典题精讲
例1(经典回放)有人设计如右图所示实验来验证质量守恒定律:把装有CuSO4溶液的小试管放入盛有NaOH溶液的烧杯中,将烧杯放到托盘天平上,用砝码平衡。取下烧杯将其倾斜,使两种溶液混合反应,再把烧杯放到天平上,观察天平是否平衡。你认为上述实验设计是否严密?请说明理由。
思路解析:此题是对验证质量守恒定律实验设计的评价。判断实验设计是否严密要从实验的实际出发,多角度考虑问题。首先,从使用的NaOH试剂考虑,因NaOH易吸收空气中的CO2,这样将NaOH放在烧杯中进行实验就不严密了,此外用托盘天平做实验,从天平质量好坏、灵敏度高低等方面考虑,该验证实验也是粗略的。
答案:不严密,NaOH能够与空气中的CO2反应。
黑色陷阱:准确理解质量守恒定律需要把握两个关键词:“参加化学反应”“质量总和”。计入化学反应的质量必须是全部参加化学反应的物质的质量,没有参加反应的不能计算在内。在化学反应的过程中,可能伴随着有气体的生成和参加,这时我们要分析反应物和生成物的质量的时候往往就会忽略“质量总和”这一关键,计算时要将全部的质量都要记录在内。
做本题容易忽视空气的存在,只从CuSO4+2NaOH====Cu(OH)2+Na2SO4考虑,既无气体参加,也无气体生成,而忽视了NaOH能够与空气中的CO2反应,从而误答为“严密”。
变式训练 长期放置的NaOH溶液瓶塞上会有一层白膜,其成分可能是___________(填化学式)。
思路解析:NaOH可以吸收空气中CO2生成Na2CO3,Na2CO3是一种白色的固体。
答案:Na2CO3
例2(2010江苏南通课改,14) 科学实验发现,有一类酸溶液的酸根离子(可用X-表示)与Cl-的化学性质类似。请用化学方程式表示该类酸溶液的通性。
(1)______________________________________________________________。
(2)______________________________________________________________。
(3)______________________________________________________________。
(4)______________________________________________________________。
思路解析:本题为信息给予和结论开放性试题。题目要求将给定的信息与所学知识(酸的通性)之间迅速建立联系,完成知识的迁移。题目中给出两点重要信息:酸溶液和酸根离子X-与Cl-的化学性质相似,即酸HX与盐酸HCl的性质相似,都具有酸的通性。
答案:(1)Zn+2HX====ZnX2+H2↑
(2)CuO+2HX====CuX2+H2O
(3)NaOH+HX====NaX+H2O
(4)AgNO3+HX====AgX↓+HNO3(答案开放,符合题意的化学方程式都可以)
绿色通道:完整解答本题应注意两点:(1)完成知识的迁移,将HX与HCl的性质有机结合。(2)完整的知识储备。酸的通性要清楚,即使酸碱指示剂变色、与活泼金属反应、与碱性氧化物反应、与碱反应、与盐反应等。
变式训练 设计实验证明一种无色的溶液是盐酸。
思路解析:首先要证明该溶液中H+:若能使紫色的石蕊试液变红,则溶液中含有H +;若放入少量活泼金属,有气体放出并证明是氢气,则溶液中含有H+。
再证明该溶液中含有C-:先用硝酸酸化,再滴加AgNO3溶液。若产生白色沉淀,则证明溶液中含有Cl-。
答案:取少量待测液于试管中,滴加紫色的石蕊试液,若变红色,说明含有H+。再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中含有Cl-,则该无色溶液为盐酸。
例3(2010江苏南通课改)发现问题:研究性学习小组中的小张同学在学习中发现:通常检验CO2用饱和石灰水,吸收CO2用浓NaOH溶液。
实验探究:在体积相同、盛满CO2的两集气瓶中,分别加入等体积的饱和石灰水和浓NaOH溶液。实验装置和现象如右图所示。请你一起参与。
现象结论:甲装置中产生的实验现象(用化学方程式表示)________________,通常用石灰水而不用NaOH溶液检验CO2的原因是________________;乙装置中的实验现象是_________________________,吸收较多的装置是______________。
计算验证:另一位同学小李通过计算发现,等质量的Ca(OH)2和NaOH吸收CO2的质量,Ca(OH)2大于NaOH,因此,他认为通常吸收CO2应该用饱和石灰水。
思考评价:请你对小李同学的结论进行评价:____________________________________。
思路解析:NaOH溶液与Ca(OH)2溶液都能与CO2发生反应:
CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
44 80
CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
44 74
从方程式可以看出:①往Ca(OH)2溶液中通入CO2后有白色沉淀生成,而往NaOH溶液中通入CO2后无白色沉淀生成。②同样吸收44份质量的CO2,需80份质量的NaOH,74份质量的Ca(OH)2。
NaOH极易溶于水,可以配制质量分数很大的浓溶液;Ca(OH)2微溶于水,它的饱和溶液也是质量分数很小的稀溶液。
答案:【现象结论】CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O CO2与石灰水作用有明显实验现象,NaOH无明显现象 气球体积增大,溶液不变浑浊 乙
【思考评价】不正确,因为Ca(OH)2微溶于水,Ca(OH)2的饱和溶液中溶质的质量分数也很小
绿色通道:具体问题具体分析,NaOH溶液与Ca(OH)2溶液都与CO2反应,但吸收CO2最好用NaOH溶液,因为NaOH的溶解度大;而检验CO2却用Ca(OH)2溶液,因为石灰水变浑浊。因此,要用变化的观点看问题,还要全面地看问题,灵活解决问题。
变式训练 你能想到哪些方法可用来区分NaOH溶液与Ca(OH)2溶液?
思路解析:NaOH溶液与Ca(OH)2溶液中都含有氢氧根离子,故它们的化学性质相似,但由于二者含有的阳离子不同,化学性质也有差异。
答案:分别加入Na2CO3溶液,通入CO2等方法。
例4(2010江苏无锡中考模拟,19)我国科学家陈乾旺等最新研究成果表明,在440 ℃和800大气压条件下,二氧化碳和金属钠反应产生金刚石和碳酸钠,合成的金刚石最大达1.2 mm,完全可以满足工业用途。
(1)二氧化碳与金属钠反应生成金刚石和碳酸钠的化学方程式为:
_______________________________________________________________________________。
(2)请从人类生存的角度分析,金刚石与水相比谁更宝贵?_______________________,理由是________________________________________________________________________。
思路解析:本题以我国科学家陈乾旺的最新研究成果为载体,考查已知反应物、生成物、反应条件书写化学方程式的能力。第(2)问是开放性问题,通过对第(2)问的回答考查学生是否有积极的情感、态度和价值观。
答案:(1)3CO2+4Na 2Na2CO3+C(2)水更宝贵;以人为本,水是维持生命所必需的物质;没有水就没有生命;没有水,一切生物将无法生存。(只要写出其中的一个正确答案或其他合理答案即可)