初中化学化学实验方案设计与评价实验题

小君和小英同学发现：带火星的竹签在空气中不会复燃，若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气，得到的气体能使带火星的竹签复燃。为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，他们进行了如下探究：

【设计实验】小君设计了如图的装置，该装置的圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是 　　。

【实验研究】第一组实验：取3只集气瓶，编号为①②③，分别装入15%、30%和45%的水，盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡 　　放出后，导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出，将相同的3支带火星竹签分别插入①～③号瓶中，记录实验现象。

获得第一组实验现象后，小君又做了第二组实验，并记录实验现象。两组实验数据和现象见下表：

实验分组	第一组			第二组
实验序号	①	②	③	④	⑤	⑥
集气瓶装水的体积分数/%	15	30	45	34	38	42
带火星竹签状况	亮	很亮	复燃	很亮	复燃	复燃

得出上述两组实验现象后，小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，需继续进行实验，则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是 　　%。

【实验结论】再经过数次实验并计算后得出：能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。

【继续探究】小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气，请你提出实验改进的措施 　　。

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。

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……

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。

蜡烛（主要含C、H、O元素）在密闭容器中熄灭的原因是什么？燃烧的产物是什么？小敏认为蜡烛熄灭的原因是燃烧消耗完了容器内的氧气，并对燃烧产物提出猜想：

①燃烧的产物可能有CO ₂。

②燃烧的产物可能有H ₂O。

除了上述猜想，你的猜想，燃烧的产物可能有 　　。

实验一：在密闭容器中点燃蜡烛至熄灭，抽取10毫升密闭容器中的气体，注入到试管中的饱和澄清石灰水中，发现石灰水始终没有变浑浊，从实验的科学性考虑，下一步是 　　（选填字母）。

A．直接得到燃烧产物中没有CO ₂的结论

B．再多抽取一些气体注入到试管中的石灰水中

C．增加饱和澄清石灰水的质量

实验二：在老师的指导下，利用多功能传感器进行有关量的测量，装置如图所示，实验结束后，铝板表面有黑色

固体颗粒，同时传感器采得实验前后的有关数据如表所示：

	相对湿度	氧气含量	二氧化碳含量	一氧化碳含量
蜡烛点燃前	48.4%	18.7%	0.058%	0
蜡烛熄灭后	71.6%	15.6%	3.643%	0.0182%

由实验及结果分析，密闭容器内蜡烛熄灭的原因是 　　；蜡烛燃烧生成的产物是 　　。

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）。

小峰和小刚阅读试剂标签后发现，市场销售的高锰酸钾晶体纯度高达99.5%，含水量可以忽略不计，为探究“试管放置方式对高锰酸钾制取氧气速度和体积的影响”，他俩设计了制取氧气的直立型装置（如图），并与斜卧型装置比较，在气密性良好的装置中分别加入5.0克高锰酸钾晶体，用同一酒精灯 分别加热，用同一型号的集气瓶收集气体，每组实验进行五次，实验数据取平均值后记录如下表：

装置类型	直立型	斜卧型
收集1瓶氧气所需时间/秒	59	68
收集2瓶氧气所需时间/秒	95	108
收集氧气的总体积/毫升	525	476

（1）收集2瓶氧气，所需时间较短的装置类型是　　；

（2）等质量的高锰酸钾加热到不再产生气体，斜卧型装置收集到氧气的总体积比直立型少的原因是　　；

（3）根据2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，算出5.0克高锰酸钾生成的氧气体积为理论值。实验中发现，斜卧型发生装置收集到的氧气体积明显大于理论值，他们对其原因进行了探究：

【提出假设】

小峰假设：反应生成的二氧化锰在较高温度下受热分解出氧气；

你的假设：　　。

【设计实验】要验证小峰的假设能否成立，请设计简明的实验方案　　。

在拓展性课程活动中，小明利用以下常见物品验证酸的一些性质：

白醋（含3%的醋酸）、食品干燥剂（主要成分是CaO）、鸡蛋壳、牵牛花汁液、铁钉、苏打（碳酸钠）。

【查阅资料】牵牛花汁液在酸性溶液中显红色，在中性溶液中显紫色，在碱性溶液中显蓝色。

【实验过程】

（1）在鸡蛋壳上滴加白醋，产生无色、无味的气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊。则鸡蛋壳中一定含有　　。（用离子符号表示）

（2）小明知道酸能够与铁发生反应产生氢气，但当他将足量的白醋加入放有铁钉的容器中，没有看到明显的气泡产生。小明很疑惑，于是提出猜想：气泡不明显可能与酸的浓度有关。要验证与酸的浓度有关，应选择下例试剂中的　　。（选填编号）

A.3%的盐酸       B.5%的醋酸      C.5%的盐酸

（3）小明利用已有物品还想验证酸与碱的反应，请你帮助完成下列实验设计。

步骤	操作	现象
1	将食品干燥剂加入适量清水中，搅拌后静置	放出大量的热
2	取步骤1中的上层清液，先加入牵牛花汁液，	溶液由无色变为蓝色，再变为紫色，最后变为红色

【评价反思】科学来源于生活，生活中的许多事物能更好地帮助我们学习和理解科学。

已知某混合气体由H ₂、CO和CO ₂三种气体组成。为验证该混合气体成分，科学研究小组的同学经过讨论，设计了如图1所示的实验方案。

根据方案回答下列问题：

（1）装置C在实验中的作用是 　　

（2）仅根据D装置中黑色粉末变红这一现象，能否证明混合气体中一定存在CO？请判断并说明理由 　　

（3）小丁根据装置E中出现白色硫酸铜粉末变成蓝色的实验现象，得出该混合气体中有氢气存在的结论。你认为结论是否可靠？若可靠，请说明理由；若不可靠，请对图1实验装置提出改进意见 　　

（4）图1方案B装置可用来吸收CO ₂但没有现象。为证明CO ₂和NaOH能发生反应，小丁又设计了图2所示的方案。则图2方案中所加试剂X应该是 　　。

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 　　。

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　　。

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。

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 　                                              　。

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）

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： 　　。