初中化学探究题

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

化学兴趣小组的同学将足量的锌粒加入到浓硫酸中，发现有大量的气泡放出，他们对气体的成分进行了探究。

【提出问题】锌粒加入浓硫酸后生成的气体是什么？

【查阅资料】

①浓硫酸能与锌反应，但不产生氢气，也不会产生氧气；

②SO₂有刺激性气味，易溶于水，能使品红（一种红色色素）溶液褪色。

【提出猜想】

甲：气体是H₂；

乙：气体是SO₂；

丙：气体是SO₂和H₂；

【实验探究】

为了验证上述猜想。同学们在老师的指导下设计了如下图的装置（部分夹持器材略去，假设每个能发生的反应都完全进行）进行探究：

（1）实验开始后，观察到A中品红溶液褪色，证明气体中含有　　。

（2）B装置的作用是　　。

（3）C装置在点燃酒精灯加热之前应先通一段时间的气体，目的是　　；加热一段时间后，观察到　　，证明气体中含有H₂。

（4）写出D瓶中发生的反应的化学方程式　　。

【讨论】

（1）锌和浓硫酸反应生成硫酸锌、水和二氧化硫，为什么在反应过程中又产生了氢气呢？用文字简述原因：　　。

（2）锌与浓硫酸和稀硫酸反应都可以产生硫酸锌，如果需要制取硫酸锌，用锌与稀硫酸反应的优点是　　（任填一种合理的答案）。

小丽通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。

小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】

实验步骤	实验现象	化学方程式
取一只250 mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中	木炭燃烧得更旺	化学方程式I

表中，化学方程式I是                              。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是                            。
实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。
同学们在老师的指导下用250 mL 集气瓶设计了如下图所示装置，进行实验，并重复多次。

【实验记录 】

实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性		装置的气密性良好
②	加入药品，瓶装满水，将装置连接固定
③	打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b	A中水进入到B中，B中水的体积为200 mL。	收集200 mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④	用凸透镜聚光引燃白磷	燃烧，产生大量白烟
⑤	待白磷熄灭并冷却到室温，操作I	现象I	小丽收集的气体不是纯净的氧气

表中，操作I是                。现象I是                   。
上述反应化学表达式是                         。
【数据记录】

实验次序	1	2	3	4	5
B中剩余水体积/mL	100	42	39	41	38

【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。取余下四次平均值计算，小丽所带气体中氧气的体积分数为          % 。
【实验反思】
（1）这台制氧机制氧气的过程发生的变化属于            （填“物理变化”或“化学变化”）。
（2）导致第1组数据产生较大误差的可能原因是                     。

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         。

某研究小组在学习氧气的化学性质时发现：铁丝在氧气中燃烧没有火焰，而蜡烛在氧气中燃烧却有明亮的火焰。该小组同学进行了如下探究。① 写出铁丝在氧气中燃烧的文字表式：                             。

② 探究一：蜡烛燃烧产生火焰的原因是什么？
点燃蜡烛，将金属导管一端伸入内焰，导出其中物质，在另一端管口点燃，也有火焰产生（如右图所示）。由此可知：蜡烛燃烧产生的火焰是
由            （填“固态”或“气态”）物质燃烧形成的。

(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：             。

化学实验室常取用氢氧化钠溶液，当多次揭开其瓶盖后，同学们猜想该试剂可能变质了，在征得老师同意后，开展了以下探究：

【提出问题1】该瓶氢氧化钠溶液是否变质了呢？

【实验探究1】

实验操作	实验现象	化学方程式	实验结论
取少量该溶液于试管中，滴加几滴稀盐酸	有气泡产生		氢氧化钠溶液一定变质了

NaOH溶液变质的原因　　（用化学方程式表示）

【提出问题2】该瓶氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质呢？

【查阅资料】氯化钙溶液、氯化钠溶液均呈中性，碳酸钠溶液呈碱性．

【实验探究2】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量该溶液于试管中加水溶解，滴加过量的CaCl2溶液，并不断振荡		说明原溶液中一定含有Na2CO3
②　　，滴加酚酞溶液	溶液变为红色	说明原溶液中一定还含有NaOH

【实验结论】该氢氧化钠溶液　　（填“部分”或“全部”）变质．

【反思与评价】

（1）在上述【实验探究2】中，甲提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，你认为该方案　　（填“可行”或“不可行”），原因是　　（用化学方程式表示）．

（2）若将【实验探究2】‚中加入的酚酞溶液换为某盐溶液，会产生与‚中不同的实验现象，也可得出‚中相同的结论．写出一种符合条件的盐的化学式　　．

【理解与应用】氢氧化钠溶液容易变质，必须密封保存，用后应立即盖上瓶盖．

二氧化碳是人类生存不可缺少的物质，某兴趣小组利用如图装置对二氧化碳的性质进行以下探究。（夹持装置已省略）

（1）探究一：检查装置的气密性，打开 $k_1$，关闭 $k_2$、 $k_3$，往B中加入药品。一段时间后观察到③处纸花先变红，①处纸花后变红，②处纸花不变色，说明二氧化碳能与水反应，该反应的化学方程式为 　 　，也能证明二氧化碳具有的物理性质是 　 　。

（2）探究二：打开 $k_2$，关闭 $k_1$、 $k_3$，C中出现浑浊，说明二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙。有同学质疑：白色固体可能是二氧化碳与水反应导致溶液中水减少而析出的氢氧化钙，小组同学向C中加入足量的水验证，白色固体不溶解，该方法利用了氢氧化钙和碳酸钙 　 　（填具体性质）。

（3）探究三：打开 $k_3$，关闭 $k_1$、 $k_2$，一段时间后，D中无明显现象。小组同学通过探究二的结论推理，二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠。为验证推理是否正确，进行了如下实验。

操作	现象	结论
向D反应后的溶液中加入足量的氯化钡溶液，振荡，观察现象		二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠

（4）废液处理：小组同学在对D试管的废液过滤后分类处理时，测得滤液显碱性，故向滤液中加入稀盐酸调节酸碱度，发现滴入盐酸时产生气泡，经检验该气体为二氧化碳，得出新的结论，探究三中二氧化碳与氢氧化钠反应除生成碳酸钠和水外，还生成 　 　。

（5）依据二氧化碳的性质写出二氧化碳与氢氧化钾溶液反应的一个化学方程式：　 　。

某小组同学进行了有关蜡烛成分测定的实验

实验步骤	现象	结论
	在蜡烛火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯	烧杯内壁有小液滴	产物中有
将内壁涂有      的烧杯罩在火焰上方		产物中有二氧化碳

由此可知：蜡烛的成分主要由           元素组成，可能还含有                 。

化合价是一个重要的化学概念。下面是对元素化合价的部分探究过程。
化学上用“化合价”来表示原子之间____________________。
【提出问题一】元素正负化合价有何规律？
推测一：金属元素都显正价；
推测二：非金属元素只有负价。
【举例及分析一】
（1）.NaCl、FeO、Al₂O₃中金属元素化合价分别为+1、+2、+3，其他金属也都显正价，推测一正确。金属都显正价的可能原因为________________________。
（2）.H₂O、SO₂、CO₂中H、O、S、C元素的化合价分别为+1、-2、+4、+4,说明推测二__________(填“成立”或“不成立”)。
（3）.金属元素与非金属元素形成化合物时，非金属元素显___________价。
【提出问题二】一种元素只有一种化合价吗？
推测一：一种元素只有一种化合价；
推测二：_____________________________。
【举例及分析二】
（1）.NaCl、NaOH、NaNO₃、Na₂SO₄等物质中Na元素都显+1价，推测一成立。
（2）.H₂S、SO₂、SO₃、H₂SO₃等物质中S元素化合不同，S元素化合价分别为-2、+4、+6、___________价。推测二成立。
【结论二】推测一、二都有道理，通过上述举例分析及结合教材上所给元素的化合价，可知__________。
【提出问题三】在同种化合物中，同种元素一定具有相同的化合价吗？
推测一：在同种化合物中，同种元素一定具有相同的化合价；
推测二：在同种化合物中，同种元素不一定具有相同的化合价。
【举例及分析三】NH4NO3中N元素的化合价分别为___________、___________。
【结论三】推测二成立。

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 　　。

为了探究分子的运动性，小强进行下面的实验：
步骤一：如下图所示：

问题：Ⅰ：实验（3）中，滤纸条的变化情况是：                              。
Ⅱ：分析上面三个实验的现象，简单解释滤纸变红的原因？                     。
步骤二：小强用剪刀在滤纸上剪取一条长滤纸，并在滤纸条上间隔地滴入酚酞溶液，然后放进试管里。最后用蘸有浓氨水的棉花团塞住试管（如右图所示），观察现象。

问题：Ⅰ：上面实验观察到的现象是                 ，说明分子                。
Ⅱ：该实验还说明浓氨水的物理性质有                    。
反思与交流：
（1）步骤一在整个探究实验中所起的作用是                 ，三个实验中没必要做的实验是              。
（2）有人说：“在实验步骤一中，要获得‘酚酞遇氨水变红’这个结论不是很严密，因为滤纸变红，有可能跟滤纸中某种化学成分有关。具体地说，有可能是酚酞跟氨水作用，生成的某种物质再跟滤纸中的该种化学成分发生作用而使滤纸变红。”
你同意上面说法吗？答：          。为了验证他（她）的说法，你补做的实验是（请简单写出实验过程）                             。

按照体积计算空气中氧气约占         %，某化学兴趣小组的同学按照课本的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验（图1），但测出的氧气体积分数明显偏小．请你参与探究：

【提出问题】
造成误差的原因是什么？如何改进课本实验装置？
【查阅资料】
①

	颜色、状态	熔点/℃	燃烧所需最低温度/℃	密度/g•cm^﹣3
红磷	暗红色固体	590	240	2.34
白磷	白色固体	44.1	40	1.82

②二氧化碳气体能被氢氧化钠溶液吸收
③在加热的条件下铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体
【猜     想】
甲同学：可能是导管内原存有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性；
乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故；
你还能做的猜想是                          （写一点即可）。
【交流与讨论】
（1）写出图1中集气瓶中发生反应的文字或符号表达式                                  ；
（2）丙同学认为，用木炭代替红磷也能完成图1的实验，但事先要在集气瓶中放入一定量的                     ；
（3）他们对图1实验装置进行了如图2的改进．

①甲同学提出应把红磷更换为白磷，理由是                            ；
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，利用了金属铜的                       性；
③与图1实验装置相比，图2装置的一个优点是                          ；
【探究与反思】
（1）为验证乙同学的猜想，将铜粉在残余气体中加热，观察到铜粉变黑，所以乙同学的猜想          （选填“合理”或“不合理”）；
（2）大家采用改进的实验装置（图2）进行实验（左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份，并标刻度线），待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失，同时能观察到                    ，得到了较准确的数据，但又意外发现左玻璃管内壁上端附着白色固体．左玻璃管上端的白色固体主要成分可能是                  。

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：                。

氧气是生产生活中重要的物质。
（1）氧气有很多用途。下列属于氧气用途的是           和            （填序号）。

A．医疗急救

B．食品防腐

C．航天火箭

D．霓虹灯

（2）氧气能跟很多物质反应。根据下图所示实验，并阅读资料，回答下列问题。

Ⅰ．小明对图1铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射进行探究。下表是他将纯镁条和不同含碳量的铁丝（镁条和铁丝直径均为0.4mm）放入氧气中燃烧时的实验现象的记录．请你分析回答：

物质	镁条	含碳0.05%的铁丝	含碳0.2%的铁丝	含碳0.6%的铁丝
燃烧时 的现象	剧烈燃烧，发出 耀眼白光，无火星	剧烈燃烧 极少火星	剧烈燃烧 少量火星	未填

①表中“未填”部分的内容应为__                    ___；
②铁丝在氧气燃烧的文字表达式是___                    。
集气瓶底部放少量水或细沙的作用是______________________
③通过以上探究，你认为铁丝燃烧产生火星四射现象的原因可能是__               ____。
Ⅱ.图2中的反应现象为                     ，反应的文字表达式为                   ，集气瓶中加入的液体可能是              ，其主要目的是___                         。