初中化学化学实验方案设计与评价试题

已知金属钴（Co）的活动性与铁相似，请预测氯化钴（CoCl₂）的化学性质，说明预测的依据，并设计实验验证。经查阅资料，钴的化合物相关性质如下：

物质	CoO	Co（OH）2	CoCl2	CoSO4	Co（NO3）2	CoCO3
在水中的溶解性	难溶于水的灰绿色固体	难溶于水的粉红色固体	易溶于水形成粉红色溶液	易溶于水形成粉红色溶液	易溶于水形成粉红色溶液	难溶于水的粉红色固体

限选试剂：CoCl₂溶液、（NH₄）₂CO₃溶液、Na₂SO₄溶液、AgNO₃溶液、NaOH溶液、稀硫酸、镁条、铜片。

预测	预测的依据	验证预测的实验操作与预期现象
①能够与含Ag^+的 可溶性盐反应	CoCl2 溶液中含Cl^﹣， AgCl难溶于水。	取少量CoCl2溶液于试管中，　 ，如果观察到　　，则预测成立。
②能够与　　 （填物质类别）反应		取少量CoCl2溶液于试管中，　　，如果观察到　　，则预测成立。
③能够与　　 （填物质类别）反应		取少量CoCl2溶液于试管中，　　，如果观察到　　，则预测成立。

面粉是制作美食的原材料。在发面团的过程中会生成酸而影响口味，为使食品更美味，可以加碱面处理。碱面的主要成分为碳酸钠（Na₂CO₃），为测定某品牌碱面中碳酸钠的质量分数，小金按照如图甲所示实验装置，利用碱面与盐酸反应生成二氧化碳气体的质量来计算碱面中碳酸钠的质量分数（杂质不与盐酸反应）。

完成下列问题：

（1）为完成碳酸钠质量分数的测定实验，气体发生装置应选择图乙中的　　装置（填字母）。

（2）小金各取11.0克碱面样品与一定量的稀盐酸进行三次实验，三次实验所采集的数据见表。合理选择表中数据并计算碱面中碳酸钠的质量分数；

实验次数	碱面样品质量/克	稀盐酸质量/克	二氧化碳质量/克
1	11.0	50.0	1.1
2	11.0	200.0	4.4
3	11.0	250.0	4.4

（3）按照图甲实验装置测定的CO₂气体质量，可能导致CO₂质量测定结果偏小的原因　　（写出一种即可）。

硫酸氢钠（NaHSO₄）溶于水形成无色溶液，请预测其化学性质，说明预测的依据，并设计实验验证。限选试剂是：NaHSO₄溶液、BaCl₂溶液、FeSO₄溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、稀盐酸、酚酞溶液、紫色石蕊溶液、镁条、碳粉、氧化铜

预测	预测的依据	验证预测的实验操作与预期现象
①能够与含Ba^2+的 盐反应		取少量NaHSO4溶液于试管中，滴入BaCl2溶液，如果观察到　　， 则预测成立
②能够与　　 （填物质类别）反应		，则预测成立。
③能够与　　 （填物质类别）反应		， 如果观察到　　，则预测成立。

某实验小组验证“Fe+Ag₂SO₄═FeSO₄+2Ag”反应并进行了如下探究。已知银粉为黑色，22℃时Ag₂SO₄的溶解度为0.8g。

①22℃时，向盛有硫酸银饱和溶液的烧杯中加入过量铁粉，搅拌静置，观察到溶液变为黄色并逐渐加深。

②静置3小时后观察，烧杯底部仍有黑色粉末，溶液黄色几乎消失。

③用pH试纸检测Ag₂SO₄、FeSO₄溶液，测得pH均小于7。

回答下列问题：

（1）22℃时，硫酸银饱和溶液显 　 　性（填“酸”“碱”或“中”），其溶质质量分数为 　                          。（列出计算式即可）

（2）取步骤①上层的黄色溶液少许滴加盐酸，观察到白色沉淀，该沉淀的化学式为 　    　。

（3）某同学由步骤②中“仍有黑色粉末”得出Fe比Ag活泼的结论。小组同学讨论后认为思维不严密，因为黑色粉末不一定含Ag，还可能是 　 　，需要进一步实验才能得出结论，该实验方案是：取黑色粉末少许，　                           　。（补充完实验方案）

（4）溶液呈黄色是因为含有Fe³⁺离子。小组对Fe³⁺产生的原因作出如下假设：

a.可能是铁粉表面有氧化物，可产生Fe³⁺；

b.空气中的O₂能与Fe²⁺反应，可产生Fe³⁺；

c.溶液中存在 　 　离子能与Fe²⁺反应，可产生Fe³⁺。

请设计实验证明假设a、b不是产生Fe³⁺的主要原因。实验方案是：向同样的铁粉中加入FeSO₄溶液，振荡静置，观察到 　               　时即可证明。

有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。

Ⅰ．取样品20g，倒入容积为200mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m ₁。

Ⅱ．打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m ₂。

Ⅲ．实验数据如下表：

反应前总质量m 1	反应后总质量m 2
371.84g	371.24g

回答下列问题：

（1）配平化学方程式：2Al+2NaOH+2H ₂O 　　NaAlO ₂+3H ₂↑

（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。

（3）以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有 　　。

A．向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末

B．在反应过程中有水蒸气逸出

C．没有等装置中氢气全部排尽就称量

某兴趣小组发现某块土地玉米长势不好，为探究其原因，开启了项目学习之旅。

[查阅资料]玉米适宜在pH为6.0～7.0的土壤中生长；植物生长需要多种营养元素，包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁等大量元素和其他微量元素。

[任务一]检测土壤的酸碱度并制定改良方案

（1）检测该地土壤的酸碱度

可选用的实验用品：精密pH试纸（可精确到0.1）、标准比色卡、pH计、其他自选

实验步骤	测量结果	实验结论
步骤一：将3份不同位置的土样，干燥后分别与自来水按2：5的质量比在不同的烧杯中混合，充分搅拌后静置；	试样一：pH＝4.2 试样二：pH＝4.4 试样三：pH＝4.5	该土壤pH＜6.0，不适合玉米生长
步骤二：　　。

反思与评价：该实验方法有一处不够严密，请指出并说明原因　　。

（2）探究熟石灰对土样酸碱性的改变情况

实验方法：取300g土样和　　g蒸馏水混合，向其中加入一定量熟石灰，充分搅拌后静置，用pH计测定清液的pH；

测量结果：清液的pH为12.1；

反思：若要使改良的土壤适合玉米生长，需控制加入熟石灰的量。

（3）熟石灰用量的测定

实验目的：研究使300g土样呈中性所需的熟石灰的质量

实验方法：　                  　。

（4）查阅资料，常用的酸性土壤改良剂有：生石灰、熟石灰、草木灰（主要成分K₂CO₃）、含钙的贝壳灰 （主要成分CaCO₃） ； 要使改良后土壤的pH约为7，也可加入稍过量的　　（从上述改良剂中选择）。

[任务二]分析土壤肥力

通过观察，该土地上玉米叶色略有发黄，且有倒伏现象；该小组同学建议施加适量含氮元素和钾元素的复合肥，如　　。

小明取酸性锌锰干电池进行研究，他发现电池内部结构如图1所示。

【查阅资料】（1）锌皮为金属锌（含有少量的铁）

（2）黑色糊状填充物由炭黑、MnO₂、ZnCl₂和NH₄Cl等组成

（3）有关数据见下表

温度/℃		0	20	40	60	80	100
溶解度/g	NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
	ZnCl2	343	395	452	488	541	614

【实验探究一】小明取适量黑色糊状填充物，按如图2所示实验流程进行探究。

（1）溶液A中溶质主要有　　（填化学式），操作Ⅱ中采用冷却热饱和溶液的方法实现两者分离的依据是　　。

（2）欲从固体M中得到较纯的MnO₂，操作Ⅲ可采用简便方法是　　。

【实验探究二】小明取电池外壳锌皮，用砂纸打磨干净，剪成小块，进行实验。

（1）取一块锌皮放入盛有适量稀盐酸的烧杯中，有ZnCl₂生成。

①实验中可观察到的现象是　　；该反应属于基本反应类型中的　　反应。

②下列各组物质混合后，也能生成ZnCl₂的有　　（填字母序号）。

A．ZnO与稀盐酸

B．ZnSO₄溶液与BaCl₂溶液

C．ZnCO₃与NaCl溶液

D．Zn（NO₃）₂溶液与NH₄Cl溶液

（2）另取一块锌皮放入盛有一定量CuSO₄溶液的烧杯中，充分反应后得到溶液E和固体F．当溶液E中只含有一种溶质时，该溶质是　　（填化学式）；当固体F中只含一种物质时，溶液E中最少含有　　种溶质。

（3）若将6.5g锌皮与足量稀硫酸完全反应，则生成氢气的质量　　0.2g（选填“＜”、“＝”或“＞”）。

某化学兴趣小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，利用实验室中的相关药品设计了如下实验方案（实验用到的三种金属丝均已打磨干净）：

①稀盐酸、铝、铜、银

②硫酸铜溶液、铝、银

③硫酸铝溶液、硝酸银溶液、铜

④硫酸铝溶液、铜、银

⑤硝酸银溶液、铝、铜

其中能验证铝、铜、银金属活动性顺序的是（　　）

A．②③⑤B．①②③C．③④⑤D．①②④

为测定某市售碳酸钙药品中碳酸钙的质量分数（杂质为SiO₂，与稀盐酸不反应），某同学的方法是：将样品与稀盐酸反应，测定反应后生成的CO₂质量，再根据CO₂的质量求出样品中碳酸钙的质量，从而计算出样品中碳酸钙的质量分数．为测定生成CO₂的质量，他设计了如下实验方案（已知：无水氯化钙是常见的干燥剂）：

（1）按图组装好装置，检查装置气密性后，在分液漏斗中加入过量稀盐酸，并在干燥管中加入适量无水氯化钙样品，称得装置和药品的总质量为564.57g；

（2）在广口瓶中加入碳酸钙样品，称得装置和药品的总质量为574.57g；

（3）旋紧橡皮塞，打开分液漏斗旋塞，向广口瓶中滴加稀盐酸，使样品与稀盐酸完全反应；

（4）反应结束后，称得装置及装置内所有物质的总质量为570.57g

请根据上述实验回答下列问题：

（1）该方案测得样品中碳酸钙的质量分数是多少（写出解题过程，计算结果精确到0.1%）？

（2）该实验中用稀盐酸与碳酸钙样品反应，而不用浓盐酸与碳酸钙样品反应，其原因是　　．若实验中不用无水氯化钙干燥，则测得样品中碳酸钙的质量分数与上述实验计算结果相比　　（选填“偏小”或“不变”或“偏大”）．

碳酸氢钠是面点膨松剂的主要成分之一。

小芳同学研究反应2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑中NaHCO₃与CO₂之间量的关系。

（1）理论计算：1.26g NaHCO₃粉末与足量稀硫酸反应，计算生成CO₂的质量（写出计算过程）。

（2）实验分析：小芳用右图装置进行实验，向盛有足量稀硫酸的锥形瓶中加入1.26g NaHCO₃粉末，完全反应至不再产生气泡。称取反应前后质量如下表，发现反应前后质量变化值　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）生成CO₂质量的理论值，原因可能是　                                                                 。

反应前	反应后
NaHCO3/g	锥形瓶+稀硫酸/g	锥形瓶+反应后溶液/g
1.26	24.59	25.36

孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，还含有Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂杂质，用该矿石制备Cu的流程如图所示（部分产物略去）：

（1）过程①中，操作a是溶解和 　   　，还有一种气体产物是 　           　，滤液X中含有的金属阳离子为 　                                          　。

（2）过程①中硫酸略过量，则过程②调pH除杂的最佳试剂是 　   　（选填“CuO”或“Na₂CO₃”）。

（3）下列关于制取铜的两种方案的说法，正确的是 　 　。

A.“方案一”得到的铜产品更纯

B.“方案一”不存在消耗能量的问题

C.“方案二”需考虑废气污染的问题

D.“方案二”得到纯铜的产率更高

（4）过程③发生的反应：2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂↑+　    　（补充完方程式），当收集到800t氧气时，产生Cu的质量是多少？（写出必要的计算过程）

实验室里区分下列物质的两种实验方法都正确的是（　　）

	物质	方法1	方法2
A	甲烷和一氧化碳	将气体点燃，观察现象	分别通入灼热的氧化铜，观察现象
B	碳酸钠和硫酸铵	取样，溶解后分别滴入无色酚酞溶液，观察现象	取样，分别加Ca（OH） 2固体，研磨后闻气味
C	酒精和白醋	取样，品尝二者的味道	取样后分别点燃，观察现象
D	木炭粉和氧化铜	取样，分别加入稀H 2SO 4，观察现象	观察物质的颜色

A．

A

B．

B

C．

C

D．

D

硫酸氢钠（NaHSO₄）溶于水形成无色溶液，小明预测其化学性质并设计实验验证。下列有关说法不正确的是（　　）

A．依据Ba²⁺与SO₄^2﹣反应生成BaSO₄沉淀，预测NaHSO₄能与含Ba²⁺的盐反应

B．向NaHSO₄溶液中滴入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，则证明NaHSO₄能与含Ba²⁺的盐反应             

C．向少量NaOH溶液中滴入NaHSO₄溶液，通过观察溶液颜色的变化，验证NaHSO₄与碱反应的预测是否正确             

D．向NaHSO₄溶液中滴入Na₂CO₃溶液，有气泡产生，证明NaHSO₄溶液呈酸性

小苏打的主要成分是碳酸氢钠，其中往往含有少量的氯化钠，化学兴趣小组的同学要通过实验来测定某品牌小苏打样品中碳酸氢钠的质量分数。

（1）准确称取9.0g小苏打样品放入烧杯中，逐滴加入质量分数为5%的稀盐酸至恰好不再产生气泡为止，共消耗稀盐酸73.0g，烧杯中没有残留不溶物。计算样品中碳酸氢钠的质量分数。（写出计算过程）

（2）请你设计一个与上述实验原理和操作方法均不相同的实验，测定小苏打样品中碳酸氢钠的质量分数　　。

某学习小组对人体吸入的空气与呼出的气体，进行了如下探究

【提出问题】

人体吸入的空气与呼出的气体组成有什么不同？

【查阅资料】

通常条件下，白磷与氢氧化钠溶液不反应。

【实验操作、记录、分析】

实验一

（1）先检查装置的　　，装入试剂，在医用输液袋中装入VmL气体，连接装罝。

（2）打开弹簧夹　　，缓慢将袋中的气体全部排除。读出量筒中液体体积为V₁mL．氢氧化钠发生反应的化学方程式是　　。

（3）关闭弹簧夹k₁、k₂，再　　（填操作方法），以促使白磷迅速燃烧。待瓶中气体冷却至室温，打开k₂．读出量筒中液体体积为V₂mL，其数值等于已反应的　　之外的气体总体积。

实验二：

（4）把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入袋中，开始采集数椐，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理如图3，表示二氧化碳体积分数变化的是　　（填“X”、“Y”、“Z”），Y的体积分数在60s之后逐渐减小的原因是　　。

【数据处理】

（5）实验一中，二氧化碳的体积分数是　　，氧气的体积分数是　　。

（6）实验二中，200s时没有采集数据的所有气体的总体积分数为　　。

【评价与反思】

（7）有人认为教材中空气成分的“其它气体和杂质”主要是指水蒸气，由实验二判断此说法是　　。（填“正确”或“错误”）的，理由是　　。