初中化学化学实验方案设计与评价实验题

某实验小组验证“Fe+Ag₂SO₄═FeSO₄+2Ag”反应并进行了如下探究。已知银粉为黑色，22℃时Ag₂SO₄的溶解度为0.8g。

①22℃时，向盛有硫酸银饱和溶液的烧杯中加入过量铁粉，搅拌静置，观察到溶液变为黄色并逐渐加深。

②静置3小时后观察，烧杯底部仍有黑色粉末，溶液黄色几乎消失。

③用pH试纸检测Ag₂SO₄、FeSO₄溶液，测得pH均小于7。

回答下列问题：

（1）22℃时，硫酸银饱和溶液显 　 　性（填“酸”“碱”或“中”），其溶质质量分数为 　                          。（列出计算式即可）

（2）取步骤①上层的黄色溶液少许滴加盐酸，观察到白色沉淀，该沉淀的化学式为 　    　。

（3）某同学由步骤②中“仍有黑色粉末”得出Fe比Ag活泼的结论。小组同学讨论后认为思维不严密，因为黑色粉末不一定含Ag，还可能是 　 　，需要进一步实验才能得出结论，该实验方案是：取黑色粉末少许，　                           　。（补充完实验方案）

（4）溶液呈黄色是因为含有Fe³⁺离子。小组对Fe³⁺产生的原因作出如下假设：

a.可能是铁粉表面有氧化物，可产生Fe³⁺；

b.空气中的O₂能与Fe²⁺反应，可产生Fe³⁺；

c.溶液中存在 　 　离子能与Fe²⁺反应，可产生Fe³⁺。

请设计实验证明假设a、b不是产生Fe³⁺的主要原因。实验方案是：向同样的铁粉中加入FeSO₄溶液，振荡静置，观察到 　               　时即可证明。

20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门利用¹⁸O分别标记H₂O和CO₂，将C¹⁸O₂和CO₂分别通入含小球藻的H₂O和H₂¹⁸O中（如图所示），迅速收集产生的氧气。

（1）¹⁸O和¹⁶O互为 　   　原子，H₂¹⁸O和H₂O以及CO₂和C¹⁸O₂具有相同的化学性质，因此可以用来示踪物质变化情况。

（2）该实验是为了研究　                         　。

（3）该实验必须在 　       　条件下进行。

（4）制备含有较多小球藻的液体时，需在盛有小球藻的液体中加入 　   　（选填“无机盐”或“无机盐和有机物”），并置于适宜环境下培养。

如图是实验室制取某种气体的装置。

（1）仪器组装完华，下一步的实验操作应该是 　             　。

（2）制得所需气体后，请你设计实验方案，验证该气体的一个化学性质 　                                              　。

含有镁的合金广泛应用于航空航天领域，回答下列问题：

（1）取少量光亮的镁条于试管中，向其中加入稀盐酸，观察到 　 　的现象可推断二者发生了化学反应。

（2）若验证镁与稀盐酸反应后的溶液中有盐酸剩余，下列实验设计可行的是 　 　。

A.取生锈的铁钉于试管中，加入反应后的溶液

B.取少量反应后的溶液于试管中，滴加AgNO₃溶液

C.取少量反应后的溶液于试管中，滴加稀氢氧化钠溶液

（3）向镁条中加入过量稀盐酸，完全反应后，再加入过量氢氧化钠溶液，生成5.8g氢氧化镁沉淀。

①写出加入氢氧化钠溶液时，生成氢氧化镁沉淀的化学方程式 　              　；

②计算镁条与稀盐酸完全反应后生成MgCl₂的质量为 　 　g。

现有一瓶蒸馏水和一瓶稀氯化钾溶液，请设计简单的实验将它们鉴别开（写出实验操作、实验现象、实验结论）。

实验操作	实验现象	实验结论

随着世界人口的增长，人类对农产品需求量增大，增施化肥逐渐成为农作物增产的最有力措施。NH₄HCO₃、NH₄Cl、K₂SO₄、KCl都是常见的化肥。

（1）化肥能为农作物补充的营养元素主要有三种，上述化肥含有的两种营养元素是 　    　。

（2）有一包用剩的肥料，可能含有上述四种化肥中的一种或几种，为确定其成分，进行了如下实验：

a.取少量肥料样品于研钵中，加入少量熟石灰混合研磨，有刺激性气味。

b.取少量肥料样品于烧杯中，加水溶解，得到无色溶液A。

c.取少量溶液A于试管中，滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀产生。

d.取少量溶液A于试管中，滴加BaCl₂溶液，无明显现象。

e.取少量溶液A于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象。

①分析上述实验过程，关于该肥料的成分可以得到的结论是 　            。

②实验a～e中，不必要进行的一项是 　 　（填标号）。

③设计实验方案进一步确定该肥料的成分，完成下表。（已知：NH₄ClNH₃↑+HCl↑）

实验操作	预期现象与结论
	若 　       　，则该肥料的成分是 　    　。 若 　      　，则该肥料的成分是 　      　。

镉（Cd）及其化合物在电镀、电池、颜料等领域中有广泛应用。镉是种“氢前金属”，金属活动性介于锌和铜之间。镉元素常见化合价为+2。

（1）将含镉物质进行分类，各举一例填入图中（写化学式）。

（2）根据金属化学性质的一般规律，下列预测合理的是 　 　（填标号）。

A.镉能与氢氧化钠溶液反应

B.H₂或CO能将镉的氧化物转化为金属镉

C.镉能与盐酸或稀硫酸反应

D.硫酸镉溶液中的硫酸锌可加入镉粉除去

（3）已知硫酸镉易溶于水，设计三种制备硫酸镉的方案（要求含镉原料分别属于不同的物质类别）。完成下表：

方案	预期反应的化学方程式	依据的反应规律
①		金属活动性顺序里，前面的金属能把后面的金属从它化合物的溶液里置换出来
②		（略）
③		（略）

化学小组的同学利用如图仪器和装置完成以下实验。

（1）制取氧气。

①指出图中标号仪器的名称：X 　　。

②高锰酸钾和过氧化氢溶液均可用于实验室制取氧气。加热高锰酸钾制取氧气，可选用的发生装置是 　　（填字母序号，下同），收集装置是 　　。

③选用B作为发生装置，用过氧化氢和二氧化锰制取氧气。该反应的化学方程式是 　　。实验时的主要操作步骤有：a．向分液漏斗中加入过氧化氢溶液；b．收集气体；c．检查装置的气密性；d．向锥形瓶中加入二氧化锰；e．组装仪器。以上步骤正确的操作顺序是 　　（填字母序号）。

（2）制取二氧化碳。用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式是 　　。反应后的废液中如果含有稀盐酸不能直接排放，以免污染环境。请你选择下列试剂设计一种实验方案，检验废液中是否含有稀盐酸。

可供选择的试剂；石灰石、硝酸银溶液、紫色石蕊试液、氢氧化钠溶液

实验操作	现象与结论

华雪同学在老师的指导下从图中选择装置在实验室进行氧气的制备实验。

（1）华雪同学首先选择装置A和E用加热高锰酸钾的方法制取氧气。

①装置A和E的导管口之间要用 　　连接。（填实验用品）

②不用D装置收集氧气的原因是 　　。

③当反应不再进行时停止加热，待试管冷却后洗涤试管，可看到溶解残留固体的洗涤用水呈现绿色（已知MnO ₂不溶于水），说明 　　（填离子符号）在溶液中呈绿色。

（2）华雪同学然后选择装置B和C用分解过氧化氢的方法制取氧气。

①写出仪器a的名称： 　　。

②实验证明MnO ₂、CuSO ₄溶液、FeCl ₃溶液等对过氧化氢的分解具有催化作用。已知FeCl ₃在水中可解离处Fe ³⁺和Cl ^﹣，请设计实验证明：FeCl ₃溶液中对H ₂O ₂的分解真正起催化作用的是FeCl ₃溶液中的Fe ³⁺． 　                                       。

实验室制取气体常用到下列仪器。

（1）制取CO ₂需选用的仪器有 　　；写出反应的化学方程式 　　。

（2）若F装置里盛有无色气体，请猜想可能是哪种气体，并设计实验进行验证。

在化学课上，老师带来一瓶未知溶液A，已知它是稀盐酸或稀硫酸中的一种，进行如下实验（图1）：

观察到烧杯中的现象是（1） 　　。

【提出问题】A是哪一种酸？

老师要求甲、乙同学从反应后的溶液B分别展开探究。

【猜想假设】甲同学：A是稀盐酸；乙同学：A是稀硫酸。

【实验探究】（如图2）

【评价交流】甲同学的实验（2） 　　（填"能"或"不能"）得出正确结论，乙同学的实验（3） 　　（填"能"或"不能"）得出正确结论。

实验3发生反应的化学方程式为（4） 　　，反应后所得溶液中一定含有的离子是（5） 　　。

【归纳总结】通过乙同学的实验可以得出：选择试剂鉴别溶液中的待测离子时，如果待测溶液中含有干扰离子，则应在鉴别前，先另选试剂将干扰离子变成（6） 　　除去。经讨论我们能够总结出，除去溶液中干扰离子的一般方法是：选择试剂将干扰离子变成（7） 　　除去。

根据下列装置回答。

（1）仪器a的名称是 　　。选用装置A制取氧气，若药品①是高锰酸钾，则装置A中的一处明显错误是 　　。

（2）选用装置B制取CO ₂时，若药品③是块状石灰石，则药品②是 　　（填"稀硫酸"或"稀盐酸"）。用装置 　　（填字母序号）集满一瓶CO ₂，向其中滴入适量澄清石灰水，振荡，可观察到澄清石灰水 　　（填实验现象）。

（3）实验室里用锌粒与稀硫酸反应制取氢气，发生装置可选用 　　（填字母序号）。

兴趣小组某同学在做铜与硝酸银溶液反应的实验，当观察到铜丝表面有银白色固体出现时，发现试管内溶液未显蓝色，与所学知识不符。组内同学随即展开讨论，认为溶液未显蓝色是因为铜离子浓度太小，于是对铜离子浓度太小的原因进行了如下猜想：

猜想一：硝酸银溶液浓度不够大。

猜想二：铜丝中含有比铜活泼的金属。

猜想三： 　　

【实验验证】

（1）验证猜想一：你的方案是 　　。

（2）验证猜想二：取上述相同的铜丝，选择一种酸或盐溶液在相同条件下进行实验，观察实验现象，得出结论。请你在矩形框内画出实验装置图，并标出所选物质。

（3）验证猜想三：进一步实验……

在科学拓展课中，甲同学向两个充满CO ₂气体的塑料瓶中分别加入NaOH溶液和Ca（OH） ₂溶液。迅速盖紧瓶盖后充分振荡，结果发现两个塑料瓶都变瘪。他认为据此实验现象，可以判定NaOH和Ca（OH） ₂均能与CO ₂发生反应。

（1）乙同学认为上述判定方法还存在不严密之处。他的理由是 　　。

（2）两同学根据B瓶中出现的浑浊现象，判定Ca（OH） ₂与CO ₂发生了反应，提出了可以从是否有新物质生成的角度去判断。那么，若要判定NaOH和CO ₂发生了反应。在排除了（1）中的干扰因素后。接下来的方法是 　　。

二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为了比较两者的催化能力，小明按图甲所示装置进行了如下实验。

①取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。

②用注射器A从容器中抽出2毫升气体，用注射器B将2毫升H ₂O ₂溶液注入容器中，采集数据。直至反应结束。

③用3.1毫克、5.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰重复上述实验，获取数据如图乙。

（1）步骤②将注射器B中的2mL H ₂O ₂溶液全部注入容器前，用注射器A先从容器中抽出2毫升气体，其目的是 　　。

（2）小明分析相关数据，得出"过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强"这一结论，其依据是 　　。

（3）查阅资料得知：过氧化氢分解为放热反应。小明推测：过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请说明其理由： 　　。