2025年中考化学一轮大单元复习:题型五实验探究题
2024-12-17
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题型五 实验探究题
中考全程突破·化学
类型1 物质成分及性质的探究
1.(2024·兴安盟)劳育在一次劳动实践中,某兴趣小组同学发现一种新型固体洗涤剂能瞬间清除衣服上的汗渍、果汁渍等顽固污渍。通过查阅资料得知新型固体洗涤剂是一种钠盐(Na2CO4),它能与水反应生成碳酸钠和其他化合物。小组同学对生成的其他化合物进行探究。过程如下:
【实验1】溶解样品。取适量洗涤剂样品于烧杯中,加入适量蒸馏水使之完全溶解,有气泡产生并形成无色溶液a,产生的气体能使带火星的木条复燃。
中考全程突破·化学
【提出问题】该洗涤剂与水反应生成的其他化合物是什么?
【猜想与假设】(1)猜想一:H2O2。
猜想二:NaOH。
猜想三:H2O2、NaOH。
作出以上猜想应遵守 质量守恒 定律。
【实验2】实验验证。
质量守恒
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(2)完成下列表格。
实验操作 实验现象 实验分析与结论
①取适量无色溶液a于小烧杯中,加入过量氯化钙溶液,过滤,得到清液b 生成白色沉淀 加入过量氯化钙溶液的目的是将溶液中的碳酸钠除尽,原因是Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl (用化学方程式表示)
②取适量清液b于试管中,加入二氧化锰,振荡 产生气泡 猜想 一 成立
③将上述试管中所得混合物静置,取少量清液于试管中,加入氯化铁溶液 无明显现象
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【反思与交流】(3)该洗涤剂应 密封(合理即可) (写出一点即可)保存。
2.“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。小孔同学打开一个使用过的“暧宝宝”内包装,发现黑色固体中掺杂有红棕色物质,于是她把这包固体带到实验室,和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。
密封(合理即可)
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【查阅资料】①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈。
②室温下部分盐的溶解性如下表所示。
③“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素。
部分盐的溶解性表(室温)
阳离子 阴离子
N Cl- S C
Na+ 溶 溶 溶 溶
Ag+ 溶 不 微 不
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【初步判断】(1)通过阅读标签(如图1所示),大家一致认为打开“暖宝宝”外包装后,铁粉与空气接触发生缓慢氧化有 放出 热量的现象,其中出现的红棕色固体是 氧化铁(或Fe2O3) 。
【提出问题】这包使用过的“暖宝宝”中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠?
【进行实验】(2)兴趣小组的同学设计如下实验方案并进行实验。
放出
氧化铁(或Fe2O3)
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实验步骤 实验现象 实验结论
实验一 取少量固体于试管中,加入足量稀硫酸 产生气泡 固体中有铁粉
实验二 取少量固体放在燃烧匙中,用酒精灯加热,上方罩一个内壁沾有饱和澄清石灰水的烧杯(如图2所示) 澄清石灰
水变浑浊 固体中有活性炭
实验三 取少量固体于烧杯中,加入足量水溶解,过滤,往滤液中滴加少量 硝酸银(或AgNO3) 溶液 产生白色
沉淀 固体中有氯化钠
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【反思评价】(3)经过反思,小孔同学认为实验二不能得出固体中有活性炭的结论,理由是 酒精燃烧也会产生二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊;温度升高,氢氧化钙的溶解度减小,饱和澄清石灰水变浑浊 (写出两点即可)。小组同学改进装置后,重新实验,得出固体中有活性炭的结论。
【实验拓展】(4)小曾同学认为利用实验三的反应原理还可以测出固体中氯化钠的质量分数。他称取一定质量的固体于烧杯中,加入足量水, 充分溶解后过滤,洗涤烧杯和玻璃棒,洗涤滤渣2~3次,洗净后将洗涤液合并到滤液中 (填实验操作),再加入足量实验三所选的溶液,充分反应后经过一系列操作得到固体,并称量质量,最终计算出了氯化钠的质量分数。
酒精燃烧也会产生二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊;温度升高,氢氧化钙的溶解度减小,饱和澄清石灰水变浑浊
充分溶解后过滤,洗涤烧杯和玻璃棒,洗涤滤渣2~3次,洗净后将洗涤液合并到滤液中
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3.(2024·烟台)《天工开物》记载古法造纸术的流程是原料浸泡、蒸煮、抄制、烘干。兴趣小组根据记载,利用回收的废纸进行“制造再生纸”跨学科实践活动,在蒸煮时加入了氢氧化钠。造纸后,为处理剩余的废液进行如下探究活动。
【查阅资料】①BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl。
②BaCl2溶液呈中性。
③碱石灰是氢氧化钠与氧化钙的固体混合物,能吸收水和二氧化碳。
任务一 废液成分分析
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【提出猜想】推测废液中含有氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种。
【实验设计与实施】(1)
实验操作 实验现象 实验结论
步骤1:取少量废液于试管中,加入足量的氯化钡稀溶液 产生白色沉淀 废液中有Na2CO3
步骤2:取少量步骤1中的上层清液于试管中, 加入适量无色酚酞溶液(合理即可) 溶液变红(与上一空对应) 废液中有NaOH
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任务二 废液中碳酸钠含量测定
兴趣小组设计了如图所示的实验,取100 g废液样品放入装置A的锥形瓶中,先通入一会儿N2,然后称量装置C、D的质量,再向锥形瓶中滴加足量稀硫酸,至不再产生气体,继续通一会儿N2后,测得装置C、D分别增重2.1 g和0.1 g。
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(2)锥形瓶中不再产生气体后,需要继续通一会儿N2,原因是 使反应生成的二氧化碳全部被吸收,防止部分气体残留在装置中,影响实验结果 。
(3)装置C中发生反应的化学方程式是CO2+2NaOHNa2CO3+H2O 。
(4)废液中碳酸钠的溶质质量分数是 5.3% (结果精确到0.1%)。
(5)如果缺少装置B,会使测定的碳酸钠含量 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
使反应生成的二氧化碳全部被吸收,防止部分气体残留在装置中,影响实验结果
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
5.3%
偏大
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任务三 废液的处理
(6)为使废液中的碳酸钠转化为氢氧化钠循环利用,需根据废液中碳酸钠的含量,加入一定量的某种物质,该物质与碳酸钠反应的化学方程式是
Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH(合理即可)。
Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH(合理即可)
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4.(2024·广元)实验室有两瓶试剂,分别为待测液A、待测液B,已知一瓶是稀盐酸或稀硫酸,另一瓶是NaOH溶液或Ca(OH)2溶液。同学们对待测液的成分进行了探究。
(1)小芳用玻璃棒蘸取待测液A滴于pH试纸上,测出待测液A的pH约为3,则待测液A是 酸 (选填“酸”或“碱”)溶液。
(2)为进一步确定溶液中溶质的成分,小芳又做了四组实验。请你帮助她完善下表并分析:
酸
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根据实验现象,可推测出待测液A是 H2SO4 (填化学式)溶液。以上四组实验中,只根据其中一组的实验现象即可证明待测液B为NaOH溶液的是实验 四 (填实验序号)。
实验序号 实验一 实验二 实验三 实验四
所加试剂 锌粒 BaCl2
溶液 紫色石
蕊溶液 Na2CO3
溶液
现象 待测
液A 产生气泡 产生白色沉淀 变红 产生气泡
待测
液B 无明显现象 产生白色沉淀 变蓝 无明显现象
H2SO4
四
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【质疑讨论】(3)小强对实验二中待测液B产生白色沉淀的现象质疑,经过讨论,大家一致认为待测液B已变质,写出待测液B变质的化学方程式:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O 。
【提出问题】NaOH溶液变质后,溶质的成分是什么?
【猜想与假设】(4)猜想一:NaOH、Na2CO3。
猜想二: Na2CO3 。
2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
Na2CO3
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【设计实验】(5)小强设计了如下实验,请你帮助他完善下表,得出正确结论。
实验方案及操作步骤 实验现象 实验结论
步骤一:取少量变质后的NaOH溶液于试管中,加入过量BaCl2溶液充分反应,过滤 产生白色沉淀 猜想一
成立
步骤二:取少量步骤一中的滤液于试管中,向其中滴加
2~ 3滴无色滴酚酞溶液 溶液变红
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【反思拓展】(6)解决同一个问题的方法有很多种,上表步骤二还可以用下列 ac (填字母)方案代替,产生其他的现象后,也能得到相同的结论。
a.滴加CuCl2溶液
b.滴加MgSO4溶液
c.通入CO2
ac
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5.石灰石是重要的化工原料。为研究石灰石的性质和用途进行如下探究。
Ⅰ.石灰石分解的探究
取三块形状大小相近的石灰石(长宽厚约为1 cm×1 cm×0.2 cm),一块不加热,另两块分别在酒精灯和酒精喷灯(酒精的化学式是C2H5OH)的火焰上加热2 min(假设杂质加热时不发生变化)。探究过程如图所示,实验现象见表1。
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表1 不同条件下的实验现象
实验组别 实验条件 试管B中的现象
甲 未加热 无明显现象
乙 酒精灯加热 呈浅红色
丙 酒精喷灯加热 呈红色
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(1)通过甲、乙、丙三组对比实验,得出影响石灰石分解的因素是 温度 。
(2)丙组实验加热石灰石时,在火焰上方倒扣一个用澄清石灰水润湿的烧杯,澄清石灰水变浑浊,出现浑浊的化学方程式是Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O 。
此实验能否推断石灰石煅烧产生二氧化碳,并说明理由: 不能,酒精燃烧也会生成二氧化碳,也能使澄清石灰水变浑浊 。
温度
Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O
不能,酒精燃烧也会生成二氧化碳,也能使澄清石灰水变浑浊
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(3)丙组实验中,向试管B中逐滴滴加稀盐酸,至红色恰好褪去,轻轻振荡试管,溶液自下而上又变为红色。解释产生上述现象的原因:
氢氧化钙与稀盐酸反应,溶液红色褪去;氢氧化钙微溶于水,振荡,氢氧化钙又继续溶解,溶液呈碱性,和无色酚酞溶液反应,使酚酞变红 。
(4)为检验丙组实验中的石灰石部分分解,设计实验: 取研细后的粉末少许于试管中,滴加稀盐酸,有气体产生 (补充完整实验方案)。
Ⅱ.石灰石煅烧温度的探究
氢氧化钙与稀盐酸反应,溶液红色褪去;氢氧化钙微溶于水,振荡,氢氧化钙又继续溶解,溶液呈碱性,和无色酚酞溶液反应,使酚酞变红
取研细后的粉末少许于试管中,滴加稀盐酸,有气体产生
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【查阅资料】生石灰质量的优劣常采用“活性度”来衡量。“活性度”的测定方法:取一定质量的生石灰,加入一定量的水,用指定浓度的稀盐酸中和,记录所消耗稀盐酸的体积数(单位为mL)。消耗稀盐酸的体积数越大,“活性度”越高。某研究小组在电炉内煅烧石灰石样品,并测定煅烧产物(CaO)的活性度,数据见表2。
表2 不同条件下煅烧产物的活性度(mL)
煅烧
时间 煅烧温度
1050 ℃ 1100 ℃ 1150 ℃ 1200 ℃ 1250 ℃ 1300 ℃
12 min 790 836 868 808 454 412
16 min 793 856 871 845 556 530
20 min 795 863 873 864 617 623
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(5)石灰石煅烧的最佳温度为1100~1200 ℃的证据是
煅烧不同的时间,在1100~1200 ℃生成的生石灰的活性度均高 。
Ⅲ.石灰石用途的探究
(6)石灰石是高炉炼铁的原料之一。石灰石能除去铁矿石中的SiO2,同时能提高单位时间内生铁的产率。分析加入石灰石能提高生铁产率的原因:
石灰石高温分解产生的二氧化碳与焦炭反应生成一氧化碳,可还原生成更多的铁 。
煅烧不同的时间,在1100~1200 ℃生成的生石灰的活性度均高
石灰石高温分解产生的二氧化碳与焦炭反应生成一氧化碳,可还原生成更多的铁
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类型2 “影响因素类”“条件类”问题的探究
1.(2024·广州改编)学习小组进行水质调查时发现某池塘水较浑浊,为此对影响明矾净水效果的因素展开探究。
【查阅资料】①明矾溶于水生成的Al(OH)3胶体,能吸附水中悬浮物,发生沉降,从而达到净水目的。
②Al(OH)3胶体能溶于酸。
③净水效果可用浊度去除率A表示,A值越大表示净水效果越好。
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【作出猜想】猜想a:一定范围内,明矾的用量越大,净水效果越好。
猜想b:一定范围内,水样的酸性越强,净水效果越差。
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【实验准备】配制混凝剂溶液和稀硫酸。
(1)用明矾配制100 mL质量分数为1%的混凝剂溶液(密度取1.0 g/cm3),需用到的玻璃仪器除量筒、烧杯、胶头滴管外,还需要 玻璃棒 。
(2)用质量分数为98%的浓硫酸(密度取1.8 g/cm3)加水稀释配制100 mL质量分数为9.8%的稀硫酸(密度取1.0 g/cm3),需要量取浓硫酸的体积为 5.6 mL(结果保留1位小数)。
玻璃棒
5.6
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【设计实验,验证猜想】取该水样,按下列实验方案加入试剂后,充分搅拌,静置t min,测定水样的浊度并计算得到浊度去除率,记录数据。
实验
序号 水样
体积
/mL 1%混凝剂
溶液体
积/mL 9.8%硫酸
体积/mL 蒸馏水
体积/mL t min后
浊度去
除率
Ⅰ 200 5.0 0 5.0 A1
Ⅱ 200 V1 0 7.5 A2
Ⅲ 200 0 0 V2 A3
Ⅳ 200 5.0 2.0 3.0 A4
Ⅴ 200 5.0 5.0 0 A5
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【数据分析,交流讨论】(3)实验 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 用于探究猜想a是否成立,则V1= 2.5 ,V2= 10 。
(4)实验测得A1>A2>A3,由此得出的结论是
一定范围内,明矾的用量越大,净水效果越好 。
(5)实验证明猜想b成立,得出该结论的依据是A4>A5 (用A的大小关系表示)。
(6)水样的酸性越强,净水效果越差,原因是
明矾溶于水生成的Al(OH)3胶体溶于硫酸,吸附水中悬浮物的能力减小 。
2.5
10
一定范围内,明矾的用量越大,净水效果越好
A4>A5
明矾溶于水生成的Al(OH)3胶体溶于硫酸,吸附水中悬浮物的能力减小
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2.某兴趣小组对石灰石和稀盐酸反应快慢的影响因素进行探究。用相同质量的石灰石与等体积、不同质量分数的足量稀盐酸进行实验:
实验
序号 温度/℃ 石灰石
的规格 HCl的质
量分数 完全反应
的时间/s
① 25 粗颗粒 18% 160
② 25 粗颗粒 9% 210
③ 25 细颗粒 18% 60
④ 20 细颗粒 9% 120
⑤ 35 粗颗粒 18% 100
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(1)写出石灰石和稀盐酸反应的化学方程式:CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑ 。
(2)若要探究稀盐酸的浓度对反应速率的影响,则应选择的实验是 ①② (填实验序号)。
(3)通过对比实验①③可知,石灰石和稀盐酸反应的快慢与石灰石颗粒大小的关系是
其他条件相同时,石灰石的颗粒越小,与稀盐酸反应的速率越快 。
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
①②
其他条件相同时,石灰石的颗粒越小,与稀盐酸反应的速率越快
中考全程突破·化学
(4)对比表中数据可知,其他条件相同时,温度越高,反应速率越 快 (选填“快”或“慢”)。
(5)如果把实验②中的石灰石的规格换成细颗粒,请你推断完全反应的时间(用t表示)的取值范围: 60 s<t<120 s 。
(6)下表是实验时记录的其中一组实验生成的二氧化碳气体的体积和对应的时间的数据(每间隔4 s读数一次):
时间/s 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40
气体体
积/mL 16.0 22.2 29.4 39.3 50.4 57.6 62.0 64.7 66.0 66.0
快
60 s<t<120 s
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分析上表数据可知,20 s后反应速率逐渐变 慢 ,其主要原因是
随着反应的进行,反应物被消耗,稀盐酸的浓度减小,反应速率减慢 。
慢
随着反应的进行,反应物被消耗,稀盐酸的浓度减小,反应速率减慢
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3.(2024·青岛)化学反应需要一定的条件,控制条件可以调控化学反应。“启航”小组以“调控化学反应”为主题展开探究,请回答下列问题。
【生火有道】(1)观察生活:小组同学观察到天然气、木炭能燃烧,而水和石头不能燃烧,得出燃烧的条件之一是
可燃物 。
实验探究:为继续探究燃烧的条件,小组同学设计并完成了如图1所示的实验。
已知:白磷的着火点为40 ℃,红磷的着火点为260 ℃。磷燃烧时产生污染空气的五氧化二磷白烟。
可燃物
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【现象与结论】(2)①铜片上的白磷燃烧,红磷不燃烧,得出燃烧的条件之一是 温度达到可燃物的着火点 。
②小红根据 铜片上的白磷燃烧,而热水中的白磷不燃烧 现象,得出燃烧的条件之一是可燃物与氧气接触。
温度达到可燃物的着火点
铜片上的白磷燃烧,而热水中的白磷不燃烧
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【评价与反思】(3)①实验中小组同学认为图1装置存在不足,于是设计了图2所示装置。图2装置的优点为
环保(合理即可) 。
②小明对小红的结论质疑,设计了如图3所示的装置,对燃烧过程中的氧气含量进行测定,得到如图4所示的图像。结合图像分析,“可燃物与氧气接触”应准确地表述为
可燃物与足够浓度的氧气接触 。
环保(合理即可)
可燃物与足够浓度的氧气接触
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【调控有术】化学反应速率与多种因素有关,为探究影响过氧化氢分解速率的因素,小组同学分别取足量且等质量的过氧化氢溶液完成了下列实验。
实验序号 过氧化氢溶液的浓度 二氧化锰粉末的质量/g 温度/℃ 10 s共收集到氧气的体积/mL
① 3% 0 10 几乎无
② 5% 0 20 几乎无
③ 5% 0.5 20 14
④ 10% 0.5 20 80
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(4)探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响,应选择的实验序号是 ②③ ;对比实验③和实验④,可得出的结论是
相同条件下,过氧化氢溶液的浓度越大,反应速率越快 ;
上述实验无法探究出 催化剂的种类(合理即可) (写出一条即可)因素对过氧化氢分解速率的影响。
②③
相同条件下,过氧化氢溶液的浓度越大,反应速率越快
催化剂的种类(合理即可)
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【应用有方】(5)通过探究,小组同学认识到,生活中也可以通过控制条件促进或抑制化学反应。
①用天然气做饭,发现炉火火焰呈黄色,锅底出现黑色物质,这时需要 调大 (选填“调大”或“调小”)灶具的进风口。
②炒菜时如果油锅着火,可采取的灭火措施是
用锅盖盖灭(合理即可) (写出一条即可)。
调大
用锅盖盖灭(合理即可)
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4.(2024·北京)同学们把盛有自上而下依次呈现多种颜色溶液的试管称为“彩虹管”。小组同学看到某个“彩虹管”的制作过程(如图所示)后,对影响“彩虹管”效果的因素进行探究。
已知:“彩虹管”呈现出的颜色越多、保持时间越长,效果越好。
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【进行实验】实验1:用蒸馏水浸泡黑枸杞得到浸取液,分别滴入pH不同的无色溶液中,记录现象。
pH ≤3 4~5 6~8 9~11 12 ≥13
溶液颜色 红色 粉色 紫色 蓝色 绿色 黄色
实验2:向试管中加入6 mL一定质量分数的盐酸、滴入5滴黑枸杞浸取液、振荡,再逐滴滴入约3 mL一定质量分数的NaOH溶液,之后记录溶液颜色。
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实验 盐酸中溶质的质量分数 NaOH溶液中溶质的质量分数 溶液颜色
① 5% 5% 红色
② 5% 10% 自上而下依次为红色、蓝色、黄色,静置约6 min只剩红色、黄色
③ 5% 15% 自上而下依次为红色、蓝色、黄色,静置约20 min仍无明显变化
④ 10% 5% 自上而下为无色、红色
⑤ 10% 10% 红色
⑥ 10% 15% 自上而下依次为红色、蓝色、黄色,静置约6 min只剩红色、黄色
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【解释与结论】(1)向pH=7的无色溶液中滴加黑枸杞浸取液,溶液颜色变为 紫色 。
(2)盐酸与NaOH反应的化学方程式为 HCl+NaOHNaCl+H2O 。
(3)实验2中,①②③的目的是
验证盐酸和氢氧化钠反应的质量关系对“彩虹管”效果的影响(合理即可) 。
(4)实验2中,“彩虹管”效果最佳的是③,理由是
呈现出的颜色较多、保持时间较长 。
紫色
HCl+NaOHNaCl+H2O
验证盐酸和氢氧化钠反应的质量关系对“彩虹管”效果的影响(合理即可)
呈现出的颜色较多、保持时间较长
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【进一步探究】查阅资料发现,在NaOH溶液中加入一定量Na2CO3可使“彩虹管”效果更好。小组同学设计实验3进行验证,并与实验2中③对照。
实验3:向100 mL质量分数为15%的NaOH溶液中加入1 g Na2CO3固体,搅拌后得到溶液a,进行如下实验并记录。
操作 现象
,再逐滴滴入约3 mL溶液a 立即出现气泡;滴加完成后溶液颜色自上而下依次为红色、粉色、紫色、蓝色、绿色、黄色,静置约1 h仍无明显变化
中考全程突破·化学
【解释与结论】(5)补全实验3的操作:
向试管中加入6 mL质量分数为5%的盐酸、滴入5滴黑枸杞浸取液、振荡 。
(6)实验3中观察到气泡,推测有气体生成,该气体是
二氧化碳(或CO2) 。
(7)由实验2、3可知:制作“彩虹管”过程中,影响其效果的因素一定有 溶液pH的变化情况(合理即可) (写出一点即可)。
向试管中加入6 mL质量分数为5%的盐酸、滴入5滴黑枸杞浸取液、振荡
二氧化碳(或CO2)
溶液pH的变化情况(合理即可)
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5.铁钉是生活中常见的铁制品。化学兴趣小组对不同条件下铁钉的锈蚀和酸除锈时的反应进行了探究。
【活动一】探究不同条件下铁钉的锈蚀:取四枚铁钉,按照图1所示进行实验。一天后观察到的现象如表所示。
图1
试管 a b c d
实验
现象 铁钉表面无明显变化 铁钉表面无明显变化 蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻微锈蚀 食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀
中考全程突破·化学
(1)由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是
与水和氧气同时接触 。
(2)由试管c、d中的现象可以得出的结论是
食盐会加快铁钉锈蚀 。
与水和氧气同时接触
食盐会加快铁钉锈蚀
中考全程突破·化学
【活动二】探究盐酸、硫酸除铁锈的反应:兴趣小组在利用稀盐酸、稀硫酸除铁锈时发现稀盐酸除铁锈后溶液变为黄色,而稀硫酸除铁锈后溶液仍为无色。对于此种情形他们进行了探究。
(3)写出稀盐酸除铁锈的化学方程式: Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O 。
Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
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【提出问题】为什么氯化铁溶液呈黄色而硫酸铁溶液呈无色?
【查阅资料】Fe3+的水溶液呈黄色,部分遇酸会褪色。
【猜想与假设】同学们认为硫酸铁溶液中含有Fe3+,溶液应该呈黄色,其呈无色的原因可能是除铁锈时稀硫酸过量。
【进行实验】如图2所示:
图2
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【现象与结论】(4)②中是 无 色溶液,猜想正确。
(5)根据实验,对比②④中的溶液颜色,同学们认为氯化铁溶液呈黄色的原因可能是 氯离子的存在 。
(6)兴趣小组成员再设计一个实验证明氯化铁溶液呈黄色的原因。实验方案:取试管①中的溶液,先滴加稀硫酸,再滴加氯化钠溶液,观察到 溶液先褪色,再变黄 。
无
氯离子的存在
溶液先褪色,再变黄
中考全程突破·化学
1.(2024·临夏)化学兴趣小组的同学以中和反应的实验为主题进行探究活动,邀请你一起参与。
【发现问题】取一定量氢氧化钾溶液于试管中,向其中加入一定量稀硫酸(如图1所示),发现无明显现象,那么稀硫酸和KOH溶液是否发生了化学反应?
【分析讨论】(1)同学们讨论后认为,可以用两种思路探究上述反应是否发生。
思路Ⅰ:验证反应物减少或消失。
思路Ⅱ:验证有 新物质的生成 。
类型3 教材实验综合拓展类探究
新物质的生成
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(2)甲同学向实验的剩余溶液中滴加酚酞溶液(如图2所示),溶液为 无 色,结论是稀硫酸和KOH溶液发生了化学反应,判断依据是溶液中 OH- (填离子符号)一定被完全消耗了。
无
OH-
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【猜想与假设】(3)乙同学对剩余溶液的溶质成分作出如下猜想。
猜想一:只有K2SO4。
猜想二:有K2SO4和H2SO4。
猜想三:有K2SO4和KOH。
根据甲同学的实验,猜想 三 一定错误。
三
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【进行实验】(4)为验证猜想,同学们选用Fe2O3粉末、BaCl2溶液进行如下探究。请完善表格。
实验方案 实验操作 实验现象 实验结论
方案一 溶液由无色变为黄色 猜想二正确
方案二 产生白色沉淀 猜想二正确
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【实验结论】通过探究,同学们一致确定猜想二是正确的。
【评价与反思】(5)分析上述反应,说明稀硫酸能与金属氧化物、某些碱和某些 盐 反应。
(6)丙同学针对上述方案提出疑问,认为方案二是不合理的,理由是 K2SO4+BaCl2BaSO4↓+2KCl (用化学方程式表示)。
(7)丁同学认为方案一中的粉末可以用铁粉代替,也能得到同样的实验结论,其化学反应方程式为 Fe+H2SO4FeSO4+H2↑ 。
盐
K2SO4+BaCl2BaSO4↓+2KCl
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
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2.(2024·广西改编)氢气是一种对环境友好的清洁能源。以水为原料制备氢气在新能源领域备受关注。某化学兴趣小组为此开展了电解水的实验探究。
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任务一 探究电解水产生的气体
(1)该兴趣小组向图1所示的装置中加入蒸馏水,接通电源后,没有观察到明显现象。查阅教材后,该兴趣小组向水中添加少量氢氧化钠溶液,a、b管很快出现了气泡。b管内的气体是 氧气(或O2) 。
任务二 探究物质对电解水产生氢气的速率的影响
【查阅资料】加入碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠都可以提高水的电解效率。
氧气(或O2)
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(2)甲同学分别取等质量的碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠溶液,溶质的质量分数均为12%,在相同条件下进行实验,产生氢气的速率如图2所示。由此可知,在相同条件下,加入
氢氧化钠 (填物质名称),产生氢气的速率最大。
(3)乙同学取不同质量分数的氢氧化钠溶液,在相同条件下进行实验,其结果如图3所示。产生氢气速率的变化趋势为 先增大后减小 。
氢氧化钠
先增大后减小
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(4)丙同学从实验室取用了一瓶久置的氢氧化钠固体,在相同条件下进行实验,发现产生氢气的速率比乙同学的小。丙同学猜想速率变小的原因可能是CO2+2NaOHNa2CO3+H2O (用化学方程式解释)。
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
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(5)为了验证猜想,丙同学设计了如图4所示的实验装置。当他滴加稀硫酸时,观察到饱和澄清石灰水变浑浊,他认为猜想正确。同学们讨论后发现,该设计方案不够严谨,原因是饱和澄清石灰水变浑浊也可能是由于反应放热,饱和澄清石灰水温度升高,氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小,导致氢氧化钙析出而变浑浊(合理即可) 。请你在该装置的基础上提出改进方法以达到验证目的,该方法是
将具支试管向上提,脱离与饱和澄清石灰水接触,再滴入稀硫酸,观察澄清石灰水是否变浑浊(合理即可) 。
(6)基于安全考虑,老师建议电解水时最好选用碳酸钠溶液,因为NaOH具有 强烈的腐蚀性 。
饱和澄清石灰水变浑浊也可能是由于反应放热,饱和澄清石灰水温度升高,氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小,导致氢氧化钙析出而变浑浊(合理即可)
将具支试管向上提,脱离与饱和澄清石灰水接触,再滴入稀硫酸,观察澄清石灰水是否变浑浊(合理即可)
强烈的腐蚀性
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3.九上教材P162图7-7改编灭火器是生活中必不可少的消防设施,兴趣小组同学以泡沫灭火器为主题开展如下探究。
【查阅资料】碳酸氢钠受热易分解;碳酸氢盐能溶于水。
【教材实验再现】小组同学利用实验室现有试剂:碳酸钠溶液和浓盐酸进行如图1所示的实验,使用灭火器时,将装置倒置,浓盐酸与碳酸钠溶液反应后,喷出含有CO2的泡沫。
图1
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(1)Ⅰ中发生反应的化学方程式为 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑ 。
(2)Ⅱ中当泡沫“粘附”在燃烧物表面后,起到
隔绝氧气(或空气) 的作用,即可灭火。
Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
隔绝氧气(或空气)
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【实验探究】小组同学经查阅资料梳理出泡沫灭火器可用的原料方案:
方案 原料(试剂) 理论依据
1 碳酸钙固体和稀盐酸 生成CO2,蒸发吸热,有H2O生成
2 碳酸钠溶液和浓盐酸 较快速产生CO2
3 浓碳酸氢钠溶液和浓盐酸 快速、大量产生CO2
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(3)从灭火效率考虑,方案1不可行,分析其原因: 反应速率慢 。
(4)小组同学利用图1所示的装置对方案3进行灭火实验,对灭火现场地面残液的成分进行了探究。
大家认为残液中除了含有氯化钠,还可能含有碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸中的一种或几种。
①取少许残液于试管中,滴加适量的稀盐酸,观察到有气泡产生,说明残液中没有盐酸。
反应速率慢
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②另取少许残液于试管中,滴加足量的氯化钡溶液,观察到的现象为 产生白色沉淀 ,静置,向上层清液中滴加稀盐酸,有气泡产生,得出结论:残液中含有碳酸钠和碳酸氢钠。
产生白色沉淀
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【反思交流】(5)残液中含有碳酸钠的原因可能是
碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠 。
【拓展探究】如图2所示,为探究碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应产生气体的速率,小组同学用数字化技术测量密闭容器中等体积的溶质质量分数为2%的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液分别与等浓度、等体积足量的稀盐酸反应,记录实验过程中CO2的体积分数随时间变化如图3所示。
碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠
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(6)通过计算分析,碳酸钠与稀盐酸反应对应的是曲线
乙 (选填“甲”或“乙”)。
(7)实验中要获得可靠的数据,必须要控制的条件是
温度相同 。
(8)比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时,除比较相同条件下,产生的体积分数外,还可以通过比较 相同时间内密闭容器中压强的变化(合理即可) 。
乙
温度相同
相同时间内密闭容器中压强的变化(合理即可)
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4.跨学科·物理在学习人教版九年级化学下册第十单元“课题2 常见的酸和碱”时,教师演示了饱和氢氧化钙溶液导电性实验,如图所示。请根据要求回答下列问题。
实验用品:直流电源、导线、石墨电极、小灯泡、带刻度的烧杯、温度计、开关,100 mL饱和Ca(OH)2溶液。
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实验现象:小灯泡发光,两电极分别有气泡产生,烧杯内的液面下降,与电源正极相连的石墨电极周围出现较多白色浑浊物,溶液的温度升高。
分析:液面下降是因为水被电解。电源正极产生的气体为
O2 (填化学式)。
O2
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【提出问题】溶液出现白色浑浊物的原因是什么?
【查阅资料】氢氧化钙微溶于水。
【作出猜想】猜想一:溶液的温度升高,氢氧化钙的溶解度变小,溶质析出。
猜想二:溶剂水的质量减少,溶质析出。
猜想三:石墨电极与生成的气体发生反应,导致产生白色浑浊物。
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【实验探究】溶液出现白色浑浊物的原因。
实验
序号 实验操作 实验现象 实验结论
① 取相同条件下的100 mL饱和Ca(OH)2溶液于大烧杯中,加热至演示实验溶液上升的温度(温度升高约为40 ℃) 溶液中几乎无白色浑浊物 猜想一
(选填“成立”或“不成立”)
② 将相同条件下的 mL饱和Ca(OH)2溶液加热蒸发掉部分水(蒸发掉水的体积与演示实验减少水的体积相同) 溶液中出现少量白色浑浊物 猜想二成立,但不是溶液变浑浊的主要原因
不成立
100
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③ 向90 mL饱和Ca(OH)2溶液中加入10 mL蒸馏水,搅拌,条件不变,重复进行演示实验操作 两电极分别有气泡冒出, 猜想三成立,且是溶液变浑浊的主要原因
④ 使用铂电极代替石墨电极,重复进行实验③ 两电极分别有气泡冒出,溶液中无白色浑浊物
溶液中出现
白色浑浊物
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【总结反思】(1)白色浑浊物的成分为CaCO3(填化学式)。
(2)用化学方程式表示主要浑浊物的成因:
Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O 。
CaCO3
Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
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5.某班同学用总质量相同的木炭粉和氧化铜的混合物,按如图所示演示教材中木炭还原氧化铜的实验。实验过程中发现,有的小组“黑色固体变红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行如下探究。
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【知识回忆】碳和氧化铜反应的化学方程式是C+2CuO 2Cu+CO2↑,理论上碳和氧化铜的质量比是 3∶40 (填最简整数比)。
【作出猜想】产生异常现象可能与所用木炭粉和氧化铜的质量比有关。
【实验探究】小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物(不考虑其中杂质)分别进行实验,部分实验现象记录如表所示。
3∶40
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实验
序号 m(C)∶
m(CuO) 实验后A处试
管中固体的颜色 C处导管
口的现象
1 1∶8 红色固体中有少量黑色固体 尾气燃烧
2 1∶9 红色固体中有较少量黑色固体 尾气燃烧
3 1∶10 红色固体中有很少量黑色固体 尾气不燃
烧
4 1∶11 红色固体中有极少量黑色固体
5 1∶12 红色固体中无黑色固体 尾气不燃
烧
6 1∶13 红色固体中有较多黑色固体 尾气不燃
烧
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【交流讨论】(1)推测实验4中“C处导管口的现象”是
尾气不燃烧 。
(2)通过上述探究可知,实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在1∶10~1∶12,可观察到黑色固体明显变红,同时还可减少CO (填化学式)排放,防止空气污染。
(3)检验实验6反应后A处试管中的黑色固体物质,可滴加的试剂是 稀盐酸(或稀硫酸),观察到的现象是 黑色固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色 。
尾气不燃烧
CO
稀盐酸(或稀硫酸)
黑色固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色
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【反思评价】分析发现,实验5中m(C)∶m(CuO)比值与理论值不符,实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解释实验中过量的黑色固体消失的原因:
2C+O2 2CO(或C+O2 CO2或C+CO2 2CO) (写出一个即可)。
2C+O2 2CO(或C+O2 CO2或C+CO2 2CO)
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类型4 数字化实验
1.某化学兴趣小组在学习O2制备时,对MnO2作催化剂加快H2O2溶液分解产生了兴趣,他们提出疑问:其他物质能否对H2O2溶液的分解速率产生影响?
【查阅资料】影响化学反应速率的因素有很多,如使用催化剂、改变温度、改变反应物的浓度等。
【实验探究】兴趣小组按如图1所示的装置组装,在室温下分别进行了四组实验,并用O2传感器测定实验过程中O2含量的变化情况,得到如图2所示的曲线。
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图1 图2
组别 试剂
第1组 2 mL 5% H2O2
第2组 2 mL 5% H2O2+3滴FeCl3溶液
第3组 2 mL 5% H2O2+3滴CuSO4溶液
第4组 2 mL 5% H2O2+少量MnO2粉末
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【实验结论】对比四条曲线,进行分析:
(1)FeCl3溶液、CuSO4溶液对H2O2的分解 有 (选填“有”或“无”)催化作用。
(2)写出实验中催化效果最优的H2O2分解的化学方程式: 2H2O22H2O+O2↑ 。
(3)第1组实验的目的是 作对照 。
(4)兴趣小组不加催化剂,在不同温度下,用不同浓度的H2O2溶液进行实验,记录实验现象如下表所示。据此可得出结论:升高温度或 增大 (选填“增大”或“减小”)反应物的浓度可加快H2O2溶液的分解。
有
2H2O22H2O+O2↑
作对照
增大
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(5)实验需要30 g溶质质量分数为10%的过氧化氢,可用溶质质量分数为15%的过氧化氢加 10 g蒸馏水配制。
H2O2溶液
的浓度 温度
50 ℃ 60 ℃ 70 ℃
5% 无明显气泡 无明显气泡 极少量气泡
10% 无明显气泡 无明显气泡 少量气泡
15% 无明显气泡 少量气泡 较多气泡
10
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2.(2024·巴中)某实验小组利用图1所示的装置进行实验,探究CO2的性质:分别向三个烧瓶中注入等体积的水、饱和氢氧化钠溶液、饱和氢氧化钙溶液。利用数字化实验装置分别测定烧瓶内的压强变化,得到如图2所示的曲线图。
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(1)图2中ab段压强增大,对应的操作是 注入液体 。
(2)实验过程中,观察到注入饱和氢氧化钙溶液的烧瓶中产生白色沉淀,该反应的化学方程式是
Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O 。
(3)对比图2中三条曲线,能反映出吸收二氧化碳效果最好的是曲线 z (选填“x”“y”或“z”),对应的物质是 NaOH (填化学式)。
注入液体
Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
z
NaOH
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【继续探究】氢氧化钠溶液吸收二氧化碳后溶液中溶质成分的分析。
【查阅资料】①氯化钙溶液显中性。
②若CO2过量,会有NaHCO3生成。
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【进行实验】(4)设计如下实验进行探究。
实验操作 实验现象 实验结论
Ⅰ 取少量反应后的溶液于试管中,滴加过量氯化钙溶液 含有Na2CO3
Ⅱ 将Ⅰ反应后的上层清液分成两等份 向其中一份加入稀盐酸 无气泡产生 不含NaHCO3
向另一份滴加无色酚酞溶液 溶液变红 含有NaOH
产生白色沉淀
含有NaOH
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【反思交流】(5)操作 Ⅰ 中的氯化钙溶液 不能 (选填“能”或“不能”)用氢氧化钙溶液代替。
(6)操作Ⅱ中的无色酚酞溶液可用AB (填字母)代替,也能达到相同目的。
A.紫色石蕊溶液
B.硫酸铜溶液
C.稀盐酸
不能
AB
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3.我国高铁创造的中国速度令世界瞩目。高铁建设过程中因锈蚀报废了部分钢铁材料。某学习小组对钢铁锈蚀的因素进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关?
【查阅资料】氯化钙是常用的干燥剂。
【设计实验】实验一:定性探究影响铁锈蚀的因素
取四枚大小相同的洁净无锈铁钉分别放入试管,进行如图1所示的实验。一段时间后,A、D、E中的铁钉生锈,B、C中的铁钉无明显锈蚀。
图1
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【得出结论】(1)对比试管A、B和C 中实验现象,说明铁锈蚀是铁与空气中的氧气和水作用的过程。
(2)试管D、E中的铁钉比试管A中的铁钉的锈蚀程度严重,说明铁锈蚀与溶液中Cl- 有关。
实验二:定量探究溶液的pH对铁锈蚀的影响
用如图2所示的装置进行实验,向三颈烧瓶中放入3.5 g相同的生铁粉末,向分液漏斗内加入10 mL不同浓度的稀盐酸。
C
Cl-
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实验组 盐酸
的pH 压强p/kPa 氧气浓度开
始降低时间
反应前 反应后
实验① 2.0 90.8 91.8 第131 s
实验② 4.0 90.8 90.3 第24 s
实验③ 6.0 90.8 90.6 第175 s
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已知:铁与盐酸接触即发生反应。分析表中数据回答下列问题。
(3)实验①反应后压强变大的主要原因是 Fe+2HCl FeCl2+H2↑ (用化学方程式表示)。
(4)实验①②③中,铁粉与盐酸、铁粉与氧气的反应 不能 (选填“能”或“不能”)同时开始。
Fe+2HCl FeCl2+H2↑
不能
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【得出结论】(5)当pH= 4.0 时,铁粉的锈蚀程度最大。
【延伸拓展】为了研究溶液中不同离子对铁锈蚀速率的影响,该小组利用相同浓度、相同体积的NaNO3溶液、NaCl溶液分别进行实验,用数字传感器测定装置内氧气浓度的变化,结果如图3所示。
(6)溶液中Cl-加快铁钉锈蚀的能力 强 (选填“强”或“弱”)于N。两条曲线都呈现“先陡后缓”的趋势,即锈蚀速率先快后慢,请分析原因:
刚开始时,氧气及铁的含量充足,反应物接触面积足够,则反应速率快,一段时间后,氧气含量下降,铁表面被铁锈覆盖,反应接触面积变小,反应速率变慢 。
4.0
强
刚开始时,氧气及铁的含量充足,反应物接触面积足够,则反应速率快,一段时间后,氧气含量下降,铁表面被铁锈覆盖,反应接触面积变小,反应速率变慢
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4.(2024·宜宾改编)某实验小组将稀盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中,观察到先无气泡,过一段时间后产生气泡。
【问题提出】为什么滴入稀盐酸没有立即产生气泡?
【实验探究】借助数字化实验进行探究。一定温度下,用1.825%的稀盐酸与20 mL饱和Na2CO3溶液反应,装置如图1所示。随稀盐酸逐滴加入,充分搅拌,采集到溶液的pH随滴入稀盐酸体积的变化关系如图2所示。实验中发现A~B段对应烧杯中无气泡产生,B点后逐渐有气泡冒出,C点后几乎无气泡。
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【查阅资料】Na2CO3溶液的pH约为8.2。
【实验分析】(1)图2中A点对应溶液的颜色是 红色 。
(2)“液滴数传感器”采集的坐标数据是 稀盐酸的体积 。
(3)随着稀盐酸滴入,溶液的pH 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)图2中D点对应溶液中含有的溶质有 HCl、NaCl (填化学式,酚酞除外)。
红色
稀盐酸的体积
减小
HCl、NaCl
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【实验结论】(5)稀盐酸滴入Na2CO3溶液,反应分两段进行。
A~B段:反应的化学方程式是Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3 。
B~C段:A~B段的生成物继续与稀盐酸反应转化为CO2逸出。
Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3
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5.CaCl2可用于冷冻剂、干燥剂、融雪剂、医药及冶金工业等。化学兴趣小组在完成实验室制取二氧化碳的实验后,欲对剩余废液的组成进行探究,并制订回收CaCl2的方案。
【提出问题】实验室制取二氧化碳后的废液中含有哪些溶质?
【作出猜想】猜想一:CaCl2。
猜想二:CaCl2和HCl。
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【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
【探究活动一】取少量废液等分成2份,甲、乙两组同学分别利用其中一份进行如下探究:
甲组同学向废液中滴加紫色石蕊溶液,溶液变成 红 色,证明猜想二成立。
乙组同学用如图1所示的装置进行实验,将80 mL一定质量分数的碳酸钠溶液逐滴加入废液,测得的数据如图2所示。
红
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【数据分析】乙组同学对图2数据进行讨论分析,证明猜想二成立。
①a点的实验现象为 有气泡产生 。
②b点发生反应的化学方程式为 Na2CO3+CaCl2 CaCO3↓+2NaCl 。
③c点对应溶液中溶质的化学式为 NaCl、Na2CO3 。
有气泡产生
Na2CO3+CaCl2 CaCO3↓+2NaCl
NaCl、Na2CO3
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【探究活动二】丙组同学提出直接蒸发溶剂可从剩余废液中回收纯净CaCl2,理由是
盐酸易挥发,蒸发时盐酸变为气体逸出 。
【交流与反思】甲同学认为丙组同学提出的方法会对空气造成污染。在不借助其他试剂和仪器的情况下,除去废液中对空气造成污染的物质,建议最好先在废液中加入C (填字母)试剂。
A.CaO B.Ca(OH)2 C.CaCO3
盐酸易挥发,蒸发时盐酸变为气体逸出
C
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类型5 项目式探究
1.(2024·广安改编)“上善若水,水善利万物而不争”,我们应弘扬水之德,善用水之益。某化学兴趣小组开展以“水的净化”为主题的项目式学习。
任务一 咨询水处理过程
【咨询专家】(1)同学们通过数字化平台,向水处理专家进行咨询。专家介绍了两种水处理技术。
①常规处理技术:天然水→加混凝剂反应沉淀→过滤后加活性炭→加消毒剂→自来水。其中活性炭起 吸附 作用。
②高分子膜分离技术。
吸附
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任务二 探究水处理中的消毒剂
【查阅资料】①Cl2通入H2O中,形成氯水,Cl2与H2O反应生成次氯酸(HClO)和HCl。
②次氯酸(HClO)具有强氧化性,可消毒杀菌。
③次氯酸(HClO)不稳定,见光易分解。
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【提出问题】久置的氯水是否可以用于消毒杀菌?
【进行实验】在教师的指导下,同学们设计实验方案,利用图1所示的装置探究新制氯水在光照下溶液的pH、氯离子浓度随时间的变化,通过实验,最终获得如图2、图3所示的数据。
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【数据处理】(2)通过图2、图3的数据分析,氯水在光照下pH变小的原因是HClO见光分解生成了 盐酸 ,使溶液的酸性增强。
【得出结论】(3)通过讨论,同学们得出的结论是
久置的氯水不可以用于消毒杀菌 。
【分享交流】(4)将Cl2通入水中,再加入NaOH溶液,可制得一种新的消毒剂。其中次氯酸(HClO)与NaOH反应的化学方程式为 HClO+NaOHNaClO+H2O 。
盐酸
久置的氯水不可以用于消毒杀菌
HClO+NaOHNaClO+H2O
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任务三 自制纯净水
【设计制作】通过查阅资料,同学们设计图4所示的装置对自来水再次净化获得纯净水。
(5)当自来水通过图4所示阳、阴离子交换柱后,与通入前相比,水分子数目将增多,简述其理由: 自来水中的OH-和H+结合生成了水分子 。
自来水中的OH-和H+结合生成了水分子
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2.(2024·湖南)2024年5月1日,我国利用船舶加装的碳捕捉系统回收首罐液态二氧化碳的卸船,标志着远洋航行船舶从燃油消耗到二氧化碳回收利用形成闭环。同学们对“二氧化碳回收利用形成闭环”非常感兴趣,开展有关二氧化碳的项目式学习。
任务一 调查空气中二氧化碳含量增加的原因
(1)同学们调查到空气中二氧化碳含量增加的原因有很多,你认为有 化石燃料的燃烧(合理即可) (写出一种即可)。
化石燃料的燃烧(合理即可)
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任务二 讨论空气中二氧化碳含量减少的方法
(2)同学们讨论了空气中二氧化碳含量减少的方法,知道低碳生活方式可以减少二氧化碳排放,你的一种低碳生活方式是 乘坐公共交通工具出行(合理即可) 。有同学想到二氧化碳能使澄清石灰水 变浑浊 (填实验现象),补充了可以利用碱溶液或水吸收二氧化碳。
任务三 探究实验室中不同试剂吸收二氧化碳的效果
实验室提供4种试剂:水、饱和石灰水、质量分数为0.165%的NaOH溶液、质量分数为40%的NaOH溶液。
乘坐公共交通工具出行(合理即可)
变浑浊
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【提出问题】上述4种试剂吸收二氧化碳的效果如何?
【查阅资料】①室温下,饱和石灰水中氢氧化钙的质量分数约为0.165%。
②利用压强传感器及信息处理终端可将实验数据进行记录、呈现和分析。
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【进行实验】步骤1:各装置气密性良好(夹持装置已省略),同学们用4只250 mL烧瓶集满纯净的二氧化碳气体。
步骤2:用4支注射器分别取60 mL上述提供的4种试剂,将烧瓶分别连接压强传感器和注射器(如图1所示)。
步骤3:待烧瓶内气压平稳后,迅速将4支注射器内的试剂分别全部注入相对应的烧瓶中,关闭弹簧夹,观察压强变化。一段时间后,振荡烧瓶,继续观察压强变化。小组合作完成实验,并展示烧瓶内压强随时间变化的曲线图(如图2所示)。
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【分析讨论】(3)根据40%NaOH溶液对应的曲线,分析t1~t3时间段曲线变化的原因:
二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,二氧化碳气体体积减小,使烧瓶内压强减小,振荡,氢氧化钠溶液与二氧化碳充分接触,反应速率更快(合理即可) 。
【得出结论】(4)结合图2数据,从压强和吸收效果两个角度对比分析,得到的结论是
相同条件下,用40%的氢氧化钠溶液,压强变化最大,吸收二氧化碳效果最好(合理即可) 。
二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,二氧化碳气体体积减小,使烧瓶内压强减小,振荡,氢氧化钠溶液与二氧化碳充分接触,反应速率更快(合理即可)
相同条件下,用40%的氢氧化钠溶液,压强变化最大,吸收二氧化碳效果最好(合理即可)
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任务四 形成二氧化碳闭环的意识
(5)在教师指导下,知道上述实验中40%NaOH溶液吸收二氧化碳后,氢氧化钠有剩余。为了达到零碳排放和对环境无污染,形成二氧化碳闭环的意识。现处理上述实验中40%NaOH溶液吸收二氧化碳后的液体,你设计的实验方案是 向待处理的液体中逐滴加入氯化钙溶液,直至不再产生白色沉淀,过滤,再向滤液中逐滴加入稀盐酸,直到溶液呈中性(合理即可) 。
师生对其他烧瓶中的物质也进行了科学处理。
向待处理的液体中逐滴加入氯化钙溶液,直至不再产生白色沉淀,过滤,再向滤液中逐滴加入稀盐酸,直到溶液呈中性(合理即可)
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【拓展思维】我国已经实现了利用二氧化碳合成淀粉、甲醇和负碳纤维等,“二氧化碳回收利用形成闭环”是未来碳科学和技术发展的探索方向。
3.(2024·赤峰改编)晓丽发现班级的栀子花叶片发黄、花蕾掉落,花盆中的土壤板结且表面出现白色固体物质。她和同学们对栀子花生长状况不良的原因进行探究。
【查阅资料】①栀子花适宜生长在疏松的弱酸性土壤中。
②我国北方部分地区的天然水及土壤中含有较多可溶性盐类化合物,这些盐分随着水分蒸发而析出,使土壤表面发白、发硬、板结。
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【作出猜想】栀子花生长状况不良的原因,可能是盆土的酸碱性不适宜它生长;也可能是盆土含盐量高,导致土壤板结、通透性降低,不利于根部呼吸,枝叶生长受阻。
任务一 检测盆土的酸碱性
【实验过程】取少量盆土样品于烧杯中,加入适量蒸馏水充分浸泡后过滤,得到土壤浸出液。用pH试纸测定土壤浸出液的酸碱度,记录数据如表所示。
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测定次数 第一次 第二次 第三次
pH 8 9 8
(1)进行三次测定的目的是 避免测量误差 。
【实验结论】(2)由土壤浸出液的pH可知:盆土显 碱 性。
任务二 检验盆土表面白色物质的成分
【查阅资料】土壤含盐量高时,一定含有NaCl,可能含有Na2CO3和Na2SO4中的一种或两种。
【实验过程】取盆土表面白色固体样品,加入适量蒸馏水充分溶解后过滤,得到待测溶液。
避免测量误差
碱
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实验步骤 实验现象 实验结论
①取适量待测溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,充分反应 含有
Na2CO3
②向试管中继续滴加适量BaCl2溶液 产生白色沉淀 含有
Na2SO4
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(3)将步骤①的现象补充完整: 产生气泡 。
(4)写出步骤②发生反应的化学方程式: Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl 。
产生气泡
Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl
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【实验结论】(5)白色固体物质是土壤含盐量高而析出的晶体,其中含有NaCl和 Na2CO3、Na2SO4 (填化学式)。
任务三 制定盆土的改良方案
(6)经过讨论,同学们确定这盆栀子花生长状况不良与土壤的酸碱性和含盐量都有关系,结合本地区水土特点制定了解决方案:将盆土更换为适宜栀子花生长的土壤,并在养护过程中适量施用 酸 性肥料调节盆土的酸碱性。
Na2CO3、Na2SO4
酸
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【反思评价】(7)反思过程中,小佳认为不进行任务一也可以得出本次探究活动的最终结论。你是否赞同并说明理由。 赞同,土壤中含有Na2CO3,Na2CO3溶液呈碱性 。
4.实践活动课中,同学们对膨松剂能使油条膨胀这一现象产生浓厚的兴趣,于是围绕膨松剂的成分和原理进行了如下项目式探究。
【查阅资料】①某膨松剂配料表成分:碳酸氢钠、磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]、玉米淀粉。
②玉米淀粉是一种填充剂,不参与反应。
任务一 揭示膨松剂使油条膨胀的原理
赞同,土壤中含有Na2CO3,Na2CO3溶液呈碱性
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【提出问题】使油条膨胀的气体是如何产生的?
【作出猜想】猜想一:碳酸氢钠能与磷酸二氢钙反应产生气体。
猜想二:碳酸氢钠受热会分解产生气体。
【实验探究】(1)设计实验方案并完成如下实验。
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实验步骤 实验现象 实验结论
取少量磷酸二氢钙于试管中,加水充分溶解,测定溶液的pH pH<7 磷酸二氢钙溶液呈 性,猜想一成立
向盛有膨松剂的试管中加入水
澄清石灰水变浑浊 猜想二成立。使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为
有大量气
泡产生
酸
Ca(OH)2+CO2
CaCO3↓+H2O
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【得出结论】使油条膨胀的气体既来自发面、醒面过程中碳酸氢钠与磷酸二氢钙的反应,又来自油炸过程中碳酸氢钠的受热分解。
【提出问题】碳酸钠与碳酸氢钠都能与酸反应产生气体,碳酸钠适合作膨松剂吗?
任务二 探究碳酸钠能否作膨松剂
【实验探究】(2)设计实验方案并完成如下实验。(装置气密性良好)
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分别取等浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液,测定pH NaHCO3溶液的pH=8;Na2CO3溶液的pH=11 Na2CO3溶液的碱性太强,影响食物口感
相同条件下,
,
甲中发生反应的化学方程式为
碳酸氢钠与盐酸反应产生的二氧化碳更多(或甲比乙产生的气体多)
NaHCO3+HCl
NaCl+H2O+CO2↑
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【得出结论】碳酸钠不适合作食品的膨松剂。
【讨论交流】(3)同学们认为若想得出上述结论,还需要补充的实验是 碳酸钠受热是否能分解产生气体 。
【拓展延伸】(4)“臭粉”(主要成分为NH4HCO3)也是膨松剂中的一种,受热分解产生二氧化碳的同时,也产生氨气,放出的气体量大,膨松效果好,但氨气极易溶于水。制作下列食品时,不适合用“臭粉”作膨松剂的是C (填字母)。
A.油炸面食 B.烘焙饼干 C.蒸馒头
(5)存放膨松剂时的注意事项是 保持干燥 (写出一条即可)。
碳酸钠受热是否能分解产生气体
C
保持干燥
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5.纯碱是一种重要的化工原料,广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产。某化学兴趣小组对纯碱的制备、性质及用途等开展项目式学习。
任务一 了解纯碱的制备——“侯氏制碱法”
“侯氏制碱法”的主要化学原理是利用饱和氯化钠溶液吸收氨气和二氧化碳,生成碳酸氢钠(沉淀)和氯化铵(NH4Cl),再加热碳酸氢钠即可制得纯碱。
(1)纯碱属于 盐 (选填“酸”“碱”或“盐”)。
(2)写出“侯氏制碱法”的化学方程式: NaCl+CO2+NH3+H2O NaHCO3↓+NH4Cl 。
盐
NaCl+CO2+NH3+H2O NaHCO3↓+NH4Cl
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任务二 探究纯碱的性质——Na2CO3溶液呈碱性
【查阅资料】①溶液呈碱性,是因为溶液中存在较多的OH-。
②Na2CO3在水中全部解离出Na+和C。
③CaCl2溶液呈中性,Ca2+、Cl-对溶液的酸碱性没有影响。
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【作出猜想】猜想一:H2O单独起作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性。
猜想二:Na+与H2O作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性。
猜想三:C与H2O作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性 。
C与H2O作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性 。
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【实验探究】
实验操作 实验现象 实验结论
向试管中加入一定量的蒸馏水,滴加2滴无色酚酞溶液 溶液无明显变化 猜想一不成立
向试管中加入一定量的NaCl溶液,滴加2滴无色酚酞溶液 溶液无明显变化 猜想二不成立
①向试管中加入一定量的Na2CO3溶液,滴入2滴无色酚酞溶液
②往①所得溶液中逐滴加入CaCl2溶液至过量 ①溶液由无色变成红色
②
猜想三成立
产生白色沉淀,
溶液由红色变为无色
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【解释与结论】同学们和老师交流,得知C和H2O作用,产生较多的OH-和另一种阴离子。
【拓展与延伸】结合任务二的所有信息和结论,运用初中化学所学知识,经过分析推理可得出结论:Na2CO3溶液中含有的阴离子是C、HC、OH- (填微粒符号)。
任务三 探究纯碱的用途——用于生产洗涤剂
【查阅资料】Na2CO3可用于生产洗涤剂。Na2CO3溶液呈碱性,可清洗油污,溶液的碱性越强,去油污效果越好。
【实验探究】兴趣小组继续对影响Na2CO3溶液去油污效果的因素进行探究。
C、HC、OH-
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用不同温度的水,配制溶质质量分数分别为2%、6%和10%的Na2CO3溶液,并测定溶液的pH,记录数据如下表所示。
实验
序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
溶质质量
分数 2% 2% 2% 6% 6% 6% 10% 10% 10%
溶液温度
/℃ 20 40 60 20 50 60 20 40 70
溶液pH 10.90 11.18 11.26 11.08 11.27 11.30 11.22 11.46 11.50
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【解释与结论】(1)实验①、实验②、实验③对比,可得出的结论是 温度越高,碳酸钠溶液的碱性越强 。
(2)要证明Na2CO3溶液的溶质质量分数变化与pH变化的关系,可选择的3个实验的序号是 ①④⑦ 。
温度越高,碳酸钠溶液的碱性越强
①④⑦
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【拓展与应用】下列物质可用于去油污的是BC (填字母)。
A.NaCl B.NaOH
C.K2CO3 D.CaCO3
BC
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暖宝宝
发热时间:10小时以上
性能:平均53 ℃,最高63 ℃
主要成分:铁粉、活性炭、氯化钠等
注意事项:使用时勿直接接触皮肤
图1
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