Question

實驗探究是科學探究的一種重要方法，在化學課堂上老師和同學們一起對初中化學常見物質進行了如下探究．

【活動與探究一】探究水的組成
如圖1是電解水的實驗裝置．通過該實驗的現象分析，我們可以得出：水是由氫元素和氧元素組成的，得出該結論的理論依據是化學反應前后________．
寫出電解水的化學方程式：________．
【活動與探究二】探究二氧化碳的化學性質
如圖2是小帥同學將二氧化碳氣體直接通入裝有紫色石蕊溶液的試管中，觀察到________現象，小帥得出“二氧化碳和水發生了化學反應”．
小美同學認真思考后認為：小帥的實驗不完善，不能證明二氧化碳和水確實發生了反應．為完善小帥的實驗方案，我補充的實驗是________，現象是________．
【活動與探究三】探究草酸分解的產物組成
已知草酸（C₂H₂O₄）在受熱和濃硫酸作催化劑的條件下分解生成三種常見的氧化物．小軍、小梅、小明和小虎組成的合作學習小組通過實驗對分解的產物展開了探究．
（1）小軍首先根據題給信息，推測出生成物中含有水．這一觀點得到了組內其他同學的認同．
（2）合作學習小組對分解生成的其它產物進一步進行猜測和驗證：
【假設1】生成物中有二氧化碳
小梅設計實驗1：將生成的氣體通入澄清的石灰水，實驗現象是________，小梅據此判斷生成物中含有二氧化碳．
【假設2】生成物中有一氧化碳
小明設計實驗2：小明用如圖3所示裝置進行實驗，從而證明生成物中含有一氧化碳．
根據小明的實驗，請回答：A裝置中的實驗現象是________．A裝置中發生反應的化學方程式是________．
（3）討論交流：小虎認為，小明設計的“實驗2”不需要B裝置也能夠推斷出生成物中含有一氧化碳，你是否支持小虎的觀點？________（填“支持”或“不支持”），請說出你的理由：________．該合作學習小組討論后認為，從環保的角度看，“實驗2”裝置還有一個缺陷．該缺陷是：________．
（4）寫出草酸在受熱和濃硫酸作催化劑的條件下發生分解的化學方程式：________．

Answer 1

解：【活動與探究一】電解水生成了氫氣和氧氣，可以得出：水是由氫元素和氧元素組成的，得出該結論的理論依據是質量守恒定律．電解水的化學方程式是：2H₂O2H₂↑+O₂↑；
【活動與探究二】由于二氧化碳與水化合生成了碳酸，碳酸能使紫色的石蕊試液變紅色．所以，將二氧化碳氣體直接通入裝有紫色石蕊溶液的試管中，觀察到紫色石蕊溶液變紅現象；將二氧化碳通入紫色的石蕊試液中，紫色的石蕊試液變紅色，是二氧化碳使紫色的石蕊試液變紅色還是二氧化碳與水反應生成的碳酸使紫色的石蕊試液變紅色呢？為了排除二氧化碳使紫色的石蕊試液變紅色．我補充的實驗是：將用紫色石蕊溶液浸泡過的干燥的濾紙片放入干燥的二氧化碳氣體中，現象是紫色石蕊不變色．
【活動與探究三】設計實驗1、將生成的氣體通入澄清的石灰水，實驗現象是澄清石灰水變渾濁，據此判斷生成物中含有二氧化碳；
設計實驗2、由于一氧化碳由還原性沒能將氧化銅還原為銅，所以A裝置中的實驗現象是黑色粉末變為紅色．A裝置中發生反應的化學方程式是：CO+CuOCu+CO₂；
（3）討論交流：支持小虎的觀點，原因是：只要根據氧化銅由黑色變為紅色，就可判斷分解的三種氧化物中一定含有一氧化碳．由于一氧化碳有毒，分散到空氣中能污染空氣，所以，從環保的角度看，“實驗2”裝置還有一個缺陷是：缺少尾氣處理裝置；
（4）草酸在受熱和濃硫酸作催化劑的條件下發生分解生成了二氧化碳、一氧化碳、和水，反應的化學方程式：H₂C₂O₄CO₂↑+CO↑+H₂O．
故答為：【活動與探究一】質量守恒定律，2H₂O2H₂↑+O₂↑；【活動與探究二】紫色石蕊溶液變紅，將用紫色石蕊溶液浸泡過的干燥的濾紙片放入干燥的二氧化碳氣體中，紫色石蕊不變色；【活動與探究三】（2）澄清石灰水變渾濁，黑色粉末變為紅色，CO+CuOCu+CO₂；（3）支持，只要根據氧化銅由黑色變為紅色，就可判斷分解的三種氧化物中一定含有一氧化碳，缺少尾氣處理裝置；（4）H₂C₂O₄CO₂↑+CO↑+H₂O．
分析：【活動與探究一】根據質量守恒定律化學反應前后元素種類不變分析，寫出反應的方程式；
【活動與探究二】根據二氧化碳與水反應生成了碳酸分析；
【活動與探究三】根據二氧化碳、一氧化碳的性質及檢驗方法分析有關的問題．根據草酸分解的反應寫出反應的方程式．
點評：利用控制變量法是科學探究中的重要思想方法，廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中，控制變量法是初中化學中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一．