(2019·北京)如图所示“黑面包”实验中,蔗糖(C12H22O11)变黑,体积膨胀,变成疏松的炭,放出有刺激性气味的气体。
(提出问题)改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢?
(进行实验)分别取5 g糖粉进行实验,根据前2 min 的现象对实验效果进行评分,记录如下:
表1 实验记录
实验 | 糖 | 浓硫酸体积/mL | 水的滴数 | 温度/℃ | 效果得分 |
1 | 蔗糖 | 4 | 5 | 22 | 65 |
2 | 蔗糖 | 5 | 10 | 30 | 81 |
3 | 蔗糖 | 6 | 15 | 50 | 93 |
4 | 冰糖 | 4 | 10 | 50 | 91 |
5 | 冰糖 | 5 | 15 | 22 | 88 |
6 | 冰糖 | a | 5 | 30 | 75 |
7 | 葡萄糖 | 4 | 15 | 30 | 0 |
8 | 葡萄糖 | 5 | 5 | 50 | 0 |
9 | 葡萄糖 | 6 | 10 | 22 | 0 |
(处理数据)分析表1,计算效果得分均值,结果如下:
表2 效果得分均值
因素 | 均值 | |
糖 | 蔗糖 | 79.7 |
冰糖 | 84.7 | |
葡萄糖 | 0 | |
浓硫酸体积/mL | 4 | 52.0 |
5 | 56.3 | |
6 | 56.0 | |
水的滴数 | 5 | 46.7 |
10 | 57.3 | |
15 | 60.3 | |
温度/℃ | 22 | 51.0 |
30 | 52.0 | |
50 | 61.3 |
依据均值推断最佳实验方案,均值越高,效果越好。
(解释与结论)
(1)蔗糖变成黑色的炭,发生了 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)推测放出的气体含SO2,从元素守恒角度说明理由: 。
(3)实验6中,a为 mL。
(4)根据表2推断,“黑面包”实验最好选择5 g冰糖、5 mL浓硫酸、 滴水和50 ℃。
(反思与评价)
(5)表2中,22 ℃对应的均值为51.0,计算该值所依据的3个数据分别是 。
(6)综合分析,使实验3的效果得分高于实验4的因素有 。
(1)化学
(2)反应物浓硫酸中含有硫元素和氧元素
(3)6 (4)15 (5)65、88、0
(6)浓硫酸的体积和水的滴数
解析:(1)蔗糖和浓硫酸反应炭化变黑,生成了新物质,发生的是化学变化。(2)化学反应前后元素种类不变,反应物中含有硫元素和氧元素,则生成物中可能有二氧化硫气体。(3)对比实验需要控制变量,因此,实验6中a应为6 mL。(4)根据表2推断,“黑面包”实验最好选择5 g冰糖、5 mL浓硫酸、15滴水和50 ℃。(5)22 ℃对应的均值是51.0,计算该值所依据的3个数据分别是65、88、0。(6)实验3的效果得分比实验4高的因素有浓硫酸体积和水的滴数。
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