1、1课时训练(十六) 实验原理与科学探究夯实基础12017东城一模 某化学小组同学设计了如图 K161 所示的装置(夹持仪器已略去)。打开 K，使过氧化氢溶液流入烧瓶中。下列对实验中部分现象的预测中，一定正确的是( )图 K161A装置中会有气泡冒出，黑色固体消失 B装置中会有液面下降，溶液颜色不变C装置中会有气泡冒出，溶液颜色不变 D装置中会有液面上升，溶液变为无色22016怀柔一模 取一滤纸条，等间距滴入 10 滴紫色石蕊溶液，装入玻璃管中，然后从玻璃管两端同时放入分别蘸有浓氨水和浓盐酸的棉球，并迅速封闭两端管口，很快可观察到管内有白烟产生，待白烟消失后还可观察到如图 K162 所示的现象。
2、则下列说法中正确的是( )图 K162A该过程中没有化学反应发生 B所有气体分子的运动速率都相同C图示黑点表示石蕊溶液变成了红色 D氨水和盐酸都属于易挥发性物质32017朝阳一模 炎热的夏天，在家中可以自制汽水来消暑解热。制备材料 1.5 g 小苏打、1.5 g 柠檬酸、蔗糖、果汁、凉开水、500 mL 饮料瓶。制备流程 图 K163查阅资料 打开汽水瓶盖，瓶内压强减小，气体的溶解度减小，会有大量气体逸出；喝汽水后会打嗝，因为汽水到胃中后，温度升高，气体的溶解度减小。问题讨论 (1)请结合资料解答。 问题 步骤中为什么要用凉开水制汽 水？步骤旋紧瓶盖后，为什么汽水中的气泡会由多变少直至不再冒出
3、？答案_(2)制汽水时，利用了小苏打能与柠檬酸反应产生气体的性质，由此推测下列能与柠檬酸反应的物质有_。A镁带 B铜片 C食盐 D鸡蛋壳42015西城一模 课外小组同学进一步研究铁与氧气的反应。提出问题 铁丝燃烧时为什么会有“火星四射”的现象？查阅资料 铁丝燃烧时“火星四射”现象与铁丝含碳量有关。2进行实验 探究铁丝在氧气中燃烧时“火星四射”的现象与其含碳量的关系。实验 现象 解释与结论实验 1：取直径 0.20 mm，含碳0.1%的铁丝，在氧气中燃烧 零星的火星四射实验 2：取直径 0.20 mm，含碳0.32%的铁丝，在氧气中燃烧 较明显的火星四射实验 3：取直径 0.20 mm，含碳0.
4、52%的铁丝，在氧气中燃烧_铁燃烧的化学方程式是_；0.20 mm 的铁丝在氧气中燃烧， “火星四射”与其含碳量的关系为_提出问题 纯铁在氧气中燃烧溅落的“黑色固体”是什么？查阅资料 自然界中铁的氧化物主要是 Fe3O4和 Fe2O3两种(FeO 易被氧化)；铁的氧化物均能溶于酸溶液。继续实验 测定黑色固体的成分。实验 现象及数据 解释与结论实验 4：将冷却后的黑色固体碾碎，装入试管，加入_现象是_铁燃烧时溅落下来的黑色固体中含有铁实验 5：取 2.8 g 纯铁在氧气中燃烧，收集溅落的黑色固体，干燥并称其质量黑色固体质量为 3.44 g黑色固体的组成及质量为_实验拓展 同学们认为铁丝燃烧的现象
5、还与氧气的浓度有关，所以想收集不同浓度的氧气进行相关实验。若用排水集气法收集一瓶体积分数约为 80%的氧气，预先应向容积为 360 mL 的集气瓶中加水的体积为_mL。52016通州一模 化学兴趣小组欲探究自己使用的某品牌牙膏的主要成分。查阅资料 牙膏的成分有活性物质、摩擦剂、保持牙膏湿润的甘油等物质；常用的牙膏摩擦剂的主要成分有 CaCO3、Al(OH) 3、SiO 2；牙膏除了碳酸钙以外，其他物质均不与稀盐酸反应产生气体；SiO 2不溶于水，也不与盐酸反应，Al(OH) 3和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠(NaAlO 2)和水，该反应的化学方程式为_，偏铝酸钠和适量稀盐酸反应生成氢氧化铝，氢
6、氧化铝和稀盐酸可以发生中和反应；相关物质的溶解性如下表：物质 Al(OH)3 NaAlO2 AlCl3溶解性 不溶 溶 溶该品牌牙膏含有上述摩擦剂中的两种成分，为探究摩擦剂的组成，化学兴趣小组取适量该牙膏加水充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥，得到该牙膏中的摩擦剂。提出猜想 猜想 1：摩擦剂的成分为 Al(OH)3和 CaCO3；猜想 2：摩擦剂的成分为_；猜想 3：摩擦剂的成分为 SiO2和 Al(OH)3。设计实验实验步骤 预期实验现象 预期实验结论固体全部溶解，有气泡产生，澄清石灰水变浑浊猜想 1 成立，锥形瓶中发生的化学方程式为_组装如图装置进行实验。取少量摩擦剂于锥形瓶中，加入适量的_
7、摩擦剂部分溶解，石灰水无 猜想 3 成立3明显变化实验结论 经过实验验证，猜想 1 成立。实验反思 同学们为进一步确认摩擦剂中含有氢氧化铝，先在少量牙膏样品中加入过量的氢氧化钠溶液，静置一段时间，取上层清液，再滴加稀盐酸至过量。整个实验过程中观察到的现象为_，依据该现象可以判断摩擦剂中一定含有氢氧化铝。拓展提升1某兴趣小组用图 K164 装置进行实验时发现：烧杯中饱和石灰水先变浑浊，后逐渐澄清。图 K164(1)写出甲装置中发生反应的化学方程式：_；石灰水“变浑浊”是因为生成了_(填化学式)。(2)为探究“饱和石灰水浑浊后变澄清的原因” ，该小组同学开展了如下活动：查阅文献 碳酸钙(碳酸钠等)
8、与二氧化碳、水反应生成可溶于水的碳酸氢钙(碳酸氢钠等)。提出假设 假设 1：挥发出的 HCl 使浑浊变澄清；假设 2：_。设计实验 为除去 CO2中的 HCl，小华在图 1 中甲、乙装置之间增加图 2 装置，装置的连接顺序是甲_乙(填序号)；其中盛放的试剂合理的是_(填序号)。A浓硫酸 BNaOH 溶液C饱和 Na2CO3溶液 D饱和 NaHCO3溶液实验现象 饱和石灰水变浑浊后，继续通入足量 CO2，沉淀部分溶解但最终并未完全澄清。得出结论 由上述探究可得出的结论是_。图 K165(3)该兴趣小组在老师指导下，用 pH 传感器测得图 1 烧杯中溶液的 pH 随通入气体时间的变化曲线如图 K1
9、65 所示。 AB 段 pH 几乎不变的原因可能是_； D 点所得澄清溶液的成分除 H2O 外还有_。 BC 段发生反应的化学方程式主要有_。22016西城一模 学习酸碱盐知识后，同学们知道碳酸钠溶液与氢氧化钙溶液能发生反应，可观察到溶液变浑浊。甲组同学进行如图 K166 所示的实验，却未观察到预期现象。提出问题 未观察到浑浊的原因是什么？图 K1664猜想与假设 与氢氧化钙溶液的浓度有关，若使用更大浓度的氢氧化钙溶液，会迅速产生浑浊；与碳酸钠溶液的浓度有关，若使用更大浓度的碳酸钠溶液，会迅速产生浑浊。经讨论，同学们认为猜想不合理，其理由是_。进行实验 乙组同学针对猜想进行实验。实验目的 实验
10、操作 实验现象碳酸钠溶液浓度/% 是否浑浊10 不浑浊5 不浑浊1 浑浊探究猜想 取 4 支试管，向其中分别加入0.5 浑浊解释与结论(1)补全上述实验操作：取 4 支试管，向其中分别加入_。(2)氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液混合出现浑浊的化学方程式是_。(3)乙组实验证明：猜想不成立，碳酸钠溶液浓度在 0.5%10%的范围内，能否出现浑浊与碳酸钠溶液的浓度有关，其关系是_。实验反思 (1)丙组同学对乙组实验中未出现浑浊的原因进行探究。其中部分实验过程及结果如下：图 K167丙组同学的实验目的是_。(2)依据乙、丙两组的实验探究，丁组同学仍使用甲组的仪器和药品对甲组实验进行了改进，当滴入几滴某溶液
11、后，溶液迅速变浑浊，其实验操作是_。32017西城一模 同学们通过学习知道铜与盐酸、稀硫酸不能发生反应，但却发现化学老师用铜与浓硝酸制备出了 NO2气体去做实验。同学们对此很感兴趣，在实验室对铜与硝酸的反应进行了探究。实验 实验实验装置 实验现象 实验装置 实验现象铜片逐渐消失，有无色气泡产生，试管中上部有红棕色气体出现；溶液由无色变为蓝色铜片逐渐消失，产生红棕色气体，溶液由无色变为绿色探究一 实验 I 中产生的无色气体是什么？查阅资料 硝酸(HNO 3)与 Cu 反应生成硝酸铜和含氮元素的化合物；硝酸铜溶液呈蓝色。含氮元素的某些气态物质的物理性质如下表。NH3 NO NO2颜色 无色 无色
12、红棕色气味 刺激性 刺激性溶解性 极易溶于水 难溶于水 可溶于水或硝酸NO 2与水反应生成无色的硝酸和 NO 气体。猜想与假设 无色气体可能是：a.NH 3；b.NO。进行实验 同学们利用如图 K168 所示装置对产生的无色气体进行检验。5图 K168实验操作 实验现象1.打开弹簧夹，通入 N2，一段时间后，关闭弹簧夹 B、C 中导管口有无色气泡冒出2.将 C 中导管伸入集气瓶中，打开分液漏斗的活塞，滴入一定量稀硝酸，关闭活塞A 中有无色气泡产生；B 中导管口有无色气泡冒出；C 中集气瓶内收集到无色气体3.从水槽中取出集气瓶，敞口置于空气中 无色气体变为红棕色4.取少量 B 中液体于试管中，滴
13、加无色酚酞溶液 试管中溶液颜色无明显变化解释与结论(1)操作 1 中，通入 N2的目的是_。(2)同学们认为猜想 a 不正确，理由是_。(3)无色气体具有的化学性质是_。探究二 为什么实验中的溶液呈绿色而不是蓝色？猜想与假设 溶液中硝酸铜的质量分数较高；硝酸铜溶液中溶解了生成的气体。设计实验 同学们设计了以下 4 个实验方案。方案 1 配制饱和硝酸铜溶液并稀释至不同的浓度，观察溶液颜色变化方案 2 加水稀释实验所得的绿色溶液，观察溶液颜色变化方案 3 取实验所得的绿色溶液，加热，观察溶液颜色变化方案 4 配制饱和硝酸铜溶液反思与评价 (4)方案 1 和方案 3 中，能验证猜想的是_(填“方案
14、1”或“方案 3”)。(5)方案 2 不能验证猜想的原因是_。(6)方案 4 也可验证猜想，该方案是：配制饱和硝酸铜溶液，_。(7)通过实验、与已有知识的对比，可得出的结论是_(答一条即可)。42015西城二模 “侯氏制碱法”是我国近代著名科学家侯德榜发明的一种连续生产纯碱与氯化铵的联合制碱工艺，同学们查阅相关资料并进行模拟实验。查阅资料 生产原理：NaCl(饱和溶液)NH 3CO 2H 2O=NaHCO3(固体)NH 4Cl；主要生产流程如图 K169 所示：图 K169氨气(NH 3)是一种有刺激性气味的气体，极易溶于水，其水溶液显碱性。理论分析 (1)依据资料可知相同条件下，NaHCO
15、3的溶解度_(填“”或“”)NH 4Cl 的溶解度。(2)NaHCO3受热分解制得纯碱及两种常见的氧化物，该反应的化学方程式是_。模拟实验 验证侯氏制碱法能获得纯碱。步骤 实验装置 实验操作及现象 解释与结论61从 a 管通入 NH3，一段时间后，从 b 管通入CO2，溶液中有固体析出(1)蘸有稀硫酸的棉花的作用是_；(2)通 NH3的 a 管若伸到液面下，会造成的后果是_ _2 加热，导管口有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊 步骤 1 析出的固体是碳 酸氢钠3 滴加足量稀盐酸，有气泡产生，固体逐渐消失 步骤 2 加热后得到的固体是纯碱实验反思 同学们认为步骤 3 的结论存在不足。依据题中信息，设计
16、实验确定步骤 2 加热后得到的固体成分，其方案是_。7参考答案|夯实基础|1B 解析 瓶中产生氧气并放出大量热，瓶内气压增大；瓶受左侧烧瓶内气压影响，气压增大，导致液体从长导管流入瓶；瓶原有的红色的滴有酚酞的氢氧化钠溶液与由瓶 2 流入瓶 3 中的盐酸反应，若盐酸过量，溶液才会由红色变为无色。2D 解析 根据图示可推知浓氨水和浓盐酸易挥发，但氨气分子运动速度大于氯化氢。3(1) 问题答案 凉开水温度较低，CO 2的溶解度随温度的降低而增大 旋紧瓶盖后，瓶内的压强增大， CO2的溶解度增大(2)AD解析 (2)A 为氢前金属，B 为氢后金属，C 为中性盐，D 为碳酸盐，故能与酸反应的为 AD。4
17、进行实验 明显的火星四射 3Fe2O 2 Fe3O4 含碳量越高，火星四射的现象越明显= = = = =点 燃 继续实验 稀盐酸 有气泡产生112 g Fe、2.32 g Fe 3O4实验拓展 2705查阅资料 Al(OH) 3NaOH= =NaAlO22H 2O提出猜想 SiO 2和 CaCO3设计实验 稀盐酸 Al(OH) 33HCl= =AlCl33H 2O，CaCO 32HCl= =CaCl2H 2OCO 2实验反思 牙膏样品中部分固体溶解，向上层清液中滴加稀盐酸时开始无现象，之后有固体产生，最后固体溶解|拓展提升|1(1)CaCO 32HCl= =CaCl2H 2OCO 2 CaCO
18、3(2)提出假设 生成的二氧化碳使浑浊变澄清设计实验 b a D 得出结论 挥发出的 HCl 使浑浊变澄清(或假设 1 正确)(3)刚开始通入的是装置内排出的空气 CaCl 2、HClCa(OH) 2CO 2=CaCO3H 2O、Ca(OH) 22HCl= =CaCl22H 2O解析 (1)甲装置内碳酸钙与盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体，反应的化学方程式为CaCO32HCl= =CaCl2H 2O CO2；澄清石灰水变浑浊是由于 CO2与 Ca(OH)2反应生成了难溶的碳酸钙(CaCO 3)的缘故。(2)提出假设 由文献资料和浓盐酸具有挥发性可以推测，使浑浊变澄清的原因有两个：一是挥
19、发出的氯化氢使浑浊变澄清，二是生成的 CO2与 CaCO3、H 2O 作用生成了可溶性的碳酸氢钙使浑浊变澄清。设计实验 若要用图 2 装置除去 CO2中混有的 HCl 气体，则需将混合气体由长管 b 通入，通过吸收试剂后，由短管 a 排出；吸收试剂应具备的性质是能与 HCl 气体反应但不生成新的杂质气体，且不能与 CO2气体作用。由此可知，不能吸收 HCl 气体的浓硫酸不能用作吸收试剂，能与 CO2气体反应的 NaOH 溶液、Na 2CO3溶液也不能作吸收试剂，应选择不与 CO2气体反应且能与 HCl 反应生成 CO2的 NaHCO3溶液。得出结论 由实验现象可知，足量的 CO2气体不能使浑浊
20、变澄清，则说明使浑浊变澄清的物质一定是浓盐酸挥发出的 HCl 气体，即假设 1 正确。(3)烧杯中溶液的酸碱度在刚开始(曲线 AB 段)未出现明显的变化，其原因是刚开始通入烧杯中的气体是装置甲中排出的空气； D 点溶液 pH 小于 7，说明此时溶液显酸性，则该溶液中存在的溶质有反应生成的氯化钙(CaCl 2)和过量的盐酸(HCl)；在 BC 段发生的反应是 Ca(OH)2分别和 HCl、CO 2作用使溶液 pH 降低，化学方程式为 Ca(OH)2CO 2=CaCO3H 2O、Ca(OH) 22HCl= =CaCl22H 2O。2猜想与假设 饱和石灰水已是该温度下质量分数最大的溶液解释与结论 (
21、1)2 mL 浓度分别为 10%、5%、1%、0.5%的碳酸钠溶液，再分别滴加 5 滴饱和澄清石灰水(2)Ca(OH)2Na 2CO3=CaCO32NaOH(3)碳酸钠溶液浓度越大，越不易产生浑浊8实验反思 (1)探究碳酸钙能否溶解在碳酸钠溶液中(2)取 2 mL 饱和石灰水于试管中，滴加碳酸钠溶液解析 猜想与假设 饱和溶液是该温度下质量分数最大的溶液，滴入的 5 滴饱和澄清石灰水已是该温度下质量分数最大的溶液。解释与结论 (1)探究与碳酸钠溶液的浓度有关，所以可以取等体积不同浓度的碳酸钠溶液，分别加入 2 mL 浓度为 10%、5%、1%、0.5%的碳酸钠溶液，再分别滴加 5 滴饱和石灰水。
22、(2)氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液反应，生成碳酸钙和氢氧化钠，反应的化学方程式为 Ca(OH)2Na 2CO3=CaCO32NaOH。(3)由实验现象可知，向浓度为 10%和 5%的碳酸钠溶液中滴入氢氧化钙溶液后不变浑浊，说明碳酸钠溶液浓度大，不易产生浑浊。实验反思 (1)把碳酸钙固体一部分加入到碳酸钠溶液中，一部分加入到水中的主要目的是探究碳酸钙能否溶解在碳酸钠溶液中。3(1)排出装置中的空气，防止干扰(2)向 B 中液体加酚酞溶液不变色，说明不是氨气(3)能与氧气反应(4)方案 3(5)方案 2 中加入的水既改变了硝酸铜溶液的质量分数，又能与 NO2反应，不能验证猜想(6)通入 NO2气体，观
23、察溶液颜色变化(7)硝酸浓度不同，产物不同解析 (1)做气体实验时，为了排除空气的干扰，所以通入化学性质稳定的氮气排尽装置内的空气。(2)根据氨气溶于水呈碱性的性质，滴加酚酞溶液后，溶液无明显变化，所以猜想 a 不正确。(3)根据现象：无色气体变成红棕色，说明生成了二氧化氮气体，说明一氧化氮能与空气中的氧气发生反应。(4)猜想是为了验证硝酸铜中是否溶解有生成的气体，所以我们采取的方案应是加热溶液，使气体逸出，再观察溶液颜色。(5)稀释的过程中，硝酸铜的质量分数减少的同时，二氧化氮气体会与水发生化学反应，因此不能验证猜想。(6)为了排除硝酸铜质量分数较高的干扰，我们可以配制饱和的硝酸铜溶液，将生成气体通入饱和硝酸铜溶液，观察溶液的颜色，如果变绿，即可证明。4理论分析 (1)(2)2NaHCO3 Na2CO3H 2OCO 2= = = = = 模拟实验 (1)吸收 NH3 (2)液体倒吸实验反思 取步骤 2 加热后得到的固体少许于试管中，加热，若固体的质量不减少，说明得到的固体为Na2CO3(或取步骤 2 加热后得到的固体少许于试管中，加热，若不产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则得到的固体为Na2CO3)
