(9分)请你参与某学习小组进行研究性学习的过程,并协助完成相关任务:【研究课题】:探究热水壶底部水垢的主要成分【查阅资料】:该小组同学通过查阅资料知道,天然水中

(9分)请你参与某学习小组进行研究性学习的过程,并协助完成相关任务:【研究课题】:探究热水壶底部水垢的主要成分【查阅资料】:该小组同学通过查阅资料知道,天然水中

题型:不详难度:来源:
(9分)请你参与某学习小组进行研究性学习的过程,并协助完成相关任务:
【研究课题】:探究热水壶底部水垢的主要成分
【查阅资料】:该小组同学通过查阅资料知道,天然水中一般都含有Ca2、Mg2、HCO3等离子,在加热时,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、碱等的混合物)。同时,他们还查阅到下列有关物质的溶解性:
物 质
Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
Ca(OH)2
Mg(OH)2
CaCO3
MgCO3
溶解性
可溶
可溶
微溶
不溶
不溶
微溶
【提出猜想】:水垢的主要成分一定含有CaCO3       ,可能含有Ca(OH)2       。写出Ca(HCO3)2受热分解的化学方程式       
【设计方案】:
⑴ 甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,取上层清液加入             ,没有白色沉淀,说明水垢中无Ca(OH)2
⑵ 乙同学设计下列实验装置,进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分,步骤如下:
①按图组装仪器,将50g水垢试样放入锥形瓶中,加入足量某酸溶液;
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量(见下列曲线);
③待锥形瓶中不再产生气泡时,打开活塞B,从导管A处缓缓鼓入一定量的空气;
④再次称量干燥管内物质增加的质量;
⑤重复③和④的操作,直至干燥管内物质质量不变。


a.步骤①所加的酸溶液是                    
b.装置Ⅱ的作用是                                             
从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是____________________。
c.研究性小组的同学通过简单计算,认为水垢中一定含有MgCO3,理由是         
【实验结论】通过上述探究可知:水垢的主要成分有                            
答案
【提出猜想】Mg(OH)2(1分)  MgCO3; Ca(HCO32= CaCO3+ CO2↑+ H2O
【设计方案】
⑴ Na2CO3溶液;
⑵ a.稀盐酸; 
b.吸收CO2中的水; 使装置中的二氧化碳全部被碱石灰吸收
c.即使50g水垢全部为CaCO3,产生CO2的质量应为22g,而实验测得生成的CO2质量>22g
【实验结论】Mg(OH)2、CaCO3、MgCO3
解析

试题分析:【提出猜想】根据题意可知,水垢的主要成分为碳酸盐、碱等物质的混合物,再结合物质的溶解性表可知,水垢中一定含Mg(OH)2和CaCO3,可能含有Ca(OH)2和MgCO3;Ca(HCO3)2受热分解生成碳酸钙、水和二氧化碳,故反应的化学方程式为Ca(HCO3)2 加热 CaCO3+CO2↑+H2O。
【设计方案】
(1)检验Ca2+要用可溶性的碳酸盐,如Na2CO3溶液,因为二者能反应产生沉淀。
(2)a.由于水垢中存在有碳酸钙,而硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙,覆盖在碳酸钙的表面,阻止了反应的进一步进行,故溶解碳酸盐一般用稀盐酸;
b.因为该实验是要通过测定生成二氧化碳的质量来确定水垢的成分,而从锥形瓶中出来的二氧化碳气体是不干燥的,且都会被干燥管内的物质吸收,从而影响到结果的测定,所以二氧化碳气体在进入干燥管之前必须经过干燥,浓硫酸恰可以用来干燥二氧化碳气体;由于气压的原因,最后锥形瓶中会残存有一定量的二氧化碳气体,故从导管A处缓缓鼓入一定量的空气吗,可以使装置中的所有二氧化碳都能被碱石灰所吸收。
c.根据化学方程式的计算可知,即使50g水垢全部为CaCO3,产生CO2的质量也仅为22g,而实验测得生成的CO2质量为24g,比22g多,所以水垢中一定还有MgCO3
【实验结论】实验猜想中已经确定有Mg(OH)2和 CaCO3,而根据(2)的计算可知还应该含有MgCO3,故水垢的主要成分有Mg(OH)2、CaCO3和MgCO332-检验方法),二氧化碳的化学性质,酸的物理性质及用途,碱的化学性质
点评:在解此类题时,首先要会分析题中所涉及的反应原理,然后结合反应原理和计算所要用到的数据进行分析解答。对于验证型实验探究,要熟记物质的性质或变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等。
举一反三
通过下图所示实验可以得出的结论,其中不合理的是
A.甲实验既可探究可燃物的燃烧条件,又可以说明白磷的着火点比红磷低
B.乙实验既可以说明分子在不停的运动着,又可以说明浓氨水具有挥发性
C.丙实验既可以说明二氧化碳易溶于水,又可以说明二氧化碳具有酸性
D.丁实验可以说明氧气能助燃

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(9分)请你参与下列探究:
【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中,发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究***,生成的是什么气体?
【提出猜想】从元素守恒的角度,放出的气体可能是SO2、O2、H2
【查阅资料】SO2易溶于水,它能与NaOH反应,生成Na2SO3
【方案设计】依据上述猜想,实验小组同学分别设计了如下方案:
(1)甲同学认为是O2,则检验方法是____________________________________。
(2)乙同学认为是SO2,则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中,称量通气前后洗气瓶的质量。写出SO2与NaOH反应的化学方程式____________________。
(3)实验小组同学合作设计了如下组合实验方案,排除和验证猜想的气体。

如果放出的是O2和H2,你认为方案中的安全隐患是       
老师说:化学反应中,一种元素的化合价升高,肯定有元素的化合价降低,这是科学规律。丙同学根据老师这句话,说:“肯定不是       ” 。
【实验探究】小组同学首先对装置A进行称量,再将收集到的气体从a通入,过一会儿点燃B处酒精灯;一段时间后,发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色,B装置的尾部有水珠生成;停止通气,再次称量装置A,发现质量无增减。
结论:铁粉与硫酸铜溶液反应时,产生的气体是_________________。
写出B装置中发生化学反应的方程式_______________。
【思维拓展】
(1)由上述实验可以推出,硫酸铜溶液中可能含有____________物质。
(2)不通过称量,如何判断SO2与NaOH溶液发生了反应呢?丁同学设计了右图所示的装置进行实验,发现试管内液面上升,就得出SO2与NaOH溶液发生反应的结论。其他同学认为这一方案不严谨,理由是______________。要得到科学严谨的结论,仍利用该装置,补做的实验是______________。
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(7分)某实验小组将制作皮蛋的原料生石灰、纯碱和食盐放入水中,充分反应后过滤,得到澄清溶液。对该溶液的组成,甲、乙同学分别做出以下推测:
甲同学推测:有食盐,还有反应生成的氢氧化钠和碳酸钙。
乙同学推测:有氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠和氯化钠。
(1)丙同学认为上述两位同学的推测都有不足,理由是                    
(2)丙同学的推测是:该溶液中一定存在的溶质是___________。为进一步确定该溶液所有可能的组成,还需设计实验并填写下表(可不填满,也可补充)。
实验操作
(填所加试剂的化学式)
实验现象
实验结论
该溶液的组成

该溶液

 
 
 
 

该溶液

 
 
 
 
 
 
 
 
 
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(8分)人类的生产和生活都离不开金属。

(1)在上述图示条件下,铁钉锈蚀最快的是       写出用盐酸清洗铁锈的化学方程式        
(2)铝的大规模开发和利用比铜和铁晚,这是因为       
(3)某研究小组的同学为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序,设计如图所示的三个实验(其中金属均已用砂纸打磨,且形状、大小相同;所用稀盐酸的溶质质量分数、用量也相同)。

通过观察,甲同学很快判断锌的活动性比铁强。据你分析,甲同学依据的实验现象是                       。过一会儿,他又发现铜片表面有银白色固体附着,这说明                
(4)乙同学认为上述实验不足以得出四种金属的活动性顺序,想再补充一个实验,请你和乙同学一起设计一个实验方案并进行实验,达到探究目的。
实验步骤
实验现象
实验结论
                   
                   
                   
 
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(6分)下列A ~ F是初中化学中的六个实验装置,请按要求填空:

(1)A实验试管2中产生的气体是     
(2)B实验中烧杯③的作用是                    
(3)对于C实验,下列操作不妥的是       
①红磷要足量   ②实验前夹紧止水夹 ③冷却后再打开止水夹   ④用木炭代替红磷
(4)若用D装置除去O2中的水蒸气,该液体试剂为        
(5)E实验中,气球的变化情况是                 。写出导致气球变化的化学方程式                         
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