知識點一、科學(xué)探究過程
發(fā)現(xiàn)和提出問題
建立假設(shè)
制定計劃、設(shè)計實驗方案
收集事實與證據(jù)
檢驗與評價
合作與交流
知識點二、實驗方案的評價
1.主要考查方式
主要是對所設(shè)計的實驗方案、實驗裝置、操作步驟等,從某個角度否定、排除不合理或不可行或可行不最優(yōu)等方面進行評價,從而選擇創(chuàng)新出更好的方法。
2.明確評價的內(nèi)容
(1)科學(xué)性:反應(yīng)能否發(fā)生,即方案在理論上是否科學(xué)、合理、嚴密。
(2)簡約性:操作是否簡便易行、優(yōu)化,反應(yīng)條件是否易達到。
(3)可行性:所有原料是否常見、易得、廉價。
(4)安全性:操作是否安全可靠。
(5)注意環(huán)保:反應(yīng)過程是否節(jié)能與環(huán)保。
(6)要有創(chuàng)意:操作更簡單,實驗誤差更小。
3.熟悉解題的一般步驟
明確目的→確定實驗原理→評價實驗方案的優(yōu)劣(或可行性)→提出改進建議(依題意解答)。
知識點三、解題方法技巧點撥
1.明確目的原理——明確實驗的目的要求,弄清題給信息。
2.選擇儀器藥品——選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。
3.設(shè)計裝置步驟——設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟。
4.記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)——全面、及時而準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。
5.分析得出結(jié)論——根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù),通過分析、計算、圖表、推理等處理,得出正確的結(jié)論。
考向一 實驗方案的設(shè)計
(2023?西湖區(qū)校級二模)化學(xué)興趣小組做酸和堿的中和反應(yīng)時,往NaOH溶液中滴入兒滴酚酞溶液,發(fā)現(xiàn)溶液剛變紅瞬間又褪成無色。討論并猜想。
猜想一:可能是酚酞溶液變質(zhì)
猜想二:可能與NaOH溶液的濃度有關(guān)
猜想三:可能是酚酞溶液在滴入過程中被O2氧化……
(1)甲同學(xué)認為猜想一是不對的。其理由是 。
(2)取3mL不同濃度的NaOH溶液,分別滴入3滴酚酞溶液,觀察現(xiàn)象。得到NaOH溶液的濃度與酚酞溶液褪色時間關(guān)系如圖所示。
①根據(jù)圖2所示,NaOH溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù) ,酚酞溶液由紅色褪為無色的時間越短。
②做酸和堿的中和反應(yīng)時,滴加酚酞溶液的目的是 。
(3)請設(shè)計實驗,驗證猜想三是否正確。
【解答】解:(1)甲同學(xué)認為猜想一是不對的,其理由是如果酚酞試液變質(zhì),滴加到氫氧化鈉溶液中時就不能變紅色了。
(2)①根據(jù)圖2所示,NaOH溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)越大,酚酞溶液由紅色褪為無色的時間越短。
②做酸和堿的中和反應(yīng)時,滴加酚酞溶液的目的是便于觀察發(fā)生反應(yīng)及其是否恰好完全反應(yīng)或反應(yīng)終點。
(3)由實驗結(jié)論“酚酞溶液先變紅后褪色與O2無關(guān)”可知,實驗操作是取3mL3%的氫氧化鈉溶液于試管中,加熱煮沸后,滴加植物油,冷卻至室溫后,向下方氫氧化鈉溶液中滴加幾滴酚酞試液,輕輕振蕩。
故答案為:(1)如果酚酞溶液已經(jīng)變質(zhì),遇到NaOH溶液就不可能有先變紅的現(xiàn)象;
(2)①越大;
②便于觀察反應(yīng)發(fā)生及反應(yīng)完全(或反應(yīng)終點);
(3)取3mL3%的氫氧化鈉溶液于試管中,加熱煮沸后,滴加植物油,冷卻至室溫后,向下方氫氧化鈉溶液中滴加幾滴酚酞試液,輕輕振蕩。
考向二 實驗方案的評價
(2023?拱墅區(qū)模擬)硝酸鉀是一種重要的工業(yè)原料,我國年產(chǎn)量達到6萬多噸。小科和小寧在實驗室用不同的方案制取硝酸鉀。
[實驗步驟]
①小科將A、B鹽加到裝有少量水的試管中,充分振蕩制取硝酸鉀,如圖甲。
②小寧向試管中依次加入濃度為10%的酸溶液15g,濃度為15%的堿溶液8g,充分振蕩制取硝酸鉀,如圖乙。
[實驗分析]
(1)小寧想分析小科所用的A、B鹽成分,分別取A、B鹽配成溶液后進行以下實驗。
①取少量A、B鹽溶液分別滴加稀鹽酸,A鹽溶液有氣泡生成,B鹽溶液無明顯現(xiàn)象。
②另取少量A、B鹽溶液,分別滴加氫氧化鈉溶液,A、B鹽溶液均無明顯現(xiàn)象。
則B鹽可能是 (寫出一種即可)。
(2)工業(yè)生產(chǎn)中,目的產(chǎn)物的實際生成量占目的產(chǎn)物的理論生成量的百分率稱為收率。已知小寧最終制得硝酸鉀1.8g,則反應(yīng)的收率為 (計算結(jié)果保留到0.1%)。
(3)請你從安全的角度,對小寧制取硝酸鉀的方案進行評價: 。
【解答】解:(1)取少量A、B鹽溶液分別滴加稀鹽酸,A鹽溶液有氣泡生成,B鹽溶液無明顯現(xiàn)象,A鹽為碳酸鹽,碳酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體,A鹽和B鹽反應(yīng)生成硝酸鉀,則A鹽為碳酸鉀,B鹽為硝酸鹽,碳酸鉀可溶于水,根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)條件,生成另外一種鹽難溶于水,碳酸根與鋇離子或鈣離子反應(yīng)生成沉淀,故B為硝酸鈣(或硝酸鋇);
(2)小寧向試管中依次加入濃度為10%的酸溶液15g,濃度為15%的堿溶液8g,充分振蕩制取硝酸鉀,則酸為硝酸,堿為氫氧化鉀,氫氧化鉀與硝酸反應(yīng)生成硝酸鉀和水,化學(xué)方程式為HNO3+KOH=KNO3+H2O,每63份質(zhì)量硝酸與56份質(zhì)量氫氧化鉀恰好完全反應(yīng),濃度為10%的硝酸溶液15g,濃度為15%的氫氧化鉀溶液8g反應(yīng),硝酸有剩余。
設(shè)生成硝酸鉀質(zhì)量為x
HNO3+KOH=KNO3+H2O
56 101
15%×8g x
56101=15%×8gx
x≈2.16g
反應(yīng)的收率為×100%≈83.3%
(3)硝酸是強酸,具有強腐蝕性、氫氧化鉀具有強腐蝕性,使用時要注意安全(合理即可)。
難度:★★★ 建議時間:30分鐘
(2023?玉環(huán)市校級模擬)CO氣體與氧化銅反應(yīng)除生成銅外還可能生成氧化亞銅(Cu2O),銅和氧化亞銅均為不溶于水的紅色固體。氧化亞銅與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O,小科為了探究CO氣體與氧化銅反應(yīng)后所得紅色固體的成分,進行了如下實驗,請將表格填寫完整:
【解答】解:步驟一:紅色固體中含有氧化亞銅,氧化亞銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、銅和水,故取20g紅色固體于燒杯中,加入足量稀硫酸,觀察到的實驗現(xiàn)象是溶液變?yōu)樗{色,紅色固體部分溶解;
步驟二:設(shè)氧化亞銅的質(zhì)量為x,
Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O 固體減少質(zhì)量
144 64 80
x 20g﹣16g
14480=x20g-16g
x=7.2g
即氧化亞銅的質(zhì)量為7.2g,則20g紅色固體中,銅的質(zhì)量為20g﹣7.2g=12.8g,故20g紅色固體中,銅和氧化亞銅的質(zhì)量比為12.8g:7.2g=16:9。
故答案為:步驟一:溶液變?yōu)樗{色,紅色固體部分溶解;
步驟二:16:9。
(2023?天臺縣一模)思維模型的建構(gòu)既方便于問題的解決,又能促進深度學(xué)習(xí)。某科學(xué)研究小組同學(xué)在研究了氣體檢驗專題內(nèi)容后,認為氣體檢驗的關(guān)鍵是干擾氣體的鑒定,判斷標準是對后續(xù)實驗是否會產(chǎn)生干擾。通過討論,研究小組對解決“氣體檢驗”類問題建構(gòu)了如下思維模型:
同學(xué)們?yōu)闄z驗天然氣燃燒后的氣體產(chǎn)物成分,應(yīng)用思維模型設(shè)計了如圖實驗方案,將天然氣在氧氣中燃燒后得到的混合氣體通過該方案進行實驗。
(1)實驗過程中觀察到A裝置中的無水硫酸銅變藍,則該氣體燃燒后的產(chǎn)物成分有 。
(2)實驗中某同學(xué)發(fā)現(xiàn)B中黑色CuO變紅,C中澄清石灰水變渾濁,得出了天然氣燃燒后的氣體產(chǎn)物中有CO2和CO結(jié)論。另一位同學(xué)認為該結(jié)論不嚴謹,理由是 。
(3)實驗方案中,裝置C可歸屬于上述思維模型中的 環(huán)節(jié)。
【解答】解:(1)無水硫酸銅遇水變藍,若實驗過程中觀察到A裝置中的無水硫酸銅變藍,則該氣體燃燒后的產(chǎn)物成分有:水。
(2)實驗中某同學(xué)發(fā)現(xiàn)B中黑色CuO變紅,C中澄清石灰水變渾濁,得出了天然氣燃燒后的氣體產(chǎn)物中有CO2和CO結(jié)論。另一位同學(xué)認為該結(jié)論不嚴謹,理由是:CO和氧化銅反應(yīng)會生成CO2,無法判斷原氣體產(chǎn)物中是否有二氧化碳。
(3)實驗方案中,裝置C既可以檢驗生成的二氧化碳,又可以收集未完全反應(yīng)的一氧化碳,則裝置C可歸屬于上述思維模型中的:氣體檢驗、尾氣處理環(huán)節(jié)。
(2023?婺城區(qū)一模)半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和水蒸氣。科學(xué)興趣小組為檢驗半水煤氣的某些成分,設(shè)計的實驗方案如圖所示。
查閱資料可知堿石灰是CaO和NaOH的混合物。回答下列問題:
(1)A瓶中產(chǎn)生白色沉淀,其反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
(2)B裝置的作用是 。
(3)若C中黑色粉末變紅,D中集氣瓶內(nèi)壁起霧并出現(xiàn)液滴,則證明半水煤氣中含有 。
(4)根據(jù)實驗裝置可知,只需觀察到 的現(xiàn)象,即可證明半水煤氣中有CO存在。
【解答】解:(1)A瓶中產(chǎn)生白色沉淀,是因為二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O;
(2)堿石灰是CaO和NaOH的混合物,B裝置的作用是吸收二氧化碳和水蒸氣;
(3)C中黑色粉末變紅,說明有銅生成,D中集氣瓶內(nèi)壁起霧并出現(xiàn)液滴,說明有水生成,加熱條件下氧化銅和氫氣反應(yīng)生成銅和水,故證明半水煤氣中含有H2;
(4)氧化銅和一氧化碳在加熱的條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳,則證明半水煤氣中含有CO的現(xiàn)象是C中黑色粉末變紅,E中產(chǎn)生白色沉淀。
故答案為:(1)CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O;
(2)吸收二氧化碳和水蒸氣;
(3)H2;
(4)C中黑色粉末變紅,E中產(chǎn)生白色沉淀。
(2023?淳安縣一模)整理實驗器材時,小金將還在反應(yīng)的鋅和稀硫酸的殘留物,倒入有少量硫酸銅溶液的廢液缸中,觀察到鋅粒表面產(chǎn)生氣泡的速度大大加快。對此,他十分好奇:與硫酸銅溶液混合怎么會加快鋅和稀硫酸的反應(yīng)速度?小金通過查閱資料知道:硫酸銅對鋅和稀硫酸反應(yīng)沒有催化作用。小金思考后設(shè)計下表實驗方案進行實驗,觀察并記錄現(xiàn)象。
(1)第一組實驗中“?”處的數(shù)據(jù)應(yīng)為 。
(2)為了定量比較產(chǎn)生氣體的快慢,可以測量“收集相同體積的氫氣所需的時間”或測量 ,然后進行比較。
(3)根據(jù)小金的探究實驗,你能得出的結(jié)論是 。
(4)請你根據(jù)上述結(jié)論解釋:鋅和稀硫酸反應(yīng)時,加入硫酸銅溶液反應(yīng)加快的原因 。
【解答】解:(1)在進行對比實驗時,相同條件可以多個,但不同條件只有一個,該對比實驗中的不同條件是鋅片和綁有銅片的鋅片,其他條件應(yīng)相同,所以稀硫酸的量應(yīng)是相同的;故答案為:20;
(2)定量比較產(chǎn)生氣體的快慢,可以測量收集相同體積的氣體所需的時間或測量相同時間內(nèi)收集的氣體體積,然后進行比較;故答案為:相同時間內(nèi)收集的氣體的體積;
(3)綁有銅片的鋅片和稀硫酸的反應(yīng)速度很明顯要快于鋅片和稀硫酸的反應(yīng)速度,因此可以得出銅對鋅和稀硫酸反應(yīng)有催化作用的結(jié)論;故答案為:銅對鋅和稀硫酸反應(yīng)有催化作用;
(4)已知硫酸銅對鋅和稀硫酸反應(yīng)沒有催化作用,那鋅和稀硫酸反應(yīng)時,加入硫酸銅溶液反應(yīng)加快的原因是鋅與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)在鋅片表面附著銅單質(zhì),銅對鋅和稀硫酸反應(yīng)有催化作用,加快了反應(yīng)鋅與稀硫酸的反應(yīng)速度;故答案為:鋅與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)在鋅片表面附著銅單質(zhì),銅對鋅和稀硫酸反應(yīng)有催化作用,加快了反應(yīng)鋅與稀硫酸的反應(yīng)速度。
(2023?鄞州區(qū)一模)實驗課上,老師分析金屬與鹽溶液反應(yīng)時指出,在金屬活動性順序里,位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它的鹽溶液中置換出來,但鉀、鈣、鈉除外,小寧很好奇,于是在老師的指導(dǎo)下做了金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的實驗。
【進行實驗】取一塊綠豆大小的金屬鈉,放入盛有20mL硫酸銅溶液的燒杯中,發(fā)現(xiàn)金屬鈉浮在液面上不停打轉(zhuǎn),產(chǎn)生大量氣體,燒杯發(fā)燙,溶液中出現(xiàn)了藍色絮狀沉淀,一會兒,部分沉淀漸漸變黑。
【提出問題】金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)后的產(chǎn)物是什么?
【查閱資料】①鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
②氫氧化銅受熱至60—80℃變暗,溫度再高分解,Cu(OH)2△ˉCuO+H2O
【實驗探究】沉淀的成分是什么?
【猜想與假設(shè)】沉淀中有Cu(OH)2和 ,可能還有Cu。
【設(shè)計實驗】
【實驗結(jié)論】通過實驗,小寧同學(xué)得出結(jié)論:鈉加到硫酸銅溶液中,鈉會先與水反應(yīng)生成堿,生成物再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅。
【實驗反思】出現(xiàn)黑色物質(zhì)的可能原因是 。
【解答】解:【猜想與假設(shè)】氫氧化銅受熱至60—80℃變暗,溫度再高分解為氧化銅和水,通過分析可知,沉淀中有Cu(OH)2和CuO,可能還有Cu;
【設(shè)計實驗】氧化銅、氫氧化銅會與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅,銅不與稀硫酸反應(yīng),結(jié)論是沉淀中沒有Cu,故觀察到的現(xiàn)象是固體全部溶解,溶液變成藍色;
【實驗反思】氫氧化銅受熱至60—80℃變暗,溫度再高分解為黑色氧化銅和水,則出現(xiàn)黑色物質(zhì)的可能原因是鈉和水反應(yīng)放出大量的熱,氫氧化銅受熱分解生成氧化銅。
故答案為:【猜想與假設(shè)】CuO;
【設(shè)計實驗】固體全部溶解,溶液變成藍色;
【實驗反思】鈉和水反應(yīng)放出大量的熱,氫氧化銅受熱分解生成氧化銅。
(2023?鹿城區(qū)校級二模)實驗室利用二氧化錳催化分解過氧化氫時,速度適宜,但產(chǎn)生的氧氣中伴隨著大量的白霧,影響實驗效果。是否可以采用其他催化劑來代替二氧化錳使白霧消失?小實將氣體通過濃硫酸,觀察到現(xiàn)象如圖甲。

(1)通過觀察實驗甲現(xiàn)象,分析白霧產(chǎn)生的原因 。
(2)由于濃硫酸使用不安全,小實利用裝置乙進行實驗二,嘗試通過改變催化劑種類,減少白霧產(chǎn)生,同時記錄雙氧水分解的速率。該實驗中需要控制哪些條件相同 。(列舉兩點)
(3)實驗二數(shù)據(jù)如表所示,在分解雙氧水制取氧氣時,選擇可替代二氧化錳的催化劑,并說明理由 。
【解答】解:(1)由圖中信息,可知白霧經(jīng)過濃硫酸后消失,說明與水分有關(guān),所以是過氧化氫溶液濃度高,反應(yīng)更為劇烈,放出熱量大,將水汽化,產(chǎn)生白霧;
(2)實驗要求通過改變催化劑種類,減少白霧產(chǎn)生,同時記錄雙氧水分解的速率,所以唯一變量為催化劑種類,該實驗中需要控制相同的條件有:過氧化氫溶液的濃度,過氧化氫溶液的量,催化劑的量,催化劑的狀態(tài)等;
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,可選擇硫酸亞鐵替代二氧化錳的催化劑,原因是催化效果與二氧化碳基本相同,易于操作,并且無白霧產(chǎn)生。
故答案為:(1)過氧化氫溶液濃度高,反應(yīng)更為劇烈,放出熱量大,將水汽化,產(chǎn)生白霧;
(2)過氧化氫溶液的濃度,過氧化氫溶液的量或催化劑的量或催化劑的狀態(tài)等;
(3)硫酸亞鐵,催化效果與二氧化錳基本相同,易于操作,并且無白霧產(chǎn)生。
(2023?文成縣模擬)農(nóng)作物秸稈還田能夠有效避免資源浪費和環(huán)境污染,但還田的秸稈需要很長時間才能降解,從而影響新作物的播種及出苗率。如何加快秸稈的降解呢?某興趣小組查閱資料得知,降解菌A和B對水稻秸稈都有較好的降解效果。為了比較單獨投放一種降解菌和混合投放兩種降解菌對水稻秸稈的降解效果,以及10℃到 40℃之間哪個溫度下降解效果最好,該興趣小組利用以下器材和藥品進行實驗。
濃度相同的降解菌A、B培養(yǎng)液,蒸餾水,水稻秸稈,天平,錐形瓶,恒溫箱等。老師建議:
①每瓶加入液體100mL,水稻秸稈5g,實驗時間10天
②先探究單一降解菌和混合兩種降解菌對水稻秸稈的降解效果,再探究溫度對水稻秸稈的降解效果
(1)實驗時要先用75%酒精對水稻秸稈浸泡30s,再用無菌水沖洗,其目的是 。
(2)根據(jù)上述信息,寫出本實驗的步驟。
【解答】解:(1)實驗時要先用75%酒精對水稻秸稈浸泡30s,再用無菌水沖洗,其目的是殺死水稻秸稈原有的細菌和真菌,防止對實驗的干擾。
(2)a、探究單一降解菌對水稻秸稈的降解效果,此實驗除了降解菌不同之外其他條件都得相同。設(shè)計如下:用天平稱出水稻秸稈5g,實驗時要先用75%酒精對水稻秸稈浸泡30s,再用無菌水沖洗。①取四支錐形瓶,編號A、B、C、D,A瓶加入100mL降解菌A培養(yǎng)液,水稻秸稈5g;B瓶加入100mL降解菌B培養(yǎng)液,水稻秸稈5g;C瓶加入100mL蒸餾水,水稻秸稈5g;D瓶加入各50mL的降解菌A培養(yǎng)液和降解菌B培養(yǎng)液,水稻秸稈5g。
②將四支錐形瓶放到25℃的恒溫箱恒溫培養(yǎng)10天。
③每天記錄四支錐形瓶水稻秸稈降解效果,比較其降解效果。
b、探究溫度對水稻秸稈的降解效果,此實驗除了溫度不同之外其他條件都應(yīng)該相同。設(shè)計如下:用天平稱出水稻秸稈5g,實驗時要先用75%酒精對水稻秸稈浸泡30s,再用無菌水沖洗。①取四支錐形瓶,編號A、B、C、D,在四個瓶中各加入a實驗中最好的降解菌100mL;
②將四支錐形瓶分別放入放到10℃、20℃、30℃、40℃的恒溫箱中恒溫培養(yǎng)10天。
③每天記錄四支錐形瓶水稻秸稈降解效果,比較其降解效果。
故答案為:(1)殺死水稻秸稈原有的細菌和真菌,防止對實驗的干擾;
a、探究單一降解菌對水稻秸稈的降解效果,此實驗除了降解菌不同之外其他條件都得相同。設(shè)計如下:用天平稱出水稻秸稈5g,實驗時要先用75%酒精對水稻秸稈浸泡30s,再用無菌水沖洗。①取四支錐形瓶,編號A、B、C、D,A瓶加入100mL降解菌A培養(yǎng)液,水稻秸稈5g;B瓶加入100mL降解菌B培養(yǎng)液,水稻秸稈5g;C瓶加入100mL蒸餾水,水稻秸稈5g;D瓶加入各50mL的降解菌A培養(yǎng)液和降解菌B培養(yǎng)液,水稻秸稈5g。
②將四支錐形瓶放到25℃的恒溫箱恒溫培養(yǎng)10天。
③每天記錄四支錐形瓶水稻秸稈降解效果,比較其降解效果。
b、探究溫度對水稻秸稈的降解效果,此實驗除了溫度不同之外其他條件都應(yīng)該相同。設(shè)計如下:用天平稱出水稻秸稈5g,實驗時要先用75%酒精對水稻秸稈浸泡30s,再用無菌水沖洗。①取四支錐形瓶,編號A、B、C、D,在四個瓶中各加入a實驗中最好的降解菌100mL;
②將四支錐形瓶分別放入放到10℃、20℃、30℃、40℃的恒溫箱中恒溫培養(yǎng)10天。
③每天記錄四支錐形瓶水稻秸稈降解效果,比較其降解效果。
(2022?西湖區(qū)校級一模)小樂利用干燥的H2和CO混合氣體,以及如圖所示裝置進行如下實驗。
實驗一:驗證H2和CO的還原性
(1)裝置的正確連接順序是 (按順序書寫字母,且每套裝置限用一次):能證明H2具有還原性的實驗現(xiàn)象是 。
(2)有人質(zhì)疑使澄清石灰水變渾濁的不一定是CO2,也有可能是CO或H2:因此提出CO和H2在與氧化銅反應(yīng)前應(yīng)先通入澄清石灰水加以檢驗。小樂認為從實驗操作角度分析,沒有必要補充上述檢驗,理由是 。
實驗二:定量分析混合氣體中H2和CO的質(zhì)量比小樂在實驗前后對B、C裝置(硬質(zhì)玻璃管和內(nèi)部藥品)進行了質(zhì)量的測定,假設(shè)B、C裝置中反應(yīng)完全,則H2和CO的質(zhì)量比為 。
【解答】解:(1)由于氫氣還原氧化銅生成了水,一氧化碳還原氧化銅生成了二氧化碳,應(yīng)先證明生成了水,再通入澄清的石灰水,尾氣中含有一氧化碳應(yīng)處理后再排放,由此可知,裝置的正確連接順序是CBAD 能證明H2具有還原性的實驗現(xiàn)象是無水硫酸銅由白色變成了藍色。
(2)有人質(zhì)疑使澄清石灰水變渾濁的不一定是CO2,也有可能是CO或H2:因此提出CO和H2在與氧化銅反應(yīng)前應(yīng)先通入澄清石灰水加以檢驗。小樂認為從實驗操作角度分析,沒有必要補充上述檢驗,理由是實驗前先通入H2和CO混合氣體,即可檢出CO或H2不能使澄清的石灰水變渾濁。
(3)設(shè)參加反應(yīng)的氫氣的質(zhì)量為x
CuO+H2△ˉCu+H2O
2 18
x 102.6g﹣100.8g=1.8g
218=x1.8g 解得:x=0.2g
與氫氣反應(yīng)的氧化銅中氧元素的為:1.8g×1618×100%=1.6g;
與一氧化碳反應(yīng)的氧化銅中氧元素的質(zhì)量為:65.6g﹣62.4g﹣1.6g=1.6g
設(shè)一氧化碳的質(zhì)量為y,由質(zhì)量守恒定律可得:
CO~O
28 16
y 1.6g
2816=y1.6g 解得:y=2.8g
H2和CO的質(zhì)量比為:0.2g:2.8g=1:14
故答案為:(1)CBAD,無水硫酸銅由白色變成了藍色;(2)實驗前先通入H2和CO混合氣體,即可檢出CO或H2不能使澄清的石灰水變渾濁;(3)1:14。
(2022?西湖區(qū)模擬)小金利用如圖裝置進行了“在高溫條件下鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2”的實驗,圖中“儀器甲”是提供高溫的加熱儀器。
(1)若實驗過程中部分步驟如下(沒有根據(jù)操作順序排列):
①檢查裝置氣密性;②啟動儀器甲進行高溫加熱;③點燃酒精燈加熱;④檢驗氫氣。
正確的操作順序是 (填序號)。
(2)為得到干燥的氫氣,試劑瓶A中盛放的液體是 。
(3)圖中收集氫氣時,試管口朝下的原因是 。
(4)實驗開始時加入a克鐵粉,實驗結(jié)束后硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的固體經(jīng)干燥后質(zhì)量增加b克,當b為 (用含有a的式子表達)時,可判斷鐵粉已經(jīng)完全反應(yīng)。
【解答】解:(1)實驗前要檢查裝置的氣密性,然后點燃酒精燈加熱燒瓶中的水,產(chǎn)生水蒸氣,啟動儀器甲進行高溫加熱,使鐵和水蒸在高溫的條件下反應(yīng),最后檢驗氫氣,故正確的操作順序是①③②④,故答案為:①③②④;
(2)濃硫酸具有吸水性,可以干燥氫氣,所以試劑瓶A中盛放的液體是濃硫酸,故答案為:濃硫酸;
(3)氫氣的密度比空氣小,圖中收集氫氣時,試管口朝下的原因是氫氣的密度比空氣小,故答案為:氫氣的密度比空氣??;
(4)ag鐵粉與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣,玻璃管里的固體是反應(yīng)生成的四氧化三鐵,因為實驗結(jié)束后玻璃管內(nèi)的固體質(zhì)量增加了bg,即四氧化三鐵中的氧元素的質(zhì)量為為bg,鐵元素的質(zhì)量為ag,所以四氧化三鐵中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為a:b,而四氧化三鐵中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比是168:64,所以a:b=168:64,b=8a21,所以當b為8a21時,可判斷鐵粉已經(jīng)完全反應(yīng),故答案為:8a21。
(2022?衢江區(qū)校級模擬)工業(yè)燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得,但工業(yè)燒堿中常含有雜質(zhì)碳酸鈉。某科學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)圍繞工業(yè)燒堿樣品純度測定問題,展開了討論與探究。
【原理思路】利用Na2CO2與稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生CO2,通過CO2質(zhì)量的測定,確定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量,從而計算樣品純度。
【實驗方案】(1)小柯同學(xué)根據(jù)以上思路,設(shè)計了如圖甲的實驗方案(固定裝置省略),其中甲方案中堿石灰的作用是 ;
【交流討論】(2)小衢認為圖甲實驗方案的設(shè)計有缺陷,若按該方案進行測定會導(dǎo)致難以避免的誤差。你認為下列哪些因素會導(dǎo)致難以避免的誤差 (填序號);
①加入的稀硫酸量不足
②裝置內(nèi)空氣中的CO2沒有排出
③反應(yīng)產(chǎn)生的CO2未被完全吸收
④平燥管與空氣直接相通
【方案改進】(3)為減少誤差,使CO2質(zhì)量的測定更準確,該小組同學(xué)根據(jù)以上討論,對圖甲方案進行改進,設(shè)計了如圖乙的實驗方案(固定裝置省略)。圖乙B裝置中樣品在與稀硫酸反應(yīng)前和停止反應(yīng)后,都要通過量的空氣,反應(yīng)前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是 。
【解答】解:(1)甲方案中堿石灰的作用是吸收生成的二氧化碳,故答案為:吸收生成的二氧化碳;
(2)①加入的稀硫酸量不足,碳酸鈉不能完全反應(yīng),會影響實驗結(jié)果,但是可以避免的,此選項不符合題意;
②裝置內(nèi)空氣中的CO2沒有排出,使得測得二氧化碳含量高,碳酸鈉含量高,影響實驗結(jié)果,此選項符合題意;
③反應(yīng)產(chǎn)生的CO2未被完全吸收,會導(dǎo)致得的二氧化碳的質(zhì)量偏小,碳酸鈉含量偏低,影響實驗結(jié)果,此選項符合題意;
④干燥管與空氣直接相通,會吸收空氣中的二氧化碳,使得測得二氧化碳含量高,碳酸鈉含量高,影響實驗結(jié)果,此選項符合題意。
故答案為:②③④;
(3)反應(yīng)前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是打開彈簧夾a、b,關(guān)閉彈簧夾c,將裝置內(nèi)空氣排出;故答案為:打開彈簧夾a、b,關(guān)閉彈簧夾c。
實驗操作
實驗現(xiàn)象
實驗結(jié)論

5.5 min酚酞溶液褪色
酚酞溶液先變紅后褪色與O2無關(guān)
實驗操作
實驗現(xiàn)象
實驗結(jié)論
步驟一
取20g紅色固體于燒杯中,加入足量稀硫酸

紅色固體中可能是氧化亞銅,也可能是銅和氧化亞銅
步驟二
將步驟一反應(yīng)所得的混合物經(jīng)過濾、洗滌、干燥
剩余紅色固體質(zhì)量為16g
20g紅色固體中,銅和氧化亞銅的質(zhì)量比為
組別
A
B
金屬
鋅片
綁有銅片的鋅片
30%硫酸溶液(mL)
20
?
產(chǎn)生氣泡快慢

明顯加快
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
將燒杯內(nèi)反應(yīng)后的物質(zhì)過濾,向濾出的固體中加入足量的稀硫酸

沉淀中沒有Cu
序號
1
2
3
4
催化劑種類
氧化銅
二氧化錳
硫酸亞鐵
氧化鐵
收集相同體積所用時間(秒)
103
45
40
7
有無白霧產(chǎn)生




裝置
實驗前
實驗后
B
100.8g
102.6g
C
65.6g
62.4g

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