初中化学氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯探究题

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从b端通入氮气  
④将石蕊溶液染成紫色的干燥纸花放入广口瓶中
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。

探究学习小组在实验室中用图1所示装置制取 $C{O}_2$并探究 $C{O}_2$与过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$）的反应。

查阅资料得知：过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$）是一种淡黄色固体，能与 $C{O}_2$， $H_{2}O$发生反应： $N{a}_2{O}_2+2C{O}_2=2N{a}_{2}C{O}_3+O_2$， $2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O=4NaOH+O_2$↑
请回答下列问题：
（1）装置 $A$中发生反应的化学方程式为，利用装置 $A$制取 $C{O}_2$的优点是．
（2）装置 $B$的作用是吸收 $C{O}_2$中混有的 $HCl$，发生反应的化学方程式为．
（3）装置 $D$的作用是．
（4）装置 $E$中收集到的气体是（填化学式），该气体还可以用下列图2装置中的进行收集（填写字母序号）．

（5）为探究反应后装置 $C$硬质玻璃管中固体的成分，该小组同学进行了如图3实验：

根据判断，反应后装置 $C$硬质玻璃管中固体为．

小明对妈妈杀鱼时从鱼肚内取出的鳔产生了兴趣，他确定了“探究鳔内气体体积和成分”作为研究性学习的课题。小明通过查阅有关资料获知：这种鱼鳔内氧气约占1/4，其余主要是二氧化碳（二氧化碳能溶于水）和氮气。探究分两步进行。
（1）测量鳔内气体体积。小明设计了两种方法:
A.用医用注射器抽取鳔内气体，测量其体积；
B.在水下剌破鳔，用排水集气法收集鳔内气体并测量其体积（如图）。

你认为两种方法中合理的是                     ；
（2）探究鳔内气体的成分。给你两集气瓶的鳔内气体，请你帮助他设计实验验证假设。

验证	方 法	现 象
鳔内含O2
鳔内含CO2

育才中学的某研究小组在探究维生素C水溶液的酸碱性时，不慎误把维C泡腾片（保健品。主要成分如图所示）当做维生素C片放入了水中，结果发现有大量气泡产生，于是引起了该小组同学的探究兴趣。

【提出问题】该气体成分是什么？
【猜想与假设】小青说：该气体可能含有CO₂ 、O₂、  CO、 H₂ 、 N₂ 中的一种或几种。小丽说：不可能含有 N₂，因为                            
小亮说：不可能含有H₂  和CO，因为从药品安全角度考虑，H₂易燃易爆,CO           
最后研究小组的同学共同认为：该气体可能含有CO₂、O₂中的一种或两种。
【进行实验】

编号	实验操作	实验现象
①	将气体通入澄清的石灰水	澄清石灰水变浑浊
②	将带火星的木条伸入到该气体中	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             ，
（2）由实验②             （填“能”或“不能”）确定该气体中不含氧气，理由是           

竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物（如图所示）。

同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分。小资料：
【资料】CO₂是一种无色无味的气体，相同条件下密度大于空气的密度，能溶于水，能使澄清的石灰水变浑。
（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		有二氧化碳生成。

（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。

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量应为足量，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                                                        。

甲为人体吸入空气和呼出气体成分对比图。 $C{O}_2$含量变化真有这么大？

（1）利用图乙所示法收集一瓶呼出的气体，标上 $A$；取一个同样装有空气的集气瓶，标上 $B$。将两根同样的小木条点燃后同时伸入 $A$瓶和 $B$瓶， $A$瓶中的木条先熄灭。这个实验现象（选填"能"或"不能"）说明呼出的气体中二氧化碳更多。
（2）用大针筒将 $100ml$人体呼出气体压入 $20ml$澄清石灰水中（如图丙），澄清石灰水变浑浊；用同样的方法将 $100ml$空气压入另一瓶 $20ml$澄清石灰水中，请说出澄清石灰水是否变浑浊并解释原因：。

煤的综合利用是将煤隔绝空气加强热，使煤分解成许多有用的物质，煤气是其中一种。煤气的主要成分是什么呢？某兴趣小组为此展开了探究。
【查阅资料】（1）煤气中可能含有 $CO、C{O}_2、H_2、C{H}_4$中的一种或几种。
（2）常温下，氯化钯 $\left(PdC{l}_2\right)$溶液吸收 $CO$ 时发生的化学反应方程式为：
$CO ＋PdC{l}_2＋H_{2}O =C{O}_2＋Pd\downarrow \left(\mathrm{灰色}\right) ＋2HCl$【实验方案】兴趣小组的同学设计如下装置探究煤气中的成分。

【交流讨论】请回答实验中的有关问题：
（1）实验开始后，A 中无明显现象，说明煤气中不存在；
（2）若煤气中有 $CO$ 存在，则B中产生的现象是 ；
（3）写出C 中发生反应的化学方程式；（写一个即可）D 中浓硫酸的作用是。
（4）若F 中无水 $CuS{O}_{4_{}}$变蓝色，则E中一定发生的化学方程式为；
（5）点燃F装置导出的气体，有火焰产生。江枫认为煤气中含 $C{H}_4$，理由是 $C{H}_4$可以燃烧， $C{H}_4$燃烧的化学方程式是，老师则认为不能确认煤气中含有 $C{H}_4$，理由是。为了确定煤气中是否有 $C{H}_4$，老师接着采取的操作方法是；观察到的现象是 。由此验证煤气中一定含有 $C{H}_4$。

竹炭包是一种集观赏与空气净化为一体的产品。这种产品可对车内及室内空气中的一氧化碳、甲醛等有害气体进行吸附。某课外活动小组对竹炭进行初步探究。
【提出问题】竹炭中是否含有碳元素
【猜想与假设】竹炭中含有碳元素
【查阅资料】①新鲜的血液，遇一氧化碳由鲜红变为暗红。
②氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳。
【设计实验】所用装置如下图所示。（A装置的作用为吸收空气中的水和二氧化碳）

（1）实验开始后，C装置中产生白色沉淀，发生反应的化学方程式为                           ,，E装置中新鲜的鸡血变为暗红色。
（2）小玥认为应在A、B装置间，再增加一个C装置，目的是                                 。
（3）课外活动小组的同学设计的这套装置的不足之处是             ，请你设计解决的方法           。
【结论】竹炭中含有碳元素。
【拓展应用】竹炭细密多孔，竹炭牙膏中含有竹炭等成分具有消炎、止痛、化淤、去污等功效，下列有关竹炭牙膏的用途描述不正确的是           。
A．可除衣领袖口等处的汗渍 B．不能除去口中异味C．虫咬、灼伤可消炎止痛

如下图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和性质实验的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器）。某学校两个化学实验探究活动小组的同学欲用它们完成各自的探究实验。

（1）第一组的同学以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室制备、收集干燥纯净的二氧化碳气体，按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性。（提示：挥发出的少量HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收）
①所选仪器的连接顺序为________→_______→________→________（填写仪器序号字母）。
②写出实验室制取二氧化碳的反应方程式_____________________________________。
③检验集气瓶中气体是否为二氧化碳的具体方法________________________________
_________________________________________________________________________。
（2）第二组的同学以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂）制备氧气，并对某种尼龙材料的组成元素进行分析探究。资料显示该尼龙材料一定含C、H、N三种元素。
所选仪器按“A→B₁→E→B₂→D→碱石灰干燥管”的顺序连接，（B₁、B₂为浓硫酸洗气瓶），实验前检验装置气密性。使该塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧，观察现象，收集有关实验数据（假设发生的化学反应都充分反应）。试回答下列问题
仪器A中所发生反应的化学方程式________________________________________。
仪器D中的明显现象是__________________________________________________。
③仪器E中玻璃管中放入的尼龙试样碎屑质量为3.5g，塑料试样充分燃烧后，测得仪器B₂的质量增加3.6g，则该塑料试样中H元素的质量分数为________。（结果保留一位小数）
④若装置中没有连接仪器B₁，这样测算出的该塑料试样中H元素的质量分数与实际值比较将_______(填“偏小”“偏大”“基本一致”之一)。

实验室按如图所示的装置制取二氧化碳气体，并探究二氧化碳的性质，试回答以下问题：

（1）用装置A来制取CO₂所用的药品是              、             （写名称）；
（2）若要用装置B鉴定CO₂，在B中应盛放的试剂名称是            ；
（3）当将标①②的导管连接时，B中看到的实验现象是                ；
（4）若要用装置C证明CO₂能与水反应生成碳酸，C中除有少量水外，应加入的试剂是            ；
（5）当将标①和③的导管连接时，C中看到的实验现象是            ，烧杯D中放有燃着的蜡烛，当将标有①和④的导管连接时，D中看到的实验现象是      ，证明CO₂有         、         的性质。

小李学习了二氧化碳知识后，进行了二氧化碳气体在水中溶解性的探究，其实验步骤及装置如下．

①用大号针筒抽取200毫升二氧化碳气体．
②试剂瓶中加入200毫升水，塞紧双孔橡皮塞．
③连接大号针筒和试剂瓶，缓慢推动活塞，将二氧化碳注入水中．
（1）推动注射器活塞时尽量缓慢，其目的是                        ．
（2）当向水中注入CO₂气体体积达到120毫升时，红色油柱开始向上移动．实验表明在该条件下，1体积水中能溶解                 体积的二氧化碳．

天然气的主要成分是甲烷（CH₄），某校化学兴趣小组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               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O₂中燃烧的产物依次通过下列装置：

（1）A、B装置的顺序能否颠倒？（填“能”或“否”）                 。
（2）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是                        。
（3）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中黑色粉末变成红色，由此推断            同学猜想成立。
（4）请写出C中黑色粉末变成红色的化学方程式：                     。

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）

某合作学习小组为探究二氧化碳的化学性质，做了以下实验：他们取一张用石蕊染成紫色的干燥的试纸，放到已通入二氧化碳的水中，观察到试纸变成红色。由此部分同学判断：二氧化碳能使紫色石蕊试纸变成红色。请你围绕该问题进行探究：
（1）你认为这些同学的判断正确吗？_________________
（2）如果正确，请说明理由；如果不正确，请你设计还需进行的实验，以得出满意的结论。（简要叙述实验步骤、现象和结论，用语言或图示均可）
__________________________
__________________________。

实验是进行科学探究的重要方式，请填写下列空格：

（1）在蒸发食盐水获取食盐晶体时（图 $A$），应在蒸发皿内出现时，即停止加热．
（2）在点燃氢气等可燃性气体前（图 $B$），一定要先．
（3）某同学取甲、乙两个完全相同的装满二氧化碳的塑料瓶（图 $C$），向甲、乙两瓶中分别倒入相同体积的蒸馏水和氢氧化钠溶液，然后将两瓶迅速拧紧瓶盖，振荡，观察现象．该实验的探究目的是．
（4）用坩埚坩夹持一团钢丝棉，在酒精灯火焰上灼烧至红热，未见钢丝棉燃烧，然后将钢丝棉迅速插入盛有氧气的集气瓶中，钢丝棉在氧气中剧烈燃烧．据此可分析得知，钢丝棉能否燃烧与有关．