初中化学氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯探究题

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）

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．

室温时，进行如下实验：
①在盛有3ml_蒸馏水的试管中滴人5滴紫色石蕊试液，充分振荡；
②在盛有3mL稀盐酸的试管中滴人5滴紫色石蕊试液，充分振荡；
③在盛有3ml_蒸馏水的试管巾通人二氧化碳达到饱和，再滴人5滴紫色石蕊试液，充分振荡。
（1）将实验③所得溶液加热至沸腾一段时间后，溶液变为色，该反应的化学方程式为 。
（2）实验②、③共有的现象是，
说明。
（3）实验①的作用是。
（4）实验①、②和③中滴加紫色石蕊试液滴数相同的目的是。

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）
__________________________
__________________________。

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           

(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

某化学兴趣小组利用下列装置进行O₂、CO₂的实验室制法和有关性质的研究。

（1）甲同学要用KMnO₄固体来制取O₂，应选用上图中的      装置(填编号)，该反应的化学方程式是                                  。从实验操作程序看，首先要                    ，再装入药品进行实验。
（2）乙同学用浓盐酸和大理石在B装置中反应，制取CO₂并检验其有关性质，观察到烧杯中紫色石蕊试液变红。对这一变化的合理解释是       (填序号)
A．产生的CO₂直接使石蕊试液变红
B．产生的CO₂与水反应生成H₂CO₃使石蕊试液变红
C．挥发出的氯化氢溶于水使石蕊试液变红
（3）B装置中长颈漏斗虽可随时添加液体，但无法控制反应速率。可选择C组中       (填序号)来取代B装置中的长颈漏斗，以达到控制反应速率的目的。

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．

周末小瑾同学的妈妈做了一道红烧鱼鰾．细心的小瑾发现：妈妈在洗鱼鳔时，鱼鳔是浮在水面上的，用手撕鱼鳔时，水中有气泡冒出．鱼鳔中会有哪些气体呢？周一，小瑾和化学兴趣小组的同学来到实验室展开了实验探究．
【作出假设】甲乙两位同学分别对鱼鳔中的气体作出如下猜想：甲认为CO₂，乙认为有H₂O．
【查阅资料】
无水氯化钴试纸在实验室中常用来检验水的存在，原理：氯化钴遇水会发生水合反应，生成六水氯化钴．氯化钴是蓝色的而六水氯化钴是粉红色的．
手持技术是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集和处理数据系统．手持技术可以广泛应用于理科实验中，可以方便而迅速的收集各类数据，如氧气含量，二氧化碳含量等．
【实验验证】
兴趣小组的同学用注射器抽取约60mL鱼鳔内的气体，注入澄清石灰水中．发现澄清石灰水            ，则甲的猜想成立．该反应的化学方程式是               ．
兴趣小组的同学另取一只注射器抽取鱼鳔内的气体，将蓝色的氯化钴试纸放入注射器内，发现试纸变成粉红色，则乙的猜想
兴趣小组的小红同学又提问，气体内有没有氧气？大家在讨论后，制定了以下的实验方案验证鱼鳔内的气体是否有氧气？

实验操作	现象	结论
1用注射器抽取鱼鳔内的气体． 2用排水集气法收集注射器抽取的气体． 3将        伸入集气瓶中，观察现象．	木条 熄灭	猜想一：不含氧气 猜想二：含少量氧气 猜想三：含有二氧化碳导致木条熄灭

【深入验证】但老师介绍了手持技术后，兴趣小组的同学用氧气传感器和二氧化碳传感器分别测得鱼鳔内氧气和二氧化碳的含量与如图：

【实验结论】小组同学一致认为猜想一                  ．
鱼鳔内CO₂含量与空气中相比较，哪一个多？               ．

（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              。

小组在实验室进行关于气体的实验，所用的部分仪器如下图所示。

（1）甲同学用双氧水制取氧气，发生反应的化学方程式是         ，选择的收集装置是D或         ，用         检验D收集满氧气。
（2）乙同学用氯酸钾和二氧化锰为原料制取氧气，二氧化锰的作用是         ，应选择的发生装置是         。该同学发现产生的气体能使带火星的木条复燃并有刺激性气味，下列分析不合理的是         。
a．反应中氧气的物理性质发生了变化
b．此时得到的气体一定是混合物
c．只加热氯酸钾，若生成的气体无气味，说明刺激性气味一定与二氧化锰有关
d．可能是生成的氧气与残留在发生装置中的空气在加热的条件下反应生成了新物质。
（3）丙同学研究了木条复燃与氧气体积分数的关系，发现不纯的氧气也能使带火星的木条复燃。右图F是他其中一次实验的装置，集气瓶中有约占总体积40％水，氧气从         导管口进入，排尽集气瓶中的水，收集氧气后集气瓶中氧气的体积分数是         。

（4）如图装置也可制取二氧化碳气体，制取二氧化碳的化学方程式为         。G装置的优点是可随时控制反应的发生和停止。若打开弹簧夹，固体与液体接触，反便能发生，请简述使G装置中反应停止的操作         。

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。

为了探究碱的性质，甲、乙两组同学向相同体积的石灰水和烧碱溶液中分别通入CO₂气体。观察到前者变浑浊，后者无明显现象。甲组同学认为CO₂能与石灰水反应，但不能与烧碱溶液反应；而乙组同学认为CO₂也能与烧碱溶液发生反应。

(1)为证明自己的观点，乙组同学又设计并做了以下实验：
①用石灰石和稀盐酸制取CO₂气体。写出该反应的化学方程式：_____________，
并从甲图中选出正确的制取装置_____________。(填“A”或“B”)
②收集一烧瓶CO₂气体，注入烧碱溶液后立即塞上带有导管和气球的橡皮塞(如乙图所示)，振荡后观察到圆底烧瓶内气球膨大。由此乙组同学认为自己的观点是正确的。
(2)甲组同学提出反驳：因为_____________，所以还必须设置对照实验，即用________代替烧碱溶液进行实验，如果观察到气球膨大程度__________(填“增大”或“减小”)，才能最终证明乙组同学的观点是正确的。

利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验，其中，氮气可用作本实验的保护气； 盛放氧化铁的是一支带有支管的试管，其支管可用于导出试管内的气体；酒精灯带网罩；整套装置的气密性良好．实验前，弹簧夹a、b均处于关闭状态，开始实验时，打开a，通入氮气一段时间后点燃酒精灯，再关闭a，打开b．请联系所学知识回答下列问题：

（1）该实验过程中可以观察到的现象有：_________________、_________________。
（2）试管内一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为____________________________。
（3）实验结束时，应先打开a，再___________，然后___________，继续通氮气直至装置冷却。（选填“A”或“B”）A．熄灭酒精灯           B．关闭b
（4）待试管冷却后，把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红。
【提出问题】炼出来的黑色粉末的成分是什么呢？
【查阅资料】在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色，其余都是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性。
【综合探讨】同学们得出此次炼铁得到的生成物是___________________。
（5）请从两个不同角度评价该实验的优点：_______________，_________________。