2010年专题突破训练：实验与探究（解析版）

一、解答题

1. 难度：中等

（2008•扬州）化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动并回答问题．
[查阅资料]天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质--水垢（主要成分为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见表

部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
阴离子阳离子	OH^-	CO3^2-	HCO3^-
Ca^2+	微溶	不溶	可溶
Mg^2+	不溶	微溶	可溶

[提出猜想]水垢的主要成分中一定含有______和______，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃（填化学式）．
[设计方案]实验1：确定水垢中是否含Ca（OH）₂和CaCO₃

实验步骤	实验现象	结论
在少量研碎的水垢中，加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液里加入 Na2CO3溶液．	没有白色沉淀产生	______

实验2：确定水垢中是否含MgCO₃利用下列实验装置，完成实验2探究．其主要实验步骤发下：

称量D、E装置总质量为600.00g，按上图组装后，将2.50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为601.25g（碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
[实验讨论]（1）加入样品前还应______，装置B中盛放稀盐酸的仪器名称为______，装置C的作用是______，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是______，装置A的作用是______，A、B装置之间设置干燥装置（填：“要”、“不要”），______理由是______．
（2）装置B中生成气体的化学方程式为______（只要求写一种），装置D中的化学方程式为______．
（3）装置B中生成CO₂的质量为______g．通过计算说明水垢中______含MgCO₃（填字母）．
A． 一定B． 一定不C． 可能D． 无法确定
计算过程（已知物质相对分子质量  CaCO₃：100    MgCO₃：84）：
实验3：确定水垢中是否含有Mg（OH）₂另取质量为2.50g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸w g．．结合以上实验结论，判断w的值满足______条件时，水垢中一定含有Mg（OH）₂（请通过计算说明）．

2. 难度：中等

（2008•扬州）无焰食品加热器常用于野外加热食物，它的成分是镁粉、铁粉、氯化钠．使用时加入水，镁和水反应产生热量．下面是在18℃、标准大气压的环境中对该产品的实验研究，请结合以下方案回答有关问题（不考虑氯化钠对水沸点的影响）．
实验1：Ⅰ、将一定质量的镁条、铁粉和氯化钠加入盛有100mL水的隔热容器中，连续搅拌，每50s记录一次温度，得图1中曲线a；
Ⅱ、将相同质量的镁条剪成100份代替Ⅰ中镁条重复以上实验，得图1中曲线b；
Ⅲ、用相同质量的镁粉代替Ⅰ中镁条重复以上实验，得图1中曲线c．
（1）从能量变化角度看，该变化是由______能转化为______能．
（2）观察图1，从中可以发现影响镁和水反应速率的因素是______．
实验2：将2.4g镁粉和质量为28g的铁粉混合，加入盛有100mL水的隔热容器中，不断搅拌．氯化钠用量不同时，温度变化______情况如图2所示．

（3）实验2中，当NaCl质量大于7.31g时，实验不再做的原因是______．
A．加入更多的NaCl不再增加反应速率
B．加入更多的NaCl会降低反应速率
C．已达到水的沸点，温度不会再有变化
D．需加入更多的铁粉来提高水的温度
（4）如果在实验2中加入质量为3.65gNaCl，混合物的温度最高大约是______．
（5）某同学设计了下面四种无焰食品加热器物料配方，请根据本次实验研究的结论，判断其中最合理的是______．
A．2.4g镁粉、7.30g NaCl和28g铁粉    B．2.4g镁条、7.30g NaCl和28g 铁粉
C．2.4g镁粉、8.76g NaCl和28g铁粉    D．2.4g镁条、8.76g NaCl和28g铁粉
其理由是______．

3. 难度：中等

（2011•玉溪）如图为常见的实验装置（用途不一），根据下列要求回答问题，装置可重复使用．提示：H₂+CuOCu+H₂O，无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色．

（1）将含有水蒸汽的氢气干燥后还原氧化铜，则该气体先要通过装置______（填序号，下同）．
（2）如果要验证混合气体由H₂、CO组成，则需要连接的仪器顺序为______．
（3）如果要验证混合气体由CO、CO₂组成，则需要连接的仪器顺序为______．
（4）如果要验证混合气体由H₂、H₂O组成，则需要连接的仪器顺序为______．
（5）如果要验证混合气体由CO₂、CO、H₂组成，则需要连接的仪器顺序为______．

4. 难度：中等

利用如图所示的实验装置，研究CO的化学性质，回答下列有关问题：
（1）实验时，在加热前必须先通入一段时间的CO，其目的是______．
（2）CO与灼热的CuO反应生成Cu和CO₂，得出该结论所依据的有关实验现象是______．

（3）已知草酸（化学式为H₂C₂O₄）受热发生如下反应：H₂C₂O₄=CO↑+CO₂↑+H₂O，若将该反应生成的气体干燥后收集到如图所示的气囊中进行实验，实验时是否需要对上述装置进行改进，请说明改进的方案和理由：______．
（4）实验结束后，必须对集气瓶中的气体进行处理，不能让其排放到空气中，原因是______．

5. 难度：中等

（2007•河北）小明家住在山青水秀的盘山脚下，几年前，村里为了发展经济，在村边建起一座氮肥厂．近段时间，小明发现村里的井水，在烧水或用碱性洗衣粉洗衣服时，总闻到水里散发出一股与氮肥厂附近相似的刺激性气味．
[作出猜想]
联想到所学的化学知识，小明猜想可能是氮肥厂排出的废水污染了井水．他猜想的依据是______．
[表达交流]
请你根据上述信息帮助小明归纳污染物的化学性质：（1）______；（2）______．
[设计实验]
为了验证猜想，小明设计了如下实验方案：
（1）从氮肥厂取来氮肥作为样品；（2）取适量样品放入玻璃杯中，加入井水充分溶解．将所得溶液分为2份；（3）一份加入碱性洗衣粉，搅拌后闻气味；另一份加热后闻气味．
[反思评价]
小明的实验方案存在着问题，你认为应怎样改进？______．
[获得结论]
小明通过改进后的实验，确认是氮肥厂排出的废水污染了井水．
[探究启示]
目前该村村民还需饮用井水，请你提出一条简便的处理方法：______．

6. 难度：中等

（2008•大连）制作糕点常用Na₂CO₃或NaHCO₃做膨松剂．同学们取一种膨松剂，欲探究其成分是Na₂CO₃还是NaHCO₃，设计了以下两个探究方案：
方案一：取适量膨松剂于试管中，加入稀盐酸有气泡冒出，将产生的气体通入澄清的石灰水中，观察现象．
方案二：如图，向两个大小相同的锥形瓶中各加入30mL溶质质量分数相同的稀盐酸．取两只相同的气球（容积足够大），一只装入足量的膨松剂，另一只装入足量的Na₂CO₃，套在锥形瓶口，迅速将两只气球中的药品同时倒入锥形瓶中，，观察现象．
从实验原理和判断依据两方面说明上述方案能否达到实验目的．

	能否达到目的	说明理由
方案一	______	______
方案二	______	______

7. 难度：中等

H₂O₂在常温下分解缓慢，加入MnO₂或水泥块后反应明显加快，若要证明MnO₂和水泥块是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的______，是否改变．
H₂O₂生成O₂的快慢与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究．（只要求提出一种影响H₂O₂生成O₂的快慢的因素以及相关假设和实验方案）
[假    设]______
[实验方案]______．

8. 难度：中等

（2003•常州）已知如图中，锥形瓶A中盛放的气体可能是CO₂、CO、O₂、H₂中的一种或两种；B管中放的是螺旋状的红色光亮铜丝；漏斗C中盛放某种液体，在实验时，液体不够时可以得到补充．问：
（1）先加热B管一段时间，发现铜丝表面略发黑．原因是______．
（2）打开漏斗C上的活塞，把其中的液体慢慢滴入A瓶中时，铜丝表面变得更黑．此时A中的气体和C中的液体所有可能的组合是：（可不填满）
①A中：______C中：______；
②A中：______C中：______；
③A中：______C中：______；
④A中：______C中：______．
（3）若A中盛放的是上述四种气体中的两种气体，当C中的液体滴入A中时，不管铜丝表面颜色如何变化，均有可能造成爆炸事故，则A中的气体和C中的液体所有可能的组合是：（可不填满）
①A中：______C中：______；
②A中：______C中：______；
③A中：______C中：______；
④A中：______C中：______．

9. 难度：中等

（2003•盐城）根据图示装置进行实验：

（1）通氧气，只加热T₂处，C中无明显现象，T₂处的现象是______，反应方程式为______ 2CuO

10. 难度：中等

现测得二氧化碳在空气中的含量为0.038%，当其含量超过0.05%时就会加剧温室效应．所以人们一方面想限制其排放量，另一方面又想对它进行再利用．
（1）目前有以超临界（一种介于气态和液态之间的状态）CO₂作致冷剂（以前曾用氟利昂），这种做法对环境的积极意义在于______．
（2）有科学家提出回收利用CO₂的构想：把空气吹入碳酸钾溶液，从溶液中提取出CO₂，又在合成塔使之变为燃料甲醇（CH₃OH）．该技术流程如下：（提示：CO₂+H₂O+K₂CO₃=2KHCO₃，2KHCO₃=CO₂+H₂0+K₂CO₃）

（说明：吸收池中盛有饱和的K₂CO₃溶液，合成塔内的反应条件为300℃、200kPa和催化剂．）
①合成塔中反应的化学方程式为______高温高压CH₃OH+H₂O

11. 难度：中等

（2008•扬州）某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO₄，与相邻的化肥厂联合设计了以下制备（NH₄）₂SO₄的工艺流程：
（1）上述流程中，沉淀池中发生的主要化学反应为：CO₂+2NH₃+CaSO₄+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，

煅烧炉中发生的化学反应方程式为______ CaO+CO₂↑；

12. 难度：中等

初三兴趣小组利用如下装置（部分固定装置已略去）制备氮化钙，并探究其化学式（实验式）．
（1）按图连接好实验装置．检查装置气密性的方法是______．
（2）反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是______．
（3）制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞k并通入N₂；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后，______；④拆除装置，取出产物．
（4）数据记录如下：

空硬玻璃管质量m/g	硬玻璃管与钙的质量m1/g	硬玻璃管与产物的质量m2/g
114.8g	120.8g	122.2

①计算得到化学式（实验式）Ca_xN₂，其中x=______．
②若通入的N₂中混有少量O₂，如上计算得到的x______3（填写“＞”、“=”、“＜”），判断依据是：______．