初中化学氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯探究题

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．

某化学兴趣小组的同学对实验室制取二氧化碳及相关性质进行一系列的探究活动。
（1）气体制取
按如图1所示的制取装置进行实验。

①写出有标号仪器的名称：a,b。
②实验室制取二氧化碳的反应化学方程式是。
③实验室收集二氧化碳的方法是，原因是。
（2）实验研究
【提出问题】实验室制取二氧化碳时能否采用排水法收集？
【设计实验】
实验一：向一个充满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，用力摇晃塑料瓶。可观察到塑料瓶，说明二氧化碳能溶于水。
实验二：先用集气瓶装满一瓶蒸馏水（pH=7．0），然后按如图2所示组装组装并进行实验，再用pH计测定从装置C排到烧杯中的液体的pH。

①装置B中碳酸氢钠溶液的作用是。
②测得烧杯中液体的pH<7．0，说明溶液呈酸性，原因是。
【实验结论】实验室制取二氧化碳不宜采用排水法收集。
【拓展延伸】某同学先对图2装置做了以下改进：将装置C中的部分蒸馏水换成植物油，将烧杯换成量筒（如图3所示），然后利用改进后的装置测定收集到二氧化碳的体积，测得气体的实际体积小于理论值，原因可能是：

①，②。（合理即可）

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：。

某学习小组的同学做实验，向盛有少量氢氧化钠溶液的试管中通入二氧化碳，未看到明显的实验现象。

【提出问题】氢氧化钠能否与二氧化碳反应？
【猜想与假设】亮亮同学认为氢氧化钠能与二氧化碳反应；莉莉同学认为氢氧化钠不能与二氧化碳反应。
【设计与实验】亮亮同学设计了两个装置并进行实验。请你和他一起验证他的猜想。

实验步骤	实验现象	实验结论
如图一，将收集满二氧化碳的试管倒置于氢氧化钠溶液中
如图二，

【反思与评价】莉莉同学提出质疑，认为上述现象可能是二氧化碳溶于水的结果。
【设计与实验】请你设计一个实验，证明氢氧化钠确实与二氧化碳反应。

实验步骤	实验现象	实验结论
		氢氧化钠与二氧化碳反应

【交流与提高】实验证明氢氧化钠还能与二氧化硫反应，化学方程式为：
$2NaOH+S{O}_2=X+H_{2}O$，X的化学式是。

多角度认识物质，能帮助我们更全面了解物质世界。以碳的氧化物为例，回答下列问题：
（1)认识物质的组成和结构
二氧化碳、一氧化碳组成的相同点：             ；
两种物质分子构成的不同点：                    。
（2）认识物质的性质
①将蘸有酒精的棉芯点燃后放入烧杯，向烧杯中倾倒二氧化碳气体，观察到烧杯中的棉芯自下而上熄灭（如图1所示），说明二氧化碳具有的性质是       ；若使棉芯下半段立即恢复燃烧，操作方法是       。

②将燃着的镁条伸入装有二氧化碳气体的烧杯中，镁条继续燃烧，说明二氧化碳还具有的性质是     。
（3）认识物质的制法
某同学用软塑料瓶自制气体发生装置，通过捏放瓶身可随时控制反应发生和停止（如图2所示）。若利用该装置制取二氧化碳，反应的化学方程式       ；若实验利用该装置制取氧气无纺布包内药品为   （写化学式）

（4）认识物质的用途
①扬其利抑其弊。减少二氧化碳排放以控制温室效应，合理使用二氧化碳为人类造福。请举二氧化碳用途一例：       。
②控制条件获取所需物质。反应物相同，条件不同，产物不同。请举一例：           。

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。

某化学兴趣小组在甲、乙两个充满O₂的密闭容器中各加入一定量的碳粉，在高温条件下使其充分反应，待反应结束后，两个容器中的碳粉都已完全消失．该小组成员对两容器中反应后的气体进行如下探究：
（1）小红同学对甲容器中气体的组成提出如下四种猜想：
①只有CO       ②只有CO₂      ③只有O₂        ④CO和O₂的混合气体
你认为上述猜想中明显不合理的有___    ___(填序号)．
（2）小明同学认为甲容器中的气体还可能是CO和CO₂的混合气体，为了验证自己的猜想，他准备按下图所示装置进行探究．

请你回答下列问题：已知装置B中浓硫酸可以用作干燥剂，用于吸水。
若小明的猜想成立，则装置A中的实验现象是___                  ____，反应的化学方程式是____                      ．装置C玻璃管中的实验现象是___ _          ___，反应的化学方程式是______       __        _____．
（3）小芳同学对乙容器中气体的组成提出了除上述猜想外的另一种合理猜想，她的猜想是_______，于是她设计了下列实验方案验证其猜想：
【步骤1】先加热装有铜丝网的玻璃管一段时间后，再通入乙中的气体，观察现象．
【步骤2】将乙中的气体通入澄清石灰水中，观察现象．
指导老师在分析其实验方案后，指出了其中存在的错误或不足．
①步骤1应先通入乙中气体一段时间后方可加热，你认为这样修改的原因是____      ．
②没有必要进行步骤2的实验，其理由是_______________________．

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。

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）
__________________________
__________________________。

(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。

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。