初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是             。
【设计并完成实验】Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ．将X g氯酸钾与1.0g氧化铜均匀混合加热
【实验现象分析】Ⅲ中X的值应为            ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明                    。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和Xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，这些步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后         和          都不变。
【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的符号表达式为                 。
【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是                       。
【提出问题】②MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应有何影响？
【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应的影响”，实验中为3%H₂O₂溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）
【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO₂与不同体积的3%H₂O₂溶液混合”的实验结果，从图中可以看出                     。

（2）当用“3%H₂O₂溶液8毫升与不同质量的MnO₂混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当MnO₂的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求。在此实验条件下，若MnO₂的质量有4克（一药匙），就能使下图            （填字母）烧杯中所装的3%H₂O₂溶液，其分解速度最接近实验要求。

某研究小组发现，维C泡腾片（保健药品，主要成分见图1）溶于水，有许多气泡产生（如图2）．该小组同学进行如下探究。

探究一：该气体的成分。
【猜想与假设】
小华说：该气体可能是CO₂、O₂、CO、H₂、N₂。
小明说：不可能含有N₂，因为                  。
小芳说：不可能含有CO和H₂，因为从药品安全角度考虑，H₂易燃易爆，CO有毒。
该小组同学认为：该气体可能含有CO₂、O₂中的一种或两种。
【进行实验】

实验编号	实验操作	实验现象
①	将气体通入澄清的石灰水中	澄清石灰水变浑浊
②	将带火星的木条伸入该气体中	带火星的木条没有复燃

【得出结论】
（1）由实验①可知，该气体中肯定含有______________。
（2）由实验②__________（填“能”或“不能”）确定该气体中不含氧气，理由是____________。

如图是某种薯片的包装袋，里面被一种气体充得鼓鼓的．小明对这种气体产生了兴趣，
请你和小明一起对该气体进行探究．

【提出问题】该气体可能是什么呢？
【查阅资料】食品和氧气接触容易被氧化而腐败；常填充某种气体以防腐．
【作出假设】包装袋中的气体一定不能是_________________

A．二氧化碳

B．氮气

C．空气

D．氧气

【进行实验】同学们进行了进一步探究，请你帮该组同学完善探究过程，具体操作如下：

实验方法	可能观察到的现象和结论
用注射器抽取包装袋的气体，并将气体注入_______________________中，观察现象。	_________________________，说明包装袋中装的不是二氧化碳。
用排水法继续收集一瓶该包装袋内的气体，并向集气瓶中伸入燃着的小木条，观察现象。	_______________，说明包装袋中的气体可能是__________。

 
【反思讨论】根据食品防腐气体应具备的要求，你认为包装袋内充的气体还可以是_________。

小明同学选择“影响过氧化氢溶液制取氧气的因素”的课题开展探究。下列是他探究实验数据记录，

实验序号	反应温度/℃	催化剂二氧化锰的用量/g	过氧化氢溶液的浓度	反应所需的时间/分钟
1	15	0	5%	30
2	15	1g	5%	10
3	25	1g	10%	5
4	25	1g	15%	3
5	35	1g	15%	1

 
（1）过氧化氢溶液制取氧气的文字或符号表达式为                  ；
（2）实验        和        （填序号），说明二氧化锰能加快过氧化氢溶液分解放出氧气的速度；
（3）对比实验3和4，可得出的结论是                ；
（4）通过对比实验得到影响过氧化氢溶液制取氧气速度的因素有            。
A．溶液的温度    B．溶液的浓度    C．催化剂的种类

某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式            。
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。我         （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为          。
（3）小红按右图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。

【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；
②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg₃N₂）固体；
③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【做出猜想】黄色固体是Mg₃N₂
【实验探究】请设计实验，验证猜想

实验操作	实验现象及结论[

（4）为了证明镁可在氮气中燃烧生成氮化镁，小红又设计了如下方案进行验证。

步骤①：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡皮塞等装配成如图所示的装置；另准备一只有一根铜丝穿过的橡皮塞，铜丝末端固定一根镁条。
步骤②：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞；待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升的体积约占瓶内水面原上方空间的             左右。
步骤③：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平；点燃镁条，迅速更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放出热量；待冷却后广口瓶内水位继续上升。
A．步骤②的目的是            。写出红磷在氧气中燃烧的化学方程式
B．在步骤③“待冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压          (选填“大于” “小于”或“等于”)外界气压
C．写出镁在氮气中燃烧生成氮化镁的化学方程式                          
【反思与交流】
（5）空气中N₂的含量远大于O₂的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO的质量却大于Mg₃N₂。请给出合理的解释              。

小明发现双氧水滴在伤口上会产生大量的气泡，于是他查阅了相关资料：双氧水分解可以用二氧化锰（MnO₂）、氧化铁（Fe₂O₃）等物质作催化剂，对此他展开了探究。
【提出问题】氧化铁是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】小明以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）

实验序号	氯酸钾质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2g	/
②	1.2g	Fe2O3  0.5g
③	1.2g	MnO2  0.5g

①上述实验应测量的“待测数据”是                。
②若实验②比实验①的“待测数据”更          (填“大”或“小”)，说明氧化铁能加快氯酸钾的分解。
③将实验②反应剩余的固体取出后经洗涤、干燥，再次精确称量得到0.5g红色粉末（Fe₂O₃），这样做的目的是                  ，小明同学认为氧化铁肯定是氯酸钾分解的催化剂，但晓航同学对此提出了异议，晓航同学设计了如下实验：
将第二次精确称量得到的0.5g红色粉末和1.2g氯酸钾混合放入试管中，加热，伸入带火星木条，发现木条很快复燃。
晓航同学这样做目的是                  ，
【预期结论】氧化铁也能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小明设计实验③和实验②对比的目的是                 ；
写出实验②反应的符号表达式                       。

小明和小红对市场上销售的一种真空充气包装的形如小枕头“蛋黄派”发生了兴趣，如下图所示．他们查阅资料获知：这种真空充气包装技术，即将食品装入包装袋，抽出包装袋内空气，再充入某种气体，然后封口．它能使食品保持原有的色、香、味及营养价值，防止食品受压而破碎变形．那么，这是什么气体呢？小红猜想是氮气，小明猜想是二氧化碳．
请你帮助他们设计一个简单的实验方案，来判断小明的猜想是否正确，简要写出操作步骤（方法、现象和结论）：

实验步骤	现象	结论
用注射器抽取袋内气体，然后通入澄清的石灰水。

 

研究性学习小组选择“过氧化氢生成氧气的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程：
【假设】过氧化氢生成氧气的快慢与催化剂种类有关
【实验方案】常温下，在两瓶体积相同、浓度相同的过氧化氢溶液中分别加入相同质量的二氧化锰和红砖粉，测量各生成一瓶(相同体积)氧气所需要的时间。
【进行实验】图示是他们进行实验的装置图，气体发生装置中A仪器的名称是：_________，此实验中B处宜采用的气体收集方法是_____________。

【实验记录】

实验编号	1	2
反应物	6％ 过氧化氢	6％ 过氧化氢
催化剂	1 g红砖粉	1 g 二氧化锰
时间	152 s	35 s

【结论】该探究过程得出的结论_____________________。
【反思】过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快。若要证明二氧化锰和红砖粉是否是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的___________和_________是否变。
过氧化氢生成氧气的快慢还与哪些因素有关?请你帮助他们继续探究。(只要求提出假设和实验方案)

小明和小红对市场上销售的一种分袋包装的蛋糕发生了兴趣，包装蛋糕的塑料袋被气体充得鼓鼓的，看上去好像一个小“枕头”。他们认为这种包装技术，主要是为了延长蛋糕的保质期，同时避免蛋糕被压变形。那么，这是什么气体呢？小红猜想是氮气，小明猜想是二氧化碳。
（1）请你帮助他们设计一个简单的实验方案，来判断小明的猜想是否正确，简要写出实验步骤：          。
（2）小明的猜想如果正确，现象应是                   。
（3）你认为食品充气包装，对所充气体的要求是①          ②            。

铜是一种常用的金属，纯净的铜颜色为紫红色，它能够和硝酸银溶液发生化学反应，生成硝酸铜和银单质。某同学设计下表所示实验，探究金属铜对过氧化氢溶液分解速率的影响。

操作	装置	现象
1、取一小块铜丝网，卷成筒形，固定在铜丝上。
2、分别向①和②中注入15mL、30%的H2O2，并放入盛有热水的③中。		约1min后可观察到①和②中都有少量气泡产生
3、把铜丝插入①中。		①中有大量气泡产生，约5min后不再有气泡产生；此时②中仍然有少量气泡产生

（1）仪器②中实验的目的是__________________________；
（2）根据上述实验，可以得出的结论是______________________________；
（3）如果用本实验探究铜是不是H₂O₂分解的催化剂，需要对上述实验方案进行补充，其中必要的是___________________。
A．称量实验前铜丝网的质量    B．将实验后的铜丝网干燥、称重
C．向仪器中加入二氧化锰      D．将实验后的铜丝网插入AgNO₃溶液中。

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。
一、为探究催化剂的种类对双氧水分解速度的影响，甲设计以下对比实验：
Ⅰ．将3．0g 10%过氧化氢溶液与1．0g MnO₂均匀混合
Ⅱ．将x g10% H₂O₂溶液与1．0g CuO均匀混合
在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢。
（1）为了Ⅰ与Ⅱ中对比x的值应为                。
（2）甲选用下列装置测量产生O₂的快慢，正确的是            （填编号）。

二、探究影响双氧水分解速度的某种因素。实验数据记录如下（常温通常指20℃）

实验	温度	药品	氧气体积/ml	反应所需时间/s
①	常 温	5% H2O2		0
常 温	5% H2O2	MnO2	125	20
②	常 温	5% H2O2	MnO2	125	20
热水中	5% H2O2	MnO2	125	18
③	常 温	5% H2O2	MnO2	125	20
常 温	30% H2O2	MnO2	125	5

（1）通过实验①对比可知，化学反应快慢与                  有关。
（2）通过对比实验           可知，反应物浓度大，反应速率快。
（3）除了上述的两个因素能影响化学反应快慢，你认为另一个影响因素是                 ，其关系是                。
（4）由上述实验可知温度、浓度、催化剂等都是影响化学反应速率，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是                         。

只有氧气才能支持燃烧吗？某学习小组对这个问题进行如下探究。
【信息给予】钠是一种银白色的金属，能与空气中的氧气与水蒸气反应。

【提出问题1】除氧气外，是否还有其他物质也能支持燃烧。
【进行实验一】如图，向盛有金属钠（Na）的硬质玻璃管中通入纯净、干燥的CO₂，当观察到澄清石灰水中刚好出现浑浊时，点燃酒精灯，同时继续缓缓通入CO₂，钠剧烈燃烧，产生白烟，燃烧结束后玻璃管中有黑色颗粒和白色固体生成。
【得出结论】二氧化碳    （1）     （“能”或“不能”）支持某些物质燃烧。
【反思评价】点燃酒精灯前，要先向玻璃管中通会二氧化碳，其目的是____（2）__   。
【提出问题2】黑色颗粒和白色固体是什么？
【猜想与假设】黑色颗粒可能是   （3）    （用化学式填写）。
【进行实验二】现象：黑色颗粒逐渐减少，澄清石灰水______（4）____。
【得出结论】实验二证明：黑色颗粒的猜想是正确的。
【猜想与假设】某同学对白色固体的成分做出猜想：（Ⅰ）碳酸钠  （Ⅱ）氢氧化钠。你认为猜想 （5） （填序号）一定是错误的，理由是   （6）    。

某实验小组的同学在整理实验仪器时，发现了一个盛有黑色固体的烧杯。在请教老师后，同学们得知烧杯中的固体是加热制取氧气的剩余物（反应完全），从中可以回收得到MnO₂。小组同学将黑色固体取出，并对其进行了探究。
【查阅资料】①实验室中可以加热二氧化锰和氯酸钾（KClO₃）固体的混合物制取氧气。其反应的文字表达式为：氯酸钾 氯化钾＋氧气。
②氯化钾溶于水，其水溶液呈无色；锰酸钾溶于水，其水溶液呈绿色。
③催化剂在化学反应前后，其质量和化学性质保持不变。
探究活动一：探究黑色固体是哪个化学反应的剩余物。
【猜想】猜想一：过氧化氢制取氧气；
猜想二：氯酸钾制取氧气；
猜想三：                     制取氧气。
请写出猜想一制取氧气反应的表达式                                      ，
根据所学知识和以上信息判断，猜想一不成立，理由是                      。
【进行实验】取少量黑色固体于另一个烧杯中，加入足量蒸馏水溶解，振荡，过滤后得到黑色滤渣和无色滤液。
【得出结论】猜想       成立，理由是                                   。
探究活动二：探究二氧化锰在氯酸钾固体加热制取氧气反应中的作用。
【猜想】猜想一：是反应物；猜想二：是催化剂。
【进行实验】

实验操作	实验现象
1、取12.25g氯酸钾在试管中加热，把带火星的木条伸入试管。	固体融化，产生少量气体，木条上的火星变亮。
2、取12.25g氯酸钾和2.0g二氧化锰混合均匀后在试管中加热，把带火星的木条伸入试管。	___________________。
3、待反应完全后，将试管中的剩余物加足量的水溶解，过滤，并将全部滤渣洗涤、干燥、称量。	称量固体的质量是_______g

【实验结论】猜想二成立，二氧化锰在反应中起到催化作用。
【反思与交流】小贝同学提出，前面的实验不足以证明二氧化锰在这个反应中起到了催化作用，因为没有证明二氧化锰的                     在反应前后不变。

在过氧化氢溶液的分解反应中，二氧化锰能作催化剂。下列有关催化剂的说法正确的是        （选填序号）。

A．在化学反应后其质量减小

B．在化学反应后其化学性质发生了变化

C．能增大生成物的质量

D．能改变化学反应速率

【提出问题】在过氧化氢溶液的分解反应中，除了二氧化锰，是否有其他物质也能作催化剂？
【查阅资料】在过氧化氢溶液的分解反应中，氧化铜也能作催化剂。
【进行实验】用天平称量0．2g氧化铜，取5mL5%过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：

（1）填写下表：

步骤③现象	步骤⑥结果	步骤⑦操作	结论
，带火星的木条复燃		重复步骤	在过氧化氢溶液的分解反应中，氧化铜也能作催化剂

（2）步骤①的目的是与步骤            对比，检验加入氧化铜前后过氧化氢溶液的分解速率有无变化。

某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究．
已知：在空气中，温度超过40℃，白磷（化学符号为P）就可以燃烧，与氧气反应生成五氧化二磷。
如图是“空气中氧气体积分数测定”实验的改进装置．主要操作是：在实际容积为200mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．

（1）请写出白磷与氧气反应的文字或符号表达式                     
（2）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是               ；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为                       mL．
（3）集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到的作用是               （填序号）
a．加快集气瓶冷却
b．液封导气管末端以防气体逸出
c．缓冲集气瓶内气压的骤然升高．
（4）下列对该实验的认识中正确的是_____________________．

A．白磷燃烧产生大量白色烟雾

B．燃烧匙中的白磷可以换成细铁丝

C．该实验可以说明氮气难溶于水

D．白磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积小于1/5．

（5）该实验的结论是