初中化学化学实验方案设计与评价解答题

为了比较酶与无机催化剂的催化效率，某科学兴趣小组进行了如下实验：

①取2支洁净的试管，分别编上1号和2号，向2支试管中分别加入2毫升体积分数为3%的过氧化氢溶液．

②向1号试管中滴入2滴质量分数为3.5%的FeCl ₃溶液，向2号试管中滴入2滴质量分数为20%的猪肝研磨液．

③观察2支试管内产生气泡情况．

④2～3分钟后，将点燃的卫生香分别放入2支试管内液面的上方，发现2号试管的卫生棉燃烧得更旺．

查阅资料获知：每滴质量分数为3.5%的FeCl ₃溶液中Fe ³⁺微粒数大约是每滴质量分数为20%的猪肝研磨液中过氧化氢酶微粒数的25万倍，FeCl ₃溶液中起催化作用的是Fe ³⁺．

请回答：

（1）写出2号试管内发生反应的化学方程式： 　　．

（2）该实验中过氧化氢分解快慢是转换为 　　来实现的．

（3）小明认为：上述实验中催化剂的种类和数量（微粒数）都不同，没有控制好变量，得出的结论不令人信服．小芳认为：过氧化氢酶的微粒数比Fe ³⁺的微粒数少得多，再根据观察到的实验现象，更能说明酶的催化效率高，你认同 　　（选填"小明"或"小芳"）的观点．

科学兴趣小组做碳还原金属氧化物实验后，收集到CO和CO ₂的混合废气，考虑到废气直接排放会污染环境，想把废气初步分离回收再利用。用如图所示的装置进行分离实验（收集装置略去）。

（1）广口瓶中加入的是 　　。

A．NaOH溶液 B．NaCl溶液 C．Ca（OH） ₂溶液

（2）打开阀门K ₂通入混合气体，首先分离得到 　　气体，接着关闭阀门K ₂打开阀门K ₁，将分液漏斗中装的 　　溶液滴入广口瓶中，在广口瓶中看到有气泡产生，从而分离出第二种气体。

图为铜片A的系列变化，据图回答问题：

（1）若方法1中的X物质为常见气体，且发生置换反应，则X是　　（填化学式）；

（2）写出方法2的化学方程式　　；

（3）铜片A、铜片B、铜片C的质量分别为m_A、m_B、m_C，其中方法1和方法2均完全反应，则m_A、m_B、m_C的大小关系为　　。

CaCO ₃在生产生活中有广泛的用途．

（1）煅烧石灰石可制得活性CaO，反应的化学方程式为 　　．为测定不同煅烧温度对CaO活性的影响，取石灰石样品分为三等分，在同一设备中分别于800℃、900℃和1000℃条件下煅烧，所得固体分别与等质量的水完全反应，测得反应液温度随时间的变化如图1所示．可知：CaO与水反应会 　　热量（填"放出"或"吸收"）；上述温度中， 　　℃煅烧所得CaO活性最高．要得出正确结论，煅烧时还需控制的条件是 　　．

（2）以电石渣[主要成分为Ca（OH） ₂，还含有少量MgO等杂质]为原料制备高纯CaCO ₃的流程如下：

①如图为NH ₄Cl浓度对钙、镁浸出率的影响（浸出率＝ ×100%）．可知：较适宜的NH ₄Cl溶液的质量分数为 　　；浸取时主要反应的化学方程式为 　　．

②流程中虚线内部分若改用 　　溶液（填化学式），可一步得到与原流程完全相同的生成物．

③流程中虚线内部若改用Na ₂CO ₃溶液，也能得到高纯CaCO ₃，试从生物的角度分析原流程的优点：

a．NH ₃可循环利用；b． 　　．

CO ₂的资源化利用日趋成为研究热点。

（1）某小组查阅资料发现：①CO ₂与H ₂能在催化剂表面反应生成CH ₄与H ₂O；②CH ₄在高温下能与CuO反应。为探究上述反应，设计如下装置。

①仪器M的名称是 　　。装置B中反应的化学方程式为 　　。

②设计装置C的目的是 　　，若要证明D中有CO ₂生成，则需在E、F之间增加盛有 　　溶液的洗气瓶。

③一段时间后，装置D中黑色固体变红，E中白色固体变蓝，该小组由此得出结论：以上实验证明CH4在高温条件下能与CuO反应。你是否同意他们的结论？ 　　（填"同意"或"不同意"），理由是 　　。

（2）CH ₄、乙炔（C ₂H ₂）和丙烷（CH ₃H ₈）都能在空气中燃烧，但是仅C ₂H ₂燃烧时有浓烟。试从物质组成的角度分析其燃烧现象不同的原因是： 　　。CH ₄燃料电池具有洁净、高效的特点，其工作时主要是将 　　能转化为电能。

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”）．

资源、能源与环境已成为人们日益关注的问题。

（1）化石燃料包括 　　、石油和天然气，天然气的主要成分是 　　（写化学式）。

（2）二氧化硫和一氧化氮是大气污染物。请写出这两种气体的化学式并标出元素的化合价

　　、 　　。

（3）下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是 　　。

选项	实验	现象	结论
A	在空气中点燃纯净的氢气	燃烧，火焰为淡蓝色	氢气能支持燃烧
B	将铁丝和铜丝分别放入稀盐酸中	铁丝表面有气泡产生，铜丝表面无变化	铁的金属活动性比铜强
C	将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中	紫色石蕊溶液变成红色	二氧化碳显酸性
D	高温下，将一氧化碳通过氧化铁粉末	黑色粉末变为红色	一氧化碳具有还原性

在探究金属活动性顺序时，华雪同学把两根绕成螺旋状的洁净铜丝分别浸入硫酸铝溶液、硝酸银溶液中，过一会儿取出：

（1）铜丝浸入硫酸铝溶液中，可观察到的现象是：　　。

（2）铜丝浸入硝酸银溶液中，可观察到铜丝上有　　色物质生成，溶液逐渐变成蓝色。

（3）铜丝浸入硝酸银溶液中，离子数目减少的是　　，离子数目增加的是　　。

（4）根据上述实验所观察到的现象，华雪同学　　（填“能”或者“不能”）证明铝、铜、银的金属活动性顺序Al＞Cu＞Ag

高纯氧化铁[Fe ₂O ₃]又称"引火铁"，可作催化剂，在现代工业上有广泛应用前景。以下是用赤铁矿（含少量不溶于水的SiO ₂等）为原料，制备高纯氧化铁的生产流程示意图。

已知：氨水呈碱性（主要成分NH ₃•H ₂O是一种碱）；（NH ₄） ₂CO ₃溶液呈碱性，40℃以上易分解。

（1）写出高温时赤铁矿中的Fe ₂O ₃与CO发生反应的化学方程式 　 　。

（2）①处发生反应的化学方程式为 　 　。

（3）加入（NH ₄） ₂CO ₃后，该反应必须控制的条件是 　 　。

（4）加适量氨水的目的是 　 　，使加入的（NH ₄） ₂CO ₃能顺利发生复分解反应而生成FeCO ₃，则②处反应的化学方程式为 　 　。

（5）用蒸馏水洗涤FeCO ₃的目的是除去表面附着的杂质，洗涤干净的标志是：取最后一次洗涤液，向其中加入适量的BaCl ₂溶液，无 　 　产生（填现象），即为洗涤干净。

工业上用闪锌矿（主要含ZnS，还含PbS等杂质）制备锌的流程如图1（部分产物略去）：

（1）X的化学式是　　，图1中用过量空气的目的是　 　。

（2）①～④中属于化合反应的是　　。

（3）Zn　 　（填“能”或“不能”）与PbCl₂溶被反应。

（4）写出反应③中生成ZnO的化学方程式　　。

（5）结合下表数据设计：从粗锌中分离出纯锌的方案是　　。

物质	Zn	Pb	C
沸点℃	907	1749	4827

（6）反应②中固体质量随反应时间的变化图示如图，计算产生Y的质量。（写出必要的计算过程）

某同学设计的工业制备氢氧化钠的流程如图

1．

资料：2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+C1₂↑，两电极，一端得到NaOH和H₂，另一端得到Cl₂。

（1）晾晒海水得到粗盐的原理是　　

（2）实验室蒸发用到的仪器有铁架台（带铁圈）、坩埚钳、石棉网、酒精灯、玻璃棒和______

（3）工业生产中应选择途径　　（“①”或“②”），理由是　　

（4）Cl₂可用于生产84消毒液（有效成分 NaClO），反应原理为：Cl₂+2NaOH＝NaCl+NaClO+H₂O，反应前后氯元素的化合价有　　种。

（5）图2实验测定水组成，不能加入NaCl增强水的导电性的理由是　　。电解水的化学方程式为　　。

（6）图3实验获得84消毒液，直流电源正极应与　　（填a或b）连接，才能使 NaClO的含量更高。

工业上常利用石灰浆[主要成分为Ca（OH）₂]制备化工原料KClO₃的流程如下：

已知：①反应1为：6Cl₂+6Ca（OH）₂ Ca（ClO₃）₂+5CaCl₂+6H₂O．

②有关物质在常温下的溶解度如下：

物质	Ca（ClO3）2	CaCl2	KClO3	KCl
溶解度/g	209.0	74.5	7.3	34.0

回答下列问题：

（1）在实验中两次涉及过滤操作，完成此操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、　　，该操作中玻璃棒的作用是　　．

（2）Ca（ClO₃）₂的名称是　　．对于反应1，参加反应的Cl₂中有一部分Cl的化合价升高，另一部分降低，则化合价升高的Cl与化合价降低的Cl 的个数比为　　．

（3）反应2为KCl与Ca（ClO₃）₂发生的复分解反应，该反应能发生的主要原因是　　．溶液A中含有的溶质为CaCl₂和　　（填化学式）．

（4）上述流程中析出的KClO₃晶体表面通常吸附有Ca²⁺、Cl^﹣等杂质离子，过滤时洗涤KClO₃晶体，应选用下列中的　　饱和溶液（填编号）．

A．KCl      B．CaCl₂      C．KClO₃       D．Na₂CO₃．

水煤气是我国某些地区的一种常用的生活燃料，大量生产水煤气的方法是：将高温水蒸气通入灼热的焦炭（假设焦炭中无其它参加反应的杂质），在700℃﹣800℃之间，生成碳的氧化物和氢气，某兴趣小组为探究水煤气的组成成分，设计了如图所示的装置：

请你和他们一起完成下列活动[提示：①CuSO ₄（白色）+5H ₂O═CuSO ₄•5H ₂O（蓝色）；②假设每一步都充分反应]：

（1）实验中，发现装置B中的澄清石灰水变浑浊，则装置B中发生的一个反应的化学方程式是 　　

（2）装置F中的白色粉末变蓝，则装置E发生的一个反应的化学方程式是 　　。

（3）装置F，G 　　（填"能"或"不能"）调换，其原因是 　　。

（4）实验中，发现装置A、F中的白色粉末变蓝，装置B、G中的澄清石灰水变浑浊，则水煤气的组成成分是 　　。

某化学学习小组在实验室做了一次探究活动，以下是该小组填写的探究报告。

探究内容	探究铝分别与稀盐酸、稀硫酸的反应
知识应用	根据金属活动性顺序表，铝能与酸反应
实验准备	用同样的标准打磨大小、厚薄相同的2片铝
进行实验	室温时，向盛有等量稀盐酸、稀硫酸的2支试管中加入打磨光亮的相同的2片铝
现象描述	铝与稀盐酸反应速率很快，产生大量气泡；铝与稀硫酸反应速率一直很慢，几乎看不到气泡
分析猜想	铝分别与稀盐酸、稀硫酸分反应现象为什么相差甚远？猜想如下：①铝片表面氧化铝的影响；②铝片表面积的影响；③反应时外界温度的影响； ④硫酸铝难溶于水，阻碍了铝与稀硫酸的反应；⑤两种酸的氢离子浓度不同；⑥稀盐酸中含有的Cl ^﹣加快了铝和稀盐酸的反应；⑦稀硫酸中含有的SO 4 ^2 ^﹣阻碍了铝和稀硫酸的反应

请仔细阅读探究报告，回答下列问题

（1）猜想④不合理，理由是 　　

（2）经过分析可以排除其影响因素的猜想有 　　（填序号）

（3）选择一个你认为合理的猜想并设计实验进行验证，你选择的合理猜想的序号是 　　，实验设计是：室温时，将打磨光亮的相同的2片铝分别放入2支试管中，再 　　，观察现象。

根据如图回答问题

（1）把A中仪器连接起来，采取的措施是　　。

（2）用B、C、D装置进行相应的实验，能达到实验目的是　　，因操作错误达不到实验目的是　　，因方案错误达不到实验目的是　　。

（3）方案错误的实验中，改用　　方法可达到实验目的。