实验探究1（整理）解析

实验探究1（整理）姓名：___________一、探究题1．小乐做了“铝与酸反应”的系列实验，回答问题：实验1：小乐在试管中放入一枚未打磨的铝片，然后注入适量pH=4的稀盐酸。铝片与稀盐酸反应产生氢气的速率随时间变化的图线如图甲所示。(1)铝片和稀盐酸在开始阶段不产生氢气的原因：（用相关化学反应方程式解释）。(2)从a点到b点曲线上升的原因可能是。实验2：小乐将另一枚打磨过的铝片与适量pH=4的稀硫酸反应，结果生成氢气速率很慢。针对铝片与稀盐酸和稀硫酸反应速率不同的现象，小乐提出了如下猜想：猜想1：盐酸中的氯离子对反应起促进作用；猜想2：硫酸中的硫酸根离子对反应起阻碍作用。为了验证猜想，小乐设计了如图乙所示实验。(3)加入的两种固体物质A和B分别是。【答案】(1)Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O(2)随着反应的进行，温度升高，加快了反应的速度(3)NaCl、Na2SO4【详解】（1）在试管中放入一枚未打磨的铝片，铝片和稀盐酸在开始阶段不产生氢气的原因是铝片表面的氧化铝与稀盐酸反应生成氯化铝和水，故反应的化学方程式写为：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O。（2）金属与酸反应生成盐和氢气的反应是一个放热的反应，从a点到b点曲线上升的原因可能是随着反应的进行，温度升高，加快了反应的速度，故填；随着反应的进行，温度升高，加快了反应的速度。（3）猜想氯离子与硫酸根离子对铝与酸的反应速率产生不同的作用，实验中的变量是氯离子和硫酸根离子，其它的量保持一致，则固体物质A和B分别是含有氯离子与硫酸根离子的同种金属的盐，如氯化钠、硫酸钠，故填NaCl、Na2SO4。2．小乐利用如图所示装置和药品探究铁生锈的条件，其中C、D的分液漏斗中为足量且浓度和体积均相同的稀盐酸。（1）B的广口瓶中所盛放的试剂为。（2）步骤一：关闭K2和K3，打开K1，经过一段时间，观察C、D和E的广口瓶中的铁丝。写出得出铁生锈条件的方法：。（3）步骤二：关闭K1，打开K2和K3，将C、D中分液漏斗内的稀盐酸同时全部注入广口瓶中，两个广口瓶中现象的不同点是，由此也可以判断铁丝生锈情况。【答案】浓硫酸比较C和D的广口瓶中铁丝的现象得出铁生锈是否需要水分，比较D和E的广口瓶中铁丝的现象得出铁生锈是否需要氧气产生气泡的快慢，溶液的颜色【详解】（1）装置A中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成水和氧气，生成的氧气中混有水分，会对探究铁生锈的条件产生干扰，则装置B中的液体能够吸收水分，浓硫酸具有吸水性，能够吸收水分，所以B中的广口瓶中的试剂是浓硫酸。（2）关闭K2和K3，打开K1，经过一段时间，A中生成的氧气分别进入装置C、D中，比较C和D的广口瓶中铁丝的现象得出铁生锈是否需要水分，比较D和E的广口瓶中铁丝的现象得出铁生锈是否需要氧气。（3）关闭K1，打开K2和K3，将C、D中分液漏斗内的稀盐酸同时全部注入广口瓶中，C中的铁丝与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，观察到产生气泡，最终溶液呈浅绿色，D中的铁丝含有水分，滴入的稀盐酸被稀释，与铁反应的速率减慢，产生气泡减慢，最终溶液的颜色比C中的浅一些，即两个广口瓶中现象的不同点是产生气泡的快慢，溶液的颜色。3．小乐为了寻找酸和碱反应的证据，进行了如图所示的三组实验。回答问题：（1）实验1：将稀硫酸滴加到盛有氢氧化钠固体的试管中，测得该过程中温度升高。经分析，此现象不能作为该反应发生的证据，理由是。（2）实验2：向滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸，溶液变为无色不能作为氢氧化钠溶液与稀盐酸是否恰好完全反应的证据，理由是。（3）实验3：将一定量的澄清石灰水和10g7.3%的稀盐酸充分混合后，未观察到明显现象，再向混合后的溶液中滴加5%的碳酸钠溶液，烧杯中溶液质量与滴加碳酸钠溶液质量的关系如坐标图所示。图示信息（选填“能”或“不能”）作为稀盐酸和澄清石灰水发生反应的证据，理由是。【答案】氢氧化钠固体溶于水也放热酚酞试液在酸性溶液中也呈无色或稀盐酸过量时，酚酞也呈无色能ab段与10.6g碳酸钠溶液反应消耗稀盐酸的质量是5g，小于10g【详解】（1）氢氧化钠固体溶于水也放热，该过程中温度升高不能作为该反应发生的证据，故填氢氧化钠固体溶于水也放热。（2）酚酞试液在酸性溶液中也呈无色，溶液呈无色，也可能是稀盐酸过量，故填酚酞试液在酸性溶液中也呈无色或稀盐酸过量时，酚酞也呈无色。（3）解：由图可知，ab段溶液质量增加较多，是碳酸钠与稀盐酸反应，即与稀盐酸反应的碳酸钠溶液的质量为10.6g，参加反应的碳酸钠的质量=×5%=设与碳酸钠反应的稀盐酸的质量为x=x=5g与碳酸钠反应的稀盐酸的质量为5g，小于10g，说明其余的稀盐酸与澄清石灰水发生了反应，故填能，ab段与10.6g碳酸钠溶液反应消耗稀盐酸的质量是5g，小于10g。4．某同学用如图所示装置验证氢氧化钠能与二氧化碳反应，针筒I和针筒II中装有等量的液体，其中针筒I中是氢氧化钠溶液，容器I和II中充满二氧化碳。将两个针筒内的液体同时快速推入容器中。（1）为达到实验目的，针筒Ⅱ中的试剂是什么？答：。（2）实验中观察到什么现象可以证明氢氧化钠能与二氧化碳反应？。（3）请设计实验检验，充分反应后，容器I的溶液中是否含有氢氧化钠。（简要写出实验步骤、现象和结论）。【答案】水（或H2O)U形管中的液面左高右低（或高度差）取少量反应后容器I中的溶液于试管中，滴加足量氯化钙溶液，有白色沉淀生成，静置，向上层清液中滴加酚酞溶液，若溶液变红，证明反应后容器I中溶液含有氢氧化钠，若溶液不变红，则不含氢氧化钠（合理即可）【详解】（1）氢氧化钠溶液中存在水，为排除水对实验的干扰，针筒Ⅱ中的试剂是水做对比实验，通过U形管液面的改变判定氢氧化钠能否与二氧化碳反应。为达到实验目的，针筒Ⅱ中的试剂是水（或H2O）；（2）氢氧化钠若能与二氧化碳反应，容器I中气压比容器Ⅱ明显降低，U形管中红墨水液面逐渐变为左高右低；（3）氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水。充分反应后，容器I中一定存在碳酸钠，碳酸钠溶液呈碱性，检验容器I的溶液中是否含有氢氧化钠时，先用中性溶液除去碳酸钠，再用指示剂检验氢氧化钠的存在。具体操作可为：取少量反应后容器I中的溶液于试管中，滴加足量氯化钙溶液，有白色沉淀生成，静置，向上层清液中滴加酚酞溶液，若溶液变红，证明反应后容器I中溶液含有氢氧化钠，若溶液不变红，则不含氢氧化钠（合理即可）。5．学习复分解反应发生条件时，小金同学将稀硫酸分别加入以下三支试管：实验编号一二三试管内试剂FeO3粉末NaOH溶液+酚酞试剂MgCl2溶液（1）实验一中，微热试管，出现现象时，表明Fe2O3与稀硫酸发生了反应。（2）实验二中，当溶液变为无色时，此时溶液的pH7（请填“>”、“=”、“＜”、“≥”或“≤”）。（3）为了验证实验三是否发生复分解反应，小默同学进行了如下探究。已知：对Cl的检验、测定有干扰。若满足m=（用含m1和m2的式子表示），证明实验三未发生复分解反应。【答案】固体逐渐消失，溶液变为黄色≤2（m1＋m2）/2m1+2m2【详解】（1）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，观察到固体逐渐消失，溶液变为黄色；（2）酚酞遇碱性溶液变红，遇酸性或中性溶液不变色，氢氧化钠与硫酸反应生成硫酸钠和水，恰好完全反应时，溶液呈中性，若酸过量，溶液呈酸性，此时溶液都是无色，故当溶液变为无色时，此时溶液的pH≤7；（3）硫酸和氯化镁未发生复分解反应，步骤Ⅱ中发生的反应是：MgCl2+2AgNO3=2AgCl↓+Mg（NO3）2；步骤Ⅲ中发生的反应是：MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl，根据质量守恒定律，氯化镁反应前后各元素质量相等，则每一份溶液中氯化镁的质量为m1+m2，则m=2（m1+m2）。6．某科学兴趣小组用NaCl溶液、NaOH溶液和稀H2SO4三种试剂，将含有Cu2＋、Ba2＋、Ag＋和NO3－的混合液中的三种阳离子逐一除去。步骤如下（所加试剂均过量）：步骤一：混合液中加入试剂A，过滤得到沉淀1和滤液1。步骤二：滤液1中加入试剂B，过滤得到沉淀2和滤液2。步骤三：滤液2中加入试剂C，过滤得到沉淀3和滤液3。（1）经确认试剂A是NaCl溶液，写出步骤一中反应的化学方程式：。（2）三种沉淀中，能溶于稀盐酸的是（填化学式）。（3）滤液3中，除NaNO3外还含有的盐是。【答案】NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3Cu（OH）2NaCl、Na2SO4【详解】试题分析：用NaCl溶液、NaOH溶液和稀H2SO4三种试剂，将含有Cu2+、Ba2+、Ag+和NO3混合液中的三种阳离子逐一除去，氯化钠只能与溶液中Ag+形成氯化银沉淀，然后加入的氢氧化钠只与溶液中Cu2+形成氢氧化铜沉淀，最后加入的硫酸沉淀溶液中的Ba2+形成硫酸钡沉淀，满足将三种离子逐一沉淀．（1）同学们确认试剂A是NaCl溶液，氯化钠与硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，反应的化学方程式为：NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl↓．（2）步骤一、二、三得到的沉淀分别是氯化银、氢氧化铜、硫酸钡，能溶于稀盐酸的是氢氧化铜．（3）步骤三：滤液2中加入试剂C，Cu2+、Ba2+、Ag+已分别生成了沉淀，此时滤液中含有的离子有Na+、Cl、NO3、SO42，则滤液3中，除NaNO3外还含有的盐是NaCl、Na2SO4．考点：化学方程式7．有一包白色粉末，可能由BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种组成。为确定其成分，某兴趣小组做了如图所示实验。（1）白色粉末的成分是。（2）实验结束后，将两种无色溶液混合后得到的溶液中，溶质的组成有种组合。【答案】氯化钡、碳酸钠/BaCl2、Na2CO3四/4【分析】白色固体溶于水，得到白色沉淀和无色溶液A，白色沉淀与硝酸反应会生成无色气体和无色溶液B，说明白色沉淀为碳酸盐沉淀，一定不含硫酸钡沉淀，根据提供的物质，氯化钡与碳酸钠溶液反应生成碳酸钡白色沉淀，则白色固体中一定含有碳酸钠和氯化钡，一定不含硫酸钠；无色溶液A测得pH=7，说明显中性，一定不存在氢氧化钠，且碳酸钠在反应中不能过量。【详解】（1）由分析可知，白色粉末的成分是氯化钡和碳酸钠，故填：氯化钡、碳酸钠或BaCl2、Na2CO3；（2）无色溶液A中一定含有氯化钠，可能是氯化钡，无色溶液B中一定有硝酸钡，可能有稀硝酸剩余。实验结束后，将两种无色溶液混合后得到的溶液中，溶质的组成可能是：氯化钠、硝酸钡；氯化钠、硝酸钡、硝酸；氯化钠、氯化钡、硝酸钡；氯化钠、氯化钡、硝酸钡、硝酸，共计4种组合，故填：四或4。8．某兴趣小组同学想要探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分。[对固体猜想]猜想I：全部是Na2CO3；猜想II：全部是NaOH

猜想III：。[实验和推断]实验步骤实验现象①取少量白色固体于试管中，加水至全部溶解。无色溶液②向溶液中滴加适量物质X的溶液。现象A③再向试管中滴加几滴酚酞试液。现象B（1）若现象A为有气泡产生，则加入的X溶液是，说明氢氧化钠已经变质。有气泡的化学方程式是。（2）若X是Ca（OH）2溶液，现象A有白色沉淀，现象B为无色酚酞试液变红色，则白色沉淀为。该实验不能（填“能”或“不能”）说明样品中有NaOH，原因。（3）若猜想Ⅲ成立，则X是溶液。（4）【拓展应用】除去氢氧化钠溶液中存在的上述杂质可加入适量的。【答案】NaOH和Na2CO3稀盐酸Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑CaCO3/碳酸钙不能加入Ca(OH)2溶液会带入OH离子或与Na2CO3反应可以生成NaOH，对实验产生干扰CaCl2或BaCl2、Ca(NO3)2、Ba(NO3)2Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液）【详解】[对固体猜想]氢氧化钠在空气中会与二氧化碳反应生成碳酸钠，猜想I是完全变质，猜想II是没有变质，猜想III应该是部分变质，故填：Na2CO3和NaOH；[实验和推断]（1）碳酸钠能与稀盐酸反应产生二氧化碳、水和氯化钠，故填：稀盐酸；；（2）氢氧化钙能与碳酸钠反应产生碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠，故填：CaCO3或碳酸钠；反应中会产生氢氧化钠，不能证明样品中含有氢氧化钠，故填：不能；加入Ca(OH)2溶液会带入OH离子或与Na2CO3反应可以生成NaOH，对实验产生干扰；（3）猜想III是氢氧化钠和碳酸钠的混合物，需要用X检验碳酸钠并除去碳酸钠，对氢氧化钠的碱性检验无影响，氯化钙等物质能与碳酸钠反应产生碳酸盐沉淀和氯化钠，对样品中反应剩余的氢氧化钠没有影响，故填：CaCl2或BaCl2、Ca(NO3)2、Ba(NO3)2；（4）除去青阳患者溶液中的碳酸钠，可以利用氢氧化钙或氢氧化钡反应生成沉淀和氢氧化钠，故填：Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液。9．某纯碱样品中含有少量氯化钠，现欲测定其中碳酸钠的质量分数，进行如下实验：通过实验测得反应产生的二氧化碳的质量，即可求得原样品中碳酸钠的质量，进而求得碳酸钠在样品中的质量分数。①如图连接装置（除B、C外）并加入所需药品。②称量并记录B的质量（m1）。（称量时注意封闭B的两端）③按动鼓气球，持续约1分钟。④连接上B、C。⑤打开分液漏斗F的活塞，将稀硫酸快速加入D中后，关闭活塞。⑥按动鼓气球，持续约1分钟⑦称量并记录B的质量（m2）（称量时注意封闭B的两端及E右端的出口。）⑧计算：（1）装置E的作用是。干燥管C的作用是。（2）若所取样品的质量为12g，m1为51.2g，m2为55.6g，样品中碳酸钠的质量分数为（结果精确到0.1%）（3）步骤③中鼓气的目的是用除去CO2的空气赶走装置中含CO2的空气；步骤⑥中鼓气的目的是。（4）本实验若用稀盐酸代替稀硫酸将导致碳酸钠的质量分数（选填“偏大”“偏小”或“不变”），【答案】于燥二氧化碳气体防止空气中二氧化碳和水进入B装置88.3%将反应产生的二氧化碳全部赶入B装置中偏大【详解】（1）稀硫酸与纯碱样品反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，浓硫酸具有吸水性，所以装置E起于燥二氧化碳气体的作用；干燥管C与空气相通，碱石灰可吸收空气中二氧化碳和水，防止空气中二氧化碳和水进入B装置。（2）m1为51.2g，m2为55.6g，说明生成二氧化碳质量为55.6g－51.2g=4.4g。设：样品中碳酸钠的质量为。即样品中碳酸钠的质量分数为88.3%。（3）步骤③中鼓气的目的是用除去CO2的空气赶走装置中含CO2的空气；为减小误差，使生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收，步骤⑥中鼓气的目的是将反应产生的二氧化碳全部赶入B装置中。（4）由于稀盐酸有挥发性，挥发出的氯化氢会被碱石灰吸收，所以本实验若用稀盐酸代替稀硫酸将导致碳酸钠的质量分数偏大。10．由一种盐和一种碱组成的固体混合物，按下图的步骤进行实验。请回答：(1)白色沉淀B是（填化学式）。(2)写出滤液A与CuSO4溶液反应的化学方程式。(3)若固体中的盐不含氢元素，则这种固体混合物的组成可能是（填化学式）：①和；②和。【答案】(1)CaCO3(2)2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4(3)Na2CO3Ca（OH）2CaCO3NaOH【分析】根据无色滤液A与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜和硫酸钠，根据质量守恒定律，可知滤液A中的溶质为氢氧化钠；根据白色沉淀B与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，白色沉淀B是碳酸钙；根据固体混合物加水后，过滤得到氢氧化钠和碳酸钙，这一过程可能只有物理变化，即固体混合物的成分是碳酸钙和氢氧化钠，也可能是通过化学反应生成了氢氧化钠和碳酸钙，反应物可能是碳酸钠与氢氧化钙，或碳酸氢钠与氢氧化钙，根据题意盐中不含氢元素，说明盐只能是碳酸钠，即固体混合物的成分为碳酸钠和氢氧化钙。【详解】（1）白色沉淀B是碳酸钙，其化学式为：CaCO3；（2）滤液A与CuSO4溶液反应生成氢氧化铜和硫酸钠，反应的化学方程式为：2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4；（3）若固体中的盐不含氢元素，则这种固体混合物的组成可能是Na2CO3、Ca（OH）2或CaCO3、NaOH。11．科学学习小组同学在完成盐酸除铁锈实验时，发现生锈的铁钉表面有气泡生成。同学们对此现象感到很好奇，针对“气体是由什么反应生成的这”一问题，设计实验进行探究。【设计实验】小组同学经过认真分析思考，提出了自己的假设，并设计了图甲所示的实验A和B进行探究。实验时，观察到试管A中有气泡，试管B中没有气泡，从而验证了自己的假设是成立的。（1）小组同学设计图甲所示实验基于的假设是；（2）小金同学认为图甲实验A和B对照设置不够严谨，溶液中的水可能会对气体生成产生影响。于是在图甲实验基础上补充设计了如图乙对照实验C和D。但小科同学认为对照实验D的设置没有必要，他提出这一观点的理由是；【反思提高】设置对照实验首要问题是找准找全影响因素，通过控制变量，来进行对照实验的设置，实现对照实验组设置的有效性和完整性。【迁移应用】一次课外实验的意外现象：镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生气泡。请结合设置对照实验的思想，完成“气体是由什么反应生成的”问题探究。【实验探究】查阅资料：①镁能与水缓慢反应生成氢气；②Na2CO3溶液呈碱性，其溶液中除了Na+、CO、水分子外，还有OH。小组同学设计了如图丙对照试验E、F和G。（3）往镁条中分别加入等量的水、Na2CO3溶液、x溶液进行实验。一段时间后，观察到试管E、G中有气体产生，但缓慢且少，试管F中产生气体既快又多。从对照实验设置的角度分析，实验G所加“x溶液”应该是；（4）分析图丙实验可知，镁条放入Na2CO3溶液中，气体是由