初中化学化学实验方案设计与评价解答题

实验室制取气体常用的发生装置如图所示，回答下列问题。

（1）小刚选择A装置作为制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为　　，小明选择B装置也能作为制取氧气的发生装置，其理由是　　。与A装置相比，B装置具有的优点是　　。

（2）某实验小组的同学们在进行“二氧化碳的实验室制取和性质”的实验活动时，选取上述装置制取二氧化碳气体后，产生了许多废液。于是他们在课外兴趣小组活动时对废液的成分进行了如下探究：

[提出问题]废液的主要成分是什么？

[猜想与假设]小红的猜想：废液中只有CaCl₂；小丽的猜想：废液中还有HCl。

[查阅资料]CaCl₂溶液呈中性。

[设计与实验]①小红做了一组对比实验：取等质量的废液和CaCl₂溶液分别于两支试管中，各滴加2滴酚酞溶液后，发现溶液都不变色，认为自己的猜想是正确的。大家经过讨论，认为小红的猜想不正确，理由是　　。

②针对小丽的猜想，同学们进行了如下实验探究：

实验方案	一	二	三
实验操作
预期的现象	与标准比色卡对比pH＜7		白色沉淀
实验结论	废液中含有HCl	废液中含有HCl	废液中含有HCl，反应的化学方程式为　　。

③小牛对上述探究活动思考后，认为利用酸的化学性质还可以设计不同方案探究小丽的猜想：

操作步骤	预期的现象	实验结论
取适量废液于试管中，加入　　。		废液中含有HCl

[解释与结论]同学们根据以上实验，讨论得出废液的主要成分是CaCl₂和HCl。

[评价与反思]实验结束后，同学们对探究活动进行了如下反思：

①小强认为方案一中存在操作错误，错误的操作是　　。

②小敏认为方案三不足以证明废液中含有HCl，理由是　　。

③大家一致认为实验后的废液不能直接排放，理由是　　（写一点）。要想从废液中得到CaCl₂固体，可采用的方法是　　。

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 　　．

化学兴趣小组的同学为体验加热固体制取气体的操作步骤和方法，利用6g氯酸钾和2g二氧化锰的混合物加热（化学反应方程式：2KClO ₃ 2KCl+3O ₂↑）制取氧气．

（1）实验结束后，甲同学认为氯酸钾可能未分解完全，又设计进行了下面的实验：

实验1：将实验加热后的残留物加水至充分溶解，过滤；

实验2：向实验1的滤液中滴加硝酸银溶液至不再产生沉淀，过滤、干燥，称得沉淀质量为5.74g．

小资料：①二氧化锰不溶于水   ②AgClO ₃易溶于水

甲同学分析实验过程，其中仅涉及两步化学反应：

2KClO ₃ 2KCl+3O ₂↑      KCl+AgNO ₃═AgCl↓+KNO ₃

推出两反应间存在KClO ₃→KCl→AgCl↓物质转化关系和质量比例关系．

请你利用上述关系，通过计算帮甲同学判断KClO ₃是否完全分解？ 　 　（要求：简单写出计算过程、说明判断依据，计算结果精确到0.1）

（2）乙同学对甲同学的方案提出质疑：认为通过称量加热后残留物质量，利用加热前后质量差进行计算，同样达到甲同学的实验目的．你赞同乙同学的观点吗？说明理由： 　　．

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。

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　　。

化学小组的同学在收集满CO₂的集气瓶中放入燃烧的钠，钠继续燃烧，充分反应后生成黑色的碳和一种白色固体。

（1）对于白色固体的成分，有下列猜想：①氧化钠；②碳酸钠；③氧化钠和碳酸钠的混合物；④氢氧化钠；⑤碳酸氢钠。

指出以上不合理的猜想并说明理由　　。

（2）请设计实验方案证明猜想②正确，猜想①、③均不正确。（提示：氧化钠为白色粉末，溶于水生成氢氧化钠；碳酸钠溶液呈碱性。）

（3）写出钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式　　。

某研究小组受MnO₂催化过氧化氢分解的启发，查阅了不同金属离子对过氧化氢分解影响的实验资料。100℃时，在不同金属离子存在下，纯过氧化氢24h的分解率见下表：

实验编号	离子	加入量（mg•L^﹣^1）	分解率%
①	无	﹣	2
②	Al^3+	1.0	2
③	Fe^3+	1.0	15
④	Cu^2+	0.1	86
⑤	Cr^3+	0.1	96

请回答：

（1）MnO₂催化过氧化氢分解的化学方程式为　 　；

（2）实验①的目的是　　；

（3）实际生产中，贮运浓度较高的过氧化氢时，使用铝罐（槽）而不使用不锈钢罐（槽），其原因是　                              　。

某实验小组进行了如下系列实验。根据下图回答问题。

（1）写出图中仪器 a 的名称 　　；

（2）实验室制备二氧化碳的发生装置可选用 　（填序号），反应的化学方程式为 　　；

（3）二氧化碳通入氢氧化钠溶液中无明显现象。该实验小组的同学为了使二氧化碳与氢氧化钠溶液反应产生明显现象，用烧瓶收集二氧化碳后，按D装置进行实验，挤压胶头滴管（胶头滴管中盛有浓的氢氧化钠溶液），打开止水夹，形成红色喷泉。

有同学提出疑问，该实验中二氧化碳减少是否能证明二氧化碳确实与氢氧化钠发生了反应？

①若二氧化碳与氢氧化钠发生了反应，则需要证明反应后的溶液中有 　　生成。请你设计实验证明（简要说明操作、现象和结论） 　                      　；

②对于无明显现象的反应，根据化学反应的基本特征，应如何证明其发生了化学反应？请写出你的设计思路 　                 　。

认识仪器、选用装置以及正确处理实验意外，是实验素养的具体体现。

（1）图1为实验室制备气体常用的发生装置。仪器a的名称是　　；

（2）1773年，瑞典化学家舍勒用图2所示装置制备氧气，在曲颈瓶中装有硝酸钾和浓硫酸的混合物，置于火炉上加热，产生的氧气用动物膀胱收集。该实验若改用图1中的发生装置，最合适的是　　（填装置下面的字母）；

（3）小明用高锰酸钾制备氧气，实验结束时，先熄灭酒精灯，导致水槽中的水倒流进入了导气管。可采用的补救措施是　　（说出一种）。

氢氧化镍是某种混合动力汽车电池的一种材料。镍原子结构示意图为Ni

（1）镍原子最外层电子数是 　　；

（2）氢氧化镍的化学式为 　　，从组成上看，它属于 　　（选填"氧化物"、"酸"、"碱"、"盐"），预测该物质能与稀硫酸发生反应。

（3）按实验方案设计的路径，寻找两物质发生反应的证据。

查阅资料：①氢氧化镍：蓝绿色微溶于水的固体

②硫酸镍溶液呈绿色

③碳酸镍：浅绿色难溶于水的固体

路径	步骤	现象	结论
反应物角度	取少量氢氧化镍（新制）悬浊液于试管中，向其中滴加过量稀硫酸，振荡	①	氢氧化镍和稀硫酸反应的化学方程式 ④
生成物角度	②	③

氨气（NH ₃）是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，氨水显碱性．实验室里加热氯化铵（NH ₄Cl）和熟石灰两种固体的混合物可制取氨气，同时生成氯化钙和水．

（1）下列装置是实验室制取气体的一些发生装置，a仪器为 　 　，b仪器为 　 　．制取二氧化碳的发生装置是 　 　（填字母序号）；制取氨气的发生装置是 　 　（填字母序号），收集氨气的方法是 　 　．

（2）图1是氨气的喷泉实验装置．打开橡皮管上的夹子，将胶头滴管中的水挤入盛满干燥氨气的烧瓶中，因为氨气极易溶于水，烧瓶内的压强降低，烧杯中的水就会进入烧瓶，形成 　 　色的喷泉．

（3）当喷泉实验结束后，测烧瓶内溶液的pH．

步骤如下：

步骤一：用手撕一小段pH试纸，放到干净的玻璃片上．

步骤二：用蒸馏水润湿pH试纸．

步骤三：用玻璃棒蘸取待测液滴到pH试纸上．

步骤四：把试纸显示的颜色与标准比色卡对比，读取pH．

该实验步骤有几处错误？ 　 　处，请改正： 　 　．