類型五實驗拓展探究

類型五教材實驗拓展類探究

某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)想通過用鎂條燃燒的實驗來測定空氣中的氧氣含量（如圖）?！咎岢鰡栴}】利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量是否合理？【查閱資料】鎂是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在氮?dú)庵心苋紵?，生成固態(tài)的氮化鎂（化學(xué)式為Mg3N2），化學(xué)方程式為________________。在二氧化碳?xì)怏w中也能燃燒，生成碳和氧化鎂，化學(xué)方程式為_____________________?！镜贸鼋Y(jié)論】在點(diǎn)燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮?dú)狻⒍趸挤磻?yīng)，因此利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量_________（選填“合理”或“不合理”）?！具M(jìn)行實驗】按圖所示，點(diǎn)燃鎂條，待鎂條熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%。此時水能進(jìn)入集氣瓶的原因是_________________________________，集氣瓶中事先放少量細(xì)沙的目的是_________________?！緮?shù)據(jù)分析】如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進(jìn)入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的____%。本實驗中進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，若所有操作過程均準(zhǔn)確無誤，則可推出參加反應(yīng)的氣體除了氧氣，還一定還有_______。不合理瓶內(nèi)氣體被消耗，使瓶內(nèi)壓強(qiáng)變小防止集氣瓶炸裂21氮?dú)狻窘涣髋c反思】若將裝置中纏在鐵絲上的鎂條改為盛有碳粉的燃燒匙（其余儀器和用品均不改變），能否測定空氣里氧氣的含量是否合理？___________（選填“合理”或“不合理”）?！军c(diǎn)撥】利用燃燒法測定空氣中氧氣含量時，所選藥品要滿足的條件是：①此物質(zhì)能夠在空氣中燃燒；②此物質(zhì)在空氣中燃燒時只消耗氧氣（O2），而不能消耗其他氣體；③此物質(zhì)在空氣中燃燒時生成固體，而不能生成氣體（若生成氣體，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)脑噭┪眨?。由于鎂條燃燒不但消耗空氣中的氧氣，還會與空氣中的氮?dú)夂投趸挤磻?yīng)，因此不能選用鎂條燃燒測定空氣中氧氣含量。不合理【解析】【查閱資料】鎂在氮?dú)庵幸材苋紵?，生成氮化鎂（化學(xué)式為Mg3N2），則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，鎂在二氧化碳?xì)怏w中燃燒生成碳和氧化鎂，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為；【得出結(jié)論】在點(diǎn)燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮?dú)狻⒍趸挤磻?yīng)，造成所測結(jié)果偏大，故利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量不合理；【進(jìn)行實驗】鎂條燃燒時會與空氣中的氧氣反應(yīng)生成固體氧化鎂，致使瓶內(nèi)氣體減少壓強(qiáng)減小，水在大氣壓作用下進(jìn)入瓶中；集氣瓶中事先放少量細(xì)沙的目的是防止集氣瓶炸裂；【數(shù)據(jù)分析】由于氧氣只占空氣體積的21%，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，瓶內(nèi)氣體只能減少原體積的21%，所以進(jìn)入水的體積最多不超過其容積的21%；實驗中進(jìn)入瓶中水的體積達(dá)70%，說明反應(yīng)消耗空氣的體積為70%，因此已不是僅消耗氧氣了，還應(yīng)消耗部分氮?dú)?；【交流與反思】若用碳代替，該實驗不能獲得成功，理由是：碳與氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳等氣體，瓶中的壓強(qiáng)沒有減小。1.“元旦”假期，某化學(xué)興趣小組探究“排水法收集氧氣時機(jī)的選擇”，用加熱高錳酸鉀進(jìn)行了相關(guān)實驗。（1）寫出加熱高錳酸鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________。（2）用排水法收集氧氣時要等到“氣泡連續(xù)、均勻冒出”才開始收集，原因是________________________________。一開始的氣泡中含有較多的空氣【提出問題】“氣泡連續(xù)、均勻冒出，此時排出的氧氣比較純凈”，事實如此嗎？【設(shè)計并實驗】采用高錳酸鉀加熱分解產(chǎn)生氧氣，測定不同時刻從試管排出的氣體中氧氣的濃度。（3）在加熱藥品的第①時段后期（11-16s），氣泡已經(jīng)連續(xù)、均勻且快速冒出，此時排出氣體中氧氣的濃度最大只有_______%左右。（4）“氣泡連續(xù)、均勻冒出時表示排出的氧氣已經(jīng)比較純凈”的說法是___________（選填“合理”或“不合理”）的。時段氧氣濃度變化特點(diǎn)氧氣濃度變化范圍加熱時間氣泡特征①逐漸增大21.2%~1~11s

不持續(xù)、不均勻11~16s持續(xù)、均勻、快速②快速增大28.7%~66.7%16~34s持續(xù)、均勻、快速③逐漸變緩66.7%~86.3%34~80s④趨于穩(wěn)定86.3%~88.7%80~135s28.7不合理【查閱資料】對于初中氧氣性質(zhì)實驗而言，氧氣濃度只需達(dá)到一定的數(shù)值，即滿足實驗要求即可?！緦嶒炋骄俊竣偃∫粋€集氣瓶，使瓶內(nèi)留有占集氣瓶40%的水（余下的為空氣），用玻璃片蓋住，并倒扣于裝有水的水槽中；②用排水法收集氧氣，小心地把瓶內(nèi)的水排完用玻璃片蓋住瓶口，取出正立放好；③帶火星木條伸入集氣瓶中，帶火星木條復(fù)燃?！痉此寂c交流】（5）通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)使帶火星木條復(fù)燃的氧氣__________（選填“不一定”或“一定”）是純氧。（6）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)＝收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)＋瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×______%。（7）理論上，上述實驗中“使帶火星木條復(fù)燃”的氧氣體積分?jǐn)?shù)是_____%（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）。不一定2152.6【注意：若答對第（8）小題獎勵4分，化學(xué)試卷總分不超過60分】該興趣小組利用不同時機(jī)收集的氧氣（其中有1瓶預(yù)留少量的水）進(jìn)行實驗，發(fā)生反應(yīng)的實驗現(xiàn)象如下：（8）實驗表明，排水法收集氧氣時最適宜的時機(jī)是______________，根據(jù)上表中的實驗現(xiàn)象分析你所得出結(jié)論的原因：__________________________________________。時機(jī)1（加熱10s后）時機(jī)2（加熱15s后）時機(jī)3（加熱35s）帶火星木條復(fù)燃復(fù)燃復(fù)燃木炭燃燒木炭變紅燃燒，紅光劇烈燃燒，白光蠟燭燃燒燃燒更旺，紅光燃燒更旺，白光燃燒更旺，白光鐵絲燃燒鐵絲熔成紅色小球，有火花產(chǎn)生（紅光）燃燒，火星四射，有少量黑色固體生成燃燒，火星四射，有較多黑色固體生成加熱35s左右時機(jī)3收集的氧氣進(jìn)行的四個實驗效果均很理想【解析】（1）用高錳酸鉀制氧氣需要加熱；高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；（2）當(dāng)氣泡均勻連續(xù)的放出時，再收集氧氣，因為一開始的氣泡中含有較多的空氣；（3）在加熱藥品的第①時段后期（11～16s），氣泡已經(jīng)連續(xù)、均勻且快速冒出，此時排出氣體中氧氣的濃度最大只有28.7%左右；（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：氣泡連續(xù)，均勻冒出時，排出的氧氣不是比較純凈；（5）通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)使帶火星木條復(fù)燃的氧氣不一定是純氧；（6）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×21%；（7）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×21%；集氣瓶中收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)為40%，此時空氣還占60%，所以空氣中有氧氣的量為：60%×21%=12.6%，所以此時瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為：12.6%+40%=52.6%；（8）實驗表明，排水法收集氧氣時最適宜的時機(jī)是加熱35s左右，根據(jù)上表中實驗現(xiàn)象分析得出結(jié)論的原因：時機(jī)3收集的氧氣進(jìn)行的四個實驗效果均很理想。2.某校科學(xué)探究小組為了測定石灰石樣品中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了多種探究方案：（資料顯示：石灰石中雜質(zhì)不溶于水，也不與酸反應(yīng)）【探究方案一】將石灰石與稀鹽酸反應(yīng)生成的CO2通入氫氧化鈉溶液中，稱量氫氧化鈉溶液在反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，得出CO2質(zhì)量，進(jìn)而求出石灰石中CaCO3的質(zhì)量，為此，還需要做的一項操作是_________________________。寫出裝置C中反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________?！咎骄糠桨付咳∫欢渴沂c足量稀鹽酸反應(yīng)，用如圖1所示的方法收集生成的CO2。請回答：集氣瓶水面上放一層植物油的作用是______________________，油面上方的空氣對測量結(jié)果_____（選填“有”或“無”）影響。【實驗反思】經(jīng)過討論，同學(xué)們認(rèn)為方案一有明顯的缺陷，請指出其中的一個缺陷__________________________________________________。稱量石灰石樣品的質(zhì)量防止二氧化碳溶于水無反應(yīng)生成的二氧化碳不能被氫氧化鈉溶液完全吸收【解析】【探究方案一】將石灰石與稀鹽酸反應(yīng)生成的CO2通入氫氧化鈉溶液中，稱量氫氧化鈉溶液在反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，得出CO2質(zhì)量，進(jìn)而求出石灰石中CaCO3的質(zhì)量，為此，還需要做的一項操作是稱量石灰石樣品的質(zhì)量；裝置C中，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；【探究方案二】集氣瓶水面上放一層植物油的作用是防止二氧化碳溶于水，油面上方的空氣對測量結(jié)果無影響，這是因為生成多少體積的二氧化碳，就有多少體積的水排入量筒中；【實驗反思】方案一中一處明顯的缺陷是反應(yīng)生成的二氧化碳不能被氫氧化鈉溶液完全吸收，從而導(dǎo)致測定、計算的結(jié)果偏低；【探究方案三】如圖2所示，其“一系列操作”包括過濾、洗滌和_______，若10g樣品經(jīng)反應(yīng)后得到殘渣2g，則石灰石中CaCO3得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____%。【若能答對以下兩小題，你將獲得獎勵分4分，化學(xué)試卷總分不超過60分】【拓展探究】（1）小明認(rèn)為方案二中石灰石樣品的質(zhì)量不能過大，你的解釋是_________________________________________________________________________；（2）請你設(shè)計一個實驗驗證方案三中殘渣已清洗干凈，你的方案是_________________________________________________________________________。（寫出簡單的實驗操作和支持判斷的實驗現(xiàn)象）干燥80產(chǎn)生二氧化碳過多，會導(dǎo)致量筒中水外溢，從而導(dǎo)致實驗失敗取洗后的液體于試管中，加入少量碳酸鈉溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明已清洗干凈【解析】【探究方案三】如圖2所示，其“一系列操作”包括過濾、洗滌和干燥；若10g樣品經(jīng)反應(yīng)后得到殘渣2g，則石灰石中CaCO3得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：；【拓展探究】（1）方案二中石灰石樣品的質(zhì)量不能過大，如果樣品質(zhì)量過大，產(chǎn)生二氧化碳過多，會導(dǎo)致量筒中水外溢，從而導(dǎo)致實驗失??；故填：產(chǎn)生二氧化碳過多，會導(dǎo)致量筒中水外溢，從而導(dǎo)致實驗失敗；（2）驗證方案三中殘渣已清洗干凈的方法是：取洗后的液體于試管中，加入少量碳酸鈉溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明已清洗干凈。3.實驗設(shè)計是化學(xué)實驗的重要環(huán)節(jié)。請根據(jù)下列實驗要求回答相關(guān)問題：【活動與探究一】用對比實驗方法探究二氧化碳的性質(zhì)（1）實驗一中振蕩3個礦泉水塑料瓶，觀察到塑料瓶變癟的程度為A＞B＞C，其中變渾濁的瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________；對比A瓶與___（選填“B”或“C”）瓶的實驗現(xiàn)象，可證明CO2能與NaOH發(fā)生反應(yīng)。（2）實驗二觀察到C裝置中發(fā)生的現(xiàn)象是___________________________________________________，結(jié)論是____________________（用化學(xué)方程式表示）。C干燥的石蕊試紙無變化，濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅色【活動與探究二】用變量控制方法探究影響物質(zhì)溶解性的因素（3）實驗三目的是探究________對硝酸鉀溶解性的影響；實驗四是探究溶劑種類對物質(zhì)溶解性的影響，該實驗中需要控制的變量是溫度和_________________________；溫度溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量相等【活動與探究三】定量測定空氣中氧氣的含量（4）實驗五中，反應(yīng)的原理為_____________________（用化學(xué)方程式表示）；裝置一比裝置二更合理，理由是_____________________________；根據(jù)下表提供的實驗數(shù)據(jù)，完成下表：定量實驗操作中易產(chǎn)生誤差，如果反應(yīng)前氣球中存在氣體（其量小于注射器內(nèi)的空氣），而實驗后冷卻至室溫，將氣球內(nèi)的氣體全部擠出讀數(shù)，導(dǎo)致實驗測得結(jié)果_____（選填“偏小”“偏大”或“無影響”）。硬質(zhì)玻璃管中空氣的體積反應(yīng)前注射器中空氣體積反應(yīng)后注射器中氣體體積實驗測得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)30mL20mL12mL_______16%裝置一中氧氣反應(yīng)的更充分偏小

【解析】（1）用對比實驗方法探究二氧化碳的性質(zhì)：實驗一中振蕩3個礦泉水塑料瓶，觀察到塑料瓶變癟的程度為A＞B＞C，其中變渾濁的瓶內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是：二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和水，對比A瓶與C瓶的實驗現(xiàn)象，可證明CO2能與NaOH發(fā)生反應(yīng)；（2）實驗二觀察到C裝置中發(fā)生的現(xiàn)象是：干燥的石蕊試紙無變化，濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅色；因為二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸；（3）實驗三目的是探究溫度對硝酸鉀溶解性的影響；實驗四是探究溶劑種類對物質(zhì)溶解性的影響，該實驗中需要控制的變量是溫度和溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量相等；（4）實驗五中，反應(yīng)的原理為銅和氧氣在加熱的條件下生成氧化銅，裝置一比裝置二更合理，理由是裝置一中氧氣反應(yīng)的更充分；實驗測得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=；定量實驗操作中易產(chǎn)生誤差，如果反應(yīng)前氣球中存在氣體（其量小于注射器內(nèi)的空氣），而實驗后冷卻至室溫，將氣球內(nèi)的氣體全部擠出讀數(shù)，導(dǎo)致實驗測得結(jié)果偏小，因為冷卻以后，注射器推進(jìn)的少了。4.某?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)興趣小組同學(xué)學(xué)習(xí)了“用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量”實驗之后，認(rèn)為課本上實驗存在不足，實驗小組同學(xué)在教師的指導(dǎo)下將原裝置改進(jìn)如圖所示，成功的測出空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)。以下是他們的探究過程：【查閱資料】白磷的著火點(diǎn)為40℃?！咎岢鰡栴}】氧氣體積約占空氣總體積的多少？【設(shè)計實驗】①經(jīng)測定，錐形瓶內(nèi)空氣體積為230mL，則注射器中至少應(yīng)吸入____mL水（填整數(shù)）；②檢驗裝置的氣密性之后，裝入藥品，按圖所示連接好儀器，夾緊彈簧夾；③先將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，然后將錐形瓶從熱水中取出；④待裝置冷卻后打開彈簧夾?！緦嶒灛F(xiàn)象】白磷燃燒的現(xiàn)象為__________________________，氣球的變化情況為_______________?！緦嶒灲Y(jié)論】通過該實驗說明：空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為_____?！緦嶒灧此肌空埥Y(jié)合課本裝置圖分析，該改進(jìn)裝置比課本裝置有哪些優(yōu)點(diǎn)（至少回答兩點(diǎn)）：①___________________________________________________________；②________________________________________________________________________。46產(chǎn)生大量的白煙，放出熱量先膨脹，再收縮防止白磷燃燒瞬間產(chǎn)生大量的熱，裝置內(nèi)氣體膨脹彈開橡膠塞白磷在裝置內(nèi)即可引燃，避免裝置外引燃使部分氣體受熱逸出，導(dǎo)致實驗誤差【解析】【設(shè)計實驗】①氧氣約占空氣體積的五分之一，所以注射器中至少應(yīng)吸入水的體積為：230mL×=46mL；【實驗現(xiàn)象】白磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；由于剛開始反應(yīng)時氣體受熱要膨脹，而反應(yīng)中消耗了氧氣，所以反應(yīng)后錐形瓶中氣體的壓強(qiáng)要減小，可以據(jù)此解答；【實驗結(jié)論】通過該實驗說明：空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為；【實驗反思】實驗中由于白磷燃燒瞬間產(chǎn)生大量的熱，所以應(yīng)該防止裝置內(nèi)的氣體彈開橡膠塞，同時實驗時盡量在裝置內(nèi)引燃白磷以防氣體受熱逸出，導(dǎo)致實驗誤差。5.小華是個非常愛動腦的同學(xué)，做溶液的導(dǎo)電性實驗時，小華觀察得非常仔細(xì)，以下是他們小組觀察、記錄并思考的一些問題：（1）經(jīng)過溶液的學(xué)習(xí)后，小華明白了不是所有的溶液都能導(dǎo)電的道理。下列物質(zhì)加入水中充分振蕩后能導(dǎo)電的是_______。A.蔗糖B.植物油C.高錳酸鉀D.碳酸鈉（2）做氯化鈉溶液的導(dǎo)電性實驗時，小華不僅看到燈泡亮了，還觀察到與電解水相似的現(xiàn)象：兩根石墨電極上都出現(xiàn)了氣泡。這激發(fā)了小華探究氣泡成分的欲望。請你一起參與小華的探究活動吧！CD【提出問題】氯化鈉溶液通電時，石墨電極上分別生成了什么氣體？【查閱資料】Cl2是黃綠色、有刺激性氣味的有毒氣體，常溫下