1、 中考化学 （山东专用） 专题十七 科学探究题 1.(2020山东泰安,25,7分)某同学在帮助实验员整理化学试剂时发现了一瓶标签残缺的无色溶液(如图甲 所示),经实验员分析可知原瓶溶液中的溶质可能是NaCl、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种,为确认 溶液中的溶质,他设计并进行了如下探究活动。 【资料查阅】上述四种物质的相关信息如下: 物质 NaCl NaOH Na2CO3 NaHCO3 常温下的溶解度/g 36 109 21.5 9.6 常温下稀溶液的pH 7 13 11 9 请回答下列问题: 【实验探究1】 如上图乙所示,在操作后可确定溶质不是NaCl,则实验现象应是 ;在进行
2、操作时有 无色无味气体产生,由此又可排除的物质是 。 【探究结论】分析四种物质的相关信息,你认为该溶液中的溶质可能是上述四种物质中的 ,你 的判断依据是 。若上述探究结 论是正确的,操作发生反应的化学方程式为 。 【讨论质疑】有同学认为以上分析不严密,需要进一步实验确定,于是又进行了如下探究。 【实验探究2】向操作后试管中的溶液中滴加过量CaCl2溶液(中性),充分反应后,试管中溶液颜色不 变,但有白色沉淀产生。 【得出结论】通过实验探究2可确定原瓶溶液中的溶质应该是 。 【反思拓展】造成该溶液出现上述实验现象的原因是 (用化学方程式表示)。 答案答案 【实验探究1】溶液呈红色(1分) NaO
3、H(或氢氧化钠)(1分) 【探究结论】Na2CO3(或碳酸钠)(1分) 碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数不可能达到10%,而碳酸钠溶液可以(1分) Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2(1分) 【得出结论】NaOH(或氢氧化钠)(1分) 【反思拓展】2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O(1分) 解析解析 【实验探究1】在操作后可确定溶质不是NaCl,则实验现象应是溶液呈红色,因为NaOH、 Na2CO3、NaHCO3溶液均显碱性,只有NaCl溶液显中性;在进行操作时有无色无味气体产生,由此 又可排除的物质是NaOH(或氢氧化钠),因为Na2CO3、NaHCO3与稀盐酸反应均有二
4、氧化碳产生,而 NaOH与稀盐酸反应不产生气体。【探究结论】依据溶解度信息可知碳酸氢钠饱和溶液的溶质质 量分数不可能达到10%,而碳酸钠溶液可以,则该溶液中的溶质可能是Na2CO3。操作中Na2CO3与 稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+ CO2。【得出结论】向操作后试管中的溶液中滴加过量CaCl2溶液(中性),充分反应后,试管中溶 液颜色不变,又有白色沉淀产生。过量CaCl2溶液将碳酸钠消耗完,生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠, 但此时溶液为红色,说明原溶液中既有氢氧化钠也有碳酸钠,氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠, 可确定原瓶溶
5、液中的溶质应该是NaOH(或氢氧化钠)。【反思拓展】造成该溶液出现上述实验现 象的原因是氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水,反应的化学方程式为2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O。 2.(2020山东菏泽,15,5分)84消毒液是一种无色或者淡黄色具有刺激性气味的含氯消毒剂,有效成分为次 氯酸钠(NaClO),广泛用于医院、宾馆、旅游、家庭等卫生消毒。某化学兴趣小组对该消毒液进行了如 下探究。 【查阅资料】 .84消毒液不稳定,其杀菌作用主要依靠有效氯,有效氯含量越高杀菌效果越好。 .消毒杀菌就是使病毒蛋白质变性,鸡蛋中蛋白质发生变性反应时变成白色固体。 探究一:84消毒液中有效
6、氯的稳定性 存放时间 (小时) 不同温度下,有效氯存留率 60 70 80 90 0(对照) 100% 100% 100% 100% 3.0 94.66% 88.05% 6.0 96.66% 89.67% 74.69% 12.0 93.32% 82.62% 20.0 94.75% 30.0 92.99% 0.5%的84消毒液在不同温度、不同存放时间下的有效氯含量: 【解释与结论】 (1)次氯酸钠(NaClO)中Cl元素的化合价为 。 (2)综合分析探究一中数据,在其他条件不变时,0.5%的84消毒液有效氯存留率受温度和时间的影响,其影 响的变化趋势是 。 因此保存84消毒液应注意的问题是 。
7、探究二:不同浓度84消毒液的杀菌效果 在四支试管中各加入鸡蛋液2 mL,分别加入不同浓度的消毒液,静置15分钟后,记录如下: 序号 2-1 2-2 2-3 2-4 实验 操作 加入0.5 mL消毒原液 加入0.5 mL的消 毒原液,12.5 mL水 加入0.5 mL消毒 原液,50 mL水 加入0.5 mL消毒 原液,100 mL水 现象 液体表面产生气 泡,无其他现象 液体中产生大量 白色固体 液体中产生少量 白色固体 液体中产生极少 量白色固体 【解释与结论】 (3)探究二中杀菌效果最好的一组实验为 (填序号)。 (4)洁厕灵主要成分是盐酸,与84消毒液混合会产生有毒气体Cl2,完成反应的
8、化学方程式:2HCl+NaClO Cl2+H2O+ 。 答案答案 (1)+1 (2)在实验研究范围内,在其他条件不变时,随着温度升高、存放时间延长,有效氯存留率 减小 阴暗、低温处存放,不能长久存放 (3)2-2 (4)NaCl 解析解析 (1)次氯酸钠中钠元素为+1价,氧元素为-2价,设氯元素的化合价为x,根据化合物中,各元素正、负 化合价的代数和为零,可得(+1)+x+(-2)=0,x=+1; (2)由表中数据可知,在实验研究范围内,在其他条件下不变时,随着温度升高、存放时间延长,有效氯存 留率减小,因此保存84消毒液时,应注意在阴暗、低温处存放,不能长久存放; (3)消毒杀菌就是使病毒蛋
9、白质变性,鸡蛋中蛋白质发生变性反应时变成白色固体,由表中数据可知,加入 0.5 mL消毒原液、12.5 mL水时,产生的白色固体最多,杀菌效果最好; (4)根据质量守恒定律,化学反应前后,原子的种类和数目不变,反应物其中含2个氢原子、3个氯原子、1个 钠原子、1个氧原子,已知生成物中含2个氯原子、2个氢原子、1个氧原子,故生成物中还应含1个钠原子、 1个氯原子,应为NaCl,化学方程式为2HCl+NaClO Cl2+H2O+NaCl。 3.(2019山东青岛,30,8分)某化学拓展课堂的主题是探秘氯化钠样品。 主题 探究氯化钠样品中杂质的成分 已知所提供的氯化钠样品中,可能含有硫酸钠、氯化镁、
10、氯化钙中的一种或几种杂质。甲同学的实验 探究过程记录如下: 取少量样品 色沉淀 根据以上实验信息,甲同学得出结论:此氯化钠样品中含有的杂质是硫酸钠。 实验分析 (1)步骤中加入适量NaOH溶液的目的是 。 (2)乙同学认为步骤中不需要加入足量稀盐酸,你是否同意他的观点? (选填“同意”或 “不同意”),请说明原因 。 主题 测定氯化钠样品中氯化钠的质量分数 确定了氯化钠样品中杂质的成分后,甲同学对样品中氯化钠的质量分数进行测定。称取20.0 g氯化钠样 品于烧杯中,加足量的水充分溶解,再向其中加入氯化钡溶液至不再产生沉淀为止,沉淀经过滤、洗涤、 干燥后称量,其质量为2.33 g。请计算该样品中
11、氯化钠的质量分数。(写出计算步骤,计算结果精确到0.1%) 答案答案 .(1)检验氯化镁是否存在 (2)不同意 若不加足量稀盐酸,则剩余的碳酸钠溶液也会与氯化钡反应生成白色沉淀 .解:设样品中硫酸钠的质量为x。 BaCl2+Na2SO4BaSO4+2NaCl 142 233 x 2.33 g = x=1.42 g 样品中氯化钠的质量分数=100%=92.9% 答:样品中氯化钠的质量分数为92.9%。 142 2332.33 g x 20.0 g-1.42 g 20 g 解析解析 .(1)步骤加入氢氧化钠溶液可检验氯化镁是否存在,如果生成白色沉淀则证明有氯化镁,如果 无明显现象则证明没有氯化镁;
12、(2)步骤中加入了适量的碳酸钠溶液,如果不加入足量的稀盐酸,碳酸钠 和氯化钡反应会生成碳酸钡白色沉淀,影响硫酸根离子的检验,故乙同学的观点不正确;.根据中实 验可知氯化钠样品中只有硫酸钠一种杂质,2.33 g白色沉淀是氯化钡和硫酸钠反应生成的硫酸钡的质量 , 通过化学方程式可求出硫酸钠的质量,进而求出氯化钠的质量,再求出样品中氯化钠的质量分数。 4.(2019山东滨州,24,8分)钙元素是一种重要的金属元素,它可组成氢化钙、氢氧化钙等多种物质。 (1)氢化钙(CaH2)固体是登山运动员常用的能源提供剂。某实验探究小组的同学通过查阅资料得知,氢 化钙在常温下能与水反应生成氢氧化钙和氢气,请你写出
13、该反应的化学方程式 。 (2)该实验探究小组将Na2CO3溶液滴加到Ca(OH)2溶液中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,经检验滤渣 的成分是碳酸钙。 【提出问题】滤液中溶质的成分是什么? 【猜想与假设】 猜想一:NaOH; 猜想二:NaOH和Ca(OH)2; 猜想三,NaOH 和 ; 猜想四:NaOH、Na2CO3和Ca(OH)2。 经过讨论,大家认为猜想四不合理,原因是 。 实验步骤 现象 结论 步骤:取滤液,向其中滴入适量 Na2CO3溶液 猜想二不成立 步骤:另取滤液,向其中加入足 量 溶液 产生气泡 猜想 成立 【实验过程】 【拓展延伸】 在分析反应后所得物质的成分时,除考虑生成物外
14、,还需考虑 。 答案答案 (1)CaH2+2H2O Ca(OH)2+2H2 (2)Na2CO3 碳酸钠与氢氧化钙能够反应(或碳酸钠与氢氧化钙不共存或用完全正确的化学方程式表示 等,答案合理即可) 无明显现象(或无沉淀产生) 盐酸(或稀盐酸或其他合理答案) 三 反应物(或反 应物是否过量) 解析解析 (1)氢化钙(CaH2)在常温下和水反应生成氢氧化钙和氢气,化学方程式为CaH2+2H2O Ca(OH)2 +2H2。(2)滤液中溶质的成分可能有如下几种情况:恰好完全反应,滤液中的溶质是NaOH;当Na2CO3 过量时,滤液中的溶质是Na2CO3和NaOH;当氢氧化钙过量时,滤液中的溶质是Ca(O
15、H)2和NaOH。因为猜想 二不成立,滤液中没有氢氧化钙,滴入适量Na2CO3溶液,无明显现象。有气泡产生,则应是向滤液中加入的足量 盐酸与Na2CO3反应,猜想三成立。 解题关键解题关键 解答此类题目的关键:首先根据反应后溶液中溶质的可能性,完成猜想;然后根据猜想设计实验 进行验证。 5.(2018山东青岛,29,6分)某兴趣小组在实验室里准备常见酸、碱、盐的性质实验时,发现实验台上摆放 的药品中,有一瓶未盖瓶塞且标签破损的溶液(如图),他们决定对这瓶溶液的成分进行探究。 【提出问题】这瓶溶液的溶质是什么? 【获得信息】 (1)酸、碱、盐的性质实验中用到含钠元素的物质有氯化钠、氢氧化钠、碳酸
16、钠、碳酸氢钠。 (2)实验室里盛放碱性溶液的试剂瓶通常使用橡胶塞。 (3)碳酸氢钠溶液与氯化钡溶液不反应;氯化钡溶液呈中性。 【提出猜想】猜想一:氢氧化钠;猜想二:碳酸钠;猜想三:碳酸氢钠。 【实验探究】 (1)小军取样滴加稀盐酸有 产生,得出结论:该溶液的溶质是碳酸钠或者是 。 (2)小军另取样加入过量的氯化钡溶液,观察到有 产生,进而得出结论:该溶液的溶质是碳酸钠。 (3)小华认为小军的结论不完全正确,理由是 。 小组同学讨论后一致认为还需要进行如下实验: (4)取小军第二次实验后的上层清液,滴入无色酚酞试液,溶液呈红色。 【实验结论】这瓶溶液的原溶质是 。 【探究启示】实验中取用液体药品
17、时,应注意 。 答案答案 【实验探究】(1)无色气泡 碳酸氢钠 (2)白色沉淀 (3)可能是氢氧化钠溶液变质产生了碳酸钠 【实验结论】氢氧化钠 【探究启示】标签朝向手心,用后及时盖紧瓶塞 解析解析 【实验探究】(1)稀盐酸能与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体。 (2)碳酸钠能与氯化钡发生复分解反应生成碳酸钡白色沉淀和氯化钠,所以若另取样加入过量的氯化钡 溶液,会观察到有白色沉淀产生。 (3)小军的结论不完全正确的理由是露置于空气中的氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应会生成碳 酸钠。 【实验结论】取小军第二次实验后的上层清液,滴入无色酚酞试液,溶液呈红色,说明溶液中还存在氢氧 化钠,即原溶液
18、中的溶质是氢氧化钠。 【探究启示】实验中取用药品时,应注意标签朝向手心,防止药品腐蚀标签,用后及时盖紧瓶塞,防止药品 变质。 6.(2016山东泰安,29,6分)实验室开放日,化学小组的同学来到实验室,对酸的性质很感兴趣,向老师提出 研究硝酸的性质,老师高兴答应并带领同学们进行了硝酸性质的实验探究。 【实验设计】 (1)将石蕊试液滴入稀硝酸中,预计石蕊试液由紫色变 色。 (2)将Zn片投入稀硝酸中,预计将产生氢气。 【实验验证】同学们按上述设计做了实验,却发现石蕊变色后一会儿即褪去,Zn片投入稀HNO3中后,溶 液中冒出气泡,产生无色气体A,气体A在试管口变成红棕色、有刺激性气味的气体B。 【
19、提出问题】 (1)石蕊试液变色后为何会褪色? (2)上述产生的无色气体是什么?硝酸具有哪些特性? NH3 N2 NO NO2 颜色 无色 无色 无色 红棕色 溶解性 极易溶于水 不溶于水 不溶于水 可溶于水或硝酸 【查阅资料】看到如此异常的现象,在老师的指导下,同学们上网查到了下列资料: (1)硝酸可与Zn、Cu等多种金属反应生成相应的硝酸盐,但不生成H2。 (2)含氮元素的某些气态物质的物理性质 【猜想与分析】 (1)小明同学认为石蕊变色后又褪色的原因是试管不干净,含有其他杂质。要证明小明的观点,应进行的 操作是 。 (2)大家一致认同了红棕色气体B是NO2,但对于无色气体A及变化的原因有不
20、同的看法: 小丽同学认为A是NH3,但遭到大家的一致反对,原因是 ; 小强同学认为A是N2,也遭到大家的一致反对,原因是 ; 经讨论,最终大家获得了A是NO,NO在试管口遇氧气生成了NO2的共识。 【实验探究】小红同学对硝酸能与Cu反应很感兴趣,便取了Cu片投入稀HNO3中,发现Cu片溶解,也出现 了上述Zn与稀HNO3反应的类似现象,确认生成了NO,并在老师的帮助下,测出恰好反应的Cu和HNO3的 质量比为821,由此获得Cu与稀HNO3反应的化学方程式为 。 【交流与反思】根据探究结果,请你解释稀盐酸跟Cu不反应而稀HNO3却能跟Cu反应的原因 。 答案答案 【实验设计】(1)红(1分)
21、【猜想与分析】(1)取少量稀HNO3于干净的试管中,滴入石蕊试液,观察实验现象(或用干净的试管重复 上述实验)(1分) (2)NH3极易溶于水,会溶解在稀HNO3中,不会放出气体(1分) N2的化学性质比较稳定,常温下N2不会与氧气反应(1分) 【实验探究】3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(1分) 【交流与反思】铜不与稀盐酸发生置换反应,是因为铜的金属活动性弱于氢。而稀HNO3具有特性,能与 Cu发生其他类型的化学反应而生成NO(1分) 解析解析 【实验设计】(1)稀硝酸呈酸性,石蕊遇酸性溶液会变红。 【猜想与分析】(1)设计用一个干净的试管进行对比实验,从而确定是否是
22、杂质影响了溶液颜色的变化, 操作:取少量稀HNO3于干净的试管中,滴入石蕊试液,观察实验现象。(2)氨气极易溶于水,会溶解在稀 HNO3中,所以该气体不可能是氨气;由于氮气的化学性质很稳定,常温下N2在空气中不能直接被氧化 成NO2。 【实验探究】由题干信息可得反应物是铜与稀硝酸,生成物是硝酸铜、一氧化氮和水,设该化学方程式 中铜与稀硝酸的化学计量数分别为x、y,则=,可得=,则反应的化学方程式为3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。 【交流与反思】依据金属活动性顺序可知铜在金属活动性顺序中排在氢后,所以Cu不能与盐酸反应生 成氢气;稀硝酸具有其他特性,所以能与铜反应生成一
23、氧化氮等物质。 64 63 x y 8 21 x y 3 8 7.(2019北京,24,6分)如图“黑面包”实验中,蔗糖(C12H22O11)变黑,体积膨胀,变成疏松的炭,放出有刺激性 气味的气体。 【提出问题】改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢? 表1 实验记录 实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/ 效果得分 1 蔗糖 4 5 22 65 2 蔗糖 5 10 30 81 3 蔗糖 6 15 50 93 4 冰糖 4 10 50 91 5 冰糖 5 15 22 88 6 冰糖 a 5 30 75 7 葡萄糖 4 15 30 0 【进行实验】分别取5 g糖粉进
24、行实验,根据前2 min的现象对实验效果进行评分,记录如下: 表1 实验记录 8 葡萄糖 5 5 50 0 9 葡萄糖 6 10 22 0 【处理数据】分析表1,计算效果得分均值,结果如下: 表2 效果得分均值 因素 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/ 蔗 糖 冰 糖 葡 萄 糖 4 5 6 5 10 15 22 30 50 均值 79.7 84.7 0 52.0 56.3 56.0 46.7 57.3 60.3 51.0 52.0 61.3 依据均值推断最佳实验方案,均值越高,效果越好。 【解释与结论】 (1)蔗糖变成黑色的炭,发生了 (填“物理”或“化学”)变化。 (2)推测放出的气体
25、含SO2,从元素守恒角度说明理由: 。 (3)实验6中,a为 mL。 (4)根据表2推断,“黑面包”实验最好选择5 g冰糖、5 mL浓硫酸、 滴水和50 。 【反思与评价】 (5)表2中,22 对应的均值为51.0,计算该值所依据的3个数据分别是 。 (6)综合分析,使实验3的效果得分高于实验4的因素有 。 答案答案 (1)化学 (2)反应物中含硫元素、氧元素 (3)6 (4)15 (5)65、88、0 (6)浓硫酸的体积、水的 滴数 解析解析 (1)蔗糖变成黑色的炭,有新物质生成,故属于化学变化。(2)从元素守恒角度分析反应物的组成元 素,浓硫酸中含有硫、氧、氢元素,蔗糖中含有碳、氢、氧元素
26、,发生化学反应前后元素种类不变,所以生 成物中也会有含硫、氧元素的物质,SO2气体含有硫、氧两种元素,故可推测产生的有刺激性气味的气 体含SO2。(3)实验6中浓硫酸体积要与其他组实验形成对比,结合表2的数据知,a应为6。(4)由题中信息 可知,依据均值推断最佳实验方案,均值越高,效果越好。根据表2推断,水的滴数为15时对应均值最高。 (5)从表1记录的实验数据中找出温度为22 时对应的数据: 实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/ 效果得分 1 蔗糖 4 5 22 65 5 冰糖 5 15 22 88 9 葡萄糖 6 10 22 0 表2中,22 对应的效果得分均值为51.0,则计算该
27、值依据的是65、88、0这三个数据。 (6)对比实验3、实验4: 实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/ 效果得分 3 蔗糖 6 15 50 93 4 冰糖 4 10 50 91 可知糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数不同,温度相同;再结合表2 中冰糖对应均值高于蔗糖,所以使 实验3的效果得分高于实验4的因素有浓硫酸的体积、水的滴数。 思路分析思路分析 首先理解实验要研究的问题,再调用已有的知识,运用对比的方法将问题解决,系统分析科学 推理中的假设、实验、证据之间的关系,建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。 8.(2018山东青岛,27,5分)对比归纳是学习化学的重要方法。请你参与下列探究
28、活动并回答问题。 【探究活动一】探究影响木炭燃烧剧烈程度的因素 木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,说明 了影响木炭燃烧剧烈程度的因素是 同学们做了A试管和B试管的对比实验,发现B试管中 固体可溶,A试管中固体几乎不溶该对比实验说明了影响 物质溶解性的因素是 同学们又补充了C试管所示实验,他们想探究 的影响因素是 【探究活动二】探究影响物质溶解性的因素 分别振荡三个软质塑料瓶,观察到塑料瓶变瘪 的程度由大到小的顺序为 对比A瓶与 瓶的实验现象,可证明二氧 化碳能与氢氧化钠溶液发生反应 【探究活动三】探究二氧化碳能否与碱溶液反应 答案答案 【探究活动一】氧气浓度 【探究活动二】溶剂种类 溶质种
29、类 【探究活动三】ABC C 解析解析 【探究活动一】木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,说明了影响木炭燃烧剧烈程度的因 素是氧气浓度,氧气浓度越大,反应越剧烈。 【探究活动二】题图中A试管和B试管中溶质都是碘,而溶剂不同,则该对比实验说明了影响物质溶解性 的因素是溶剂种类;A试管与C试管进行比较,溶剂都是水,溶质分别是碘和高锰酸钾,说明探究的影响因 素是溶质种类。 【探究活动三】氢氧化钙微溶于水,氢氧化钠易溶于水,所以饱和氢氧化钠溶液吸收的二氧化碳最多,分 别振荡三个软质塑料瓶,观察到塑料瓶变瘪的程度为ABC;对比A、C瓶的实验现象,可以说明二氧化 碳能与氢氧化钠溶液反应。 教师专用题组
30、1.(2020山东德州,23,15分)小倩同学了解到:外国人把中国称为“China”,在英文中与瓷器是同一个单 词。“青花瓷”又是在中国瓷器中最具代表性的。绘制青花瓷纹饰的原料中主要含有氧化钴(CoO)。 她查阅元素周期表发现钴(读音:g)元素符号为Co,在周期表中与铁元素同位于第4周期、第族。 B B 4 25 Mn 锰 54.94 26 Fe 铁 55.85 27 Co 钴 58.93 28 Ni 镍 58.69 29 Cu 铜 63.55 【提出问题】 小倩同学产生疑问:为什么钴和铁都在第族呢? 【寻求帮助】 (1)咨询老师得知:因为铁与钴两种元素原子的结构具有相同点(如图),使得二者的
31、化学性质相似。因 此把这两种元素放在一起。 请你帮助小倩回答下列问题: 钴元素在元素周期表中的原子序数为 ;一个钴原子比一个铁原子多一个 (填序号)。 A.中子 B.电子 C.质子 D.电子层 铁原子与钴原子具有相同的 (填序号,下同)。元素的化学性质主要与原子的 有关, 因此二者的化学性质相似。 A.核电荷数 B.核外电子数 C.电子层数 D.最外层电子数 在化学反应中,金属钴和铁一样,也能与稀盐酸发生反应放出氢气,反应的化学方程式为 ;钴在氧气中燃烧生成Co3O4,化学方程式为 。 (2)查阅资料钴元素有着广泛的用途:钴及其化合物在材料生产、化工生产、医疗中都有着广泛的应 用。钴在电池制造
32、中需求量增长很快,钴酸锂(已知:化学式为LiCoO2,锂元素化合价为+1)常用作手机电 池的正极材料,其中钴元素的化合价为 。 【深入探讨】 产生问题既然钴与铁的单质具有相似的性质,那么两种元素的化合物是否也有相似的化学性质? 设计并实验验证 (1)根据所学知识,同学们已知下列反应可以进行,并进行实验:FeO FeCl2 Fe(OH)2 观察记录实验现象:氧化亚铁为黑色固体;实验a中,随着稀盐酸的加入,黑色固体逐渐溶解,溶液呈现浅绿 色;实验b中,加入氢氧化钠溶液后出现白色沉淀,静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最后变为红褐色。 查阅资料得知:原因是溶液中的Fe(OH)2遇空气中的氧气生成Fe
33、(OH)3 (2)同学们欲探究钴元素化合物的性质,设计并进行了如下实验: CoO CoCl2 Co(OH)2 请你依据实验现象,回答下列问题: .实验中,取少量灰黑色的氧化钴放入试管中,加入稀盐酸,固体被溶解,溶液呈红色,写出反应的化学 方程式 。另取一支试管加入少量氧化钴,滴入浓盐酸,固体被溶解, 溶液呈绿色。说明反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的 有关。 .实验中,加入氢氧化钠溶液,出现青蓝色沉淀。将试管静置在空气中,沉淀物颜色发生变化,最终变 为棕色,试推测沉淀物颜色变化可能与空气中的 有关。 通过实验探究,同学们得出结论:铁和钴两种元素的化合物化学性质相似。 答案答案 【寻求帮助
34、】(1)27 BC CD D Co+2HCl CoCl2+H2 3Co+2O2 Co3O4 (2)+3 【深入探讨】.CoO+2HCl CoCl2+H2O 浓度 .氧气 解析解析 【提出问题】(1)依据原子结构示意图可知Co的原子序数为27,铁原子序数为26,一个钴原子比 一个铁原子多一个电子和一个质子。钴原子和铁原子都有四个电子层,最外层电子数为2。依据题 中信息,金属钴和铁的化学性质相似,类比铁与稀盐酸的反应和铁在氧气中燃烧的化学方程式可写出钴 与稀盐酸反应的化学方程式为Co+2HCl CoCl2+H2,钴在氧气中燃烧的化学方程式为3Co+2O2 Co3O4。(2)因为在化合物中各元素的正
35、负化合价代数和为零,又因为在LiCoO2中锂元素化合价为+1,设Co 的化合价为x,1+x+(-2)2=0,x=+3。 【深入探讨】.分析题中铁的化合物的转化关系和相关颜色的变化,分析出灰黑色的氧化钴加入稀盐 酸反应的化学方程式为CoO+2HCl CoCl2+H2O,因为另一个试管内加入的是浓盐酸,反应后颜色不 同,则对比分析可知反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的浓度有关。 .由查阅资料可知Fe(OH)2遇空气中的氧气生成Fe(OH)3,可推测出钴的氢氧化物沉淀的颜色变化可能 与空气中的氧气有关。 2.(2020山东威海,15,10分)探究瓜子中二氧化硫的含量 有媒体报道:某品牌瓜子被查
36、出二氧化硫残留量超标。为了测定购买的瓜子中二氧化硫的含量,小莉进 行以下探究活动。 (1)查阅资料 二氧化硫是无色气体,化学性质与二氧化碳相似,但能与氧气反应。 二氧化硫可用作干果的防腐剂。我国食品添加剂标准规定,二氧化硫在干果中残留量0.4 g/kg。 在沸水浴加热的条件下,瓜子中的二氧化硫可以全部释放出来。 氮气化学性质不活泼,一般条件下不和其他物质发生反应。 (2)实验 小莉利用下图所示装置进行实验。 实验原理:乙装置用于吸收瓜子样品释放出的二氧化硫,碱溶液可选用 ,发生反应的化 学方程式为 ; 丙装置的作用是吸收氮气流带出的水蒸气,发生反应的化学方程式为 。 实验步骤: 第一步:在U形
37、管中放入瓜子样品500 g,按图示连接好仪器,向其中通入氮气。 第二步:通入氮气一段时间后,称得乙、丙装置总质量为458.5 g。 第三步:再次连接好仪器,持续通入氮气,同时向烧杯中加入沸水给瓜子加热,至二氧化硫释放完全。 第四步:实验结束后,称得乙、丙装置总质量为458.6 g(假定实验中不产生其他与碱溶液及生石灰反应的 气体)。 实验结果:通过计算,该样品中二氧化硫的含量为 。 (3)交流 在第一步中通入氮气的目的是 。在第三步中通入氮气的目的是 。 实验过程中,为确保实验结果准确,下列措施正确的是 (填选项序号)。 A.碱溶液要过量 B.装置气密性要好 C.实验中不能直接给瓜子加热 D.
38、瓜子样品必须干燥 民以食为天,食以安为先,生活中下列做法正确的是 (填选项序号)。 A.含添加剂的食品,若符合国家标准可食用 B.以饮料代替饮用水 C.霉变的大米经过多次清洗后可食用 D.购买食品注意生产日期和保质期 二氧化硫还可以与水反应,化学方程式是 。 答案答案 (2)氢氧化钠溶液/氢氧化钙溶液/氢氧化钾溶液(答案合理即可) 2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O H2O+CaO Ca(OH)2 0.2 g/kg (3)排尽装置中的空气 将产生的SO2全部排入乙装置 ABCD AD H2O+SO2 H2SO3 解析解析 (2)二氧化硫能和可溶性碱反应生成盐和水,乙装置用于吸收瓜子样品释
39、放出的二氧化硫,碱溶 液可选用氢氧化钠溶液,发生的反应的化学方程式为2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O;丙装置里的固体为 生石灰,作用是吸收氮气流带出的水蒸气,发生反应的化学方程式为H2O+CaO Ca(OH)2。 根据第二步和第四步中的数据,500 g瓜子样品中二氧化硫的质量为458.6 g-458.5 g=0.1 g,故该样品中 二氧化硫的含量为0.2 g/kg。 (3)在第一步中通入氮气的目的是排尽装置中的空气,防止装置内空气中的二氧化碳和水蒸气干扰二 氧化硫的测定。在第三步中通入氮气的目的是将装置内样品释放出来的SO2全部排入乙装置,保证测定 的二氧化硫数据准确。 碱溶液过量,能
40、保证将二氧化硫完全吸收,故A正确;装置气密性好,可以防止生成的二氧化硫逸出,保证 实验的准确性,故B正确;实验中不能直接给瓜子加热,是为了防止温度过高,生成其他气体,影响实验的准 确性,故C正确;瓜子样品必须干燥,防止加热过程中产生的水蒸气影响实验的准确性,故D正确。 含添加剂的食品,若符合国家标准可食用,故A正确;以饮料代替饮用水,会导致糖分等其他物质摄入过 多,影响身体健康,故B错误;霉变的大米中含有对人体健康有害的物质,不能食用,故C错误;购买食品注意 生产日期和保质期,故D正确。 二氧化硫与水反应生成亚硫酸,化学方程式为H2O+SO2H2SO3。 3.(2019山西,29,9分)冬季雾
41、霾频发。某校社会实践小组的同学们,对某地区雾霾的成分、成因、危害及 防治产生了浓厚的兴趣并开启了项目性学习之旅。 【信息检索】雾是浮游在空气中的大量微小水滴。霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现 象。霾的主要成分可能含有可溶性硫酸盐、硝酸盐、铵盐、不溶性有机物、黑碳、金属元素和其他元 素。 【提出问题】某地霾的成分是什么? 【实验准备】选择该地重度雾霾天气,用SDLKC-1000型大流量TSP采样器在室外采集大气中的可吸入 颗粒物10 g。 实验方案 实验步骤 实验现象 实验结论 方案一 取5 g样品,加少量熟石 灰粉末,混合、研磨 含有铵盐 方案二 取5 g样品,加适量水,充 分溶解
42、后过滤,向滤液 中滴加 有白色沉淀生成 含有硫酸盐 活动一:探究霾中是否含有铵盐和硫酸盐。 【总结反思】工业上应加强对污染企业的监管,农业上应合理施用化肥。 活动二:探究霾中是否含有黑碳。同学们设计了如下图所示的创新实验(将活动一得到的残渣,干燥后置 于中间凹槽内)。 【实验步骤】滴入过氧化氢溶液制取O2,排出装置内空气后,再在导管口接上气球。向右边的凹槽 内滴入澄清的石灰水。接通电源,用红热电阻丝点燃残渣。 【实验现象】残渣剧烈燃烧,澄清石灰水变浑浊,气球变大。 【实验结论】霾中含有黑碳。装置内澄清石灰水变浑浊的化学方程式是 。 【交流研讨】某同学对“霾中含有黑碳”的结论产生怀疑,理由是 。
43、 活动三:查阅资料,霾中还含有Al、Na、Zn、Pb、Hg、Cd等金属元素,其中的有害元素除Cd外,还有 。 【能力发展】请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表: 项目 雾霾频发的成因 控制雾霾频发的做法 政府采取的应急措施 能源结构不合理 推广太阳能发电 人工降雨 烧散煤取暖 向空中或地面洒水 推广新能源汽车 私家车限号出行 【检查进度】小组同学没有进行的探究项目是 。 答案答案 活动一:放出刺激性气味气体 BaCl2溶液或BaCl2溶液和稀盐酸(合理即可) 活动二:Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O 可能含有不溶性有机物,它燃烧也会生成CO2(合理即可) 活动三:Hg、Pb(或汞、铅
44、) 集中供暖(或煤改电/煤改气)(合理即可) 汽车尾气 霾中是否含有硝酸盐(或是否含有不溶性有机物或是否含有其他元素或雾霾的危害) 解析解析 活动一:铵盐和熟石灰混合研磨可产生有刺激性气味的氨气。 方案二中加入的试剂和硫酸根离 子反应生成白色沉淀,说明加入了含钡离子的溶液,可以是BaCl2溶液或BaCl2溶液和稀盐酸。 活动二:使澄清石灰水变浑浊的反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O。澄清石灰水变 浑浊只能说明残渣燃烧产生二氧化碳气体,但不能说明一定含有黑碳,可能含有不溶性有机物。 活动三:Hg、Pb(或汞、铅)两种元素对人体有害。可以采用集中供暖(或煤改电/煤改气)等
45、方法替代烧 散煤取暖;根据表中推广新能源汽车和私家车限号出行的措施可推出对应的雾霾频发的成因是汽车尾 气。通过对题述实验的整体理解,小组同学没有进行的探究项目有霾中是否含有硝酸盐或是否含有不 溶性有机物或是否含有其他元素或雾霾的危害等。 4.(2018山东聊城,22,12分)某化学学习小组的同学对一瓶敞口放置的氢氧化钙固体的化学成分产生了兴 趣,他们根据自己所学知识进行如下探究: 【提出问题】该瓶药品的化学成分是什么? 【查阅资料】(1)氢氧化钙能与空气中的二氧化碳反应而变质。 (2)氢氧化钙的溶解度曲线如图: 【猜想假设】猜想一:Ca(OH)2 猜想二: 猜想三:CaCO3 【实验验证】 实
46、验操作 实验现象 实验结论 (1)取1 g样品放入盛有50 g水的 烧杯中,充分搅拌后,静置 烧杯底部有较多固体未溶解 样品中含有CaCO3 (2)取实验(1)中上层清液少许于 试管中,再向试管中滴加23滴 无色酚酞试液 样品中含有Ca(OH)2 【得出结论】甲同学认为猜想二正确。 【反思交流】 (1)乙同学认为甲同学的结论不合理,他认为猜想 也可能正确,原因是 。 (2)丙同学认为要想验证猜想二正确,还需做如下实验:取实验(1)中未溶解固体于试管中,向试管中滴加 适量稀盐酸,如有 ,则猜想二正确。 【拓展提升】要想验证反应后物质的成分,除需验证有生成物以外,还应考虑反应物是否 。 答案答案
47、【猜想假设】Ca(OH)2和CaCO3 【实验验证】溶液由无色变成红色 【反思交流】(1)一 氢氧化钙微溶于水,未溶解固体可能只含氢氧化钙 (2)气泡产生 【拓展提升】有剩余(以上答案合理即可) 解析解析 【猜想假设】敞口放置的氢氧化钙的化学成分有三种情况:没有变质,是Ca(OH)2;部分变质,是 Ca(OH)2和CaCO3;全部变质,是CaCO3。 【实验验证】取实验(1)中上层清液少许于试管中,再向试管中滴加23滴无色酚酞试液,酚酞试液变红 色,证明样品中含有Ca(OH)2。 【反思交流】(1)乙同学认为甲同学的结论不合理,他认为猜想一也可能正确,原因是1 g氢氧化钙不能完 全溶解在50 g水中,烧杯底部较多未溶解的固体也可能只含氢氧化钙。 (2)取实验
