初中化学探究题

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		有二氧化碳。

（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。

方案一                                方案二
【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量必须______________，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组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是                      。

实验设计是化学实验的重要环节。请根据下列实验要求回答相关问题:
【活动与探究一】收集不同体积比例的二氧化碳和一氧化碳混合气体。
方案一：如图所示

（1）请写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式                      ：
（2）该实验能获得二氧化碳和一氧化碳混合气体，其原因是                    。
方案二：根据如右图装置所示请回答下列问题：
（提示：饱和NaHCO₃溶液的作用是除去HCl气体，部分夹持装置及导管已略去）

（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：                         。
（2）CO气体应由          （填“a”或“b”）通入,在C中混合后，由另一导管导出。
（3）装置C中浓硫酸的两点主要作用：
①干燥气体，减少实验误差；②                                     。
【活动与探究二】测定某钙片中碳酸钙的质量分数，用如图装置进行如下实验：①取研碎后的钙片4克，倒入气密性良好的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入适量的稀盐酸，置于电子天平上测出装置总质量。②打开活塞，滴入足量稀盐酸后关闭活塞，待气泡不再冒出时，测出反应后装置总质量。③整理相关数据如下表，计算出钙片中碳酸钙的质量分数。

反应前总质量（克）	275.58
反应后总质量（克）	274.92
反应前后质量差（克）	0.66
容器内气体质量差（克）	m

（1）该实验中，如果装置中不加固态干燥剂（吸水不吸二氧化碳)，则最终所算得钙片中碳酸钙的质量将_____________________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2）反应前容器内是空气（密度为ρ₁），反应后全部是CO₂（密度为ρ₂）。则反应前后
容器（容积为V）内的气体质量差m为              。（用字母表示，反应物的体积忽略不计）
（3）小明查阅有关数据后，计算出反应前后容器内的气体质量差m为0.22克，结合表中数据，计算该钙片中碳酸钙的质量分数。（钙片中的其它成分不与盐酸反应）

汽油主要组成元素是碳和氢，发动机中汽油与空气参与了一系列反应．学习小组为了探究某汽车所排放气体的成分，进行如下实验．
【猜想】
该气体可能含有            、           及少量的CO、NO和NO₂等．你猜想含有这些气体的依据是                                  。
【查阅资料】
①NO是无色无味、难溶于水的有毒气体，NO₂是红棕色、有刺激性气味的有毒气体。
②一氧化氮遇到氧气发生反应：2NO+O₂═2NO₂；
二氧化氮通入水中发生反应：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
③CO和NO均可使新鲜血液变质而使颜色变暗．
【实验探究】

实验步骤	实验现象	实验结论及化学方程式
（1）用球胆收集汽车排出气体	--------	--------
（2）闻该气体气味	有刺激性气味	该气体中可能含有
（3）将该气体通入足量澄清石灰水中	有白色沉淀生成	该气体中一定含有       ，生成白色沉淀的化学方程式是          。
（4）	C中新鲜血液颜色变暗；D中有红棕色气体产生。	该气体中，除了(3)所确定的成分外，下列有关其余成分的说法一定不正确的是 ①只含NO ②只含NO2 ③只含CO ④含NO和NO2 ⑤含CO和NO2 ⑥含CO和NO ⑦含CO、NO和NO2
（5）将（4）中C导出的气体通入	观察到     .	该气体中一定含有CO

【计算】将汽车排放的废气经过处理只含二氧化碳和一氧化碳，若用10g这种气体通过足量的氧化铁，高温一段时间后收集到12.4g气体，则10g气体中二氧化碳的质量为           。

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料。某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法(TG)确定其分解后所得固体产物的组成。探究过程如下：
【查阅资料】
1．草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO、CO₂。
2．白色的无水CuSO₄遇水蒸气会变成蓝色。
3. 浓硫酸具有吸水干燥的性质。
4. 氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                       。
（2）可选择以下实验装置中的              （选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。

【问题讨论】
（3）实验过程中观察到：B中白色无水CuSO₄变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊的反应方程式            （填化学方程式），E中               （填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO₂、CO。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是                     。
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有足量的浓氢氧化钠溶液的洗气瓶，其作用是                   。
【数据分析】
（6）称取3.60g草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题:

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为                     。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物， 试通过计算确定该氧化物的化学式或名称              。
请写出计算过程：

某化学兴趣小组同学探究铁的冶炼相关问题，请按要求回答下列问题。
（一）图1是工业炼铁的主要装置，图2是实验室模拟炼铁的装置，

图1                                 图2
（1）图1设备的名称是                。
（2）工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是              。加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外，还能                  。
（3）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式：                  。
（二）上图2为实验室模拟工业炼铁装置图：已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。如果实验成功，请回答下列问题：
（1）图中仪器的名称为                 。
（2）实验过程中的现象：A中                、B中         。
（3）该实验的操作步骤：              。（填序号）
a．点燃A处酒精灯    b．通入CO气体    c．停止通入CO气体   d．熄灭酒精灯。
（4）兴趣小组同学们采集了用热分析仪记录的CO与Fe₂O₃进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线．已知原固体质量为48.0g，如图所示．

①根据图象分析，写出B点时固体成分的化学式                。
②若A点生成物为一成分固定的化合物，请确定其化学式是                。（写出计算过程）
写出氧化铁生成该物质的化学方程式为                 。
（5）若某同学实验中，发现过量的混合液溶液增重0.55g。则仪器①中固体减轻的质量为         g。
（6）实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有             （填序号字母）。
A．收集一氧化碳    B．吸收二氧化碳     C．检验二氧化碳

（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）

空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】
图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。
（1）写出红磷燃烧的符号表达式                 。
（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内气体的            减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。
【问题提出】
有实验资料表明：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，测定结果与理论值往往相差较大。

【实验改进】
Ⅰ. 甲同学根据铁在空气中生锈的原理设计图2实验装置，再次测定空气中氧气含量（装置中装铁粉的纸袋浸有浓食盐水，会加速铁生锈）。
Ⅱ. 乙同学经过思考，在图2的基础上设计了图3实验装置，实验测得实验数据如下表：

时间／h	0	1	2	3	4	5	6	7	8
压强／KP	101.6	89.7	85.4	83.3	82.2	81.]	81.2	81.2	81.2

【交流表达】
（1）根据表中数据计算，改进后测得空气中氧气的体积分数是        (结果精确到0.1%)。
（2）从实验原理角度分析，图2的实验结果比图1准确度更髙的主要原因是：              。
【实验反思】
许多同学用改进前图1装置得出的结论却也与理论值相差不大，其主要原因是：                  

用图甲所示的电解水装置来测定水的组成。

【实验步骤】
（1）按图安装好装置，检验装置气密性。
（2）在Ｕ型管中装入水（水面略低于支管口）。
（3）取下注射器，打开电源一段时间后，关闭电源。
（4）将注射器活塞推到顶后连接注射器，再次打开电源。
当注射器二中活塞停留在10mL刻度时，关闭电源。
（5）检验气体。
【实验结论】水是由          组成的。电解水的符号表达式                 。
【问题讨论】
（1）实验开始时先打开电源通电一段时间后再接上注射器的目的是                   。
（2）实验结束时注射器一中活塞停留在          刻度处。将该注射器带上针头，移向燃着的木条旁，推动活塞，现象是                         。
（3）水电解的过程可用下列图示表示。粒子运动的先后顺序是               。

在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，
① 甲同学设计了如图1的实验方案：在集气瓶内放足量红磷，塞紧橡皮塞，用放大镜聚集太阳光来引燃红磷，待红磷火焰熄灭且集气瓶冷却至室温后，打开止水夹。如果实验成功，那实验过程中观察到的主要现象有        （11）          。

② 乙同学设计了如图2的实验方案：将足量镁粉点燃后放入钟罩装置进行实验，写出镁粉与氧气反应的化学方程式           （12）            。燃烧完毕冷却后水几乎占满整个钟罩，已知镁是一种很活泼的金属，请推测产生这一现象的可能原因        （13）         。如果将图2中镁粉换成碳粉进行相同实验，则  （14） （能或不能）用来测定空气中氧气的含量。

③ 丙同学设计了如图3的实验方案：反应容器是由两个针筒和中间的玻璃管组成的密闭系统，容器内留有30mL空气。加热等铜丝的温度升高后，交替缓缓推动两个注射器活塞，观察到亮红色的铜丝表面覆盖着一层黑色物质（反应方程式：2Cu+O₂     2CuO），实验数据记录如下：

反应前容器内空气体积	反应后容器内气体体积
30mL	X mL

I.反应后容器内气体体积X理论上为 （15）   mL。
II.如果反应结束后测得容器内气体体积为28mL，假设装置气密性完好，那造成实验有误差的原因可能是          （16）             （试举一个即可）。
④ 十八世纪法国化学家拉瓦锡为了研究空气的组成设计的实验如图4，实验原理是汞与氧气在加热条件下会反应生成红色的氧化汞粉末。当年拉瓦锡在观察到汞表面浮起红色渣滓后，还继续加热了12天才停止实验，他这样做的理由是         （17）           。

某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
（1）常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：

某同学用硫酸铜溶液把“把铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该反应的基本反应类型为＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（2）将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，充分反应后过滤，则滤渣中一定含有＿＿＿＿＿，可能含有＿＿＿＿＿＿．
（3）将等质量的镁、铁、锌三种金属分別放入三份溶质质量分数相等的稀盐酸中．生成H₂的质量与反应时间的关系如图所示．金属X是＿＿＿＿＿＿（填化学式，下同），反应后可能已经反应完的金属是＿＿＿＿＿＿，﹣定有剩余的金属是＿＿＿＿＿

（4）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示装置进行实验，对生成气体的成分进行探究．

【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳？
【实验与讨论】
①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，
②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品．
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是＿＿＿＿＿＿．（填字母）。（注：氢氧化钠能与CO₂反应，但不能与CO反应，CO₂的密度约1.5g/l，CO的密度约为1.25g/l）

【实验求证】
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，A中的固体应选用＿＿＿＿＿＿＿，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水＿＿＿＿＿＿＿＿＿，可说明气体样品中含有一氧化碳．
【实验反思】
经过一系列的实验后测得集气瓶中液体里含碳元素0.24g，量筒中液体的读数为96ml，则反应时消耗氧化铜的质量为＿＿＿＿g。

某研究性学习小组对双氧水开展如下研究

（1）图1装置中仪器①的名称为               。
（2）小林同学将MnO₂与水泥按一定比例混合，制作成小块状固体，加入图2装置中制氧气，以方便实验结束回收二氧化锰。其中块状固体应放置在          处(填“A”或“B”)，二氧化锰的作用是         ，该装置中反应的文字表达式是                  。利用该装置反应一段时间后，需停止反应，其操作是                     ，原因是                  。
（3）小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究。
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10％、20％、30％、40％、50％的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的术条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验。三组实验的数据和现象见下表。

	第一组	第二组	第三组
集气瓶编号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容积的体积分数(％)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃	很亮	很亮	复燃	复燃	复燃	很亮

请根据实验回答下列问题：
①本实验中使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：               (填“是”或“否”)。
②收集的氧气占容积的体积分数最低为              %时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气的体积分数是               %(计算结果保留整数)。
③用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如右图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在           ℃。

天然气的主要成分是甲烷（CH₄），某学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：
【提出问题】：甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】：含碳元素的物质完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；无水CuSO₄遇水变蓝。
【猜想与假设】：甲 CO₂  H₂O ；乙 CO  H₂O；
丙 NH₃  CO₂  H₂O；丁 CO₂  CO  H₂O 。
你认为     ①     同学的猜想是错误的，理由是           ②             。
【实验探究】：为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的O₂中燃烧的产物依次通过下列装置：

（1）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是                          。
（2）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，由此推断        同学猜想成立。
【反思与交流】：为避免有毒的CO污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是                   。

某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式                            。
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。我           （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为                      。
（3）小红按右下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。

【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg₃N₂）固体；③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【做出猜想】黄色固体是Mg₃N₂
【实验探究】请设计实验，验证猜想

实验操作	实验现象及结论

【反思与交流】空气中N₂的含量远大于O₂的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg₃N₂，为什么呢？请给出合理的解释                  。（填序号）
A．氧气比氮气更易溶于水       B．氧气比氮气的化学性质更活泼      C．氧气的密度比氮气大
（4）小芳根据小红的实验探究进行了精确的称量，反应前称量打磨后的镁条为8g，在容器中充分燃烧后再次称量所得的固体质量为a，则a的范围是             。

科学探究常用控制实验条件（控制变量）进行对比实验的方法。某同学在探究燃烧条件的时候做了如下实验，实验证明，白磷和红磷都是可燃物。
如图利用白磷和红磷进行燃烧条件的探究实验中，也运用了两个对比实验的方法。

（1）铜片上的白磷和红磷是把_________________作为控制变量的一个对比实验，实验的现象是白磷燃烧，红磷不燃烧，实验的结果证明__________________________。
（2）铜片上的白磷和水中的白磷是把____________作为控制变量的一个对比实验，实验的现象是_______，实验的结果证明________________。

在浓硫酸的催化作用下，固体草酸（H₂C₂O₄）受热分解生成碳的氧化物和水．某化学课外兴趣小组对碳的氧化物的成分进行了实验探究．
【提出问题】如何通过实验确定碳的氧化物的成分．
【猜想】

猜想1	猜想2	猜想3
只有CO	只有	CO和CO2都有

【设计实验】基于猜想3，兴趣小组同学设计了如图实验装置：

【实验探究】
（1）实验过程中观察到                装置（填字母）中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解时有CO₂气体产生,A中发生的化学方程式为_____________________________
（2）实验过程中还观察到以下实验现象：①C装置中澄清石灰水不变浑浊；②E装置中__________________；③F装置中                     ，证明有CO气体．
【实验结论】通过实验探究证明：猜想3成立．草酸分解的化学方程式是                ．
【问题讨论】
（1）C装置的作用是
（2）装置末端酒精灯的作用是                     ．
【计算】兴趣小组的四位男同学对学校角落的一堆石灰石产生了兴趣，他们想知道其中含碳酸钙的质量分数，于是他们取来了一些石灰石，并取稀盐酸200g，平均分成4份，每人进行了一次实验，结果如下：

实验	1	2	3	4
加入样品的质量/g	5	10	15	20
生成CO2的质量/g	1.54	3.08	4.4	m

①m的数值是                  ．
②请你协助他们计算这种石灰石中碳酸钙的质量分数？（写出完整的计算过程）