初中化学化学实验方案设计与评价解答题

多数金属以矿物形式存在于自然界，金属矿物可用来冶炼金属．

冶炼方法	反应表示式（其他产生略去）	代表性金属
热还原法	金属A的氧化物+碳（或一氧化碳等）金属A	锌、铜
电解法	金属B的化合物金属B	钾、铝
热分解法	金属C的氧化物金属C	汞、银

（1）工业上常用赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）与CO在高温下炼铁，反应的化学方程式是　　．

（2）用氧化铝冶炼金属铝的化学方程式是　　．

（3）若从铅的矿物中冶炼铅，可使用上述方法中的　　，理由是　　．

硫酸氢钠（NaHSO₄）溶于水形成无色溶液，请预测其化学性质，说明预测的依据，并设计实验验证。限选试剂是：NaHSO₄溶液、BaCl₂溶液、FeSO₄溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、稀盐酸、酚酞溶液、紫色石蕊溶液、镁条、碳粉、氧化铜

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Ba^2+的 盐反应		取少量NaHSO4溶液于试管中，滴入BaCl2溶液，如果观察到　　， 则预测成立
②能够与　　 （填物质类别）反应		，则预测成立。
③能够与　　 （填物质类别）反应		， 如果观察到　　，则预测成立。

室温为25℃时，某小组用无水氯化铜粉末制备氯化铜大晶体，制备过程如下：

步骤I：查阅资料，得到氯化铜溶解度数据如下

温度（℃）	0	20	25	40	50	60	80
溶解度（g）	69.2	74.5	76.4	81.8	85.5	89.4	98.0

步骤Ⅱ：配制少量CuCl ₂热饱和溶液，冷却结晶，得到晶种。

步骤Ⅲ：把晶种悬挂在新配制的CuCl ₂热饱和溶液中，室温下静置数天，形成大晶体。

步骤Ⅳ：取出大晶体，处理剩余的溶液（母液）。

根据以上信息，回答下列问题：

（1）用20mL蒸馏水（密度约为1g/mL）配制50℃的氯化铜饱和溶液。

①计算需称取CuCl ₂的质量是 　　g。

②将称取的CuCl ₂固体和20mL水倒入烧杯中， 　　（填操作名称），直至固体完全溶解。

（2）母液中Cu ²⁺属于重金属离子，随意排放将导致环境污染。下列方法可用于母液处理的是 　　。

A．收集母液于敞口容器中，用报纸包住容器口，待水分自然蒸干后保存所得固体

B．向母液中加入适量AgNO ₃，充分反应后过滤，滤渣干燥保存，滤液倒入下水道

C．向母液中加入适量NaOH，充分反应后过滤，滤渣干燥保存，滤液倒入下水道

（3）若用铁粉置换出母液中的铜，100g母液需要铁粉的质量至少是 　　g（只列计算式，已知CuCl ₂的相对分子质量为135）。

如图是实验室制备气体的部分装置。

（1）加热混有二氧化锰的氯酸钾制备一瓶氧气用于性质实验。

①该方法制得O₂的化学方程式是　　。

②可选用　　和　　（填序号）装置组合。首先检查装置的气密性，方法是：把导管口放入水中，然后　　，观察到有气泡冒出，说明装置气密性良好

（2）氢气被认为是理想的清洁、高能燃料。

①实验室用锌与稀硫酸制取氢气并验证其可燃性，可选用　　（填序号）与E装置组合，在E导管口点燃。实验过程是：组装仪器→检查装置气密性→装入药品制备氢气→　　→点燃。

②电解水也可制得H₂．装置如图F，　　管中产生的是氢气

③氢气的生产方法是制约其作为清洁能源广泛使用的原因之一，科学家根据生产方法提出“绿色”氢气和“有污染”的氢气的概念，下列方法可获得“绿色”氢气的是　　。

A．用矿石生产锌和硫酸，再相互反应

B．在催化剂作用下，利用太阳能光解水

C．利用煤燃烧发电，再电解水

D．利用风能、水力发电，再电解水

日常生活中，人们利用碳酸钠溶液具有碱性，清洗餐具上的油污，碱性越强，去油污的效果越好，小菁决定对影响碳酸钠溶液碱性的因素展开探究，请你参与．

用不同温度的水，配制溶质质量分数分别为2%、6%和10%的碳酸钠溶液，依次测量溶液的pH，记录数据如下表：

实验编号	a 1	a 2	a 3	b 1	b 2	b 3	c 1	c 2	c 3
溶质质量分数	2%	2%	2%	6%	6%	6%	10%	10%	10%
水的温度（℃）	20	40	60	20	50	60	20	40	70
溶液pH	10.90	11.18	11.26	11.08	11.27	11.30	11.22	11.46	11.50

请你分析表中数据回答：

（1）溶液碱性最强的是       （填实验编号）．

（2）要得出碳酸钠溶液的溶质质量分数变化与pH变化关系的结论，可选择的一组实验是       （填实验编号），结论是       ．

（3）在一定温度范围内，温度的变化与碳酸钠溶液的pH变化关系是       ．

（4）将10%的碳酸钠溶液从20℃持续升温到70℃，所测得的pH如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70
溶液pH	11.22	11.35	11.46	11.48	11.50	11.50

①当温度介于20℃～40℃时，温度对碳酸钠溶液的pH影响比较       （选填"大"或"小"）．

②小菁将适量碳酸钠粉末洒在沾有油污的餐具上，并冲入适量的热水，再进行擦洗，达到较好的洗涤效果，这是因为     ．

（5）碳酸钠溶于水，有部分碳酸钠能与水发生反应生成氢氧化钠，致使溶液呈碱性．实验室鉴别碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液可选用的试剂是      （填标号）．

a．酚酞试液 b．稀盐酸 c．氯化钠溶液 d．氯化钙溶液

（6）欲使碳酸钠溶液中的碳酸钠完全转化为烧碱，可在溶液中加入足量的物质（写名称）：      或      ，并充分搅拌，有关反应的化学方程式为         （写一个）．

碳酸氢钠片是一种常用药，能用于治疗胃酸过多，这是因为人体的胃液中含有盐酸，已知：NaHCO ₃+HCl═NaCl+H ₂O+CO ₂↑，为测定药片中碳酸氢钠的含量，小科进行了如下实验：

（1）小科认为，要测定药片中碳酸氢钠的含量，实验中需要采集两个数据：一是测出碳酸氢钠片样品的质量；二是根据碳酸氢钠与盐酸的反应原理，通过实验测出反应生成的 　　质量。

（2）小科按如图甲的实验方案，取药片和足量的稀盐酸进行实验，通过测量反应前后总质量的变化来采集实验数据，同学们认为，测得碳酸氢钠的质量分数会偏大，原因是 　　（答出一点即可）。

（3）为减小实验误差，小科又设计了如图乙的实验方案，取药片和足量的稀盐酸进行了三次实验，采集的实

验数据如表：

实验序号	1	2	3
碳酸氢钠样品质量/克	3.0	3.0	3.0
反应前总质量/克	193.8	194.6	193.6
反应后总质量/克	192.6	193.6	192.5
二氧化碳质量/克

请计算药片中碳酸氢钠的质量分数。

实验室有甲乙两瓶久置的氢氧化钠固体，某学习小组为了研究其变质情况，进行了如下实验：（电子秤示数单位为克）

（1）滴入紫色石蕊试液后溶液为红色，说明反应后溶液呈 　 　性。

（2）上述实验中产生的二氧化碳气体质量为 　　克。

（3）计算甲瓶固体样品中碳酸钠的质量分数。

（4）某同学另取10克乙瓶中的固体样品，用100克15%的稀硫酸按同样方法进行实验，他认为不管固体样品变质程度如何，稀硫酸加入后，都不需要使用石蕊试液，请计算说明他做出此判断的原因。

大理石是含杂质的碳酸钙，因具有美丽花纹而被广泛用于建筑物外墙、内壁的贴面和地面铺设。某同学想测出大理石样品中碳酸钙的含量，进行了如下实验和分析。

（1）取一定量的大理石样品置于图甲的发生装置中，用分液漏斗向下滴加盐酸（CaCO ₃+2HCl＝CaCl ₂+H ₂O+CO ₂↑，杂质不参加反应），产生的气体用含有碱性物质的吸收装置充分吸收。分液漏斗中所加液体不选用硫酸，理由是 　　。

（2）反应前，测得图甲中锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质量都为m克。实验后，根据实验数据绘制了图乙，曲线a、b分别表示锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质量随反应时间变化的情况。请根据曲线b分析计算出大理石样品中碳酸钙的质量。

（3）请综合分析曲线a、b，计算出实验中所用盐酸的溶质质量分数。（结果精确到0.1%）

（4）计算后，该同学对上述实验进行了反思。他认为分液漏斗中选用的盐酸浓度偏大会对实验结果造成较大影响，其原因是 　　。

某化工厂利用含有1%﹣2%BaCO ₃的废料制取BaCl ₂（废料中其他物质不溶于水和稀盐酸、且不与稀盐酸反应）。其部分流程如下：

滤渣必须经过充分洗涤，确保其中Ba ²⁺含量达到规定标准才能作为固体废弃物处理，检验Ba ²⁺的试剂可用 　　，洗涤滤渣的主要目的是 　　。

有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。

Ⅰ．取样品20g，倒入容积为200mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m ₁。

Ⅱ．打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m ₂。

Ⅲ．实验数据如下表：

反应前总质量m 1	反应后总质量m 2
371.84g	371.24g

回答下列问题：

（1）配平化学方程式：2Al+2NaOH+2H ₂O 　　NaAlO ₂+3H ₂↑

（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。

（3）以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有 　　。

A．向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末

B．在反应过程中有水蒸气逸出

C．没有等装置中氢气全部排尽就称量

科学方法对化学学习起着事半功倍的作用。

（1）分类归纳是研究化学物质的重要方法。如图1是某同学整理的铁及其化合物的知识网络图

①铁丝燃烧生成Fe ₃O ₄的过程中 　　（选填"放出"或"吸收"）热量。

②铁制品的锈蚀过程，实际上是铁与空气中的 　　等发生化学反应的过程。

③与FeSO ₄中铁元素化合价相同的铁氧化物的化学式是 　　。

（2）微观粒子模型化是研究化学变化的重要方法。

①图甲是钠与氯气反应生成氯化钠的示意图。该图说明在化学反应过程中一定发生变化的是 　　。（填字母）

a．原子核   b．原子核最外层电子数   c．原子的电子层数

②图乙是硫酸铜溶液与氯化钡溶液反应示意图。从粒子角度分析该化学反应能发生的原因是 　　。

（3）控制变量、设计对比实验是实验探究的重要方法。

①实验1中同时向烧杯中加入一粒相同大小的品红，发现整杯水变红的时间热水比冷水短。这是因为 　　。

②实验2中使用铜片是为了对比 　　不同。

③实验3是大小形状相同的Mg、Zn、Fe、Cu四种金属同时投入到盐酸中发生的现象，金属周围的黑点表示生成的气体。下列结论不正确的是 　　（填字母）。

a．铜不能发生置换反应

b．四种金属中金属活动性最强的是Mg

c．等质量的锌和铁分别与足量的盐酸发生生成气体质量：Zn比Fe多。

牛奶含有丰富的蛋白质，《本草纲目》中说牛奶有“返老还童”的功效，“奶茶”是否也具有类似的功效？

【查阅资料】食醋中的酸性物质会使蛋白质凝固和沉淀。

【实验步骤】

①在盛有100毫升某奶茶的烧杯中，加入足量的食醋，充分搅拌后过滤、干燥，称量滤渣的质量。

②选取4种品牌的纯牛奶各100毫升，分别倒入4个烧杯，重复步骤①操作。

【数据记录】如图。请回答下列问题：

（1）从样品的选取上看，该实验存在的缺陷是　　。

（2）下列因素会对滤渣质量多少产生影响的是　　。

A．倒入食醋的量    B．被测样品的体积     C．烧杯的大小

（3）上述实验只能粗略测定蛋白质的含量，准确检测的方法之一是：先对样品进行氮元素质量的测定，再根据蛋白质中氮元素的含量约16%，折算成蛋白质的质量，已知牛奶、奶茶中的营养成分有蛋白质、脂肪、糖类等，那么，利用这种方法检测牛奶、奶茶中的蛋白质含量，其前提条件是　　。

（4）据统计，我国人均乳制品消费量只及世界人均的，而白酒的消费量却与牛奶相似，可见，提高健康饮食的意识势在必行，下列观点和做法合理的是　　。

A．选择食品前，影响研读其标签        B．购买食品时，主要看口味

C．食品价格越贵，对健康越有益        D．根据膳食平衡，选择食品。

镁带在空气中放置几十天后表面变黑，有人认为这是镁与氧气反应生成的氧化镁，也有人根据铁生锈的条件，认为这是镁与水、氧气共同作用的结果．为此，小柯进行了如下探究；将如图所示的两个装置抽气，然后充入除去二氧化碳后的空气，再在两边用弹簧夹将装置密封，几十天以后观察现象．

（1）两个装置所盛放的液体分别是　　和水．

（2）几十天以后，两个装置中的镁带表面都未变黑，于是小柯猜想，黑色物质可能是碳和碳酸镁的混合物，如果小柯的猜想成立，那么取黑色物质加入足量的稀盐酸，会观察到哪些现象？　　．

利用如图所示的仪器和药品，测量一定质量大颗粒食盐晶体的体积，同学们展开了讨论。（不考虑杂质对实验的影响）

（1）小柯提出，在量筒内倒入一定量的水，然后将一定质量的食盐晶体放入，观察液面的变化来测量食盐的体积，但他的想法马上遭到大家的否定，原因是　　。

（2）同学们讨论后提出，只要将量筒内的水换成另一种液体（只能利用图中的仪器和药品），实验就能取得成功，该液体是　　。

物质的结构决定性质，性质反映结构，据此回答。

（1）稀盐酸（HCl）和稀硫酸（H ₂SO ₄）具有相似的化学性质，原因是它们在电离时都产生了 　　。

（2）稀盐酸和稀硫酸都是无色透明的液体，为鉴别它们，小柯设计了如图四种方案（每种方案的两支试管中事先分别加入等量的上述两种酸），其中可行的方案有 　　。