小明同学在练习“金属的化学性质”实验操作时,发现几支试管中冒出气泡有快有慢,于是他与小芳同学一起合作进行如下探究。
探究1:
(提出问题)金属与酸反应的快慢受哪些因素影响呢?
(猜想与假设)A.可能与酸的浓度有关;B.可能与金属的种类有关;C.可能与金属的形状有关。
(设计并实验)小明和小芳进行如下实验。
实验 编号 | 盐酸的浓度 (均取20 mL) | 金属 (均取2 g) | 金属的 形状 | 收集50 mL氢 气所需时间/s |
① | 10% | 镁 | 粉状 | 60 |
② | 10% | 铁 | 片状 | 120 |
③ | 10% | 镁 | 片状 | 102 |
④ | 20% | 铁 | 片状 | 110 |
(1)实验时需将镁片和铁片进行打磨,其目的是_____。
(2)写出铁与稀盐酸反应的化学方程式:_____。
(收集证据)要比较不同种类的金属对反应快慢的影响,应选择的实验编号是_____。
(得出结论)通过上述四个实验,你得出的影响金属与酸反应的因素有_____。
探究2:实验①中试管外壁发烫,说明镁与稀盐酸反应是放热反应。实验测得该反应中产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如图所示,你认为在t2 ~t3时间段内反应速率逐渐减慢的主要原因是_____。
(实验反思)
(1)本实验采用的定量比较气体产生速率的方法是_____。
(2)影响该反应的反应速率的因素除了金属的种类、形状、盐酸的浓度外,还可能有_____。
小峰同学在体育课上腿部擦伤,医务室的大夫在他伤口上涂了医用过氧化氢溶液,小峰看到伤口处产生了小气泡,很好奇。为什么瓶中的过氧化氢溶液涂到伤口上,分解就加快了呢?
Ⅰ.小峰准备用如图所示装置测定过氧化氢分解的快慢,实验前在注射器中吸入过氧化氢溶液,量筒内装满水。实验开始时,向试管中注入过氧化氢溶液,并用排水法收集氧气。记录2分钟收集的气体体积。
(1)请写出实验室用过氧化氢制取氧气的化学方程式_____。
(2)若要检验生成的气体是否为氧气,可将导气管从水中取出,取带火星的木条放在导气管口处,观察到_____,说明生成的气体是氧气。
Ⅱ.小峰查阅了相关资料,并进行了探究实验
(查阅资料)
①过氧化氢是人体代谢废物之一,它能够对机体造成损害,人体存在过氧化氢酶,可以催化过氧化氢分解。
②温度对化学反应的快慢有影响,人体正常体温是37 ℃。
(提出猜想)
猜想1:过氧化氢分解加快是因为体温比瓶中的温度高。
猜想2:过氧化氢分解加快是因为伤口中有过氧化氢酶。
(实验1)
分两次进行实验,均注入5 mL过氧化氢溶液,第一次在常温下进行,第二次将试管浸在_____℃的水中。量筒中2分钟收集到的气体体积均为 5 mL。得出结论:_____。
(实验2)
分两次进行实验,第一次操作为_____,量筒中2分钟收集到的气体体积为5 mL;第二次将装有一小粒过氧化氢酶的试管浸在37 ℃的温水中,注入5 mL过氧化氢溶液,量筒中2分钟收集到的气体体积为_____(选填“>”、“<”或“=”)5 mL。得出结论:过氧化氢分解加快是因为过氧化氢酶的作用。
(实验反思)
小峰反思了实验过程,认为人体中过氧化氢酶是在体温条件下发挥作用的,实验得出的结论可能存在不足。因此又补充进行了几组实验,数据记录如下表所示。
| 加入过氧化氢酶 | 不加过氧化氢酶 | ||||
反应温度/℃ | 25 | 37 | 42 | 25 | 37 | 42 |
收集到气体体积/mL | 39 | 56 | 34 | 5 | 5 | 5 |
通过这些数据,你能得出的新结论是_____。
(有关反应条件的探究) (2018唐山路北区二模)唐山市实验加试有一个题是金属的性质,验证铁与盐酸、硫酸铜溶液的反应。实验练习期间废液缸中过滤网上的铁钉生锈很快,为什么这里的铁钉更容易生锈呢?
(观察与思考)
(1)铁生锈的条件是_________。
(2)走进实验室,空气中弥漫着盐酸的刺激性气味,这因为盐酸具有________。
(3)废液缸中过滤网上的铁钉都或多或少的沾有盐酸或硫酸铜溶液。
(作出猜想)是不是盐酸或硫酸铜溶液能促进铁生锈呢?
(设计实验)小红和小明分别设计如图所示的实验,并于一段时间后进行观察。
(进行实验)
小红的实验:按如图所示进行实验。
铁钉上c比d点生锈多,原因是d点的铁钉_________________。
铁钉上b和c点均比a点生锈多,得出的结论是_________。
小明的实验:他使试管中的铁丝分别沾上相应的水槽中的液体,然后进行图中所示的实验。
丙比乙试管中液面上升更高,可能的原因是(用化学方程式表示)_____________。
小明得出了硫酸铜溶液能促进铁生锈的结论,他观察到的实验现象是_____________。
(得出结论)经过反复讨论得出结论:稀盐酸和硫酸铜都能促进铁生锈。
(实验反思)
(1)实验加试练习过后,需要把用后的铁钉冲洗、晾干保存,可以防止其过快生锈。
(2)实验加试练习期间,即使是放在烧杯中的新铁钉也容易生锈,原因是__________。
(2019河北中考说明题型拓展)对比实验是化学研究中经常采用的方法。化学兴趣小组的同学为研究CO2通入NaOH溶液是否发生了反应,设计了下列两组实验。请和化学兴趣小组的同学一起探究并回答问题:
实验序号 | 步骤一 | 步骤二 |
实验Ⅰ | ||
实验Ⅱ |
(探究与结论)
(1)实验Ⅰ中步骤一看不到明显现象,步骤二产生的现象是_____。该反应的化学方程式为_____。
(2)实验Ⅱ中步骤二的现象是_____。
(3)在实验Ⅱ的步骤一中,CO2和NaOH溶液一定发生了化学反应,但却看不到明显的现象,原因是_____。
(拓展延伸)现有下列信息:
资料卡片一 20 ℃ NaOH、Na2CO3在水中的溶解度 物质 溶解度(S/g) NaOH 109 Na2CO3 21.8 | 资料卡片二 20 ℃ NaOH、Na2CO3在乙醇中的溶解度 物质 溶解度(S/g) NaOH 17.3 Na2CO3 <0.01 |
请你和化学兴趣小组的同学一起利用以上资料信息设计实验Ⅲ,证明CO2确实与NaOH发生了化学反应。
实验Ⅲ的操作为:_____。
看到的现象是_____。
(交流讨论)根据资料卡片信息,还能得到的结论是_____(合理即可)。
(2018唐山路南区二模)兴趣小组用如图1、2所示进行镁条在空气中燃烧的实验。图1实验中,当燃烧停止、冷却后打开弹簧夹,进入集气瓶中水的体积约占瓶内原液面以上容积的70%。图2实验中,发现镁条燃烧除生成白色固体外,还生成少量淡黄色固体。
(问题与思考)(1)图1实验说明镁条与氮气发生了反应,依据是:_____。
(2)图2实验中淡黄色固体除含镁元素外还有什么元素?
(查阅资料)①镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁固体;
②氮化镁可与水剧烈反应产生氨气。
(作出猜想)图2实验中淡黄色固体是氮化镁。
(实验一)按图3进行实验,取少量图2实验中淡黄色固体放入B烧杯中,观察到B烧杯中产生白色沉淀并有气泡产生,A烧杯中无色酚酞溶液变成_____色。确定淡黄色固体中含有氮元素,理论依据是_____。
(实验二)将实验一中的白色沉淀分离、洗涤后加入稀盐酸,沉淀溶解,在老师的指导下进一步确定白色沉淀为氢氧化镁。写出沉淀溶解过程中发生反应的化学方程式_____。
(推理)已知氮化镁与水反应过程中没有元素化合价的改变,试写出氮化镁的化学式_____。
(讨论交流)(1)同学们都知道空气中氮气与氧气的体积比,图2实验中生成的氧化镁却远多于氮化镁,请你解释其原因_____。
(2)镁条在空气中久置表面会变黑,欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐,所需的试剂是_____。
金属铜在空气中长时间放置后,表面会生成一层绿色物质。某兴趣小组的同学查阅资料得知,该绿色物质俗称“铜绿”,且受热易分解。小组同学为验证“铜绿”的组成进行了如下探究活动。
(实验过程)
实验一:
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
(1)取少量铜绿于试管中,加入适量稀硫酸 | 固体溶解,产生气泡,溶液呈_色 | 铜绿中含有Cu2+ |
(2)将(1)中产生的气体通入澄清石灰水中 | __________ | 铜绿中含有CO32- |
实验二:另取少量铜绿隔绝空气加热,发现绿色粉末变为黑色,试管内壁上有水珠出现。
(实验结论)综合以上两个实验,可以确定铜绿中含有_______种元素。
(实验改进)小明经过思考认为只需进行一个实验就可确定铜绿的元素组成,他设计的实验如下:
(1)按图组装仪器,将铜绿装入试管中,用酒精灯加热,可观察到试管中的绿色固体变为黑色,玻璃管中的无水硫酸铜粉末变蓝,烧杯中的澄清石灰水变浑浊。
(2)由上述现象可得出铜绿加热后分解的生成物中含有氧化铜、水和_______;最终得出了铜绿的元素组成。
(分析讨论)实验小组的同学经过讨论后,认为黑色固体中不一定只含有氧化铜,也可能含有碳,待装置冷却后,同学们取试管中的固体,加入足量稀硫酸,观察到______,说明黑色固体全部是氧化铜,反应的化学方程式为_________。
(拓展延伸)铁制炊具易生锈,在使用完后,需采用_____的方法防止锈蚀。