專題五 化學(xué)實驗探究（原卷版）

專題五化學(xué)實驗探究[考點導(dǎo)航]氣體制取實驗??物質(zhì)的制備與性質(zhì)??化學(xué)實驗設(shè)計???[例題1][氣體制取實驗]如圖所示為實驗室中常見的氣體制備、干燥、收集和性質(zhì)實驗的部分裝置（組裝實驗裝置時，可重復(fù)選擇）．試根據(jù)題目要求，回答下列問題：Ⅰ、氯酸鉀固體和二氧化錳混合加熱，能較快的產(chǎn)生氧氣．小剛同學(xué)欲在實驗室中以此方法制備并收集干燥的氧氣．（1）所選裝置的連接順序為（填寫儀器序號字母）．（2）用氯酸鉀制備氧氣的化學(xué)方程式為．Ⅱ、小強(qiáng)同學(xué)欲用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，然后利用氫氣測定某氧化鐵樣品中含F(xiàn)e2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（假設(shè)雜質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)）．選擇制取氫氣的發(fā)生裝置是，接下來連接裝置的順序為：D1→C→D2→D3．（已知：Fe2O3+3H2△ˉ2Fe+3H2O；其中D1、D2、D3（1）寫出儀器a的名稱．在裝藥品之前，檢查裝置A氣密性的具體操作是．（2）小強(qiáng)欲通過測量反應(yīng)前后D2濃硫酸洗氣瓶的質(zhì)量變化，測算氧化鐵樣品中含有Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．實驗中，在其他操作正常的條件下，若裝置中不連接D1，則測算結(jié)果將（填寫“偏小”、“偏大”或“不受影響”）．[練習(xí)1]你已掌握了實驗室制取氣體的有關(guān)知識，請結(jié)合下列裝置圖回答問題．（1）寫出下列標(biāo)號實驗儀器的名稱：①，②．（2）實驗室用A裝置制取氧氣，若試管中反應(yīng)物為混合物，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；已知過氧化鈉粉末與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，則用此法制取并收集較干燥的氧氣時應(yīng)選用的裝置組合是（填字母標(biāo)號）．（3）F裝置可用來作排水法測氫氣的體積，此時氣體應(yīng)從（填a或b）口進(jìn)入．F裝置驗滿氧氣的方法是．（4）某?；瘜W(xué)興趣小組用下圖所示裝置進(jìn)行以下實驗．①收集一瓶二氧化碳：打開止水夾K1和K3，關(guān)閉K2，從分液漏斗向裝置A中加入足量的稀鹽酸，當(dāng)看到D中現(xiàn)象時，CO2已集滿．寫出D裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式．②證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)：關(guān)閉止水夾K1和K3，打開K2，從分液漏斗向裝置C中加入適量滴有酚酞的氫氧化鈉溶液，直至實驗結(jié)束，C中觀察到的現(xiàn)象中，能證明CO2與NaOH確實發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象是．[例題2][物質(zhì)的制備與性質(zhì)]已知：①在68℃時，Cu（OH）2會分解；在500℃時，F(xiàn)e（OH）3會分解。兩種物質(zhì)的分解產(chǎn)物均為氧化物且化合價不變。②裝置氣密性良好，試劑均足量，反應(yīng)均完全，雜質(zhì)不參與反應(yīng)也不分解。實驗室現(xiàn)有Fe（OH）3、Cu（OH）2和少量雜質(zhì)的固體混合物，某同學(xué)欲測定該固體混合物中各成分的含量，設(shè)計了如圖實驗。部分實驗步驟如下：Ⅰ．將49g樣品放入硬質(zhì)玻璃管中，稱量裝置B的質(zhì)量。Ⅱ．連接好裝置。緩緩?fù)ㄈ隢2一會兒，再開始加熱并控制溫度在100℃左右。反應(yīng)結(jié)束后稱量裝置B的質(zhì)量。Ⅲ．重復(fù)步驟Ⅱ，控制溫度在550℃左右。反應(yīng)結(jié)束后再次稱量裝置B的質(zhì)量。實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：溫度/℃室溫100550B裝置/g200203.6209請回答下列問題：（1）如果裝置B中的試劑也是濃硫酸，那么裝置C的作用是。（2）每次停止加熱后仍需繼續(xù)通N2，作用是（寫出兩點）。（3）樣品中Cu（OH）2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。若步驟Ⅱ中物質(zhì)反應(yīng)不完全，則樣品中Fe（OH）3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會（“偏大”或“偏小”或“無影響”）。[練習(xí)2]某課外小組同學(xué)設(shè)計了如圖實驗裝置，通過測定某些裝置中試劑的質(zhì)量變化，探究某孔雀石[化學(xué)式為aCuCO3?bCu（OH）2，a、b為正整數(shù)]中各元素的質(zhì)量關(guān)系。①為使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，還需補(bǔ)充裝置，請你在方框內(nèi)繪出裝置圖并寫出試劑名稱。（注：堿石灰可看作燒堿和生石灰的混合物）②反應(yīng)后向裝置中鼓入空氣的目的是；丙裝置中藥品的名稱為；實驗時，該藥品未見明顯變化，證明：。③連續(xù)兩次加熱、鼓氣、冷卻、稱量甲裝置的質(zhì)量，質(zhì)量差不超過0.1g，判斷該孔雀石已完全分解。④更精確的測定得出如下數(shù)據(jù)：孔雀石受熱后完全分解，固體由16.52g變?yōu)?2.00g，裝置乙增重1.44g。寫出該孔雀石的化學(xué)式：。請寫出該孔雀石與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：。[例題3][化學(xué)實驗設(shè)計]小明發(fā)現(xiàn)二氧化錳催化過氧化氫分解的實驗中，反應(yīng)速度逐漸變慢。查閱資料得知：其原因是過氧化氫的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小以及二氧化錳的催化能力降低。為了探究二氧化錳的催化能力降低的影響因素，小明用如圖實驗裝置（已連接并檢查過氣密性），以及實驗室提供的藥品進(jìn)行實驗。【材料準(zhǔn)備】取質(zhì)量均為2克的二氧化錳分別催化40毫升溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、20%、30%的過氧化氫溶液分解，實驗后回收二氧化錳，并分別標(biāo)為A、B、C；未使用過的二氧化錳若干?！纠蠋熃ㄗh】每組實驗用的二氧化錳用量不宜超過2克，過氧化氫溶液的濃度最好為5%，每次所用體積為10～20毫升。請你結(jié)合老師建議，設(shè)計實驗方案來探究二氧化錳的催化能力降低對過氧化氫分解反應(yīng)速度變慢的影響。[練習(xí)3]以CuSO4溶液和Na2CO3溶液為原料制備堿式碳酸銅【化學(xué)式表示為：aCuCO3?bCu（OH）2】的過程如下：由于藥品用量等原因，產(chǎn)品中可能會混有堿式硫酸銅【化學(xué)式表示為：cCuSO4?dCu（OH）2】。【定性研究】（1）檢驗產(chǎn)品的成分：①取適量產(chǎn)品于試管中，加入足量的稀鹽酸，固體全部溶解；若同時能觀察到試管中有（填實驗現(xiàn)象），可證明有堿式碳酸銅存在。②向反應(yīng)后的試管中繼續(xù)加入（填試劑的化學(xué)式），可用以檢驗堿式硫酸銅是否存在。【定量研究】（2）通過定性研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中只有堿式碳酸銅。為了進(jìn)一步確定堿式碳酸銅的化學(xué)式，小樂設(shè)計了如圖所示實驗（夾持裝置已略去，已知堿式碳酸銅受熱分解為氧化銅、二氧化碳和水）：③請寫出N2在實驗中的作用。④若裝置B和裝置C在反應(yīng)前后的質(zhì)量增加量分別為△mB，△mC；則△mB：△mC＝時，堿式碳酸銅的化學(xué)式為Cu2（OH）2CO3[猜押題專練]一．選擇題（共8小題）1．下列實驗中，實驗原理和主要操作方法都符合實驗?zāi)康牡氖牵ǎ嶒災(zāi)康膶嶒炘碇饕僮鞣椒ˋ鑒別稀HCl和稀H2SO4酸根離子的化學(xué)性質(zhì)差異加碳酸鈉溶液，觀察產(chǎn)生氣泡快慢B去除CaCl2溶液中的稀HCl不同陽離子的化學(xué)性質(zhì)差異加過量Na2CO3固體、過濾C區(qū)別羊毛和棉花纖維不同類別的物質(zhì)灼燒產(chǎn)生不同的氣味取樣放于火焰上灼燒，聞氣味D除去FeSO4溶液中的少量CuSO4金屬活動性差異加過量鋅粉，充分反應(yīng)后過濾A．A B．B C．C D．D2．下列關(guān)于科學(xué)實驗的“目的﹣操作﹣現(xiàn)象﹣結(jié)論”的描述正確的是（）實驗組別實驗?zāi)康乃釉噭ɑ虿僮鳎嶒灛F(xiàn)象實驗結(jié)論A檢驗氯離子的存在待測溶液中滴加硝酸銀有白色沉淀產(chǎn)生該溶液中一定含有氯離子B檢驗硫酸根離子的存在待測溶液中加入氯化鋇溶液和稀硝酸有白色沉淀產(chǎn)生該溶液中一定含有硫酸根離子C區(qū)別羊毛和滌綸灼燒聞氣味產(chǎn)生燒焦羽毛氣味為滌綸D除去KCl中的少量K2CO3滴加稀鹽酸至剛好無氣泡產(chǎn)生有氣泡產(chǎn)生，最后一滴鹽酸滴入無氣泡K2CO3已被除盡3．下列對實驗過程的評價，正確的是（）A．某固體中加入稀鹽酸，產(chǎn)生無色無味的氣體，則該固體中一定含有CO32﹣ B．某溶液中加BaCl2溶液，產(chǎn)生不溶于稀HNO3的白色沉淀，則該溶液中一定含有SO42﹣ C．驗證燒堿溶液中是否混有Cl﹣，先加稀鹽酸除去OH﹣，再加AgNO3溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則證明含有Cl﹣ D．某無色溶液中滴入酚酞試液變紅色，該溶液一定是堿性溶液4．甲、乙兩同學(xué)用銅屑制取硫酸銅：甲方案：Cu→△H2SO4CuSO4[Cu+2H2SO4（濃）△ˉCuSO4+SO2↑+2H2A．甲方案不安全且會污染空氣 B．如果銅屑和濃硫酸恰好反應(yīng)，則甲、乙制得的CuSO4質(zhì)量相等 C．如果銅屑和濃硫酸恰好反應(yīng)，則甲、乙消耗的H2SO4質(zhì)量相等 D．如果銅屑和濃硫酸恰好反應(yīng)，則乙方案得到的CuSO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小5．除去下列溶液中的少量雜質(zhì)，所用試劑和方法正確的是（）選項溶液雜質(zhì)試劑和方法ANaOHNa2CO3滴入足量稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣泡BKNO3K2SO4滴入適量BaCl2溶液、過濾CCaCl2HCl加入過量的CaCO3、過濾DNaNO3NaCl滴入過量AgNO3溶液、過濾6．小晨同學(xué)要完成純凈的氨氣與灼熱的氧化銅的反應(yīng)（2NH3+3CuO△ˉ3Cu+3H2O+N2A．a(chǎn)中固體由黑變紅，說明了CuO具有還原性 B．b裝置主要作用是吸收反應(yīng)生成的水，c裝置主要作用是吸收氨氣中水蒸氣 C．d中可以用氫氧化鈉溶液來代替氫氧化鈉固體 D．儀器最佳連接順序是d、c、a、b7．某廢液中只含有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、Ba（NO3）2三種溶質(zhì)。為了回收金屬、保護(hù)環(huán)境，小科設(shè)計了如圖方案（所加試劑均過量）。下列判斷不正確的是（）A．向固體a中滴加過量的鹽酸，實驗現(xiàn)象為固體部分溶解，產(chǎn)生氣泡，溶液呈淺綠色 B．溶液B中含有的鹽是Ba（NO3）2和NaNO3 C．X可能是Na2SO4 D．若回收到6.4g固體a，則加入的鐵屑質(zhì)量為5.6g8．按下列裝置進(jìn)行實驗，能達(dá)到相應(yīng)目的的是（）A．O2驗滿B．配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的Ca（OH）2溶液C．除去CO中混有的少量CO2 D．收集氫氣二．填空題（共3小題）9．實驗室配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硝酸鉀溶液：（1）查閱硝酸鉀的溶解度。已知，20℃時，硝酸鉀的溶解度為31.6g，在該溫度下配制硝酸鉀溶液，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大為%（計算結(jié)果保留整數(shù)）。（2）計算。配制40g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸鉀溶液，所需硝酸鉀的質(zhì)量為g，所需蒸餾水的體積為L（1mL水的質(zhì)量是1g）。（3）稱量。分別在天平左右兩盤放上紙片，調(diào)節(jié)平衡后，（填字母）。A．先移動游碼到所需位置，再添加硝酸鉀直到天平平衡B．先添加所需的硝酸鉀，再移動游碼直到天平平衡（4）量取。量取所需蒸餾水要用到的儀器是（填字母）。量取時，若俯視刻度線，則實際所配制溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏。（5）溶解。將稱量好的硝酸鉀和蒸餾水混合溶解。10．18世紀(jì)前后，人們把元素等同于一種在化學(xué)變化中不可再分的物質(zhì)，即單質(zhì)?！叭妓卣f”和“燃燒的氧化學(xué)說”一度成為科學(xué)家爭論的焦點。材料一：1723年，施塔爾提出“燃素說”：燃素也是一種元素，燃素存在于一切可燃物中。如金屬含有燃素，金屬燃燒時金屬釋放燃素后成為金屬灰（實際是金屬氧化物）；金屬灰與燃素結(jié)合又會重新變回金屬。材料二：1766年，卡文迪許制得氫氣并認(rèn)為它是燃素；1773年，舍勒研究發(fā)現(xiàn)，可燃物燃燒需要一種他稱為“火空氣”的單質(zhì)參與；1784年前，人們認(rèn)為水是一種元素；1796年，普里斯特利制得可在“脫燃素氣”中燃燒的“可燃空氣”，也把它當(dāng)作燃素。材料三：1777年，拉瓦錫建立了“燃燒的氧化學(xué)說”，認(rèn)為可燃物中不存在燃素；1801年，克魯克香克證明了普里斯特利所謂的“可燃空氣”是一氧化碳，從而結(jié)束了“燃素說”與“燃燒的氧化學(xué)說”之爭。（1）用你所學(xué)的燃燒條件分析，材料二中的“火空氣”是。（2）材料三中的“可燃空氣”一氧化碳屬于純凈物中的，所以不可能是燃素。（3）“燃素說”自提出后就引起爭議。下列是當(dāng)時科學(xué)家分析的事實或現(xiàn)象，用“燃素說”解釋不合理的是。（可多選）選項事實或現(xiàn)象用“燃素說”解釋A金屬成分比金屬灰簡單因為金屬燃燒時燃素從金屬中逸出B加熱金屬灰通入氫氣，金屬灰變回金屬因為氫氣是燃素C木炭與金屬灰一起加熱變回金屬因為木炭富含燃素D銅在空氣中加熱后質(zhì)量增加因為金屬銅中含有燃素，加熱后有燃素逸出E燃素（氫氣）與脫燃素氣（氧氣）結(jié)合成為水因為水是一種元素11．到19世紀(jì)末，經(jīng)幾代科學(xué)家對光合作用的不斷探索，得到結(jié)論：光合作用反應(yīng)物是H2O和CO2，產(chǎn)物是O2和有機(jī)物。為了探究產(chǎn)物O2中的O元素來源，科學(xué)興趣小組從元素守恒的角度進(jìn)行了猜想。猜想一：O2全部來源于CO2；猜想二：O2全部來源于H2O；猜想三：O2同時來源于兩者。為了求證，他們查閱資料如下：資料119世紀(jì)末，科學(xué)家普遍認(rèn)為氣體之間更容易轉(zhuǎn)化，認(rèn)為CO2在光的作用下被分解成CO和O2，所以O(shè)2來自于同為氣體的CO2。資料21937年，英國化學(xué)家希爾通過實驗發(fā)現(xiàn)：離體葉綠體在光照條件下使水分解，釋放出O2，并還原電子受體。資料31939年，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了氧的同位素。美國科學(xué)家魯賓、卡門利用18O標(biāo)記的H218O和C18O2分別培養(yǎng)小球藻，光照相同時間后，檢測甲、乙兩試管中產(chǎn)生的氧氣是否含18O，如圖所示。根據(jù)所學(xué)知識，結(jié)合資料回答下列問題：（1）資料2的實驗結(jié)論（填“支持”或“不支持”）資料1的觀點。（2）根據(jù)資料3的實驗結(jié)果，分析可得猜想成立。三．實驗探究題（共3小題）12．某同學(xué)為測定某品牌碳酸飲料中CO2的含量，設(shè)計如下實驗步驟：①將250mL碳酸飲料放入冰箱冷藏。在較低溫下操作，能避免CO2逸出；②從冰箱內(nèi)取出，迅速加入NaOH溶液5mL，倒轉(zhuǎn)瓶輕輕振蕩，然后放置恢復(fù)至室溫，作待測液；③如圖連接裝置。取50mL待測液置于裝置B的錐形瓶中，關(guān)閉開關(guān)K，打開漏斗活塞，向錐形瓶中注入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡，關(guān)閉活塞；④打開，向裝置中鼓入空氣，一段時間后，將C裝置中的物質(zhì)過濾，洗滌，烘干稱量質(zhì)量為0.4g。結(jié)合資料，根據(jù)以上實驗過程完成下列問題：資料：①CO2與足量Ba（OH）2反應(yīng)生成BaCO3沉淀②堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物③實驗中各種溶液的密度都視為1g/mL（1）把步驟④補(bǔ)充完整，裝置D的目的是；（2）根據(jù)題中提供的數(shù)據(jù)計算此品牌碳酸飲料中CO2的含量為g/L（加入的NaOH溶液的體積可忽略不計，小數(shù)點后保留1位）；（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算發(fā)現(xiàn)：CO2含量的測量結(jié)果較國家標(biāo)準(zhǔn)低。造成這一實驗結(jié)果的原因可能是。A.碳酸飲料放入冰箱冷藏時間過短B.裝置氣密性不好C.步驟④中洗滌不干凈13．小科用含有二氧化碳和水蒸氣雜質(zhì)的一氧化碳?xì)怏w來測定一種鐵的氧化物（FexOy）的組成，實驗裝置如圖所示（部分裝置已省略）。（1）如果將甲裝置與乙裝置的順序調(diào)換，對實驗結(jié)果（填“有”或“無”）影響。（2）當(dāng)丙裝置中的FexOy全部被還原后，剩余固體的質(zhì)量為16.8g，同時測得丁裝置的質(zhì)量增加了17.6g，而戊裝置未變渾濁。則FexOy的化學(xué)式為。（3）小思指出小科設(shè)計的裝置尚有不足之處，該不足可能造成的結(jié)果是。14．我國不少地方有端午吃“灰水粽”的習(xí)俗。所謂“灰水粽”是指用草木灰的浸出液浸泡糯米做成的粽子，清香軟糯。小柯