初中化学生活中的常见化合物探究题

常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。
（2）探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。说明生成的气体是______________。
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：剩余固体是_____________
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为_________________________________。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是___________________________。

竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物（如图所示）。同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分。

（1）收集竹子中的气体。
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体。
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体。
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同的条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验。
（2）检验气体中是否含有二氧化碳气体。

实验步骤	实验现象	实验结论及解释
向所取气体中加入①	②	有二氧化碳。化学方程式为③ 。

（3）测定氧气含量。
【查阅资料】红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃。
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量应为足量，原因是① 。
b．两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案② ，原因是③ 。
c．经过A、B两组同学的实验，A组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是④ 。

竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物。同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分。

（1）收集竹子中的气体。
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体。
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体。
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同的条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验。
（2）检验气体中是否含有二氧化碳气体。

实验步骤	实验现象	实验结论及解释
向所取气体中加入		（用化学方程式表示）

（3）测定氧气含量。
【查阅资料】红磷的着火点为240 ℃，白磷的着火点为40 ℃。
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量应为足量，原因是                                 。
b．两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案    ，原因是               。
c．经过A、B两组同学的实验，A组测得的竹子中含氧量总是大于B组的，你认为原因是           。

大明和小明发现市场上有些食品装在充满气体的塑料袋内，显得鼓鼓的。经询问得知：这样充气的包装，主要是为了使食品能较长时间保鲜、保质和不易压碎。那么，这是什么气体呢？大明猜想是二氧化碳，小明猜想是氧气。
（1）假设大明的猜想正确，请你用实验方法证明(要求写出操作步骤和实验现象)                  
（2）假设小明的猜想正确，请你用实验方法证明(要求写出操作步骤和实验现象)                  
（3）你认为食品充气包装中，对所充气体的要求是(写出两点)：
①                     ，②                           。
（4）根据⑶中要求，你认为              (填"大明"或"小明")的猜想正确。

某校化学兴趣小组将用剩的过氧化氢溶液倒入放有生锈铁钉的废液缸中，发现产生了大量的气泡，经检验此气体为氧气。根据学过的知识初步判断，是生锈铁钉中的某种物质加快了过氧化氢的分解，那么究竟是哪种物质加快了过氧化氢的分解速率？请你参与他们的研究，分享和体验探究实验的快乐。
【猜想与假设】
甲同学：铁钉表面的氧化铁加快了H₂O₂的溶液分解。
乙同学：铁钉里的          加快了H₂O₂的溶液分解。
【设计方案和实验】完成下列表格

实验方案	实验现象	结论
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入2g 氧化铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象。		甲同学结论成立。
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入         粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象。	无现象	乙同学结论      。 （填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】丙同学认为“方案一”只能说明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能说Fe₂O₃就一定是催化剂。你是否支持丙同学的观点？           ，如果要证明氧化铁是催化剂，就要设计一个实验来证明，这个实验的设计原理是                。
【拓展】
(1)实验证明Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂。该反应的文字表达式            
(2)下表是丙同学探究影响H₂O₂分解速率时所记录的部分数据，通过对数据分析，你能得出什么结论？                                                                  。
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间：

以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据（常温通常指20℃；“浓度”指溶质的质量分数）

实验序号	过氧化氢溶液浓度/%	过氧化氢溶液质量/g	温度/℃	二氧化锰用量/g	氧气体积/ml	反应所需时间/s
①	5	12	20	0.2	125	11
②	30	12	20	0.2	125	2
③	30	12	40	/	125	148
④	30	12	90	/	125	82

（1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与         有关；
（2）通过对比实验     （填两个实验序号）可知，化学反应快慢与温度的关系是                   。
（3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是                      。（填实验序号）

某实验小组同学对双氧水制氧气的若干问题进行探究。
（1）利用图甲中A、B仪器可以组装一套测量氧气体积的装置，该装置导管的连接顺序是     接C（填接口编号）

（2）A瓶中原有的空气对氧气体积测定     （填”有或没有”）影响？
（3）图乙装置也可以用来测量反应中生成的氧气体积。

为了较准确的测量氧气体积，在读取量气管中液面读数时，应注意哪些问题？          ，            。（答两点）如管中出现左低右高，应将水准管      （填“上移”，“下移”“不动”）

课堂上同学们利用甲图所示装置做过氧化氢制氧气的实验时，用带火星的木条检验氧气，带火星的木条很难复燃。于是老师将甲装置进行了改进，如乙图，带火星的木条较易复燃。（图中的铁架台均已略去）请回答：

（1）写出实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的文字表达式：________________
二氧化锰在反应中作   剂，其作用是             ______。
（2）分析改用乙装置后，带火星的木条较易复燃的原因：______________________。
（3）老师又设计了另一个改进的丙装置，带火星的木条也易复燃。根据（2）推测的原因，分析浓硫酸的作用：                      。
（4）你还能写出实验室用到二氧化锰制取氧气的文字表达式吗？_____________。

小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她
设计并完成了下表所示的探究实验：

	实验操作	实验现象	实验结论或总结
结论	总结
实验一	取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条	有气泡产生，木条不复燃	过氧化氢分解产生氧气，但是                   。 反应的化学方程式为：                       。	二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂
实验二	向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条	没有明显现象
实验三			二氧化锰能加快过氧化氢的分解

（1）请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。
（2）在小丽的探究实验中，“实验一”和“实验二”起的作用是        。
（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。
第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：             ；
第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。接下来的实验操作、现象和结论是：                         。

(8分)小明设计了如下图所示的实验装置来证明氧化铜也能加快过氧化氢溶液的分解，并与相同条件下MnO₂的催化效果做比较，实验时间均以生成30 mL气体为准（即比较反应的快慢程度）。

用图示装置测量产生气体的体积，其它可能影响实验因素均已忽略，相关数据如下：

实验序号	过氧化氢溶液体积	催化剂	待测数据
①	15mL	无
②	15mL	CuO（0．5g)
③	15mL	MnO2(0．5g)

（1）检查图(Ⅰ)装置气密性的方法是：                  ；
实验②操作时图(Ⅰ)装置中加入药品和试剂的先后顺序是，               (用化学式填写)；
（2）图(Ⅱ)装置中油层的作用是阻止氧气与水的接触，防止氧气               。
(3）从设计原理看，实验中的“待测数据”是指                        。
（4）如果要进一步探究CuO是否是该反应的催化剂，根据催化剂的定义，请完成下列实验。

实验步骤和现象	设计这一步骤的目的
（1）取15mL过氧化氢溶液，加入0．5g CuO后,产生O2的速率比未加入时快得多	CuO能加快过氧化氢溶液的分解

 

(11分)实验室常利用以下装置完成气体制备及性质实验．请回答：

（1）指出编号仪器的名称：①         ，②         ．
（2）以上A装置有一处明显的错误，请加以改正         ．利用改正后的装置继续完成后面的实验．
（3）欲使用高锰酸钾制取氧气，应选择的A装置，反应原理用文字表达式表示为             ；为防止高锰酸钾粉末进入导管，应采取的措施是                ．
（4）将CO₂和CO的混合气体通过F装置（液体药品均足量），实验开始时关闭活塞b，打开活塞a，广口瓶中观察到的现象石灰水_________，此时从导管c逸出的气体主要是一氧化碳．一段时间后，再关闭活塞a，打开活塞b，将分液漏斗中的稀盐酸滴入广口瓶中，此时逸出的气体主要是    ，反应原理用文字表达式表示为          ，欲收集该气体，应选择的装置是       （填字母）．
（5）为了证明人体新陈代谢过程中有CO₂气体产生，某校兴趣小组的学生设计了如图所示实验装置进行实验（实验室只用嘴吸气和呼气）．

请回答：
①图中瓶Ⅱ的作用是                       ．
②实验中若猛吸猛呼，会造成不安全后果．猛吸时会使装置Ⅰ中的溶液进入口腔，猛呼时会使装置Ⅱ                   ．

（共20分）工业上常用分离液态空气法制取氧气，实验室常用物质分解的方法制氧气。某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下从下图中选择装置进行了氧气的制备实验。

（1）工业制氧气是      （填“物理”或“化学”）变化，仪器a的名称是：    。
（2）甲同学从上图中选择B、E装置的组合制取氧气，反应的符号表达为：                 。反应类型为（            ）收集氧气还可选用的装置是    。
（3）若用装置B制氧气，反应通常很剧烈，据此提出实验安全注意事项是
A．更换部分仪器，控制液体的加入速度
B．用体积小的广口瓶
C．加热反应物
D．减小过氧化氢浓度
（4）氨气极易溶于水，且密度比空气小，实验室常用加热固体硫酸铵和固体熟石灰的混合物来制取氨气，应选用上图   作发生装置，收集氨气最好用上图    装置。
（5）乙同学称取一定质量的KMnO₄固体放入大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂．实验结束时，乙同学发现收集到的O₂大于理论产量．针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反应生成的K₂MnO₄和MnO₂分解放出O₂．
【实验验证】同学们分成两组，分别进行下列实验：第一组同学取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜测    错误；第二组同学取K₂MnO₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是                             。
（6）丙同学阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣，请你一起参与实验探究，并填写下列空白：。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】丙同学以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。

(Ⅰ)上述实验应测量的“待测数据”是              。
(Ⅱ)若实验②比实验①的“待测数据”更    (填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(Ⅲ)将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若测量得到0.5g氧化铜（ CuO ）粉末，再将黑色粉末放入试管中，                                                 。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂。
【评价设计】你认为丙同学设计实验③和实验②对比的目的是                             。

某同学阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】他以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。

实验序号	KClO3质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2g	/
②	1.2g	CuO   0.5g
③	1.2g	MnO2  0.5g

（1）上述实验应测量的“待测数据”是              。
（2）若实验②比实验①的“待测数据”更               (填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
（3）将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到0.5g黑色粉末，再将黑色粉末放入试管中，                           。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜也能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是                  。

某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行了分组实验探究。
Ⅰ组：（1）Ⅰ组同学讨论后认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其他成分反应而且生成物为固体。他们应该选择_________（填序号），为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证_______________________。

A．蜡烛

B．红磷

C．铁丝

D．木炭

（2）小组同学共同设计下图所示的两套装置，你认为合理的是______（填序号）。为了确保实验的成功，在装药品之前应该
____________________________________________。

（3）在讨论的基础上，他们分组进行了实验。
【数据分析】实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100 mL） 

组别	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积／mL	20	21	19	20	22	19

（4）通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的_________。
Ⅱ组：Ⅱ组同学发现Ⅰ组实验可能产生实验误差，对实验进行了改进，下图是Ⅱ组同学测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题。

（1）根据下表提供的实验数据，完成下表

硬质玻璃管中空气的体积	反应前注射器中空气体积	反应后注射器中气体体积	实验测得空气中氧气的体积分数
15mL	15mL	9mL

（2）装置中气球的作用是                。 
（3） 装置一和装置二中气球的位置不同，        (填“装置一”或“装置二”)更合理，理由是                                                        。
（4） 如何检查该装置的气密性？                               。

某校研究性学习小组进行测定空气里氧气的含量的实验，大家分别对课本上的实验进行了相应的改进。

（1）甲同学采用了图1所示装置：选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的红磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60mL的针筒注射器（摩擦系数很小）组成如图1的实验装置。假设此实验能按照甲同学的设想正常进行，且红磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题：
①实验前，甲同学打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，发现活塞仍能返回至20mL刻度处，甲同学这样操作的目的是为了                    ；
②红磷燃烧的符号表达式为                                ；
③若先夹紧弹簧夹，待红磷充分燃烧结束，试管冷却后再打开弹簧夹，最终注射器活塞前沿停在示
数           mL处；
④若不使用弹簧夹，用酒精灯加热红磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。注射器活塞的变化是                                                                   。
（2）乙同学采用了图2所示装置：通过粗铜丝来点燃玻璃棺内的红磷，这利用了金属铜的       性。在该实验中，水的作用是         （选填序号）
①吸收生成物，防止污染；    ②加速冷却；    ③缓冲气压