初中化学生活中的常见化合物探究题

化学教材 “寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】（1）氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？
（2）氧化铁与二氧化锰催化效果哪个好？
【实验探究】

实验步骤	实验现象
①分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入a g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象。	A试管中产生大量气泡，带火星木条复燃，B试管中的现象
②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内，如此反复多次实验，观察现象。	试管中均产生大量气泡，带火星木条均复燃
③将实验②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为a g。
④分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末，观察现象。

（1）A中产生的气体是             ；B试管中的现象                     。
（2）实验②、③证明：氧化铁的            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）写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式                        。
（4）实验设计④的目的是                         ，若实验④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                           。

甲同学误把H₂O₂溶液当作酸与Fe₂O₃粉末混合，发现有大量气泡产生。他联想到MnO₂可作为H₂O₂分解的催化剂，那么，Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂呢？请你一起参与探究，并填写下列空白。
【猜想】Fe₂O₃能作为H₂O₂分解的催化剂。
【实验验证】甲同学依次设计了三个实验：
实验一 取一定量的H₂O₂溶液于试管中,观察到有极少量气泡产生，伸入带火星的木条，没有复燃。说明H₂O₂溶液常温下缓慢分解。
实验二 在实验一的试管中加入W g Fe₂O₃粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，木条复燃。说明                                            ；
实验三 待反应结束后，将试管里的不溶物滤出，并洗涤、干燥、称量,固体质量仍为W g。说明                                                          ；
【实验结论】甲同学认为，Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂。
【反思评价】乙同学认为要证明甲同学的结论正确，仅做这三个实验还不充分，需要再补充一个探究实验。探究                                            。
【拓展】下表是丙同学探究影响H₂O₂分解因素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：

实验室有一瓶黑色粉末和一瓶标签已被腐蚀的无色液体（如图）。

将二者混合会产生无色气体。为了确定它们的成分，
甲、乙两位同学进行了探究。
【猜想1】甲同学认为无色气体是氧气，其理由是（用化学方程式表示）：
                                                             。
乙同学认为单从产生无色气体不能确定一定是氧气，需要进一步进行实验，请你设计实验进行验证无色气体是氧气。

实 验 步 骤	实 验 现 象	实 验 结 论
		无色气体是氧气。

如果实验验证了无色气体是氧气，那么黑色粉末在反应中起       作用。
【猜想2】乙同学认为无色气体不一定是氧气，可能是其他气体，其理由是（用化学方程式表示）                                       。
乙同学按自己的设想进行实验：取一定量的黑色粉末于试管中，加入过量的无色液体，当反应结束后，发现试管底部仍有黑色粉末。为确定此成分，请你设计实验进行验证：

实 验 步 骤	实 验 现 象	实 验 结 论
1．将试管中的物质过滤、洗涤、干燥。 2．点燃黑色粉末，在火焰上方罩一个涂有                 的小烧杯。		试管中剩余的黑色粉末可能是          。

 

学校化学兴趣小组的同学知道二氧化锰能作过氧化氢（H₂O₂）分解的催化剂后，想再探究其他一些物质如Al₂O₃是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白。
【提出问题】Al₂O₃是否可以作过氧化氢分解的催化剂呢？
【作出猜想】Al₂O₃可能可以作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一		有少量气泡 木条不复燃	常温下过氧化氢溶液分解速率很慢
实验二	在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量 Al2O3，然后将带火星的木条伸入试管中	产生大量的气泡 木条复燃

【得出结论】Al₂O₃能加快过氧化氢的分解速率，故Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂．
【反思提高】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验三：
实验三：【实验目的】探究                       
【实验步骤】①准确称量Al₂O₃（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥，称量；④对比反应前后Al₂O₃的质量。
【交流讨论】如果Al₂O₃在反应前后质量不变，则说明Al₂O₃可以作过氧化氢分解的催化剂。
【提出新的问题】但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究                       。通过补充实验，证明Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂，请你写出实验二中的化学反应方程式                     。

(5分)实验创新是中学生最为重要的科学素养．下图是某学校师生对“MnO₂催化H₂O₂分解实验装置的创新设计”，实验过程如下：
①将一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3ml(密度为lg/ml)质量分数为5%的H₂O₂加入干燥管的球泡内，再用药匙取0.2gMnO₂粉末，加在干燥的进气管的管壁上。
②点燃橡胶塞上固定的棒香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察现象。
请分析回答：
（1）可观察带到火星的棒香立即　                     　。
（2）写出上述实验发生的化学反应方程式　                              　。
（3）下列各项是同学们对该创新实验的评价，你认为评价不合理的是　 　。(填序号)

A．实验中所用的仪器、材料及药品均易得到

B．实验使用的药品用量太大

C．反应速度太慢，耽误时间

D．实验现象明显，整个装置好似点燃的灯塔，趣味性强

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验．
【提出问题】①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？
【设计并完成实验】
Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ．将x g氯酸钾与1.0g氯化铜均匀混合加热
【实验现象分析】
Ⅲ中x的值应为           ，将实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明                  ，将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，此步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后             和                 都不变．
【结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂，请写出实验Ⅲ中的化学反应文字表达式                   
【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比是为了证明                         
【提出问题】②双氧水分解速度还和什么因素有关
【设计并完成实验】

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生产生O2体积
Ⅰ	50.0g	1%	0.1g	9mL
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	16mL
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	31mL

本实验中，测量O₂体积的装置是                 （填编号）

【结论】在相同条件下，双氧水的浓度越大，双氧水分解得越                。

某化学兴趣小组的同学对空气中氧气的含量进行探究。
【提出问题】空气中氧气的含量是多少?
【查阅资料】①红磷和白磷都能在空气中燃烧，都生成五氧化二磷，但红磷的着火点（可燃物燃烧所需的最低温度）为240℃，白磷的着火点为40℃。
②氧化钙能与反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热，能煮熟鸡蛋。
③生石灰的主要成分是氧化钙。
【设计方案】兴趣小组的同学将一个具有刻度和可滑动活塞的玻璃管（其中有空气和白磷）放在装有生石灰的烧杯的上方（如图所示），用此装置进行实验，请你一同参与。

【进行实验】①检查图中玻璃管的气密性。其操作步骤、现象和结论是               
②按图示装好药品后的操作是          该操作的作用是                  
【记录现象】实验过程中观察到的现象是                 
【实验结论】
【实验反思】本实验是对教材实验稍作改进而设计的，其主要优点是                
【拓展与应用】已知， 据此反应能否用镁代替磷测定空气中氧气的体积含量?

由此你对氮气的化学性质有何新的认识                            

过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下能迅速分解,分液漏斗可以通过调节活塞控制液体的滴加速度,请根据下图回答以下问题:
 
(1)分液漏斗中应放入的物质是____      ___,锥形瓶中应放入的物质是___          
(2)写出用该方法制取氧气的化学反应文字表达式：                             ； 要收集一瓶纯净的氧气,应选择装置         (填字母)；
(3)某同学观察到锥形瓶内有大量气泡时,开始用B装置收集氧气,过一段时间后用带火星的木条伸入瓶口、瓶中和瓶底，都末见木条复燃。其原因可能是_______ ________             __                     

按图组装仪器，关闭止水夹，通电使红磷燃烧。请回答下列问题：

（1）燃烧的现象是                               ；
（2）红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是                                         ；
（3）冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为：                                            。

用下图所示装置测定空气中氧气含量。

（1）若检查装置的气密性良好后，在集气瓶内加入少量水，并 将水面上方空间分为5等份，在点燃燃烧匙内的足量红磷前还应做的准备工作是__________________________________；
（2）点燃红磷并伸入到空气瓶中，可观察到___________________________________________反应的文字表达式为__________________________ 。
（3）待_______________时，打开弹簧夹，此时观察到的实验现象是__________________________
出现该现象的原因是_____________________________________________________________；
（4）该实验中，集气瓶内压强的变化过程是___________________________________。

空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】实验室用红磷燃烧来测定空气中氧气含量。
（1）写出红磷燃烧的化学方程式   (33)    。
（2）实验原理：红磷燃烧消耗氧气，使瓶内  (34)  减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。

【问题提出】有资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7%时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大。
【实验改进】
Ⅰ. 根据铁在空气中生锈的原理设计右图实验装置，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.测得实验数据如下表

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】
（1）铁生锈过程首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)₂]，写出该反应的化学方程式        。
（2）根据表中数据，改进实验后与铁反应的氧气为           mL，空气中氧气的体积分数是            (计算结果精确到0.1%)。
（3）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因可能是：                。

某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：（每小格1分，共4分）

①如图所示，连接仪器，发现装置的气密性良好。
②在集气瓶里装a 体积的水，燃烧匙里放一块白磷并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热。
⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是c。
⑥根据a．b．c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。回答下列问题。
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是   。
（2）若实验非常成功，请写出a．b．c三个数据应满足的一个等式关系式：  。
（3）组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解。咨询了组长小明之后，他终于明白“a 体积的水”的作用，其一是为了加快⑤步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是                          。
（4）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是

A．装置气密性不好

B．实验前集气瓶里没有装a体积的水

C．集气瓶没有冷却到室温

D．用红磷代替白磷（红磷的着火点在240℃左右）

根据下列实验装置图，回答有关问题：

（1）写出图中标号仪器的名称：①         ，②         。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式是                              ，选用的收集装置是       （选填字母）。
（3）实验室可用氧化钙固体与浓氨水在常温下混合制取少量氨气，为了得到平稳的氨气流，选用的发生装置是       （选填字母）。
（4）用右图甲所示装置做硫在氧气中燃烧的实验，燃烧结束后取出燃烧匙，立即用玻璃片盖住瓶口并振荡，若将集气瓶倒转，发现玻璃片被“吸住”而不掉下来，其原因是
                                             。为完成上述实验，用10mL量筒量取6.0mL氢氧化钠溶液，读数时量筒内的液体凹液面最低处应与右图乙中     处刻度线保持水平（选填“a”或“b”）。

某学习小组对粗盐中杂质（难溶性和可溶性）的去除展开相关探究．

（1）粗盐中难溶性杂质去除的实验步骤为①溶解，②过滤，③ 　　（写操作名称），④计算产率．

（2）步骤②中需要用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、 　　（写仪器名称），其中玻璃棒的作用是 　　．

（3）【提出猜想】

    甲同学：该粗盐中含有难溶性杂质外，是否还含有可溶性杂质？

（4）【查阅资料】]

①粗盐中可能含有镁盐（Mg ²⁺）和硫酸盐（SO ₄ ^{2 ﹣}）等可溶性杂质．

②一些物质的溶解性表

阳离子 阴离子	OH ^﹣	CL ^﹣	SO	CO
Na ^+	溶	溶	溶	溶
Ba ^2+	溶	溶	不	不
Mg ^2+	不	溶	溶	不

说明："溶"表示该物质可溶于水，"不"表示该物质不溶于水．

③Mg（OH） ₂为白色物质，不溶于氢氧化钠溶液；BaSO ₄为白色物质，不溶于盐酸；

MgCO ₃，BaCO ₃为白色物质都能溶于盐酸．

（5）【实验设计】

①取少量除去难溶性杂质后的盐，溶于水配成溶液．

②取少量所配溶液于试管中，滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，继续滴加氢氧化钠溶液，沉淀不溶，说明该盐含有可溶性的 　　盐．

③另取少量所配溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀不溶，说明该盐含有可溶性的 　　盐．

（6）【实验结论】该盐含有可溶性杂质 　　．

（7）【实验拓展】以下为乙同学设计的去除食盐中可溶性杂质的试验流程：

①该实验过程中，除杂试剂都要过量，原因是 　　．

②过量Na ₂CO ₃溶液用来除 　　离子（填离子序号）．

学习化学知识和技能，可以帮助我们鉴别和检验物质。

（1）在实验室鉴别白酒与白醋，可采用的方法是 　　。

（2）现有两瓶失去标签的无色溶液，其中一瓶是氢氧化钙溶液，一瓶是稀盐酸。为了鉴别它们，同学们设计了如下实验方案：先给两瓶溶液贴上标签A、B，然后分别取样进行实验。请将横线部分填写完整：

	加入的试剂	现象	结论
方案1	二氧化碳	A中出现白色浑浊，B中无明显现象。	A是 　　溶液， B是另一种溶液。
方案2	碳酸钠溶液	。
方案3	试剂X	……

写出方案1中发生反应的化学方程式 　　。

【方法感悟】在鉴别物质时，要先分析物质的性质，然后选择恰当的试剂，必须产生不同现象才能达到鉴别物质的目的。

【拓展应用】完成方案3，请从下列提供的试剂中选出所有能鉴别出这两种物质的试剂X： 　　。（填序号）

①酚酞溶液    ②pH试纸   ③镁    ④氧化铜

⑤稀硝酸    ⑥氢氧化铜   ⑦氯化镁溶液   ⑧硝酸钡溶液

（3）小华同学对方案2进一步探究，设计了如下实验方案：

溶液C和溶液D混合，可能会出现以下三种情况：

①有沉淀产生时，写出其中发生反应的化学方程式 　　。

②有气泡冒出时，可通过现象反推出溶液C中的溶质是 　　。

③无明显现象时，混合物E中一定含有的溶质是 　　；混合物E中所含溶质种类最多时，写出所有溶质的化学式 　　。