初中化学探究题

下面是几位同学测量空气中氧气体积分数的四个实验，请你参与他们的探究：

[实验一]小强采用A图所示的装置进行实验：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时缓慢推拉两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。
（1）在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是                  。
[实验二]：小红采用B图所示的装置进行实验：实验过程如下：
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：用放大镜点燃燃烧匙内的红磷．
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）集气瓶中剩余的气体主要是              ，根据实验推断它的化学性质有          。
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积小于总容积的1/5 ，其原因可能是              。
（3）红磷燃烧的现象是                    ，其符号表达式为            
[实验三]小华同学打算采用C图所示的装置进行实验：锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，该装置气密性良好。装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹。先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出。
请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是___________________。
（2）待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：①注射器中的水自动喷射出来，②当注射器中的水还剩        mL时停止下流。
[实验四]小明用图D装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%．
（1）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是                         。
（2）若镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的          %,现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中还有         。

电石的主要成分是碳化钙（CaC₂），可以与水反应生成一种可燃性气体及白色固体。某化学兴趣小组对它的化学性质产生了浓厚的兴趣并进行下列探究。
【查阅资料】乙炔（C₂H₂）燃烧时伴有大量黑烟。氢气（H₂）燃烧时发出淡蓝色火焰，用冷而干的烧杯罩在火焰上方烧杯内壁有水雾产生。CaO+H₂O→Ca(OH)₂。Ca(OH)₂溶液能使酚酞变红。
【猜想与假设】
电石与水反应生成的可燃性气体是：O₂、H₂或乙炔（C₂H₂）；电石与水反应生成的白色固体是：氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙。
大家讨论后一致认为该气体不可能是O₂，原因是                     ，白色固体不可能是氧化钙，原因是                            。
【实验探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取适量电石加水反应，收集生成的气体，验纯后点燃。	气体燃烧，产生黄色火焰并伴有浓烈黑烟。	电石与水反应产生的气体是         。
（2）取适量反应后生成的固体于试管中，滴加过量稀盐酸。	固体溶解，           。	电石与水反应产生的固体不是碳酸钙
（3）取适量反应后生成的固体于试管中加水，向上层清液中滴加2~3滴               。	溶液变红	电石与水反应产生的固体是氢氧化钙

【反思交流】载有电石的货车可以在雨中整整燃烧一天而不熄灭，说明电石与水的反应是
（填“吸热”或“放热”）反应。

某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究：

（1）如上图甲所示装置和药品进行实验，集气瓶中发生反应的文字或符号表达式为               ，实验中可观察到红磷燃烧的现象是                     。
（2）该组同学做了6次实验，整理数据如下：

	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	19	20	22	18

（注：集气瓶容积为100mL）通过6次实验，该组同学探究出氧气约占空气体积的             ，该组同学通过多次实验得出结论的目的是                     ，通过该实验还可以推断出集气瓶中剩余气体的物理性质是             ，化学性质是                。
（3）小林同学利用甲图装置测定空气中氧气的含量，下列操作会使测定结果偏小的是（填序号）
A.实验装置可能漏气
B．实验中所取的红磷过量
C.实验前没有将弹簧夹夹紧
D.红磷燃烧结束后，没等装置冷却就打开弹簧夹
（4）小明同学认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，小丽同学认为不可以，其原因是                 ，小强同学预先在集气瓶内加入       溶液反应后，用木炭做实验也收到了较好的效果。
（5）小芳同学用镁条代替红磷来测定空气中氧气的含量．结果却发现倒吸的水量远远超过刚才实验的体积．小组内的同学帮她仔细检查，发现装置的气密性及操作步骤均无问题。你认为造成此现象的原因可能是                   。
（6）小组内同学查阅资料后知道白磷40℃即燃烧，燃烧产物与红磷相同，于是采用改进后的乙装置进行重新探究。主要操作是：在实际容积为100ml的集气瓶里先装进30ml的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。
①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是          ，若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为          ml。
②你认为集气瓶里预先装进的水有哪些作用？（       ）（填序号）
a.加快集气瓶冷却    b.液封导气管末端以防气体逸出    c.缓冲集气瓶内气压的骤然升高

．小雨阅读课外资料得知：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，于是她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】小雨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）表中待测数据为                   ，若实验②比实验①的“待测数据”更_________ （选填“大”或“小”），说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率；
（2）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】氧化铜也可作氯酸钾分解的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设汁实验③和实验②对比的目的是_________               
【反思】（1）同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，请设计实验方案进行验证_________________。
（2）同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究 (探究一种因素即可)。

(9分)科学探究是奇妙的过程，请你一起参与下列有关过氧化氢溶液制备氧气的探究实验。
（1）问题1 过氧化氢溶液分解速率与催化剂种类有关吗？
在常温下，在相同质量、相同浓度的过氧化氢溶液中，分别加入1g二氧化锰和x g氧化铜，测量各生成一瓶（相同体积）氧气所需的时间。实验数据记录如下：

实验编号	Ⅰ	Ⅱ
反应物	5%过氧化氢溶液	5%过氧化氢溶液
催化剂	1 g 二氧化锰	x g 氧化铜
时 间	46 s	84 s

上述实验中可用排水法收集氧气，理由是              。实验Ⅰ反应的文字表达式是               ，若实验时忘了加入二氧化锰固体，结果是              。实验Ⅱ中x的值应为         。本实验中，与发生装置连接用来测量O₂体积的装置可以用下图中的          （填编号）。

实验结论1：                              。
（2）问题2 过氧化氢溶液分解速率与反应物浓度有关吗？
实验数据记录如下：

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

实验结论2：在相同条件下，                             。
上述实验中除了量筒外还需用到的测量仪器有                    （写出其中一种）。
（3）影响过氧化氢溶液分解速率可能还与温度有关，请设计实验方案进行验证：             。

下列是初中化学的两个实验，按要求回答问题：
（1）某课外活动小组设计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            
该实验可观察到的现象为            
该实验中红磷稍过量，目的是            
②由实验现象可得出的结论是                   
（2）某课外活动小组设计如图装置研究分子的性质：

① 向盛有约20ml蒸馏水的小烧杯①中加入5～6滴酚酞溶液，搅拌均匀观察到溶液            
② 从上述烧杯①中取少量溶液置于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，观察到溶液            
③ 另取一个烧杯②（如图），加入约5ml浓氨水。用一个大烧杯罩住①②两个小烧杯。过了几分钟，观察到            
综合②③实验说明分子                         
反思：为什么两个烧杯不同时变色呢？
查阅资料：不同的分子在相同的条件下运动速率不同。
由此可根据现象推断               分子运动速率快（填氨或酚酞）。

化学兴趣小组的三位同学对蜡烛（主要成分是石蜡）及其燃烧进行了如下探究。

（1）贝贝取一支蜡烛，用小刀切下一小块，把它放入水中，蜡烛浮在水面上。结论：石蜡的密度比水_______；
（2）芳芳点燃蜡烛，观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中（如上图所示）约1s后取出，可以看到火柴梗的________________（填“a”“b” 或“c”）处最先碳化。结论：蜡烛火焰的__________________温度最高；
（3）婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是_________________。

A．反复实验，并观察是否有相同现象

B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么

C．认为与本次实验目的无关，不予理睬

D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因

（4）三位同学在探究的过程中，将短玻璃导管插入焰心，发现另一端也可以点燃。
【提出问题】导管里一定有可燃性气体，气体成分可能会是什么呢？
【猜想】贝贝认为：可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳 (一氧化碳具有可燃性) 。
芳芳认为：可能是蜡烛受热后产生的石蜡蒸气。
婷婷认为：可能以上两种情况都有。
【实验方案】换一根较长的导管，并用冷的湿毛巾包住导管，然后在导管另一端做点火实验。
【现象与结论】
如果观察到                        现象，则贝贝的猜想正确；
如果观察到                        现象，则芳芳的猜想正确；
如果观察到                        现象，则婷婷的猜想正确。

请你参与某学习小组的下列探究活动，并回答问题。
【发现问题】小明将一支燃烧正旺的蜡烛轻轻吹灭后，发现烛芯处产生一缕白烟。
【提出问题】小明想：这缕白烟的成分是什么呢？
【猜想假设】大家展开了激烈的讨论。小亮猜测白烟是蜡烛燃烧时产生的二氧化碳；小光猜测白烟是蜡烛燃烧时产生的水蒸气；小明猜测白烟是石蜡蒸气冷凝成的石蜡固体颗粒。
【收集证据】
（1）查阅资料：烟是由固体颗粒形成的，雾是由小液滴形成的。石蜡的熔点和沸点都很低，很容易液化或汽化。二氧化碳是无色且能使澄清石灰水变浑浊的气体。
（2）实验探究：
①吹灭蜡烛，立即用一个蘸有澄清石灰水的烧杯罩住白烟，观察到澄清石灰水              。小亮由此得出结论：白烟是二氧化碳。
②吹灭蜡烛，立即用一块干而冷的玻璃片放在白烟上，玻璃片上没有水雾，而是出现了一些白色固体物质。小光由此得出结论：白烟不是______________。
③吹灭蜡烛，立即用燃着的木条靠近白烟，发现蜡烛重新被点燃，说明白烟具有可燃性，这为_________同学的猜测提供了证明，同时排除了___________同学的猜测。
【结论与解释】
（3）由以上探究结果可知：____________同学的猜测是正确的。
（4）小亮在实验时确实看到了石灰水变浑浊，但他获得的结论不正确，原因是_______________。
【反思与评价】
（5）小光同学的反思是：蜡烛燃烧产生水，由于温度高于100℃而呈气态，不会凝结成雾状，所以不应该猜测白烟是水蒸气。
（6）酒精在空气中燃烧产物与石蜡在空气中燃烧的产物相同，写出酒精燃烧的文字表达式_______________

利用下列所示仪器、药品（及其它必要物品）设计制取氧气和试验其性质的实验对比方案。

（1）对比加入试剂顺序对于制取氧气反应速率的影响

方法一：把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中	方法二：把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰的试管中
现象：方法一中，立即产生大量的气泡，一会儿，产生气泡的速度越来越慢； 方法二中，持续并均匀地产生气泡；
结论：方法__① ____可以得到平稳的氧气流。通过对比实验可知，对于固体和液体反应制取气体时，加入试剂的顺序对反应速率有影响，若想得到平稳的气流，应该先加___②____，（填“固体”或“液体”，下同）然后再缓缓加入 _____③_____

 
（2）对比不同反应物制取氧气的反应速率

反应物药品的名称	反应的文字表达式	填选用制取和收集装置的仪器名称
方法一：过氧化氢溶液、二氧化锰	①_____________________	试管（带支管）、注射器、__②____
方法二：氯酸钾、二氧化锰	③___________________	此空不用填
结论：对比两种制取氧气的方法，方法一更简单。因为同样在二氧化锰的催化剂下，该方法制取氧气反应迅速，______ ④    _________。

 
（3）对比硫在空气里与在氧气中燃烧的现象

实验名称	操作步骤	实验现象
硫在空气里燃烧	取少量的硫粉于燃烧匙中，把燃烧匙放置在外焰上加热至硫粉燃烧起来，观察现象	①_____________________
硫在氧气中燃烧	②_____________________	硫在氧气中燃烧更剧烈，发出_____③____火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
结论：条件（如浓度、温度）对化学反应是有影响的。硫在空气中燃烧不如在氧气中燃烧剧烈，是因为空气中_________④_________相对较少。

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（填编号）          。
A．蜡烛      B．红磷      C．硫粉
为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证          。

（2）小组同学共同设计了如下图的两套装置， 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100mL）

组   别	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	14	20	28	19

 
（3）根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理是                       。
[分组讨论]
（4）第三组同学进入集气瓶中水的体积明显比其他组同学少，原因是               （答一条）
第五组同学进入集气瓶中水的体积明显比其他组同学多，原因是                    （答一条）
（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             。
[实验总结]
（6）小组的同学反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是                    。

如图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题。（友情提示：以下
所选装置均填装置标号）

（1）写出序号为①②③的仪器名称：①           ；②            ；③               。
（2）写出你知道的化学实验中可选用装置C制取气体的文字表达式               ；
①该装置中试管口要略向下倾斜目的是                             ；
②收集所得气体可选用的一种装置是                 。
③如何检验收集的气体是氧气？                                                   。
④若收集一瓶氧气，供硫粉在氧气中燃烧的实验使用，最好选用气体的收集装置中的                ，
理由是：                                      
⑤若用A装置和B装置制氧气，最好选择A装置理由：                        
（3）某学校化学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：
①取5只250mL集气瓶，分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5；
②用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1～5号瓶中的水排去；
③将带火星的木条依次插入1～5号瓶中，把观察到现象和计算数据，填入下表。

集气瓶标号	1	2	3	4	5
集气瓶中氧气的体积分数	28．9％	36．8％	44．7％	52．6％	60．5％
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃

试回答下列问题：
①实验室中采用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，可采用的发生装置是（填标号）           ，理由是                          。其反应的文字表达式是                       ，该反应所属的基本反应类型是                    。
②根据以上实验事实，下列说法中正确的是          （填写相应的标号）。
A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B．集气瓶中氧气的体积分数≥52．6％时，带火星的木条就能复燃
C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃
③上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。请你再举一例，将实验内容和实验现象填写在下表中：

实验内容	实验现象	实验结论
		氧气浓度越大，燃烧越剧烈

 
（4）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热引起发生装置炸裂。你认为上图中最适合制取乙炔气体的发生装置是               ；如果用图所示装置收集乙炔，气体应从             （填“a”或“b”）端管口通入。

控制变量是科学探究的重要方法之一。小华同学实验中发现：把质量相等的不同物质放入同样一杯水中，有的溶解快，有的溶解多，有的溶解又快又多。是哪些因素影响着物质溶解的快慢与多少呢？
请你参考下表硝酸钾的溶解度随温度的变化关系，以硝酸钾为例，选择一种可能影响硝酸钾溶解快慢的因素设计实验进行探究：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
溶解度（g）	31.6	45.8	63.9	85.5	110	138	168

①影响因素：                实验中，控制不变的因素是                       。
②实验方案：                                                               

【2015年江苏省苏州市】食盐是一种重要的化工原料。请回答下列问题。
（1）请完善实验室除去粗盐中泥沙等难溶性杂质的实验步骤。

①操作Ⅰ所用的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒和               。
②在蒸发过程中，待            时，停止加热，利用余热将滤液蒸干。
（2）由于粗盐中含有少量MgCl₂、CaCl₂、Na₂SO₄等杂质，不能满足化工生产的要求，因此必须将粗盐进行精制。流程如下图。

①加入稍过量的Na₂CO₃溶液除了能除去粗盐中的CaCl₂外，它还有一个作用是     （用化学方程式表示）。
②通过操作Ⅲ所得滤液中的溶质有     （用化学式表示）。
（3）若有溶质质量分数为10%的氯化钠不饱和溶液100 kg，要将其变成20 ℃时氯化钠的饱和溶液，以满足化工生产的需要，可采用的最简便方法是              。已知：20 ℃时氯化钠的溶解度为36g。

【2015年四川省泸州市】草木灰是农家肥料，主要含钾盐。请回答相关问题。
【分离提纯】
（1）在烧杯里放一定量的草木灰，加入水，同时用玻璃棒搅拌。浸出溶液中主要含有的金属阳离子是   ^＋       。
（2）把烧杯中的草木灰连同浸出液一起过滤。如果滤液仍然浑浊，处理的方法是             。
（3）把滤液倒入蒸发皿里，加热，用玻璃棒搅拌。当蒸发到                            时，停止加热。
【成分探究】
取（3）所得的晶体少量溶于水，分到两支试管中。
（4）第一支：滴加盐酸，产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体。请写出化学方程式：
①加盐酸：                                    ；
②产生浑浊：                                       。
（5）第二支：滴加酚酞溶液后，溶液变为          色，说明溶液呈碱性。为证明溶液呈碱性是由CO₃^2－引起的，再向试管中加入          〔可供选择试剂：澄清石灰水、KCl溶液（呈中性）、CaCl₂溶液（呈中性）〕，此时发生反应的方程式为           ，当看到                  时即可证明。因此，草木灰         （填“能”或“不能”）与铵态氮肥混合施用。

【2015年湖北省武汉市】有一包白色固体可能含碳酸钠、硫酸钠、氯化钾、硝酸钡、氢氧化钠中的一种或几种。某化学兴趣小组为探究其成分做了以下实验：
Ⅰ．取少量固体于烧杯中，逐渐加水并不断搅拌，烧杯内固体的质量随加入水的质量的变化如图1所示；
Ⅱ．取少量B点时的清液于试管中，滴加酚酞溶液，酚酞溶液不变色；
Ⅲ．继续向烧杯中滴加稀硝酸并不断搅拌，烧杯内固体的质量随加入稀硝酸的质量的变化如图2所示。

请回答下列问题：
（1）BC段可观察到的现象是                               ，从C到D液体的pH        （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）原白色固体中一定含有                     ，可能含有                          ；
（3）D点时，溶液中一定含有的溶质是                                 ；
（4）为进一步探究该白色固体的成分，该组同学取少量原固体样品于试管中，加足量水溶解，加       ，过滤；再向滤液中加                ，观察现象。