初中化学化学实验方案设计与评价解答题

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　　。

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

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　　。

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

实验室用锌粒与足量稀硫酸反应，制取氢气并还原4.0g氧化铜，实验装置如图（装置气密性良好，夹持仪器省略）．

①仪器Ⅰ的名称　　，A中反应的化学方程式是　　．

②B中生石灰作　　剂；C中反应的化学方程式是　　；D中现象是　　．有关的化学方程式是　　．

③为确定实验结束后氧化铜是否已基本消耗完，请设计两种不同的方案填入下表．

	操作	判断依据	结论
方案一
方案二

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．