月饼包装袋内常有一包食品脱氧剂。某化学兴趣小组想要探究食品脱氧剂的成分,并用它测定空气中氧气的含量,相关探究过程如下:
[I]食品脱氧剂成分探究
剪开新鲜月饼包装袋,经精细分拣后发现脱氧剂大部分为黑色固体,还有少量白色粉末。
【提出问题】黑色粉末的成分是什么?
【猜想与假设】小组同学议论纷纷:
猜想 1:可能有铁粉;猜想 2:可能有碳粉;猜想 3:可能有铜粉。
【查阅资料】铁有磁性,能被磁铁吸引,而碳粉不能。
(1)小组同学根据打开包装后观察到的现象一致认为猜想 3 不成立,其理由是______ ;
【探究 1】小组同学根据另两种猜想设计了如下实验方案,请完成下表:
(2)步骤 2 中石灰水变浑浊的反应符号表达式为______ ;
【实验反思】经查阅资料,对照实验结论,大家认识到了脱氧剂的脱氧原理是利用了铁与氧气、水反应的特征来吸收包装袋中氧气,从而延长食品的保质期。
【探究 2】同学们经查阅资料,明确了脱氧剂中的白色粉末是硅藻土。硅藻土是一种填充剂,不溶于水,其作用在于吸附水分,为脱氧反应提供水分,同时疏松配料,使氧气易于接触铁粉。
(3)硅藻土疏松多孔,具有吸附性,与实验室常见的______ (填物质名称)相似;
(4)如图甲是每克脱氧剂中硅藻土用量与脱氧时间的关系图,可知:硅藻土的最佳用量比例是______ %()。
[II]空气中氧气含量测定
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度,科学兴趣小组利用该食品脱氧剂对课本实验进行创新改造。
【实验步骤】
①取一根玻璃管,用橡胶塞将一端密封;
②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管,立即向管口注入一滴水将玻璃管密封,水滴的下端标为 A.弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密,脱氧剂的上端标为 O,如图乙所示;
③水平滚动玻璃管,使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中、静置至水滴不再移动时,水滴的右端标为 B,如图丙所示;
④用刻度尺测量出 AO 段和 AB 段的长度,将数据记录在表格中;
⑤洗涤、干燥实验装置,重复上述实验。
【得出结论】根据表格中的实验 1 数据,可知空气中氧气体积分数为______ (精确到 0.1%);
【思考讨论】在本实验中,易使测定结果偏小的原因有______ (填序号)。
A.脱氧剂粉末用量不足
B.未冷却至室温就读数
C.步骤②中,玻璃管内脱氧剂粉末分布不够紧密,粉末体积偏大,且空气混入缝隙内
D.步骤③中,未将食品脱氧剂粉末均匀分散平铺在玻璃管中,过于紧密集中
[I]食品脱氧剂成分探究
剪开新鲜月饼包装袋,经精细分拣后发现脱氧剂大部分为黑色固体,还有少量白色粉末。
【提出问题】黑色粉末的成分是什么?
【猜想与假设】小组同学议论纷纷:
猜想 1:可能有铁粉;猜想 2:可能有碳粉;猜想 3:可能有铜粉。
【查阅资料】铁有磁性,能被磁铁吸引,而碳粉不能。
(1)小组同学根据打开包装后观察到的现象一致认为猜想 3 不成立,其理由是
【探究 1】小组同学根据另两种猜想设计了如下实验方案,请完成下表:
实验步骤 | 操作及实验现象(假设每步操作均能使物质被完全除去) | 实验结论 |
1 | 取适量粉末样品,用磁铁吸引,观察到有黑色粉末被吸引 | |
2 | 取步骤 1 剩余黑色粉末样品充分灼烧,产生气体通入澄清石灰水,观察到澄清石灰水变浑浊 |
【实验反思】经查阅资料,对照实验结论,大家认识到了脱氧剂的脱氧原理是利用了铁与氧气、水反应的特征来吸收包装袋中氧气,从而延长食品的保质期。
【探究 2】同学们经查阅资料,明确了脱氧剂中的白色粉末是硅藻土。硅藻土是一种填充剂,不溶于水,其作用在于吸附水分,为脱氧反应提供水分,同时疏松配料,使氧气易于接触铁粉。
(3)硅藻土疏松多孔,具有吸附性,与实验室常见的
(4)如图甲是每克脱氧剂中硅藻土用量与脱氧时间的关系图,可知:硅藻土的最佳用量比例是
[II]空气中氧气含量测定
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度,科学兴趣小组利用该食品脱氧剂对课本实验进行创新改造。
【实验步骤】
①取一根玻璃管,用橡胶塞将一端密封;
②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管,立即向管口注入一滴水将玻璃管密封,水滴的下端标为 A.弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密,脱氧剂的上端标为 O,如图乙所示;
③水平滚动玻璃管,使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中、静置至水滴不再移动时,水滴的右端标为 B,如图丙所示;
④用刻度尺测量出 AO 段和 AB 段的长度,将数据记录在表格中;
实验次数 | AO/mm | AB/mm |
1 | 524.9 | 109.9 |
2 | 526.5 | 110.5 |
3 | 526.0 | 110.5 |
【得出结论】根据表格中的实验 1 数据,可知空气中氧气体积分数为
【思考讨论】在本实验中,易使测定结果偏小的原因有
A.脱氧剂粉末用量不足
B.未冷却至室温就读数
C.步骤②中,玻璃管内脱氧剂粉末分布不够紧密,粉末体积偏大,且空气混入缝隙内
D.步骤③中,未将食品脱氧剂粉末均匀分散平铺在玻璃管中,过于紧密集中
更新时间:2022-11-18 12:08:32
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(0.4)
【推荐1】小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下:在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气,制取高浓度氧气。小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体,带到实验室对其进行研究。
实验Ⅰ:验证气体的性质。
把一根蜡烛插入到盛有该气体的集气瓶中,观察到蜡烛燃烧更旺,发出_____ 、 _____ 、并产生两种新物质。反应的表达式为 _____ 。
实验Ⅱ:测定气体中氧气的含量。
小丽设计了如图所示装置,加入一定量的白磷。检查并确定装置的气密性良好,然后进行实验,并重复多次。(实验过程中由压强差引起的误差忽略不计)
实验步骤:
①加入药品,将装置连接固定
②打开止水夹a和b,向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b,观察A中水进入到B中,B中水的体积为200mL。
③用凸透镜聚光引燃白磷
④待白磷熄灭并冷却到室温,再_____ (填写实验步骤),观察到 _____ 的现象,说明收集的气体不是纯净的氧气。
⑤记录B中剩余水的体积。
数据处理和分析:
(1)在上表数据中,第_____ 次的数据偏差较大,导致产生较大误差的原因是实验时 _____ 。
(2)其余4组数据取平均值来进行计算,该家用制氧机制得的气体中氧气的体积分数为_____ %。
实验Ⅰ:验证气体的性质。
把一根蜡烛插入到盛有该气体的集气瓶中,观察到蜡烛燃烧更旺,发出
实验Ⅱ:测定气体中氧气的含量。
小丽设计了如图所示装置,加入一定量的白磷。检查并确定装置的气密性良好,然后进行实验,并重复多次。(实验过程中由压强差引起的误差忽略不计)
实验步骤:
①加入药品,将装置连接固定
②打开止水夹a和b,向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b,观察A中水进入到B中,B中水的体积为200mL。
③用凸透镜聚光引燃白磷
④待白磷熄灭并冷却到室温,再
⑤记录B中剩余水的体积。
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
B中剩余水体积/mL | 100 | 41 | 38 | 42 | 39 |
(1)在上表数据中,第
(2)其余4组数据取平均值来进行计算,该家用制氧机制得的气体中氧气的体积分数为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】按照体积计算,空气中氧气约占______ %。某化学兴趣小组的同学按照课本的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验(图1),但测出的氧气体积分数明显偏小。请你参与探究:
【提出问题】
造成误差的原因是什么?
如何改进课本实验装置?
【查阅资料】
①
②二氧化碳气体能被氢氧化钠溶液充分吸收;
③在加热的条件下,铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。
【猜想】
甲同学:可能是导管内留有吸入的水,影响实验的准确性;
乙同学:可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故;
你还能做的猜想是______ (写一点即可)。
【交流与讨论】
(1)写出图1中集气瓶中发生反应的文字表达式______ ;
(2)丙同学认为,用木炭代替红磷也能完成图1的实验,但事先要在集气瓶中放入一定量的______ ;
(3)他们对图1实验装置进行了如图2的改进。
①甲同学提出应把红磷更换为白磷,理由是______ ;
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷,利用了金属铜的______ 性;
③与图1实验装置相比,图2装置的一个优点是______ (写一点即可);
【探究与反思】
(1)为验证乙同学的猜想,将铜粉在残余气体中加热,观察到铜粉变黑,所以乙同学的猜想______ (选填“合理”或“不合理”);
(2)大家采用改进的实验装置(图2)进行实验(左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份,并标刻度线),待玻璃管冷却、管内白烟消失,同时能观察到______ ,即得到了较准确的数据。
【提出问题】
造成误差的原因是什么?
如何改进课本实验装置?
【查阅资料】
①
颜色、状态 | 熔点/℃ | 燃烧所需最低温度/℃ | 密度/g·cm-3 | |
红磷 | 暗红色固体 | 590 | 240 | 2.34 |
白磷 | 白色固体 | 44.1 | 40 | 1.82 |
③在加热的条件下,铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。
【猜想】
甲同学:可能是导管内留有吸入的水,影响实验的准确性;
乙同学:可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故;
你还能做的猜想是
【交流与讨论】
(1)写出图1中集气瓶中发生反应的文字表达式
(2)丙同学认为,用木炭代替红磷也能完成图1的实验,但事先要在集气瓶中放入一定量的
(3)他们对图1实验装置进行了如图2的改进。
①甲同学提出应把红磷更换为白磷,理由是
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷,利用了金属铜的
③与图1实验装置相比,图2装置的一个优点是
【探究与反思】
(1)为验证乙同学的猜想,将铜粉在残余气体中加热,观察到铜粉变黑,所以乙同学的猜想
(2)大家采用改进的实验装置(图2)进行实验(左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份,并标刻度线),待玻璃管冷却、管内白烟消失,同时能观察到
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(0.4)
解题方法
【推荐3】某校化学活动小组对测定空气中氧气的体积分数做了如下回顾和探究。
【知识回顾】初中化学常采用红磷燃烧的方法来测定空气中氧气的体积分数如图一。
写出该物质在空气中燃烧的文字表达式:______ ;该方法测定的结果偏小的可能原因是______ (填序号)。
①红磷量不足 ②装置气密性不好 ③弹簧夹没有加紧 ④没有冷却到室温
【探究实验】活动小组同学用如图二的装置进行镁条在空气中燃烧的实验。待点燃的镁条在密闭的集气瓶中停止燃烧,冷却到室温,打开止水夹,发现进入集气瓶中的水的体积约为其容积的70%。
【提出问题】集气瓶中气体为什么减少了70%这么多?
【讨论分析】根据空气的组成,可推出减少的气体中除了氧气外,一定还有______ ,因为如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中的水的体积最多不超过容积的______ %。
【查阅资料】镁条的化学性质很活泼,能和氧气剧烈反应;也能在氮气中燃烧,产物为黄绿色的氮化镁固体。
【反思拓展】如果用燃烧法来测定空气中氧气的体积分数,不能选用镁条,因为镁条除了和氧气反应,还要和氮气等反应;也不能选用铁丝,其原因是______ ;一般也不会选用木炭或硫粉,其原因是______ 。请结合所学知识,总结“用燃烧法测定空气中氧气的体积分数”时,对选用的反应物及生成物分别有何要求:
(1)______ ;
(2)______ 。
【知识回顾】初中化学常采用红磷燃烧的方法来测定空气中氧气的体积分数如图一。
写出该物质在空气中燃烧的文字表达式:
①红磷量不足 ②装置气密性不好 ③弹簧夹没有加紧 ④没有冷却到室温
【探究实验】活动小组同学用如图二的装置进行镁条在空气中燃烧的实验。待点燃的镁条在密闭的集气瓶中停止燃烧,冷却到室温,打开止水夹,发现进入集气瓶中的水的体积约为其容积的70%。
【提出问题】集气瓶中气体为什么减少了70%这么多?
【讨论分析】根据空气的组成,可推出减少的气体中除了氧气外,一定还有
【查阅资料】镁条的化学性质很活泼,能和氧气剧烈反应;也能在氮气中燃烧,产物为黄绿色的氮化镁固体。
【反思拓展】如果用燃烧法来测定空气中氧气的体积分数,不能选用镁条,因为镁条除了和氧气反应,还要和氮气等反应;也不能选用铁丝,其原因是
(1)
(2)
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】二百多年前,法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分,仿照这个历史上著名实验的原理,我们可以用图1所示装置来测定空气中氧气的含量。
(1)图1实验中观察到:红磷燃烧,产生________ ;打开弹簧夹后________ ,产生此现象的原因是_______ ;该实验的结论是______ ;发生反应的文字表达式为______ 。
(2)用红磷燃烧的方法为什么测出的氧气含量远低于21%?
①实验装置漏气;
②__________ ,导致装置内氧气有剩余;
③…
(3)若用木炭替换红磷进行实验,测得木炭充分燃烧过程中“压强时间”关系下图右,其中P0是集气瓶内初始气压;P1和P2是反应结束后恢复到室温时两瓶内的气压。
①反应开始时,集气瓶中压强瞬间变大的原因是__________ ;
②实验测得P1=P0,说明木炭在氧气中燃烧生成物状态是_______ 态;
③若用上图图1做空气中氧气体积分数测定的实验(用木炭代替红磷),你认为实验结束后广口瓶中出现的现象可能是_____ ;
【实验拓展】某校研究性学习小组用图2装置进行镁条在空气中燃烧的实验。燃烧、冷却后打开止水夹,进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%。
(4)实验过程中,若弹簧夹未夹紧,则进入集气瓶中的水会_____ (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(5)如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的_____ ,现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%,根据空气的组成可推出减少的气体中还一定有氮气,其理由是_____ 。
【提出问题】氮气是怎样减少的呢?
【作出假设】氮气是与镁条反应而减少的。
【查阅资料】a.镁条在空气中燃烧时,不仅与空气中的氧气反应生成氧化镁,还能与氮气反应生成氮化镁;
b.镁条除了能与氮气反应,还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁,请你写出该反应的文字表达式______ 。
【验证实验】用坩埚钳夹持镁条,点燃后迅速伸入盛有氮气的集气瓶中,镁条燃烧,发出暗红色火焰,生成淡黄色粉末,并放出大量的热。
【得出结论】镁条能在氮气中燃烧生成固体氮化镁。
【实验反思】通过以上实验探究,我们可以知道用于测定空气中氧气含量实验时,(6)选择实验药品要注意什么(写两点):_________ ; ______ 。
(1)图1实验中观察到:红磷燃烧,产生
(2)用红磷燃烧的方法为什么测出的氧气含量远低于21%?
①实验装置漏气;
②
③…
(3)若用木炭替换红磷进行实验,测得木炭充分燃烧过程中“压强时间”关系下图右,其中P0是集气瓶内初始气压;P1和P2是反应结束后恢复到室温时两瓶内的气压。
①反应开始时,集气瓶中压强瞬间变大的原因是
②实验测得P1=P0,说明木炭在氧气中燃烧生成物状态是
③若用上图图1做空气中氧气体积分数测定的实验(用木炭代替红磷),你认为实验结束后广口瓶中出现的现象可能是
【实验拓展】某校研究性学习小组用图2装置进行镁条在空气中燃烧的实验。燃烧、冷却后打开止水夹,进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%。
(4)实验过程中,若弹簧夹未夹紧,则进入集气瓶中的水会
(5)如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的
【提出问题】氮气是怎样减少的呢?
【作出假设】氮气是与镁条反应而减少的。
【查阅资料】a.镁条在空气中燃烧时,不仅与空气中的氧气反应生成氧化镁,还能与氮气反应生成氮化镁;
b.镁条除了能与氮气反应,还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁,请你写出该反应的文字表达式
【验证实验】用坩埚钳夹持镁条,点燃后迅速伸入盛有氮气的集气瓶中,镁条燃烧,发出暗红色火焰,生成淡黄色粉末,并放出大量的热。
【得出结论】镁条能在氮气中燃烧生成固体氮化镁。
【实验反思】通过以上实验探究,我们可以知道用于测定空气中氧气含量实验时,(6)选择实验药品要注意什么(写两点):
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较难
(0.4)
【推荐2】空气中氧气含量测定的再认识.
Ⅰ.【实验回顾】如图是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置.
(1)写出红磷燃烧的化学方程式________________ ,现象是_________ .
(2)实验原理:由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内气压减小,烧杯中水倒吸到集气瓶.若装置的气密性良好,操作规范,用量筒测量进入瓶中水的体积,能粗略测得空气中氧气的含量.
【问题提出】有实验资料表明:燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时,红磷就无法继续燃烧,因此通过上述实验,测置结果与理论值误差较大.
Ⅱ.【实验改进】
根据铁在空气中生锈的原理设计如图实验装置,再次测定空气中氧气含量.装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈.测得实验数据如表
【交流表达】
(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式_________ .
(2)根据表中数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是_____ (计算结果精确到0.1%).
(3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是___________ ;(写一条)
III.四硫化钠(Na2S4)固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数,反应原理为:2Na2S4+O2+2H2O═8S↓+4NaOH
【查阅资料】①Na2S4受热时,会与空气中的水蒸气反应,生成少量有毒气体硫化氢.
②硫代硫酸钠(Na2S2O3)可溶于水,常温下与NaOH溶液不反应.
③NaOH溶液可吸收硫化氢和二氧化碳.
【实验过程】
①取0.5g碳酸钠、0.2g硫粉混合后置于试管中,加入(如图①所示,夹持装置已略去),制得Na2S4,反应为:4Na2CO3+12S+X2Na2S4+2Na2S2O3+4CO2,X的化学式为___________ ;
②冷却后,取下棉花,放置一段时间,再向该试管中加入10mL水,迅速塞紧橡胶塞,充分振荡.测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h1(如图②所示);
③将该试管插入水中(如图③所示),拔下橡胶塞,观察到_________ ,塞紧橡胶塞.将试管取出,倒转过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离h2,记录数据h2.理论上h2:h1=___________ ;
④【反思与评价】实验过程①中要塞氢氧化钠溶液的棉花的原因是___________ ;若实验过程②中,冷却取下棉花后,未放置一段时间即进行后续操作,测定结果_________ (填“偏大”、“偏小”或“无影响”),理由是:_______________ .
Ⅰ.【实验回顾】如图是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置.
(1)写出红磷燃烧的化学方程式
(2)实验原理:由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内气压减小,烧杯中水倒吸到集气瓶.若装置的气密性良好,操作规范,用量筒测量进入瓶中水的体积,能粗略测得空气中氧气的含量.
【问题提出】有实验资料表明:燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时,红磷就无法继续燃烧,因此通过上述实验,测置结果与理论值误差较大.
Ⅱ.【实验改进】
根据铁在空气中生锈的原理设计如图实验装置,再次测定空气中氧气含量.装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈.测得实验数据如表
测量项目 | 实验前 | 实验后 | |
烧杯中水的体积 | 烧杯中剩余水的体积 | 集气瓶(扣除内容物)和导管的容积 | |
体积/mL | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
【交流表达】
(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式
(2)根据表中数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是
(3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是
III.四硫化钠(Na2S4)固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数,反应原理为:2Na2S4+O2+2H2O═8S↓+4NaOH
【查阅资料】①Na2S4受热时,会与空气中的水蒸气反应,生成少量有毒气体硫化氢.
②硫代硫酸钠(Na2S2O3)可溶于水,常温下与NaOH溶液不反应.
③NaOH溶液可吸收硫化氢和二氧化碳.
【实验过程】
①取0.5g碳酸钠、0.2g硫粉混合后置于试管中,加入(如图①所示,夹持装置已略去),制得Na2S4,反应为:4Na2CO3+12S+X2Na2S4+2Na2S2O3+4CO2,X的化学式为
②冷却后,取下棉花,放置一段时间,再向该试管中加入10mL水,迅速塞紧橡胶塞,充分振荡.测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h1(如图②所示);
③将该试管插入水中(如图③所示),拔下橡胶塞,观察到
④【反思与评价】实验过程①中要塞氢氧化钠溶液的棉花的原因是
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】某化学研究小组在学习了“空气中氧气含量测定”实验的基础上,对教材中的实验进行了改进,设计了以下两种实验方案。
I【查阅资料】四硫化钠(Na2S4)固体替代红磷进行实验,反应原理为四硫化钠在有水存在的情况下与空气中的氧气反应,生成固态物质(体积忽略不计)。
【实验步骤】
①将足量的四硫化钠固体置于试管中,加入适量的水并迅速塞紧橡胶塞,充分振荡。
②测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h1(如图乙所示)。
③将该试管插入水中(如图丙所示),取下橡胶塞,观察到试管内液面上升。
④当管内液面稳定时塞紧橡胶塞,将试管取出倒转过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离(如图丁所示),记录数据h2。
⑤按照①~③再重复实验2次,三次实验数据如下表所示:
回答下列问题:
(1)计算第3次实验空气中氧气的体积分数约为________ (结果精确到 0.1%)。
(2)本实验与课本上的实验(图甲)相比,有什么优点(写一点)________ 。
(3)同学们分析了实验方案后,认为步骤4中塞紧橡胶塞的时机对测量结果有影响,何时塞橡胶塞测量结果最准确?请选择________ (填字母序号)。
A待管内液面稳定时立即塞紧橡胶塞
B待管内液面稳定后,上下移动试管,使试管内液面与水槽液面与水槽液面相平后再塞紧橡胶塞
II【设计实验】研究小组设计了如图的装置进行探究活动。
【实验步骤】
①测量试管的容积为50mL;
②检查装置的气密性良好;
③装药品,将注射器活塞调整到合适位置,连接好仪器;
④用弹簧夹夹紧胶皮管,加热粗铜丝,观察现象;
⑤燃烧结束,试管冷却到室温后打开弹簧夹,观察注射器活塞的移动情况。
【反思与交流】
(4)检查此套装置的气密性的方法是________ ;
(5)粗铜丝的作用是________ ;
(6)步骤③中注射器吸水使活塞至少应调到________ mL处;
(7)步骤中观察到试管中的现象有________ 。
I【查阅资料】四硫化钠(Na2S4)固体替代红磷进行实验,反应原理为四硫化钠在有水存在的情况下与空气中的氧气反应,生成固态物质(体积忽略不计)。
【实验步骤】
①将足量的四硫化钠固体置于试管中,加入适量的水并迅速塞紧橡胶塞,充分振荡。
②测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h1(如图乙所示)。
③将该试管插入水中(如图丙所示),取下橡胶塞,观察到试管内液面上升。
④当管内液面稳定时塞紧橡胶塞,将试管取出倒转过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离(如图丁所示),记录数据h2。
⑤按照①~③再重复实验2次,三次实验数据如下表所示:
X | 第1次 | 第2次 | 第3次 |
h1/厘米 | 11.0 | 11.3 | 11.6 |
h2/厘米 | 8.7 | 9.0 | 9.2 |
(1)计算第3次实验空气中氧气的体积分数约为
(2)本实验与课本上的实验(图甲)相比,有什么优点(写一点)
(3)同学们分析了实验方案后,认为步骤4中塞紧橡胶塞的时机对测量结果有影响,何时塞橡胶塞测量结果最准确?请选择
A待管内液面稳定时立即塞紧橡胶塞
B待管内液面稳定后,上下移动试管,使试管内液面与水槽液面与水槽液面相平后再塞紧橡胶塞
II【设计实验】研究小组设计了如图的装置进行探究活动。
【实验步骤】
①测量试管的容积为50mL;
②检查装置的气密性良好;
③装药品,将注射器活塞调整到合适位置,连接好仪器;
④用弹簧夹夹紧胶皮管,加热粗铜丝,观察现象;
⑤燃烧结束,试管冷却到室温后打开弹簧夹,观察注射器活塞的移动情况。
【反思与交流】
(4)检查此套装置的气密性的方法是
(5)粗铜丝的作用是
(6)步骤③中注射器吸水使活塞至少应调到
(7)步骤中观察到试管中的现象有
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐1】镁是一种银白色有金属光泽的金属。但从实验室拿出的镁条表面总有一层灰黑色的“外衣”。
【提出问题】这层灰黑色的外衣是什么物质呢?
【查阅资料】无水硫酸铜是白色的固体,遇水会变成蓝色。
【猜想】猜想1:灰黑色物质可能是MgO;
猜想2:灰黑色物质可能是Mg2(OH)2CO3;
猜想3:灰黑色物质可能是Mg(OH)2。
上述猜想中,肯定不成立的是猜想1,理由是___________ 。
【实验探究】取灰黑色物质按下列流程进行实验:
【问题讨论】
(1)根据以上现象可以判断无色气体中的成分为___________ ,白色固体是氧化物,则白色固体可能是___________ 。
(2)请你推测:镁表面的灰黑色物质,是镁与空气中的O2、H2O、___________ (写化学式)发生反应生成的。
(3)小明设计下图实验验证O2是镁表面的灰黑色物质形成的反应物之一,他在A、B两只试管添加的药品是:A___________ ,B___________ 。
【提出问题】这层灰黑色的外衣是什么物质呢?
【查阅资料】无水硫酸铜是白色的固体,遇水会变成蓝色。
【猜想】猜想1:灰黑色物质可能是MgO;
猜想2:灰黑色物质可能是Mg2(OH)2CO3;
猜想3:灰黑色物质可能是Mg(OH)2。
上述猜想中,肯定不成立的是猜想1,理由是
【实验探究】取灰黑色物质按下列流程进行实验:
【问题讨论】
(1)根据以上现象可以判断无色气体中的成分为
(2)请你推测:镁表面的灰黑色物质,是镁与空气中的O2、H2O、
(3)小明设计下图实验验证O2是镁表面的灰黑色物质形成的反应物之一,他在A、B两只试管添加的药品是:A
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【推荐2】科学佩戴口罩是预防新冠感染的最有效方法之一,熔喷布是生产一次性口罩的主要原材料。某学习小组为探究熔喷布的元素组成设计了如下实验,回答下列问题:
【提出问题】熔喷布由哪些元素组成?
【查阅资料】
①无水硫酸铜为白色粉末,能吸收水分,遇水变蓝;
②熔喷布易燃,只可能由C、H、O中的两种或两种以上元素组成。
【提出猜想】
(1)猜想:①由C、H组成;②由H、O组成;③由C、O组成;④由________ 组成。
【设计与实验】
实验一:直接点燃熔喷布(如图1)
(2)甲组同学采用直接点燃熔喷布的方法进行实验,用干冷烧杯、内壁涂澄清石灰水的烧杯分别罩在火焰上方,观察到______ 的现象,得出:“熔喷布中一定含有碳元素和氢元素”。
(3)乙组同学认为上述实验设计不严谨,理由是____________ 。
实验二:乙组同学对此实验进行改进,在氧气流中加热熔喷布(如图2)
实验步骤:
步骤1:连接装置,检查装置的气密性;
步骤2:将m克某熔喷布样品碎片装入玻璃管中,先通入一段时间干燥的氧气,再点燃酒精灯;
步骤3:一段时间后,待样品完全燃烧,无灰分残留;
步骤4:熄灭酒精灯,再持续通一会儿干燥氧气;
步骤5:冷却,称量,装置C增重m1克,装置D增m2克(所加药品均足量)。
(4)“步骤4”中再持续通一会儿干燥氧气的目的是___________ 。
现象与结论:
(5)装置C中___________ (填实验现象),可说明产生了H2O。
(6)装置D中溶液变浑浊,发生反应的化学方程式为_______________ 。
(7)根据(5)和(6)的现象可排除猜想_________ (填代号)。
(8)数据处理:m=_____ (用含m1、m2的式子表示)。
得出结论:猜想①正确。
【实验反思】
(9)经过讨论:大家一致认为在装置C、D之间连接一个如图3所示的装置E会更严谨,理由是_________ ,可能发生反应的化学方程式为__________ 。
【提出问题】熔喷布由哪些元素组成?
【查阅资料】
①无水硫酸铜为白色粉末,能吸收水分,遇水变蓝;
②熔喷布易燃,只可能由C、H、O中的两种或两种以上元素组成。
【提出猜想】
(1)猜想:①由C、H组成;②由H、O组成;③由C、O组成;④由
【设计与实验】
实验一:直接点燃熔喷布(如图1)
(2)甲组同学采用直接点燃熔喷布的方法进行实验,用干冷烧杯、内壁涂澄清石灰水的烧杯分别罩在火焰上方,观察到
(3)乙组同学认为上述实验设计不严谨,理由是
实验二:乙组同学对此实验进行改进,在氧气流中加热熔喷布(如图2)
实验步骤:
步骤1:连接装置,检查装置的气密性;
步骤2:将m克某熔喷布样品碎片装入玻璃管中,先通入一段时间干燥的氧气,再点燃酒精灯;
步骤3:一段时间后,待样品完全燃烧,无灰分残留;
步骤4:熄灭酒精灯,再持续通一会儿干燥氧气;
步骤5:冷却,称量,装置C增重m1克,装置D增m2克(所加药品均足量)。
(4)“步骤4”中再持续通一会儿干燥氧气的目的是
现象与结论:
(5)装置C中
(6)装置D中溶液变浑浊,发生反应的化学方程式为
(7)根据(5)和(6)的现象可排除猜想
(8)数据处理:m=
得出结论:猜想①正确。
【实验反思】
(9)经过讨论:大家一致认为在装置C、D之间连接一个如图3所示的装置E会更严谨,理由是
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科学探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】.某化学兴趣小组的同学研究CO2通入NaOH溶液是否发生反应,他们设计了以下实验。请你参与他们的探究活动,并回答有关问题。
【设计与实验】
【探究与结论】
(1)实验I的步骤二中产生的实验现象是_________ ,反应的化学方程式为_______________ 。
(2)实验Ⅱ的步骤二中产生的实验现象是_____________ 。
(3)在实验I、实验Ⅱ的步骤一中,CO2和NaOH溶液一定发生了化学反应,但却看不到明显的现象,原因是______________ 。
【拓展延伸】已知20℃时NaOH、Na2CO3在水中和酒精中的溶解度如下:
请利用以上信息设计实验Ⅲ,证明CO2确实与NaOH发生了化学反应。
(1)用化学方程式表示实验Ⅲ的原理:____________________ 。
(2)实验Ⅲ的主要操作是_____________________ 。
【交流反思】通过实验I~Ⅲ可知,验证无明显现象的反应是否发生,可以采用检验生成物的方法。请你再列举一种检验方法:______ 。
【设计与实验】
实验序号 | 步骤一 | 步骤二 |
实验Ⅰ | ||
实验Ⅱ |
【探究与结论】
(1)实验I的步骤二中产生的实验现象是
(2)实验Ⅱ的步骤二中产生的实验现象是
(3)在实验I、实验Ⅱ的步骤一中,CO2和NaOH溶液一定发生了化学反应,但却看不到明显的现象,原因是
【拓展延伸】已知20℃时NaOH、Na2CO3在水中和酒精中的溶解度如下:
在水中的溶解度/g | 在酒精中的溶解度/g | |
NaOH | 109 | 17.3 |
Na2CO3 | 21.8 | <0.01 |
请利用以上信息设计实验Ⅲ,证明CO2确实与NaOH发生了化学反应。
(1)用化学方程式表示实验Ⅲ的原理:
(2)实验Ⅲ的主要操作是
【交流反思】通过实验I~Ⅲ可知,验证无明显现象的反应是否发生,可以采用检验生成物的方法。请你再列举一种检验方法:
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科学探究题
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较难
(0.4)
【推荐1】学习完碱的相关知识后,某兴趣小组对“二氧化碳与碱的反应”进行了探究。
(1)甲、乙两位同学分别进行了如下实验:
甲同学向盛有二氧化碳的集气瓶中倒入澄清石灰水,观察到石灰水先变浑浊,后变澄清;乙同学将二氧化碳通入到澄清石灰水中,观察到石灰水变浑浊。你认为____________ 同学的实验能验证氢氧化钙的性质,反应的化学方程式为________________ 。
(2)实验小组同学又将CO2通入某浓度的氢氧化钠溶液中,一段时间后,发现有固体析出。
【提出问题】析出固体的成分是什么?
【猜想与假设】同学们提出以下猜想:
猜想A:Na2CO3;
猜想B:NaHCO3;
猜想C:________________________
【进行实验】甲同学取少量固体溶于水,滴加无色酚酞溶液,溶液变红,则认为猜想A正确;乙同学认为甲同学的实验不合理,理由是________________________ 。
乙同学设计了以下方案进行验证:
【反思交流】该小组同学将二氧化碳通入氢氧化钠溶液中,利用数字化技术测定溶液pH值变化,待完全反应后,观察到溶液中逸出大量气泡,pH出现两段S型变化曲线。
【实验分析】(3)AB段变化的原因可能是_____________________________________ 。BC段变化的原因可能是_______________ 。利用实验验证变化后的产物,实验操作为______________________ .实验现象是________________ .
(1)甲、乙两位同学分别进行了如下实验:
甲同学向盛有二氧化碳的集气瓶中倒入澄清石灰水,观察到石灰水先变浑浊,后变澄清;乙同学将二氧化碳通入到澄清石灰水中,观察到石灰水变浑浊。你认为
(2)实验小组同学又将CO2通入某浓度的氢氧化钠溶液中,一段时间后,发现有固体析出。
【提出问题】析出固体的成分是什么?
【猜想与假设】同学们提出以下猜想:
猜想A:Na2CO3;
猜想B:NaHCO3;
猜想C:
【进行实验】甲同学取少量固体溶于水,滴加无色酚酞溶液,溶液变红,则认为猜想A正确;乙同学认为甲同学的实验不合理,理由是
乙同学设计了以下方案进行验证:
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
①取少量固体于试管中,加水充分溶解后,加入过量的 | 无明显现象 | 猜想B正确 |
②在①溶液中加入稀盐酸 |
【反思交流】该小组同学将二氧化碳通入氢氧化钠溶液中,利用数字化技术测定溶液pH值变化,待完全反应后,观察到溶液中逸出大量气泡,pH出现两段S型变化曲线。
【实验分析】(3)AB段变化的原因可能是
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科学探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】化学实验课后,兴趣小组的同学在整理实验桌时,发现有一瓶氢氧化钠溶液没有塞橡皮塞,征得老师同意后,开展了以下探究:
【提出问题1】该氢氧化钠溶液是否变质了呢?
【实验探究1】
【提出问题2】该氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质呢?
【猜想与假设】猜想1:氢氧化钠溶液部分变质。 猜想2:氢氧化钠溶液全部变质。
【查阅资料】(1)氯化钙溶液呈中性。
(2)氯化钙溶液能与碳酸钠溶液反应:CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
【实验探究2】
【实验结论】该氢氧化钠溶液__________ (填“部分”或“全部”)变质。
【反思与评价】
(1)氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质,写出相关反应的化学方程式________ 。
(2)保存氢氧化钠的方法是_____________ 。
(3)在上述【实验探究2】中,小明提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液,你认为该方案___ (填“可行”或“不可行”)。
【提出问题1】该氢氧化钠溶液是否变质了呢?
【实验探究1】
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
取少量该溶液于试管中,向溶液中滴加 | 有 | 氢氧化钠溶液已经变质。 |
【提出问题2】该氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质呢?
【猜想与假设】猜想1:氢氧化钠溶液部分变质。 猜想2:氢氧化钠溶液全部变质。
【查阅资料】(1)氯化钙溶液呈中性。
(2)氯化钙溶液能与碳酸钠溶液反应:CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
【实验探究2】
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
(1)取少量该溶液于试管中,向溶液中滴加过量的氯化钙溶液,并不断振荡。 | 有 | 说明原溶液中一定有 碳酸钠。 |
(2)取步骤(1)试管中的少量上层清液,滴加酚酞溶液。 | 说明原溶液中 |
【实验结论】该氢氧化钠溶液
【反思与评价】
(1)氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质,写出相关反应的化学方程式
(2)保存氢氧化钠的方法是
(3)在上述【实验探究2】中,小明提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液,你认为该方案
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科学探究题
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较难
(0.4)
【推荐3】在学习“酸和碱”后,小明同学对“硫在氧气中燃烧”实验进行再探究。想到实验生成的二氧化硫是非金属氧化物,提出疑问:二氧化硫能否与水反应生成酸?
【进行实验】:将点燃的硫伸入盛有氧气的集气瓶(有少量的水)中,反应中产生刺激性气味的气体;反应后,盖紧集气瓶口的玻璃片,振荡集气瓶;再打开玻璃片,仍能闻到刺激性气味;随后向其中滴入几滴紫色的石蕊试液,瓶中液体变为红色。
【发现问题】:这种能使石蕊试液变红色的物质是什么?怎样防止氧化硫排放到空气中去?
【查阅资料】:在涉及的反应中,二氧化硫与二氧化碳的性质相似;二氧化硫与水反应生成“亚硫酸”(化学式为H2SO2);亚硫酸还可进一步与氧气反应生成硫酸。
请解答下列问题:
(1)为了验证二氧化硫能与水发生反应生成酸,一同学使用下列图示中所给实验用品,设计实验:分别取三朵紫色纸花,①一朵喷洒水;②一朵直接放入盛有二氧化硫气体的集气瓶中;③一朵喷洒水后放入盛有二氧化硫的集气瓶中。其中紫色纸花不会变色的是_____ (填实验序号)。该实验设计的优点是_____ 。
(2)亚硫酸中硫元素的化合价为_____ 价。
(3)写出亚硫酸生成硫酸的化学方程:_____ 。
(4)亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸都能使石蕊试液变红色,从微观角度分析原因是_____ ;
(5)为更多的吸收二氧化硫,防止二氧化硫散发至空气中。有以下试剂,你认为用来代替集气瓶中的水最为合适的是_____ (填序号)。
①饱和氧氧化钙溶液;②饱和氯化钠溶液;③浓盐酸;④饱和氢氧化钠溶液
【进行实验】:将点燃的硫伸入盛有氧气的集气瓶(有少量的水)中,反应中产生刺激性气味的气体;反应后,盖紧集气瓶口的玻璃片,振荡集气瓶;再打开玻璃片,仍能闻到刺激性气味;随后向其中滴入几滴紫色的石蕊试液,瓶中液体变为红色。
【发现问题】:这种能使石蕊试液变红色的物质是什么?怎样防止氧化硫排放到空气中去?
【查阅资料】:在涉及的反应中,二氧化硫与二氧化碳的性质相似;二氧化硫与水反应生成“亚硫酸”(化学式为H2SO2);亚硫酸还可进一步与氧气反应生成硫酸。
请解答下列问题:
(1)为了验证二氧化硫能与水发生反应生成酸,一同学使用下列图示中所给实验用品,设计实验:分别取三朵紫色纸花,①一朵喷洒水;②一朵直接放入盛有二氧化硫气体的集气瓶中;③一朵喷洒水后放入盛有二氧化硫的集气瓶中。其中紫色纸花不会变色的是
(2)亚硫酸中硫元素的化合价为
(3)写出亚硫酸生成硫酸的化学方程:
(4)亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸都能使石蕊试液变红色,从微观角度分析原因是
(5)为更多的吸收二氧化硫,防止二氧化硫散发至空气中。有以下试剂,你认为用来代替集气瓶中的水最为合适的是
①饱和氧氧化钙溶液;②饱和氯化钠溶液;③浓盐酸;④饱和氢氧化钠溶液
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