初中化学生活中的常见化合物探究题

请阅读以下摘自今年的《苏州日报》，与化学关系密切的信息，并填空．
【资讯1】据市环境监测站专家分析：5月4日至7日，由于阳光灿烂，臭氧（O₃）也出来“作怪”，连续四天的日平均浓度也均超标．臭氧在常温常压下是淡蓝色气体，稳定性极差，可自行分解为氧气．臭氧在空气中达到一定浓度可刺激呼吸道．大气中臭氧浓度超标的原因是：在静风条件下强烈的阳光就成为氮氧化物的催化剂，从而推高了臭氧浓度，形成污染．
（1）臭氧“自行分解”的化学方程式为                                       ；若氮氧化物假定为二氧化氮，强光条件下促使其分解产生了O₃和N₂．则该反应的化学方程式为                        ．
【资讯2】吴江某公司研发的一层看似普通的白色薄膜，却有超高防水透气、阻燃、抗菌和耐腐蚀的神奇功能…这种膜的专业术语叫聚四氟乙烯纳米微孔薄膜，由聚四氟乙烯树脂经特殊设备和工艺制作而成，该树脂是一种超高分子量材料．
（2）制作这种薄膜的聚四氟乙烯树脂[（CF₂CF₂）n]的相对分子质量为1×10⁸，其n值等于        ．碳元素的质量分数为         。

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

已知空气的主要成分是氮气和氧气。某课外活动小组设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示。

（1）红磷在集气瓶中发生反应的文字表达式为：                 
该实验中红磷需稍过量。目的是                     。
（2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终接近刻度1处。由此可知，氧气约占空气总体积的     。由本实验还可推知氮气的哪一些性质？试写出其中的一种：                 

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？      _．

某化学课外小组的同学，在实验室实验时发现一瓶标签破损的无色溶液（如图）。这瓶溶液是什么物质？在老师的指导下，同学们首先提出假设并进行了如下的探究活动。请在空白处完成相应内容。

［提出假设］该无色溶液可能是过氧化氢溶液
［设计实验］ 在试管中取少量黑色粉末二氧化锰，向其中滴入该无色溶液，立即产生大量气泡。并放出大量的热。
①用             法收集一试管气体；
②检验收集的气体（写出操作方法）                                
　　                                                              ；
③ 反应的文字表达式为                                   。
［实验现象］ 在②中的现象是                                        。
［实验结论］ 二氧化锰在此实验中起         作用。此气体是        ，该无色溶液是                     。原假设成立。

实验室中常用分解过氧化氢来简便快速的制备氧气，化学小组进一步探究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，并进行了氧气的性质实验。
[查阅资料]有些水果、蔬菜对过氧化氢的分解有催化作用。
[实验探究1]探究苹果和土豆对过氧化氢分解是否有催化作用及催化效果：
各量取6ml的过氧化氢溶液，分别倒入1、2、3号三志试管中，取大小、形状基本相同的苹果块和土豆块，分别放入2、3号试管中，并把带火星的木条分别同时伸入三支试管口内，观察现象并记录如下：

试管编号	1	2	3
材料名称	无	苹果	土豆
实验现象	反应速率	很慢	稍快	较快
产生气泡	很少	比1中多	较多
复燃情况	不复燃	复燃	很快复燃
实验结论

[实验探究2]探究浓度对过氧化氢分解速率的影响：
取10ml30%的过氧化氢三份，将其中两份分别稀释为不同浓度的溶液，同时测定收集到100ml氧气所用的时间，（其它实验条件均相同）记录如下：

实验编号	1	2	3
过氧化氢溶液浓度	5%	15%	30%
所用时间（秒）	205	25	3
实验结论

[实验条件3]用上述收集的仪器与不同位置进行反应，其中有一固体能在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味的气体，该反应的化学方程式为：。

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．木炭
为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证                    。
写出红磷燃烧的文字表达式                   
（2）小组同学共同设计了如图所示的两套装置，你认为合理的是（填编号）             。

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

（3）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           。
通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的物理性质是                、化学性质是              
[实验拓展]
（4）已知镁在空气中燃烧可分别与氧气和氮气反应，都生成固体物质，此实验中镁            （填“能”或“不能”）代替红磷，其原因是                。

用下图的装置来测定空气中氧气的体积分数。

（1）盛放在燃烧匙内的物质可用_______。过量的目的是                     
（2）实验中观察到的现象是__________，同时水进入广口瓶，水的体积约占广口瓶容积的_____________。
（3）如果发现水流入集气瓶的体积不足五分之一，这可能是由哪几种原因引起的?（至少写出两种）                                                        
(4)图Ⅰ实验除了可以得出氧气约占空气体积1/5的结论外，还可以得出有关氮气性质的哪些结论                           

图甲所示的实验用来测定空气中氧气的体积分数。实验时要先关闭止水夹，将过量红磷在空气中点燃后迅速插入集气瓶中，盖紧胶塞，待红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，观察现象。
（1）写出实验中有关反应的化学方程式为       。
（2）若按如图甲所示的实验测定的氧气体积分数大于1/5，你认为可能的原因是       。

（3）此实验中不能用木炭代替红磷的理由是       。
（4）用图乙所示的装置代替图甲所示的装置进行实验，其优点是       。

(10分)某校研究性学习小组用右图装置进行镁条在空气中燃烧的实验：将镁条燃烧、冷却后打开止水夹。

【发现问题】
进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的30%。如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积应不超过其容积的        %。可现进入集气瓶中水的体积约为其容积的30%，根据空气的组成，可推出减少的气体中一定有氮气，这种推测的理由是                                  
                                。剩余约70%的气体主要成份是              。
【提出假设】镁条能与空气中的氮气发生化学反应。
【探究实验】
接着上述实验，先拿开装置中集气瓶的胶塞，然后迅速把点燃的镁条伸进含有剩余气体的集气瓶中。发现镁条能在余下的气体中剧烈燃烧。
【实验结论】根据上述探究实验，你得的结论是                            。
【查阅资料】
①镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁(Mg₃N₂)固体。根据资料，氮化镁中氮元素的化合价          ，该反应的化学方程                             。
②镁条除了能与氮气反应，还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁。请你写出该反应的化学方程式                                     。
【实验反思】通过以上探究，你对燃烧有了什么新的认识：                              
                                                 。（写出一点即可）。

（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：

同学们学习了复分解反应发生的条件后，利用所学知识对稀盐酸与如图中的三种物质之间能否发生反应作出判断，并进行实验验证：

组别	甲	乙	丙
实验示意图
能否反应	能	能	能
实验现象	无明显现象	有气泡产生	产生白色沉淀

同学们判断Ca（OH）₂溶液和稀盐酸能发生化学反应的依据是生成物中有 　    　生成。

【提出问题】

怎样证明Ca（OH）₂溶液与稀盐酸发生了反应？

【分析讨论】

同学们经过讨论后认为，如果盐酸和氢氧化钙减少（或消失），或者有新物质生成，都能证明反应已经发生。

【查阅资料】

CaCl₂溶液呈中性。

【实验探究】

方案	实验操作	实验现象	实验结论
方案一	小羽取少量Ca（OH）2溶液于试管中，先滴入2～3滴无色酚酞溶液，再加入稀盐酸		反应物消失，二者发生了反应
方案二	小美向甲组反应后的溶液中加入适量AgNO3溶液	产生白色沉淀	有新物质生成，二者发生了反应

【实验评价】

小凯认为小美的结论不正确，理由是 　                            　。

【总结归纳】

（1）Ca（OH）₂溶液与稀盐酸发生了化学反应，其反应的化学方程式为 　        。

（2）对于无明显现象的反应，我们可以分析比较反应物和生成物的性质，从多个角度设计实验进行证明。

【拓展延伸】

将少量CO₂通入NaOH溶液中也无明显现象，请你设计一个实验方案证明二者发生了反应 　                                          　（写出操作方法和现象）。

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）