备战成都中考化学2020：专题六 实验探究题

专题六实验探究题

(必考，第19题)

类型1数字化在实验探究中的应用(7年4考)

1. (2019福建)某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。

【实验1】按图1所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。

【实验2】按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验)，利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。

(1)实验1中，红磷燃烧的主要现象是________________________。红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是________________________。

(2)为提高实验的准确性，以上两个实验都需要注意的事项是________________________________________________________________________(写一点)。

(3)实验过程中，连接数字传感器，测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3、图4信息，________(填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确，判断依据是______________________________________________________。

(4)结合你的学习经验，若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物，用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是________________________(写两点)。

【实验3】测定用排空气法收集到的集气瓶中二氧化碳的体积分数。

(5)甲同学设计图5所示装置进行测定。浓NaOH溶液的作用是____________________(用化学方程式表示)。

(6)乙同学提出，仅利用图6所示装置，在不添加其他试剂的前提下，也能测得集气瓶中二氧化碳的体积分数。为达到实验目的，操作方法是________________。

2. (2019成都)某学习小组对碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸的反应进行了探究。

(1)分别在盛有少量碳酸钠(俗称________)、碳酸氢钠固体的试管中加入足量稀盐酸，观察到都剧烈反应且产生大量气泡。碳酸氢钠和稀盐酸反应的化学方程式为__________________________。

图1 图2

【提出问题】

碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳的快慢是否相同？

【设计与实验】

(2)甲设计的实验如图1所示。实验时，两注射器中的稀盐酸应______________(填操作)，观察到图2所示现象。于是他得出碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳较快的结论。

(3)乙对甲的实验提出了质疑：①碳酸钠、碳酸氢钠固体和稀盐酸反应都很剧烈，通过观察很难判断产生气体的快慢；①________________________。他认为，应取含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠，若碳酸钠的质量仍为0.318 g，应称取________g碳酸氢钠。

(4)小组同学在老师指导下设计了图3所示的实验。

图3

①连通管的作用是________________________________________________________________________。

①分别取等体积、含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠稀溶液(各滴2滴酚酞溶液)，以及相同体积、相同浓度的足量稀盐酸进行实验。实验时，溶液颜色变化记录如表1，广口瓶内压强随时间变化如图4所示。

图4

表1

【实验结论】

(5)分析图4所示的实验数据可得到的结论是：相同条件下，________和稀盐酸反应产生二氧化碳较快，理由是________________________________________________________________________。

【反思与应用】

(6)小组同学分析表1实验现象和图4数据，得出另一种物质和稀盐酸反应产生二氧化碳较慢的原因是________________________________(请用必要的文字和化学方程式说明)。

(7)通过以上探究与分析，小组同学设计了只用试管和胶头滴管鉴别碳酸钠溶液和稀盐酸的实验。

3. (2018成都)某项目学习小组进行了如下探究。

【查阅资料】电导率越大，溶液导电性越强，离子浓度越大。

鸡蛋壳主要成分是CaCO3，其他成分对实验影响忽略不计。

鸡蛋壳与牙齿和含氟牙膏反应的化学原理相似。

【实验一】鸡蛋沉浮

将一个新鲜的鸡蛋放在盛有足量稀盐酸的烧杯中，可观察到鸡蛋一边冒气泡一边沉到杯底，一会儿又慢慢上浮，到接近液面时又下沉。

(1)冒气泡的原因__________________________(化学方程式表示)。

(2)接近液面时又下沉的原因________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

图1

【实验二】鸡蛋壳溶

解在烧杯中加入蒸馏水，插入电导率传感器，加入蛋壳粉，搅拌，测得电导率随时间的变化如图1。

(3)搅拌的目的是________________________________________________________________________

________________。

(4)图1中，a～b段电导率变化的原因______________________________，b～c段电导率基本不变的原因______________________________。

【实验三】鸡蛋壳代替牙齿探究含氟牙膏能否预防龋齿

图2 图3

(5)由资料知，含氟牙膏(含氟成分为NaF)与蛋壳反应在表面生成氟化钙保护层。反应的化学方程式为______________________________。

(6)先检查图2装置气密性，方法是______________________________________________________。再称取0．50 g“牙膏处理过的蛋壳(用牙膏浆液浸泡、洗涤、晾干)”于锥形瓶中，用注射器抽取 20 mL 3.5%的盐酸(模拟形成龋齿的酸环境)，连接好装置，打开开关，将盐酸快速压入锥形瓶，关闭开关，测得压强随时间的变化如图3所示。用“未用牙膏处理的蛋壳”重复上述实验。

(7)图3中x ～y 段压强增大的主要原因______________________________。

(8)根据实验三的数据分析，含氟牙膏________(填“能”或“不能”)预防龋齿，理由是______________________________。

4. (2019锦江区一诊)如图1所示，某校化学兴趣小组用过氧化氢(H 2O 2)溶液(MnO 2作催化剂)制取干燥的氧气，并用来测定10 g 某铜粉样品(含少量杂质碳)中铜的质量分数。回答下列问题：(温馨提示：2Cu ＋O 2 =====①

2CuO ，NaOH 溶液可以吸收二氧化碳。)

图1

【实验一】

(1)装置A 中发生的化学反应方程式是________________________，装置B 的作用是________。 (2)通过称量完全反应前后装置________的质量，进行计算便可求出样品中铜的质量分数。

(3)实验完毕。小锦同学误将用剩的H 2O 2溶液和装置C 玻璃管中的剩余固体一起倒入烧杯中，发现有大

量的气泡产生，经检验确认产生的气体是氧气，小江和小川两位同学对此极感兴趣，进而展开了他们的探究之旅。

【提出问题】是哪种物质加快了H2O2的分解速率？

【大胆猜想】猜想①：剩余固体中的氧化铜加快了H2O2溶液的分解。

猜想①：氧化铜能做H2O2分解的催化剂。

【实验二】

【讨论交流】小川同学认为，根据步骤一、二的实验现象，得出的两个结论就能判断猜想①成立。你是否支持他的观点？若要证明猜想①成立，你认为还应补做的实验是___________________________________________________________________________。

(4)该化学兴趣小组利用压强传感器，对MnO2、CuO、Fe2O3三种金属氧化物中，哪一种更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂，又做了如下的数字化实验探究。

【实验三】实验方案如下：

①.用MnO2、CuO、Fe2O3三种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球，备用。

①.取30粒含MnO2的海藻酸钠微球，采用如图2所示装置进行实验。改用其他两种微球，分别重复上述实验，得到的锥形瓶内压强随时间变化的曲线如图3所示。

图2 图3

①每次重复实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因是______________________。

①用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验。60 s时压强瞬间回落，其原因可能是__________________________________。

①从实验曲线看，催化效果较好，反应温和的催化剂是________。

5. (2017成都)某学习小组对人体吸入的空气与呼出的气体，进行了如下探究。

【提出问题】人体吸入的空气与呼出的气体组成有什么不同？

【查阅资料】通常条件下，白磷与氢氧化钠溶液不反应。

【实验操作、记录、分析】

图1

实验一：

(1)先检查装置的________，装入试剂，在医用输液袋中装入V mL气体，连接装置。

(2)打开弹簧夹________，缓慢将袋中的气体全部排出。读出量筒中液体体积为V1mL。氢氧化钠发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

(3)关闭弹簧夹K1、K2，再______________(填操作方法)，以促使白磷迅速燃烧。待瓶中气体冷却至室温，打开K2。读出量筒中液体体积为V2 mL，其数值等于已反应的________之外的气体总体积。

实验二：

(4)把氧气、二氧化碳、水蒸气(测湿度)探头放入袋中，开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理如图2，表示二氧化碳体积分数变化的是________(填“X”“Y”或“Z”)。Y的体积分数在60 s之后逐渐减小的原因是__________________________________________________________。

【数据处理】

(5)实验一中，二氧化碳的体积分数是________，氧气的体积分数是____________。

(6)实验二中，200 s时没有采集数据的所有气体的总体积分数为________。

图2

【评价与反思】

(7)有人认为教材中空气成分的“其他气体和杂质”主要是指水蒸气，由实验二判断此说法是________(填“正确”或“错误”)的，理由是__________________________________________________。

6. (2015成都)某小组在学习“二氧化碳制取的研究”课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。

【查阅资料】通常状况下，1体积水约能溶解1体积二氧化碳，所得溶液pH约为5.6。

【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集？

【实验设计与操作】实验一：在通常状况下，测定二氧化碳溶于水所得溶液的pH，判断二氧化碳在水中溶解的体积。

图1

(1)甲装置中反应的化学方程式是______________________________。

(2)实验时，需先将甲装置中的空气排尽。其操作是：开启弹簧夹________、关闭弹簧夹________，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气已经排尽的方法是________________________________________________________________。

(3)关闭K1，打开K2和K3。待丙装置中收集半瓶气体时，关闭活塞K2和K3，充分振荡丙装置。然后用pH计测得如下数据：

分析可知，在丙和丁装置中水所溶解二氧化碳的体积________(填“大于”、“小于”或“等于”)丙和丁装置中溶液的总体积。

(4)实验中，乙装置的作用是________________。若没有乙装置，则测出的溶液pH会________。

实验二：在通常状况下，分别测定排空气法和排水法收集的气体中氧气的体积分数，从而得到二氧化碳的体积分数。

(5)用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图2(起始时氧气的体积分数都以21%计)，则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是________(填“排空气”或“排水”)法，两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是________。

图2

【结论与反思】(6)由实验一、二分析，你认为二氧化碳________(填“能”、“不能”或“无法确定”)用排水法收集。能减少二氧化碳气体在水中溶解的措施是______________(写一条即可)。

7. (2018泰州)为探究CO2与NaOH溶液发生的反应，某兴趣小组尝试用不同的方式进行实验。

【查阅资料】

①.20 ①时，几种物质在水中的溶解度见下表：

①.本实验条件下，Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5。

【实验探究】

(1)实验一：小雨取一充满CO2的矿泉水瓶，加入一定量的水，立即拧紧瓶盖，振荡，发现瓶子变瘪。小雨另取一相同的充满CO2的矿泉水瓶，向其中加入与水等体积的NaOH溶液，立即拧紧瓶盖，振荡，得到溶液X，此时观察到的现象是__________________。实验中，小雨采用两只矿泉水瓶做对比实验的目的是________________________________________________________________________。

(2)实验二：为检验CO2与NaOH溶液反应的产物，小亮取实验一所得溶液X少许，向其中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，该反应的化学方程式为____________________________。实验中不宜将BaCl2溶液换成CaCl2溶液的原因是__________________________________________________________。

(3)实验三：小华取实验一所得溶液X少许，向其中加入过量的BaCl2溶液，振荡，静置，取上层清液，滴入1滴酚酞溶液，发现溶液呈________色，证明溶液X中有NaOH剩余。实验中，小华没有直接向少量溶液X中滴入酚酞溶液，理由是____________________________________________________。

(4)实验四：兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的NaOH溶液中，用数字化实验技术测定反应过程中溶液的pH和温度变化，结果如图1、图2所示。

图1

图2

第7题图

图1中，BC段发生反应的化学方程式为______________________。

图2中，DE段温度变化的原因是________________________。

【反思感悟】

(5)实验从CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化，以及________转化等视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应。对于现象不明显的化学反应，可以通过现代技术手段进行数据测定，实现反应过程的“可视化”。

类型2数据分析(7年2考)

8. (2019成都模拟)某化学探究小组研究镁条与稀盐酸反应过程中的能量变化以及反应速率的关系。

第8题图

【实验步骤】

(1)检查图1装置的气密性；

(2)将镁条放入锥形瓶中，将注射器中的10 mL稀盐酸快速压入锥形瓶中，使之充分反应；

(3)观察注射器活塞运动变化情况，绘制出注射器内收集到的气体体积变化与时间关系的图像如图2所示。

【实验分析】

(1)实验前需对镁条进行打磨，目的是________________________。

(2)检查图1装置气密性的方法是______________________________，锥形瓶中发生反应的化学方程式

为____________________。

(3)操作时需要快速将盐酸推入锥形瓶，如果推入速度过慢可能存在的影响是____________________________，根据图2可知，反应结束时产生气体的体积为________mL。

(4)则在t1～t2时间内反应速率逐渐减慢的主要原因是________________；t2～t3时间内注射器内气体体积逐渐减少的原因是________________________________________。

9. (2019北京)如图所示“黑面包”实验中，蔗糖(C12H22O11)变黑，体积膨胀，变成疏松的炭，放出有刺激性气味的气体。

第9题图

【提出问题】改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢？

【进行实验】分别取5 g糖粉进行实验，根据前2 min的现象对实验效果进行评分，记录如下：

表1实验记录

【处理数据】分析表1，计算效果得分均值，结果如下：

表2效果得分均值

依据均值推断最佳实验方案，均值越高，效果越好。

【解释与结论】

(1)蔗糖变成黑色的炭，发生了________(填“物理”或“化学”)变化。

(2)推测放出的气体含SO2，从元素守恒角度说明理由：________________________________________________________________________。

(3)实验6中，a为________mL。

(4)根据表2推断，“黑面包”实验最好选择5 g冰糖、5 mL浓硫酸、________滴水和50 ①。

【反思与评价】

(5)表2中，22 ①对应的均值为51.0，计算该值所依据的3个数据分别是______________。

(6)综合分析，使实验3的效果得分高于实验4的因素有____________________________。

10. (2014成都)某校学习小组准备探究气体的测定和数据处理方法。

【提出问题】

如何利用石灰石(主要成分为CaCO3)与稀盐酸反应来测定生成CO2的质量和体积，并处理数据。

【实验设计】

通过如图1的两个实验分别测定CO2的质量和体积：

图1

【分析与表达】

(1)上述两个实验中，反应的化学方程式是____________________________。

(2)实验①中，将小烧杯中的所有稀盐酸分几次加入到大烧杯中，并不断搅拌，判断石灰石中CaCO3完全反应的实验现象是______________________________________。

(3)实验①中，先连接好装置，再__________(填操作名称)，然后装好药品，最后将10 mL稀盐酸快速推入到烧瓶中。若稀盐酸是缓慢推入的，则可能造成的后果是________________________________________________。

【记录与处理】

(4)已知实验①反应前的总质量[m(大烧杯＋石灰石粉末)＋m(小烧杯＋稀盐酸)]，要计算生成CO2的质量，至少还需要的数据是________(填序号)。

A. m(小烧杯)

B. m(大烧杯)

C. m(大烧杯＋反应后剩余物)

(5)实验①的实验记录如下(表中数据在相同温度、相同压强条件下测定)：

①根据以上实验过程和数据综合分析，最终生成CO2的体积是________mL，理由是________________________。

①根据你的认识，在如图2的坐标图中绘制出0～10 min生成CO2体积随时间变化的曲线。

图2

【反思与评价】

(6)经过分析，你认为实验①的优点是______________，实验①的优点是____________________。

11. (2019青羊区二诊)在饱和的碳酸钠溶液中通入CO2可用来制备碳酸氢钠(NaHCO3)，发生反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O=== 2NaHCO3，由于溶解度不同，饱和碳酸钠溶液中通入CO2会析出碳酸氢钠晶体而使溶液变浑浊。某化学课外小组同学发现不同条件下出现浑浊的时间不同。

第11题图

【提出问题】影响碳酸氢钠晶体产生速率的因素有哪些？

【猜想与假设】碳酸氢钠晶体产生速率的影响因素有温度、试管内径、CO2流速、饱和碳酸钠溶液的体积。

【进行实验】实验装置如图2所示。每次实验时均在试管里加入1mL饱和碳酸钠溶液并在试管后放置一张写有黑色字迹的白纸，从垂直于试管的方向观察白纸上字迹的清晰程度，记录时间，用于判断碳酸氢

钠晶体的产生速率。部分实验记录如表所示。

【解释与结论】

(1)由上述溶解度曲线图可获得的信息有______________________________________(写出一条即可)。

(2)锥形瓶中是利用碳酸氢钠与稀硫酸(H2SO4)反应来制二氧化碳。除生成二氧化碳外，还有水和硫酸钠(Na2SO4)生成，该反应的化学方程式为______________________________。

(3)实验①①①研究的影响因素是________。

(4)表中X应该是________。

A. 6′05″

B. 8′45″

C. 9′55″

(5)通过对数据的观察和分析，小明认为“二氧化碳流速越快，碳酸氢钠晶体产生速率越快”，得到该结论的依据是________(填实验序号)。

(6)结合实验①①①，可得出的结论是__________________。

(7)若要研究饱和碳酸钠溶液的体积对碳酸氢钠晶体产生速率是否有影响，需要控制的变量有__________________________。

12. (2019常州)某品牌苏打饼干的配料和营养成分如下表，研究性学习小组对其成分进行了探究。

说明：饼干制作的烘焙过程中，配料中的碳酸氢钠全部受热分解转化为碳酸钠，而碳酸钠不分解。

①.定性判断：饼干中有关成分的确认。

取一小包饼干。研碎后放入烧杯，加入适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌，得到待检液。

【交流讨论】

(1)饼干中的________元素可减少人体骨质疏松、畸形、佝偻病的发生，有利于人体健康。

(2)饼干中的碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为____________________________________。

【深入探究】如何进一步确认饼干中含有两种碳酸盐？

将剩余待检液过滤，用蒸馏水洗涤固体2至3次；将______________________________与稀盐酸反应，根据反应的现象，则证明饼干中既有碳酸钙，又有碳酸钠。

①.定量检测：饼干中碳酸钠质量的测定。

【实验装置】

第12题图

【实验步骤】

①按如图连接好装置，检查气密性；

①取一小包饼干研碎后放入烧杯，加入适量蒸馏水、用玻璃棒充分搅拌后，过滤，洗涤；

①将滤液和洗涤液混合后倒入容器A，按图示装入其他药品(试剂X用于吸收挥发出来的HCl，它不与CO2反应)；

①打开止水夹，向装置中通入一段时间N2后，关闭止水夹；

①用电子天平称量干燥管的质量，记录数据m1；

①逐滴加入稀盐酸至不再产生气泡时，停止滴加；

①________________________________________________________________________；

①重复步骤①，记录数据m2。

【交流讨论】步骤①将滤液和洗涤液混合的原因是_____________________________________________。

【数据处理】m2－m1＝0.088 g，则这包饼干中碳酸钠的质量为________g。

核心素养提升

类型3异常现象的探究

13. (2019河北)兴趣小组在课外实验中意外发现：将镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成。小组同学对此进行了系列探究活动。

探究①：反应产生的气体是什么？

【作出猜想】小组同学经查阅资料和讨论，根据化学变化过程中元素不变，且反应物中含有__________三种元素，作出如下猜想：

①氢气；①二氧化碳；①氢气和二氧化碳。

【实验1】取适量镁条、100 mL Na2CO3溶液于反应装置A中，按图1所示方案进行实验。B中石灰水

不变浑浊；C处气体燃烧，烧杯内壁有水珠。说明猜想①正确。

(1)反应装置A应选用图2中的________(填写序号)。

(2)小组同学讨论认为，上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。你的改进方案是：______________________________________________。

探究①：快速产生气体的原因是什么？

【查阅资料】镁与水缓慢反应生成氢气；Na2CO3溶液显碱性，其溶液中除Na＋、CO2－3外，还有OH－。

【作出猜想】可能是Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。

【实验2】按图3所示方案进行实验。G、I中缓慢产生气泡，H中快速产生较多气泡，说明是CO2－3而不是Na＋、OH－促进了镁与水的反应。

图3

(1)G中实验的作用是__________________。

(2)试剂X是____________。

探究①：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3?

【实验3】取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO3。试剂Y及实验现象为______________________________________；该反应的化学方程式为__________________________。

反思交流：有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发，通过深入研究而实现的。

类型4生产生活实际问题的探究

14. (2019山西)冬季雾霾频发。某校社会实践小组的同学们，对某地区雾霾的成分、成因、危害及防治产生了浓厚的兴趣并开启了项目性学习之旅。

【信息检索】雾是浮游在空气中的大量微小水滴。霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分可能含有可溶性硫酸盐、硝酸盐、铵盐、不溶性有机物、黑碳、金属元素和其它元素。

【提出问题】某地霾的成分是什么？

【实验准备】选择该地重度雾霾天气，用SDLKC－1000型大流量TSP采样器在室外采集大气中的可吸入颗粒物10 g。

活动一：探究霾中是否含有铵盐和硫酸盐。

【总结反思】工业上应加强对污染企业的监管，农业上应合理施用化肥。

活动二：探究霾中是否含有黑碳。同学们设计了如图所示的创新实验(将活动一得到的残渣，干燥后置于中间凹槽内)。

第14题图

【实验步骤】①滴入过氧化氢溶液制取O2，排出装置内空气后，再在导管口接上气球。①向右边的凹槽内滴入澄清的石灰水。①接通电源，用红热电阻丝点燃残渣。

【实验现象】残渣剧烈燃烧，澄清石灰水变浑浊，气球变大。