初中化学化学实验方案设计与评价解答题

生活中经常遇到一些“长相”类似的物质，如家庭制作食品用到的碳酸钠和碳酸氢钠。区分二者，比较简单的方法就是溶解度法（溶解度曲线见图）。

①小亮同学利用这种方法，在室温条件下设计了下面实验，请完善实验内容：

实验步骤	现象和结论
取两只试管，各倒入10g水，分别向两试管中逐步加入碳酸钠和碳酸氢钠固体，充分振荡、静置、观察现象。	至固体不能再溶解为止，其中，固体溶解量少的，所对应的物质是　　（填化学式，下同），另一种物质是

②现有碳酸钠（2g）、碳酸氢钠（2g）和足量蒸馏水。请仿照上述①中的方法和实验设计，在室温条件下，调整变量、自主设计实验，进一步区分碳酸钠、碳酸氢钠两种物质：

实验步骤	现象和结论

在学习“酸和碱”后，瑞娟同学对“硫在氧气中燃烧”实验进行再探究。想到实验生成的二氧化硫是非金属氧化物，提出疑问：二氧化硫能否与水反应生成酸？

为此，瑞娟同学做了如下实验：将点燃的硫伸入盛有氧气的集气瓶（有少量的水）中，反应中产生刺激性气味的气体；反应后，盖紧集气瓶口的玻璃片，振荡集气瓶；再打开玻璃片，仍能闻到刺激性气味；随后向其中滴入几滴紫色的石蕊试液，瓶中液体变为红色。

瑞娟同学产生许多困惑：这种能使石蕊试液变红色的物质是什么？怎样防止二氧化硫排放到空气中去？

瑞娟询问老师，老师告知：在涉及的反应中，二氧化硫与二氧化碳的性质相似；二氧化硫与水反应生成“亚硫酸”（化学式为H₂SO₃）；亚硫酸还可进一步与氧气反应生成硫酸。

请你帮助瑞娟同学解答下列问题：

（1）请结合如图图示中所给实验用品，设计一个实验用来验证：二氧化硫不能使石蕊变红色。

实验操作：　　。

（2）分别写出生成亚硫酸、硫酸的两个化学方程式：①　　；②　　。

（3）以上两个化学反应都属于　　反应（填基本反应类型）；亚硫酸中硫元素的化合价为　　价。

（4）亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸都能使石蕊试液变红色，从微观角度分析原因是　　；

（5）为更多的吸收二氧化硫，防止二氧化硫散发至空气中。有以下试剂，你认为用来代替集气瓶中的水最为合适的是　　（填序号）。

①饱和氢氧化钙溶液；   ②饱和氯化钠溶液；   ③浓盐酸；    ④饱和氢氧化钠溶液

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。

₄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　　。

₄₂₂₂₄₂的质量（m）范围是　　。

₃₂₃₂₃₂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。

²⁺²⁺²⁺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　　。

中和反应在日常生活中应用广泛，下列是稀盐酸和氢氧化钠溶液反应的微观示意图。回答以下问题：

（1）分析图中反应前后没有发生变化的微粒是　　、　　；反应的实质是　　。

（2）如果规定上述反应后溶液的pH＜7，显酸性。请你设计一个实验方案证明溶液显酸性：

实验操作	实验现象	实验结论
①	②	显酸性

兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究碳的氧化物的性质（固定装置略）

（1）写出装置B中发生的化学方程式　　。

（2）反应一段时间后，装置D的玻璃管中观察到的现象是　　，写出反应的化学方程式　　。

（3）从保护环境的角度分析，装置F需要改进的是　　。

实验室常用甲酸（H₂CO₂）和浓硫酸混合加热制备一氧化碳，反应方程式为H₂CO₂H₂O+CO↑，再用一氧化碳还原氧化铜，反应方程式为CO+CuOCu+CO₂，实验装置如图所示，请回答：

（1）装置G中①的名称是　　，装置B的作用是　　

（2）装置E是用来检验装置D吸收二氧化碳是否完全，该装置　　（填“能”或“不能”）达到目的，写出D中的化学反应方程式　　

（3）为避免一氧化碳污染空气，回收利用一氧化碳，方框中应连接装置F和G，导管接口的顺序为a→　　→　　→e

（4）反应过程中，装置C的烧瓶内氧化铜粉末处于“沸腾”状态（一氧化碳气流冲击所致），这样有利于　　，烧瓶内固体物质的颜色变化　　

（5）请你设计一个探究氧化铜是否反应完全的实验　　．

某化学兴趣小组为了验证甲烷与水蒸气经高温催化反应得到的混合气体（以下简称“合成气”）中含有生成的氢气和一氧化碳，同时检验“合成气”中是否含有未反应完的甲烷和水蒸气，进行了如图所示的实验。

查阅资料知，氧化铁与氢气在高温条件下反应生成铁和水；氧化铁与甲烷在高温条件下反应生成铁、二氧化碳和水。

（1）请写出甲烷与水蒸气在高温催化条件下反应的化学方程式　　。

（2）实验开始前要先通一会“合成气”，然后再点燃B处的酒精喷灯，目的是　　。

（3）装置C和D的连接顺序颠倒，会影响实验操作，原因是　　。

（4）实验结束后，测得装置A、C、D的质量均增加，其中装置C增加了3.6g，装置D增加了3.3g。假设加热时“合成气”在装置B中反应完全，则可推断出该“合成气”的组成物质为　　（写化学式）。

（5）装置A与E在实验过程中的作用分别是　　、　　。

如图是实验室制取常见气体及检验相关性质的装置图，据图回答问题。

（1）仪器①的名称是　　

（2）查阅资料知，高铁酸钾（K₂FeO₄）固体可用于制取氧气。

方案一：4K₂FeO₄2Fe₂O₃+4K₂O+3O₂↑；

方案二：4K₂FeO₄+10H₂O═4Fe（OH）₃↓+8KOH+3O₂↑。

①若用方案一制取氧气，应该选用的发生装置是　　（填装置序号）。选用装置C用排空气法收集氧气时，氧气应该从　　填（“a”或“b”）端通入。

②下列关于以上两种方案制取氧气的说法正确的是　　（填序号）。

a．方案一发生的是分解反应   b．方案二更简便、节能

c．制取等质量的氧气，两种方案所需高铁酸钾的质量相等

（3）实验室制取二氧化碳的化学方程式是　　，二氧化碳的水溶液能使蓝色石蕊试纸变红，若用装置D证明使蓝色石蕊试纸变红的物质是碳酸而不是水或二氧化碳，应该采取的实验操作顺序是　　（填序号，其中①②③可重复选用）。

①从f端通氦气 ②从分液漏斗中滴加适量水

③从e端通二氧化碳 ④将干燥的蓝色石蕊试纸放入D装置的广口瓶中。

镁被誉为“国防金属”，工业上通常用海水制取金属镁，有以下两个方案：

方案一：

方案二：

请回答下列问题：

（1）每吨试剂价格表：

试剂	NaOH	Ca（OH）2
价格（元/t）	3200	1200

工业生产为了获得更高的利润，根据上表分析，最好选择方案　　（填“一”或“二”）．

（2）步骤②中加入试剂充分反应后的操作是　　；

（3）步骤③发生反应的化学方程式　　；

（4）在MgCl₂Mg+Cl₂↑反应中化合价发生变化的元素有　　种．

某化学兴趣小组配制了一定质量分数的NaOH溶液后，忘记将该溶液转移到试剂瓶中密封保存。该溶液在空气中敞口放置一段时间后，可能会发生变质等情况。（提示：NaOH与CO₂会发生如下反应2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O）

可选用的试剂有：酚酞试液、稀盐酸、NaCl溶液、澄清石灰水、CaCl₂溶液。

（1）请你设计一个简单的试验方案来探究NaOH溶液是否变质（要求：选用上述试剂中的某一种试剂，简要写出实验步骤、现象和结论）。

　                                                            

（2）为了进一步探究该NaOH溶液是否完全变质，可同时选用上述试剂中的　　和　　完成检验。

为了比较铝与相同pH的稀盐酸和稀硫酸反应的快慢，某化学兴趣小组做了如下的探究实验：

（1）铝与稀硫酸反应的化学方程式为 　　。

（2）x＝ 　　，实验过程中，可以通过观察 　　来比较铝与稀盐酸和稀硫酸反应的剧烈程度。

（3）实验过程中，发现铝与稀盐酸反应更加剧烈，同学们提出了以下猜想：

猜想一：试管Ⅰ中氯离子对反应起了促进作用；

猜想二：试管Ⅱ中硫酸根离子对反应起了阻碍作用；

猜想三：以上两种猜想同时成立。

为了验证上述猜想是否正确，向试管Ⅰ中加入少量 　　（填序号），向试管Ⅱ中加入少量 　　（填序号），作对比试验。

A、硫酸铜 B、氯化钠 C、硫酸钠   D、浓盐酸

（4）通过（3）中的对比试验，观察到试管Ⅰ中反应快慢无明显变化，试管Ⅱ中反应明显加剧，则猜想 　　成立。

化学反应过程中常常伴随产生一些现象，同学们发现将CO ₂通入NaOH溶液时没有明显的现象发生，为此，他们进行了如下探究：

（1）小明把一支收集满CO ₂的试管倒立在盛有饱和NaOH溶液的烧杯中（如图1所示），观察到试管内液面上升，还有另一种原因，请简要说明 　　．

（2）为了进一步验证CO ₂与NaOH溶液确实发生了反应，小红设计了如下方案：

分别取上述实验后的溶液于A、B两支试管中（如图2所示），向试管A中滴加足量的稀盐酸，观察到的现象是 　　，反应的化学方程式 　　；向试管B中滴加氯化钡溶液，观察到的现象是 　　，反应的化学方程式 　　．虽然实验的现象不同，但都能证明CO ₂与NaOH溶液确实发生了化学反应．

（3）实验过程中需要吸收CO ₂时，大多会选择NaOH溶液，但是，检验CO ₂时常常选择新配制的澄清石灰水，请简要解释原因 　　．

实验室常用下列装置来制取、收集气体。仪器b是分液漏斗，可通过旋转活塞分次滴加液体。请回答以下问题。

（1）仪器a、c的名称是：a    ，c    。

（2）实验室用KMnO ₄制取O ₂，应选用的发生装置和收集装置的组合为      （填字母序号），该发生装置的不足之处是    ，该反应的化学方程式是    。收集装置的选择是由气体的性质决定的。既能用排水法也能用排空气法收集的气体一定具有的性质有    （填数字序号）

①易溶于水   ②难溶于水   ③不与水反应

④密度与空气接近   ⑤可与空气中某成分反应   ⑥有毒，是一种大气污染物

（3）实验室要制取少量CO ₂应选择的较简单的发生装置是    （填字母序号）。

某同学取一定浓度盐酸与石灰石反应，将生成的气体通入澄清石灰水中，始终未见浑浊，请将可能的原因填入下表（答出两条即可），并就 其 中 一 条 原 因 用简单的实验进行验证：

可能的原因	实验步骤	实验现象	实验结论
原因一：			猜想的结论正确
原因二：

（4）化学反应可控制才能更好地为人类造福，我们可以通过改变反应的条件、药品用量、改进装置等途径来达到控制反应的目的。常温下块状电石（CaC ₂）与水反应生成乙炔 （C ₂H ₂）气体和氢氧化钙，该反应的化学方程式是      ，实验室制取乙炔时，须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热引起装置炸裂。图中适合制取乙炔气体的发生装置有      （填装置序号）。

（5）某可燃性气体可能是乙炔、甲烷、一氧化碳中的一种或两种。已知13g该气体在足量的氧气中充分燃烧生成44g二氧化碳和9g水，则该气体可能的组成为    。

A．乙炔                          B．乙炔和一氧化碳的混合物

C．甲烷和一氧化碳的混合物         D．甲烷和乙炔的混合物。

酸、碱、盐、燃料等是我们学过的重要物质，请根据相关知识回答下列问题：

（1）稀盐酸能除铁锈（铁锈的主要成分是Fe₂O₃），写出稀盐酸除锈反应方程式　　，溶液的酸碱性，对生活、生产及人类的生命活动具有重要意义，把pH　　为酸雨；

（2）现有：火碱溶液、Ba（NO₃）₂溶液、Na₂CO₃溶液、CuSO₄溶液、稀硫酸，从以上5种物质中选出一种碱与一种盐反应并写出化学方程式　　。

（3）天然气是一种重要的燃料，其主要成分为甲烷（CH₄）。某课外兴趣小组同学对甲烷在氧气中完全燃烧后的产物进行探究。

①提出假设：A同学假设只生成CO₂，B同学假设只生成H₂O，有同学认为A、B同学的假设都不完全正确，请你提出合理的猜想　　。

②实验验证：为了验证你的猜想，可以将甲烷完全燃烧的产物依次通过　　，　　进行检验（填物质名称）。

已知粗盐中含有泥沙、氯化钙和硫酸镁等杂质。为制得纯净的氯化钠固体，某化学兴趣小组进行了如下操作：

（1）写出X溶液中溶质的化学式　　。

（2）请设计实验证明溶液B中含有NaOH．（简要写出实验步骤和现象）

（3）最后制得氯化钠的质量大于粗盐中氯化钠的质量，写出一个可使氯化钠质量增加的化学方程式　　。