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專項突破(六)　科學探究之金屬的性質 1．[xx西城期末] 化學興趣小組同學對“鐵生銹的條件”進行實驗探究。 [進行實驗] 實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 1 一段時間后， A中鐵絲表面有紅色固體生成，B中鐵絲無明顯變化 _____________________ 2 一段時間后，C中_____________________________________________， D中鐵絲無明顯變化 鐵生銹需 要與O2 接觸 某同學在家中發(fā)現(xiàn)，炒完菜的鐵鍋表面容易生銹。 [猜想與假設] 可能是食鹽對鐵生銹的速率產(chǎn)生了影響。 [進行實驗] 該小組利用實驗裝置E、F進行同步實驗。其中集氣瓶的容積相同，量筒內盛有等體積的水，F(xiàn)中集氣瓶內另加入了某種物質。 實驗裝置 實驗過程 實驗結論 一段時間后，打開止水夾，記錄實驗過程中量筒內剩余水的體積(每次測量時間間隔不等，實驗數(shù)據(jù)見下表)。E中鐵絲和F中另加入的物質表面均出現(xiàn)紅色物質 食鹽可以加速鐵的生銹 實驗記錄表 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 量筒中剩余水的體積/mL E 68 57 44 30 30 30 F 71 65 56 a 30 30 (1)實驗裝置F中，集氣瓶內另加入的物質是________________。 (2)實驗記錄表中，a的取值范圍是__________________________________。 [反思與應用] 結合上述實驗，談談你對家中鐵鍋使用的建議： ________________________________________________________________________。 2．[xx大興一模] 某實驗小組同學欲通過實驗探究金屬的性質。 [實驗目的] 證明金屬活動性強弱：Al＞Cu。 [設計并實施實驗] 小組內的3位同學分別做了下述實驗： 實驗 現(xiàn)象 甲 將鋁片直接放入到稀CuCl2溶液中 一段時間后才出現(xiàn)了預期的實驗現(xiàn)象 乙 將用砂紙打磨過的鋁片放入稀CuCl2溶液(與甲實驗濃度相同)中 十幾秒內即觀察到明顯現(xiàn)象 丙 將用砂紙打磨過的鋁片放入稀CuSO4溶液中 在與乙相同的時間內沒有觀察到明顯現(xiàn)象 (1)實驗中，預期的實驗現(xiàn)象是________________________。 (2)對比甲、乙兩位同學的實驗，推測甲同學開始時沒有觀察到明顯實驗現(xiàn)象的原因是__________________________________________________________。 該小組同學進一步對實驗進行探究。 [提出問題] 為什么打磨過的鋁片放入到CuCl2溶液和CuSO4溶液中觀察到的現(xiàn)象不同呢？ [微觀探析] 查閱資料可知兩個反應的微觀示意圖如下。 圖Z6－1 (3)圖Z6－1中甲反應的化學方程式為____________________________________；Al和CuCl2溶液、CuSO4溶液反應的微觀本質是Al和Cu2＋反應生成 Al3＋和__________。 [提出猜想] 根據(jù)上述圖示，小組同學提出了如下猜想。 猜想1：產(chǎn)生現(xiàn)象不同的原因是CuCl2溶液比CuSO4溶液中含有的Cu2＋濃度大。 猜想2：溶液中Cl－對Al和Cu2＋反應有促進作用。 猜想3：溶液中SO42－對Al和Cu2＋反應有阻礙作用。 [設計并實施實驗] 序號 實驗方案及操作 現(xiàn)象 結論 1 乙、丙兩位同學取Cu2＋濃度相同的CuCl2溶液和CuSO4溶液重復實驗 與上述乙、丙同學實驗現(xiàn)象相同 (4)猜想1______(填“成立”或“不成立”) 2 在同一時間內，③最快產(chǎn)生現(xiàn)象，②次之，①無明顯現(xiàn)象 猜想2成立 (5)甲同學認為通過實驗2得到的結論證據(jù)不充足，其理由是溶液中的__________對實驗可能有干擾。 (6)丙同學通過查閱資料排除了上述干擾，并模仿實驗2又設計了一組3支試管的實驗，證明了猜想3也成立。請在下列方框中畫出實驗設計圖示。 3．[xx石景山二模] 化學實驗小組同學為了驗證“鹽酸除去鐵塊表面銹跡后黃色溶液的成分”，進行了如下探究。 [查閱資料] ①Fe＋2FeCl3 ===3FeCl2。 ②在酸性條件下，F(xiàn)eCl2可以使高錳酸鉀溶液褪色，并生成FeCl3。 ③FeCl3溶液可以與KSCN溶液反應，溶液變?yōu)檠t色。 [猜想與假設] 黃色溶液中含有FeCl3、FeCl2和HCl。 [進行實驗] 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結論 甲 同 學 取1支試管，加入少量黃色溶液，然后滴加高錳酸鉀溶液，再滴加KSCN溶液 高錳酸鉀溶液褪色，溶液變?yōu)檠t色 黃色溶液中有HCl、FeCl2和FeCl3 乙 同 學 取2支試管，分別加入少量黃色溶液。再向試管①中滴加KSCN溶液；向試管②中加入鐵粉，再滴加高錳酸鉀溶液 試管①中溶液變?yōu)檠t色；試管②中產(chǎn)生大量氣泡，高錳酸鉀溶液褪色 黃色溶液中有HCl、FeCl2和FeCl3 丙 同 學 取3支試管，分別加入少量黃色溶液。再向試管①中滴加KSCN溶液；試管②中加入鐵粉；試管③中滴加高錳酸鉀溶液 試管①中溶液變?yōu)檠t色；試管②……；試管③中高錳酸鉀溶液褪色 黃色溶液中有HCl、FeCl2和FeCl3 (1)寫出氧化鐵與鹽酸反應的化學方程式___________________________________________________________。 (2)丙同學試管②中的實驗現(xiàn)象為_____________________________________________。 (3)三位同學的方案不合理的是________，原因是_____________________________________________________。 [實驗反思] (4)在混合物中，各種成分________(填“能”或“不能”)保持各自的化學性質。 (5)在混合體系中檢驗多種物質存在時，要考慮_____________________________________________________(答出1條即可)。 4．[xx石景山一模] 某小組同學用不同長度的光亮鎂條分別與4 mL 5%的稀鹽酸反應，實驗現(xiàn)象記錄如下。 試管 A B C D 鎂條長度 1 cm 2 cm 3 cm 4 cm 實驗現(xiàn)象 產(chǎn)生大量氣泡，鎂條溶解 無沉淀 少量灰白色沉淀 較多量灰白色沉淀 大量灰白色沉淀 [提出問題] 灰白色沉淀是什么？實驗中為什么出現(xiàn)了灰白色沉淀？ [查閱資料] 氫氧化鎂[Mg(OH)2]難溶于水，Mg(OH)2MgO＋H2O。 [猜想與假設] Ⅰ.灰白色沉淀可能是析出的氯化鎂。 Ⅱ.灰白色沉淀可能是生成的氫氧化鎂。 [進行實驗] 實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 1 ①取一定量上述實驗中灰白色沉淀放入試管中，然后加入 5 mL 蒸餾水，振蕩、靜置 ②取等量氯化鎂固體放入另一支試管中，加5 mL蒸餾水，振蕩 ①中固體量未減少 ②中固體全部溶解得到澄清溶液 2 取上述實驗中灰白色沉淀，用蒸餾水洗滌、室溫晾干，放入試管中進行加熱，試管口用濕潤的紫色石蕊試紙檢驗 紫色石蕊試紙變紅 3 ①在1支試管放入一小段光亮的鎂條，加入 5 mL 蒸餾水 ②再向試管中加入幾滴氯化鎂飽和溶液 ①中無明顯現(xiàn)象 ②中鎂條表面立即持續(xù)產(chǎn)生細小氣泡并不斷溶解，一段時間后鎂條全部溶解，有大量灰白色沉淀產(chǎn)生 實驗4：測定反應過程中溶液的pH變化。 在小燒杯中放入約 50 mL 質量分數(shù)為0.5%的稀鹽酸，然后加入10 cm 光亮的鎂條，現(xiàn)象及數(shù)據(jù)如下表所示。 時間/min 0 48 77 85 87 95 100 溶液pH 2 3 5.2 7.2 8.6 9.1 10.6 實驗現(xiàn)象 大量氣泡 鎂條表面變暗，氣泡減小 鎂條表面變灰，有沉淀生成，并逐漸增多 [解釋與結論] (1)試管A中，鎂與稀鹽酸反應的化學方程式為________________________________________。 (2)猜想與假設Ⅰ不成立，其原因是____________________________________。 (3)根據(jù)上述實驗得出的下列結論中，正確的是________(填序號)。 A．灰白色固體不是氫氧化鎂 B．鎂條的用量偏多導致沉淀產(chǎn)生 C．灰白色固體受熱產(chǎn)生酸性物質 (4)根據(jù)實驗4，你認為產(chǎn)生灰白色沉淀的條件是____________________。 [反思與評價] (5)經(jīng)過進一步實驗，灰白色沉淀中含有鎂、氯、氫、氧四種元素。實驗3中產(chǎn)生灰白色沉淀是因為鎂與________________________反應生成的。 (6)通過本實驗，今后再遇到化學反應中的異常現(xiàn)象時，可以從_______________________________角度分析原因(答出一條即可)。 參考答案 1．[進行實驗] 實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 1 鐵生銹需要 與水接觸 2 鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質，試管內液面上升 (1)蘸有水的鐵絲 (2)30≤a<56 [反思與應用] 用完后要及時洗凈擦干 [解析] 研究氯化鈉對鐵生銹的影響，設計實驗在有和無氯化鈉條件下，鐵生銹的結果對比即可。由實驗數(shù)據(jù)知，氯化鈉加速鐵生銹，相同時間內倒吸的水要更多，量筒內剩余的水更少，又因空氣中氧氣含量一定，所以a的取值范圍為30≤a<56。綜上鐵生銹條件的探究可知要避免鐵生銹的原理為隔絕水或空氣，所以鐵鍋用完后要及時洗凈擦干。 2．(1)鋁片上有紅色物質析出　 (2)鋁片未打磨，鋁片上的氧化膜阻礙反應的進行 (3)2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3　Cu　 (4)不成立　(5)Na＋ (6) [解析] (1)鋁的活動性強于銅，因此能把銅從氯化銅中置換出來，因此預期的實驗現(xiàn)象是：鋁片上有紅色物質析出。(2)甲、乙兩同學的實驗操作的區(qū)別在于是否打磨鋁片，因此推測甲同學開始時沒有觀察到明顯實驗現(xiàn)象的原因是鋁片未打磨，鋁片上的氧化膜阻礙反應。(4)因為乙、丙兩位同學取Cu2＋濃度相同的CuCl2溶液和CuSO4溶液重復實驗，與上述乙、丙同學實驗現(xiàn)象相同，因此猜想1不成立。(5)②③號試管中加入了氯化鈉，導致實驗現(xiàn)象不同，因此可能是氯化鈉中的鈉離子或氯離子對反應有促進作用，所以要排除鈉離子的干擾。(6)實驗2是為了證明氯離子的促進作用，因此選擇的是0.1 g和0.2 g的氯化鈉，仿照實驗2，現(xiàn)在想證明硫酸根離子的阻礙作用，因此加入的是0.1 g和0.2 g的硫酸鈉，空白實驗使用的是1%的氯化銅溶液。 3．(1)Fe2O3＋6HCl ===2FeCl3＋3H2O (2)產(chǎn)生大量氣泡 (3)甲和乙 甲：依據(jù)資料②，F(xiàn)eCl2和高錳酸鉀反應時生成了FeCl3，無法證明黃色溶液中有FeCl3；乙：依據(jù)資料①，加入Fe粉時，F(xiàn)e與鹽酸或FeCl3反應生成了FeCl2，無法證明黃色溶液中有FeCl2 (4)能 (5)物質間的相互影響(或物質檢驗的順序或所加檢驗試劑的用量等) 4．(1)Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑　 (2)灰白色固體難溶于水，氯化鎂能溶于水 (3)ABC　(4)溶液呈一定的堿性　 (5)氯化鎂溶液(或氯化鎂和水) (6)反應物的用量(或溶劑是否反應或溶液的酸堿性或生成的物質是否和反應物反應等) [解析] (2)實驗1中的現(xiàn)象是灰白色固體難溶于水，而氯化鎂能溶于水，因此假設Ⅰ不成立。(3)根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，加入的鎂越多，越容易產(chǎn)生灰白色沉淀；實驗2中將灰白色固體放入試管中進行加熱，試管口用濕潤的紫色石蕊試紙檢驗，發(fā)現(xiàn)紫色石蕊試紙變紅，說明產(chǎn)生了酸性物質，又因為氫氧化鎂加熱生成氧化鎂和水，不能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兗t，所以灰白色固體不是氫氧化鎂。(4)根據(jù)實驗4，判斷出pH越大，產(chǎn)生灰白色沉淀就越多，因此產(chǎn)生灰白色沉淀的條件是溶液需呈一定的堿性。(5)灰白色沉淀中含有鎂、氯、氫、氧四種元素，根據(jù)質量守恒定律可知，反應物也需含有這四種元素，氯化鎂中含有鎂元素和氯元素，水中含有氫元素和氧元素，推斷出灰白色沉淀是鎂與氯化鎂和水反應生成的。(6)題中實驗說明加入鎂的質量越多，越容易產(chǎn)生灰白色沉淀，因此反應物的用量可能導致異?，F(xiàn)象，溶劑是否反應也可能導致異?，F(xiàn)象；根據(jù)灰白色沉淀中含有鎂、氯、氫、氧四種元素，推斷出灰白色沉淀是因為鎂與氯化鎂和水反應生成的，因此生成的物質是否和反應物反應可能導致異?，F(xiàn)象，溶劑是否反應也可能導致異常現(xiàn)象；根據(jù)實驗4，判斷出pH越大，產(chǎn)生灰白色沉淀就越多，因此溶液的酸堿性可能導致異?，F(xiàn)象。