初中化学探究题

某实验小组利用如图装置测量空气中氧气体积分数并取得成功．

【查阅资料】白磷着火点只有40℃；
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【实验准备】连接仪器，检查                 ：
【实验探究】装入药品，按图连接好，夹紧弹簧夹（最初气球处于瘪的状态，锥形瓶内空气体积为230mL，注射器水的体积为50mL）
再将锥形瓶底部放入热水，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从是热水取出
【现象分析】
（1）将锥形瓶底部放入热水，白磷很快被引燃，但足量的白磷在锥形瓶未能全部燃烧，说明瓶剩余气体             （填写“支持”或“不支持”）燃烧，写出白磷燃烧的表达式：                        ；
（2）在整个过程，可观察到气球的变化是                        ；
（3）待白磷熄灭锥形瓶冷却到室温，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：
①注射器的水自动喷出来；导致这一现象的原因是                              ；②当注射器的水还剩下           mL时停止下流；
【得出结论】氧气约占空气体积的五分之一

我们学习了氧气的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法．
实验室制取气体时，确定发生装置需要常考虑的两种因素是      ．

A．反应物的状态

B．气体的密度

C．反应的条件

D．气体的溶解性

请根据下列装置图完成以下各题．

以高锰酸钾为原料制取氧气，应选用      和      装置来制取并
收集，反应的文字表达式是      ；
若用F装置收集气体，需满足的条件是      _；
A装置加热时，试管口略向下倾斜的原因是      ．
同学们想探究双氧水的浓度对反应速率的影响．在其他条件相同的情况下进行
了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间．

实验	30%双氧水的质量	加入的水的体积	二氧化锰质量	收集时间
1	10	40	5	200
2	20	30	5	100
3	30	20		67

取用二氧化锰的仪器是      ；

写出上述反应的文字表达式      ；
实验3中，加入的二氧化锰质量为      g；
相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明反应与双氧水的      有关．

我校某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图．该同学的实验步骤如下：
①在集气瓶中加少量的水，将水面上方的空间分为5等份．
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入一定量的红磷，将导管上的弹簧夹夹紧，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，打开弹簧夹．
请回答下列问题：
步骤②集气瓶中燃烧的主要现象是     ，其反应的文字表达式为      ；
步骤③中打开弹簧夹后观察到的现象是烧杯中的水沿着导管进入集气瓶的“1”处，由此可得出空气中氧气的体积约占      ；但本实验的结果是进入集气瓶中的水小于理论值，其原因可能是      ；
②中点燃红磷的方法有什么后果？      _．

某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：

【集体讨论】（1） 讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。他们应该选择           。
A．蜡烛      B．红磷      C．硫粉
（2）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证             。
（3）为了确保实验的成功，在装药品之前应该                            。
【分组实验】 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。
【数据分析】实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100 mL）

组  别	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	19	20	22	18

（4）通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的             。

为提高实验探究能力，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，对一瓶久置出现变质硬化的氢氧化钙固体进行如下探究活动。
【探究活动一】检验硬化的氢氧化钙样品是否完全变质
（1）用化学方程式表示氢氧化钙变质的原因：__                          _。
（2）检验氢氧化钙样品是否完全变质，进行如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取氢氧化钙样品少量，研细后加适量蒸馏水充分混合后静置， __                 __	__             __	该样品还含有氢氧化钙

【探究活动二】测定样品中含有的变质固体(以下用R表示)的质量分数
取3克部分变质的氢氧化钙样品与足量的稀盐酸反应，测量生成气体的体积(气体不溶于植物油)，从而计算出样品中R的质量，便可求出样品中R的质量分数。实验装置(气密性良好)如图1所示。

（3）将稀盐酸滴入样品中，产生气体的化学方程式为__               __，反应一段时间后，当观察到__            __(填实验现象)，才停止滴加稀盐酸。
（4）实验中量筒的作用是_          _            _。
（5）实验结束后，量筒内进入水的体积如图2所示，其读数为__         __mL。已知在该实验条件下，生成气体的密度为2g·L^－1，通过计算，样品中R的质量分数为__            _。
（6）上述图1所示实验装置和相关试剂，用来实验测定样品中R的质量分数是比较粗略的，请简要说明测定数据存在误差的原因：_                         _(写一个)。

成功体验：某校兴趣小组同学准备进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上摆放的药品中（如下图），有一装溶液的试剂瓶未盖瓶盖且标签破损，于是决定对这瓶溶液进行实验探究：

【提出问题】这瓶溶液是什么溶液？
【获得信息】
1、 酸、碱、盐的性质实验中用到含有钠元素的物质是氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠
2、 碳酸钠溶于水显碱性
【提出猜想】这瓶溶液是：猜想一：氯化钠溶液；猜想二：氢氧化钠溶液；猜想三：碳酸钠溶液。
【实验推断】
（1）小丽取样滴加无色酚酞试液，溶液呈红色，得出结论：该溶液不可能是           溶液，理由是                   ；
（2）小刚另取样滴加稀盐酸有            产生，反应的化学方程式为          ，小刚得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。
（3）小青认为小刚的结论不完全正确，理由是                      。
小组同学讨论后一致认为还需要进行如下实验：
【继续探究】
另取样加入过量的CaCl₂溶液，观察到有          产生，设计这一步骤的目的是          ；静置后，取上层清液，滴入酚酞试液，溶液呈红色。
【实验结论】这瓶溶液是                。
【探究启示】实验取完药品后应         。
【拓展迁移】
若该溶液与盐酸发生中和反应，恰好完全反应的微观过程如图所示，反应的实质表达式为：H⁺ + OH^- → H₂O，则反应后溶液中存在的阴、阳离子是         （填符号）；

【继续探究】
请写出实验中加CaCl₂溶液反应的实质表达式                  （用化学符号表示）

几名同学到农业科研实验室参观时发现有三瓶失去标签的化肥样品，据科研人员介绍是两种氮肥和一种钾肥，均是初中学过的化学肥料，分别是氯化铵、硫酸钾和一种未知固体，几名同学想探究具体是什么物质，并帮助科研人员贴上标签．

[提出问题]如何鉴别出三种固体肥料？
[实验探究]甲同学：取2号样品少许，加入熟石灰粉末，混合、研磨，嗅到有股刺激性的氨味，他认为2号样品一定不是硫酸钾，一定是氯化铵．
[反思与评价]请你评价甲同学的实验结论                     
[实验探究]乙同学：取少量三种样品分别加入水充分溶解后倒入三支试管中，先向各试管中滴加氢氧化钠溶液，并在试管口分别放一张湿润的红色石蕊试纸，其中2号、3号出现了相同现象，现象为                ，说明1号是硫酸钾．再向三支试管中加入硝酸钡溶液和稀硝酸，1号、3号中均出现白色沉淀．
[表达与交流]同学们经过讨论后认为，最简便的方法是将三种样品配制成溶液后，只需要滴加一种试剂        （填物质名称）就能将三种样品鉴别出来．
经过同学们的共同努力，鉴别出了三种化肥．请将三种化肥的化学式分别标在试剂瓶的标签中           ．

在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，
① 甲同学设计了如图1的实验方案：在集气瓶内放足量红磷，塞紧橡皮塞，用放大镜聚集太阳光来引燃红磷，待红磷火焰熄灭且集气瓶冷却至室温后，打开止水夹。如果实验成功，那实验过程中观察到的主要现象有        （11）          。

② 乙同学设计了如图2的实验方案：将足量镁粉点燃后放入钟罩装置进行实验，写出镁粉与氧气反应的化学方程式           （12）            。燃烧完毕冷却后水几乎占满整个钟罩，已知镁是一种很活泼的金属，请推测产生这一现象的可能原因        （13）         。如果将图2中镁粉换成碳粉进行相同实验，则  （14） （能或不能）用来测定空气中氧气的含量。

③ 丙同学设计了如图3的实验方案：反应容器是由两个针筒和中间的玻璃管组成的密闭系统，容器内留有30mL空气。加热等铜丝的温度升高后，交替缓缓推动两个注射器活塞，观察到亮红色的铜丝表面覆盖着一层黑色物质（反应方程式：2Cu+O₂     2CuO），实验数据记录如下：

反应前容器内空气体积	反应后容器内气体体积
30mL	X mL

I.反应后容器内气体体积X理论上为 （15）   mL。
II.如果反应结束后测得容器内气体体积为28mL，假设装置气密性完好，那造成实验有误差的原因可能是          （16）             （试举一个即可）。
④ 十八世纪法国化学家拉瓦锡为了研究空气的组成设计的实验如图4，实验原理是汞与氧气在加热条件下会反应生成红色的氧化汞粉末。当年拉瓦锡在观察到汞表面浮起红色渣滓后，还继续加热了12天才停止实验，他这样做的理由是         （17）           。

某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
（1）常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：

某同学用硫酸铜溶液把“把铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该反应的基本反应类型为＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（2）将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，充分反应后过滤，则滤渣中一定含有＿＿＿＿＿，可能含有＿＿＿＿＿＿．
（3）将等质量的镁、铁、锌三种金属分別放入三份溶质质量分数相等的稀盐酸中．生成H₂的质量与反应时间的关系如图所示．金属X是＿＿＿＿＿＿（填化学式，下同），反应后可能已经反应完的金属是＿＿＿＿＿＿，﹣定有剩余的金属是＿＿＿＿＿

（4）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示装置进行实验，对生成气体的成分进行探究．

【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳？
【实验与讨论】
①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，
②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品．
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是＿＿＿＿＿＿．（填字母）。（注：氢氧化钠能与CO₂反应，但不能与CO反应，CO₂的密度约1.5g/l，CO的密度约为1.25g/l）

【实验求证】
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，A中的固体应选用＿＿＿＿＿＿＿，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水＿＿＿＿＿＿＿＿＿，可说明气体样品中含有一氧化碳．
【实验反思】
经过一系列的实验后测得集气瓶中液体里含碳元素0.24g，量筒中液体的读数为96ml，则反应时消耗氧化铜的质量为＿＿＿＿g。

某研究性学习小组对双氧水开展如下研究

（1）图1装置中仪器①的名称为               。
（2）小林同学将MnO₂与水泥按一定比例混合，制作成小块状固体，加入图2装置中制氧气，以方便实验结束回收二氧化锰。其中块状固体应放置在          处(填“A”或“B”)，二氧化锰的作用是         ，该装置中反应的文字表达式是                  。利用该装置反应一段时间后，需停止反应，其操作是                     ，原因是                  。
（3）小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究。
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10％、20％、30％、40％、50％的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的术条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验。三组实验的数据和现象见下表。

	第一组	第二组	第三组
集气瓶编号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容积的体积分数(％)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃	很亮	很亮	复燃	复燃	复燃	很亮

请根据实验回答下列问题：
①本实验中使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：               (填“是”或“否”)。
②收集的氧气占容积的体积分数最低为              %时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气的体积分数是               %(计算结果保留整数)。
③用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如右图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在           ℃。

科学探究常用控制实验条件（控制变量）进行对比实验的方法。某同学在探究燃烧条件的时候做了如下实验，实验证明，白磷和红磷都是可燃物。
如图利用白磷和红磷进行燃烧条件的探究实验中，也运用了两个对比实验的方法。

（1）铜片上的白磷和红磷是把_________________作为控制变量的一个对比实验，实验的现象是白磷燃烧，红磷不燃烧，实验的结果证明__________________________。
（2）铜片上的白磷和水中的白磷是把____________作为控制变量的一个对比实验，实验的现象是_______，实验的结果证明________________。

化学学习兴趣小组同学学习了“用红磷燃烧测定空气中氧气含量”实验之后，认为课本上实验存在不足，实验小组同学在教师的指导下将原装置改进如图所示，成功的测出空气中氧气体积分数．

以下是他们的探究过程：
【查阅资料】白磷的着火点为40℃．
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【设计实验】
①经测定，锥形瓶内空气体积为230mL，则注射器中至少应吸入_____mL 水（填整数）；
②检验装置的气密性之后，装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹；
③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；
④待装置冷却后打开弹簧夹．
【实验现象】白磷燃烧的现象为_________________________，文字表达式为__________________；气球的变化情况为_________________________．
【实验结论】通过该实验说明空气中氧气的体积分数约为________．
【实验反思】请结合课本装置图分析，该改进装置比课本装置有哪些优点：（答一点即可）．
____________________________

、全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究。
问题一：探究铁生锈的条件。
课本实验中，铁生锈所需要时间较长，某实验小组设计如下改进实验。
（1）检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是____________________________。
（2）反应开始后，甲装置中反应现象是______________，MnO₂的作用是______________。
（3）4 min后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮。该实验说明铁生锈主要与_______和_______有关。B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是_______。
问题二：测定铁锈的组成。
铁锈的成分主要为Fe₂O₃·H₂O，还含有少量的FeCO₃。某兴趣小组设计如图装置测定锈铁钉的组成。取一高度腐蚀的干燥铁钉（含有少量铁），称其质量为20.08 g，在N₂环境中，充分加热到质量不再减少。该过程中仅考虑发生反应：Fe₂O₃·H₂OFe₂O₃＋H₂O↑，FeCO₃FeO＋CO₂↑，且不需要考虑装置中空气对本实验的影响。
（物质的相对分子质量：Fe₂O₃·H₂O－178，FeCO₃－116)

（碱石灰成分：CaO和NaOH固体混合物，能吸收二氧化碳和水）
（4）若反应前后称得C装置总质量分别为100.00 g和102.24 g，则反应生成的CO₂和水蒸气的总质量为_______g，D装置中碱石灰的作用是_______。
（5）经过改进后，测得m(H₂O)＝1.80 g，m(CO₂)＝0.44 g，请计算锈铁钉的组成。
①锈铁钉中Fe₂O₃．H₂O的质量＝________ g。
②锈铁钉中FeCO₃的质量＝_______g。
③锈铁钉中单质铁的质量分数＝______________。
（6）将20.08 g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸，充分反应后，产生的气体中是否有H₂？_______（填“有”或“无”），请通过计算说明。
[已知：①Fe₂O₃＋3H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O； ②铁在H₂ SO₄和Fe₂(SO₄)₃混合溶液中先发生的反应为：Fe＋Fe₂(SO₄)₃＝3FeSO₄。Fe₂(SO₄)₃的相对分子质量为400]

为探究分子的运动及其影响因素，化学兴趣小组的同学们进行了下列实验。

【实验药品】蒸馏水、酚酞溶液、浓氨水、40℃水、80℃水
【实验仪器】小烧杯、大烧杯、小试管、胶头滴管、温度计、______
【实验步骤】
1.向盛有20mL蒸馏水的小烧杯中加入5～6滴酚酞溶液，观察到______，得出结论是______。
2.在B烧杯中盛有20mL滴有酚酞溶液的蒸馏水，在A烧杯中的小试管内盛有5mL浓氨水，用一个大烧杯将A、B烧杯罩在一起（如右图所示），一段时间以后，观察到的现象是______，产生这一现象的原因是____________， 得出的结论是____________；
3.用上述药品和右图装置，还可以探究的问题是____________， 实验方案是____________， 通过观察________________________可得出正确结论。

赤铜是一种铜的氧化物，因其外观与铜粉的颜色相似，故名“赤铜”。某兴趣小组欲确证草酸晶体的热分解产物，并测定赤铜的化学式，请你参与过程分析。
【资料】1、草酸晶体（H₂C₂O₄·3H₂O）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄·3H₂O=CO₂↑+ CO↑+ 4H₂O
2、浓硫酸具有吸水性，常用作气体干燥剂；无水硫酸铜遇水分变蓝色
（1）下列可用作草酸晶体在浓硫酸作用下加热分解的装置是         （填字母编号）。

a               b           c                d
【问题讨论】

用上图所示装置进行实验（装置C中澄清石灰水足量）：
（2）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                       。
（3）B装置的作用是                  。证明草酸晶体的热分解产物中有CO₂的现象是              ，该反应的化学方程式为                    。
（4）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                      。
【数据分析与计算】
（5）称取赤铜样品7.2g（假设样品是纯净物），用上述装置进行实验，待赤铜完全反应后，测得E装置玻璃管内固体粉末的质量为6.4克，试计算确定该赤铜的化学式。（写出计算过程）
（6）根据你求出的赤铜化学式，写出E装置中发生反应的化学方程式                。