初中化学氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯探究题

（1）学习二氧化碳性质时，老师做了如右图所示的实验。结果发现，澄清石灰水变浑浊。请写出澄清石灰水变浑浊有关反应的化学方程式_____________________。

老师提出：氢氧化钠与氢氧化钙同属于碱类化合物，与氢氧化钙的化学性质相似，那么，氢氧化钠能否与二氧化碳反应呢？
同学们围绕着这个问题，通过查阅资料得知：常温下，CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O。
接着，在老师指导下，完成了如下实验：将上述实验中的澄清石灰水换成氢氧化钠溶液，向其中通入CO₂，观察到的实验现象为_________________________。
（2）为了验证CO₂能与氢氧化钠发生化学反应，同学们设计了如下实验

①甲实验：向盛满CO₂的塑料矿泉水瓶（质软）中加入一定量NaOH溶液，迅速旋紧瓶塞，并振荡。静止一会儿后观察到的实验现象为________________________。
②乙实验：向盛满CO₂的集气瓶中倒入一定量NaOH溶液，迅速在瓶口处塞上一个去壳熟鸡蛋，静止一会儿后可观察到的实验现象为________________________。
（3）做完上述实验后，部分同学提出质疑，认为上述实验不足以说明CO₂与氢氧化钠发生了化学反应。你认为这部分同学提出上述质疑，主要考虑的干扰因素是________________。为了进一步验证CO₂能与氢氧化钠发生化学反应，同学们又设计了如下实验：

①A瓶盛装的试剂是________________，B瓶盛装的试剂是______________，实验时应_____
[填“打开”或“关闭”]活塞K。
②进行此实验时，通入CO₂的体积应__________[填“大于”、“等于”或“小于”]A瓶溶液的体积。
③能证明CO₂能与氢氧化钠发生化学反应的实验现象是______________________________。

饮用可乐时，小华对“二氧化碳的溶解性”产生了兴趣，并进行了探究。
【查阅资料】二氧化碳能溶于水。在通常情况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳。二氧化碳溶于水，既有物理变化，又有化学变化，发生化学变化的化学方程式：                              。
【提出问题】在实验室条件下，1体积的水究竟能溶解多少体积的二氧化碳呢？
【进行实验】
⑴ 将蒸馏水煮沸后，置于细口瓶中，盖上瓶塞，冷却至室温，备用。将蒸馏水煮沸的目的是             。
⑵ 制取二氧化碳，用向上排空法收集，验满后盖上玻璃片，备用。检验二氧化碳是否集满的操作方法
是                                             。
⑶ 实验①：取2支医用注射器分别抽取10mL空气和10mL备用的蒸馏水，用胶管连接（如图所示），交替推动2支注射器的活塞，反复多次。

实验②：取2支医用注射器分别抽取10mL现制的二氧   化碳气体和10mL备用的蒸馏水，用胶管连接（如图所示），交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。反复交替推动注射器活塞的作用是________________________________________。
⑷ 记录数据：

实验编号	抽取气体的体积	抽取蒸馏水的体积	充分混合后，气、液总体积
	10 mL空气	10 mL	20mL
	10 mL现制的二氧化碳	10 mL	12 mL

【得出结论】由上表所列数据可知，在实验室条件下，空气难溶于水，二氧化碳的溶解性为1体积水最多能溶解          体积的二氧化碳。
【注意：若答对本小题奖励4分，化学卷总分不超过60分。】
【反思质疑】小芳对实验②注射器内不能再溶的气体产生了疑问：这种不能再溶的气体是空气还是二氧化碳气体? 若收集二氧化碳时空气未完全排尽，也可能导致实验②的残留气体是空气,就不能再溶，则实验结论不可信。请你设计一个方案探究以上所得实验结论是否可信。写清操作步骤、现象及结论。
                                                                           
                                                                           

O₂、CO₂ 是自然界碳、氧循环重要的两种物质。电影<星际穿越>中宇航员库玻和其他几位队员承载“endurance”宇宙飞船穿越太空寻找适合人类生存的星球。
布兰德教授从物质循环、舱内压力、反应条件等角度考虑，
为飞船驾驶舱选择的最适合供氧物质是         （填序号）。
①液氧                   ②过氧化钠（2Na₂O₂+2H₂O==4NaOH+O₂↑）
③氯酸钾与二氧化锰       ④超氧化钾（4KO₂+2CO₂==2K₂CO₃+3O₂↑）
（2）假设他们找到了一颗表面被CO₂气体覆盖的星球（星球地心引力作用是地球的1.2倍），库玻想在该星球上仿照实验室制取氧气，设计下图装置，反应的化学方程式为        ，他          （“能”或“不能”）收集到氧气。

（3）库玻的女儿墨菲在家里无意间发现鸡蛋壳和白醋混合，也能产生CO₂，请你和她一起从下图中选出③⑧      （填序号）日常用品，制取和收集干燥、纯净的CO₂ 。
 
实验室制备CO₂的化学反应方程式为                                   。
（4）墨菲在地球上慢慢长大，逐渐明白了事物都有两面性。她喜爱的铜镜生锈是因为Cu与空气中的CO₂、O₂、H₂O发生化学反应所致，铜锈的主要成分是铜绿【Cu₂(OH)₂CO₃】。好奇的她加热干燥的铜绿，发现一段时间后澄清石灰水变浑浊，试管壁上有水珠，绿色固体变成了黑色固体。
【提出问题】黑色固体是什么物质？
【提出假设】假设Ⅰ：C      假设Ⅱ：CuO      假设Ⅲ：C和 CuO
【验证假设】1.她应选择的最合理实验装置是              （填序号）。

2.最能说明假设Ⅲ成立的实验现象是           （填序号）。
①试管内黑色固体出现红色        ②洗气瓶中澄清石灰水变浑浊
③洗气瓶中有气泡产生            ④黑色固体消失
【实验结论】最后实验证明假设Ⅱ正确，请帮女儿墨菲写出绿色固体加热分解反应的化学方程式                                             。

实验探究是化学的灵魂，请你参与实验室制取氧气和二氧化碳的探究活动。
Ⅰ．制取氧气方法的分析

（1）写出A、B装置中标号仪器名称：①            ；②             。
（2）写出一个用A装置制取氧气的化学方程式
                                               。
（3）用B装置收集氧气的优点是                                。
（4）上述两种方法中，更符合“低碳”理念的是          （填“A”或“B”）。
Ⅱ．制取二氧化碳原料的选择
实验室常用大理石或石灰石（主要成分CaCO₃）与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的化学方程式为                                     。
（2）实验过程中，同学们提出了下列问题并在老师指导下进行实验。
［问题一］能否用稀硫酸与块状石灰石反应制取二氧化碳？

［分析二］实验室不选用石灰石粉末、碳酸钙粉末或碳酸钠粉末制取二氧化碳的理由是                                       。
［结 论］实验室制取二氧化碳，原料通常用块状石灰石（或大理石）和稀盐酸。
Ⅲ．拓展与反思
通过探究活动，你认为选择实验方法时应考虑的因素有            （写一种即可）。

碳及许多含碳化合物不充分燃烧都要产生一氧化碳，一氧化碳是一种污染空气的有毒气体，它会使人中毒，通常采用燃烧法处理尾气中的一氧化碳。某同学对一氧化碳与一定量的氧气反应后所得的气体成分进行了如下实验探究：
【提出猜想】反应后气体的组成可能是：①CO和CO₂；②只有CO₂；③                       。
【实验探究】该同学为了验证自己的猜想，用下列装置进行实验：

①装置B中氢氧化钠溶液的作用是                                 ；
②装置A中出现的现象是                                         ；
发生反应的化学方程式是                                          ；用带火星的木条伸入D中出现的现象是                             。
【实验结论】通过实验验证，猜想③成立。

(5分)实验室模拟炼铁原理进行实验，得到的尾气是CO、CO₂的混合气体。现利用下图所示装置将混合气体进行分离，并得到干燥的气体。

（1）检查装置的气密性。A、B、C装置内放入一定量水，使长导管浸没在水面以下，关闭k₂、k₄，打开k₁、k₃，并在最右端导管口接注射器。当向外缓慢拉动注射器活塞时，若观察到       ，则说明整套装置气密性良好。
（2）装入药品。C中所盛试剂X为        。
（3）分离两种气体。请完成下表（实验操作只需答出关闭和打开活塞即可）。

实验操作	分离出的气体

（4）在实验过程中，A中发生反应的化学方程式为        。

天然气的主要成分是甲烷（CH₄)，化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与探究与分析：
【提出问题】甲烷在氧气中燃烧后生成哪些物质？
【知识储备】含碳元素的物质在氧气中完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；无水CuSO₄遇水变蓝色。
【猜想与假设】

产 物 猜 想	甲	乙	丙	丁
CO2、H2O	CO、H2O	NH3、CO2、H2O	CO2、CO、H2O

你认为      同学的猜想是错误的，理由是                   。
【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的氧气中燃烧的产物依次通过下列装置：
 [
① A、B装置的顺序               （填“能”或“不能”）颠倒。
②实验中用纯净氧气而不用空气的原因是             。
③实验中观察到A中无水CuSO₄粉末由白色变为蓝色，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中黑色粉末变成光亮的红色，由此推断                同学猜想成立。
④请写出B中澄清石灰水变浑浊、C中黑色粉末变成红色的化学方程式：             、             。
【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                 。

根据下列实验示意图回答相关问题：

（1）甲实验中发生反应的化学方程式为    ，该反应属于基本反应类型中的    反应。
（2）乙实验中，热水的作用是      ；通过对比      ，可证明可燃物燃烧需要与氧气接触。（3）丙实验中玻璃管内发生反应的化学方程式是      ,该装置的不足之处是______。

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。

某研究小组发现，维C泡腾片（保健药品，主要成分见图1）溶于水，有许多气泡产生（如图2）．该小组同学进行如下探究．

探究一：该气体的成分．
【猜想与假设】小华说：该气体可能是CO₂、O₂、CO、H₂、N₂．
小明说：不可能含有N₂，因为_________________．
小芳说：不可能含有CO和H₂，因为从药品安全角度考虑，H₂易燃易爆，CO______________．
该小组同学认为：该气体可能含有CO₂、O₂中的一种或两种．
【进行实验】

实验编号	实验操作	实验现象
①	将气体通入澄清的石灰水中	澄清石灰水变浑浊
②	将带火星的木条伸入该气体中	带火星的木条没有复燃

【得出结论】（1）由实验①可知，该气体中肯定含有_________，写出该反应的文字表达式为______________．
（2）由实验②_____________（填“能”或“不能”）确定该气体中不含氧气，理由是_________________________．

实验室使用块状石灰石（ $CaC{O}_3$）和稀盐酸制 $C{O}_2$，当观察不到有气泡产生，固体仍有剩余时，通常认为反应结束，剩余液呈中性。某兴趣小组对此进行了以下探究：
【实验操作】（1）向试管中加入5粒石灰石，倾倒约试管体积1/3的稀盐酸（1:1）；观察不到气泡后，仍有固体剩余；将试管静置。
（2）取上层清液，用pH试纸测得溶液pH=2，说明溶液显性；
pH测定中，"上层清液滴到试纸上"的后一步操作是。
【实验思考Ⅰ】反应剩余液中有哪些物质？其中能使溶液pH=2的有哪些？
【实验探究Ⅰ】（1）甲同学通过实验排除了 $CaC{l}_2$的可能性。简述其实验方案。
（2）乙同学将 $C{O}_2$通入蒸馏水中至饱和，测得pH＞5,。
（3）综合甲、乙两同学实验，得出的结论是：剩余液中还含有。
【实验思考Ⅱ】试管中剩余固体是否仍含有 $CaC{O}_3$？
【实验探究Ⅱ】小组同学向试管中继续加入稀盐酸（1:1），又有大量气泡产生。
（1）由此得出的结论是；写出反应的化学方程式。
（2）比较稀盐酸加入前后的实验现象，解释"又有大量气泡产生"的原因:。
【拓展延伸】（1）反应剩余液放置一段时间后，溶液pH增大，其主要原因是。
（2）假如用100g14．6%的稀盐酸和足量的石灰石反应，看不到气泡产生时，停止收集气体。收集到的 $C{O}_2$质量（选填"＞"、"＜"、"="）8．8g。

同学们对实验“煅烧石灰石”展开了探究。资料：石灰石中的杂质高温不分解且不与稀盐酸反应

①为证明石灰石已分解，三位同学设计方案如下：
I．甲同学按图一所示进行实验（煤气灯能达到石灰石分解的温度），观察到烧杯内壁石灰水变浑浊，写出石灰水发生反应的化学方程式  （1）   。
II．乙同学按图二所示进行实验，观察到B中液体变  （2）   色，A实验的作用  （3）    。
III．丙同学取一定质量的石灰石煅烧，一段时间后发现固体质量减轻，证明石灰石已分解。
你认为哪位同学的方案不合理？并写出理由         （4）            。
②为证明石灰石是否完全分解？丁同学对丙同学煅烧后的固体又进行了如下探究

实验步骤	实验现象	结 论
（5）	有气泡产生	石灰石未完全分解

Ⅰ．某研究性学习小组的同学学习了二氧化碳的性质后，对二氧化碳溶于水的过程，有没有发生化学变化？提出实验改进：用如图所示装置进行实验，验证二氧化碳能与水反应（已知氮气的密度小于空气的密度），操作为：

①从a端通入二氧化碳   
②从分液漏斗中滴加适量水  
③将石蕊溶液染成紫色的干燥纸花放入广口瓶中  
④从b端通入氮气；实验操作顺序最合理的是___，发生变化的化学方程式为     。
Ⅱ．另一小组在课外活动时对“二氧化硫能否与水反应生成酸”进行了实验探究。请你参与他们的探究活动，并回答有关问题。
[查阅资料]常温下二氧化硫是一种无色气体，易溶于水。
[假   设]二氧化硫能与水反应生成酸。
[设计实验](1)小雨同学将二氧化硫气体通入紫色石蕊试液中，观察溶液颜色的变化。他认为，若紫色石蕊试液变   色，则证明假设成立。
(2)小涛同学认为小雨同学的实验方案不严密。小涛同学用紫色石蕊试液将白色滤纸染成紫色，干燥后做成三朵紫色的小花，然后按下列图示进行实验，在(I)、(Ⅱ)、(Ⅲ)中分别观察到变色和不变色的两种现象。
小涛同学认为，若   (填序号)中的紫色小花变色，则证明假设成立。

[交流反思]小明同学对小涛同学的实验方案提出了质疑，他认为上述实验还不足以证明“二氧化硫和水反应生成了酸”，其理由是   。三位同学讨论后补充了一个实验，使探究活动获得了成功，你认为这个实验应该是   (简述实验步骤和现象)。
[结   论]通过上述实验得出：二氧化硫能与水反应生成酸。

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体。在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来。
（1）实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有
                       、                             的性质。
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学认为棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：                       、  b：                     两个条件。
［提出问题］：在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
［查阅资料］：1、在常温下Na₂O₂和CO₂能发生化学反应。
2、无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色。
［设计实验］：经过讨论后，小组同学设计了如下图2的实验进行探究。


［实验步骤］：①检查整套装置的气密性；②把相关的试剂放入对应的仪器内（D装置的U型管内放有足量的Na₂O₂固体，烧杯内盛有饱和的澄清石灰水），并按图2组装整套实验仪器；③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象。
注：整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。
［实验现象］：①无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；③饱和的澄清石灰水变浑浊。
［实验分析］：①浓硫酸的作用是：                              。
②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是                              。
［得出结论］：①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应将          能转化为热能，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件。
［拓展提高］：①Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，小明认为生成的固体是NaOH，小红认为是Na₂CO₃，同学们经过思考后认为       同学的猜想是错误的，理由是：                                                      。
②Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式是                                          。

植物不但进行光合作用，也同时进行呼吸作用。为了比较二者的不同，有人设计了如下实验。
在一晴朗的早晨，选取大小相似的同种植物两盆，在花盆上各放入一杯澄清的石灰水，然后把其中一盆用无色透明的塑料袋罩住，放在阳光下；另一盆则用黑色塑料袋罩住，放在阴暗处（见下图）。

傍晚，在塑料袋上都剪一小口，并插入燃着的木条试验，发现A中木条比B中更亮；而A中的石灰水保持澄清，B中变浑浊。请根据以上所述回答下列问题：
（1）A中木条燃烧更旺，说明A中 ___________更多，从而说明在阳光照射下植物主要发生_____________作用。
（2）A中石灰水保持澄清，而B中变浑浊，说明B中___________更多，从而说明在缺少光照条件下，植物主要发生_____________作用。
（3）很多人喜欢在天刚蒙蒙亮时到茂密的林中进行晨练，请你结合该实验谈谈看法
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