初中化学化学实验方案设计与评价解答题

化学是一门以实验为基础的自然科学。根据所学知识回答以下问题：

（1）实验室制取二氧化碳，应选用以下药品①块状石灰石②碳酸钠粉末③稀盐酸④稀硫酸中的　　（填序号）。现有大理石粉末和稀硫酸，你认为　　（填“能”或“否”）用于实验室制取二氧化碳。

（2）实验室有如图1装置，根据要求回答问题：

Ⅰ．写出标号仪器的名称①　　，②　　。

Ⅱ．对比装置B、C，有错误的是　　（填序号，下同）。

Ⅲ．实验室要制取二氧化碳应选择的发生装置是　　，收集装置是　　；利用制取二氧化碳的发生和收集装置还能制取另外一种常见气体，利用此装置制取该气体的化学方程式是　　。

Ⅳ．图2是同学们进行“铁丝在氧气中燃烧的性质实验”时的几种操作方式，更能提高实验成功率的方式是　　（填序号）。

（3）有的同学完成上述实验后，提出“铁丝能否在二氧化碳中燃烧呢？”，他们设计了如下方案：（已知：在点燃的条件下，镁带能在二氧化碳中剧烈燃烧。）

方案①：将弯成螺旋状的细铁丝系上一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，插入装有二氧化碳的集气瓶中，观察铁丝能否被引燃。

方案②：将弯成螺旋状的细铁丝系上一段镁带，点燃镁带，待镁带快燃尽时，插入装有二氧化碳的集气瓶中，观察铁丝能否被引燃。

你认为方案　　（填①或②）更为科学，理由是　　。

某学习小组将足量Zn条插入一定量的浓H₂SO₄中，发现Zn表面有大量气泡产生。（注：随着反应进行，硫酸浓度逐渐变小）

【提出问题】气体的成分是什么？

【猜想假设】猜想一：只有SO₂

猜想二：只有H₂

猜想三：　　

【查阅资料】（Ⅰ）SO₂可以使品红溶液褪色

（Ⅱ）SO₂可以和碱性溶液反应

（Ⅲ）H₂+CuO $\frac{\underset{¯}{△}}{}$Cu+H₂O

【实验探究】用如图装置验证猜想（部分夹持仪器省略）

【方案设计】

主要实验步骤	主要现象	解释或结论
①打开止水夹，先通入一段时间N2	/	/
②关闭止水夹，将足量Zn条下放，浸入浓硫酸中，点燃E装置处酒精灯	B装置处品红溶液褪色 E装置处	猜想三成立
③结束实验	/	/

【表达交流】

（1）在步骤①中，通入N₂的目的是：　　。

（2）请你设计一个实验，用化学方法证明E装置中CuO未完全反应。

实验步骤	实验现象	结论
		CuO未完全反应

【反思拓展】

（1）请你根据上述实验探究，补充Zn与浓硫酸反应的化学方程式

Zn+2H₂SO₄═ZnSO₄+SO₂↑+　　。

（2）已知Al与H₂一样，在加热条件下能与CuO发生化学反应，请写出该反应的化学方程式　　。

某兴趣小组对“稀盐酸与石灰石是否恰好完全反应”展开了系列实验（稀盐酸与石灰石中杂质不反应）。

【实验操作】取一块状石灰石于试管中，往试管中加入5毫升稀盐酸。

【实验现象】①开始时固体表面有大量气泡；②反应停止后，试管底部有块状固体残留、固体表面无气泡；③试管内溶液无色。

【初步分析】（1）反应停止后，某同学根据上述实验现象进行初步判断，得出了石灰石没有反应完的结论。支持该同学得出这一结论的依据是　　（填上述实验现象的序号）。

【小组讨论】大家讨论后认为，要判断是否恰好完全反应，可以从液体和固体两条途径进行探究：一是探究残留液体中是否还有盐酸；二是探究残留块状固体中是否还有碳酸钙。

【继续探究】（2）对原残留液体是否还有盐酸的探究，有同学取原残留液体，滴加AgNO₃溶液、产生白色沉淀，再滴加稀硝酸沉淀不溶解。于是根据这一现象，得出了原残留液体中存在盐酸的结论。但小金认为根据这一现象是不能得出原残留液中存在盐酸的结论，小金的理由是　　。

（3）探究原残留液体中是否还有盐酸，真正需要检验的离子是　　。

（4）探究残留块状固体中是否还有碳酸钙。小丽取原残留块状固体用水洗净后加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，出现了　　的现象，于是得出残留块状固体中还存在碳酸钙。

【实验结论】在原反应结束时，稀盐酸与石灰石没有恰好完全反应，石灰石中碳酸钙有剩余。

日常生活中的红糖、白糖和冰糖主要成分都是蔗糖。蔗糖的溶解度随温度的升高而急剧升高。同学们想除去红糖中的色素和少量可溶性盐得到冰糖，操作步骤如下：

①取一定质量的红糖加足量水溶解，制成红糖水；②对红糖水进行脱色处理；③分离无色糖水和固体残渣；④将无色糖水蒸发浓缩制得浓糖水；⑤经过操作得到冰糖。

请根据以上信息完成下列问题：

（1）步骤①中，玻璃棒不断搅拌的目的是 　　；

（2）步骤②中应加入 　　；

（3）步骤③进行的操作是 　　；

（4）步骤⑤进行的操作是 　　。

人类的生产、生活离不开金属。

（1）下列生活用品主要是由金属材料制成的是 　　（填字母）。

（2）锂是最轻的金属，是制造电池的理想物质，锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。如图 是锂原子的结构示意图，在化学反应中，锂原子容易 　　（填"得到"或"失去"）电子形成锂离子，锂离子的化学符号为 　   。

（3）沈阳地铁的修建使用了大量的钢铁。工业上用赤铁矿（主要成分是Fe ₂O ₃）和一氧化碳反应冶炼铁，写出该反应的化学方程式： 　　。由氧化铁变成铁时，铁元素化合价的具体变化是 　　。

（4）金属的应用与金属活动性密切相关。利用下列提供的试剂，设计可行的实验方案验证铁、铜的金属活动性强弱。现有试剂：铁片、铜片、硫酸铜溶液、稀硫酸。（金属均已打磨）

实验操作	实验现象	实验结论
		铁的金属活动性比铜强

小华的爷爷去年购买的化肥，由于外包装上的字迹模糊，无法辨认，只记得该化肥成分是KNO₃、NH₄HCO₃和（NH₄）₂SO₄中的一种。小华为帮助爷爷鉴别化肥，设计了如下方案：

（1）取该化肥少量于研钵中，加入少量熟石灰粉末混合研磨，闻到氨味，推断该化肥成分一定不是　；

（2）为进一步鉴别该化肥的成分，小华设计了以下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量化肥于试管中，加水溶解后，再滴加稀盐酸	无气泡产生	该化肥成分是　　（ 填写物质名称）

（3）小华为了确认化肥成分中的阴离子，设计了如下三种实验方案：①先加入氯化钡溶液，再加入稀盐酸。②先加入硫酸酸化，再加入氯化钡溶液。③先加入盐酸酸化，再加氯化钡溶液。你认为上述三种方案合理的是　　，简述不合理方案的理由　　（任写一种）；

（4）请你写出使用铵态氮肥的一点注意事项　　。

（5）实验室需要配制质量分数为2%的（NH₄）₂SO₄溶液，配制该溶液的过程中，所需要的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外，还需要　　（填写仪器名称）。

实验室有氢氧化钠、氯化钠两瓶无色溶液，请设计实验鉴别（写出实验操作、实验现象、实验结论）。

实验操作	实验现象	实验结论

根据下列实验装置图回答问题。

（1）仪器a的名称是　　。

（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气时，应选择的气体发生装置是　　（填字母），反应的化学方程式是　　。

（3）用C装置收集二氧化碳时，检验二氧化碳已经收集满的方法是　　。

（4）当气体从m口进入时，利用C装置还可以进行许多实验。下列实验设计方案中，不可行的是　　（填序号）。

①C中盛澄清石灰水时，可以检验实验室制出的二氧化碳气体

②C中盛烧碱溶液时，可以除去一氧化碳中的二氧化碳气体

③C中盛浓硫酸时，可以除去氧气中的水蒸气

④C中盛适量冷水并放入一小块白磷时，可以验证可燃物燃烧的条件

科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动。以下是教学片断，请你参与学习并帮助填写空格（包括表中空格）。

活动一

甲组同学向盛有一定量的氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会儿后发现有气泡产生，于是，他们停止了滴加稀盐酸。经询问老师得知该氢氧化钠溶液已变质，请你用化学方程式表示其变质的原因　　。

活动二

乙组同学向盛有一定量的氢氧化钙溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会儿后发现忘记了滴加指示剂，因此，他们停止了滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究：

【提出问题】溶液中的溶质含有什么物质？

【作出猜想】猜想一：溶质只有CaCl₂

猜想二：溶质有CaCl₂和Ca（OH）₂

猜想三：溶质有　　

【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。

【方案设计】

方案	方法步骤	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯内的溶液于试管中，加入无色酚酞溶液	酚酞不变色	猜想一正确
		酚酞变红色	猜想二正确
方案二	取少量烧杯内的溶液于试管中，加入		猜想三正确

【方案评价】小组同学通过讨论后认为：

（1）方案一能证明猜想二正确，但不能证明猜想一正确。

（2）方案二可行，但小组同学在记录时未记录完整，请你替他们补充完整。

【方案反思】（1）方案一不能证明猜想一正确的理由是酚酞在中性和酸性溶液中都不变色；

（2）某同学提出将方案一中酚酞溶液换成　　（填写一种试剂即可）同样可以得出猜想二正确。

活动三

甲、乙两组同学将各自烧杯内的剩余物倒入同一个洁净的大烧杯中，观察到先有气泡产生，后有白色沉淀出现。将大烧杯中的混合物过滤，得到滤渣和滤液。同学们对滤液中溶质成分进行再探究。

大家经过讨论一致认为滤液中一定含有的溶质是　　，为了进一步验证可能存在的溶质，请你帮助设计实验并进行验证（任写一种可能情况）：

你的猜想	实验步骤	实验现象	实验结论
滤液中可能含有			猜想正确，滤液中含有该物质

面对新冠肺炎疫情，要严格防控，科学消毒。体积分数为75%的医用酒精能够破坏新型冠状病毒的脂质包膜分子并使其蛋白质变性，从而杀灭病毒。

（1）乙醇（C₂H₅OH）俗称酒精。乙醇属于　　（填“有机物”或“无机物”）。

（2）探究乙醇能溶解在水中。在盛有2mL水的试管中滴入3滴红墨水，再缓慢加入2mL乙醇，如图，补充完成实验。

实验操作	实验现象	实验结论
		乙醇能溶解在水中形成溶液

（3）配制医用酒精。把100mL体积分数为95%的酒精（没有消毒作用），加水稀释为75%的医用酒精，下列仪器不需要的是　　（填序号）。

A．烧杯

B．药匙

C．玻璃棒

D．量筒

（4）科学使用医用酒精。阅读下列材料。

物质	最小爆炸限度% （空气中的体积分数）	最大爆炸限度% （空气中的体积分数）	闪点（℃）
乙醇	3	19	12.8（医用酒精为22）
柴油	0.6	7.5	＞62

闪点指的是挥发性物质所挥发的气体与火源接触下会闪出火花的最低温度。

①从燃烧的角度，结合材料中的信息简述：使用医用酒精消毒时，应避免火源引发火灾甚至爆炸的原因有　　。

②在家里，使用医用酒精对门把手、桌面和文具等物品进行消毒的正确方式是　　（填“擦拭”或“喷洒”）。

设计简单实验证明可燃物燃烧需要氧气（或空气）（写出实验操作、实验现象、实验结论）。

实验操作	实验现象	实验结论

U型玻璃管是常见的化学仪器，在实验中有广泛的应用。

（1）借助U型玻璃管探究微粒的性质，如图1所示，打开玻璃旋塞，观察到湿润的红色石蕊试纸从左到右先后变蓝，该实验说明分子　　，湿棉花的作用是　　。

（2）借助U型玻璃管探究钢铁锈蚀的条件，如图2所示：

①一段时间后潮湿的钢丝棉有明显锈迹，干燥的钢丝棉没有锈迹，此现象说明　　。

②实验结束时，细心的同学发现浸没在凉开水中的钢丝棉也有少量锈迹，说明本实验有不完善之处，请利用原有装置提出具体改进方案　　。

（3）借助U型玻璃管粗略测定空气中氧气的体积分数，如图3所示，得出空气中氧气体积分数约为五分之一的实验现象是　　。

某同学在实验室中看到铁钉表面附着红色物质，分不出是铁锈还是铜，为证明红色物质的成分，将其“刮”下来，放入　　溶液中进行验证。

（1）若固体溶解，则该物质为铁锈；铁锈是铁与　　反应生成的。

（2）若固体不溶，则该物质为铜；铜可能是铁与　　溶液反应生成的。

酸、碱、盐在工农业生产、生活中应用广泛。请回答相关问题：

（1）硫酸是一种重要的酸，在稀释浓硫酸时 　　。盐酸、硫酸等酸具有相似的化学性质，是因为它们在水中都能够解离出酸根离子和H ⁺，写出硫酸在水中解离的化学表达式 　　。

（2） 酸和碱的中和反应在实际中应用广泛。 我市某校化学实验室废液呈酸性， 应选用 　　试剂（指示剂）检验该废液。若直接排放会导致环境污染，从经济可行的角度考虑，选用 　　处理该废液。

（3）小苏打是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多症的一种药剂，请写出该反应的化学方程式 　　。

（4）现有Ba（NO ₃） ₂溶液、稀硫酸、Na ₂CO ₃溶液、KOH溶液和CuSO ₄溶液。 请从下列选项中选择能够与上述物质发生复分解反应、并有沉淀生成的物质。

A．稀盐酸    B．烧碱溶液    C．硝酸铵溶液

写出上述反应的化学方程式 　　。

铁的冶炼与利用是学习和研究化学的重要课题。

Ⅰ．铁的冶炼。竖炉炼铁的工艺流程如图1所示。

（1）“燃烧室”中CH₄燃烧的作用是　　

（2）写出“还原反应室”中炼铁的一个反应的化学方程式　　。

（3）CH₄与高温尾气中的CO₂或H₂O都能反应生成CO和H₂，则16g CH₄在催化反应室中完全反应后，理论上得到H₂的质量（m）范围是　　。

Ⅱ．铁的利用，利用铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）处理含有Cu（NO₃）₂，Pb（NO₃）₂和Zn（NO₃）₂的铜冶炼废水。在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中重金属离子的去除率，实验结果如图2所示。

（1）铁炭混合物中铁的质量分数为100%时，水中的Cu²⁺、Pb²⁺能被除去、而Zn²⁺不能被除去，其原因是　　。

（2）铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能除去水中少量的重金属离子，其原因是　　。

（3）处理效果最好时，铁炭混合物中的铁的质量分数为　　。