酸都顯酸性是因為它們的溶液中都含有氫離子；(5)①飽和氧氧化鈣溶液能和二氧化硫反應(yīng)，但溶液濃度較小，效果不好，故不行；②飽和氯化鈉溶液不和二氧化硫反應(yīng)，故不行；③濃鹽酸不和二氧化硫反應(yīng)，故不行；④飽和氫氧化鈉溶液能和二氧化硫反應(yīng)，但溶液濃度較大，效果好，故可行。 7.（xx濰坊）金屬鎂可與熱水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，所得溶液呈堿性，可使酚酞溶液顯紅色。某同學(xué)將鎂條放在水中煮沸，趁熱取出部分溶液，滴加酚酞溶液，變?yōu)榧t色，放置在空氣中一段時間后，發(fā)現(xiàn)溶液的紅色褪去了。 （1）鎂與熱水反應(yīng)的化學(xué)方程式是Mg+H2O=Mg（OH）2+H2↑。 （2）查閱資料：溶液紅色褪去的原因是溶液堿性減弱。 【提出問題】導(dǎo)致溶液堿性減弱的原因是什么？ 【假設(shè)與分析】 假設(shè)1：可能是氫氧化鎂與N2或O2發(fā)生了反應(yīng)。 假設(shè)2：可能是溶液吸收了空氣中的O2。 假設(shè)3：可能是氫氧化鎂的溶解度隨溫度的降低而降低。 由堿的性質(zhì)可知，假設(shè)1不成立。 【實驗探究】 實驗操作 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 1．取上述紅色溶液，保持溫度不變，在空氣中放置一段時間，觀察現(xiàn)象。 ①溶液紅色褪去 假設(shè)2成立 2．取上述紅色溶液，②降低溫度，③在空氣中放置一段時間觀察現(xiàn)象。 紅色褪去 假設(shè)③成立 【拓展延伸】 （3）將一小塊金屬鈉投入硫酸銅溶液時，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。 請解釋其原因：鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀和硫酸鈉。 （4）除上述金屬外，根據(jù)金屬活動性順序，預(yù)測鉀也能跟硫酸銅溶液反應(yīng)產(chǎn)生上述現(xiàn)象（舉一例即可）。 解析：（1）鎂與熱水反應(yīng)生成氫氧化鎂白色沉淀和氫氣，配平即可；故答案為：Mg+H2O=Mg（OH）2+H2↑； （2）假設(shè)與分析中，假設(shè)1：可能是氫氧化鎂與N2或O2發(fā)生了反應(yīng)；假設(shè)2：可能是溶液吸收了空氣中的氧氣；假設(shè)3：可能是氫氧化鎂的溶解度隨溫度的降低而降低；實驗探究中，1．取上述紅色溶液，保持溫度不變，在空氣中放置一段時間，觀察現(xiàn)象，溶液紅色褪去，假設(shè)2成立；2．取上述紅色溶液，降低溫度，在空氣中放置一段時間，觀察現(xiàn)象，紅色褪去，假設(shè)③成立；故答案為：O2；降低；①溶液紅色褪去；②降低溫度；③在空氣中放置一段時間； （3）將一小塊金屬鈉投入硫酸銅溶液時，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，因為鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀和硫酸鈉；故答案為：鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀和硫酸鈉； （4）除上述金屬外，根據(jù)金屬活動性順序，預(yù)測鉀也能跟硫酸銅溶液反應(yīng)產(chǎn)生上述現(xiàn)象，因為鉀比鈉活潑；故答案為：鉀； 8.（xx臨沂）鈉是一種活潑金屬，常溫下能與氧氣、水等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2H2O═2NaOH+H2↑．在實驗室，小亮先取定量的硫酸銅溶液于燒杯中，再取一小塊鈉投入硫酸銅溶液中，充分反應(yīng)后過濾，得到濾液和藍(lán)色濾渣，并對濾液的成分進(jìn)行探究。 【提出問題】濾液中溶質(zhì)的成分是什么？ 【查閱資料】Na2SO4溶液呈中性 【猜想與假設(shè)】猜想一：Na2SO4 猜想二：Na2SO4和NaOH 猜想三：Na2SO4和CuSO4 猜想四：Na2SO4、CuSO4和NaOH 分析：小明認(rèn)為猜想四不合理，理由是2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu（OH）2↓（用化學(xué)方程式表示）。 【實驗與驗證】 實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 實驗一 取少量濾液于試管中，仔細(xì)觀察現(xiàn)象 溶液為無色 猜想三不成立 實驗二 向?qū)嶒炓凰V液中滴入酚酞溶液 酚酞溶液不變色 猜想二不成立 實驗三 常溫下，再取少量濾液，測溶液酸堿度 pH=7 猜想一成立 【拓展延伸】金屬活動性順序表中鈉及前面的金屬不能（填“能”或“不能”）把位于后面的金屬從它們鹽溶液里置換出來。 解析：【猜想與假設(shè)】 猜想一：恰好完全反應(yīng)時溶質(zhì)是Na2SO4 猜想二：氫氧化鈉過量時溶質(zhì)是Na2SO4和NaOH 猜想三：硫酸銅過量時溶質(zhì)是Na2SO4和CuSO4 猜想四：Na2SO4、CuSO4和NaOH 分析：小明認(rèn)為猜想四不合理，理由是氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀氫氧化銅和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu（OH）2↓。 故填：Na2SO4和CuSO4；四；2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu（OH）2↓。 【實驗與驗證】 取少量濾液于試管中，溶液為無色，說明溶液中不含有硫酸銅； 向?qū)嶒炓凰V液中滴入酚酞溶液，酚酞溶液不變色，說明溶液中不含有氫氧化鈉； 常溫下，再取少量濾液，測溶液酸堿度，pH=7，說明溶液中只含有硫酸鈉，實驗過程如下所示： 實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 實驗一 取少量濾液于試管中，仔細(xì)觀察現(xiàn)象 溶液為無色 猜想三不成立 實驗二 向?qū)嶒炓凰V液中滴入酚酞溶液 酚酞溶液不變色 猜想二不成立 實驗三 常溫下，再取少量濾液，測溶液酸堿度 pH=7 猜想一成立 【拓展延伸】 鈉比較活潑，和溶液混合時，先和水反應(yīng)，因此金屬活動性順序表中鈉及前面的金屬不能把位于后面的金屬從它們鹽溶液里置換出來。 故填：不能。