2022年初中化学尖子生选拔专题训练-专题03探究题(上).docx
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1、专题 03 探究题(上)1重庆一中化学兴趣小组利用碳粉和氧化铜反应并检验产物,实验装置如下:来源:中国教育&*出%版网探究一:检验产物成分【查阅资料】PdCl2溶液可用于检验CO,原理是:PdCl2+CO+H2O=Pd+_+2HCl。Pd为黑色固体氧化亚铜(Cu2O)为暗红色固体,能和稀硫酸发生反应:Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O,CuSO4溶液呈蓝色。铜不与稀硫酸反应。【设计实验】检验气体产物:装置从左到右的接口连接顺序为a_。来%#源:&中教网检验固体产物:冷却后,将试管内固体倒出观察。【实验现象】澄清石灰水变浑浊。PdCl2溶液中产生黑色沉淀:冷却后,将试管内固体倒出观察
2、,看到红色固体。【实验结论】气体产物一定有_,固体产物可能是Cu和Cu2O中的一种或两种。探究二:确定固体产物成分【提出问题】红色固体产物成分是什么?【猜想与假设】猜想一:Cu 猜想二:Cu2O 猜想三:Cu、Cu2O【设计实验】来源*&:中#国教育出版网设计思路操作现象结论定性实验取少量红色固体于试管中,加入足量稀硫酸,充分反应溶液变为蓝色,仍有红色固体。猜想_不成立定量实验取14.4g红色固体于烧杯中,加入足量稀硫酸,充分反应后称得烧杯内固体质量为_g溶液变为蓝色,红色固体减少猜想二成立【归纳总结】根据实验结论和探究结果,写出碳粉和氧化铜反应的化学方程式:_【答案】 CO2 debc CO
3、2和CO 一 6.4 3C+8CuO4Cu2O+2CO+CO2【详解】探究一:检验产物成分查阅资料:根据质量守恒定律,反应前后原子的种类、数目不变,反应前PD.Cl、C.H、O的原子个数分别为1.2.1.2.2,反应后PD.Cl、C.H、O的原子个数分别为1.2.0、2.0,则横线上含有1个碳原子和2个氧原子,则横线上的化学式为CO2,故填:CO2;设计实验:来源:中教&%*网根据澄清石灰水变浑浊,PdCl2溶液中产生黑色沉淀可知,生成的气体中含有二氧化和一氧化碳,在检验两种气体时,由于一氧化碳能转化为二氧化碳,故需要先将气体通入澄清石灰水检验并除去二氧化碳,后通入PdCl2溶液中检验CO,检
4、验气体时,气体都应长进短出,所以装置从左到右的接口连接顺序为adebc,故填:debc;实验结论:根据澄清石灰水变浑浊,PdCl2溶液中产生黑色沉淀可知,生成的气体中含有二氧化和一氧化碳,故填:CO2和CO;探究二:确定固体产物成分定性实验:Cu2O能与H2SO4反应生成CuSO4.Cu和H2O,取少量红色固体于试管中,加入足量稀硫酸,充分反应,可观察到溶液变为蓝色,仍有红色固体,说明固体中一定含有Cu2O,猜想一不成立,故填:一;定量实验:实验结论是猜想二成立,则Cu2O的质量为14.4g,设生成铜的质量为x,故填:6.4;归纳总结:由上述分析可知,碳粉和氧化铜在高温条件下生成氧化亚铜、一氧
5、化碳和二氧化碳,反应的化学方程式为3C+8CuO4Cu2O+2CO+CO2,故填:3C+8CuO4Cu2O+2CO+CO2。2同学们在老师指导下进行氢气还原CuO实验。已知:H2+CuOCu+H2O。来#源:%中教*网&【实验步骤】中国教育出版*网#%(1)同学们利用图一所示的装置制取氢气,写出其中标号仪器的名称a_,(2)获取一定量氢气后夹紧止水夹,图一中多孔隔板处依次观察到的现象是_(用字母甲、乙、丙对如图进行排序)。www.zz&st#ep.co*m(2)同学们按图二所示装置进行实验。实验时先通入一会儿氢气(目的是_),然后加热CuO。(3)待CuO全部_(填现象)时,停止加热,继续_至
6、试管冷却。【发现问题】 反应生成的红色固体全部是铜吗?【查阅资料】 氢气还原CuO时,若反应不彻底,红色固体还可能是Cu2O。来*源&%:中教网Cu2O与稀硫酸发生如下反应:Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O【作出猜想】 红色固体的成分:只有Cu;只有Cu2O;_。【实验验证】(1)取少量红色固体装入试管,加入足量的稀硫酸,溶液变成蓝色,且仍有红色固体残留。据此可知,猜想_不成立。(2)再取3.4g红色固体加入足量稀硫酸中,充分反应后过滤,将红色滤渣洗涤、干燥后,称其质量为2.4g,则猜想_成立。请你据此猜想写出对应的氢气还原氧化铜的化学方程式_。【实验改进】w&ww.z*考虑上述实
7、验的不足,同学们对其进行改进。(1)针对如图的改进装置,下列叙述正确的_。A推入30mL氢气时,装置内空气基本排尽B实验过程中,长柄U形玻璃管内壁看不到水珠C实验结束,取下小气球点燃,可能听到爆鸣声(2)与原装置相比,改进装置的优点是_(写一条)。【答案】 铁架台 丙乙甲 排尽空气,防爆炸 变红 通氢气 Cu和Cu2O AC 通入氢气的量可控,节约氢气【解析】【分析】【详解】(1)依据图示装置可知,仪器a为铁架台,仪器b为长颈漏斗;分析图一装置的特点可知,在密闭容器内利用容器内外压强差使固液分离来控制反应的停止,则获取一定量氢气后夹紧止水夹,图一中多孔隔板处依次观察到的现象是丙 乙 甲;故填:
8、铁架台;长颈漏斗;丙 乙 甲; (2)氢气具有可燃性,加热不纯的氢气,会发生爆炸,则实验时先通入一会儿氢气,目的是排尽试管内的空气,防爆炸,故填:排尽空气,防爆炸; (3)依据氢气还原氧化铜的实验步骤可知,实验结束时,先停止加热,继续通氢气至试管冷却,则待CuO全部变红,停止加热,继续通氢气至试管冷却,故填:变红;通氢气;作出猜想氢气还原CuO时,若反应不彻底,红色固体还可能是Cu2O,则猜想Cu 和 Cu2O的混合物,故填:Cu 和 Cu2O;来#源:中国*&教育出版网实验验证(1)取少量红色固体装入试管,加入足量的稀硫酸,溶液变成蓝色,且仍有红色固体残留,说明红色固体不只有铜,则猜想不成立
9、,故填:;(2)假设3.4g红色固体都为 Cu2O,设3.4gCu2O加入足量稀硫酸中,生成铜的质量为x说明红色固体为铜和氧化亚铜,则猜想成立;设3.4g红色固体中 Cu2O的质量为y中%国教育*&出版网则3.4g红色固体中Cu的质量为3.4g-1.8g=1.6g,设氢气还原氧化铜的反应方程式为:依据反应前后原子种类和个数守恒可知,氢气还原氧化铜的反应方程式为:。中&国教#育*出版网实验改进(1)A.分析装置可知,长柄U型管的体积为30mL,则推入30mL氢气时,装置内空气基本排尽,故A正确;B.氢气还原氧化铜生成水,水蒸气在长柄U形玻璃管处冷凝,内壁会看到水珠,故B错误;C.氢气具有可燃性,
10、点燃不纯的氢气可能会发出爆鸣声,小气球中收集的氢气有可能不纯,则实验结束,取下小气球点燃,可能听到爆鸣声,故C正确;故填:AC;(2)对比分析图一和图二以及丁装置可知,与原装置相比,改进装置的优点是通入氢气的量可控,节约氢气(答案合理即可),故填:通入氢气的量可控,节约氢气。3我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜。在化学实验室里模拟炼铜,既可用传统的实验装置(见图甲),又能用改进的微型实验装置(见图乙)。化学兴趣小组采用图乙装置,开展以下探究活动:【提出问题】木炭与CuO反应所得红色固体中含有什么物质?【查阅资料】(1)木炭与CuO的反应是:_,若该反应进行的不彻底,产物中还有氧化亚铜(C
11、u2O)。(2)Cu2O是红色固体,不溶于水,能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O(3)Cu不能与稀硫酸反应。【作出猜想】红色固体的成分:全部是Cu;全部是Cu2O;_。【实验探究】(1)取木炭、CuO两种黑色粉末适量,再加少许CaC12(能降低反应温度,加快反应速率)均匀混合,然后将黑色粉末装入长柄V形玻璃管的直管内。中&*%国教育出版网(2)按图乙连好实验装置,然后加热反应物;2分钟后,黑色粉末出现红热现象,同时澄清的石灰水_,此时停止加热。(3)待玻璃管冷却后,提取里面的红色固体,进行如下的验证:步骤现象结论取1.44g红色固体装入试管,滴入足量的_,充分反应;红
12、色固体部分减少,溶液变为_色。猜想_错误滤了试管中残留的红色固体,洗涤干燥,称其质量为1.04g猜想_正确【评价反思】(1)使用图乙装置与使用图甲装置相比,其优点是_(写出1条即可)。(2)若要证明CaC12是该反应的催化剂,还需要验证在反应前后CaCl2的_。【答案】 Cu和Cu2O 变浑浊 稀硫酸 蓝 节约药品 质量和化学性质没有变化中国#教育出版%网*【解析】【详解】查阅资料:木炭与氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳,反应的化学方程式为:。www.z%&zs#作出猜想:产物可能全部为铜或全部为氧化亚铜,也可能二者都有,故填:Cu和Cu2O。实验探究:(2)因为用碳还原氧化铜有二氧化
13、碳生成,所以观察到澄清的石灰水变浑浊;(3):为了探究木炭与CuO反应后的固体成分,根据查阅资料(2)的信息,氧化亚铜能与稀硫酸反应,在金属活动性顺序中铜排在氢的后面,铜不与稀硫酸反应,所以向木炭与CuO反应后的固体中加入足量的稀硫酸,因为题中现象描述为固体减少,说明木炭与CuO反应后的固体中有物质能和稀硫酸反应,所以木炭与CuO反应后的固体中含有氧化亚铜,氧化亚铜与稀硫酸反应生成硫酸铜,硫酸铜溶液为蓝色,所以会观察到溶液变为蓝色;因为有氧化亚铜存在 ,所以证明猜想是错误的;:氧化亚铜与稀硫酸反应时,固体质量关系如下:,即每144份质量的氧化亚铜完全反应会生成64份质量的铜,所以若1.44g红
14、色固体完全为氧化亚铜,加入足量的稀硫酸后反应生成的铜为0.64g,但最终得到的红色固体为1.04g,说明原固体中有铜存在,即木炭还原氧化铜后的固体为铜和氧化亚铜的混合物,猜想正确。评价反思:(1)使用图乙装置与使用图甲装置相比,图乙属于微型实验装置,能节约药品;来源:z#zstep%.&com(2)催化剂是能改变其他物质的反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都不变的物质,题中已经给出氯化钙能能降低反应温度,加快反应速率,所以还需要验证在反应前后CaCl2的质量和化学性质没有变化。4维C泡腾片是一种常见的补充维生素C的保健品,某兴趣小组对某维C泡腾片产品进行下列探究。(1)探究一:认识维生
15、素C。下列关于维生素C的说法正确的是_(填字母)。a.维生素C由C.H、O三种元素组成b.维生素C的相对分子质量为176gc.维生素C由6个碳原子、8个氢原子和6个氧原子构成来源:中国#教%育出版网d.维生素C中C.H、O元素的质量比为9:1:12阅读本品的营养成分表:每100g维C泡腾片含钠5750mg(1mg103g)。已知本品其他成分不含钠元素,则本品中碳酸氢钠的质量分数为_。(2)探究二:维生素C与水的反应。取一片维生素C投入蒸馏水中,立即产生了大量的气泡,对气体的成分兴趣小组提出如下猜想。【猜想与假设】小凡说:该气体可能是CO2.O2.CO、H2.N2。小佳说:不可能含有N2,因为_
16、。小雯说:不可能含有CO和H2,因为从药品安全角度考虑,H2易燃易爆,CO有毒。该小组同学认为:该气体可能含有CO2.O2中的一种或两种。【进行实验】实验编号实验操作实验现象a将气体通入澄清的石灰水中澄清石灰水变浑浊b将带火星的木条伸入该气体中带火星的木条没有复燃【得出结论】来%源#:中教&网实验a中发生反应的化学方程式为_。由实验b不能确定该气体中不含氧气,理由是_。www#.zz%st*(3)探究三:维C泡腾片中碳酸氢钠质量分数的测定。称量相关实验用品质量,将本品4g投入蒸馏水中,待不再产生气体后,称量锥形瓶及瓶内所有物质的总质量。装置如图所示,相关数据如表:物品反应前反应后锥形瓶蒸馏水维
17、C泡腾片锥形瓶及瓶内所有物质质量/g71.7550.004.00125.53根据以上数据计算本品中碳酸氢钠的质量分数_(反应原理为:H3C6H5O7+3NaHCO3=Na3C6H5O7+3CO2+3H2O,写出计算过程,结果精确到0.1%)。实验测定结果与题(1)计算结果相比有明显偏差,其可能原因是_。www.zz#step&.com【答案】 ad 21% 根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类不变,反应物中不含氮元素,不可能生成氮气 二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,如果该气体是二氧化碳和氧气的混合物,氧气浓度较低,也不能使带火星的木条复燃 根据质量守恒定律, 化学反应前后,物质的总质量不变,
18、故生成二氧化碳的质量为:71.75g+50.00g+4.00g-125.53g=0.22g解:设本品中碳酸氢钠的质量分数为x来#源:中国%&教育出版网x=10.5%答:本品中碳酸氢钠的质量分数为10.5%。 装置内有残余的二氧化碳中&国教育出#版网【解析】【详解】中国%教*育出版网(1)A.由化学式可知,维生素C 由C.H、O三种元素组成,符合题意;B.维生素C的相对分子质量为:126+8+166=176,相对分子质量是一个比值,单位为“1”,不是“g”,不符合题意;ww#&%w.zzC.每个维生素C分子由6个碳原子、8个氢原子和6个氧原子构成,不符合题意;中国#&教育出版*网D.维生素C中C
19、.H、O元素的质量比为:(126):8:(166)=9:1:12,符合题意。故选ad;每100g维C泡腾片中碳酸氢钠的质量为:,本品中碳酸氢钠的质量分数为: ;(2)猜想与假设:根据质量守恒定律, 化学反应前后,元素的种类不变,反应物中含C.H、O,不含氮元素,不可能生成氮气;得出结论:实验a中发生反应为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,该反应的化学方程式为:;二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,如果该气体是二氧化碳和氧气的混合物,氧气浓度较低,也不能使带火星的木条复燃;来源:zzst%ep.c&*#om(3)见答案;实验测定结果与题(1)计算结果相比有明显偏差,其可能原因是装置内有残余的二氧化碳
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