化学实验探究答案

1、收集蜡烛燃烧产生的CO2往往混有很多杂质，化学小组的同学设计了下图装置收集纯净的CO2．A中分液漏斗盛有足量液体，锥形瓶内有燃着的足量的蜡烛和盛有黑色粉末的烧杯．B 中试管装有滴加酚酞的氢氧化钠溶液；C中试管装有盐酸．小组同学查资料得知CO2与Na2CO3溶液也能反应生成NaHCO3（1）K1是打开的，K2是关闭的．打开A中分液漏斗的开关放下足够多的液体，发现蜡烛燃烧的更旺．B中的现象是（足够长的时间）有气泡放出，红色褪去；用三个化学方程式表示B中发生化学变化的原因CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3、CO2+H2O=H2CO3．（2）接着关闭K1，打开K2．B中的现象左侧导管继续冒气泡，试管中液面下降；C中的现象（B、C间的导管提前充满水）左侧导管处出口有气泡生成，液面下降，分液漏斗中液面上升．（3）C中的气体即为蜡烛燃烧产生的部分纯净的CO2．考点：碱的化学性质；二氧化碳的化学性质；酸的化学性质；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式。

专题：结合课本知识的信息；实验方法和过程的探究。

分析：（1）蜡烛燃烧的更旺说明A中生成了氧气，同时燃烧的二氧化碳较多，B中会有二氧化碳导出产生气泡，发生反应消耗掉碱性物质，最终生成碳酸氢钠与碳酸．（2）接着关闭K1，打开K2．B中由于气体二氧化碳的聚集导致其内压强变大液体被压入C 中，导致分液漏斗中液体上升．解答：解：（1）蜡烛燃烧的更旺说明A中生成了氧气，同时燃烧的二氧化碳较多，B中会有二氧化碳导出产生气泡，发生反应主要有二氧化碳与氢氧化钠、二氧化碳与碳酸钠以及二氧化碳与水的反应，最终消耗掉碱性物质，溶液碱性消失，酚酞红色褪去．故答案为：有气泡放出，红色褪去；CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；CO2+H2O=H2CO3．（2）接着关闭K1，打开K2．B中由于气体二氧化碳的聚集导致其内压强变大液体被压入C 中，C中的液体压强变大，导致分液漏斗中液体上升，最终收集到部分纯净的二氧化碳．故答案为：左侧导管继续冒气泡，试管中液面下降；左侧导管处出口有气泡生成，液面下降，分液漏斗中液面上升点评：此题是一道实验设计考查题，解题的关键是认识其中的反应，结合压强知识进行现象的判断，属于综合性实验题．2、同学们学习了《金属与矿物》一章后，对金属的有关性质产生了浓厚的兴趣．探究一：某小组做了如下图所示的探究实验．实验发现CO与CuO加热后黑色粉末变成红色粉末．请你参与该小组的研究过程并完成相关任务：[研究课题]探究红色粉末的主要成分[查阅资料]（1）有关物质的颜色：CuO粉末：黑色，Cu2O粉末：红色（2）CuO和Cu2O都能和稀硫酸发生反应，化学方程式为：CuO十H2SO4=CuSO4+H2OCu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O[猜想与实验]（1）如果硬质玻璃管内红色粉末为一种物质，请猜想它的成分，并设计简单的实验证明你的猜测．（2）如果硬质玻璃管内红色粉末为两种物质的混合物，要确定粉末中两种物质的质量分数，还需要通过有关数据计算进行判断．下列数据为计算依据的是（AD）A．反应前CuO粉末的质量；B．硬质玻璃管中固体物质减少的质量C．通入CO的质量；D．反应后固体混合物的总质量探究二：实验室通常利用反应“Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑”可以制氢气．（1）探究小组发现实验室制氢气常用粗锌（含杂质的锌）而不用纯锌，原因是粗锌跟硫酸反应放出氢气的速率比纯锌快．现将等质量的两份纯锌粉分别加入a，b两个烧杯中，两烧杯中均各盛有相同的过量稀硫酸，同时向a烧杯中加入少量的CuO粉末，充分反应后两烧杯中：①产生氢气的质量：a═b（填“＜，＞，或=”）②产生氢气的速率：a＞b（填“＜，＞，或=”）（2）为了测定黄铜（铜、锌合金）的组成，某研究性学习小组称取该样品10g，向其中逐滴加入9.8%的稀硫酸至刚好不再产生气体为止．反应过程中生成的气体与所用硫酸溶液的质量关系如右图所示．试计算：①样品中铜的质量分数为：67.5%．②恰好完全反应时所消耗稀硫酸的质量为50克．考点：实验探究物质的组成成分以及含量；猜想与事实验证；科学探究的基本方法；根据化学反应方程式的计算。

专题：综合实验题；实验方法和过程的探究。

分析：探究一：[猜想与实验]（1）如果红色粉末只是一种物质时，可能是Cu或Cu2O，因为Cu不与酸反应而Cu2O能和酸反应，所以滴入稀硫酸即可鉴别；（2）根据反应前CuO粉末的质量算出铜元素的质量，再用反应后固体混合物的总质量减去铜元素的质量，就是Cu2O中氧元素的质量，进而求出Cu2O的质量再求它们的质量分数．探究二：（1）等质量的两份纯锌粉与过量稀硫酸反应时，生成氢气的质量按锌算，又因为锌质量相等所以产生氢气的质量也相等；粗锌跟硫酸反应放出氢气的速率比纯锌快，所以加入少量的CuO粉末的要比什么都没加的快．（2）由图可知生成氢气的质量为0.1g，根据氢气质量算出锌质量和硫酸质量，用10g减去锌的质量就是铜的质量，再算铜的质量分数；用硫酸的质量除以9.8%就是硫酸溶液的质量．解答：解：探究一：[猜想与实验]（1）将红色粉末放入试管中，再向试管中滴加稀硫酸，如果不反应，红色物质就是铜，如果反应且溶液变为蓝色说明红色物质是Cu2O；（2）用反应前CuO粉末的质量乘以铜元素在氧化铜中的质量分数，算出铜元素质量，再用反应后固体混合物的总质量减去铜元素的质量，就是Cu2O中氧元素的质量，用氧元素的质量除以Cu2O中氧元素的质量分数，算出Cu2O的质量再求出它们的质量分数．探究二：（1）因为是等质量的两份纯锌粉与过量稀硫酸反应，生成氢气的质量按锌算，又因为锌质量相等所以产生氢气的质量也相等；由于粗锌跟硫酸反应放出氢气的速率比纯锌快，所以加入少量的CuO粉末的要比什么都没加的快．（2）由图可知生成氢气的质量为0.1g，设要想生成0.1g氢气需要参加反应的锌的质量为x，参加反应的硫酸质量为y．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑65 98 2x y 0.1g，解得x=3.25g；，解得y=4.9g；铜的质量分数：=67.5%，稀硫酸的质量：=50g；故答案为：探究一：[猜想与实验]（1）将红色粉末放入试管中，再向试管中滴加稀硫酸．（2）AD．探究二：（1）①═②；＞．（2）①67.5%；②50g．点评：本题主要考查物质组成的推断，关键理清玻璃管中质量为什么减少？生成物是什么？铜元素的质量没有减少，再推断．3、绿矾（FeSO4•7H2O）、硫酸亚铁铵（FeSO4•（NH4）2SO4•6H2O）是重要的化学化工试剂．工业上常利用机械加工行业产生的废铁屑为原料制备．这种废铁屑中常混有FeS（其它杂质忽略不计），与稀硫酸反应为：FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑，H2S有毒，水溶液名称为氢硫酸．请回答下列问题：（1）图Ⅰ用于制备绿矾．锥形瓶中反应产生绿矾，其中盛放的药品或原料是废铁屑和稀硫酸，发生的反应除前述化学方程式外，还一定有（写化学方程式）：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑．若知集气瓶的作用是作安全瓶，烧杯中发生的反应是：CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4，则烧杯中盛放的试剂是CuSO4溶液，其作用为吸收尾气H2S．（2）图Ⅱ用于制备硫酸亚铁铵（已知亚铁盐容易被氧化）．在0～60℃的温度范围内，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比硫酸铵、硫酸亚铁的溶解度小，所以硫酸亚铁与硫酸铵的混合溶液冷却至室温便析出硫酸亚铁铵．具体操作：①打开活塞BC，关闭活塞A，从分液漏斗（填仪器名称）中滴下稀H2SO4到250mL规格的锥形瓶中，充分反应．②待锥形瓶中的铁屑快反应完时，关闭活塞BC，打开活塞A．③放置一段时间，试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵．实验中氢气的作用是①排尽整个装置中的空气，防止FeSO4被氧化②将硫酸亚铁溶液压入饱和碳酸铵溶液，氢氧化钠溶液的作用是吸收尾气H2S．（3）在制备硫酸亚铁的过程中，理论上控制铁过量或酸过量均有利于防止Fe2+被氧化．设计两个实验：实验一，控制酸过量；实验二，控制铁过量；其余步骤同，制得硫酸亚铁铵，已知产品质量标准：Fe的质量分数等于0.005%，产品质量定为Ⅰ级；Fe3+的质量分数等于0.01%，产品质量定为Ⅱ级，从实验结果中，可得出制备硫酸亚铁溶液时，反应控制铁过量为最佳．（4）处理胶片的废液中含大量AgNO3、Zn（NO3）2和Fe（NO3）2，若随意排放不仅会造成严重的污染，而且造成资源浪费．某同学从上述的废液中回收金属银并得到副产品绿矾（FeSO4•7H2O），其回收流程如下：操作②是过滤，固体A中含银、铁，固体B是银，x是铁，y是稀硫酸，x、y过量的共同作用是使反应完全．（5）硫酸最古老的生产方法是：把绿矾（FeSO4•7H2O）装入反应器中加强热，会流出油状液体，并放出有刺激性气味的气体（SO2），反应器中的固体变为红色．这个变化的过程可用两个化学方式表示．①2FeSO4•7H2O Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O．②SO3+H2O═H2SO4．考点：物质的相互转化和制备；物质除杂或净化的探究；化学式的书写及意义；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式。

专题：框图型推断题；抽出共性信息迁移解题；物质的制备。

分析：（1）根据工业制备绿矾的原料进行分析，根据制备绿矾是铁和硫酸的反应制备的进行分析，根据烧杯中发生的反应是：CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4，可知硫化氢来自锥形瓶中，进而确定烧杯中的物质和作用，（2）根据制备硫酸亚铁铵，需要硫酸亚铁，和硫酸铵，左边的集气瓶中已经有了硫酸铵，需要利用中间的锥形瓶制备硫酸亚铁，需要通过分液漏斗滴加硫酸，结合装置中的反应原理分析关闭和打开活塞的顺序．根据实验操作和注意事项确定氢气和氢氧化钠的作用．（3）根据产品级别的判断标准结合表中的硫酸和铁的反应比例进行分析，（4）根据操作②分离出液体和固体进行分析，根据溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁，可以分析出Y是硫酸，B是银，所以固体A就是铁和银，所以X就是铁，将推出的各种物质代入验证即可，（5）根据质量守恒定律可知红色的物质是氧化铁，油状的液体是浓硫酸进行分析．解答：解：（1）工业制备绿矾常用废铁屑和硫酸反应进行制取，故答案为：废铁屑和稀硫酸；废铁屑中一定含有铁，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故答案为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；烧杯中发生的反应是：CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4，废铁屑中含有FeS，可知硫化氢来自锥形瓶中，所以烧杯中应为硫酸铜溶液，故答案为：CuSO4溶液；H2S有毒，水溶液名称为氢硫酸，故答案为：吸收尾气H2S．（2）需要先制备硫酸亚铁，就需要通过中间比较长的装置滴加液体，锥形瓶中盛放废铁屑，制取时，先关闭A，不然会将生成的硫酸压入左边的瓶中，打开BC用氢气将装置内的空气排出，因为亚铁盐容易被氧化，制出硫酸亚铁后，就需要打开A，关闭BC，将硫酸亚铁压入左边的瓶中，使之反应，故答案为：BC，A；分液漏斗；BC，A瓶中的空气需要用气体排出，硫酸亚铁也需要气体将其压入反应容器中，故答案为：①排尽整个装置中的空气，防止FeSO4被氧化②将硫酸亚铁溶液压入饱和碳酸铵溶液因为H2S有毒，水溶液名称为氢硫酸，需要被吸收，故答案为：吸收尾气H2S（3）硫酸和铁的质量比确定了产品的级别，从Fe3+的质量分数等于0.005%，产品质量定为Ⅰ级；Fe3+的质量分数等于0.01%，产品质量定为Ⅱ级，可以看出，三价铁的含量越低级别越高，从表中可以看出，只要控制铁过量，产品级别就高，故答案为：铁，（4）过滤操作是将固体从液体中分离的一种操作，经过②后，分离出液体和固体，故答案为：过滤溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁，可以分析出Y是硫酸，B是银，所以固体A就是铁和银，所以X就是铁，过量的铁是为了将硝酸亚铁中的铁全部置换出来，过量的硫酸是为了将铁全部反应完，故答案为：银、铁，银，铁，稀硫酸，使反应完全（5）绿矾（FeSO4•7H2O）加热后生成了氧化铁、二氧化硫，还有浓硫酸，故答案为：①2FeSO4•7H2O Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O；②SO3+H2O═H2SO4点评：该题的难度比较大，阅读量多，在做这类题时，对题意要理解透，找出有用的物质，然后根据问题结合所学的知识进行解答．4、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气态；②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3（Si+3HCl=SiHCl3+H2）③SiHCl3与过量的H2在1000℃～1100℃反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水强烈反应，在空气中易自燃．请回答：（1）第一步制取轨的化学方程式2C+SiO2Si+2CO↑．（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃），提纯SiHCl3可采用蒸馏的方法．（3）实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示（加热和夹持装置略去）：①装置B中的试剂是浓硫酸，装置C需水浴加热，目的是使SiHCl3气化，与氢气反应．②反应一段时间后，装置D中可观察到有晶体硅生成，装置D不能采用普通玻璃管的原因是SiHCl3与过量的H2在1000℃～1100℃反应制得纯硅，温度太高，普通玻璃管易熔化，D中发生的反应的化学方程式是SiHCl3+H2=Si+3HCl．③为保证实验的成功，操作的关键除题中已告知的之外，你认为最重要的还有：装置要严密，控制好温度．（答出两点）考点：物质的相互转化和制备；气体的干燥（除水）；质量守恒定律及其应用；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式。