初中化学化学实验方案设计与评价实验题

小明取酸性锌锰干电池进行研究，他发现电池内部结构如图1所示。

【查阅资料】（1）锌皮为金属锌（含有少量的铁）

（2）黑色糊状填充物由炭黑、MnO₂、ZnCl₂和NH₄Cl等组成

（3）有关数据见下表

温度/℃		0	20	40	60	80	100
溶解度/g	NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
	ZnCl2	343	395	452	488	541	614

【实验探究一】小明取适量黑色糊状填充物，按如图2所示实验流程进行探究。

（1）溶液A中溶质主要有　　（填化学式），操作Ⅱ中采用冷却热饱和溶液的方法实现两者分离的依据是　　。

（2）欲从固体M中得到较纯的MnO₂，操作Ⅲ可采用简便方法是　　。

【实验探究二】小明取电池外壳锌皮，用砂纸打磨干净，剪成小块，进行实验。

（1）取一块锌皮放入盛有适量稀盐酸的烧杯中，有ZnCl₂生成。

①实验中可观察到的现象是　　；该反应属于基本反应类型中的　　反应。

②下列各组物质混合后，也能生成ZnCl₂的有　　（填字母序号）。

A．ZnO与稀盐酸

B．ZnSO₄溶液与BaCl₂溶液

C．ZnCO₃与NaCl溶液

D．Zn（NO₃）₂溶液与NH₄Cl溶液

（2）另取一块锌皮放入盛有一定量CuSO₄溶液的烧杯中，充分反应后得到溶液E和固体F．当溶液E中只含有一种溶质时，该溶质是　　（填化学式）；当固体F中只含一种物质时，溶液E中最少含有　　种溶质。

（3）若将6.5g锌皮与足量稀硫酸完全反应，则生成氢气的质量　　0.2g（选填“＜”、“＝”或“＞”）。

科学探究可以培养学生良好的科学思维，某兴趣小组进行了金属燃烧实验：

实验	1	2	3
步骤	将一片铝箔在空气中用酒精灯加热	将另一片相同铝箔伸入到充满氧气的集气瓶中，引燃	将一段镁条在空气中用酒精灯加热
现象	铝箔不燃烧，熔化后也不滴下，外面立即形成一层薄膜	铝箔剧烈燃烧，发出耀眼白光	镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光

试回答下列问题：

（1）进行1、2实验的目的是为研究铝和氧气反应的剧烈程度是否与氧气的 　　有关。

（2）某同学分析1、3实验后就得出了如下结论：不同金属的活动性是不同的，其他同学认为这个结论不可靠，你认为他们的理由是 　　。

（3）在实验1中，有同学用细针去刺破液态铝外的薄膜。观察到里面的液体铝依然没有流出来，实验后，同学们查阅资料获知该薄膜是氧化铝，其熔点明显高于酒精灯火焰的温度，由此推断，刺破薄膜后液态铝会迅速和 　　反应又会形成致密氧化膜，所以液态铝不会流出来。

实验室新购买了一批双氧水（H₂O₂）溶液，某兴趣小组的同学要测定其质量分数，他们设计如图所示的装置，其实验的操作步骤如下：

①组装仪器，并检查装置的气密性；

②在A、B、C三个仪器中装入药品，其中双氧水溶液质量为50g；

③用电子秤称量出整套装置的总质量为498.6g；

④关闭a处止水夹，打开A仪器的阀门，向锥形瓶中加入全部的双氧水溶液，随即关闭A仪器的阀门；

⑤充分反应后，打开a处止水夹，向装置中持续缓慢地鼓入X气体；

⑥第二次称量整套装置的总质量为497g。

（1）本实验采用的装置中，A仪器的名称是　　

（2）为尽可能减小测量误差，请结合测量原理判断，操作⑤中鼓入的X气体是　　。

A．氦气 B．经干燥处理的空气 C．除去氧气后的空气

（3）根据题意，计算双氧水溶液中溶质的质量分数，写出计算过程。

在实验室，我们通常用块状大理石与稀盐酸反应来制取二氧化碳气体，供选用的装置如图所示：

（1）写出仪器a的名称为　　。

（2）若要制取并收集一瓶CO₂，不可以选择的装置是　　（填图中装置对应的字母）。

（3）CO₂是一种酸性氧化物（能与碱起反应生成盐和水的氧化物）。为探究CO₂确实能和NaOH发生化学反应，华雪同学选用了下列两种装置进行实验，都证明了CO₂和NaOH确实发生了化学反应。请回答下列问题：

①选择装置I时，可观察到的实验现象为：　　。

②选择装置Ⅱ时，可观察到烧杯内的水沿着导管倒流入锥形瓶中，产生该实验现象的原因是：　　。

③CO₂和NaOH溶液反应的化学方程式为　　。

某小组同学利用pH传感器对碳酸氢钠、碳酸钠的某些性质进行以下探究。

25℃时，向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中，分别逐滴加入相同浓度的盐酸，用pH传感器测得pH变化与时间的关系如图1、图2所示。将图1与图2的阴影部分进行叠加，发现两者基本重合。

回答下列问题：

（1）含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液均呈碱性，两种溶液碱性较强的是　　。

（2）a点的溶质为　　，b点前发生反应的化学方程式为　　。

（3）依据实验获取的信息，请将鉴别Na₂CO₃和 NaHCO₃固体的实验方案补充完整：分别取两种固体加入适量水溶解，逐滴缓缓加入稀盐酸，　　。

某学习小组对人体吸入的空气与呼出的气体，进行了如下探究

【提出问题】

人体吸入的空气与呼出的气体组成有什么不同？

【查阅资料】

通常条件下，白磷与氢氧化钠溶液不反应。

【实验操作、记录、分析】

实验一

（1）先检查装置的　　，装入试剂，在医用输液袋中装入VmL气体，连接装罝。

（2）打开弹簧夹　　，缓慢将袋中的气体全部排除。读出量筒中液体体积为V₁mL．氢氧化钠发生反应的化学方程式是　　。

（3）关闭弹簧夹k₁、k₂，再　　（填操作方法），以促使白磷迅速燃烧。待瓶中气体冷却至室温，打开k₂．读出量筒中液体体积为V₂mL，其数值等于已反应的　　之外的气体总体积。

实验二：

（4）把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入袋中，开始采集数椐，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理如图3，表示二氧化碳体积分数变化的是　　（填“X”、“Y”、“Z”），Y的体积分数在60s之后逐渐减小的原因是　　。

【数据处理】

（5）实验一中，二氧化碳的体积分数是　　，氧气的体积分数是　　。

（6）实验二中，200s时没有采集数据的所有气体的总体积分数为　　。

【评价与反思】

（7）有人认为教材中空气成分的“其它气体和杂质”主要是指水蒸气，由实验二判断此说法是　　。（填“正确”或“错误”）的，理由是　　。

开发利用氢能源是实现可持续发展的需要。

（1）根据图1示分析，回答问题：

①氢燃料电池汽车模型标示的各部件中，用金属材料制成的是 　　（填序号）。

A．涤纶靠垫B．橡胶轮胎C．铜质导线D．铝合金轮毂

②氢燃料电池的工作原理是：将氢气送到燃料电池中，经过催化剂的作用，通过质子交换膜，再与氧气反应，同时产生电流。请写出氢燃料电池工作原理示意图2中反应的化学方程式 　　。

③氢气作燃料的优点是 　　。

（2）工业上可通过图 3工艺流程处理工厂排放的含二氧化硫的尾气并获得氢气。

主反应器中反应的化学方程式是 　　。膜反应器中反应的类型是 　　。

该工艺流程中，能被循环利用的物质是 　　。

如图是实验室常用气体制备装置，据图回答问题：

（1）用A装置制取氧气的化学方程式是　　。选择D装置收集氧气是因为　　。将带火星的木炭深入盛有氧气的集气瓶中，木炭剧烈燃烧，发出白光，说明氧气能　　，该反应的化学方程式为　　。

（2）实验室制取氨气：Ca（OH）₂（固）+2NH₄Cl（固）CaCl₂（固）+2H₂O+2NH₃↑，要制取并收集干燥的氨气，所选装置正确的连接顺序是　　→　　→　　（填字母代号）。

（3）为探究氨气的性质，按如图装置进行实验。观察到黑色粉末变红，白色无水硫酸铜变蓝，同时反应中还有一种气体单质生成。

【查阅资料】Cu₂O是红色，易与稀硫酸反应：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O。

【提出问题】得到的红色物质是什么？

【猜想】①是Cu；②是Cu₂O；③是　　。

若猜想①成立，玻璃管中发生反应的化学方程式为　　，说明NH₃具有　　性。

【设计实验】请你设计一个简单的实验来验证红色物质中是否存在Cu₂O：　　。

氢氧化钠和氢氧化钙是两种常见的碱，化学实验活动课上，同学们进行了如图所示的实验。

（1）实验一中，B试管中发生反应的化学方程式为　　。

A、B两支试管中共同的实验现象是　　。

（2）实验二中，C试管中有白色沉淀生成，该白色沉淀是　　（填化学式）。D试管中无现象，为了探究通入二氧化碳后D试管中溶质的成分，同学们进行了如下探究。

【提出猜想】猜想1：溶质是NaOH。

猜想2：溶质是NaOH和Na₂CO₃

猜想3：溶质是Na₂CO₃

实验操作	实验现象	实验结论
①取D中少量溶液于试管中加入过量稀盐酸		猜想1不成立
②取D中少量溶液于另一试管中，加入过量的Ca（OH）2溶液，过滤，取滤液加入酚酞溶液	产生白色沉淀， 酚酞溶液变红	猜想2成立

【反思与评价】I．小军评价实验操作②中加入Ca（OH）₂溶液不正确，理由是　　。

若要验证猜想2成立，需将Ca（OH）₂溶液换成　　溶液。

Ⅱ在实验室中氢氧化钠固体密封保存的原因是　　（用文字叙述）

人类生活生产离不开金属，请回答下列问题：

（1）下列现象和事实，不可以用金属活动性做合理解释的是　　（填序号）。

①金属镁在空气中比铝更容易燃烧，说明镁比铝的活动性强

②金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝活动性强

③用硫酸铜、石灰水配置农药波尔多液时，不能用铁制容器

④金属的种类很多，但在自然界中，仅有少数金属如金、银等有单质形式存在

（2）某小组用如图所示装置对铁生锈的条件进行探究，四分钟后发现A中铁钉表面灰暗，B中铁钉依然光亮，对比A、B现象说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是　　。

（3）实验室常用10%的稀盐酸除铁锈，再用浓盐酸配置10%稀盐酸的过程中，除了用到烧杯、量筒和胶头滴管外，还需要用到的仪器是　　。

（4）请你设计实验验证铜和银的金属活动性顺序，用化学方程式表示为　　。

某兴趣小组为了区分氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液，设计了如下图所示的四组实验方案，请按要求回答问题．

（1）上述实验方案中能达到实验目的是 　 　（填字母序号）．

（2）C组实验中发生反应的化学方程式为 　 　．

【继续探究】实验结束后，小组的同学将A、B、C、D四组实验八支试管中的物质倒入同一个烧杯中，最终得到无色透明的溶液．

【分析讨论】

①烧杯中能跟稀盐酸发生化学反应的物质有 　 　种（酚酞除外）．

②最终得到的溶液中：一定含有的溶质是 　 　（填化学式，下同），一定不含有的溶质是 　 　，可能含有的溶质是 　 　．

【实验验证】为了验证最终得到的溶液中可能含有的溶质是否存在，小组的同学取少量烧杯中的溶液于试管中，向其中逐滴加入碳酸钠溶液直至过量，观察到 　 　，证明含有该溶质．

【拓展延伸】小组的同学把D组实验方案中的二氧化碳换成二氧化硫，达到同样实验效果．二氧化硫跟氢氧化钙反应的化学方程式为 　 　．

某兴趣小组做了锌粒与稀硫酸反应的实验后，用浓硫酸代替稀硫酸与锌粒进行实验，有刺激性气味气体产生．为了验证该气体的成分，该小组通过查阅资料得知：浓硫酸有强氧化性，能与多种物质反应；SO₂能使品红溶液褪色，可被酸性KMnO₄吸收．并进行如下实验：

（1）实验事实与结论：

①反应进行不久，观察到B处　　，D处无明显现象，证明产生的气体是SO₂．写出有关反应的化学方程式　　．

②反应继续进行一段时间后，D处气体能燃烧，干燥烧杯内壁有水雾，证明产生的气体是H₂，产生该气体的原因是　　．

（2）反思与评价：

小明认为，工业上可用锌粒和浓硫酸反应大量制取硫酸锌溶液．小红认为不适宜，她的理由是　　．

如图是初中化学的一些基本实验，请回答相关问题：

（1）A实验中集气瓶内水的作用是　　。

（2）B实验中玻璃管的作用是　　。

（3）C实验过程中，当蒸发皿中出现　　时，停止加热。

（4）D实验中酒精灯加网罩的作用　　。

工业上以黄铁矿（主要成分是二硫化亚铁FeS₂）为原料，生产硫酸。将黄铁矿（FeS₂）粉碎，加入沸腾炉中瓶鼓入空气进行高温煅烧，得到气体和炉渣，气体经过一系列变化得到硫酸。请回答下列问题：

Ⅰ．FeS₂中硫元素的化合价为　　。

Ⅱ．将黄铁矿粉碎，目的是　　。

Ⅲ．已知炉渣的主要成分为铁的某一种氧化物，甲同学对炉渣中铁的氧化物进行探究。

【查阅资料】

1．Fe₃O₄+8HCl═FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O

2．向FeCl₂溶液中滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，而向FeCl₃溶液中滴加铁氰化钾溶液不产生蓝色沉淀。

3．向FeCl₃溶液中滴加无色的硫氰化钾溶液时，溶液变成红色，而向FeCl₂溶液中滴加无色的硫氰化钾溶液时，溶液不变成红色。

【提出猜想】猜想1：炉渣中铁的氧化物为FeO    猜想2：炉渣中铁的氧化物为Fe₂O₃

猜想3：炉渣中铁的氧化物为　　。（填化学式）

【方案设计】

1．取少量炉渣于烧杯中，加入过量的稀盐酸（杂质不溶于稀盐酸），充分搅拌，过滤。

2．取上述滤液少许于A、B两试管中，向A试管中滴入铁氰化钾溶液，设想有两种可能的实验现象：①产生蓝色沉淀；②不产生蓝色沉淀。向B试管中滴入少量无色的硫氰化钾溶液，设想也有两种可能的实验现象：③溶液变为红色；④溶液不变红色。

请你帮助甲同学填写猜想成立时，A、B两试管中的实验现象（用①②③④填空）：

若猜想1成立，则实验现象为　　。

若猜想2成立，则实验现象为　　。

若猜想3成立，则实验现象为　　。

【实验验证】甲同学取滤液少许于试管中，向试管中滴加铁氰化钾溶液或无色的硫氰化钾溶液中的一种试剂就证明了猜想2成立，甲同学滴加的试剂为　　。

化学实验，其乐无穷。

（1）用所给的实验用品，根据表格中相应的实验结论，画出实验示意图①，填写实验现象②和③．（实验用品：一个烧杯，两支高低不同的蜡烛，火柴）

实验示意图	实验现象	实验结论
	②	可燃物燃烧需要与氧气充分接触
①	③	火灾逃生时，需低下身子贴近地面跑出火灾区

（2）创新实验：无标签试剂瓶中有一种黑色不溶于水的固体，可能是硫化铜或硫化亚铜。

查阅资料可知：

硫化铜（CuS）和硫化亚铜（Cu ₂S）在空气中灼烧分别发生下列化学反应：

2CuS+3O ₂ 2CuO+2SO ₂                  Cu ₂S+2O ₂ 2CuO+SO ₂

某同学用天平准确称量一定质量的待测黑色固体与坩埚中，在空气中充分灼烧，冷却后再称量剩余固体质量。若灼烧前后固体质量不变，则该固体为 　　。