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3.某校研究性学习小组的同学进行了以下化学实验:将金属钙置于空气中燃烧,然后向所得固体产物中加入一定量蒸馏水,此过程中反应放出大量的热,并且放出有臭味的气体.
(1)甲同学提出:运用类比学习的思想,Ca与Mg是同一主族元素,化学性质具有一定的相似性.
请写出Ca在空气中燃烧发生反应的化学方程式:Ca+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CaO2 3Ca+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Ca3N2 2Ca+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CaO+C.
(2)乙同学提出:Ca的性质比Na活泼,在空气中燃烧还应有CaO2生成,请写出燃烧后固体产物与水反应放出气体的化学方程式:2CaO2+2H2O═2Ca(OH)2+O2↑ Ca3N2+6H2O═3Ca(OH)2+2NH3↑.
丙同学提出用实验的方法探究放出臭味气体的成份:
【查阅资料】1:CaO2遇水反应生成H2O2,H2O2可能会分解产生一定量的O3
2:碘量法是最常用的臭氧测定方法:其原理为强氧化剂臭氧(O3)与碘化钾(KI)水溶液反应生成游离碘(I2).臭氧还原为氧气.反应式为:O3+2KI+H2O=O2+I2+2KOH【提出假设】假设1:该臭味气体只有NH3
假设2:该臭味气体只有O3
假设3:该臭味气体含有NH3和O3
【设计方案进行实验探究】
(3)基于假设l,该小同学组设计如下实验方案,并进行实验.请在答题卡上按下表格式完成相关的实验操作步骤、预期现象及结论(仪器自选).
【限选实验试剂】:红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、淀粉一KI溶液、蒸馏水.设计实验方案证明你的假设,并按下表格式写出实验操作步骤、预期现象和结论.
实验操作预期现象和结论
取少量反应后固体于试管中,向试管中加入少量水,
将湿润的红色石蕊试纸置于试管口;
另取少量反应后固体于试管中,向试管中加入少量水,
将产生气体通入淀粉-KI溶液中.

分析 (1)Ca与Mg是同一主族元素,化学性质具有一定的相似性,根据Mg在空气中的燃烧分析,Mg在空气中燃烧,可与O2、N2、CO2反应,所以Ca也能与O2、N2、CO2反应,进而写出化学方程式;
(2)CaO2类比Na2O2,写出化学方程式,CaO2与水反应生成氧气和氢氧化钙,Ca2N3与水反应生成氨气和氢氧化钙;
【提出假设】CaO2遇水反应生成H2O2,H2O2可能会分解产生一定量的O3,只含有一种或两种都有,该臭味气体只有O3;该臭味气体含有O 3和NH3
(3)根据氨气溶于水显碱性和臭氧的强氧化性设计实验,来验证二者的存在,NH3溶于水显碱性,可用湿润的红色湿润试纸检验是否含NH3,利用O3具有强氧化性,可用淀粉-KI溶液检验是否含O3

解答 解:(1)Ca与Mg是同一主族元素,化学性质具有一定的相似性,已知Mg与空气中的氧气、二氧化碳及氮气均反应,则Ca也可以,所以Ca在空气中燃烧发生反应的化学方程式为:Ca+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CaO2 3Ca+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Ca3N2 2Ca+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CaO+C;
故答案为:Ca+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CaO2 3Ca+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Ca3N2 2Ca+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CaO+C;
(2)CaO2与水反应生成氧气和氢氧化钙,其反应方程式为:2CaO2+2H2O═2Ca(OH)2+O2↑,Ca3N2与水反应生成氨气和氢氧化钙,其反应方程式为:Ca3N2+6H2O═3Ca(OH)2+3NH3↑;
故答案为:2CaO2+2H2O═2Ca(OH)2+O2↑ Ca3N2+6H2O═3Ca(OH)2+2NH3↑;
【提出假设】只含有一种或两种都有;即假设该臭味气体只有O3,假设该臭味气体含有NH3和O3
故答案为:O3;NH3和O3
(3)已知氨气溶于水显碱性,所以可用湿润的红色石蕊试纸来检验是否含有氨气,臭氧的强氧化性能使淀粉-KI溶液变蓝色,所以可以用淀粉-KI溶液检验是否含有臭氧,其实验操作为:

实 验 操 作预 期 现 象 与 结 论
取少量反应后固体于试管中,向试管中加入少量水,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口;
另取少量反应后固体于试管中,向试管中加入少量水,将产生气体通入淀粉-KI溶液中;
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉-KI溶液不变色 则假设1成立;
若红色石蕊试纸不显蓝色,且淀粉-KI溶液变蓝色,则假设2成立;
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉-KI溶液变蓝色,则假设3成立;

故答案为:
实 验 操 作预 期 现 象 与 结 论
取少量反应后固体于试管中,向试管中加入少量水,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口;
另取少量反应后固体于试管中,向试管中加入少量水,将产生气体通入淀粉-KI溶液中;
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉-KI溶液不变色 则假设1成立;
若红色石蕊试纸不显蓝色,且淀粉-KI溶液变蓝色,则假设2成立;
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉-KI溶液变蓝色,则假设3成立;

点评 本题以Mg和Ca的性质的相似性为知识背景,考查了学生实验探究能力,同时考查了学生对常见物质检验方法的掌握情况,题目难度中等,注意根据物质的性质设计实验操作.

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