内容正文:
专题09 科学探究题
考点概览
题型一 制取氧气
题型二 制取二氧化碳
题型三 综合制取氧气和二氧化碳
物质性质的探究题型一
1.(2025·新疆吐鲁番·一模)某兴趣小组探究酸、碱、盐的性质,并利用其性质进行碳中和的探究学习。
(1)当今人们大量使用化石燃料,使大气中CO2含量增加,导致 加剧。减少CO2排放、实现碳中和成为全球共识。碳封存、碳捕集、碳替代、碳利用是实现碳中和的主要途径。
探究一:碳封存。
(2)将CO2注入油气层能起到驱油作用,既提高油的采收率,又实现碳封存。用下图装置模拟油气田封存CO2。连接A、B装置,将CO2从 端(填“a”或“b”)通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。
探究二:碳捕集。
小组同学探究酸、碱、盐的性质及CO2的捕集。
【设计与实验】
(3)甲同学设计如图装置,检查装置气密性,装入药品,关闭K1、K2、K3。
步骤Ⅰ:打开K1,向装满CO2的烧瓶C中注入50mLNaOH溶液,再关闭K1;
步骤Ⅱ:打开K2、观察到D中部分液体进入C中,有 (填写实验现象)产生,再关闭K2。
【实验结论】CO2能与NaOH反应。
【交流与讨论】
(4)用NaOH溶液“捕集CO2的反应的化学方程式为 。
(5)乙同学认为甲同学得出结论的证据不足,理由是二氧化碳能 ,也能使部分D中液体进入C中。
【实验拓展】
(6)打开K3,观察到E中稀盐酸进入D中,溶液变为无色。D中发生反应的化学方程式为 。
(7)为确定E中稀盐酸进入D中反应后的溶液中的溶质成分(酚酞除外),下列试剂可选用的是 (填字母序号)。
A.Fe2O3固体 B.AgNO3溶液 C.石蕊溶液 D.CuSO4溶液
探究三:碳利用。
(8)利用CO2与H2反应,产生有应用价值的液体有机物,可实现零碳排放。如可利用CO2与H2在一定条件下反应生成甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为 。
2.(2025·新疆·一模)有“锂”走遍天下,无“锂”寸步难行。随着技术的不断进步,锂(Li)离子电池的发展促进新能源电动汽车的不断发展。
(1)Li (填“得到”或“失去”)电子变成。电动汽车的电池放电时,其能量转化方式为 能转化为电能。
(2)锂离子电池中含有铝箔,通常由铝锭打造而成,说明铝具有良好的 性。
(3)锂离子电池中还含有铜箔,为验证铝和铜的金属活动性顺序,设计了如下实验:
【实验准备】:
a.铜片和铝片大小、体积相同
b.铝丝和铜丝表面均需要打磨
c.实验中取用的稀硫酸、溶液的质量分数和体积均相同
【实验过程】:
方案一
方案二
方案三
实验步骤
金属活动性
金属片上出现划痕者更活泼
金属丝表面产生气泡者更活泼
金属丝表面有银白色物质析出者更活泼
请回答下列问题:
①铝丝需打磨的目的是 。
②以上方案中,你认为能达到实验目的的是 (填方案序号)。
(4)若采用如图实验方案也可验证铝和铜的金属活动性顺序;实验过程中观察到的实验现象是铝丝表面有红色固体析出,溶液蓝色逐渐消失。
①烧杯中发生的化学反应方程式为
【实验分析】
②烧杯中铝丝与硫酸铜溶液反应的微观过程如图所示;(图中粒子未完全画出)。对此反应的分析正确的是 (填字母)。
A.硫酸铜溶液中含有的粒子只有、
B.反应过程实际是金属铝与的反应,反应前后没有改变
C.反应的实质是得电子生成、失电子生成
D.硫酸铜溶液呈蓝色,硫酸铝溶液为无色,说明蓝色与有关
(5)新能源车与燃油车相比,优点有______(填字母)。
A.无尾气排放 B.智能化程度高 C.废旧电池回收成本高
项目式探究题型二
1.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)新疆有众多盐湖、蕴藏着丰富的资源。某兴趣小组的同学围绕盐湖展开相关的探究活动。
环节一 调查研究
某盐湖化工厂利用当地的自然条件“夏天哂盐,冬天捞硝”,这里的“盐”是指NaCl,“硝”是指Na2SO4。氯化钠和硫酸钠的溶解度曲线如下图所示,回答下列问题。
(1)夏天晒“盐”得到的氯化钠的用途有 (任写一种)。
(2)冬天捞“硝”,需要经过 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)的过程。
(3)冬天捞“硝”后湖水中一定含有的溶质是 (写化学式)。
【分析解释】
(4)人们根据季节的气候条件差异实现“盐”和“硝”的分离,这主要是利用“盐”和“硝”的 不同这一性质。
环节二 实验探究
为探究夏天晒“盐”得到的粗盐中是否含有硫酸钠,兴趣小组的同学对含有氯化钠和硫酸钠的模拟盐湖水进行蒸发,有固体析出后趁热过滤,对所得固体进行探究。
【查阅资料】硫酸银(Ag2SO4)是微溶于水的白色固体;氯化银(AgCl)、硫酸钡(BaSO4)均是难溶于水的白色固体。
【方案研讨】
(5)
方案
方案设计
评价交流
1
取样,溶解,滴加少量硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则固体中含有Na2SO4。
有同学指出该方案不严谨,原因是 。
2
取样。溶解,滴加少量 溶液,若产生白色沉淀,则固体中含有Na2SO4。
写出该反应的化学方程式 。
【实验及结果】实施方案2,观察到有白色沉淀,表明模拟盐湖水蒸发后所得固体中含有Na2SO4。
【反思交流】
(6)在环节二中“有固体析出后趁热过滤”的原因是 。
(7)为得到较纯的NaCl,可用“花水”冲洗所得固体,既可除去表面的Na2SO4,又不损失NaCl,则“花水”应当是 (填序号)。
A.蒸馏水 B.稀盐酸 C.饱和Na2SO4溶液 D.饱和NaCl溶液
2.(2025·新疆吐鲁番·一模)食品脱氧剂可吸收氧气,通过减缓食品氧化来延长食品保质期。某研究小组的同 学利用某种脱氧剂开展以下项目式学习。
【查阅资料】
食品脱氧剂的主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠等;铁、四氧化三铁都能被磁铁吸引。
任务一:探究脱氧剂的成分中有单质铁
小组同学剪开一包脱氧剂倒于白纸上,观察到有黑色粉末和少量白色固体,推测黑色粉 末可能是铁粉、活性炭、四氧化三铁等。小茗同学用磁铁吸引脱氧剂,观察到样品中有黑色 固体被吸引,得出结论此脱氧剂中有铁粉。
(1)小腾同学认为他的结论不正确,理由是 。
(2)同学们设计了如下实验方案继续探究。
实验
实验现象
结论与解释
I.取被磁铁吸出的黑色固体于试管中,加入适量稀硫酸
黑色固体逐渐减少, 溶液由无色变为浅绿色
脱氧剂中含有铁单质。
Ⅱ.取被磁铁吸出的黑色固体 于试管中,加入 溶液
黑色固体表面出现红色固 体,溶液由蓝色变为浅绿色
实验I、Ⅱ中发生反应的化学方程式为: I .Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
Ⅱ.
任务二:探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响
【提出问题】活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果有什么影响?
【 进行实验 】
室温下,利用5g 铁粉和10滴水,改变活性炭和氯化钠的用量(下表),用氧气传感器测 定密闭容器中氧气含量的变化,实验结果如下图甲、图乙所示。
编号
铁粉/g
活性炭/g
氯化钠/g
1
5
0
1
2
5
0.75
0
3
5
0.75
1
4
5
1.5
1
5
5
a
2
【实验分析】
(3)实验5中,a= 。实验1、3、4的目的是 。
【得出结论】
(4)结合图乙,对比实验2、3、5可以得到的结论是 。
【反思交流】
(5)影响脱氧剂脱氧效果的因素可能还有 。
任务三:回收设计
【 查阅资料】
1.使用过的脱氧剂中含有氧化铁、氯化钠、碳酸钠、硅藻土、碳、铁;
2.硅藻土不溶于水和酸;
3.FeCl3溶液与Fe、Zn均能反应生成FeCl2。 小斌同学设计了以下回收铁的流程。
(6)步骤②中氧化物发生反应的化学方程式为 。
(7)乙同学认为上述回收流程可以省略步骤①,原因是 。
3.(2025·新疆昌吉·一模)学习小组同学对洗衣剂的变迁产生了兴趣,开展探究性活动。
任务一:谈古——古代洗衣剂“灰”
【资料卡片】①“灰”就是草木灰,其主要成分为碳酸钾;②碱性溶液可清洗油污,碱性越强,去油污效果越好。
【实验准备】在实验室里焚烧秸秆,获得草木灰,称取克草木灰,用一定温度的热水浸泡并过滤,将滤液平均分成两份。
【探究实验】草木灰浸出液的酸碱性。
(1)取少量滤液于试管中,滴加 溶液,若溶液变红色,则草木灰浸出液显碱性。
【探究实验二】草木灰中碳酸钾的含量。
对另一份滤液进行了实验,部分实验过程如图所示:
【实验反思】
(2)为了干燥气体,B装置中盛放的试剂是 (填名称)。
(3)实验测定C装置质量增重了b克,原因是吸收了 。
(4)实验结束后继续通一段时间氮气的目的是 。
任务二:论今——现代洗衣剂“爆炸盐”
超市出售的爆炸盐洗衣剂能轻松洗去顽固污渍,小组同学继续进行探究。
【查阅资料】
爆炸盐是一种含有过碳酸钠的洗涤用品,过碳酸钠遇水后发生分解,生成过氧化氢和一种碳酸盐,洗涤效果与这两种物质的性质相关。
(5)根据以上信息,写出碳酸盐中的阳离子 (用符号表示)。
(6)为了验证生成的过氧化氢,进行如下实验:
实验操作
实验现象
实验结论
I..取适量爆炸盐于试管中,加水、振荡。将少量二氧化锰加入上述试管中,并将带火星的木条伸入试管内
有 产生,且带火星的木条复燃
爆炸盐遇水后有过氧化氢生成
II.向上述试管中,加入稀盐酸、迅速连接好带导管的橡胶塞,将导管的另一端伸入盛有澄清石灰水的试管中
有气泡产生,且
爆炸盐遇盐酸后有二氧化碳生成
【交流讨论】
(7)写出实验操作II中有气泡产生的化学方程式 。
(8)推测该爆炸盐的贮存条件:应该 存放。
4.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)乌鲁木齐地处亚欧大陆府邸,属于温带大陆性干旱气候,昼夜温差大,寒暑明显,在这种气候条件下,土壤中的钠、钾、钙、镁等元素不易被淋湿,容易在土壤中积累,导致土壤呈碱性。现某中学化学兴趣小组学生针对盐碱地土壤成分以及改善展开探究。
【活动目标】应用所学知识探究土壤酸碱性对植物生长的影响,制定土壤改良方案。
【活动设计与实施】
任务一:测定土壤酸碱性
(1)选取一定量的土壤样本与蒸馏水,按1:5的质量比在烧杯中混合,充分搅拌后静置,通过 (填操作名称)后得到土壤浸出液。
(2)取少量土壤浸出液于试管中,滴加无色酚酞溶液,溶液变为 色。
(3)用pH试纸测定该溶液pH的操作是在玻璃片上放一小片pH试纸, 再与标准比色卡对照。
【形成结论】土壤呈碱性,pH≈9
任务二:寻找改变溶液的酸碱性的方法
测量酸和碱反应过程的pH、温度变化。取一定量的稀盐酸和氢氧化钠溶液进行实验,用传感器实时获得溶液的pH、温度曲线,如图1图2所示。
(4)图1中胶头滴管的试剂为 。
(5)根据图2可知,酸和碱发生反应的依据是 ,写出该反应的化学反应方程式 酸和碱的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
任务三:制定土壤改良方案
小组同学根据查阅的资料得知:除了应用微生物菌肥、生物有机肥、秸秆还田等方式,改良碱性土壤外,还可以向土壤中施加某些物质。实验表明,硫酸亚铁、硫酸铵和磷酸二氢钾能够有效降低碱性土壤的pH,以改良1m³某处碱性土壤(pH为8.6)为例,实验数据如表所示。
土壤pH调节剂
用量(kg)
单价(元/kg)
总价(元)
施用60天后pH降低幅度
硫酸亚铁(FeSO4)
4
1.6
6.4
0.41-2.28
硫酸铵[(NH4)2SO4]
5
1.5
7.5
0.45-1.8
磷酸二氢钾(KH2PO4)
6
9.8
58.8
0.21-0.69
(6)由表中信息可知,硫酸亚铁、硫酸铵和磷酸二氢钾中, 是最好的土壤pH调节剂;
(7)根据土壤状况,改良酸性土壤应加入的物质是 。
5.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)金属是人类文明发展的重要物质。某校化学兴趣小组以“金属的探索与应用”为主题开展项目式学习。
【项目一】金属的认知与历史
(1)铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属,人类开始较大规模使用这三种金属的先后排序为 (用元素符号表示)。
(2)下列有关金属和金属材料的说法正确的是___________(填字母序号)
A.生铁的含碳量比钢高 B.将金做成金箔是利用了金的延展性
C.四氧化三铁、生铁和钢都是铁的合金 D.合金中至少有1种金属
【项目二】金属与氧气反应
(3)如图所示为铁丝在氧气中燃烧的实验。集气瓶底部放入少量水的作用是 。
【项目三】金属活动性顺序的探究
为验证铝、铜、银的金属活动性强弱,小组成员设计了以下四组实验。
(4)试管①中溶液的质量比实验前 (填“增大”或“减小”)。
(5)对比试管①②,观察到 ,可证明金属活动性:铝>铜。
(6)写出试管③反应的化学方程式 。
(7)为达成实验目的,若试管④的固体X是银,则Y溶液为 溶液。
(8)除了上述实验中已经用到的方法外,还可以选用如下试剂组合进行验证,合理的有___________(填字母序号)。
A.铜片、银片、硝酸铝溶液 B.银片、铝片、硝酸铜溶液
C.铝片、铜片、银片、稀盐酸 D.铜片、硝酸铝溶液、硝酸银溶液
(9)待试管中的反应完全停止后,将试管②和试管③中的物质全部倒入烧杯中,充分反应后,观察到烧杯中的红色固体表面有较多银白色固体出现,则反应后试管③中的物质有 。
【项目四】金属资源的利用
(10)中国航天事业的成就令世界瞩目,火箭是航天飞行器的运载工具。运载火箭外壳材料为铝合金。写出铝合金做外壳材料具备的优良性能是 (答一条)。
物质成分的探究题型三
1.(2025·新疆·一模)实验小组同学对市面上一款艾草精油自发热鞋垫感兴趣。鞋垫内除了装有发热材料外,还添加艾草中药成分,并采用透气耐磨的无纺布。
【查阅资料】发热鞋垫主要成分为艾草精油、铁粉、活性炭和氯化钠等。
【知识应用】
(1)提取艾草精油的一种方法是将艾叶与水充分浸泡,经蒸馏得到精油和水的混合物、该混合物 (选填“是”或“不是”)溶液,收集上层油类物质可获得艾草精油。
【问题一】自发热鞋垫的工作原理是什么?
(2)自发热鞋垫原理是铁生锈,即铁与 共同作用的结果,缓慢氧化放出热量。
【实验探究1】
(3)为了探究鞋垫中氯化钠的作用,小组同学用图1所示的装置进行实验,实验数据如图2所示。结合反应原理和对比图2中曲线,可知氯化钠能加快氧化反应,判断的依据是 。
【问题二】使用过的鞋垫中的固体是否还有铁粉、活性炭?
【实验探究2】
(4)步骤1:取少量固体于试管中,放入试管中,滴加硫酸铜溶液,观察到有 色固体析出,证明固体中有铁粉。该反应的化学方程式为 。
步骤2:取少量固体放在燃烧匙中进行图3所示操作。某同学认为实验中“烧杯内壁澄清石灰水变浑浊”作为“固体中含有活性炭”的证据不可靠,理由是 。该同学重新设计了图4的实验,最终证明固体中确实含有活性炭。
【交流反思】
(5)结合发热鞋垫及其探究结果,下列分析正确的是_________(填字母)。
A.金属的锈蚀对我们的生活生产有益无害
B.利用铁生锈原理可用于测定空气中氧气体积分数
C.可以回收氧化铁并冶炼成铁,实现原料的重复利用
D.自发热鞋垫须妥善保存,避免外袋破损而失效
2.(2025·新疆·一模)某兴趣小组的同学们以“稀盐酸与氢氧化钡溶液能否反应”为课题进行了科学探究。他们做了如图所示的实验:同学们在烧杯中加入10mL氢氧化钡溶液,然后滴加无色酚酞试液,继续向烧杯中滴加稀盐酸,边滴边搅拌,观察到 从而得出稀盐酸与氢氧化钡能发生反应的结论。
他们继续向反应后溶液M中滴加完碳酸钠溶液,发现只有白色沉淀产生,无其它实验现象。由此可知,在没有滴加碳酸钠溶液前,溶液M中含有的溶质是 (填化学式、不考虑酚酞)。
【提出问题】滴加完碳酸钠溶液后反应最终所得溶液N的溶质成分是什么(不考虑酚酞)?
【猜想与假设】
甲同学猜想:NaCl、
乙同学猜想:NaCl
丙同学猜想:NaCl、
【分析与交流】上述猜想中不合理是 同学的猜想。甲同学猜想溶液N中含有NaCl的依据是 (用化学方程式表示)。
【活动与探究】同学们取少量溶液N,向其中滴加 ,观察到 ,即可确定乙同学的猜想正确。
【总结与提升】通过上述探究可知:要验证两种物质是否发生反应,可以从检验反应物是否消失和检验 两个角度进行探究。
3.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)海水晒盐可制得粗盐,粗盐除氯化钠外,还含有 以及泥沙等杂质,以下是某化学兴趣小组制订的一套制备精盐的实验方案,步骤如图所示:
【查阅资料】可溶性钡盐有剧毒,可以导致蛋白质变性,破坏体内各种酶,使一系列生理活动被破坏。
(1)步骤①中玻璃棒的作用是 ,溶解粗盐时所加水的质量不宜过多,也不宜过少,过多会造成 ,过少会使得精盐的产率 (填“偏高”或“偏低”)。
(2)下列试剂X 符合要求的是_____(填字母)。
A.氧化钙 B.氢氧化钡溶液 C.氢氧化钠溶液 D.氢氧化钙溶液 E.氢氧化钾溶液
(3)氯化钡溶液和碳酸钠溶液的添加顺序 (填“能”或“不能”)颠倒,沉淀B中的成分是BaSO4、CaCO3、BaCO3和 Mg(OH)2;加入盐酸的作用是 ,写出一个可能发生反应的化学方程式 。
(4)某同学为了检验溶液C 是否有盐酸剩余,设计的下列方案中正确的是 (填字母)。
A.取样,加入铜,若无现象,说明没有盐酸剩余
B.取样,测溶液pH,若pH<7,说明有盐酸剩余
C.取样,加碳酸钠溶液,若有气泡产生,说明有盐酸剩余
D.取样,加硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,说明有盐酸剩余
物质变质的探究题型四
1.(2025·新疆喀什·一模)兴趣小组的同学发现喀什市道路两边和公园的树干刷上了一层白色的物质。这层白色物质是含有硫黄粉等的石灰浆,可保护树木,防止冻伤,并防止害虫产卵。兴趣小组的同学知道配制石灰乳的原料是生石灰,容易与空气成分反应而变质,故对原料是否变质及成分进行了以下探究。
【查阅资料】
澄清的石灰水能与氯化铜溶液发生复分解反应,生成蓝色沉淀。
【猜想与假设】
(1)填写空白处
猜想
—
二
三
四
五
成分
CaO
CaO、
【实验探究】
(2)取部分样品于试管中,加水后无放热现象,说明样品中不含有 (填化学式)
(3)继续向试管中滴加足量稀盐酸,有气泡出现,说明样品中含有 (填化学式)
(4)为了进一步确定样品中有无其他成分,小组同学设计了以下三种方案。
另取部分原料于烧杯中,加水并搅拌,静置后取上层清液于3支试管中,向3支试管中分别滴加酚酞、通入二氧化碳、滴加氯化铜溶液,请填下表:
实验方案
一
二
三
实验操作
实验现象
溶液
澄清溶液变浑浊
溶液中有 产生
化学方程式
【实验结论】
(5)通过以上实验探究,得出原料已经变质,猜想 成立。
【拓展迁移】
(6)小组同学反思了生石灰变质的原因,认识到实验室保存应注意 。
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专题09 科学探究题
考点概览
题型一 制取氧气
题型二 制取二氧化碳
题型三 综合制取氧气和二氧化碳
物质性质的探究题型一
1.(2025·新疆吐鲁番·一模)某兴趣小组探究酸、碱、盐的性质,并利用其性质进行碳中和的探究学习。
(1)当今人们大量使用化石燃料,使大气中CO2含量增加,导致 加剧。减少CO2排放、实现碳中和成为全球共识。碳封存、碳捕集、碳替代、碳利用是实现碳中和的主要途径。
探究一:碳封存。
(2)将CO2注入油气层能起到驱油作用,既提高油的采收率,又实现碳封存。用下图装置模拟油气田封存CO2。连接A、B装置,将CO2从 端(填“a”或“b”)通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。
探究二:碳捕集。
小组同学探究酸、碱、盐的性质及CO2的捕集。
【设计与实验】
(3)甲同学设计如图装置,检查装置气密性,装入药品,关闭K1、K2、K3。
步骤Ⅰ:打开K1,向装满CO2的烧瓶C中注入50mLNaOH溶液,再关闭K1;
步骤Ⅱ:打开K2、观察到D中部分液体进入C中,有 (填写实验现象)产生,再关闭K2。
【实验结论】CO2能与NaOH反应。
【交流与讨论】
(4)用NaOH溶液“捕集CO2的反应的化学方程式为 。
(5)乙同学认为甲同学得出结论的证据不足,理由是二氧化碳能 ,也能使部分D中液体进入C中。
【实验拓展】
(6)打开K3,观察到E中稀盐酸进入D中,溶液变为无色。D中发生反应的化学方程式为 。
(7)为确定E中稀盐酸进入D中反应后的溶液中的溶质成分(酚酞除外),下列试剂可选用的是 (填字母序号)。
A.Fe2O3固体 B.AgNO3溶液 C.石蕊溶液 D.CuSO4溶液
探究三:碳利用。
(8)利用CO2与H2反应,产生有应用价值的液体有机物,可实现零碳排放。如可利用CO2与H2在一定条件下反应生成甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)温室效应
(2)b
(3)白色沉淀生成,溶液呈红色
(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
(5)溶于水
(6)Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O
(7)AC
(8)CO2+3H2CH3OH+H2O
【详解】(1)大气中CO2含量增加,导致温室效应加剧,故填温室效应。
(2)二氧化碳不溶于水,且密度比油小,将CO2从短管,即b端通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中,故填b。
(3)C中二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,打开K2、观察到D中部分液体进入C中,氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,观察到有白色沉淀生成,溶液呈红色,故填白色沉淀生成,溶液呈红色。
(4)用NaOH溶液“捕集CO2时,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,故反应的化学方程式写为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
(5)二氧化碳溶于水,向装满CO2的烧瓶C中注入50mLNaOH溶液,二氧化碳溶于氢氧化钠溶液的水中,C中的压强减小,打开K2,也会观察到D中部分液体进入C中,故填溶于水。
(6)打开K3,观察到E中稀盐酸进入D中,E中的稀盐酸和D中的氢氧化钙反应生成氯化钙和水,故反应的化学方程式写为:Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O。
(7)A、Fe2O3能够与盐酸反应生成氯化铁和水,溶液呈黄色,加入Fe2O3后,如固体减少,溶液呈黄色,说明溶液中含有盐酸,选项正确;
B、AgNO3既能够与盐酸反应生成氯化银沉淀和硝酸,也能够与氯化钙反应生成氯化银沉淀和硝酸钙,都产生白色沉淀,不能检验溶液的成分,选选项错误;
C、石蕊溶液遇到呈酸性的盐酸变红,加入石蕊溶液后溶液变红,说明溶液中含有盐酸,选项正确;
D.CuSO4溶液与稀盐酸不反应,不能检验盐酸的存在,选项错误,故填AC。
(8)CO2与H2在一定条件下反应生成甲醇(CH3OH)和水,故反应的化学方程式写为:CO2+3H2CH3OH+H2O。
2.(2025·新疆·一模)有“锂”走遍天下,无“锂”寸步难行。随着技术的不断进步,锂(Li)离子电池的发展促进新能源电动汽车的不断发展。
(1)Li (填“得到”或“失去”)电子变成。电动汽车的电池放电时,其能量转化方式为 能转化为电能。
(2)锂离子电池中含有铝箔,通常由铝锭打造而成,说明铝具有良好的 性。
(3)锂离子电池中还含有铜箔,为验证铝和铜的金属活动性顺序,设计了如下实验:
【实验准备】:
a.铜片和铝片大小、体积相同
b.铝丝和铜丝表面均需要打磨
c.实验中取用的稀硫酸、溶液的质量分数和体积均相同
【实验过程】:
方案一
方案二
方案三
实验步骤
金属活动性
金属片上出现划痕者更活泼
金属丝表面产生气泡者更活泼
金属丝表面有银白色物质析出者更活泼
请回答下列问题:
①铝丝需打磨的目的是 。
②以上方案中,你认为能达到实验目的的是 (填方案序号)。
(4)若采用如图实验方案也可验证铝和铜的金属活动性顺序;实验过程中观察到的实验现象是铝丝表面有红色固体析出,溶液蓝色逐渐消失。
①烧杯中发生的化学反应方程式为
【实验分析】
②烧杯中铝丝与硫酸铜溶液反应的微观过程如图所示;(图中粒子未完全画出)。对此反应的分析正确的是 (填字母)。
A.硫酸铜溶液中含有的粒子只有、
B.反应过程实际是金属铝与的反应,反应前后没有改变
C.反应的实质是得电子生成、失电子生成
D.硫酸铜溶液呈蓝色,硫酸铝溶液为无色,说明蓝色与有关
(5)新能源车与燃油车相比,优点有______(填字母)。
A.无尾气排放 B.智能化程度高 C.废旧电池回收成本高
【答案】(1) 失去 化学
(2)延展
(3) 除去铝丝表面的氧化膜 二
(4) BD
(5)AB
【详解】(1)锂原子的最外层电子数为,在化学反应中易失去1个电子形成;
电动汽车的电池放电时,其能量转化方式为化学能转化为电能;
(2)锂离子电池中含有铝箔,通常由铝锭打造而成,说明铝具有良好的延展性;
(3)①铝丝需打磨的目的是除去铝丝表面的氧化膜;
②方案一铜片、铝片相互刻划,金属片上出现划痕者,只能说明该金属硬度更小,不能判断铝和铜的金属活动性强弱,不能达到实验目的;方案二①试管中铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,有气泡生成,②试管中铜与稀硫酸不反应,无明显现象,说明铝的金属活动性比氢强,铜的金属活动性比氢弱,即Al>H>Cu,能达到实验目的;方案三A试管中铝与硝酸银反应生成银和硝酸铝,B试管中铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜,铝丝和铜丝表面都有银白色物质析出,说明铝和铜都比银活泼,而铝和铜的金属活动性无法判断,不能达到实验目的;综上可知,能达到实验目的的是方案二;
(4)①铝与硫酸铜反应生成铜和硫酸铝,化学方程式为;
②A、硫酸铜溶液中含有的粒子有、和,说法错误,不符合题意;
B、铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜,反应过程实际是金属铝与的反应,反应前后没有改变,说法正确,符合题意;
C、铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜,反应过程实际是金属铝与铜离子反应生成铝离子和铜,反应的实质是失电子生成、得电子生成,说法错误,不符合题意;
D、硫酸铜溶液呈蓝色,硫酸铝溶液为无色,说明蓝色与有关,说法正确,符合题意。
故选:BD;
(5)新能源车与燃油车相比,优点有无尾气排放、智能化程度高,而废旧电池回收成本高是其缺点,故选:AB。
项目式探究题型二
1.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)新疆有众多盐湖、蕴藏着丰富的资源。某兴趣小组的同学围绕盐湖展开相关的探究活动。
环节一 调查研究
某盐湖化工厂利用当地的自然条件“夏天哂盐,冬天捞硝”,这里的“盐”是指NaCl,“硝”是指Na2SO4。氯化钠和硫酸钠的溶解度曲线如下图所示,回答下列问题。
(1)夏天晒“盐”得到的氯化钠的用途有 (任写一种)。
(2)冬天捞“硝”,需要经过 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)的过程。
(3)冬天捞“硝”后湖水中一定含有的溶质是 (写化学式)。
【分析解释】
(4)人们根据季节的气候条件差异实现“盐”和“硝”的分离,这主要是利用“盐”和“硝”的 不同这一性质。
环节二 实验探究
为探究夏天晒“盐”得到的粗盐中是否含有硫酸钠,兴趣小组的同学对含有氯化钠和硫酸钠的模拟盐湖水进行蒸发,有固体析出后趁热过滤,对所得固体进行探究。
【查阅资料】硫酸银(Ag2SO4)是微溶于水的白色固体;氯化银(AgCl)、硫酸钡(BaSO4)均是难溶于水的白色固体。
【方案研讨】
(5)
方案
方案设计
评价交流
1
取样,溶解,滴加少量硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则固体中含有Na2SO4。
有同学指出该方案不严谨,原因是 。
2
取样。溶解,滴加少量 溶液,若产生白色沉淀,则固体中含有Na2SO4。
写出该反应的化学方程式 。
【实验及结果】实施方案2,观察到有白色沉淀,表明模拟盐湖水蒸发后所得固体中含有Na2SO4。
【反思交流】
(6)在环节二中“有固体析出后趁热过滤”的原因是 。
(7)为得到较纯的NaCl,可用“花水”冲洗所得固体,既可除去表面的Na2SO4,又不损失NaCl,则“花水”应当是 (填序号)。
A.蒸馏水 B.稀盐酸 C.饱和Na2SO4溶液 D.饱和NaCl溶液
【答案】(1)作调味品或配制生理盐水等
(2)降温结晶
(3)
(4)溶解度受温度影响
(5) 若固体中含有氯化钠,滴加硝酸银溶液也会产生白色沉淀 氯化钡(合理即可)
(6)防止硫酸钠在过滤过程中因温度降低而结晶析出
(7)D
【详解】(1)夏天晒“盐”得到的NaCl的用途有作调味品、配制生理盐水、农业选种等;
(2)硫酸钠的溶解度随温度升高而增大,且硫酸钠的溶解度受温度变化影响较大,温度降低,硫酸钠的溶解度减小,会结晶析出,所以冬天捞“硝”,需要经过降温结晶的过程;
(3)冬天捞“硝”后,硫酸钠已结晶析出,氯化钠还存在湖水中,得到的是硫酸钠的饱和溶液,湖水中仍然存在硫酸钠,所以湖水中一定含有的溶质是;
(4)人们根据季节的气候条件差异实现“盐”和“硝”的分离,这主要是利用“盐”和“硝”的溶解度受温度影响不同这一性质,“盐”(氯化钠)的溶解度受温度变化影响不大,可采用蒸发结晶的方法得到“盐”,故“夏天晒盐”,“硝”(硫酸钠)的溶解度随温度的升高而增大,且硫酸的溶解度受温度变化影响较大,应采用降温结晶的方法得到“硝”,故“冬天捞硝”;
(5)方案1:取样,溶解,滴加少量硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则固体中含有Na2SO4,该方案不严谨,因为若固体中含有氯化钠,滴加硝酸银也会产生白色沉淀氯化银,所以无法确定产生的白色沉淀是硫酸银,从而无法确定固体中含有硫酸钠;
方案2:根据结论固体中含有硫酸钠,根据硫酸钠和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠,则可取样、溶解、滴加少量氯化钡溶液,若产生白色沉淀,则说明固体中含有硫酸钠,化学方程式为;
(6)硫酸钠的溶解度随温度降低而减小,在环节二中“有固体析出后趁热过滤”的原因是防止硫酸钠在过滤过程中因温度降低而结晶析出;
(7)为得到较纯的NaCl,可用“花水”冲洗所得固体,既可除去表面的Na2SO4,又不损失NaCl,则“花水”应该是饱和NaCl溶液,饱和氯化钠溶液不能继续溶解氯化钠,但是可以溶解硫酸钠,从而除去硫酸钠杂质,又不损失NaCl,以便得到较纯的氯化钠,故选D。
2.(2025·新疆吐鲁番·一模)食品脱氧剂可吸收氧气,通过减缓食品氧化来延长食品保质期。某研究小组的同 学利用某种脱氧剂开展以下项目式学习。
【查阅资料】
食品脱氧剂的主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠等;铁、四氧化三铁都能被磁铁吸引。
任务一:探究脱氧剂的成分中有单质铁
小组同学剪开一包脱氧剂倒于白纸上,观察到有黑色粉末和少量白色固体,推测黑色粉 末可能是铁粉、活性炭、四氧化三铁等。小茗同学用磁铁吸引脱氧剂,观察到样品中有黑色 固体被吸引,得出结论此脱氧剂中有铁粉。
(1)小腾同学认为他的结论不正确,理由是 。
(2)同学们设计了如下实验方案继续探究。
实验
实验现象
结论与解释
I.取被磁铁吸出的黑色固体于试管中,加入适量稀硫酸
黑色固体逐渐减少, 溶液由无色变为浅绿色
脱氧剂中含有铁单质。
Ⅱ.取被磁铁吸出的黑色固体 于试管中,加入 溶液
黑色固体表面出现红色固 体,溶液由蓝色变为浅绿色
实验I、Ⅱ中发生反应的化学方程式为: I .Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
Ⅱ.
任务二:探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响
【提出问题】活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果有什么影响?
【 进行实验 】
室温下,利用5g 铁粉和10滴水,改变活性炭和氯化钠的用量(下表),用氧气传感器测 定密闭容器中氧气含量的变化,实验结果如下图甲、图乙所示。
编号
铁粉/g
活性炭/g
氯化钠/g
1
5
0
1
2
5
0.75
0
3
5
0.75
1
4
5
1.5
1
5
5
a
2
【实验分析】
(3)实验5中,a= 。实验1、3、4的目的是 。
【得出结论】
(4)结合图乙,对比实验2、3、5可以得到的结论是 。
【反思交流】
(5)影响脱氧剂脱氧效果的因素可能还有 。
任务三:回收设计
【 查阅资料】
1.使用过的脱氧剂中含有氧化铁、氯化钠、碳酸钠、硅藻土、碳、铁;
2.硅藻土不溶于水和酸;
3.FeCl3溶液与Fe、Zn均能反应生成FeCl2。 小斌同学设计了以下回收铁的流程。
(6)步骤②中氧化物发生反应的化学方程式为 。
(7)乙同学认为上述回收流程可以省略步骤①,原因是 。
【答案】(1)四氧化三铁也能被磁铁吸引
(2) 产生气泡 氯化铜或硫酸铜 或
(3) 0.75 探究活性炭的用量对脱氧反应速率的影响
(4)相同条件下,氯化钠用量越大,脱氧反应速率越快
(5)温度(合理即可)
(6)
(7)这是回收铁的流程,步骤①用磁铁吸引出来的铁又要加入溶液中,经过一系列反应,最终形成回收的铁,所以可以省略步骤①,让磁铁吸引出来的铁直接在溶液中参与这些反应,效果是一样的。
【详解】(1)铁粉和四氧化三铁都具有磁性,都能被磁铁吸引,故观察到样品中有黑色固体被吸引,不能得出结论此脱氧剂中有铁粉;
(2)根据实验结论脱氧剂中含有铁单质,取被磁铁吸出的黑色固体于试管中,加入适量稀硫酸,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,故现象是黑色固体逐渐减少,产生气泡,溶液由无色变为浅绿色,浅绿色溶液为亚铁盐的溶液;根据实验现象黑色固体表面出现红色固体,溶液由蓝色变为浅绿色,可知加入的溶液为含有铜离子的溶液,即硫酸铜或氯化铜溶液,故化学方程式为:或;
(3)室温下,利用5g铁粉和10滴水,探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响。实验2、3中活性炭的量相同、氯化钠质量不同,可知实验2、3、5探究氯化钠的用量对脱氧效果的影响,则应控制氯化钠的量不同,活性炭的量相同,故a为0.75g;实验1、3、4中,氯化钠的用量相同,活性炭的用量不同,可知实验1、3、4的目的是探究活性炭的用量对脱氧反应速率的影响;
(4)由表格信息可知,实验2、3、5中活性炭的用量相同,氯化钠的用量不同,可知实验2、3、5探究氯化钠的用量对脱氧速率的影响,结合图2,对比实验2、3、5以得到的结论是相同条件下,氯化钠用量越大,脱氧反应速率越快;
(5)影响反应速率的因素有接触面积、是否加催化剂、温度等,则影响脱氧剂脱氧效果的因素可能还有温度;
(6)脱氧剂样品中只有氧化铁为氧化物,故步骤②中氧化物发生的反应氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,化学方程式为 :;
(7)这是回收铁的流程,步骤①用磁铁吸引出来的铁又要加入溶液中,经过一系列反应,最终形成回收的铁,所以可以省略步骤①,让磁铁吸引出来的铁直接在溶液中参与这些反应,效果是一样的。
3.(2025·新疆昌吉·一模)学习小组同学对洗衣剂的变迁产生了兴趣,开展探究性活动。
任务一:谈古——古代洗衣剂“灰”
【资料卡片】①“灰”就是草木灰,其主要成分为碳酸钾;②碱性溶液可清洗油污,碱性越强,去油污效果越好。
【实验准备】在实验室里焚烧秸秆,获得草木灰,称取克草木灰,用一定温度的热水浸泡并过滤,将滤液平均分成两份。
【探究实验】草木灰浸出液的酸碱性。
(1)取少量滤液于试管中,滴加 溶液,若溶液变红色,则草木灰浸出液显碱性。
【探究实验二】草木灰中碳酸钾的含量。
对另一份滤液进行了实验,部分实验过程如图所示:
【实验反思】
(2)为了干燥气体,B装置中盛放的试剂是 (填名称)。
(3)实验测定C装置质量增重了b克,原因是吸收了 。
(4)实验结束后继续通一段时间氮气的目的是 。
任务二:论今——现代洗衣剂“爆炸盐”
超市出售的爆炸盐洗衣剂能轻松洗去顽固污渍,小组同学继续进行探究。
【查阅资料】
爆炸盐是一种含有过碳酸钠的洗涤用品,过碳酸钠遇水后发生分解,生成过氧化氢和一种碳酸盐,洗涤效果与这两种物质的性质相关。
(5)根据以上信息,写出碳酸盐中的阳离子 (用符号表示)。
(6)为了验证生成的过氧化氢,进行如下实验:
实验操作
实验现象
实验结论
I..取适量爆炸盐于试管中,加水、振荡。将少量二氧化锰加入上述试管中,并将带火星的木条伸入试管内
有 产生,且带火星的木条复燃
爆炸盐遇水后有过氧化氢生成
II.向上述试管中,加入稀盐酸、迅速连接好带导管的橡胶塞,将导管的另一端伸入盛有澄清石灰水的试管中
有气泡产生,且
爆炸盐遇盐酸后有二氧化碳生成
【交流讨论】
(7)写出实验操作II中有气泡产生的化学方程式 。
(8)推测该爆炸盐的贮存条件:应该 存放。
【答案】(1)酚酞
(2)浓硫酸
(3)二氧化碳/CO2
(4)将装置内残留的二氧化碳全部排入 C 装置被吸收,使测量结果更准确
(5)Na+
(6) 气泡 澄清石灰水变浑浊
(7)Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
(8)密封防潮
【详解】(1)根据实验结论草木灰浸出液显碱性,碱性溶液遇无色酚酞溶液变红,则取少量滤液于试管中,滴加无色酚酞溶液,溶液变红色,说明草木灰浸出液显碱性;
(2)稀硫酸与碳酸钾反应生成硫酸钾、二氧化碳和水,浓硫酸具有吸水性且不与二氧化碳反应,则为了干燥气体,B装置中盛放的试剂是浓硫酸;
(3)实验测定C装置质量增重了b克,原因是吸收了二氧化碳,氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水;
(4)实验结束后继续通一段时间氮气的目的是将装置内残留的二氧化碳全部排入 C 装置被吸收,使测量结果更准确;
(5)过碳酸钠遇水后发生分解,生成过氧化氢和碳酸钠,则碳酸钠中的阳离子是钠离子,其离子符号为Na+;
(6)根据实验结论爆炸盐遇水后有过氧化氢生成,则取适量爆炸盐于试管中,加水、振荡,将少量二氧化锰加入上述试管中,并将带火星的木条伸入试管内,过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气,氧气能使带火星的木条复燃,故实验现象为有气泡产生,且木条复燃;
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,所以有气泡产生,且澄清石灰水变浑浊,可证明爆炸盐遇盐酸后有二氧化碳生成。
(7)实验操作II中有气泡产生发生的反应是碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,化学方程式为 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;
(8)过碳酸钠遇水后发生分解,所以该爆炸盐应该密封防潮存放。
4.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)乌鲁木齐地处亚欧大陆府邸,属于温带大陆性干旱气候,昼夜温差大,寒暑明显,在这种气候条件下,土壤中的钠、钾、钙、镁等元素不易被淋湿,容易在土壤中积累,导致土壤呈碱性。现某中学化学兴趣小组学生针对盐碱地土壤成分以及改善展开探究。
【活动目标】应用所学知识探究土壤酸碱性对植物生长的影响,制定土壤改良方案。
【活动设计与实施】
任务一:测定土壤酸碱性
(1)选取一定量的土壤样本与蒸馏水,按1:5的质量比在烧杯中混合,充分搅拌后静置,通过 (填操作名称)后得到土壤浸出液。
(2)取少量土壤浸出液于试管中,滴加无色酚酞溶液,溶液变为 色。
(3)用pH试纸测定该溶液pH的操作是在玻璃片上放一小片pH试纸, 再与标准比色卡对照。
【形成结论】土壤呈碱性,pH≈9
任务二:寻找改变溶液的酸碱性的方法
测量酸和碱反应过程的pH、温度变化。取一定量的稀盐酸和氢氧化钠溶液进行实验,用传感器实时获得溶液的pH、温度曲线,如图1图2所示。
(4)图1中胶头滴管的试剂为 。
(5)根据图2可知,酸和碱发生反应的依据是 ,写出该反应的化学反应方程式 酸和碱的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
任务三:制定土壤改良方案
小组同学根据查阅的资料得知:除了应用微生物菌肥、生物有机肥、秸秆还田等方式,改良碱性土壤外,还可以向土壤中施加某些物质。实验表明,硫酸亚铁、硫酸铵和磷酸二氢钾能够有效降低碱性土壤的pH,以改良1m³某处碱性土壤(pH为8.6)为例,实验数据如表所示。
土壤pH调节剂
用量(kg)
单价(元/kg)
总价(元)
施用60天后pH降低幅度
硫酸亚铁(FeSO4)
4
1.6
6.4
0.41-2.28
硫酸铵[(NH4)2SO4]
5
1.5
7.5
0.45-1.8
磷酸二氢钾(KH2PO4)
6
9.8
58.8
0.21-0.69
(6)由表中信息可知,硫酸亚铁、硫酸铵和磷酸二氢钾中, 是最好的土壤pH调节剂;
(7)根据土壤状况,改良酸性土壤应加入的物质是 。
【答案】(1)过滤
(2)红
(3)用洁净、干燥的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸上,观察颜色的变化,
(4)氢氧化钠溶液
(5) 随着氢氧化钠溶液的滴入,pH由小于7逐渐增大为大于7 放热
(6)硫酸亚铁/FeSO4
(7)熟石灰
【详解】(1)过滤可实现固液分离,故选取一定量的土壤样本与蒸馏水,按1:5的质量比在烧杯中混合,充分搅拌后静置,通过过滤后得到土壤浸出液;
(2)无色酚酞试液在碱性溶液中变红,在中性和酸性溶液中均不变色,由结论可知,该土壤呈碱性,故取少量土壤浸出液于试管中,滴加无色酚酞溶液,溶液变为红色;
(3)用pH试纸测定该溶液pH的操作是在玻璃片上放一小片pH试纸,用洁净、干燥的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸上,观察颜色的变化,然后与标准比色卡对照;
(4)由图可知,一开始pH小于7,随着胶头滴管中溶液的滴入,pH逐渐增大至大于7,故该实验是将氢氧化钠溶液滴入稀盐酸中,故胶头滴管中的试剂为氢氧化钠溶液;
(5)稀盐酸显酸性,pH小于7,滴入氢氧化钠溶液,氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水,酸性减弱,pH逐渐增大,当恰好完全反应时,pH=7,当氢氧化钠溶液过量时,pH大于7,故pH由小于7逐渐变为大于7,说明氢氧化钠和稀盐酸发生了反应;
氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水,该反应的化学方程式为:;
由图2可知,随着反应的进行,温度升高,说明酸和碱的反应是放热反应;
(6)由表中信息可知,硫酸亚铁用量少、成本低、降pH效果明显,因而是最好的土壤pH调节剂;
(7)熟石灰显碱性,能与酸性物质反应,可用于改良酸性土壤。
5.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)金属是人类文明发展的重要物质。某校化学兴趣小组以“金属的探索与应用”为主题开展项目式学习。
【项目一】金属的认知与历史
(1)铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属,人类开始较大规模使用这三种金属的先后排序为 (用元素符号表示)。
(2)下列有关金属和金属材料的说法正确的是___________(填字母序号)
A.生铁的含碳量比钢高 B.将金做成金箔是利用了金的延展性
C.四氧化三铁、生铁和钢都是铁的合金 D.合金中至少有1种金属
【项目二】金属与氧气反应
(3)如图所示为铁丝在氧气中燃烧的实验。集气瓶底部放入少量水的作用是 。
【项目三】金属活动性顺序的探究
为验证铝、铜、银的金属活动性强弱,小组成员设计了以下四组实验。
(4)试管①中溶液的质量比实验前 (填“增大”或“减小”)。
(5)对比试管①②,观察到 ,可证明金属活动性:铝>铜。
(6)写出试管③反应的化学方程式 。
(7)为达成实验目的,若试管④的固体X是银,则Y溶液为 溶液。
(8)除了上述实验中已经用到的方法外,还可以选用如下试剂组合进行验证,合理的有___________(填字母序号)。
A.铜片、银片、硝酸铝溶液 B.银片、铝片、硝酸铜溶液
C.铝片、铜片、银片、稀盐酸 D.铜片、硝酸铝溶液、硝酸银溶液
(9)待试管中的反应完全停止后,将试管②和试管③中的物质全部倒入烧杯中,充分反应后,观察到烧杯中的红色固体表面有较多银白色固体出现,则反应后试管③中的物质有 。
【项目四】金属资源的利用
(10)中国航天事业的成就令世界瞩目,火箭是航天飞行器的运载工具。运载火箭外壳材料为铝合金。写出铝合金做外壳材料具备的优良性能是 (答一条)。
【答案】(1)Cu、Fe、Al
(2)ABD
(3)防止高温熔融物溅落炸裂瓶底
(4)减小
(5)试管①产生气泡,试管②无气泡产生
(6)
(7)硫酸铜(或氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐)
(8)BD
(9)硝酸铝、硝酸铜、银
(10)密度小,质量轻等特点
【详解】(1)金属的活动顺序越强,冶炼难度越大,被人类利用的越晚,故人类开始较大规模使用铝、铁、铜三种金属先后排序为,Cu、Fe、Al;
(2)A、生铁的含碳量通常在2%以上,而钢的含碳量一般在0.02%到2%之间,故正确;
B、金具有良好的延展性,可以被打成极薄的金箔,选项正确;
C、四氧化三铁是铁的氧化物,不是合金;生铁和钢是铁的合金,选项错误;
D、合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的混合物,其中至少有一种是金属,选项正确。
故选ABD;
(3)铁丝燃烧会放出大量的热,为防止高温熔融物溅落炸裂瓶底,所以会在集气瓶底部放入少量水;
(4)铝与硫酸反应生成硫酸铝和氢气,,54份铝反应生成6份氢气,故溶液质量增大;
(5)铝和酸反应产生气泡,说明铝的金属活动顺序排在氢前,铜和酸反应不产生气泡,说明铜的金属活动顺序排在氢后,故填试管①产生气泡,试管②无气泡产生;
(6)试管③中发生的反应为铝与硝酸银反应生成硝酸铝和银,方程式为:;
(7)试管①②证明铝比铜活泼,试管③证明铝比银活泼,还需证明铜比银活泼,若X是金属银,则Y溶液为铜的盐溶液,银不能将铜从铜的盐溶液中置换出来,故铜比银活泼,故填:硫酸铜(或氯化铜、硝酸铜);
(8)A、铜和银都不能和硝酸铝反应,只能证明铝的活动性大于铜和银,无法证明铜和银的活动性,A不符合题意;
B、铝能和硫酸铜反应,验证铝的活动性大于铜的,银和硫酸铜不反应,说明铜的活动性大于银的,综合可知活动性顺序为铝>铜>银,B符合题意;
C、铝能和盐酸反应,证明铝的活动性大于氢的,铜和银不能和盐酸反应,无法验证二者的活动性,C不符合题意;
D、铜片和硝酸铝不反应,说明铝的活动性大于铜 ;铜和硝酸银反应生成银,说明银的活动性大于银,综合可知活动性顺序为铝>铜>银,D符合题意;
故选BD;
(9)待试管中的反应完全停止后,将试管②和试管③中的物质全部倒入烧杯中,充分反应后,观察到烧杯中的红色固体表面有较多银白色固体出现,说明试管③中硝酸银有剩余,硝酸银与铜反应生成了硝酸铜和银,硝酸银剩余,则金属锌完全反应,故试管③中的物质有硝酸铝、硝酸银和银;
(10)铝合金的密度较低,有助于减轻火箭的整体重量;铝合金具有较高的强度,能够承受火箭发射时的巨大压力;铝合金具有良好的耐腐蚀性,能够在恶劣的环境中长期使用。故填:密度小、强度高、耐腐蚀等(任答一条即可)。
物质成分的探究题型三
1.(2025·新疆·一模)实验小组同学对市面上一款艾草精油自发热鞋垫感兴趣。鞋垫内除了装有发热材料外,还添加艾草中药成分,并采用透气耐磨的无纺布。
【查阅资料】发热鞋垫主要成分为艾草精油、铁粉、活性炭和氯化钠等。
【知识应用】
(1)提取艾草精油的一种方法是将艾叶与水充分浸泡,经蒸馏得到精油和水的混合物、该混合物 (选填“是”或“不是”)溶液,收集上层油类物质可获得艾草精油。
【问题一】自发热鞋垫的工作原理是什么?
(2)自发热鞋垫原理是铁生锈,即铁与 共同作用的结果,缓慢氧化放出热量。
【实验探究1】
(3)为了探究鞋垫中氯化钠的作用,小组同学用图1所示的装置进行实验,实验数据如图2所示。结合反应原理和对比图2中曲线,可知氯化钠能加快氧化反应,判断的依据是 。
【问题二】使用过的鞋垫中的固体是否还有铁粉、活性炭?
【实验探究2】
(4)步骤1:取少量固体于试管中,放入试管中,滴加硫酸铜溶液,观察到有 色固体析出,证明固体中有铁粉。该反应的化学方程式为 。
步骤2:取少量固体放在燃烧匙中进行图3所示操作。某同学认为实验中“烧杯内壁澄清石灰水变浑浊”作为“固体中含有活性炭”的证据不可靠,理由是 。该同学重新设计了图4的实验,最终证明固体中确实含有活性炭。
【交流反思】
(5)结合发热鞋垫及其探究结果,下列分析正确的是_________(填字母)。
A.金属的锈蚀对我们的生活生产有益无害
B.利用铁生锈原理可用于测定空气中氧气体积分数
C.可以回收氧化铁并冶炼成铁,实现原料的重复利用
D.自发热鞋垫须妥善保存,避免外袋破损而失效
【答案】(1)不是
(2)氧气、水(或、)
(3)B中氧气的体积分数比A中下降得更快
(4) 红 酒精燃烧也会生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊
(5)BCD
【详解】(1)收集上层油类物质可获得艾草精油,精油不能溶解在水中,则精油和水的混合物不是溶液。
(2)铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。
(3)由图1和图2可知,实验B中加入了氯化钠,氧气的体积分数比A中下降得更快,说明氯化钠能加快氧化反应。
(4)取少量固体于试管中,滴加硫酸铜溶液,观察到有红色固体析出,证明固体中有铁粉,铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,反应的化学方程式为:。
实验中“烧杯内壁澄清石灰水变浑浊”作为“固体中含有活性炭”的证据不可靠,理由是酒精燃烧也会生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊。
(5)A、金属的氧化,会造成金属资源的浪费,对我们的生活生产也有害处,故A不符合题意;
B、铁生锈吸收氧气可用来粗略测定空气中氧气含量,故B符合题意;
C、生成的氧化铁可以通过还原再生成铁,实现资源回收,故C符合题意;
D、外包装一旦破损使铁粉提前氧化就会失效,需妥善保存,故D符合题意。
分析正确的是BCD。
2.(2025·新疆·一模)某兴趣小组的同学们以“稀盐酸与氢氧化钡溶液能否反应”为课题进行了科学探究。他们做了如图所示的实验:同学们在烧杯中加入10mL氢氧化钡溶液,然后滴加无色酚酞试液,继续向烧杯中滴加稀盐酸,边滴边搅拌,观察到 从而得出稀盐酸与氢氧化钡能发生反应的结论。
他们继续向反应后溶液M中滴加完碳酸钠溶液,发现只有白色沉淀产生,无其它实验现象。由此可知,在没有滴加碳酸钠溶液前,溶液M中含有的溶质是 (填化学式、不考虑酚酞)。
【提出问题】滴加完碳酸钠溶液后反应最终所得溶液N的溶质成分是什么(不考虑酚酞)?
【猜想与假设】
甲同学猜想:NaCl、
乙同学猜想:NaCl
丙同学猜想:NaCl、
【分析与交流】上述猜想中不合理是 同学的猜想。甲同学猜想溶液N中含有NaCl的依据是 (用化学方程式表示)。
【活动与探究】同学们取少量溶液N,向其中滴加 ,观察到 ,即可确定乙同学的猜想正确。
【总结与提升】通过上述探究可知:要验证两种物质是否发生反应,可以从检验反应物是否消失和检验 两个角度进行探究。
【答案】 红色变为无色 BaCl2 丙 BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl 碳酸钠溶液 没有白色沉淀生成 新物质生成
【详解】氢氧化钡溶液为碱性,能使酚酞变红。而氢氧化钡和稀盐酸反应生成氯化钡和水,恰好完全反应或酸过量,溶液变为中性或酸性时,酚酞均变为无色。所以观察到溶液由红色变为无色,从而得出稀盐酸与氢氧化钡能发生反应的结论;
继续向溶液M中滴加碳酸钠溶液,发现只有白色沉淀产生,无其它实验现象。说明溶液M中没有盐酸,因为盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,溶液M中也没有氢氧化钡,因为氢氧化钡溶液呈碱性,酚酞遇到碱性溶液变红,所以氢氧化钡和盐酸恰好完全反应,溶液M中只有生成的氯化钡化学式BaCl2;
[分析与交流]上述猜想中不合理是丙同学的猜想。向溶液M中滴加完碳酸钠溶液,发现只有白色沉淀产生,无其它实验现象,说明没有碳酸钠,因为碳酸钠溶液呈碱性,酚酞遇到碱性溶液变红;
甲同学猜想溶液N中含有NaCl的依据是碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,反应的化学方程式为 BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl ;
[活动与探究]乙同学的猜想正确,只需要再证明没有氯化钡即可,碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,取少量溶液N,向其中滴加碳酸钠溶液,观察到没有白色沉淀生成,即可确定乙同学的猜想正确;
[总结与提升]通过上述探究可知:要验证两种物质是否发生反应,可以从检验反应物是否消失和检验新物质生成两个角度进行探究。
3.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)海水晒盐可制得粗盐,粗盐除氯化钠外,还含有 以及泥沙等杂质,以下是某化学兴趣小组制订的一套制备精盐的实验方案,步骤如图所示:
【查阅资料】可溶性钡盐有剧毒,可以导致蛋白质变性,破坏体内各种酶,使一系列生理活动被破坏。
(1)步骤①中玻璃棒的作用是 ,溶解粗盐时所加水的质量不宜过多,也不宜过少,过多会造成 ,过少会使得精盐的产率 (填“偏高”或“偏低”)。
(2)下列试剂X 符合要求的是_____(填字母)。
A.氧化钙 B.氢氧化钡溶液 C.氢氧化钠溶液 D.氢氧化钙溶液 E.氢氧化钾溶液
(3)氯化钡溶液和碳酸钠溶液的添加顺序 (填“能”或“不能”)颠倒,沉淀B中的成分是BaSO4、CaCO3、BaCO3和 Mg(OH)2;加入盐酸的作用是 ,写出一个可能发生反应的化学方程式 。
(4)某同学为了检验溶液C 是否有盐酸剩余,设计的下列方案中正确的是 (填字母)。
A.取样,加入铜,若无现象,说明没有盐酸剩余
B.取样,测溶液pH,若pH<7,说明有盐酸剩余
C.取样,加碳酸钠溶液,若有气泡产生,说明有盐酸剩余
D.取样,加硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,说明有盐酸剩余
【答案】(1) 搅拌,加快溶解速率 蒸发时浪费燃料并且耗时长 偏低
(2)ABCD
(3) 不能 除去过量的碳酸钠、氢氧化钠 /
(4)BC
【详解】(1)步骤①溶解操作中玻璃棒的作用是搅拌,加快溶解速率;
溶解粗盐时所加水的质量不宜过多,也不宜过少,过多会造成蒸发时浪费燃料并且耗时长;
溶解粗盐时,所加水的质量过少,会导致氯化钠不能完全溶解,从而会使得粗盐的产率偏低;
(2)氯化钡与硫酸镁生成硫酸钡和氯化镁,能除去硫酸镁;碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠,能除去氯化钙,根据题意可知,加入X是除去氯化镁;
A、氧化钙能和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙能和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,碳酸钠能与过量的氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,能除去过量氢氧化钙,因此氧化钙符合要求;
B、氢氧化钡能和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钡,氢氧化钡和氯化钡都能与碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀,过量的碳酸钠能除去过量的氢氧化钡和生成的氯化钡,因此氢氧化钡符合要求;
C、氢氧化钠能和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,因此氢氧化钠符合要求;
D、氢氧化钙能和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,过量的碳酸钠能除去过量的氢氧化钙和生成的氯化钙,因此氢氧化钙符合要求;
E、氢氧化钾和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钾,氯化钾在以后步骤中不能除去,因此氢氧化钾不符合要求;故选ABCD;
(3)碳酸钠能与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,碳酸钠溶液可除去过量的氯化钡,氯化钡溶液和碳酸钠溶液的添加顺序不能颠倒,这是因为如果颠倒后会导致过量的氯化钡不能除去;
沉淀B中的成分是BaSO4、CaCO3、BaCO3和 Mg(OH)2,加入稀盐酸,碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水,加入盐酸的作用是除去过量的碳酸钠、氢氧化钠;化学方程式为 、;
(4)A、取样,加入铜,若无现象,不能说明盐酸没有剩余,这是因为铜不能和稀盐酸反应,错误;
B、取样,测溶液pH,若pH<7,说明溶液显酸性,说明盐酸有剩余,正确;
C、取样,加碳酸钠溶液,若有气泡产生,说明有盐酸剩余,碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳气体,正确;
D、取样,加硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,不能说明有盐酸剩余,这是因为氯化钠液能和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银,错误;
故选BC。
物质变质的探究题型四
1.(2025·新疆喀什·一模)兴趣小组的同学发现喀什市道路两边和公园的树干刷上了一层白色的物质。这层白色物质是含有硫黄粉等的石灰浆,可保护树木,防止冻伤,并防止害虫产卵。兴趣小组的同学知道配制石灰乳的原料是生石灰,容易与空气成分反应而变质,故对原料是否变质及成分进行了以下探究。
【查阅资料】
澄清的石灰水能与氯化铜溶液发生复分解反应,生成蓝色沉淀。
【猜想与假设】
(1)填写空白处
猜想
—
二
三
四
五
成分
CaO
CaO、
【实验探究】
(2)取部分样品于试管中,加水后无放热现象,说明样品中不含有 (填化学式)
(3)继续向试管中滴加足量稀盐酸,有气泡出现,说明样品中含有 (填化学式)
(4)为了进一步确定样品中有无其他成分,小组同学设计了以下三种方案。
另取部分原料于烧杯中,加水并搅拌,静置后取上层清液于3支试管中,向3支试管中分别滴加酚酞、通入二氧化碳、滴加氯化铜溶液,请填下表:
实验方案
一
二
三
实验操作
实验现象
溶液
澄清溶液变浑浊
溶液中有 产生
化学方程式
【实验结论】
(5)通过以上实验探究,得出原料已经变质,猜想 成立。
【拓展迁移】
(6)小组同学反思了生石灰变质的原因,认识到实验室保存应注意 。
【答案】(1)Ca(OH)2、CaCO3/CaCO3、Ca(OH)2
(2)CaO/氧化钙
(3)CaCO3/碳酸钙
(4) 溶液变红 蓝色沉淀 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2+CuCl2=Cu(OH)2↓+CaCl2
(5)四
(6)密封保存
【详解】(1)生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙[Ca(OH)2],氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙(CaCO3)。除了题目中已有的猜想,还可能是氢氧化钙和碳酸钙的混合物,所以空白处应填Ca(OH)2、CaCO3;
(2)取部分样品于试管中,加水后无放热现象,因为氧化钙与水反应会放出大量的热,所以说明样品中不含有CaO;
(3)继续向试管中滴加足量稀盐酸,有气泡出现,碳酸钙与稀盐酸反应会产生二氧化碳气体,所以说明样品中含有CaCO3;
(4)方案一:氢氧化钙溶液显碱性,能使酚酞溶液变红,所以实验现象是溶液变红;
方案二:氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;
方案三:氢氧化钙与氯化铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和氯化钙,实验现象是溶液中有蓝色沉淀产生,化学方程式为Ca(OH)2+CuCl2=Cu(OH)2↓+CaCl2;
(5)通过前面的实验,加水无放热现象说明无CaO,加稀盐酸有气泡说明有CaCO3,再结合后面三种方案证明有Ca(OH)2,所以原料是Ca(OH)2和CaCO3的混合物,猜想四成立;
(6)生石灰容易与空气中的水和二氧化碳反应而变质,所以实验室保存应注意密封保存。
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