《汉代古火井碑序》记载:“诸葛丞相躬莅视察,改进技法,刳斑竹以导气(气指天然气),引井火以煮盐”。5月24日仪征打通了西气、川气、海气等通道互联互通,国家管网天然气运行输送系统可靠性再次提升。天然气的主要成分是甲烷(CH4),化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣,请你参与探究与分析:
【提出问题】甲烷在氧气中燃烧后生成哪些物质?
【资料】①含碳元素的物质在氧气中完全燃烧生成CO2,不完全燃烧生成CO;
②无水CuSO4是一种白色粉末状固体,遇水变蓝色。
【猜想与假设】
(1)有人认为丙同学的猜想是错误的,理由是_______ 。
【实验探究】为了验证上述猜想与假设,将3.2g甲烷和xg氧气在密闭容器中充分燃烧(CH4 和O2均没有剩余),将燃烧产物依次通过下列装置(N2不参与反应,假设每步均完全反应):
(2)实验中观察到A中出现_______ 现象,并增重_______ g,说明有水生成。
(3)装置B中变浑浊,装置B中发生反应的化学方程式_______ 。
(4)装置A、B装置的顺序_______ (填“能”或“不能”)颠倒。
(5)装置C中表面为黑色氧化铜的铜网部分变红,质量减少2.4g,D中变浑浊,说明甲烷燃烧产物中有_______ 生成,由此推断_______ 同学的猜想成立。
(6)数据处理:x=_______ 。写出密闭容器内发生反应的化学方程式_______ 。
【提出问题】甲烷在氧气中燃烧后生成哪些物质?
【资料】①含碳元素的物质在氧气中完全燃烧生成CO2,不完全燃烧生成CO;
②无水CuSO4是一种白色粉末状固体,遇水变蓝色。
【猜想与假设】
产物 | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 |
猜想 | CO2、H2O | CO、H2O | NH3、CO2、H2O | CO2、CO、H2O |
(1)有人认为丙同学的猜想是错误的,理由是
【实验探究】为了验证上述猜想与假设,将3.2g甲烷和xg氧气在密闭容器中充分燃烧(CH4 和O2均没有剩余),将燃烧产物依次通过下列装置(N2不参与反应,假设每步均完全反应):
(2)实验中观察到A中出现
(3)装置B中变浑浊,装置B中发生反应的化学方程式
(4)装置A、B装置的顺序
(5)装置C中表面为黑色氧化铜的铜网部分变红,质量减少2.4g,D中变浑浊,说明甲烷燃烧产物中有
(6)数据处理:x=
更新时间:2023-02-20 21:46:23
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科学探究题
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困难
(0.15)
【推荐1】某兴趣小组在完成镁与稀盐酸反应的实验时,观察到有灰白色沉淀生成的“异常”现象,他们对此进行了以下探究。
【猜想假设】猜想1:Mg猜想2:MgCl2
【交流讨论】
(1)小张认为沉淀还可能是MgCO3,小王认为这一猜想是错误的,理由是______ 。
【实验I】
(2)为验证猜想2是否正确,同学们取1g样品并加入足量蒸馏水振荡,沉淀未溶解。同学们又取_______ 于试管中,也加足量蒸馏水振荡,固体全部溶解,证实猜想2错误。
【深入探究】该沉淀的物质组成
【查阅资料】灰白色沉淀的成分为碱式氯化镁。它存在多种组成,化学式可表示为Mgx(OH)yClz·nH2O;它受热分解可产生氧化镁、氯化氢和水。
【实验Ⅱ】
(3)为确定分解后的产物,同学们分别取样于试管中加热,将产物通过硫酸铜固体,看到______ ,证明有水产生,将产物通入______ 中,看到溶液呈红色,证明有氯化氢产生。
【实验III】
洗去沉淀表面杂质并室温晾干。取其7.07g,用如图装置(夹持仪器未画出)按照正确的操作步骤进行实验。待反应停止后,测得硬质玻璃管中剩余固体质量为4.00g,装置B的质量增加了2.34g。【问题讨论】
(4)按图连接好装置,实验前要先_______ 。
(5)反应停止后,应继续通入N2一段时间,目的是______ ;该沉淀中,镁、氯的离子个数比n(Mg2+):n(Cl-)=______ 。
(6)若该沉淀Mgx(OH)yClz•nH2O中,n=5,则x、y、z的数值为_______ 。
【反思与评价】
(7)装置B、C顺序是否可以调换?请判断并叙述理由______ 。
(8)若无装置D,则测得的y数值会_______ (填偏大、偏小、不变)。
【猜想假设】猜想1:Mg猜想2:MgCl2
【交流讨论】
(1)小张认为沉淀还可能是MgCO3,小王认为这一猜想是错误的,理由是
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【查阅资料】灰白色沉淀的成分为碱式氯化镁。它存在多种组成,化学式可表示为Mgx(OH)yClz·nH2O;它受热分解可产生氧化镁、氯化氢和水。
【实验Ⅱ】
(3)为确定分解后的产物,同学们分别取样于试管中加热,将产物通过硫酸铜固体,看到
【实验III】
洗去沉淀表面杂质并室温晾干。取其7.07g,用如图装置(夹持仪器未画出)按照正确的操作步骤进行实验。待反应停止后,测得硬质玻璃管中剩余固体质量为4.00g,装置B的质量增加了2.34g。【问题讨论】
(4)按图连接好装置,实验前要先
(5)反应停止后,应继续通入N2一段时间,目的是
(6)若该沉淀Mgx(OH)yClz•nH2O中,n=5,则x、y、z的数值为
【反思与评价】
(7)装置B、C顺序是否可以调换?请判断并叙述理由
(8)若无装置D,则测得的y数值会
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科学探究题
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困难
(0.15)
名校
解题方法
【推荐2】碱式碳酸铜可用作有机催化剂。工业上以辉铜矿主要成分为Cu2S(含SiO2及少量Fe2O3)为原料制备碱式碳酸铜,流程如下:
(1)“浸取”时辉铜矿中的氧化铁与稀硫酸反应的化学方程式为_______________ 。
(2)某小组测得铜浸取率随H2O2浓度(mol/L一种浓度的表示方式)及温度影响的变化曲线如图:由图2中的点a分析,浸取时Fe2(SO4)3也起到了氧化辉铜矿、提高铜浸效率的作用,其理由是_________ ;图3浸取铜较合适的温度是_________ ℃。
(3)“除铁”步骤调pH使Fe3+形成沉淀可加入下列试剂中的______ (填选项字母)
a.CuCl2 b.CuO c.HCl
(4)实验时发现,若反应时溶液的pH过大,所得产品Cu2(OH)2CO3的产率偏低,但产品中Cu元素质量分数偏大,原因是_________ 。
(5)研究发现,制备过程中Na2CO3与CuSO4的投料配比不同,所得产物纯度不同。若以a表示Na2CO3与CuSO4的投料配比,通过测定固体样品的热重分析曲线(样品质量随温度变化曲线,碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳),获得固体残留率可检测样品纯度。
已知:固体残留率=
图4、图5分别是a=0.795和a=0.530时所得固体的热重分析曲线,依据曲线判断制备Cu2(OH)2CO3适宜的a为______ (填“0.795”或“0.530”)
(1)“浸取”时辉铜矿中的氧化铁与稀硫酸反应的化学方程式为
(2)某小组测得铜浸取率随H2O2浓度(mol/L一种浓度的表示方式)及温度影响的变化曲线如图:由图2中的点a分析,浸取时Fe2(SO4)3也起到了氧化辉铜矿、提高铜浸效率的作用,其理由是
(3)“除铁”步骤调pH使Fe3+形成沉淀可加入下列试剂中的
a.CuCl2 b.CuO c.HCl
(4)实验时发现,若反应时溶液的pH过大,所得产品Cu2(OH)2CO3的产率偏低,但产品中Cu元素质量分数偏大,原因是
(5)研究发现,制备过程中Na2CO3与CuSO4的投料配比不同,所得产物纯度不同。若以a表示Na2CO3与CuSO4的投料配比,通过测定固体样品的热重分析曲线(样品质量随温度变化曲线,碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳),获得固体残留率可检测样品纯度。
已知:固体残留率=
图4、图5分别是a=0.795和a=0.530时所得固体的热重分析曲线,依据曲线判断制备Cu2(OH)2CO3适宜的a为
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【推荐3】某小组以“探究蜡烛燃烧的奥秘”为主题开展项目式学习。
任务一:蜡烛燃烧的产物
【查阅资料】硫酸铜是一种白色粉末,具有吸水性,吸水后变为蓝色。
小组同学做了如图实验,用一个大烧杯罩在一支点燃的小蜡烛,并在烧杯内靠近顶部的位置放置适量的硫酸铜粉末和澄清石灰水,一段时间后,蜡烛熄灭,观察到硫酸铜粉末变蓝,澄清石灰水变浑浊,一段时间后烧杯底部有黑色物质。
结论:得到“蜡烛燃烧的产物中含有二氧化碳”这一结论所发生的反应的化学方程式是_______ ,由上述实验可推断出组成蜡烛的物质中一定含有_______ 元素。
任务二:高低蜡烛熄灭顺序
项目小组同学分别做了将一瓶二氧化碳缓缓倒入放有高低两支燃着的蜡烛的烧杯里(如甲图)和用烧杯罩住两支高低不同的燃着的蜡烛(如乙图)。
甲图下层蜡烛的火焰先熄灭,上层蜡烛的火焰后熄灭。本实验中,放置高低不同的两支蜡烛的目的是_______ 。
乙图上层蜡烛的火焰先熄灭,下层蜡烛的火焰后熄灭。面对这一异常现象,项目小组同学进行如下探究:
【查阅资料】①石灰水能使无色酚酞变红色,碳酸钙不能使无色酚酞变红色;②空气中二氧化碳体积分数约为0.03%。
【提出问题】为什么高的蜡烛先灭?
【猜想假设】
猜想1:高的蜡烛先灭是因为产生的二氧化碳在烧杯上层。
猜想2:高的蜡烛先灭是因为烧杯上层的氧气被消耗。
【实验1】为了验证猜想1,小明同学进行了如下实验:将浸有澄清石灰水的滤纸分别放在烧杯的顶部a处和底部b处,在滤纸上滴加酚酞,变色后,用烧杯罩住点燃的高低蜡烛,观察两处滤纸褪色顺序,如下图。
(1)小明根据现象得出结论:烧杯上层二氧化碳浓度较高,高的蜡烛先熄灭与二氧化碳浓度过高有关。他观察到的现象是_______ 。
(2)小红却对小明的结论表示怀疑,她收集一瓶80%二氧化碳与20%氧气的混合气体,将燃着的蜡烛伸入收集的混合气体中,发现_______ ,从而证明小明的结论不正确。
【实验2】为了验证猜想2,小红利用手持技术试验,用氧气、二氧化碳传感器在烧杯顶部测量烧杯内高低两支蜡烛从点燃到全部熄灭后,烧杯内氧气和二氧化碳的浓度变化。如下图所示,图中_______ (填“上方”或“下方”)的曲线表示CO2浓度的变化。反应后剩余氧气浓度为15.65%,二氧化碳浓度为1.898%,氧气浓度明显下降,二氧化碳浓度却增大不多。
【实验结论】综合实验1和实验2,得出猜想2正确。
【反思评价】
(3)根据图中曲线(装置内氧气浓度)变化分析,在_______ (填“A”“B”“C”或“D”,下同)点时高的蜡烛熄灭,在_______ 点时低的蜡烛熄灭。请解释曲线CD段变化的原因:_______ 。
任务一:蜡烛燃烧的产物
【查阅资料】硫酸铜是一种白色粉末,具有吸水性,吸水后变为蓝色。
小组同学做了如图实验,用一个大烧杯罩在一支点燃的小蜡烛,并在烧杯内靠近顶部的位置放置适量的硫酸铜粉末和澄清石灰水,一段时间后,蜡烛熄灭,观察到硫酸铜粉末变蓝,澄清石灰水变浑浊,一段时间后烧杯底部有黑色物质。
结论:得到“蜡烛燃烧的产物中含有二氧化碳”这一结论所发生的反应的化学方程式是
任务二:高低蜡烛熄灭顺序
项目小组同学分别做了将一瓶二氧化碳缓缓倒入放有高低两支燃着的蜡烛的烧杯里(如甲图)和用烧杯罩住两支高低不同的燃着的蜡烛(如乙图)。
甲图下层蜡烛的火焰先熄灭,上层蜡烛的火焰后熄灭。本实验中,放置高低不同的两支蜡烛的目的是
乙图上层蜡烛的火焰先熄灭,下层蜡烛的火焰后熄灭。面对这一异常现象,项目小组同学进行如下探究:
【查阅资料】①石灰水能使无色酚酞变红色,碳酸钙不能使无色酚酞变红色;②空气中二氧化碳体积分数约为0.03%。
【提出问题】为什么高的蜡烛先灭?
【猜想假设】
猜想1:高的蜡烛先灭是因为产生的二氧化碳在烧杯上层。
猜想2:高的蜡烛先灭是因为烧杯上层的氧气被消耗。
【实验1】为了验证猜想1,小明同学进行了如下实验:将浸有澄清石灰水的滤纸分别放在烧杯的顶部a处和底部b处,在滤纸上滴加酚酞,变色后,用烧杯罩住点燃的高低蜡烛,观察两处滤纸褪色顺序,如下图。
(1)小明根据现象得出结论:烧杯上层二氧化碳浓度较高,高的蜡烛先熄灭与二氧化碳浓度过高有关。他观察到的现象是
(2)小红却对小明的结论表示怀疑,她收集一瓶80%二氧化碳与20%氧气的混合气体,将燃着的蜡烛伸入收集的混合气体中,发现
【实验2】为了验证猜想2,小红利用手持技术试验,用氧气、二氧化碳传感器在烧杯顶部测量烧杯内高低两支蜡烛从点燃到全部熄灭后,烧杯内氧气和二氧化碳的浓度变化。如下图所示,图中
【实验结论】综合实验1和实验2,得出猜想2正确。
【反思评价】
(3)根据图中曲线(装置内氧气浓度)变化分析,在
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科学探究题
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困难
(0.15)
【推荐1】碳还原氧化铜的实验装置如图甲、乙所示。
甲图中酒精灯上网罩的作用是_____ 。
【提出问题】碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能?
【作出猜想】猜想一:CO;猜想二:CO2;猜想三:CO和CO2。
【设计方案】实验装置如图乙所示。打开K,缓缓通入干燥的氮气一段时间,关闭K,点燃酒精喷灯和酒精灯,充分反应后,熄灭酒精喷灯和酒精灯并立即打开K再通入一段时间氮气。
方案一:从定性观察角度判断:
(1)实验时装置B处的现象是_____ 。
(2)若B中无明显现象,D处的气体能点燃,则猜想_____ 成立。
方案二:从定量实验角度判断:
取一定量碳粉和4g氧化铜的混合物进行实验,并测定表格中的四个数据:
【交流反思】实验开始前缓缓通入氮气的目的是_____ 。
(3)若猜想二成立,则理论上(m4-m3)_____ (m1-m2)(填“>”“<”或“=”)。
(4)若猜想三成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应的碳粉的质量m的取值范围是_____ 。
方案三:从定量计算角度判断:
(5)若氧化铜和木炭粉的混合固体粉末共1.8g充分加热并恰好完全反应,发现固体质量减少0.52g,可判断生成的气体为_____ 。
甲图中酒精灯上网罩的作用是
【提出问题】碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能?
【作出猜想】猜想一:CO;猜想二:CO2;猜想三:CO和CO2。
【设计方案】实验装置如图乙所示。打开K,缓缓通入干燥的氮气一段时间,关闭K,点燃酒精喷灯和酒精灯,充分反应后,熄灭酒精喷灯和酒精灯并立即打开K再通入一段时间氮气。
方案一:从定性观察角度判断:
(1)实验时装置B处的现象是
(2)若B中无明显现象,D处的气体能点燃,则猜想
方案二:从定量实验角度判断:
取一定量碳粉和4g氧化铜的混合物进行实验,并测定表格中的四个数据:
反应前的质量 | 反应后的质量 | |
A(玻璃管+固体) | m1 | m2 |
B+C(广口瓶+混合液) | m3 | m4 |
(3)若猜想二成立,则理论上(m4-m3)
(4)若猜想三成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应的碳粉的质量m的取值范围是
方案三:从定量计算角度判断:
(5)若氧化铜和木炭粉的混合固体粉末共1.8g充分加热并恰好完全反应,发现固体质量减少0.52g,可判断生成的气体为
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科学探究题
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困难
(0.15)
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解题方法
【推荐2】某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究,它由Cu、Fe2O3、 三种固体中的一种或两种组成。
资料:①
② 白色无水CuSO4遇水变蓝
③ Cu在FeCl3 溶液中发生反应:
(1)甲同学取适量粉末按图 1 进行实验,无水 CuSO4 没有变蓝,则固体中没有______
(2)在甲同学实验结论的基础上,乙同学另取少量红色粉末于试管中,滴加足量稀盐酸, 振荡后观察,发现固体全部消失,溶液变色。乙同学认为固体没有金属 Cu,你认为他的结论是否正确,为什么______ 请你在乙同学实验的基础上,根据反应后的物质继续设计实验探究固体成分,实验方案:______ 。
(3)丙同学为进一步确定红色粉末的组成,称取粉末 5.0g 装入硬质玻璃管中,按图 2 进行实验。反应前后都通一段时间的 CO 气体。反应前后称量相关装置和物质的总质量,其数据如下表:
① 写出 A 装置中发生反应的化学方程式______
② 图 2 装置有不足之处,应该如何改进?______
③应该选择______ 组的实验数据计算来确定红色粉末的组成,根据所选数据,计算各成分的质量为______ 。
资料:①
② 白色无水CuSO4遇水变蓝
③ Cu在FeCl3 溶液中发生反应:
(1)甲同学取适量粉末按图 1 进行实验,无水 CuSO4 没有变蓝,则固体中没有
(2)在甲同学实验结论的基础上,乙同学另取少量红色粉末于试管中,滴加足量稀盐酸, 振荡后观察,发现固体全部消失,溶液变色。乙同学认为固体没有金属 Cu,你认为他的结论是否正确,为什么
(3)丙同学为进一步确定红色粉末的组成,称取粉末 5.0g 装入硬质玻璃管中,按图 2 进行实验。反应前后都通一段时间的 CO 气体。反应前后称量相关装置和物质的总质量,其数据如下表:
反应前 | 反应后 | |
Ⅰ组 | 玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g | 玻璃管和固体物质的总质量为36.1g |
Ⅱ组 | 洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0g | 洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1g |
① 写出 A 装置中发生反应的化学方程式
② 图 2 装置有不足之处,应该如何改进?
③应该选择
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科学探究题
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐3】实验室有一包久置的生铁粉末(成分为碳、铁和氧化铁),为测定各组分的质量,小怡取两份质量均为m的生铁粉末样品,分别进行如下实验:
Ⅰ.测定碳的含量
【查阅资料】过氧化氢溶液能将Fe2+转化为Fe3+。
(1)样品中碳粉的质量为_________________ 。
(2)步骤②生成滤渣丙的化学方程式为_________________ 。
(3)该样品中中铁元素的总质量为_________________ 。
Ⅱ.测定铁和氧化铁质量
【查阅资料】(1) 。
(2) 。
下图所示装置气密性良好。硬质玻璃管中放入样品2,打开止水夹K,在球形干燥管出口处检验氢气纯净后,点燃酒精灯,待充分反应后,熄灭酒精灯,冷却至室温,关闭止水夹K。
(4)若无装置乙,会导致测得氧化铁的质量______________ (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)实验过程中无污染性气体生成,实验结束,硬质玻璃管中剩余固体为单质铁,丁装置中浓硫酸质量比实验前增重了0.54g。则(结果精确到0.01);
①与碳粉反应的氧化铁的质量为_________________ ,与氢气反应的氧化铁的质量为_________________ 。
②该样品中氧化铁所含的铁元素的质量为_________________ 。
③该样品中铁粉的质量为_________________ 。
Ⅰ.测定碳的含量
【查阅资料】过氧化氢溶液能将Fe2+转化为Fe3+。
(1)样品中碳粉的质量为
(2)步骤②生成滤渣丙的化学方程式为
(3)该样品中中铁元素的总质量为
Ⅱ.测定铁和氧化铁质量
【查阅资料】(1) 。
(2) 。
下图所示装置气密性良好。硬质玻璃管中放入样品2,打开止水夹K,在球形干燥管出口处检验氢气纯净后,点燃酒精灯,待充分反应后,熄灭酒精灯,冷却至室温,关闭止水夹K。
(4)若无装置乙,会导致测得氧化铁的质量
(5)实验过程中无污染性气体生成,实验结束,硬质玻璃管中剩余固体为单质铁,丁装置中浓硫酸质量比实验前增重了0.54g。则(结果精确到0.01);
①与碳粉反应的氧化铁的质量为
②该样品中氧化铁所含的铁元素的质量为
③该样品中铁粉的质量为
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(0.15)
【推荐1】某兴趣小组在完成镁与稀盐酸反应的实验时,观察到有灰白色沉淀生成的“异常”现象,他们对此进行了以下探究。
【猜想假设】猜想1:Mg猜想2:MgCl2
【交流讨论】
(1)小张认为沉淀还可能是MgCO3,小王认为这一猜想是错误的,理由是______ 。
【实验I】
(2)为验证猜想2是否正确,同学们取1g样品并加入足量蒸馏水振荡,沉淀未溶解。同学们又取_______ 于试管中,也加足量蒸馏水振荡,固体全部溶解,证实猜想2错误。
【深入探究】该沉淀的物质组成
【查阅资料】灰白色沉淀的成分为碱式氯化镁。它存在多种组成,化学式可表示为Mgx(OH)yClz·nH2O;它受热分解可产生氧化镁、氯化氢和水。
【实验Ⅱ】
(3)为确定分解后的产物,同学们分别取样于试管中加热,将产物通过硫酸铜固体,看到______ ,证明有水产生,将产物通入______ 中,看到溶液呈红色,证明有氯化氢产生。
【实验III】
洗去沉淀表面杂质并室温晾干。取其7.07g,用如图装置(夹持仪器未画出)按照正确的操作步骤进行实验。待反应停止后,测得硬质玻璃管中剩余固体质量为4.00g,装置B的质量增加了2.34g。【问题讨论】
(4)按图连接好装置,实验前要先_______ 。
(5)反应停止后,应继续通入N2一段时间,目的是______ ;该沉淀中,镁、氯的离子个数比n(Mg2+):n(Cl-)=______ 。
(6)若该沉淀Mgx(OH)yClz•nH2O中,n=5,则x、y、z的数值为_______ 。
【反思与评价】
(7)装置B、C顺序是否可以调换?请判断并叙述理由______ 。
(8)若无装置D,则测得的y数值会_______ (填偏大、偏小、不变)。
【猜想假设】猜想1:Mg猜想2:MgCl2
【交流讨论】
(1)小张认为沉淀还可能是MgCO3,小王认为这一猜想是错误的,理由是
【实验I】
(2)为验证猜想2是否正确,同学们取1g样品并加入足量蒸馏水振荡,沉淀未溶解。同学们又取
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【查阅资料】灰白色沉淀的成分为碱式氯化镁。它存在多种组成,化学式可表示为Mgx(OH)yClz·nH2O;它受热分解可产生氧化镁、氯化氢和水。
【实验Ⅱ】
(3)为确定分解后的产物,同学们分别取样于试管中加热,将产物通过硫酸铜固体,看到
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科学探究题
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困难
(0.15)
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【推荐2】精还原铁粉是一种重要的化工原料,某兴趣小组对其进行下列研究:
【物质制备】利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下:
粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe3C杂质,可用氢气在高温下进一步还原,其反应方程式:
FexOy+yH2 xFe+yH2O,Fe3C+2H23Fe+CH4
(1)写出焙烧中氧化铁与CO反应的化学方程式____________ .
(2)焙烧中加入焦炭的作用:______ 、_________ 。
【含量测定】为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数,按如下装置进行实验。已知 3CH4+4Fe2O3 3CO2+6H2O+8Fe (假设每步反应都完全且不考虑装置内原来有空气对测定结果的影响).
(3)主要实验步骤如下:
①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,称量样品和必要装置的质量;②点燃A处酒精灯;③缓缓通入纯净干燥的H2;④点燃C处酒精灯;⑤分别熄灯A、C处酒精灯;⑥再缓缓通入少量H2;⑦再次称量必要装置的质量.
操作的先后顺序是①→_____ →______ →______ →_______ → _______ →⑦(填字母);
步骤②和③能否交换?_____ (填“能”或“不能”)原因是______
(4)步骤⑤和⑥能否交换?_______ (填“能”或“不能”)原因是_______
(5)装置F的作用是____________ ,若缺少装置F,则所测氧元素质量分数将______ (选填“偏大”、“偏小”或“不变”下同),碳元素的质量分数将 _______
(6)粗还原铁粉样品的质量为5.0g,装置B,E分别增重0.54g和0.44g.则样品中氧元素质量分数为____ 和碳元素的质量分数为________ (要求计算过程).
【物质制备】利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下:
粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe3C杂质,可用氢气在高温下进一步还原,其反应方程式:
FexOy+yH2 xFe+yH2O,Fe3C+2H23Fe+CH4
(1)写出焙烧中氧化铁与CO反应的化学方程式
(2)焙烧中加入焦炭的作用:
【含量测定】为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数,按如下装置进行实验。已知 3CH4+4Fe2O3 3CO2+6H2O+8Fe (假设每步反应都完全且不考虑装置内原来有空气对测定结果的影响).
(3)主要实验步骤如下:
①按顺序组装仪器,检查装置的气密性,称量样品和必要装置的质量;②点燃A处酒精灯;③缓缓通入纯净干燥的H2;④点燃C处酒精灯;⑤分别熄灯A、C处酒精灯;⑥再缓缓通入少量H2;⑦再次称量必要装置的质量.
操作的先后顺序是①→
步骤②和③能否交换?
(4)步骤⑤和⑥能否交换?
(5)装置F的作用是
(6)粗还原铁粉样品的质量为5.0g,装置B,E分别增重0.54g和0.44g.则样品中氧元素质量分数为
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科学探究题
|
困难
(0.15)
名校
解题方法
【推荐3】化学兴趣小组探究金属的性质时,将一段去除氧化膜的镁条,放入一定量的稀盐酸中,有气泡产生,充分反应后静置,发现试管中有灰白色沉淀。
[提出问题]灰白色沉淀是什么?
[猜想假设]珊珊认为灰白色沉淀可能为碳酸镁,其他同学认为不需要实验就能否定珊珊的猜想,理由是_________ 。
月月认为由于反应后氯化镁的生成量偏多,灰白色沉淀为不能再溶解的氯化镁固体。丹丹认为灰白色沉淀为脱落的镁粉细颗粒。
[探究实验 1]
基于以上探究与分析,原有猜想均遭到了否定。
[探究实验 2]她们又另取灰白色沉淀放入试管中加热,无明显现象,将蘸有硝酸银溶液的玻璃棒伸入试管内,玻璃棒上的溶液出现白色浑浊,证明产生了_______ 气体,再将湿润的蓝色石蕊试纸悬于试管口,试纸变_______ 色。
[实验结论]同学们请教老师后得知,足量的镁与稀盐酸反应时,溶液会经历从酸性到碱性且碱性逐步增强的过程,从而生成了碱式氯化镁沉淀。
[查阅资料]碱式氯化镁存在多种组成结构,化学式通式可表示为 Mgx(OH)yClz﹒mH2O (其中 2x-y-z=0,0≤m≤6)。
碱式氯化镁受热能分解,生成 MgO、 H2O 和上述气体。
[探究实验 3]为进一步确定碱式氯化镁的化学式,同学们进行了如下实验:
(1)若只通过测定装置 C、D 的增重来确定 m,则装置的连接顺序为 a→_______ (用接口处的小写字母表示)。
(2)图中冷却玻璃管B能降低气体的温度,但不能液化水蒸气。若取消冷却玻璃管B后进行实验,测定的m值将________ (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(3)加热前先通入N2排尽装置中的空气,称取 C、D 的初始质量后,再持续通入N2,持续通入N2的原因是:
①_____________ ;
②______________ 。
(4)将 20.65g 的 Mgx(OH)yClz﹒mH2O 放在加热装置中充分加热,完全分解后测得装置 C、D 分别增重 3.65g 和 9g,则该碱式氯化镁的化学式为_________________ 。
[提出问题]灰白色沉淀是什么?
[猜想假设]珊珊认为灰白色沉淀可能为碳酸镁,其他同学认为不需要实验就能否定珊珊的猜想,理由是
月月认为由于反应后氯化镁的生成量偏多,灰白色沉淀为不能再溶解的氯化镁固体。丹丹认为灰白色沉淀为脱落的镁粉细颗粒。
[探究实验 1]
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
①取试管中的上层清液,加入适量的氯化镁固体 | 月月猜想错误 | |
②取适量的灰白色沉淀,加入 | 没有气泡冒出 | 丹丹猜想错误 |
[探究实验 2]她们又另取灰白色沉淀放入试管中加热,无明显现象,将蘸有硝酸银溶液的玻璃棒伸入试管内,玻璃棒上的溶液出现白色浑浊,证明产生了
[实验结论]同学们请教老师后得知,足量的镁与稀盐酸反应时,溶液会经历从酸性到碱性且碱性逐步增强的过程,从而生成了碱式氯化镁沉淀。
[查阅资料]碱式氯化镁存在多种组成结构,化学式通式可表示为 Mgx(OH)yClz﹒mH2O (其中 2x-y-z=0,0≤m≤6)。
碱式氯化镁受热能分解,生成 MgO、 H2O 和上述气体。
[探究实验 3]为进一步确定碱式氯化镁的化学式,同学们进行了如下实验:
(1)若只通过测定装置 C、D 的增重来确定 m,则装置的连接顺序为 a→
(2)图中冷却玻璃管B能降低气体的温度,但不能液化水蒸气。若取消冷却玻璃管B后进行实验,测定的m值将
(3)加热前先通入N2排尽装置中的空气,称取 C、D 的初始质量后,再持续通入N2,持续通入N2的原因是:
①
②
(4)将 20.65g 的 Mgx(OH)yClz﹒mH2O 放在加热装置中充分加热,完全分解后测得装置 C、D 分别增重 3.65g 和 9g,则该碱式氯化镁的化学式为
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科学探究题
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困难
(0.15)
【推荐1】在浓硫酸的催化作用下,固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究:
【提出问题】 生成物中有哪几种碳的氧化物?
【猜想】
【设计实验】 基于猜想3,依据CO和CO2的性质,兴趣小组同学设计了如下实验:
【实验探究】
(1) 观察到________ (填序号)装置中的澄清石灰水变浑浊,证明草酸分解有CO2气体生成。
(2) 有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO:
① C装置中澄清石灰水不变浑浊,F装置中___________________________ ;
② E装置中出现_____________________________________ 的现象。
【实验结论】 通过实验探究证明:猜想3成立。
草酸分解的化学方程式是____________________________________________ 。
【问题讨论】
(1) B装置的作用是________________________ ;D装置的作用是 __________________ 。
(2) 装置末端酒精灯的作用是________________________________ 。
(3)对装置E中玻璃管内的产物成分探究
【查阅资料】
Ⅰ. 一氧化碳还原氧化铜。除生成铜外还可能生成氧化亚铜(Cu2O);
Ⅱ. Cu2O为不溶于水的红色固体;
Ⅲ. Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。
【提出问题】 红色固体含有什么物质?
【猜想假设】
假设一:红色固体只含Cu。
假设二:红色固体只含Cu2O。
假设三:________________________ 。
【实验验证】 该小组为验证上述假设,取少量红色固体,加到足量稀硫酸中,观察到溶液变为蓝色,红色固体部分溶解。
【实验结论】 根据上述实验结果,可知红色固体中一定含有________ 。
【数据处理】 为进一步确定红色固体的成分,甲、乙两同学分别称取各自实验后的一定质量的红色固体,加到足量稀硫酸中使其充分反应,经过滤、洗涤、干燥后,称量剩余红色固体质量如表,请完善表中内容。
【提出问题】 生成物中有哪几种碳的氧化物?
【猜想】
猜想1 | 猜想2 | 猜想3 |
只有CO | 只有 | 含有CO和CO2 |
【设计实验】 基于猜想3,依据CO和CO2的性质,兴趣小组同学设计了如下实验:
【实验探究】
(1) 观察到
(2) 有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO:
① C装置中澄清石灰水不变浑浊,F装置中
② E装置中出现
【实验结论】 通过实验探究证明:猜想3成立。
草酸分解的化学方程式是
【问题讨论】
(1) B装置的作用是
(2) 装置末端酒精灯的作用是
(3)对装置E中玻璃管内的产物成分探究
【查阅资料】
Ⅰ. 一氧化碳还原氧化铜。除生成铜外还可能生成氧化亚铜(Cu2O);
Ⅱ. Cu2O为不溶于水的红色固体;
Ⅲ. Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。
【提出问题】 红色固体含有什么物质?
【猜想假设】
假设一:红色固体只含Cu。
假设二:红色固体只含Cu2O。
假设三:
【实验验证】 该小组为验证上述假设,取少量红色固体,加到足量稀硫酸中,观察到溶液变为蓝色,红色固体部分溶解。
【实验结论】 根据上述实验结果,可知红色固体中一定含有
【数据处理】 为进一步确定红色固体的成分,甲、乙两同学分别称取各自实验后的一定质量的红色固体,加到足量稀硫酸中使其充分反应,经过滤、洗涤、干燥后,称量剩余红色固体质量如表,请完善表中内容。
实验 人员 | 红色 固体/g | 剩余红色 固体/g | 实验结论 |
甲 | 7.2 | 3.2 | ① |
乙 | 4.08 | 2.48 | ② |
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|
困难
(0.15)
解题方法
【推荐2】某校兴趣小组在实验室里探究木炭与氧化铜的实验,请回答下列问题:
实验1:用如图所示装置进行实验,很快发现澄清石灰水变浑油;
(1)请写出木炭与氧化铜反应的化学方程式_______ ;该反应中,氧化铜发生的是______ (选填“氧化”或“还原”)反应。
(2)加热一段时间后,装有木炭和氧化铜的试管口部,凝聚了少量的水。但是反应物中并没有氢元素,为什么会有水产生呢?我的分析:________ 。
实验Ⅱ:针对上述实验,小华同学认为当木炭较多、温度较高时,该反应产生的气体中可能含有CO和CO2,小组同学在老师指导下设计实验进行了验证:
(已知;碱石灰是NaOH和CaO的混合物,可以吸收二氧化碳和水。)
实验前,先检查装置的气密性;点燃酒精灯前,先打开K,通入N2一段时间。
(3)要达到上述实验目的,写出B中反应的化学方程式____________ 。
(4)D中玻璃管盛装的试剂为CuO,E中盛装的试剂为澄清石灰水。若A装置产物中确有CO,则应观察到的现象有:___________ 。
(5)上述实验的不足之处是___________ 。
实验Ⅲ:小吴同学通过查阅资料发现:木炭还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:。
(6)小吴将实验1中得到的红色固体粉末全部放入烧杯中,加入足量稀硫酸,充分反应后,观察到___________ ,证明实验1得到的红色固体中含有氧化亚铜;再经过滤、洗涤、干燥,得到纯净的单质铜1.44g。
(7)若小吴实验使用的氧化铜粉末的质量为2.00g,不考虑实验过程中的损耗,则实验1得到的红色固体粉末中,单质铜的质量分数为___________ (计算结果保留一位小数)。
实验1:用如图所示装置进行实验,很快发现澄清石灰水变浑油;
(1)请写出木炭与氧化铜反应的化学方程式
(2)加热一段时间后,装有木炭和氧化铜的试管口部,凝聚了少量的水。但是反应物中并没有氢元素,为什么会有水产生呢?我的分析:
实验Ⅱ:针对上述实验,小华同学认为当木炭较多、温度较高时,该反应产生的气体中可能含有CO和CO2,小组同学在老师指导下设计实验进行了验证:
(已知;碱石灰是NaOH和CaO的混合物,可以吸收二氧化碳和水。)
实验前,先检查装置的气密性;点燃酒精灯前,先打开K,通入N2一段时间。
(3)要达到上述实验目的,写出B中反应的化学方程式
(4)D中玻璃管盛装的试剂为CuO,E中盛装的试剂为澄清石灰水。若A装置产物中确有CO,则应观察到的现象有:
(5)上述实验的不足之处是
实验Ⅲ:小吴同学通过查阅资料发现:木炭还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:。
(6)小吴将实验1中得到的红色固体粉末全部放入烧杯中,加入足量稀硫酸,充分反应后,观察到
(7)若小吴实验使用的氧化铜粉末的质量为2.00g,不考虑实验过程中的损耗,则实验1得到的红色固体粉末中,单质铜的质量分数为
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐3】草酸亚铁(FeC2O4)是生产锂电池的原料,在加热条件下能发生分解。某兴趣小组为探究其分解产物设计了如下图实验。在装置A中加入14.4g草酸亚铁,加热至固体质量不再变化,生成气体和黑色固体。实验过程中持续通入干燥的N2确保装置中无O2存在(部分装置略去)。
探究一:草酸亚铁受热分解的气体产物
【猜想假设】甲同学认为气体产物可能为CO2、CO中的一种或两种。
【实验分析】
(1)判断气体产物是否有CO2,应观察装置______ (填“B”或“E”)中的澄清石灰水是否变浑浊。
(2)随着实验进行,甲同学观察到B、E中澄清石灰水均变浑浊,D中有红色固体生成,写出D装置玻璃管中发生反应的化学方程式______ 。
【得出结论】
(3)气体产物成分为_______ (填化学式)。
探究二:草酸亚铁晶体受热分解的固体产物
【查阅资料】铁粉、FeO、Fe3O4均为黑色固体。
(4)为判断生成的黑色固体成分,乙同学将该固体分为两等份,向其中一份滴加稀盐酸,若观察到___ 现象,可以判断不含铁粉。
【猜想假设】根据元素组成和颜色,对黑色固体成分提出以下猜想:猜想1:FeO;猜想2:Fe3O4;猜想3:FeO和Fe3O4的混合物
【实验探究】
(5)丙同学称量另一份黑色固体的质量为3.6g,通过计算证明猜想______ 成立(填数字)。
【得出结论】
(6)FeC2O4受热分解的化学方程式为_____ 。
探究一:草酸亚铁受热分解的气体产物
【猜想假设】甲同学认为气体产物可能为CO2、CO中的一种或两种。
【实验分析】
(1)判断气体产物是否有CO2,应观察装置
(2)随着实验进行,甲同学观察到B、E中澄清石灰水均变浑浊,D中有红色固体生成,写出D装置玻璃管中发生反应的化学方程式
【得出结论】
(3)气体产物成分为
探究二:草酸亚铁晶体受热分解的固体产物
【查阅资料】铁粉、FeO、Fe3O4均为黑色固体。
(4)为判断生成的黑色固体成分,乙同学将该固体分为两等份,向其中一份滴加稀盐酸,若观察到
【猜想假设】根据元素组成和颜色,对黑色固体成分提出以下猜想:猜想1:FeO;猜想2:Fe3O4;猜想3:FeO和Fe3O4的混合物
【实验探究】
(5)丙同学称量另一份黑色固体的质量为3.6g,通过计算证明猜想
【得出结论】
(6)FeC2O4受热分解的化学方程式为
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