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）
草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料。某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法(TG)确定其分解后所得固体产物的组成。探究过程如下：
【查阅资料】
1．草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O、CO、CO2。
2．白色的无水CuSO4遇水蒸气会变成蓝色。
3. 浓硫酸具有吸水干燥的性质。
4. 氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
【实验设计】
（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是 。
（2）可选择以下实验装置中的 （选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。
【问题讨论】
（3）实验过程中观察到：B中白色无水CuSO4变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊的反应方程式 （填化学方程式），E中 （填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O、CO2、CO。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是 。
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有足量的浓氢氧化钠溶液的洗气瓶，其作用是 。
【数据分析】
（6）称取3.60g草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题:
①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为 。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物， 试通过计算确定该氧化物的化学式或名称 。
请写出计算过程：
空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】
图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。
（1）写出红磷燃烧的符号表达式 。
（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内气体的 减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。
【问题提出】
有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测定结果与理论值往往相差较大。
【实验改进】
Ⅰ. 甲同学根据铁在空气中生锈的原理设计图2实验装置，再次测定空气中氧气含量（装置中装铁粉的纸袋浸有浓食盐水，会加速铁生锈）。
Ⅱ. 乙同学经过思考，在图2的基础上设计了图3实验装置，实验测得实验数据如下表：
| 时间／h |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
| 压强／KP |
101.6 |
89.7 |
85.4 |
83.3 |
82.2 |
81.] |
81.2 |
81.2 |
81.2 |
【交流表达】
（1）根据表中数据计算，改进后测得空气中氧气的体积分数是 (结果精确到0.1%)。
（2）从实验原理角度分析，图2的实验结果比图1准确度更髙的主要原因是： 。
【实验反思】
许多同学用改进前图1装置得出的结论却也与理论值相差不大，其主要原因是：
用图甲所示的电解水装置来测定水的组成。
【实验步骤】
（1）按图安装好装置，检验装置气密性。
（2）在Ｕ型管中装入水（水面略低于支管口）。
（3）取下注射器，打开电源一段时间后，关闭电源。
（4）将注射器活塞推到顶后连接注射器，再次打开电源。
当注射器二中活塞停留在10mL刻度时，关闭电源。
（5）检验气体。
【实验结论】水是由 组成的。电解水的符号表达式 。
【问题讨论】
（1）实验开始时先打开电源通电一段时间后再接上注射器的目的是 。
（2）实验结束时注射器一中活塞停留在 刻度处。将该注射器带上针头，移向燃着的木条旁，推动活塞，现象是 。
（3）水电解的过程可用下列图示表示。粒子运动的先后顺序是 。
同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后，联想到单质碳的一些化学性质，对反应后的气体成分产生了疑问，某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究。
〔猜 想〕
①气体产物全部是CO2 ②气体产物全部是CO ③气体产物 ①
〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
〔设计实验〕根据各自的猜想，他们共同设计了如下图的实验装置进行探究。
〔现象与分析〕
| 现象 |
结论 |
| 如果装置B ② ，装置C无现象 |
则猜想①成立 |
| 如果 ③ |
则猜想②成立 |
| 如果_________ ④ __ |
则猜想③成立 |
〔结论〕实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的。
〔反思〕
（1）同学们对CO产生的原因进行了分析：
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；
②原因二：反应
中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO；
请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理_________________⑤_________________。
（2）根据上述实验，请你归纳出单质碳在工业上的重要用途 ⑥
（3）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是 ⑦
蚁酸（化学式为HCOOH）在一定条件下会分解生成两种氧化物。
【提出猜想】蚁酸分解的两种氧化物是什么
（1）甲同学根据蚁酸中含有 元素，推测出一种生成物是水；
（2）另一种生成物是气体，乙同学对该气体提出两种猜想：
猜想①：该气体是CO2； 猜想②：该气体是 。
【实验设计】乙同学将蚁酸分解产生的气体通过如下图所示装置（铁架台未画出）：
【讨论交流】
Ⅰ．根据实验现象，A中溶液 浑浊（填“变”或“不变”），就能否认猜想①。
Ⅱ．装置B中的发生反应的化学方程式是 ，装置C的作用是 。
【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是 。
【拓展延伸】丙同学提出：蚁酸分解生成的两种氧化物中，如果一种是水，另一种氧化物就一定不是CO2。从理论上分析，其理由是 。
王丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。王丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
（1）这台家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
（2）实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】
| 实验步骤 |
实验现象 |
文字表达式 |
| 取一只250 mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把燃着的石蜡插入集气瓶中 |
石蜡燃烧得更旺 |
文字表达式I |
表中，文字表达式I是 。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是 。
（3）实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，进行实验，并重复多次。
【实验记录 】
| 实验操作 |
主要实验现象 |
实验结论及解释 |
|
| ① |
检查装置的气密性 |
/ |
装置的气密性良好 |
| ② |
加入药品，将装置连接固定 |
/ |
/ |
| ③ |
打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b |
A中水进入到B中，B中水的体积为200 mL。 |
收集200 mL气体（由压强差引起的误差忽略不计） |
| ④ |
用凸透镜聚光引燃白磷 |
燃烧，产生大量白烟 |
/ |
| ⑤ |
待白磷熄灭并冷却到室温， 进行操作I |
现象I |
小丽收集的气体不是纯净的氧气 |
表中，操作I是 ；现象I是
出现上述现象的原因是 。
【数据记录】
| 实验次序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| B中剩余水体积/mL |
100 |
42 |
39 |
41 |
38 |
【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小丽所带气体中氧气的体积分数为 % 。
【实验反思】导致第1组数据产生较大误差的可能原因是
空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】如图是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。写出红磷燃烧的化学方程式_______________________。
步骤如下：
①用弹簧夹夹紧橡皮管。
②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子。
③_____________________________________。
④观察并记录水面的变化情况。
【实验反思】多次实验，发现集气瓶内上升的水的体积始终小于瓶内原空气体积的1/5。
【实验改进1】
I．根据铁在空气中生锈的原理（铁与氧气和水发生反应生成铁锈）设计右图实验装置，再次测定空气中氧气含量。装置中的食盐水和活性炭会加速铁生锈。
II．测得实验数据如表
| 测量项目 |
实验前 |
实验后 |
|
| 烧杯中水的体积 |
烧杯中剩余水的体积 |
集气瓶（扣除内容物）和导管的容积 |
|
| 体积/mL |
80.0 |
54.5 |
126.0 |
【交流表达】（1）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁，写出该反应的化学方程式____________________________________。
（2）根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是________。（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）。
【猜想与假设】根据铁生锈的原理，某同学对最终生成的铁锈的主要成分作出猜想：
（Ⅰ）氧化铁（Ⅱ）碳酸铁，你认为猜想 （填序号）一定是错误的，理由是 。
【实验改进2】
使用右图装置进行实验。实验前应先进行的操作是______________________。
【实验过程】步骤1：在注射器中放入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭。
步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹。
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至活塞位置不再发生变化。
【数据处理】实验中需要记录的数据是___________________________________________。
计算得出氧气约占空气总体积的1/5。
【计算】铁的氧化物有多种，116g四氧化三铁与多少g氧化亚铁（FeO）中所含的氧元素质量相等。（写出计算过程）
【实验评价】与燃烧红磷法相比，用改进实验测定空气中氧气含量的优点是____________
____________________________________________。
下面是几位同学测量空气中氧气体积分数的四个实验，请你参与他们的探究：
[实验一]小强采用A图所示的装置进行实验：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时缓慢推拉两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。
（1）在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 。
[实验二]：小红采用B图所示的装置进行实验：实验过程如下：
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：用放大镜点燃燃烧匙内的红磷．
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5．
请回答下列问题：
（1）集气瓶中剩余的气体主要是 ，根据实验推断它的化学性质有 。
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积小于总容积的1/5 ，其原因可能是 。
（3）红磷燃烧的现象是 ，其符号表达式为
[实验三]小华同学打算采用C图所示的装置进行实验：锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，该装置气密性良好。装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹。先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出。
请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是___________________。
（2）待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：①注射器中的水自动喷射出来，②当注射器中的水还剩 mL时停止下流。
[实验四]小明用图D装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%．
（1）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是 。
（2）若镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的 %,现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中还有 。
电石的主要成分是碳化钙（CaC2），可以与水反应生成一种可燃性气体及白色固体。某化学兴趣小组对它的化学性质产生了浓厚的兴趣并进行下列探究。
【查阅资料】乙炔（C2H2）燃烧时伴有大量黑烟。氢气（H2）燃烧时发出淡蓝色火焰，用冷而干的烧杯罩在火焰上方烧杯内壁有水雾产生。CaO+H2O→Ca(OH)2。Ca(OH)2溶液能使酚酞变红。
【猜想与假设】
电石与水反应生成的可燃性气体是：O2、H2或乙炔（C2H2）；电石与水反应生成的白色固体是：氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙。
大家讨论后一致认为该气体不可能是O2，原因是 ，白色固体不可能是氧化钙，原因是 。
【实验探究】
| 实验步骤 |
实验现象 |
实验结论 |
| （1）取适量电石加水反应，收集生成的气体，验纯后点燃。 |
气体燃烧，产生黄色火焰并伴有浓烈黑烟。 |
电石与水反应产生的气体是 。 |
| （2）取适量反应后生成的固体于试管中，滴加过量稀盐酸。 |
固体溶解， 。 |
电石与水反应产生的固体不是碳酸钙 |
| （3）取适量反应后生成的固体于试管中加水，向上层清液中滴加2~3滴 。 |
溶液变红 |
电石与水反应产生的固体是氢氧化钙 |
【反思交流】载有电石的货车可以在雨中整整燃烧一天而不熄灭，说明电石与水的反应是
（填“吸热”或“放热”）反应。
下列是初中化学的两个实验，按要求回答问题：
（1）某课外活动小组设计测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
①红磷在集气瓶中发生反应的文字表达式为
该实验可观察到的现象为
该实验中红磷稍过量，目的是
②由实验现象可得出的结论是
（2）某课外活动小组设计如图装置研究分子的性质：
① 向盛有约20ml蒸馏水的小烧杯①中加入5～6滴酚酞溶液，搅拌均匀观察到溶液
② 从上述烧杯①中取少量溶液置于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，观察到溶液
③ 另取一个烧杯②（如图），加入约5ml浓氨水。用一个大烧杯罩住①②两个小烧杯。过了几分钟，观察到
综合②③实验说明分子
反思：为什么两个烧杯不同时变色呢？
查阅资料：不同的分子在相同的条件下运动速率不同。
由此可根据现象推断 分子运动速率快（填氨或酚酞）。
（13）某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：
（1）小组同学设计了如右图所示的两套装置，你认为合理的是 （填字母）为了确保实验的成功，在装药品之前应该
（2）红磷在集气瓶中发生反应的文字表达式为 。该实验中红磷稍过量，目的是 。
（3）小组同学做完实验后发现水进入集气瓶的量远少于理论值．经讨论，同学们认为造成该现象的原因可能有_____________________或______________________
（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？ ，理由是 。
（5）小淳同学对实验装置进行了大胆的改造，设计了如右图的装置。
请根据图示回答下列问题：
①闭合电源开关，可以观察到白磷
②装置冷却到室温时，可观察到U型管内左侧液面
③通过这个实验得出的结论是
④此实验还可推知反应后剩余气体的两点性质是：
在“空气中氧气含量测定”的实验探究中。甲同学设计了如下实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内。塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温。打开铁夹，水注入集气瓶。回答下列问题。
（1）该实验中红磷需稍过量，目的是 。
（2）待燃烧停止、冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气
瓶内水面最终接近刻度1/5处。由此可知氧气约占空气总体积的 。
（3）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？ （填“能”或“不能”）。理由是 。
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的可能原因（写2条）① ②
（5）由本实验还可以推测氮气的性质有（任写一种）：
某小组的同学在课外进行科学探究，以验证铜片在空气中灼烧后，表面生成的黑色物质确实是铜与氧气化合生成的CuO，他们进行了以下实验：
（1）由上图两个实验步骤判断：铜片可能发生化学反应的是步骤 。（填“一”或“二”）
（2）为进一步证明步骤二铜片表面黑色物质的元素组成，他们选用了以下装置继续进行实验：
a．甲同学向A装置中通入纯净的H2，为检验反应产物，A的右边应连接上面的装置 _____
（填编号），所选装置的实验现象为 ，A装置中所发生的化学反应方程式为 _______ 。
b．乙同学向A装置中通入纯净的CO，A装置的实验现象为 ，为检验反应产物，A的右边应连接上面的装置 __ （填编号），所选装置中的实验现象为 ；此方法仅用上述装置有明显的缺陷，要弥补，应采取的措施是： 。
c．通入的气体如含有少量水蒸气，若在A装置左边增加一个B装置，则澄清石灰水应更换成______________。
d．对A装置加热前，应先通入纯净气体的目的是_________________________。
（3）结论：经过甲、乙两同学的实验现象证明 。
化学课上，同学们做了人体呼出的气体使澄清石灰水变浑浊实验后，对呼出的气体中主要成分及含量非常好奇，设计了如下实验进行探究。
【提出问题】呼出的气体中有哪些主要成分，它们的含量是多少？
【查阅资料】①呼出的气体中仍含有O2。②CO2在饱和NaHCO3溶液中的几乎不溶解。③白磷燃烧需要氧气，白磷燃烧所需的最低温度为40℃，燃烧现象和产物均与红磷相同。④氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，并与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
【猜想与实践】猜想：呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2、水蒸气等。
实验Ⅰ：验证呼出的气体中含有水蒸气。
（1）实验操作：取一洁净干燥的玻璃片，对着其哈气，观察到________，可以判断呼出的气体中含有水蒸气。
实验Ⅱ：验证呼出的气体中含有N2、O2、CO2，并测其含量。同学们在老师的指导下设计了如图所示装置（B是带有刻度的量气装置）。
（2）实验记录
| |
实验操作 |
主要实验现象 |
实验结论及解释 |
| ① |
检查装置的气密性，向装置中加入药品，关闭止水夹a～f。 |
（不填） |
装置的气密性良好 |
| ② |
打开b、c、d，向B中吹入一定量气体后关闭d，并冷却到室温。 |
B中液体进入到A中，B中液体减少500ml。 |
收集了500ml气体 |
| ③ |
关闭b，打开a、e、f，用打气筒向A中缓缓充气，直到B中气体刚好全部排出 |
A中的液面下降，B中的液面上升至最高，C中的左侧导管口有 ①_______，且液面下降，液体沿导管进入D中，D中液体为475ml |
呼出气体中含有CO2 |
| ④ |
关闭e、f，用凸透镜聚光引燃白磷． |
白磷燃烧，产生大量白烟,放出大量热 |
呼出气体中含有O2，该反应的文字表达式为： ②____________ |
| ⑤ |
待白磷熄灭并冷却到室温，打开f。 |
D中液体倒吸入C瓶中，C瓶中液面上升，D中剩余液体为400ml。 |
呼出气体中含有 ③____________。 |
同学们经过3次重复实验，确认了呼出的气体中的主要成分及其含量。
【实验反思】
（3）该实验设计依据的N2性质有__________（填字母序号）。
A.难溶于水
B.不能和NaOH溶液反应
C.不能燃烧，也不支持燃烧
D.无色无味的气体
（4）在实验（2）的操作⑤中，未等C中的气体的冷却，就打开f止水夹读数，则所测的O2的体积分数会_____（填“偏大”、“不变”、或“偏小”） 。
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