初中化学化学与社会发展探究题

草酸钙(化学式为CaC₂O₄，相对分子质量为128)是一种难溶于水的白色固体，受热能分解。小红同学为了探究其在加热条件下发生的变化，进行如下实验：取12.8g草酸钙固体在不断加热的条件下测得剩余固体的质量随时间变化如下图所示。请回答下列问题：

（1）t₁～t₂时问段内固体质量减少的原因是产生了一种极易与血红蛋白结合的有毒气体，该气体的化学式为             ；同时生成一种白色固体，它与大理石的主要成分相同，则该段时间内反应的化学方程式为                                      。
（2）t₂～t₃时间段内固体质量不变的原因是                             。
（3）t₃～t₄时间段内反应的化学方程式为                               。
（4）小强和小明另取12. 8g草酸钙固体加热一段时间后，对剩余固体的成分进行探究。
【查阅资料】CaC₂O₄能与稀盐酸反应，其反应的化学方程式为：CaC₂O₄+2HCl=CaCl₂+H₂C₂O₄；草酸(H₂C₂O₄) 是一种可溶于水的酸；澄清的石灰水能使紫色石蕊变蓝。
【设计方案并实验】

同学	实验操作	实验现象	结论
小强	取少量固体放入烧杯中，加适量水并搅拌。静置后，取上层清液于试管中，滴加紫色石蕊溶液	溶液变蓝色	剩余固体中一定含有       。 一定不含有           。 可能含有          。
小明	另取少量固体放入试管中，加足量稀盐酸	有气体产生	剩余固体中一定含有       。

【交流与讨论】三位同学经交流后认为，该剩余固体与图中          时间段的物质成分相同。

为提高实验探究能力，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，对一瓶久置出现变质硬化的氢氧化钙固体进行如下探究活动。
【探究活动一】检验硬化的氢氧化钙样品是否完全变质
（1）用化学方程式表示氢氧化钙变质的原因：__                          _。
（2）检验氢氧化钙样品是否完全变质，进行如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取氢氧化钙样品少量，研细后加适量蒸馏水充分混合后静置， __                 __	__             __	该样品还含有氢氧化钙

【探究活动二】测定样品中含有的变质固体(以下用R表示)的质量分数
取3克部分变质的氢氧化钙样品与足量的稀盐酸反应，测量生成气体的体积(气体不溶于植物油)，从而计算出样品中R的质量，便可求出样品中R的质量分数。实验装置(气密性良好)如图1所示。

（3）将稀盐酸滴入样品中，产生气体的化学方程式为__               __，反应一段时间后，当观察到__            __(填实验现象)，才停止滴加稀盐酸。
（4）实验中量筒的作用是_          _            _。
（5）实验结束后，量筒内进入水的体积如图2所示，其读数为__         __mL。已知在该实验条件下，生成气体的密度为2g·L^－1，通过计算，样品中R的质量分数为__            _。
（6）上述图1所示实验装置和相关试剂，用来实验测定样品中R的质量分数是比较粗略的，请简要说明测定数据存在误差的原因：_                         _(写一个)。

在工业制得的烧碱中常常会混有三种杂质：氯化钠、硫酸钠、碳酸钠。现有一份工业烧碱样品，为了研究它的组成，某小组同学将其配成溶液后，做如下探究，请你也参与其中。
【探究实验1】
根据实验现象，写出一个产生沉淀的化学方程式（1）_____________________；
【提出猜想】同学们根据上面实验猜测该烧碱样品中可能含有的杂质为：
小冰：碳酸钠
小城：硫酸钠
小美：碳酸钠和硫酸钠
【探究实验2】为了弄清组成，同学们进一步探究，
小冰对滤渣A展开探究，向滤渣A中滴加足量的稀盐酸，观察（2）_________________的现象，证明自己的猜想正确。
【评价与交流】小城提出若将盐酸替换成稀硫酸也可以对上述猜想做出正确判断，请你评价小城的观点（3）___________________________
【探究实验3】小美对滤液B展开探究，取样，向其中滴加酚酞试液，实验看到的现象是（4）__________________；她又向其中滴加（5）_______________，观察到了预测的现象，证明溶液中含有氯化钠。
【归纳与总结】回顾整个探究过程。大家认为在探究溶液中溶质的组成时，我们选择试剂要注意（6）_______________________。

下列装置用于实验室中CO₂的制备、净化、检验，最后收集一瓶干燥的CO2。请回答下列问题：

（1）对实验室制取二氧化碳药品选择的探究实验，记录如下：

组别	药品	实验现象
①	碳酸钠粉末和稀盐酸	产生气泡速率很快
②	块状石灰石和稀硫酸	产生气泡速率缓慢并逐渐停止
③	块状石灰石和稀盐酸	产生气泡速率适中

从制取和收集的角度分析，一般选择第           （填序号）组药品，所发生反应的化学方程式为                       。
（2）C装置用于检验二氧化碳气体，则C中所盛放的物质是               ，发生反应的化学方程式是                        。
（3）反应过程中将弹簧夹关闭，在A中观察到的现象是                          。
（4）E收集方法说明二氧化碳具有的物理性质是                       。

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）

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：

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               。

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                   。

同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后，联想到单质碳的一些化学性质，对反应后的气体成分产生了疑问，某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究。
〔猜 想〕
①气体产物全部是CO₂ ②气体产物全部是CO ③气体产物             ①
〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
〔设计实验〕根据各自的猜想，他们共同设计了如下图的实验装置进行探究。

〔现象与分析〕

现象	结论
如果装置B        ②       ，装置C无现象	则猜想①成立
如果               ③	则猜想②成立
如果_________      ④                 __	则猜想③成立

〔结论〕实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的。
〔反思〕
（1）同学们对CO产生的原因进行了分析：
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO；
请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理_________________⑤_________________。
（2）根据上述实验，请你归纳出单质碳在工业上的重要用途        ⑥        
（3）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是        ⑦          

蚁酸（化学式为HCOOH）在一定条件下会分解生成两种氧化物。
【提出猜想】蚁酸分解的两种氧化物是什么
（1）甲同学根据蚁酸中含有        元素，推测出一种生成物是水；
（2）另一种生成物是气体，乙同学对该气体提出两种猜想：
猜想①：该气体是CO₂；   猜想②：该气体是             。
【实验设计】乙同学将蚁酸分解产生的气体通过如下图所示装置（铁架台未画出）：

【讨论交流】
Ⅰ．根据实验现象，A中溶液          浑浊（填“变”或“不变”），就能否认猜想①。
Ⅱ．装置B中的发生反应的化学方程式是                                           ，装置C的作用是                                     。
【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是                          。
【拓展延伸】丙同学提出：蚁酸分解生成的两种氧化物中，如果一种是水，另一种氧化物就一定不是CO₂。从理论上分析，其理由是                                  。

在学习实验室制取二氧化碳时，小莉同学查阅资料发现不能用浓盐酸做反应物制取二氧化碳 ，因为浓盐酸具有较强挥发性，会导致收集到的二氧化碳不纯（含有氯化氢气体）；氯化氢气体溶于水就是盐酸（加热不易分解）。
【提出问题】氯化氢( HCl)气体显酸性吗？氯化氢气体的水溶液盐酸显酸性吗？
【进行实验】小莉同学根据二氧化碳与水反应的实验探究方法，用三朵紫色石蕊试剂染成的纸质干燥小花进行下图的三个实验：

【实验现象和结论】

	实验Ⅰ	实验Ⅱ	实验Ⅲ
现象	________________________	小花不变红	________________________
结论	水不显酸性	___________________	氯化氢溶于水形成盐酸显酸性

【实验反思】用石灰石和浓盐酸制取二氧化碳，将生成的气体通入紫色石蕊溶液中，溶液变成______色，原因是___________________________，短时间加热该红色溶液，溶液颜色变化情况是______________________。

某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止。为此，该小组设立研究课题：选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。
【实验一】选择合适浓度的硫酸
操作：在28℃时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：

①稀硫酸与大理石反应，在28℃时，选用硫酸的浓度最合适为                   %。
【实验二】选择合适的反应温度
操作：往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：

②在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为         ℃，在最合适反应温度时硫酸与大理石反应的化学方程式为                                                        。
③除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加                      操作，更有利于气体的制备。
④该研究小组为了研究                  对该反应速率的影响，进行了如下实验。

试管编号	A	B
试管内药品	1g块状大理石与5mL25%稀硫酸	1g粉末状大理石与5mL25%稀硫酸
现象和比较	有少量气泡	迅速产生较多气泡

根据上述实验研究，在以下硫酸和大理石反应的装置中，最佳选用           （填编号）。

“在学校的元旦联欢会上，某同学表演了‘水能生火’的魔术。他向包有过氧化钠(Na₂O₂)粉末的脱脂棉上滴水，脱脂棉燃烧起来了。”
小红看到这段话后非常感兴趣，她和同学们一起对该问题进行了探究。
[查阅资料]氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等物质能使无色酚酞溶液变红。
[提出问题]过氧化钠与水反应生成了什么物质?为什么脱脂棉会燃烧?
[猜想]①可能有一种气体和另一种物质生成②反应过程中可能有能量变化
[设计装置]如右图所示

[实验探究]
实验一：探究反应后生成的气体是什么?
（1）打开右图装置中分液漏斗的活塞，控制滴加水的速度，
观察到试管内有气泡产生，用带火星的木条靠近P处，
木条复燃。说明生成的气体是______   _______；
（2）实验中，还观察到伸入烧杯中的导管口有气泡冒出，请解释产生该现象的原因：_______________
实验二：探究反应后生成的另一种物质是什么?
（1）小军猜想另一种物质可能是Na₂CO₃，但小红通过设计实验：向溶液中滴加少量稀盐酸，无气泡产生，证实不存在 CO₃^2-；
（2）小军取反应后所得的溶液于试管中，滴入无色酚酞试液，发现酚酞试液变红色，小军预测反应中应有
生成；
[表达]由实验探究的结果，写出过氧化钠和水反应的化学方程式：_          ____。

赤铜是一种铜的氧化物，因其外观与铜粉的颜色相似，故名“赤铜”。某兴趣小组欲确证草酸晶体的热分解产物，并测定赤铜的化学式，请你参与过程分析。
【资料】1、草酸晶体（H₂C₂O₄·3H₂O）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄·3H₂O=CO₂↑+ CO↑+ 4H₂O
2、浓硫酸具有吸水性，常用作气体干燥剂；无水硫酸铜遇水分变蓝色
（1）下列可用作草酸晶体在浓硫酸作用下加热分解的装置是         （填字母编号）。

a               b           c                d
【问题讨论】

用上图所示装置进行实验（装置C中澄清石灰水足量）：
（2）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                       。
（3）B装置的作用是                  。证明草酸晶体的热分解产物中有CO₂的现象是              ，该反应的化学方程式为                    。
（4）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                      。
【数据分析与计算】
（5）称取赤铜样品7.2g（假设样品是纯净物），用上述装置进行实验，待赤铜完全反应后，测得E装置玻璃管内固体粉末的质量为6.4克，试计算确定该赤铜的化学式。（写出计算过程）
（6）根据你求出的赤铜化学式，写出E装置中发生反应的化学方程式                。