专题五 化学实验探究（原卷版）VIP

专题五化学实验探究[考点导航]气体制取实验⭐⭐物质的制备与性质⭐⭐化学实验设计⭐⭐⭐[例题1][气体制取实验]如图所示为实验室中常见的气体制备、干燥、收集和性质实验的部分装置（组装实验装置时，可重复选择）．试根据题目要求，回答下列问题：Ⅰ、氯酸钾固体和二氧化锰混合加热，能较快的产生氧气．小刚同学欲在实验室中以此方法制备并收集干燥的氧气．（1）所选装置的连接顺序为（填写仪器序号字母）．（2）用氯酸钾制备氧气的化学方程式为．Ⅱ、小强同学欲用锌和稀硫酸反应制取氢气，然后利用氢气测定某氧化铁样品中含Fe2O3的质量分数（假设杂质不发生反应）．选择制取氢气的发生装置是，接下来连接装置的顺序为：D1→C→D2→D3．（已知：Fe2O3+3H2△¯2Fe+3H2O；其中D1、D2、D3（1）写出仪器a的名称．在装药品之前，检查装置A气密性的具体操作是．（2）小强欲通过测量反应前后D2浓硫酸洗气瓶的质量变化，测算氧化铁样品中含有Fe2O3的质量分数．实验中，在其他操作正常的条件下，若装置中不连接D1，则测算结果将（填写“偏小”、“偏大”或“不受影响”）．[练习1]你已掌握了实验室制取气体的有关知识，请结合下列装置图回答问题．（1）写出下列标号实验仪器的名称：①，②．（2）实验室用A装置制取氧气，若试管中反应物为混合物，则发生反应的化学方程式为；已知过氧化钠粉末与水反应生成氢氧化钠和氧气，则用此法制取并收集较干燥的氧气时应选用的装置组合是（填字母标号）．（3）F装置可用来作排水法测氢气的体积，此时气体应从（填a或b）口进入．F装置验满氧气的方法是．（4）某校化学兴趣小组用下图所示装置进行以下实验．①收集一瓶二氧化碳：打开止水夹K1和K3，关闭K2，从分液漏斗向装置A中加入足量的稀盐酸，当看到D中现象时，CO2已集满．写出D装置中反应的化学方程式．②证明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应：关闭止水夹K1和K3，打开K2，从分液漏斗向装置C中加入适量滴有酚酞的氢氧化钠溶液，直至实验结束，C中观察到的现象中，能证明CO2与NaOH确实发生了化学反应的现象是．[例题2][物质的制备与性质]已知：①在68℃时，Cu（OH）2会分解；在500℃时，Fe（OH）3会分解。两种物质的分解产物均为氧化物且化合价不变。②装置气密性良好，试剂均足量，反应均完全，杂质不参与反应也不分解。实验室现有Fe（OH）3、Cu（OH）2和少量杂质的固体混合物，某同学欲测定该固体混合物中各成分的含量，设计了如图实验。部分实验步骤如下：Ⅰ．将49g样品放入硬质玻璃管中，称量装置B的质量。Ⅱ．连接好装置。缓缓通入N2一会儿，再开始加热并控制温度在100℃左右。反应结束后称量装置B的质量。Ⅲ．重复步骤Ⅱ，控制温度在550℃左右。反应结束后再次称量装置B的质量。实验数据记录如下表：温度/℃室温100550B装置/g200203.6209请回答下列问题：（1）如果装置B中的试剂也是浓硫酸，那么装置C的作用是。（2）每次停止加热后仍需继续通N2，作用是（写出两点）。（3）样品中Cu（OH）2的质量分数为。若步骤Ⅱ中物质反应不完全，则样品中Fe（OH）3的质量分数会（“偏大”或“偏小”或“无影响”）。[练习2]某课外小组同学设计了如图实验装置，通过测定某些装置中试剂的质量变化，探究某孔雀石[化学式为aCuCO3•bCu（OH）2，a、b为正整数]中各元素的质量关系。①为使数据准确，还需补充装置，请你在方框内绘出装置图并写出试剂名称。（注：碱石灰可看作烧碱和生石灰的混合物）②反应后向装置中鼓入空气的目的是；丙装置中药品的名称为；实验时，该药品未见明显变化，证明：。③连续两次加热、鼓气、冷却、称量甲装置的质量，质量差不超过0.1g，判断该孔雀石已完全分解。④更精确的测定得出如下数据：孔雀石受热后完全分解，固体由16.52g变为12.00g，装置乙增重1.44g。写出该孔雀石的化学式：。请写出该孔雀石与盐酸反应的化学方程式：。[例题3][化学实验设计]小明发现二氧化锰催化过氧化氢分解的实验中，反应速度逐渐变慢。查阅资料得知：其原因是过氧化氢的溶质质量分数减小以及二氧化锰的催化能力降低。为了探究二氧化锰的催化能力降低的影响因素，小明用如图实验装置（已连接并检查过气密性），以及实验室提供的药品进行实验。【材料准备】取质量均为2克的二氧化锰分别催化40毫升溶质质量分数为10%、20%、30%的过氧化氢溶液分解，实验后回收二氧化锰，并分别标为A、B、C；未使用过的二氧化锰若干。【老师建议】每组实验用的二氧化锰用量不宜超过2克，过氧化氢溶液的浓度最好为5%，每次所用体积为10～20毫升。请你结合老师建议，设计实验方案来探究二氧化锰的催化能力降低对过氧化氢分解反应速度变慢的影响。[练习3]以CuSO4溶液和Na2CO3溶液为原料制备碱式碳酸铜【化学式表示为：aCuCO3•bCu（OH）2】的过程如下：由于药品用量等原因，产品中可能会混有碱式硫酸铜【化学式表示为：cCuSO4•dCu（OH）2】。【定性研究】（1）检验产品的成分：①取适量产品于试管中，加入足量的稀盐酸，固体全部溶解；若同时能观察到试管中有（填实验现象），可证明有碱式碳酸铜存在。②向反应后的试管中继续加入（填试剂的化学式），可用以检验碱式硫酸铜是否存在。【定量研究】（2）通过定性研究发现产品中只有碱式碳酸铜。为了进一步确定碱式碳酸铜的化学式，小乐设计了如图所示实验（夹持装置已略去，已知碱式碳酸铜受热分解为氧化铜、二氧化碳和水）：③请写出N2在实验中的作用。④若装置B和装置C在反应前后的质量增加量分别为△mB，△mC；则△mB：△mC＝时，碱式碳酸铜的化学式为Cu2（OH）2CO3[猜押题专练]一．选择题（共8小题）1．下列实验中，实验原理和主要操作方法都符合实验目的的是（）实验目的实验原理主要操作方法A鉴别稀HCl和稀H2SO4酸根离子的化学性质差异加碳酸钠溶液，观察产生气泡快慢B去除CaCl2溶液中的稀HCl不同阳离子的化学性质差异加过量Na2CO3固体、过滤C区别羊毛和棉花纤维不同类别的物质灼烧产生不同的气味取样放于火焰上灼烧，闻气味D除去FeSO4溶液中的少量CuSO4金属活动性差异加过量锌粉，充分反应后过滤A．A B．B C．C D．D2．下列关于科学实验的“目的﹣操作﹣现象﹣结论”的描述正确的是（）实验组别实验目的所加试剂（或操作）实验现象实验结论A检验氯离子的存在待测溶液中滴加硝酸银有白色沉淀产生该溶液中一定含有氯离子B检验硫酸根离子的存在待测溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸有白色沉淀产生该溶液中一定含有硫酸根离子C区别羊毛和涤纶灼烧闻气味产生烧焦羽毛气味为涤纶D除去KCl中的少量K2CO3滴加稀盐酸至刚好无气泡产生有气泡产生，最后一滴盐酸滴入无气泡K2CO3已被除尽3．下列对实验过程的评价，正确的是（）A．某固体中加入稀盐酸，产生无色无味的气体，则该固体中一定含有CO32﹣ B．某溶液中加BaCl2溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，则该溶液中一定含有SO42﹣ C．验证烧碱溶液中是否混有Cl﹣，先加稀盐酸除去OH﹣，再加AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则证明含有Cl﹣ D．某无色溶液中滴入酚酞试液变红色，该溶液一定是碱性溶液4．甲、乙两同学用铜屑制取硫酸铜：甲方案：Cu→△H2SO4CuSO4[Cu+2H2SO4（浓）△¯CuSO4+SO2↑+2H2A．甲方案不安全且会污染空气 B．如果铜屑和浓硫酸恰好反应，则甲、乙制得的CuSO4质量相等 C．如果铜屑和浓硫酸恰好反应，则甲、乙消耗的H2SO4质量相等 D．如果铜屑和浓硫酸恰好反应，则乙方案得到的CuSO4溶液的质量分数较小5．除去下列溶液中的少量杂质，所用试剂和方法正确的是（）选项溶液杂质试剂和方法ANaOHNa2CO3滴入足量稀盐酸至不再产生气泡BKNO3K2SO4滴入适量BaCl2溶液、过滤CCaCl2HCl加入过量的CaCO3、过滤DNaNO3NaCl滴入过量AgNO3溶液、过滤6．小晨同学要完成纯净的氨气与灼热的氧化铜的反应（2NH3+3CuO△¯3Cu+3H2O+N2A．a中固体由黑变红，说明了CuO具有还原性 B．b装置主要作用是吸收反应生成的水，c装置主要作用是吸收氨气中水蒸气 C．d中可以用氢氧化钠溶液来代替氢氧化钠固体 D．仪器最佳连接顺序是d、c、a、b7．某废液中只含有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、Ba（NO3）2三种溶质。为了回收金属、保护环境，小科设计了如图方案（所加试剂均过量）。下列判断不正确的是（）A．向固体a中滴加过量的盐酸，实验现象为固体部分溶解，产生气泡，溶液呈浅绿色 B．溶液B中含有的盐是Ba（NO3）2和NaNO3 C．X可能是Na2SO4 D．若回收到6.4g固体a，则加入的铁屑质量为5.6g8．按下列装置进行实验，能达到相应目的的是（）A．O2验满B．配制质量分数为20%的Ca（OH）2溶液C．除去CO中混有的少量CO2 D．收集氢气二．填空题（共3小题）9．实验室配制一定质量分数的硝酸钾溶液：（1）查阅硝酸钾的溶解度。已知，20℃时，硝酸钾的溶解度为31.6g，在该温度下配制硝酸钾溶液，溶质的质量分数最大为%（计算结果保留整数）。（2）计算。配制40g质量分数为10%的硝酸钾溶液，所需硝酸钾的质量为g，所需蒸馏水的体积为L（1mL水的质量是1g）。（3）称量。分别在天平左右两盘放上纸片，调节平衡后，（填字母）。A．先移动游码到所需位置，再添加硝酸钾直到天平平衡B．先添加所需的硝酸钾，再移动游码直到天平平衡（4）量取。量取所需蒸馏水要用到的仪器是（填字母）。量取时，若俯视刻度线，则实际所配制溶液中溶质的质量分数偏。（5）溶解。将称量好的硝酸钾和蒸馏水混合溶解。10．18世纪前后，人们把元素等同于一种在化学变化中不可再分的物质，即单质。“燃素说”和“燃烧的氧化学说”一度成为科学家争论的焦点。材料一：1723年，施塔尔提出“燃素说”：燃素也是一种元素，燃素存在于一切可燃物中。如金属含有燃素，金属燃烧时金属释放燃素后成为金属灰（实际是金属氧化物）；金属灰与燃素结合又会重新变回金属。材料二：1766年，卡文迪许制得氢气并认为它是燃素；1773年，舍勒研究发现，可燃物燃烧需要一种他称为“火空气”的单质参与；1784年前，人们认为水是一种元素；1796年，普里斯特利制得可在“脱燃素气”中燃烧的“可燃空气”，也把它当作燃素。材料三：1777年，拉瓦锡建立了“燃烧的氧化学说”，认为可燃物中不存在燃素；1801年，克鲁克香克证明了普里斯特利所谓的“可燃空气”是一氧化碳，从而结束了“燃素说”与“燃烧的氧化学说”之争。（1）用你所学的燃烧条件分析，材料二中的“火空气”是。（2）材料三中的“可燃空气”一氧化碳属于纯净物中的，所以不可能是燃素。（3）“燃素说”自提出后就引起争议。下列是当时科学家分析的事实或现象，用“燃素说”解释不合理的是。（可多选）选项事实或现象用“燃素说”解释A金属成分比金属灰简单因为金属燃烧时燃素从金属中逸出B加热金属灰通入氢气，金属灰变回金属因为氢气是燃素C木炭与金属灰一起加热变回金属因为木炭富含燃素D铜在空气中加热后质量增加因为金属铜中含有燃素，加热后有燃素逸出E燃素（氢气）与脱燃素气（氧气）结合成为水因为水是一种元素11．到19世纪末，经几代科学家对光合作用的不断探索，得到结论：光合作用反应物是H2O和CO2，产物是O2和有机物。为了探究产物O2中的O元素来源，科学兴趣小组从元素守恒的角度进行了猜想。猜想一：O2全部来源于CO2；猜想二：O2全部来源于H2O；猜想三：O2同时来源于两者。为了求证，他们查阅资料如下：资料119世纪末，科学家普遍认为气体之间更容易转化，认为CO2在光的作用下被分解成CO和O2，所以O2来自于同为气体的CO2。资料21937年，英国化学家希尔通过实验发现：离体叶绿体在光照条件下使水分解，释放出O2，并还原电子受体。资料31939年，已经发现了氧的同位素。美国科学家鲁宾、卡门利用18O标记的H218O和C18O2分别培养小球藻，光照相同时间后，检测甲、乙两试管中产生的氧气是否含18O，如图所示。根据所学知识，结合资料回答下列问题：（1）资料2的实验结论（填“支持”或“不支持”）资料1的观点。（2）根据资料3的实验结果，分析可得猜想成立。三．实验探究题（共3小题）12．某同学为测定某品牌碳酸饮料中CO2的含量，设计如下实验步骤：①将250mL碳酸饮料放入冰箱冷藏。在较低温下操作，能避免CO2逸出；②从冰箱内取出，迅速加入NaOH溶液5mL，倒转瓶轻轻振荡，然后放置恢复至室温，作待测液；③如图连接装置。取50mL待测液置于装置B的锥形瓶中，关闭开关K，打开漏斗活塞，向锥形瓶中注入稀硫酸，至不再产生气泡，关闭活塞；④打开，向装置中鼓入空气，一段时间后，将C装置中的物质过滤，洗涤，烘干称量质量为0.4g。结合资料，根据以上实验过程完成下列问题：资料：①CO2与足量Ba（OH）2反应生成BaCO3沉淀②碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物③实验中各种溶液的密度都视为1g/mL（1）把步骤④补充完整，装置D的目的是；（2）根据题中提供的数据计算此品牌碳酸饮料中CO2的含量为g/L（加入的NaOH溶液的体积可忽略不计，小数点后保留1位）；（3）根据实验数据计算发现：CO2含量的测量结果较国家标准低。造成这一实验结果的原因可能是。A.碳酸饮料放入冰箱冷藏时间过短B.装置气密性不好C.步骤④中洗涤不干净13．小科用含有二氧化碳和水蒸气杂质的一氧化碳气体来测定一种铁的氧化物（FexOy）的组成，实验装置如图所示（部分装置已省略）。（1）如果将甲装置与乙装置的顺序调换，对实验结果（填“有”或“无”）影响。（2）当丙装置中的FexOy全部被还原后，剩余固体的质量为16.8g，同时测得丁装置的质量增加了17.6g，而戊装置未变浑浊。则FexOy的化学式为。（3）小思指出小科设计的装置尚有不足之处，该不足可能造成的结果是。14．我国不少地方有端午吃“灰水粽”的习俗。所谓“灰水粽”是指用草木灰的浸出液浸泡糯米做成的粽子，清香软糯。小柯