初中化学氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯探究题

(6分)盐城是全国酸雨高发地区之一，某化学兴趣小组得知酸雨是因空气中的二氧化硫与水反应生成酸而导致，他们想对此进行探究，请你参与他们的探究过程：
（1）做出假设_____________________________________________________ ；
（2）设计方案：用紫色的石蕊试液浸泡，制成紫色纸花并晾干。先验证水能否使紫色纸花变色，再验证二氧化硫气体能否使干燥的紫色纸花试纸变色，最后验证二氧化硫气体能否使湿润的紫色纸花变红，实验装置和药品如图：

（3）查阅资料：你认为该实验小组不需要掌握的资料内容中应包括（填序号）             ；
①二氧化硫易溶于水
②酸能使湿润的紫色石蕊试纸变红
③SO₂不与浓硫酸反应
（4）实验：①实验中纸花（Ⅱ）的颜色始终没有变化，这说明                                。
②纸花（Ⅲ）在实验过程中始终未见变色，此现象说明
③实验Ⅰ的作用是__________________________________________；
（5）结论：实验过程中只有Ⅳ纸花变红，说明原假设           （填“成立”或“不成立”）

科学家设想利用太阳能加热器“捕捉CO₂”、“释放CO₂”，实现碳循环（如下图所示）。

某化学小组的同学对此非常感兴趣，在老师的指导下，设计如下装置探究上述设想的反应原理。

（1）能证明“释放CO₂”的现象是      。
（2）装置B的作用是      。
（3）实验后小组同学对D中固体的成分进行探究。
【猜想与假设】
D中的固体可能为①氧化钙；②氧化钙与碳酸钙； ③碳酸钙
【进行实验】
甲同学取一定量的D中固体于试管中，并加入一定量的水，振荡，有白色不溶物，甲同学认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想③成立。
乙同学认为上述实验不足以证明猜想③成立，其理由是      。他又重新进行实验，证明了猜想②成立，他的实验操作及现象为    。写出D中反应的化学方程式为     。
（4）通过以上探究，小组同学认为科学家的设想在反应原理上是可行的。上述设想的优点有      （填字母序号）．
A．原料易得    
B．充分利用太阳能   
C．释放出的CO₂可作为重要资源加以利用

（1）小方用下图所示装置对二氧化碳的灭火实验进行研究，
实验的结论是______________________________________。

（2）【提出问题】二氧化碳能否支持燃烧？
【猜想假设】镁能在二氧化碳中燃烧。
【查阅资料】①氧化镁、氢氧化镁均是白色难溶于水的固体
②MgO+2HCl= MgCl₂+H₂O
③MgCl₂+2NaOH=Mg(OH)₂↓+2NaCl
【实验探究】
①上图中镁带剧烈燃烧，冒白烟，有黑色固体生成，并放出大量的热。
②为检验生成物的成分，做如下实验。

实验步骤	实验现象	实验结论和 化学方程式
向广口瓶中加入过量盐酸，充分反应后过滤，在滤纸上留有黑色固体。	I、将黑色固体收集、洗涤、干燥后，点燃，在火焰上方罩一个蘸有澄清石灰水的烧杯。	黑色固体燃烧，烧杯内壁出现白色浑浊。	黑色固体是      ； 涉及该步骤反应的化学方程式：       。
II、取少量滤液于试管中，逐滴加入氢氧化钠溶液。	有白色沉淀产生。	白烟的成分是    。

③为了回收II中的白色沉淀，证明沉淀完全的实验方法是                    。
（要求写出步骤、试剂、现象和结论）。
【反思提高】通过此次实验的探究，你对燃烧的条件或二氧化碳的灭火有何新认识              。

探究水蒸气通过灼热的木炭后，得到的混合气体的主要成分。
【提出猜想】该混合气体主要成分为CO、CO₂、H₂和H₂O。
【查阅资料】a．浓硫酸可作干燥剂。b．氢气在加热的条件下与氧化铜反应生成铜和水。
【实验过程】设计实验装置如下：(部分夹持仪器已略去；假设每个装置里的药品足量，反应充分）。

①装置A中无水硫酸铜变蓝，写出该反应的化学方程式  (11)       ,装置B中澄清石灰水变浑浊，写出该反应的化学方程式    (12)     ,由此得出混合气体中含有CO₂和H₂O气体；
②通过观察装置D、E中的现象后，为了确认混合气体中含有氢气，装置C中的试剂是   （13）    。为了证明CO气体的存在，装置F中试剂是 （14）    。
【实验结论】猜想正确。

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。

只有氧气才能支持燃烧吗？某学习小组对这个问题进行如下探究。
【信息给予】钠是一种银白色的金属，能与空气中的氧气与水蒸气反应。

【提出问题1】除氧气外，是否还有其他物质也能支持燃烧。
【实验一】如图，向盛有金属钠（Na）的硬质玻璃管中通入纯净、干燥的CO₂，当观察到澄清石灰水中刚好出现浑浊时，点燃酒精灯，同时继续缓缓通入CO₂，钠剧烈燃烧，产生白烟，燃烧结束后玻璃管中有黑色颗粒和白色固体生成。
【得出结论】二氧化碳          （“能”或“不能”）支持某些物质燃烧。
【反思评价】点燃酒精灯前，要先向玻璃管中通会二氧化碳，其目的是____     _____。
【提出问题2】黑色颗粒和白色固体是什么？
【猜想与假设】黑色颗粒可能是                       （用化学式填写）。
【实验二】如图，现象：黑色颗粒逐渐减少，澄清石灰水_________  __________。
【得出结论】实验二证明：黑色颗粒的猜想是正确的。
【猜想与假设】某同学对白色固体的成分做出猜想：（Ⅰ）碳酸钠  （Ⅱ）氢氧化钠。
你认为猜想         （填序号）一定是错误的，理由是                        。
【计算】在消毒剂高铁酸钠（化学式为Na₂FeO₄）中，①铁元素的化合价为         ；
②41.5克高铁酸钠与多少克二氧化碳中所含氧元素的质量相等？（列式计算）

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

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（二氧化碳易溶于水）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         。
（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
氧气含量
二氧化碳含量

 

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                                                        。

（1）请你与小明和他的同学一起进行实验室制取二氧化碳的探究．
小明对三组药品进行了研究，实验记录如下：

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

从制取和收集的角度分析，一般选择第①组药品，所发生反应的化学方程式为                ；不选择第③组药品的原因是             ．
（2）老师为他们提供的如图1所示的实验仪器（导管、橡皮塞等未画出）．

小明根据提供的实验仪器分别设计了如图2所示四套制取和收集二氧化碳的装置．

对上面的设计方案小明和他的同学进行了交流讨论．
其中可能收集不到二氧化碳气体的装置是    ；能够使反应随时停止和发生的装置是    ．用澄清石灰水可鉴定CO₂气体，请写出其化学方程式为              ．
反思小结：
气体制取和收集装置的选择依据．

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 $C{H}_4$。

为了比较我们呼出的气体和吸入的空气中二氧化碳含量的高低，某同学向盛满呼出气体的集气瓶内滴入数滴澄清的石灰水振荡（如下图A），他接下来所做的对比实验应选图　　　　　　装置，你的理由是：                                                                          。

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)。

某化学兴趣小组利用以下装置探究气体的制取及性质。请结合下图回答：

（1）写出装置中仪器①的名称         。
（2）可通过加热二氧化锰和氯酸钾混合物制取氧气，反应中二氧化锰的作用是               ；该反应的化学方程式是                           。
（3）实验室制取并收集二氧化碳的装置组合是   （填字母）；该反应的化学方程式是_____________      ；用G装置吸收二氧化碳气体时气体应从      （填“长”或“短”）导管口进入。
（4）双球洗气管常用于气体除杂、干燥、吸收（可防倒吸）等实验。为吸收某气体并检验其性质进行图中实验，发现紫色石蕊试液变色。请根据表中的数据判断左方进入的气体可能是                 （填字母）

A．NH3

B．HCl

C．CO2

D．O2

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．