初中化学生活中的常见化合物探究题

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：                。

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 　　。

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。

（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）

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 　　．

小明参观某养鱼池时，好奇地发现农民向养鱼池撒一种叫做过氧化钙的淡黄色
固体，用来增加鱼池中的含氧量。小明刚学完氧气的实验室制法，于是他想可否用过氧化钙制取氧气。
【提出问题】过氧化钙可否用于制取氧气？
【查阅材料】部分内容如下：过氧化钙（CaO₂）室温下稳定，在300℃时分解生成氧气，可做增氧剂、杀菌剂等。
【猜想与验证】
小明依据上述材料，提出猜想Ⅰ：                       ，然后进行以下实验：

实验装置	实验主要过程
	检验装置气密性。 加入过氧化钙于试管中，加热，导管口有大量气泡冒出。 收集满一瓶气体。 ④ 停止加热。熄灭酒精灯前，应___________________。 ⑤ 检验气体。方法是______________________。

（2）小明联想到农民用过氧化钙增加鱼池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。
猜想Ⅱ：过氧化钙与水反应可制取氧气

检验装置气密性。 ② 加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几 乎收集不到气体。该装置放置到第二天，集气瓶只收集到极少量 气体，振荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出。

【实验结论】不能用过氧化钙与水反应制取氧气。
【分析与反思】
①虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小明认为农民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是________________________。
②小明希望对此实验进行改进，使该反应加快，你能帮他提出建议吗？你的合理建议：
_________________________。
以上建议是否可行，还需进一步通过实验验证。

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是     。
【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氧化铜均匀混合加热
【实验现象分析】Ⅲ中X的值应为          ，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，这些步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后         和          都不变。
【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的符号表达式为             。
【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是                          。
【提出问题】②MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应有何影响？

【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应的影响”，实验中为3%H₂O₂溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）
【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO₂与不同体积的3%H₂O₂溶液混合”的实验结果，从图中可以看出                    。
（2）当用“3%H₂O₂溶液8毫升与不同质量的MnO₂混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当MnO₂的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求。在此实验条件下，若MnO₂的质量有4克（一药匙），就能使下图          （填字母）烧杯中所装的3%H₂O₂溶液，其分解速度最接近实验要求。

矿物资源的综合利用，可以节约资源与能源．黄铁矿的主要成分为二硫化亚铁（FeS ₂），黄铁矿煅烧的化学方程式：4FeS ₂+11O ₂═2Fe ₂O ₃+8SO ₂．产生的SO ₂用于生产硫酸，矿渣（含有少量的硫元素）用于冶铁．

查阅资料：SO ₂气体能使品红溶液褪色，能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为SO ₂+Ca（OH） ₂═CaSO ₃↓+H ₂O．

（1）FeS ₂中硫元素的化合价为 　　．矿渣在炼铁高炉内反应产生的高炉气含CO、CO ₂、SO ₂等气体，其中 　　是形成酸雨的气体．

（2）某化学兴趣小组为检验高炉气中的CO、CO ₂、SO ₂，设计了如图所示装置（不考虑其他气体对该实验的影响）．

①该装置不能检验出的气体是 　　．

②装置B的作用是 　　．

③装置E中发生反应的化学方程式为 　　．

④确认高炉气中含CO的依据是 　　（填小写字母）．

a．装置C中澄清石灰水变浑浊      b．装置C中澄清石灰水不变浑浊

c．装置E中黑色粉末变成红色      d．装置F中澄清石灰水变浑浊

（3）请指出该装置存在的一处明显缺陷 　　．

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两套装置图，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）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                    ．
（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？（列举两条）

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                     。

某学习小组对酸与碱发生中和反应进行探究，请你参与实验。

实验活动一：用酸碱指示剂探究酸与碱反应的过程。

【实验1】小组同学设计并进行如下实验。

实验编号	实验方法与操作	实验现象	解释与结论
①	取3mL溶质质量分数为4%的NaOH溶液于试管中，滴1、2滴酚酞溶液		加入稀盐酸后，NaOH溶液中 　　（填离子符号）浓度减小，进而证明酸与碱能发生反应。
②	向上述溶液逐渐滴入稀盐酸，振荡	溶液刚好褪色
③	向上述刚好褪色的溶液中再滴2滴溶质质量分数为4%的NaOH溶液，振荡后，再次滴入微量稀盐酸，振荡

（1）配制50g溶质质量分数为4%的NaOH溶液，所需水的质量是 　　g。

（2）向上述刚好褪色的溶液中加入 　　（填字母序号）也能达到实验目的。

A.MgCl ₂溶液

B.稀H ₂SO ₄

C.AgNO ₃溶液

D.Ba（OH） ₂溶液

实验活动二：用变色硅胶验证酸与碱反应生成了水。

【查阅资料】Ⅰ.变色硅胶吸水后由蓝色变为红色。

Ⅱ.无水醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水。

【实验2】小组同学在老师的指导下，进行如图所示的三个实验。

【讨论与交流】

（3）证明无水醋酸与氢氧化钠反应有水生成的现象是 　　。小芳认为【实验2】不严密，还应补充的实验是 　　。

（4）实验过程中，观察到丙的U形管内液面左低右高，出现该现象的原因可能是无水醋酸与氢氧化钠反应时放热或 　　。

小明在进行粗盐提纯和配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液时，遇到了如下的问题，请你帮助小明来解答下列问题．

（1）粗盐提纯的步骤为：溶解、　　、蒸发、计算产率．

（2）经过滤后，食盐水仍浑浊的可能原因是　　（答一点即可）．

（3）在蒸发实验操作中，当蒸发皿中出现　　时停止加热．

（4）将配制好的氯化钠溶液，装入试剂瓶时不小心溅出，则剩余溶液中溶质的质量分数　　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如右图。该同学的实验步骤如下：

①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记。
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。
请回答下列问题：
（1）该实验中红磷需稍过量，目的是                    ；
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是_____________________________；
由本实验还可推知氮气的哪些性质？试写出一种：                        。
（3）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功_____________（填“能”或“否”）？理由是                      。

某班同学用氢氧化钠溶液和稀盐酸进行中和反应实验。

（1）甲同学在烧杯中加入约15mL氢氧化钠溶液，滴入几滴无色酚酞溶液，此时溶液呈 　

　色。接着用滴管滴入一定量的稀盐酸，再用玻璃棒搅拌，发现溶液变为无色，反应的化学方程式为 　　。

（2）甲、乙、丙同学对反应后溶液中的溶质成分进行探究。

【猜想与假设】反应后溶液中的溶质是什么？

猜想一：只有NaCl

猜想二： 　　

猜想三：有NaCl和NaOH

上猜想中，直接可以排除的是 　　，理由 　　。

【实验探究】

为了验证另外两种猜想，甲、乙、丙同学设计如下实验方案：

	实验操作	实验现象	实验结论
甲同学方案	取少量反应后的溶液于试管中向试管中滴加AgNO 3溶液	有白色沉淀产生	猜想一成立
乙同学方案	取少量反应后的溶液于试管 中，向试管中加入	有气泡产生	猜想二成立
丙同学方案	取少量反应后的溶液于试管中，向试管中加入生锈的铁钉		猜想二成立

丙同学认为甲同学方案不合理，你认为理由是 　　。

【反思交流】

实验结束后，废液处理方法正确的是 　　（填序号）。

A．倒入下水道   B．倒入废液缸 C．带出实验室

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两套装置图，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

具支试管或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）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                   。
（3）若实验测得结果偏小(氧气的体积分数小于21％)，可能的原因有哪些?（列举一条）                 。