初中化学生活中的常见化合物探究题

我校某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图．该同学的实验步骤如下：
①在集气瓶中加少量的水，将水面上方的空间分为5等份．
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入一定量的红磷，将导管上的弹簧夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞．
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开弹簧夹．
请回答下列问题：
步骤②集气瓶中燃烧的主要现象是     ，其反应的文字表达式为      ；
步骤③中打开弹簧夹后观察到的现象是烧杯中的水沿着导管进入集气瓶的“1”处，由此可得出空气中氧气的体积约占      ；但本实验的结果是进入集气瓶中的水小于理论值，其原因可能是      ；
②中点燃红磷的方法有什么后果？      _．

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”）

用来测定空气成分的方法很多。如下图所示的是小芳同学用红磷在空气中燃烧的测定方法。实验过程是：

第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸 入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。
请回答下列问题：
（1）上面的实验同时证明了氮气有___________的化学性质。 （答一点即可）
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是________________________：_________________________。 （答两点即可）
【问题提出】有实验资料表明：此实验因为设计缺陷，在操作规范的情况下也常常测出氧气的含量会大于1/5
（3）小包同学设想用其他物质代替红磷进行实验（装置不变），则下列因素不会影响实验结果的是（填字母标号）：_________

A．替代物能否和氧气反应	B．替代物的用量
C．替代物能否溶于水	D．生成物的状态

【实验改进】
Ⅰ. 根据铁在空气中生锈的原理设计图实验装置，再次测定空气中氧气含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。

Ⅱ.测定实验数据如表4

测量 项目	实验前	实验后
烧杯中水的体积	烧杯中剩余水的体积	集气瓶（扣除内容物）和导管的容积
体积/mL	80.0	54.5	126.0

【交流表达】
（4）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化铁[Fe(OH)₂]，写出该反应的化学方程式                     。
（5）根据表4数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是            （计算结果精确到0.1%）。
（6）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是：_________________________；（写一点）

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                  。

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           。

长途运输鱼苗时，人们常在水中加入少量过氧化钙固体。甲、乙两位同学发现往水中投入过氧化钙时产生气泡。提出问题：当把过氧化钙投入足量水中时，生成的气体是什么物质呢?
进行猜想：甲同学认为：生成的气体是氧气；
乙同学认为：生成的气体是二氧化碳。
①请设计一个实验方案来验证甲同学的猜想是正确的，并填入下表空格中。

实验步骤及操作方法	实验现象	结论
1．取少量过氧化钙放入试管中，加足量水。		此空不填
2．

 

$FeC{l}_3$溶液能对过氧化氢的分解起催化作用，某小组拟在相同浓度 $FeC{l}_3$溶液的催化下，探究过氧化氢浓度对过氧化氢分解速率的影响．
写出本实验发生反应的化学方程式．
Ⅰ．分别取相同体积、不同浓度的过氧化氢溶液于锥形瓶中，注入相同体积、相同浓度的 $FeC{l}_3$溶液，如图观察到，就可以粗略判断，得出实验结果．

为进一步判断上述实验结论的准确性，运用图，小刚同学进行了如下实验方案设计．
Ⅱ．
[方案一]在不同过氧化氢浓度下，测定收集相同气体体积所需时间．
[方案二]在不同过氧化氢浓度下，测定；
方案二的实验测量结果：

	30% $H_2{O}_2$溶液的体积（mL）	2% $FeC{l}_3$溶液的体积（mL）	加入 $H_{2}O$的体积（mL）	反应的时间（min）	生成 $O_{2_{}}$的体积（mL）
1	5	x	20	5	V1
2	10	3	15	y	V2

表中 $x$=， $y$=．
实验结论：通过测量，若V₁V₂（填"＞"、"="或"＜"），说明．

某同学发现一瓶没有塞上瓶塞的过氧化氢溶液。查资料得知，过氧化氢溶液在光线的直射下也能分解成氧气和水。他想探究这瓶过氧化氢溶液是否已经完全分解，与同学们一起进行如下实验。
【猜想与假设】
猜想Ⅰ：这瓶过氧化氢溶液已经完全分解。  猜想Ⅱ：这瓶过氧化氢溶液未完全分解。
【设计实验】为了验证猜想，甲、乙、丙三位同学分别提出如下方案：
甲同学：取适量试剂于试管中，伸入带火星的木条，若带火星的木条复燃，则猜想Ⅰ成立，若带火星的木条不复燃，则猜想Ⅱ成立。同学们认为此方案不行，原因是_______________________。
乙同学：取等量的过氧化氢溶液于A、B两个试管中，向A试管中加入少量二氧化锰，再把带火星的木条分别伸入A、B试管中，若观察到_____________________，则猜想Ⅰ成立。该实验中，B试管的作用是_____________。
丙同学：

操作	现象	结论
取与甲同学等量的试剂于另一支试管中，加热，再伸入带火星的木条	_______________________ ， ________________________	猜想Ⅱ 成立

【反思与交流】
① 敞口放置的试剂容易变质，所以要_________保存；过氧化氢溶液见光易分解，所以要存放在___________（填试剂瓶类型）中。
② 二氧化锰在过氧化氢的分解中起催化作用。从本组实验中可得知，能改变化学反应速率的方法还可以_______________________。

每空1分，共6分）某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：
【集体讨论】（1） 讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。他们应该选择
A．蜡烛     B．红磷     C．硫粉
（2）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证             。
（3）小组同学共同设计了如右图的两套装置，你认为合理的是（填字母）             。

（4）为了确保实验的成功，在装药品之前应该                            。
【分组实验】 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	18

（5）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             。
（6）通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的性质是                        。

人教版新化学教材关于“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【实验探究】

实验步骤	实验现象
Ⅰ．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁( Fe2O3)粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。	A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象。
Ⅱ．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次实验，观察现象。	试管中均产生气泡，带火星木条均复燃。
Ⅲ．将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤，并将所得虑渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag。
Ⅳ．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末．向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。

【实验结论】
（1）A中产生的气体是                。
（2）实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁(Fe₂O₃₎的                和               在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂。
（3）写出氧化铁(Fe₂O₃₎催化过氧化氢分解的化学符号表达式                     。
【实验评价】
（1）设计实验Ⅳ的目的是                   。
（2）若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是               。
【实验拓展】
查阅资料得知：CuO、CuSO₄、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是               。
A．MnO₂只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂
B．同一个化学反应可以有多种催化剂
C．催化剂只能加快化学反应的速率
D．用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物

化学是一门以实验为基础的学科，同学们在实验室进行了与氧气有关的一系列实验探究。
（一）探究空气中氧气的含量。甲设计了如下实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。（实验装置如右图所示）回答下列问题：

（1）实验过程中，观察到的主要现象是______________；______________。反应的文字表达式是______________。
（2）乙用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）：_________，___________。
（3）丙也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷。当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？______________。
（4）某同学对实验进行反思后，提出改进方案（如右图所示），你认为改进后的优点是_____________________。
 
(二)探究氧气的性质
（1）下列A、B两图是一同学进行的物质在氧气中燃烧的两个实验：

请帮助他完成实验报告，并回答有关问题。

物质	现象
在空气中	在氧气中
铁丝	红热
硫	微弱的淡蓝色火焰

B中反应的文字表达式为：          ；该反应属于          反应。两集气瓶中都预先装有少量水，但作用不同，A中水的作用是                 。
（2）右图是某同学为证明呼出的气体中二氧化碳比吸入的空气中含量高设计的实验，我认为          （填“能”或“不能”）达到到实验目的，如果不能请说明改进措施             。（如果能则该问题不必回答）

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

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？                               。