初中化学探究题

某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如右图。该同学的实验步骤如下：

①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记。
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。
请回答下列问题：
（1）该实验中红磷需稍过量，目的是                    ；
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是_____________________________；
由本实验还可推知氮气的哪些性质？试写出一种：                        。
（3）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功_____________（填“能”或“否”）？理由是                      。

实验是科学探究的重要方法。如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结
合图示回答有关问题。

（1）根据下表提供的实验数据，完成下表

具支试管或硬质玻璃管中空气的体积	反应前注射器中空气体积	反应后注射器中气体体积	实验测得空气中氧气的体积分数
25mL	15mL	9mL

 
（2）装置一和装置二中气球的位置不同，                 (填“装置一”或“装置二”)更合理，理由是                   。
（3）若实验测得结果偏小(氧气的体积分数小于21％)，可能的原因有哪些?（列举一条）                 。

某同学对蜡烛的燃烧进行探究：
①点燃一支蜡烛，用一只烧杯倒扣在燃着的蜡烛上，蜡烛燃烧片刻后熄灭，如实验一。
②再点燃蜡烛，然后吹灭，看到烛芯产生一缕白烟，用火柴点燃白烟，蜡烛重新被引燃，如实验二。
③将粗细均匀的木条水平放在蜡烛的火焰上，稍加热后观察木条燃烧现象，如实验三。

（1）操作①中，蜡烛能燃烧片刻的原因是__________________________。
（2）操作②中，关于白烟的成分，有同学做出了下列猜想：A、白烟是水蒸气；B、白烟是石蜡固体小颗粒；C、白烟是二氧化碳。你认为上述猜想有道理的是（填序号）____________，理由是__________________________。
（3）该同学在做实验一的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是（  ）
A．反复实验，并观察是否有相同现象
B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么
C．认为与本次实验目的无关，不予理睬
D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因
（4）木条处于外焰的部分最先变黑，说明蜡烛的外焰温度最______________。

KOH溶液中含有H₂O、K⁺、OH、能使无色酚酞试液变成红色。某化学兴趣小组想探究KOH溶液使无色酚酞试液变成红色的原因。
【提出问题】KOH溶液中的什么成分使无色酚酞试液变红？
【猜想】猜想1：KOH溶液中的H₂O使无色酚酞试液变红。
猜想2：KOH溶液中的K⁺使无色酚酞试液变红。
猜想3：KOH溶液中的_______________（填化学式）使无色酚酞试液变红。
【实验探究】

实验操作	实验现象	结论
①用试管取少量蒸馏水，滴入12滴无色酚酞试液	A试管内溶液不变色	猜想1不成立
②用试管取少量KCl溶液，滴入12滴无色酚酞试液	B	猜想2不成立
③________________，滴入12滴无色酚酞试液	C试管内溶液变红

【讨论反思】有同学认为猜想①不需要实验验证就可以排除，你认为该同学理由是__________________。
【拓展】①向Ba(OH)₂溶液中滴入几滴无色酚酞试液，观察到的现象是________________；
②KOH固体应__________保存。

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（填编号）                      ，
为什么                               ？
（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

 

有人提出运用高科技可以使水变成汽油，小明认为可以用物质组成的观点揭开这个骗局。以下是小明的实验探究过程。
【提出问题】根据水的组成和汽油的组成判断，水是否可以变成汽油？
【猜想与验证】（1）探究水的组成。实验装置示意图如图：

（1）通电一段时间后，经过检验可知，试管A中的气体是              。该反应的符号表达式为             。该实验说明：水是由           组成的（写名称）。
（2）探究汽油的组成。
实验操作如下：

实验步骤	实验现象	实验目的
①点燃使用汽油作燃料的油灯
②将光洁干冷的小烧杯罩在油灯火焰的上方	现象：小烧杯内壁出现小水珠	证明汽油在空气中燃烧后的产物中有水
③将内壁蘸有     的小烧杯罩在油灯火焰的上方	现象：	证明汽油在空气中燃烧后的产物中有二氧化碳

 
该实验说明：汽油的组成中肯定含有的元素有              （写元素符号）。
【得出结论】因为汽油和水的组成元素不同，所以水不能变成汽油。

课本“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”以及“寻找新的催化剂”
研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
思考：判断某物质是否为催化剂，不仅要看该物质是否改变了其它物质的化学反应速率，还要看其自身的___________和___________在反应前后有无发生变化。
经探究：除了MnO₂固体外，FeCl₃溶液和CuSO₄溶液均可对H₂O₂分解具有催化作用。下面是化学探究小组对这几种催化剂进行的进一步的实验探究。
一、探究“MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应的影响”
利用图甲装置探究“MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应的影响”，实验中H₂O₂的溶质质量分数为3%，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比。反应放热忽略不计．）

（1）写出装置中发生反应的符号表达式_________________________，
（2）图乙是“0.1克MnO₂与不同体积的3%H₂O₂溶液混合”的实验结果，从图中可以看出________________。
（3）当用“3%H₂O₂溶液8毫升与不同质量的MnO₂混合”时，得到如图丙所示的曲线．曲线的斜率显示，当MnO₂的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求．在此实验条件下，若MnO₂的质量有4克（一药匙），就能使如图__________（选填字母）烧杯中所装的3%H₂O₂溶液，其分解速度最接近实验要求。

二、探究相同浓度的FeCl₃溶液和CuSO₄溶液对H₂O₂分解的催化效果

【定性研究】
（4）如图甲，可通过观察_____________________来定性比较两者的催化效果。
【定量研究】
（5）如图乙，实验前检查该装置气密性的方法是_________________________。要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的______________。
【实验拓展】
探究小组同学通过查阅资料得知：除了上述几种物质可以做过氧化氢溶液分解的催化剂外，CuO、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是 _________（填序号）。

A．不用催化剂过氧化氢溶液就不能分解

B．同一个化学反应可以有多种催化剂，同一物质也可以做不同反应的催化剂

C．催化剂只能加快化学反应的速率

D．某同学用氯酸钾制氧气时，误将高锰酸钾当作MnO2一起加热，结果发现反应速率和氧气的产量均增加了，故催化剂还可以增加生成物的质量。

化学教材 “寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】（1）氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？
（2）氧化铁与二氧化锰催化效果哪个好？
【实验探究】

实验步骤	实验现象
①分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入a g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象。	A试管中产生大量气泡，带火星木条复燃，B试管中的现象
②待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管内，如此反复多次实验，观察现象。	试管中均产生大量气泡，带火星木条均复燃
③将实验②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为a g。
④分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末，观察现象。

（1）A中产生的气体是             ；B试管中的现象                     。
（2）实验②、③证明：氧化铁的            和           在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；
（3）写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式                        。
（4）实验设计④的目的是                         ，若实验④观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是                           。

学校化学兴趣小组的同学知道二氧化锰能作过氧化氢（H₂O₂）分解的催化剂后，
想再探究其他一些物质如氧化铝是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他
们的探究过程，并填写下列空白。
【提出问题】Al₂O₃能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？
【作出猜想】Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	A____________	有少量气泡 木条不复燃	常温下过氧化氢溶液分解速率很慢。
实验二	在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量Al2O3，然后将带火星的木条伸入试管中	产生大量的气泡 木条复燃	B__________

【得出结论】Al₂O₃能加快过氧化氢的分解速率，故Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂。
【反思提高】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验：
实验三：
【实验目的】探究                。
【实验步骤】①准确称量Al₂O₃（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，               ，称量；④对比反应前后Al₂O₃的质量。
【交流讨论】如果Al₂O₃在反应前后质量不变，则说明Al₂O₃可以作过氧化氢分解的催化剂。
【提出新的问题】但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究             。

利用下列仪器进行实验（所有装置的气密性都已检查完毕）
（1）把过氧化氢溶液缓缓加入盛有二氧化锰的容器中制取并收集氧气，完成该实验你所选用的仪器有            （填字母）。写出发生反应的文字表达式式                   。这种方法与“把二氧化锰加入盛有过氧化氢溶液的试管中制氧气”相比有                 的优点。
（2）某同学继续探究“红砖粉末是否也可以作过氧化氢分解的催化剂？”实验步骤和现象如下：

①他分别向两支试管中加入等质量等溶质质量分数的过氧化氢溶液，向其中一支试管加入一药匙红砖粉末，然后将两支试管中的气体导出通入水中比较产生气泡的快慢，发现加入红砖粉末的试管中反应较快。
②将反应较快的试管内固体过滤出来，洗涤、烘干、称量。
③用称量后的固体重复步骤①的实验，现象与步骤①完全相同。
试回答：步骤①中他除了选用试管外还用到上面列出的仪器有     （填字母）。步骤③的实验目的是           。该学生认为通过上述实验已证明红砖粉末可以作过氧化氢分解反应的催化剂，但老师认为该同学的实验还缺少一个关键步骤，请指出来             。可以用注射器代替的仪器是：    和
（3）以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据（常温通常指20℃；“浓度”指溶质的质量分数）

实验序号	过氧化氢溶液浓度/%	过氧化氢溶液质量/g	温度/^0C	二氧化锰用量/g	氧气体积/ml	反应所需时间/s
①	5	12	20	0.2	125	11
②	30	12	20	0.2	125	2
③	30	12	40	/	125	148
④	30	12	90	/	125	82

1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与              有关；
2）通过对比实验  和  可知，化学反应快慢与温度的关系是                 ．
3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是                  ．
4）同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究（探究一种因素即可）

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                          。

某化学兴趣小组的同学对空气中氧气的含量进行探究。
【提出问题】空气中氧气的含量是多少?
【查阅资料】①红磷和白磷都能在空气中燃烧，都生成五氧化二磷，但红磷的着火点（可燃物燃烧所需的最低温度）为240℃，白磷的着火点为40℃。
②氧化钙能与反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热，能煮熟鸡蛋。
③生石灰的主要成分是氧化钙。
【设计方案】兴趣小组的同学将一个具有刻度和可滑动活塞的玻璃管（其中有空气和白磷）放在装有生石灰的烧杯的上方（如图所示），用此装置进行实验，请你一同参与。

【进行实验】①检查图中玻璃管的气密性。其操作步骤、现象和结论是               
②按图示装好药品后的操作是          该操作的作用是                  
【记录现象】实验过程中观察到的现象是                 
【实验结论】
【实验反思】本实验是对教材实验稍作改进而设计的，其主要优点是                
【拓展与应用】已知， 据此反应能否用镁代替磷测定空气中氧气的体积含量?

由此你对氮气的化学性质有何新的认识                            

北塘化学兴趣小组同学对实验室制备氧气的若干问题进行如下实验探究。
（一）为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响，A小组设计了以下对比实验：
a．将12．25g KClO₃与5．0g MnO₂均匀混合加热
b．将12．25g KClO₃与5．0g CuO均匀混合加热
（1）在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢。通常采用的方法有：
①测相同时间内产生O₂的体积；②测                        。
（2）试计算：12．25g KClO₃中所含氧元素质量与多少克过氧化氢中所含氧元素的质量相等？（请写出计算过程）。
（二）为探究影响双氧水分解速度的某种因素，B小组记录了如下实验数据：

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生O2的体积
I	50．0g	1%	0．1g	9mL
II	50．0g	2%	0．1g	16mL
III	50．0g	4%	0．1g	31mL

【数据处理及结论】
（3）本实验中，测量O₂体积的装置是           （选填下图1中的装置编号）。
（4）实验结论：在相同条件下，                 ，双氧水分解速率越快。
（5）C小组用如图2装置进行实验，通过比较                 也能达到实验目的。

（三）D小组在加热二氧化锰样品时，发现有气泡产生（如图3），于是他们对这个异常现象进行了探究。
     
（6）对气体成分的探究：加热二氧化锰样品，用燃着的木条靠近试管口，木条熄灭。将气体通入澄清的石灰水，发现石灰水变浑浊，产生的气体是            。
（7）对气体来源的探究：
【假设1】甲同学认为：该气体来自于试管中的空气，请你设计实验证明该假设是否成立。

实验步骤及现象	结论
按图3装置，加热空的试管，另一端的澄清石灰水没有变浑浊	假设           （填“成立”或“不成立”）。

【假设2】乙同学认为：二氧化锰样品中可能混有炭粉，炭粉发生反应生成了该气体。他通过查阅资料得知：氢氧化钠溶液会与该气体反应，从而可吸收该气体。于是他设计了如图4所示的装置进行实验，其中B装置的作用是检验A中的反应是否完全，则B中的试剂是            ，实验中观察到D处澄清石灰水变浑浊。他又用氮气代替空气（氮气不参与该实验中的任何反应），重复上述实验，发现D处澄清的石灰水也变浑浊。

【结论】通过乙同学的实验证明，二氧化锰中混有炭粉，炭粉与           反应产生了这种气体。

【2015年江苏省盐城市】实验室中有一瓶长期使用的氢氧化钠固体样品，某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行探究．
【发现问题】该样品中含有哪些物质？
【查阅资料】①NaOH在空气中不会转化成NaHCO₃．
②BaCl₂溶液呈中性，Ba（OH）₂是可溶性碱
③CO₂在饱和的NaHCO₃溶液中几乎不溶解
【提出猜想】猜想Ⅰ：NaOH    猜想Ⅱ：Na₂CO₃     猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃
【设计实验】

实验操作	实验现象
	步骤①：样品全部溶解 步骤②：观察到现象A

 
【收集证据】（1）若现象A是有气泡产生，则X溶液为            ，则            （填“猜想Ⅰ”、“猜想Ⅱ”或“猜想Ⅲ”）不成立．
（2）若X溶液为BaCl₂溶液，现象A是有白色沉淀生成，则产生沉淀的化学方程式是            ，取反应后的上层清液，测定其PH，当PH            7（填“＞”、“＜”或“=”），则证明猜想Ⅲ成立．
【定量分析】确定部分变质样品中Na₂CO₃的质量分数．
兴趣小组的同学用如图所示装置进行实验．

步骤如下：①按图连接好装置，并检查气密性；②准确称取该样品1.0g，放入烧瓶内；③打开活塞，滴加30.0%的稀硫酸至过量，关闭活塞；④反应结束后，量筒内液体的读数为55.0mL．（已知：室温条件下，CO₂的密度为1.6g•L^﹣1）
（1）B装置集气瓶内原有的空气对实验结果            （填“有”或“没有”）影响．饱和NaHCO₃溶液如果用水代替，则所测CO₂体积            （填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（2）计算该样品中Na₂CO₃的质量分数（写出计算过程，计算结果保留一位小数）
【实验反思】有同学指出，上述三种猜想并不全面，请再提出一种猜想            ．

【2015年广西省玉林、防城港市】玲玲在学习复分解反应时，对复分解反应的条件产生了兴趣，于是她和小组内的同学仅用以下药品展开了探究活动。
实验药品：稀硫酸、稀盐酸、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、硝酸钡溶液、氯化钠溶液、酚酞溶液
【提出问题】他们要探究的问题是                    。
【查阅资料】硝酸钡溶液显中性，且Ba²⁺有毒。
【实验探究】玲玲用上述物质做了下列几组实验

【记录和解释】
（1）组合①、②、⑤均无明显现象，其中组合         与另外两组的实质不同。为证明该不同之处，玲玲在实验过程中使用了酚酞溶液。
（2）请写出组合③的化学方程式                    。
【实验结论】他们请教老师并讨论后知道，只有当两种化合物互相交换成分，生成物中有沉淀
或                生成时，复分解反应才可以发生。
【拓展延伸】实验结束后，他们将所有废液收集在废液缸中静置，观察到白色沉淀和无色的上层清液。为了确定沉淀和清液的成分，继续展开探究。
【实验1】探究沉淀的成分。
【提出猜想】I．沉淀只有硫酸钡II．沉淀只有碳酸钡III沉淀中含有硫酸钡和碳酸钡
梅梅取少量沉淀于试管中，滴加                             （请补充完整实验操作和观察到的现象），证明了猜想III是正确的。
【实验2】探究清液的成分。
①取少量清液于试管中，向其中滴加几滴硝酸钡溶液，无明显现象。
②另取少量清液于另一只试管中，滴加几滴             ，有白色沉淀产生。
【解释与结论】探究活动结束后，小组内成员通过讨论分析，一致认为清液中含有的离子是
              （指示剂除外）。
【处理废液】为了防止污染环境，玲玲向废液缸中加入适量的              ，对废液进行处理后，将固体回收进一步处理，溶液排放。
【交流与反思】根据你对物质溶解性的了解，结合复分解反应发生的条件，请写出一种在水溶液中一般不能发生复分解反应的可溶性盐           (写化学式）。