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                                    。

实验探究是科学探究的重要形式，请参与以下探究活动并回答问题：

（一）测定空气里氧气的含量

（1）A装置是人教版教材设计的"测量空气里氧气的含量"的实验装置，教材实验所需试剂是水和 　　（填物质名称），实验前向集气瓶内加入少量水后将水面上方空间准确分为五等分，该操作中一定要使用的仪器是 　　；

（2）小华用A装置测定的氧气含量偏低，可能的原因是 　　（任答一点）

（3）B装置也可用于测量空气中氧气的含量，其实验原理用化学方程式可表示为 　　；

（4）使用B装置进行实验时需交替缓慢推动两个注射器活塞的原因是 　　，实验结束后移开酒精灯，恢复到室温后读数即可计算出氧气含量，B装置的优点是 　　（任写一点）

（二）实验异常现象探究

在学校实验室开放日，小明用氯化钙、碳酸钠、碳酸氢钠的饱和溶液与稀盐酸等药品设计了复分解反应发生条件的验证实验，请参与他的实验过程。

【查阅资料】20℃时部分物质的溶解度：NaHCO ₃9.6g；Ca（HCO ₃） ₂16.6g

【实验设计】小明用稀盐酸和上述三种饱和溶液设计出如图所示的四个验证实验

【实验预测】小明依据所学的"复分解反应发生条件"的规律预测，在Ⅰ～Ⅳ四个实验操作中能发生复分解反应的共有 　　（填数字）个。

【发现问题】小明在实验Ⅱ中的操作中发现产生了白色沉淀X？

【提出假设】小明认为X可能是Ca（HCO ₃） ₂、 　　、 　　（填化学式）中的一种或几种；

【理论计算】小明依据化学反应方程式经理论计算发现，X不可能是Ca（HCO ₃） ₂；

【实验探究】将实验Ⅱ中的白色沉淀X过滤后，取少量X固体于试管中并加适量水振荡，再滴入几滴酚酞试液，观察到溶液颜色无变化，说明X一定不是 　　（填化学式）；另取少量X固体滴加稀盐酸产生的无色气体能使澄清石灰水变浑浊，则X一定是 　　（填化学式）

【拓展延伸】小明查询得知：高浓度的碳酸氢钠溶液可与氯化钙溶液反应生成白色沉淀，许多化学反应事实也证实；在不同条件下（如浓度、温度、颗粒物大小等），物质可能体现出不同的化学性质，请举例说明 　　。

以下是实验室制取气体常用的化学仪器，请回答下列问题．

（1）写出指定仪器的名称：①　_________　，②　_________　；
（2）实验室制取二氧化碳时，应选用的仪器是　_________　（填字母），有关反应的化学方程式是　_________　；某同学将燃着的小木条放在集气瓶口，始终未看到小木条熄灭，出现这种情况的原因可能是　_________　（写出一条）；
（3）实验室用以上提供的仪器制取氧气，反应的化学方程式是　_________　．

兴趣小组设计了测定空气中氧气含量的两套实验装置，请结合图示回答问题（装置气密性良好，注射器的摩擦力忽略不计）。

（1）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                                                        .
（2）利用合理装置进行实验，记录数据如下。

盛有铜粉的仪器中空气体积	反应前注射器中空气体积	反复推拉注射器，当气球恢复原状时，停止推拉并熄灭酒精灯。观察注射器中气体体积
25mL	15mL	9mL

分析数据，实验测得空气中氧气的体积分数是            。
（3）实验测得的结果出现偏差的原因可能是           、                  .

咸宁市市某校2018年实验操作模拟考试的一个考题是：用碳酸钠溶液鉴别稀盐酸、食盐水和澄清石灰水。

【进行实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
分别用a，b，c三支试管取样，各加入一定量碳酸钠溶液	a中有气泡产生	a中物质是稀盐酸
	b中无明显现象	b中物质是食盐水
	c中	c中物质是澄清石灰水

写出a试管中发生反应的化学方程式 　　。

把c试管反应后的物质进行过滤，得到滤液。

【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？

猜想一：Na ₂CO ₃和NaOH；猜想二：NaOH；猜想三： 　　。

提示：Ca（OH） ₂微溶于水。

【实验过程】为证明猜想一是否正确，进行了如下实验

实验步骤	实验现象	实验结论
取一定量滤液于试管中，加入一种盐溶液（写物质化学式）	有白色沉淀	猜想一正确

写出上述有白色沉淀生成的化学方程式 　　。

同学们还对a试管反应后废液的酸碱性感兴趣，决定用pH试纸测定其pH值。

用pH试纸测定a试管反应后废液碱性的过程	测定结果
在白瓷板上放一小片pH试纸，用玻璃棒蘸取 　　。	pH＜7（废液显酸性）

【反思与交流】a试管中的废液显酸性，从环保、经济、操作简便等方面考虑，应向废液加入（写化学式） 　　后再排放。

某化学兴趣小组利用以下装置探究气体的制取及性质。请结合下图回答：

（1）写出装置中仪器①的名称         。
（2）可通过加热二氧化锰和氯酸钾混合物制取氧气，反应中二氧化锰的作用是               ；该反应的化学方程式是                           。
（3）实验室制取并收集二氧化碳的装置组合是   （填字母）；该反应的化学方程式是_____________      ；用G装置吸收二氧化碳气体时气体应从      （填“长”或“短”）导管口进入。
（4）双球洗气管常用于气体除杂、干燥、吸收（可防倒吸）等实验。为吸收某气体并检验其性质进行图中实验，发现紫色石蕊试液变色。请根据表中的数据判断左方进入的气体可能是                 （填字母）

A．NH3

B．HCl

C．CO2

D．O2

在按书本装置测定空气中氧气含量的实验时,当装置内的氧气低于一定含量时,红磷就不再与氧气反应,从而导致测量结果偏小.有老师对该实验进行了改进,装置如图所示,在一容器中倒入刚拆封的"暖宝宝"黑色粉末,再在上面放足量的白磷,迅速扣上烧杯,随后白磷自然,利用这一装置可更准确地测定空气中氧气的体积分数.
（1）黑色粉末的主要成分是什么 $？$对此同学们做出了以下两种猜想:
猜想一:该粉末可能是木炭粉;
猜想二:该粉末可能是铁粉.
根据学过的科学知识,有同学认为猜想一肯定是错误的,你认为他的理由是.

（2）通过实验证明加入的黑色粉末是铁粉,加入铁粉后使测定结果更加准确,原因是.

实验室制氧气的两种方法如下：
方法一： $2H_2{O}_2\stackrel{Mn{O}_2}{=}2H_{2}O+O_2\uparrow$    
方法二： $2KnM{O}_4\stackrel{∆}{=}{K}_{2}Mn{O}_4+Mn{O}_2+O_2\uparrow$

（1）两种方法涉及到的化学反应基本类型都是反应。
（2）下图是实验室用于制取、干燥和收集气体的装置图。仪器A的名称是。现用方法一制取一瓶干燥的氧气，请按气体流向，用导管的编号将装置连接好。

（一）请结合下列实验常用装置，回答有关问题．

（1）写出标号仪器的名称a            
（2）如若用氯酸钾固体加热制取氧气，发生装置应选用____________（选填装置序号）。
（3）实验室用过氧化氢制较纯净的氧气，制取气体时，组装好仪器后，应先____________，再添加药品；收集氧气时，应选用的收集装置是          (填字母)，反应的文字表达式是                   ；若选择装置H收集氧气(H中原来是空气且正放)，则气体从_______管（选填“c”或“d”）进入；
（4） 图中D装置比B装置多用一支小试管，D装置的优点有
①可控制反应的开始和结束       ②节约药品      ③可形成液封防止漏气
（二）实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气含量实验的装置图，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
25mL	15mL	9mL

（2）不断推拉注射器的目的是
（3）若实验测得的结果偏小（氧气的体积分数小于21%），可能的原因有哪些？（列举一条）
（4）反应结束后要将气球内的气体挤出，否则测得的结果             （填偏大、偏小或不变）

空气是一种重要资源，空气质量成为人们日益关注的话题。

（1）利用如图装置可以测定空气中氧气的含量。实验测得空气
中氧气的体积分数为18．2%，请分析该实验出现误差的原因：
                                            。（写一点）
（2）某工业城市空气中二氧化碳含量偏高，其原因可能是                               。为了减缓二氧化碳使全球变暖的趋势，有科学家提出大胆设想：将二氧化碳压缩使其液化，然后将其压入到冰冷的深海中。但也有科学家担心海水中富含二氧化碳后酸度会增加，可能会杀死一些海洋生物，产生其他环境问题等。二氧化碳在深海中的溶解度和在通常状况下的水中的溶解度相比较，是         （填“较大”、“相等”或“较小”）。
（3）经测定该城市某次降雨的pH约为5，该次降雨        （填“是”或“不是”）酸雨，造成该城市空气污染的有害气体主要是                   （写一种气体即可）。
（4）空气污染的一个主要来源是汽车的尾气排放。现用纳米级的某种氧化物做催化剂，使汽车尾气中的两种有毒气体CO和NO反应转化为两种无毒气体，其中一种是空气中含量最高的气体。生成的这两种气体是          和             。

根据下列装置图，回答有关问题：

（1）写出装置中标号仪器的名称：①           ；②           。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为                            ，所选用的发生装置是          （填字母序号，下同）。
（3）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式               ，其
中二氧化锰起          作用，所选用的收集装置是     或E。
（4）用排空气法收集一瓶氧气，验满的方法是                              。

研究和控制化学反应条件有重要意义。
（1）同学们想探究双氧水的溶质质量分数对反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。

实验	30%双氧水的质量（ $g$）	加入的水的体积（ $ml$）	二氧化锰质量（ $g$）	收集时间（ $s$）
1	10	40	5	200
2	20	30	5	100
3	30	20		67

①取用二氧化锰的仪器是（选填编号）。

②写出上述反应的化学反应方程式 。
③实验3中，加入的二氧化锰质量为 $g$。
④相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明。
（2）同学通过查阅资料得知，双氧水在70 ${}^{°}C$以上会较快分解产生氧气。为了验证加 热双氧水也可以产生氧气，同学们选择下图装置（气密性良好）进行实验。实验中观察到试管内产生气泡，但将带火星的木条放在导管口没有复燃，可能的原因是，同学分析原因后，采用了法收集气体，再检验，证明加热双氧水也可产生氧气。

(10分) 某化学小组成功完成了下图所示实验，验证了二氧化碳的组成。探究过程如下：

①                         ；
②称量装有干燥块状木炭的试管D，质量为50.8g，装有碱石灰的装置C质量为110.3g，连接A、B、D、C装置；
③从长颈漏斗加入足量3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯；
④待D中发生反应，熄灭酒精灯；
⑤ 在氧气流中冷却；
⑥称量试管D及剩余固体的质量为50.2g，装置C的质量为112.5g
已知：碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，木炭中的杂质不参与反应，B、C中所装药品足量，能完全吸收相关物质。请回答下列问题：
（1）装置A反应的化学方程式为_____________________，该反应属于_________反应
（2）步骤①为                     
甲．把装置从左到右，从下向上连接起来，检查气密性后装药品　　　　　　　　　　　　　　　　　　乙．把装置从右到左，从下向上连接起来，装药品后检查气密性
丙．把装置从左到右，从下向上连接起来，检查气密性后装药品　　　　　　　　　　　　　　　　　　　丁．把装置从右到左，从下向上连接起来，装药品后检查气密性
（3）B中生石灰的作用是              
甲．吸收水蒸气　　　　　　　　　　　　　　乙．吸收二氧化碳气体
丙．吸收氢气　　　　　　　　　　　　　　 丁．吸收氧气
（4）根据实验数据计算参加反应的氧气的质量为（列式并计算）_____________，从而计算出二氧化碳中碳、氧元素的质量比。
（5）如果步骤⑤在空气中自然冷却，测定结果（即二氧化碳中碳、氧元素的质量比）将                （填偏大、偏小或不变）

I．地铁站里氧气含量的测定
地铁站里氧气的含量应与地面保持一致。现有一瓶从地铁站里收集到的空气样品，康康利用下图实验装置测定样品中氧气的含量。请指出测定时需要注意的事项。（至少3条）

Ⅱ，铁的冶炼
地铁的修建需要大量的钢材。康康用下图装置模拟炼铁的化学原理，请写出反应的化学方程式。为了提高CO的利用率，你将怎样改进此装置？

Ⅲ．金属材料在地铁方面的应用
在地铁修建过程中使用了大量的金属材料
（1）地铁入口处的雨篷骨架用铝合金而不用纯铁的原因是　　　　　　　　　　。
（2）钢轨用锰钢的原因是　　　　　　。
（3）出口处的广告架是金属经焊接而成的，焊条的熔点　　　　　　（填“＞”、“＝”或“＜”）组成焊条的纯属金属的熔点。
Ⅳ．金属的活动性
康康到工地了解了部分金属材料的防锈问题。技术人员告诉他，采用镀锌钢管做水管时，最好不要用铜质接头。为了探究这三种金属的活动性，康康把等表面积的铁片和锌片放入硫酸铜溶液中（如图所示）。请回答：

（4）如何判断它们是否发生了化学反应？
（5）甲试管中反应前后溶液的质量（填“增重”、“不变”或“减轻”），乙试管中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）上述实验不能够完全证明三种金属的活动性，需要补充的实验操作是　　　　　　　　　。
Ⅴ．郑州地铁1号线每车次运送乘客约1800人，走同样的路线，CNG公交车每车次消耗天然气akg（以甲烷计算），每辆CNG公交车运送乘客以60名计。若乘CNG公交车的乘客均改乘地铁1号线，则地铁每运行一车次，可减少二氧化碳排放多少千克？  

向盛有氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀盐酸，搅拌后没有观察到明显现象．教材上借助酸碱指示剂验证了该反应的发生．是否还有其他方法判断该反应的发生呢？小明和小亮两位同学分别进行了实验探究．

【实验探究一】小明同学取上述反应后的溶液少许于试管中，向其中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀生成，再滴加足量的稀硝酸，沉淀不溶解．小明认为白色沉淀是NaCl与AgNO ₃反应生成的，于是得出氢氧化钠与盐酸发生了反应的结论．

【实验探究二】小亮同学取一定量的稀盐酸于烧杯中，向其中逐滴加入氢氧化钠溶液，搅拌并用pH计精确测量烧杯中溶液的pH，绘制溶液的pH随时间变化的曲线如图1所示．小亮根据溶液pH的变化，推断盐酸与氢氧化钠发生了反应．

【讨论交流】（1）针对两位同学的实验探究，老师认为小明同学的结论是错误的，理由是 　　（用化学方程式表示）．

（2）在小亮的实验中，当实验进行到10秒时，溶液中含有的溶质是 　　（填化学式），该溶液能与下列物质发生反应的是 　　（填序号）．

①碳酸钠②氧化铜③硫酸铜 ④镁

（3）从图1的曲线中得知，当实验进行到 　　秒时，酸与碱恰好完全反应．

【拓展延伸】老师将氢氧化钠溶液逐滴加入到盛有稀盐酸的烧杯中，测定溶液的温度，绘制出溶液的温度随氢氧化钠溶液体积的变化而变化的曲线如图2所示，从能量变化的角度看，该反应属于 　　反应（填"吸热"、"放热"）．

【反思评价】有的中和反应没有明显现象，有的中和反应有沉淀生成或固体物质溶解的现象．请写出一个有沉淀生成的中和反应的化学方程式 　　．