初中化学氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯探究题

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                                                        。

日常生活中使用的塑料袋有两种，一种是用聚乙烯制成的，另一种是用聚氯乙烯制成的。通过查阅资料知：聚乙烯完全燃烧生成CO₂和H₂O，而聚氯乙烯完全燃烧除生成CO₂和H₂O外，还有刺激性气味的气体产生，该气体极易溶于水生成盐酸，则该气体是________________。
(1)鉴别这两种塑料袋最简单的方法是________________________________。
(2)现用如图所示的实验来探究塑料燃烧的产物。实验时，若B、C两瓶都观察到明显现象，则B瓶中的现象是_____________，C瓶中的现象是___________，由此可判断A瓶中燃烧的是_____________________。

（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．

下图是实验室制取并检验化学性质的装置。

（1）A是制取装置，反应容器内装有石灰石，长颈漏斗内应注入____________；
（2）B内装有澄清的石灰水，观察到的现象是________________________；
（3）C内装有紫色石蕊试液，观察到的现象是_____________，用化学方程式表示产生该现象的原因______________________。
（4）D中有两支高度不同的燃着的蜡烛，观察到的现象是_________，说明具有______________________________________的性质。

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：                                                                          。

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。

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)。

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         。

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）

下图所示的三个实验中，实验1说明二氧化碳具有的性质是           
                                                     ；
实验2瓶中发生反应的化学方程式为                                       ；
实验3中观察到的现象是                                                 ；
大理石与稀盐酸反应的化学方程式为                                      。

实验1                实验2            实验3

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。

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           

【2015年福建省厦门市】用如图装置完成以下实验：

（1）探究燃烧条件：若B处盛放木炭。
Ⅰ．先在A处通入氮气一段时间后，在B处加热，B、C处没有明显变化；
Ⅱ．待B处冷却至室温，在A处通入氧气一段时间后，B、C处没有明显变化；
Ⅲ．在A处继续通入氧气，然后在B处加热，发现木炭燃烧，C处变浑浊。
Ⅰ与Ⅲ对比，说明燃烧的条件之一是____________；Ⅱ与Ⅲ对比，说明燃烧的条件之一是_____________。
（2）模拟工业炼铁：若B处盛放氧化铁粉末。在A处通入一氧化碳一段时间后，B处下方用喷灯加热，B处可观察到的现象为______________________________，尾气处理的方法为__________________________。《自然》杂志刊载“绿色炼铁”技术；电解熔融的氧化铁得到铁和氧气，该反应的化学方程式：_____________________，该炼铁技术另一种产物的用途为___________________________________。

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）

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                 。