内容正文:
1.两千多年前的《神农本草经》里记载了石膏(主要成分是CaSO4)可作为清热泻火药。随着社会的发展,石膏在工农业生产中的用途更加广泛。
(1)农业中,硫酸钙可用于改良土壤。
某些盐碱地的土壤中含有Na2CO3,Na2CO3的水溶液呈 (选填“酸”“中”或“碱”)性。用硫酸钙悬浊液浇灌该盐碱地时,发生的主要反应方程式是 。
(2)硫酸钙的工业制法。
自然界中含有硫酸钙的矿石称为石膏(CaSO4•2H2O)。CaSO4•2H2O是 (选填“纯净物”或“混合物”)。传统的制取工艺是将粉碎后的天然石膏矿石,加入煤炭进行高温煅烧,得无水硫酸钙。该过程属于 变化(选填“物理”或“化学”)。由于煤炭中含有硫元素,产生的废气会污染空气,其中主要的污染气体是 (填化学式)。
(3)硫酸钙的实验室制法。
方法一:向石灰乳中滴加稀硫酸,写出该反应的化学方程式 ,为确保氢氧化钙恰好完全反应,实际操作中的方法是 。
方法二:由于硫酸钙微溶于水,利用CaCl2溶液和Na2SO4溶液来进行反应得到硫酸钙,为了一定能得到硫酸钙沉淀,你认为对于反应物溶液的浓度有什么要求并请阐明理由。 通过比较,说出你实验时选择哪种方法并请说明你选择的理由。
2.[情境主线复习模式]化学在生产、生活的方方面面都起着重要的作用。兴趣小组同学以“厨房中的化学”为主题进行以下项目式学习。
任务一 厨房用品巧鉴别
实验1.厨房中的食盐和纯碱都是白色固体,小组同学设计如下实验鉴别二者。
方案
实验操作
实验现象及结论
方案一
取两种待测样品于试管中,分别加入适量稀盐酸
的是纯碱
方案二
取两种待测样品于试管中并配成溶液,分别滴入无色酚酞溶液
的是氯化钠
方案三
取两种待测样品于试管中并配成溶液,分别滴入澄清石灰水
的是纯碱
【反思与总结】
(1)方案三中澄清石灰水还可以用一种其他类别的试剂代替,该试剂为 。
(2)根据上述鉴别过程,可知碳酸钠的化学性质有 。
实验2 家居洁净是健康的重要保障,下表是几种家用清洁剂的功能和有效成分。
名称
洁厕灵
84消毒液
炉具清洁剂
功能
清除厕所污垢与异味
漂除衣物污渍,地板与家具消毒
清洁厨房顽固油污
有效成分
【设计实验】鉴别洁厕灵和炉具清洁剂(其他非有效成分不参与反应)。
实验操作
实验现象及结论
任务二 配制多彩的梦幻饮料
夏季饮品店会销售各种多彩的饮品,兴趣小组同学尝试在家中配制多彩的梦幻饮料。
【查阅资料】配制该饮料会用到一种叫蝶豆花的植物。蝶豆花中含有大量的花青素,它是一种水溶性色素,在酸性溶液中为红色,在中性溶液中为蓝色,在碱性溶液中为绿色。
【进行实验】同学们先将蝶豆花加水在纯净水中煮一段时间,发现溶液变红,过滤后依次向滤液中加入蔗糖溶液、小苏打溶液、柠檬酸配制酸甜味的饮料,可观察到溶液变色情况是 。
3.亚硝酸钠(NaNO2)外观与氯化钠相似,易溶于水,有毒。在肉类制品加工中常少量添加,用作发色剂、防腐剂,能改善腌制品的外观和风味。某兴趣小组对此开展如下探究:
探究一、认识NaNO2
(1)物理性质:NaNO2被称为“工业盐”,与氯化钠一样也具有咸味。从物质组成角度分析,两种盐具有咸味的可能原因是 。
(2)还原性:暴露在空气中的部分NaNO2会与氧气反应生成无毒的硝酸钠,写出该反应的化学方程式 。
探究二、影响腌鱼中NaNO2含量的因素
取不同质量比的鱼和盐进行腌制,采集不同时间、温度的实验数据如下:
【实验1】鱼、盐质量比3:1时,两种温度下亚硝酸盐含量与时间关系如图所示:
(3)实验可得:影响腌鱼中亚硝酸盐含量的因素有 。
【实验2】室温下,不同鱼、盐质量比的腌鱼中亚硝酸盐含量(mg/kg)随时间变化如表:
时间/天
0
2
4
6
8
10
12
14
16
鱼、盐质量比8:1
0.32
1.35
1.81
1.30
1.61
1.18
0.91
0.86
0.99
鱼、盐质量比5:1
X
0.47
0.43
0.41
0.90
0.68
0.65
0.60
0.72
鱼、盐质量比3:1
0.32
0.38
0.49
0.61
0.35
0.82
0.44
0.39
0.49
(4)①表中X= 。
②依据表中数据分析,欲使腌鱼中亚硝酸盐含量保持较低,合理建议是 。
探究三、工业废水中的处理
(5)某工厂的金属切割加工废液中含有5%的NaNO2,为了防止亚硝酸钠污染环境,可以用氯化铵溶液处理废液(反应原理:)。若工厂需处理138kg废液,计算最少需消耗NH4Cl的质量(写出计算过程)。
4.硫酸铜晶体(CuSO4•5H2O)常用于印染的媒染剂、农业和渔业的杀虫剂、工业镀铜等。某化学兴趣小组以“制备硫酸铜晶体”为主题开展学习探究。
主题一:初识硫酸铜
(1)硫酸铜属于 (填“酸”“碱”或“盐”),无水硫酸铜为白色粉末,易吸水变成蓝色的五水合硫酸铜(俗称胆矾,化学式为CuSO4•5H2O),利用此现象,无水硫酸铜在化学实验中常用于检验 。
主题二:制备硫酸铜
以废铜屑制备硫酸铜,途径有两种。
途径Ⅰ:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
途径Ⅱ:CuCuOCuSO4
(2)转化③的化学方程式为 。
(3)转化①、②、③中铜元素的化合价升高的是 (填序号)。
(4)实际生产选择途径Ⅱ制备硫酸铜,途径Ⅱ优于途径Ⅰ的原因是 , (从绿色化学和原料利用率两个角度解释)。
主题三:探究硫酸铜的性质
某实验小组在探究硫酸铜的化学性质时,做了如图1所示的三组实验。
(5)实验一:探究硫酸铜溶液的酸碱性。用pH试纸测得pH<7,则说明硫酸铜溶液呈 性。
(6)实验二:探究硫酸铜溶液与金属的反应。观察到试管A中有 现象时,说明铁与硫酸铜溶液发生了反应;而试管B中无明显现象,则铜、铁、银三种金属活动性由强到弱的顺序依次是 。
(7)实验三:探究硫酸铜与碱溶液的反应。观察到试管C中产生蓝色沉淀,该反应的化学方程式为 。
(8)请你再设计一个实验,探究硫酸铜能与另一类物质发生化学反应,写明完整的实验方案及发生的现象。实验四: 。
主题四:制备硫酸铜晶体
在制备硫酸铜晶体时,小明在50g的70℃热水(图甲)中,加入80g硫酸铜粉末后现象如图乙所示,50g70℃后续过程如图2。
(9)将图中烧杯乙底部剩余的硫酸铜晶体过滤出来的目的是 。
(10)请判断烧杯丙中是否为饱和溶液并说出理由: 。
(11)烧杯丙到丁的实验过程中获得硫酸铜晶体的方法是 。
(12)表格为硫酸铜溶解度随温度变化的数据,则烧杯戊中溶液的溶质质量分数为 (计算结果保留小数点后一位)。
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
70
溶解度/g
14.8
17.6
20.5
24.2
28.5
33.3
39.6
48.0
5.果蔬表面会有农残,化学小组进行下列活动,探究不同清洗剂及方法清洗果蔬的效果。
活动一:比较家用纯碱、食盐的性质和清洗效果
Ⅰ.取适量的家用纯碱、食盐溶于水,测定两种溶液的pH分别是10和7。
Ⅱ.取等量的小白菜“模拟施药处理”,分别用以下方法清洗,然后检测其表面农药的残留率(清洗时间等相关条件均相同),数据如表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
清洗方法
不清洗
清水冲洗
清水浸泡
纯碱溶液浸泡
食盐水浸泡
农药残留率
44.74%
2.53%
34.21%
18.42%
42.11%
【讨论交流】
(1)纯碱是碳酸钠的俗名,分类上属于化合物中的 。
(2)根据实验Ⅰ的测定结果,证明纯碱溶液显 性,食盐溶液为中性。
(3)“模拟施药处理”的操作是:向各组小白菜表面均匀喷洒等量 (填标号)。
A.等浓度的同种农药 B.等浓度的不同种农药 C.不同浓度的同种农药
(4)根据表中 (填标号)数据,可初步推测小白菜表面喷洒的农药显酸性。
(5)在本实验中,最适宜清洗小白菜的方法为 。
(6)分析表一,不能得出“浸泡时在水中添加其它物质清洗效果更好”的结论,理由是 。
活动二:探究某果蔬清洗盐(以下称“清洗盐”)的清洗效果。其标签部分内容如下表:
【功效】除果蜡 高效去农药 除虫卵
【成分】蛋壳提取物(碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙)
【使用方法】取适量清洗盐加入水中,再放入瓜果轻轻揉搓并浸泡3分钟。
(7)同学们分析清洗盐的成分,认为其中氧化钙含量不应过高,原因是 。
【拓展延伸】小组同学为了确定该清洗盐中各成分的质量比,设计实验方案如下图。
【资料】:①碳酸钙高温下分解为氧化钙(CaO)和二氧化碳。②氢氧化钙在一定温度下能分解生成氧化钙和水蒸气。
(8)写出①中发生反应的化学方程式 (一个即可)。
(9)②中浓硫酸的作用是 。
测定上述方案中各物质的质量是:干燥的清洗盐:20g,固体:13.8g,CO2:4.4g。则该清洗盐中碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙的质量比是 (最简整数比)。
6.肥皂作为人类最古老的清洁剂之一,在现代生活中依然扮演着重要角色。早在我国南宋时期便可追溯到“古法手工皂”的历史起源。下图是古法制皂的部分工艺流程。分析思考,解决问题:
已知:油脂密度小于水,难溶于水;在碱性、加热条件下生成的物质可溶于水。
(1)在草木灰(主要成分K2CO3)溶液中加入煅烧贝壳烧成的灰(主要成分CaO)可制得碱液,反应的化学方程式为 (写一个),碱液中一定含有的溶质是 ,可能含有的溶质是 。
(2)向草木灰溶液中滴入几滴紫色石蕊溶液,溶液会变为 色,使紫色石蕊溶液变色的原因是草木灰溶液中含有 (填离子符号)。
(3)将炼制的液态猪油与过滤后的碱液混合加热、搅拌至形成膏体,搅拌的目的是 。
(4)整个过程中能够循环利用的物质是 (填化学式)。
(5)判断油脂完全反应的现象是 (填“溶液分层”或“溶液不分层”)。
(6)将膏体倒入模具,在干燥、阴凉处自然晾干,即成肥皂。不能在阳光下暴晒的原因是 。
(7)乐乐通过查阅资料发现,加入猪油后,向混合物中加入食盐可以提高肥皂中有效成分皂基的含量,其投盐量与皂基占比的关系如图。请写出由图获得的结论 。
7.“健康口腔”跨学科实践活动
健康口腔,健康体魄。某校学生以“健康口腔”为主题开展跨学科实践活动。查阅资料,美白牙膏中的制作过程中需加入摩擦剂、酸碱度调节剂和美白剂。根据要求回答问题:
活动一:认识口腔环境。探究牙齿健康程度不同的人群用餐后口腔酸碱度变化的差异。
(1)用20%葡萄糖溶液漱口模拟进食,测定“进食后”口腔pH变化如图所示。
①用餐后口腔酸碱性强弱随时间变化的特点是 。
②在相同条件下,龋齿患者比无龋齿人群在用餐后口腔酸性更 (选填“强”或“弱”)。
③用餐一段时间后,测得某同学唾液的pH为5,结合如图分析,该同学的牙齿为 (选填“无龋齿”“龋齿”“轻度龋齿”或“重度龋齿”)。
活动二:选择酸碱度调节剂
糖在牙菌斑中代谢的主要产物是乳酸,会导致牙齿脱矿,因此牙膏中需要添加能与乳酸反应的物质。已知乳酸(化学式用C3H6O3表示)溶液呈弱酸性,乳酸盐溶液呈弱碱性。该兴趣小组通过以下实验进行探究:
序号
实验操作
实验现象
实验结论
1
取适量铁粉于试管中,向试管中加入2mL乳酸溶液
反应缓慢,有气泡冒出
乳酸溶液能与铁反应
2
取适量氧化铜粉末于试管中,向试管中加入2mL乳酸溶液,加热
先无明显现象,加热后固体溶解,溶液由无色变为蓝色
乳酸溶液能与氧化铜反应
3
取适量氢氧化钠固体于试管中,再向试管中加入2mL乳酸溶液
固体溶解,试管外壁发热
乳酸溶液能与氢氧化钠反应
4
取适量碳酸氢钠粉末于试管中,再向试管中加入2mL乳酸溶液
固体溶解,有气泡冒出
乳酸溶液能与碳酸氢钠反应
(2)①小明同学对实验3的结论提出了质疑,理由是 。
②根据上述实验,可以总结出乳酸的化学性质有 (任答两点)。
③分析上述实验,你认为最合适作为牙膏酸碱度调节剂的物质是 。
活动三:探究摩擦剂
(3)①牙膏中摩擦剂一般占配方的20%~50%,有去除食物残渣、牙渍、牙菌斑的作用,请推测摩擦剂应具备的性质有 (答一点即可)。
②水合硅石和碳酸钙是常用的摩擦剂。
材料
价格(元/kg)
颗粒形貌
水合硅石
1000
外形圆润
碳酸钙
50
棱角分明
请结合上表分析,你选择的摩擦剂及理由是 。
(4)测定牙膏中摩擦剂碳酸钙的含量。研究小组同学设计如图所示实验装置,测定某品牌牙膏中碳酸钙的质量分数(牙膏中其它成分不与稀盐酸反应产生气体)。
①检查装置气密性。将注射器甲的活塞推至底部后,用乳胶软管连接两支注射器,用力拉动乙的活塞,若乙活塞位置不动,则装置气密性 (选填“良好”或“不好”)。
②装入试剂。将稀盐酸(过量)全部推入乙中。待反应完全后,共收集到二氧化碳44mL,该反应的化学方程式为 。
③求得该牙膏中碳酸钙的质量分数为 。(常温常压下,二氧化碳密度约2g/L)。
活动四:美白剂(CaO2)的探究
【查阅资料】在牙膏发展史上曾使用CaO2做美白剂,CaO2能与CO2反应生成CaCO3和O2;CaO2能与水反应最终生成Ca(OH)2和O2,此反应过程中生成的H2O2具有漂白性;CaO2能与酸反应生成对应的盐、H2O和O2。
(5)①根据资料信息分析CaO2具有美白作用的原因是 。
探究CaO2样品的成分:同学们模拟口腔物质与CaO2反应的原理,向足量稀盐酸中加入CaO2样品,在密闭容器中利用数字化传感器探究样品的成分,测得体系中溶解氧、pH及CO2体积分数数据如图。
②在250s﹣750s时间段,溶解氧浓度降低的可能原因是 。
③小丽分析实验数据后认为样品固体中一定有CaO2、Ca(OH)2、CaCO3。小组同学认为该结论不正确,请结合图中数据分析,结论不正确的原因是 。
答案:
1.(1)碱 Na2CO3+CaSO4===CaCO3↓+Na2SO4 (2)纯净物 化学 SO2
(3)Ca(OH)2+H2SO4===CaSO4+2H2O 滴滴加稀硫酸,并不断搅拌,至溶液恰好变为中性(或用pH试纸检测,当溶液pH=7时) 反应物溶液浓度要足够大。理由:硫酸钙微溶于水,若反应物溶液浓度过小,生成的硫酸钙量少,可能全部溶解在溶液中,难以观察到沉淀现象,只有浓度足够大,才一定能得到硫酸钙沉淀 选择方法一,理由:方法一的反应操作相对简单,直接向石灰乳中滴加稀硫酸即可;而方法二需要考虑溶液浓度等因素来确保有沉淀生成,操作相对复杂(答案不唯一,若选择方法二,理由:方法二反应原理简单,且可以通过控制溶液浓度更好地控制反应现象等)
2.实验1 有气泡产生 溶液不变色 有白色沉淀生成
(1)氯化钙溶液(合理即可)
(2)能与酸反应、能与酸碱指示剂作用、能与碱反应
【设计实验】分别取少量两种待测样品于试管中,加入铁粉(合理即可) 有气泡生成的是洁厕灵,无明显现象的是炉具清洁剂(与上一空对应)
【进行实验】溶液先由红色变为蓝色,再由蓝色变为绿色,最终由绿色逐渐变为红色
3.(1)都含有钠离子 (2)2NaNO2+O2===2NaNO3
(3)温度和腌制时间 (4)①0.32 ②鱼、盐质量比不能太高
(5)设最少需消耗氯化铵的质量为x。
NH4Cl+NaNO2NaCl+2H2O+N2↑
53.8 69
x 138kg×5%
x=5.35kg
答:最少需消耗氯化铵的质量为5.35kg。
4.(1)盐 水 (2)CuO+H2SO4===CuSO4+H2O (3)①②
(4)途径Ⅱ不会产生二氧化硫污染空气 途径Ⅱ硫酸的利用率高 (5)酸
(6)铁表面会附着红色物质,溶液逐渐由蓝色变为浅绿色 铁>铜>银
(7)2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4 (8)探究硫酸铜与某些盐溶液的反应,取一支试管,加入少量的氯化钡溶液,然后向试管中滴加硫酸铜溶液,有白色沉淀生成,说明硫酸铜和氯化钡发生了反应 (9)验证硫酸铜的溶解度随温度的降低是否减小 (10)是饱和溶液;温度不变,溶解度不变 (11)降温结晶 (12)17.0%
5.(1)盐 (2)碱 (3)A (4)③④ (5)清水冲洗 (6)实验⑤比实验③的杀虫剂残留率更高
(7)氧化钙含量过高会使溶液呈强碱性,既易腐蚀也不安全,因此氧化钙含量不宜过高
(8)CaCO3CaO+CO2↑[或Ca(OH)2CaO+H2O↑]
(9)干燥二氧化碳 50:13:37
6.(1)CaO+H2O=Ca(OH)2[或 Ca(OH)2+K2CO3=2KOH+CaCO3↓] 氢氧化钾 碳酸钾或氢氧化钙 (2)蓝 OH﹣ (3)增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分 (4)CaCO3
(5)溶液不分层 (6)阳光会使肥皂中的水分蒸发,导致肥皂收缩干裂,会使内部的油脂和碱液分离,从而降低肥皂的去污能力 (7)相同条件下,投盐量为17.5g时,皂基占比最高;投盐量相同时,饱和食盐水比固体食盐皂基占比更高
7.(1)①酸性先增强后减弱 ②强 ③龋齿
(2)①氢氧化钠固体溶于水也会放热,不能证明乳酸溶液能与氢氧化钠反应 ②能与活泼金属反应、能与某些金属氧化物反应、能与某些盐反应 ③碳酸氢钠(或NaHCO3)
(3)①难溶于水(或颗粒较细小,合理即可) ②选择水合硅石,理由是外形圆润,对牙齿的磨损小(或选择碳酸钙,理由是价格便宜)
(4)①良好 ②CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ ③20%
(5)①过氧化钙与水反应的过程中生成的过氧化氢具有漂白性 ②反应放热使氧气的溶解度下降
③不能确定是否含有氢氧化钙
【解析】(4)③生成二氧化碳的质量为44mL×0.001L/mL×2g/L=0.088g,设1g牙膏中碳酸钙的质量为x,则:
解得x=0.2g
则求得该牙膏中碳酸钙的质量分数为;故答案为:20%。
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