2020-2021学年九年级化学上学期期中必刷题05实验探究题 32页

2020-2021 学年九年级化学上学期期中备考必刷题专练 05（实验探究题） （基础）1．某研究小组用如图所示装置，探究能否用镁条代替红磷测定空气中氧气含量。实验前， 小组成员提出了不同的猜想。 （猜想与假设） 猜想 1：可以代替，因为镁条与氧气反应后不会产生气体 猜想 2：不能代替，查阅资料知金属镁很活泼，可能会与空气中的氮气反应 （进行实验） 步骤 实验操作 实验现象 Ⅰ 组装好装置后，打开止水夹，手捂集气瓶， 一段时间后，松开手 烧杯中导管口有气泡冒出，松手后，烧杯中导 管末端有一段液柱 Ⅱ 关闭止水夹，点燃镁条，迅速伸入集气瓶 中，塞好塞子 镁条燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，生成 大量白烟，剩余固体为白色带状物 Ⅲ 冷却至室温，打开止水夹 烧杯中水从导管进入集气瓶中，体积约为集气 瓶体积的 2/5 （解释与结论） （1）Mg 与氧气反应的化学方程式为_____。 （2）步骤Ⅰ说明装置的气密性_____。 （3）步骤Ⅱ中，关闭止水夹的目的是_____。 （4）推测猜想 2 成立的现象证据是_____。 （反思与评价） （5）该小组认为，即使步骤Ⅲ中水的体积恰好占集气瓶体积的 1/5，也不能说明猜想 1 成立，理由 是_____。 （6）小组中同学对镁条与瓶中气体的反应提出了进一步的猜想：甲同学认为镁条先与 O2 反应，乙同 学认为镁条先与 N2 反应。为进一步检验他们的猜想，可以进行的实验操作是：取少量镁条，点燃后 迅速放入盛有空气的集气瓶中，待镁条熄灭后，_____。 【答案】（1） 22 2Mg O MgO 点燃 （2）良好 （3）防止温度升高导致气压增大，将部分 气体压出集气瓶 （4）烧杯中水从导管进入集气瓶中，体积约为集气瓶体积的 2/5 （5）可 能是因为 Mg 的量不足（或其它合理原因） （6） 将燃着的木条放入瓶中观察现象，若燃烧更旺 说明乙的猜想成立，若熄灭说明甲的猜想成立 【解析】（1）镁与氧气在点燃的条件下生成氧化镁；（2）根据检查装置气密性良好的现象解答；（3） 根据镁条燃烧，集气瓶内温度升高解答；（4）根据集气瓶中水的增加量分析解答；（5）根据实验所 用镁条是否足量分析解答；（6）根据氧气有助燃性解答。（1）镁与氧气在点燃的条件下生成氧化镁， 反应的化学方程式为 2Mg+O2 点燃 2MgO；（2）步骤Ⅰ烧杯中导管口有气泡冒出，松手后，烧杯中导管 末端有一段液柱，说明装置的气密性良好；（3）步骤Ⅱ中，关闭止水夹的目的是防止温度升高导致 气压增大，将部分气体压出集气瓶；（4）推测猜想 2 成立的现象证据是烧杯中水从导管进入集气瓶 中，体积约为集气瓶体积的 2/5；（5）该小组认为，即使步骤Ⅲ中水的体积恰好占集气瓶体积的 1/5， 也不能说明猜想 1 成立，理由是可能是因为 Mg 的量不足；（6）可以进行的实验操作是：取少量镁条， 点燃后迅速放入盛有空气的集气瓶中，待镁条熄灭后，将燃着的木条放入瓶中观察现象，若燃烧更 旺说明乙的猜想成立，若熄灭说明甲的猜想成立。 （提升）2．（探究一）利用如图所示的实验装置制备常见气体，请回答有关问题： （1）写出标有序号的仪器名称：①_____。②_____。 （2）装置 B 为气体发生装置，在试管内放入一种暗紫色固体粉末制取氧气以制取氧气，写出有关反 应的化学方程式_____。收集装置为_____。 （3）用装置 E 收集氧气，验满时将带火星的木条放在_____ （选填“a”或“b”）处． （4）装置 G 是用软塑料管自制的气体发生装置，利用该装置也可以制取氧气，塑料管中加入的液体 药品是_____，药品加入完毕后，要使反应进行，接下来的操作是：_____。 （探究二）探究氧化铁是否像二氧化锰一样可作氯酸钾分解的催化剂同学们设计了三组实验（其他 可能影响因素均控制相同）： 实验编号 实验药品 分解温度（℃） 实验④ 1.2g KClO3 T1 实验⑤ 1.2g KClO3、0.5g MnO2 T2 实验⑥ 1.2g KClO3、0.5g Fe2O3 T3 （1）请写出氯酸钾在二氧化锰催化下制取氧气的化学方程式：_____ （2）若 T3_____ （选填“＞”、“＝”或“＜”）T1，说明氧化铁能加快氯酸钾的分解。 （3）若要比较氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果，除了可以通过用比较 T3 与 T2 的大小， 还可以通过排水法收集氧气，测量_____ 进行比较，得出结论。 【答案】（探究一）（1）酒精灯 水槽 （2）2KMnO4 Δ K2MnO4+MnO2+O2↑ CF （3）a （4） 过氧化氢溶液 用手攥紧塑料管的下端，使液体与固体接触 （探究二）（1）2KClO3 2 MnO Δ 2KCl+3O2↑ （2）＜ （3）相同时间产生氧气体积的大小 【解析】[探究一]（1）题中标有序号的仪器名称：①是酒精灯，②是水槽。 （2）装置 B 是固固加热型装置，暗紫色固体粉末是高锰酸钾，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、 二氧化锰和氧气，反应的化学方程式 4 2 4 2 22KMnO K MnO +MnO +O   ；因为氧气的密度比空气 大，且不易溶于水，所以可用向上排空气法收集或排水法收集,故收集装置选用 C 或 F。（3）用装置 E 收集氧气，因为氧气的密度比空气大，所以氧气从长管进入，空气从短管排出，验满时将带火星 的木条放在 a 处。（4）在实验室中，通常用过氧化氢溶液与二氧化锰反应来制取氧气，塑料管中加 入的液体药品是过氧化氢溶液，加入药品后用手攥紧软塑料管的下端，使液体与固体混合产生氧气， 反之则反应停止。[探究二]（1）氯酸钾在二氧化锰做催化剂和加热的条件下生成氯化钾和氧气，化 学方程式为 3 2 2MnO Δ 2KClO 2KCl+3O  。（2）根据对比实验，若 T3＜T1，说明氧化铁加快氯酸钾 的分解，也能作氯酸钾分解的催化剂。（3）若要比较氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果， 除了可以通过用比较 T3 与 T2 的大小，还可以通过排水法收集氧气，测量相同时间产生氧气体积的大 小。 （重点）3．化学实验小组设计如图装置，通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响双氧 水分解速率的因素。 （1）检查该装置气密性的方法是关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞拉出（右移），停止用力后， 若观察到_______________，则气密性良好。 （2）如图反应的符号表达式为_____________。 （3）实验小组有如下设计方案，完成下表。 实验编号 实验目的 温度 催化剂 浓度 所需时间 实验Ⅰ 探究_______对 H2O2 分 解速率的影响 25℃ 二氧化锰 10mL 2%H2O2 60 秒 实验Ⅱ 25℃ 二氧化锰 10mL 5%H2O2 30 秒 由上表数据可知：双氧水的浓度越大，其分解速率__________，影响双氧水分解速率的因素可能还 有_________________。 （4）催化剂在生产、生活和科研中的地位越来越重要。实验室用过氧化氢溶液分解制取氧气时，就 常用二氧化锰作催化剂。 （提出问题）氧化铜（CuO）能否起到类似 MnO2 的催化剂作用呢？ （猜想假设）猜想一：CuO 不是该反应的催化剂。 猜想二：CuO 参与反应产生 O2，反应前后质量和化学性质发生了改变。 猜想三：CuO 是反应的催化剂，反应前后_____________。 （实验探究）用天平称量 0.2 g CuO，取 5 mL 5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验： （注：氧化铜不溶于水，过滤可与水分离） （交流讨论） （1）填写下表： 步骤③现象 步骤⑤结果 结论 产生大量的气泡，带火 星的木条________。 得到氧化铜的质量 为_______g。 猜想一、二不成立； 猜想三成立。 （2）步骤①的目的是____________。步骤④需用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯和_________，其 中玻璃棒的作用是___________。 （3）步骤⑥重复实验②、③的目的是___________。 【答案】（1）活塞恢复原位 （2） 2 2 2 2 2H O H MnO O+O （3）过氧化氢溶液浓度 越快 温 度(或催化剂的种类等) （4）质量和化学性质不变 （交流讨论）（1）复燃 0.2 （2） 对照实验 漏斗 引流 （3）检验氧化铜在反应前 后化学性质是否改变 【解析】（1）检查该装置气密性的方法是关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞拉出（右移），停止 用力后，若观察到活塞恢复原位，则气密性良好。（2）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧 气，故反应的符号表达式为 2 2 2 2 2H O H MnO O+O 。（3）由图 1 两个实验对比可以看出实验Ⅱ中催 化剂与实验Ⅰ中的相同,而过氧化氢浓度不同,因此甲组的实验目的为探究浓度对速率的影响 实验编号 实验目的 温度 催化剂 浓度 所需时间 实验Ⅰ 探究过氧化氢溶液浓 度对 H2O2 分解速率的 影响 25℃ 二氧化锰 10mL 2%H2O2 60 秒 实验Ⅱ 25℃ 二氧化锰 10mL 5%H2O2 30 秒 由上表数据可知：双氧水的浓度越大，其分解速率越快，影响双氧水分解速率的因素可能还有温度(或 催化剂的种类等)。 （4）[猜想假设] 猜想一：CuO 不是该反应的催化剂。猜想二：CuO 参与反应产生 O2，反应前后质量 和化学性质发生了改变。 猜想三：CuO 是反应的催化剂，反应前后质量和化学性质不变。 [交流讨论]（1）过氧化氢在催化剂催化作用下生成水和氧气，催化剂的特点是“一变，两不变”， 即反应速率变，质量和化学性质不变。 步骤③现象 步骤⑤结果 结论 产生大量的气泡，带火星的木条复 燃。 得到氧化铜的质量为 0.2g。 猜想一、二不成立； 猜想三成立。 （2）氧化铜是否能改变反应的速率，要通过加入氧化铜与不加氧化铜的现象进行对比，步骤①的目 的是对照实验。步骤④是过滤，需用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯和漏斗，其中玻璃棒的作用是 引流。（3）步骤⑥重复实验②、③的目的是检验氧化铜在反应前后化学性质是否改变。 （提升）4．某兴趣小组对测定空气里氧气含量的实验进行探究。 （1）利用如图装置和药品进行实验 ①红磷燃烧产生的明显现象是_________________。 ②反应的文字表达式为___________。 ③该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压________（填“增大”或“减小”）， 烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。正常情况下，进入瓶内水 的体积约占瓶内空气体积的______。 （提出问题）能不能用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量? （查阅资料）相同条件下，气体的压强与气体所占的体积成正比。 （设计与实验） 小组同学按图 1 装置进行实验，分别将红磷、木炭放入集气瓶中燃烧，采集数据如图 2、图 3（注： 装置气密性良好，P 0 是瓶内初始气压，P1 和 P2 是反应结束恢复到室温时瓶内的气压）。 （问题与现象分析） （2）燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果_____（填“有”或“无”）影响。 （3）反应开始时瓶内压强瞬间变大的主要原因是________。 （4）图 3 中，P0 与 P2 几乎相等是因为_________。 （5）若图 2 中 P1= 0.79 P0，可推出氧气在空气中所占的体积百分数为___________。 （结论与反思） （6）由图 3 压强关系 P2 ≈ P0 可知，_______（填“能”或“不能”）用木炭代替红磷测定空气中氧 气的含量。 （7）用燃烧法测定空气中氧气的含量，在选择药品时，对生成物应考虑的是_______。 【答案】（1）产生大量白烟 红磷+氧气 点燃 五氧化二磷 减小 1/5 （2）有 （3） 物质燃烧放热使集气瓶内的气体体积膨胀 （4）木炭燃烧生成二氧化碳气体 （5）21%（或 P0-P / P0 ×100%） （6） 不能 （7）不生成气态物质 【解析】（1）①红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟；②红磷燃烧生成五氧化二磷，该反应的文字 表达式为：红磷+氧气 点燃 五氧化二磷；③红磷燃烧消耗了装置内氧气，使装置内压强减小， 烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。空气中氧气约占空气体积 的 1/5，故正常情况下，进入瓶内水的体积约占瓶内空气体积的 1/5；问题与现象分析：（2）燃烧匙 内所装红磷或木炭的多少对实验结果有影响，因为所用试剂过少，不能将装置内氧气耗尽，会使实 验结果产生误差；（3）反应开始时瓶内压强瞬间变大的主要原因是：物质燃烧放出热量，使集气瓶 内气体受热膨胀；（4）图 3 中，P0 与 P2 几乎相等是因为：木炭燃烧生成二氧化碳气体，故压强几乎 不变；（5）若图 2 中 P1 = 0.79 P0，可推出氧气在空气中所占的体积百分数为： 0 0 0 0 P -P (1-0.79)P100%= 100% 21%P P    ；结论与反思：（6）由图 3 压强关系 P2 ≈ P0 可知，不能 用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，因为不能形成压强差，无法测定空气中氧气含量；（7）由 以上分析可知，用燃烧法测定空气中氧气的含量，在选择药品时，对生成物应考虑的是不生成气态 物质。 （重点）5．化学兴趣小组在实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，该反应的化学表达式为 _____。某次实验时偶然发现制得的气体有刺激性气味，这一现象引起了同学们的兴趣，于是在老师 的指导下对该气体成分进行探究。 （提出问题）氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？ （查阅资料） ①氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在； ②氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 （猜想假设） 猜想一：该气体为 O2；猜想二：该气体为_____；猜想三：该气体为 O2 和 Cl2 的混合物。 （实验探究） 序号 操作 现象 结论 方案Ⅰ 用排水集气法收集甲、乙两瓶气体， 将带火星的木条伸入甲瓶，湿润的淀 粉碘化钾试纸伸入乙瓶。 木条复燃，淀粉碘化钾试纸 不变色 猜想_____成立 方案Ⅱ 向上排空气法收集甲、乙两瓶气体， 将带火星的木条伸入甲瓶，湿润的淀 粉碘化钾试纸伸入乙瓶。 木条_____，淀粉碘化钾试纸 为_____色 猜想三成立 （反思评价） 为什么两种方案得出的结论不一致？哪个是正确的？ ①同学：方案Ⅰ结论不正确，其操作不合理，不合理之处是_____。 ②老师：不需要进行实验，就能排除猜想一，理由是_____。 （拓展应用） 实验结束后，该组同学准备回收固体剩余物中的不溶物二氧化锰，实验的主要步骤为：①溶解、 ②_____、③洗涤干燥。步骤 ②中玻璃棒的作用是_____。 【答案】 2 3 22 2 3 nM O KClO KCl O    （猜想假设） Cl2 （实验探究） 一 复燃 蓝 用排水法收集气体(Cl2 能溶于水) （反思评价） O2 无刺激性气味/收集到的气体有刺激性气味/Cl2 有刺激性气味 （拓展应用）过滤 引流 【解析】氯酸钾和二氧化锰混合加热生成氯化钾和氧气，该反应的化学表达式为： 2 3 22 2 3 nM O KClO KCl O    ；【猜想假设】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分，猜想 一：该气体为 O2；猜想二：该气体为 Cl2；猜想三：该气体为 O2 和 Cl2；【实验探究】方案Ⅰ、用排水 集气法收集 A、B 两瓶气体，将带火星木条伸入 A 中；湿润的淀粉碘化钾试纸伸入 B 中，A 中带火星 木条复燃，说明用氧气产生，B 中淀粉碘化钾试纸不变色，说明无氯气，故猜想一成立；方案Ⅱ、 用向上排空气法收集 C、D 两瓶气体，将带火星木条伸入 C 中，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入 D 中，C 中带火星木条复燃，说明用氧气产生，D 中淀粉碘化钾试纸变蓝，说明有氯气产生，故猜想三成立； 【反思评价】①氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，原因是：用排水法收集时，氯气溶 于水了；②Cl2 有刺激性气味，故一定不是氧气；【拓展应用】二氧化锰不溶于水，因此采用过滤法 分离，步骤为：溶解、过滤、洗涤、干燥可得到二氧化锰；过滤时用玻璃棒引流。 （重点）6．某实验小组的同学在整理实验仪器时，发现了一个盛有黑色固体的烧杯。在请教老师后， 同学们得知烧杯中的固体是加热制取氧气的剩余物（反应完全），从中可以回收得到 MnO2。小组同学 将黑色固体取出，并对其进行了探究。 （查阅资料） ①实验室中可以加热二氧化锰和氯酸钾（KClO3）固体的混合物制取氧气，同时生成氯化钾。 ②氯化钾溶于水，其水溶液呈无色；锰酸钾溶于水，其水溶液呈绿色。 Ⅰ．探究黑色固体是哪个化学反应的剩余物。 （猜想）猜想一：H2O2 制取氧气；猜想二：KClO3 制取氧气；猜想三： 。 根据所学知识判断，猜想一不成立，理由是_________________。 （进行实验） 取少量黑色固体于另一个烧杯中，加入足量蒸馏水溶解，振荡，过滤后得到黑色滤渣和无色滤液。 （得出结论）猜想 成立，理由是 。 Ⅱ．探究二氧化锰在氯酸钾固体加热制取氧气反应中的作用。 （猜想）猜想一：是反应物； 猜想二：是催化剂。 （进行实验） 实验操作 实验现象 1、取 12.25g 氯酸钾在试管中加热，把带火星的木条伸入试管。 固体融化，产生少量气体，木条 上的火星变亮。 2、取 12.25g 氯酸钾和 2.55g 二氧化锰混合均匀后在试管中加热， 把带火星的木条伸入试管。 _______________。 3、待反应完全后，将试管中的剩余物加足量的水溶解，过滤，并 将全部滤渣洗涤、干燥、称量。 称量固体的质量是_____g （实验结论）猜想二成立，二氧化锰在氯酸钾固体加热制取氧气的反应中起到催化作用。 （反思与交流） 小贝同学提出，前面的实验不足以证明二氧化锰在这个反应中起到了催化作用，因为①。 经过讨论，大家设计了一个补充实验，证明了猜想二成立，请你写出实验操作②。 【答案】Ⅰ 【提出猜想】猜想三：KMnO4 制取氧气 理由是：黑色固体是加热制取氧气后的混合物，过氧化 氢制取氧气不需要加热 【得出结论】二，氯化钾的水溶液成无色或锰酸钾的水溶液呈绿色，而滤液为无色 Ⅱ 【进行实验】带火星的木条复燃 2.55g 【反思与交流】①没有证明二氧化锰的化学性质在反应前后不变。 ②取实验操作 3 称量的固体与一定质量的氯酸钾混合加热，伸入带火星的木条。（合理即可） 【解析】1【提出猜想】根据资料，还可能是实验室用高锰酸钾制取氧气的固体剩余物；由于过氧化 氢制取氧气是在常温下反应，故不可能是用过氧化氢制取氧气的剩余物；2【得出结论】根据资料可 知猜想二成立；高锰酸钾加热生成的锰酸钾的水溶液呈绿色，氯化钾溶于水，其水溶液呈无色，而 滤液为无色；3【进行实验】（1）、取 12.25g 氯酸钾和 2.55g 二氧化锰混合均匀后在试管中加热，把 带火星的木条伸入试管，木条复燃，对比实验 1、2，说明二氧化锰能够加快反应速率。 （2）二氧化锰质量不变，故填：2.55g。4【反思与交流】二氧化锰是氯酸钾反应时的催化剂，能加 快氯酸钾的分解速率，但自身的质量和化学性质不变，因此还要证明二氧化锰的化学性质在反应前 后不变；要证明猜想二成立，可以取实验操作 3 称量的固体与一定质量的氯酸钾混合加热，伸入带 火星的木条，看能否还能加快反应速率，能够加快反应速率，说明化学性质不改变，反之化学性质 改变。 （重点）7．化学兴趣小组发现，将氧化铁加入到过氧化氢溶液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。 该小组成员进行了如下探究： （提出问题）氧化铁能不能作为过氧化氢溶液分解的催化剂呢？ （作出猜想）氧化铁能作为过氧化氢溶液分解的催化剂。 （实验验证）同学们设计了实验装置并进行了气体的制取和测量实验。实验时均以生成 40mL 气体为 标准，相关实验数据记录如下表： 实验序 号 过氧化氢溶液 浓度% 过氧化氢溶液 体积 mL 过氧化氢溶液温 度℃ 氧化铁质 量 g 收集 40mL 氧气所用 时间 s ① 5 10 20 0 128 ② 5 10 20 0.5 28 ③ 15 10 20 0.5 10 ④ 5 10 50 0 55 （1）通过实验①和④可知，过氧化氢溶液的分解速率与温度的关系是_____；定量比较反应快慢， 除了上述实验中方法外，还可以采用的方法：_____。 （2）通过实验_____和_____对比可知，加入氧化铁后过氧化氢溶液的分解速率加快，若要证明氧化 铁是过氧化氢溶液的分解的催化剂，还需要证明它在反应前后的_____和_____没有发生变化。 （3）如果将一定量的 15%的过氧化氢溶液加水稀释，其他条件不变的情况下，产生的氧气的总量会 _____（填“增大”“不变”或“减小”）。 （4）实验证明氧化铁也可以作为过氧化氢溶液的分解的催化剂，请你写出这个反应的文字表达式： _____。 （5）上述实验验证了一些影响过氧化氢溶液的分解速率的因素，那么你认为过氧化氢溶液的分解速 率还可能与_____因素有关，你的实验验证方案是_____。 【答案】（1）温度越高，过氧化氢溶液的分解速率越快 相同时间内，比较收集到气体体积多少 （合理即可） （2）① ② 质量 化学性质 （3）不变 （4） 过氧化氢 uuuuuuuuuuur氧化铁 水＋氧气 （5）催化剂的颗粒大小 将两份等体积、等浓度且温度相同的过氧化氢溶液，分别与质量相等但 颗粒大小不同氧化铁混合，测量生成相同体积的氧气所需的时间即可（答案合理即可） 【解析】（1）通过实验①和④可知，过氧化氢溶液的分解速率与温度的关系是温度越高，过氧化氢 溶液的分解速率越快；定量比较反应快慢，除了上述实验中方法外，还可以采用的方法：比较相同 时间内收集气体的体积大小；故填：温度越高，过氧化氢溶液的分解速率越快；相同时间内，比较 收集到气体体积多少（合理即可）；（2）通过实验①和②对比可知，加入氧化铁后过氧化氢溶液的分 解速率加快，若要证明氧化铁是过氧化氢溶液的分解的催化剂，还需要证明它在反应前后的质量和 化学性质没有发生变化；故填：①；②；质量；化学性质；（3）用一定量 15%的过氧化氢溶液制氧 气，为了减缓反应速率，可加适量的水稀释，加水稀释后，反应物的质量不变，故所产生氧气的总 质量不变，故填：不变；（4）过氧化氢在氧化铁的催化作用下分解为水和氧气；故填：过氧化氢 uuuuuuuuuuur氧化铁 水+氧气；（5）催化剂的颗粒大小也能影响过氧化氢分解速率，所以实验方案是：将两 份等体积、等浓度且温度相同的过氧化氢溶液，分别与质量相等但颗粒大小不同氧化铁混合，测量 生成相同体积的氧气所需的时间即可（答案合理即可）。 （提升）8．实验是科学探究的重要方法。下面是几位同学测量空气中氧气体积含量的几个实验，请 你参与他们的实验探究: [实验一] 小张同学利用图一装置进行实验。 根据下表提供的实验数据，完成下表:. 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 55mL 15mL 3.8mL ______________ [实验二]小王同学采用图二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，交替缦慢推动两个注射器活塞的目的是_________ （2）小王测得实验结果，空气中氧气的体积分数小于 20%， 造成该实验出现误差的原因可能是 __________(填序号)。 ①读数时没有冷却至室温 ②加入铜丝量太少 [实验三]已知红磷在空气中只能和氧气反应生成固态的五氧化二磷。小李同学设计了如图所示实验 装置，其中，右侧为可以自由移动的活塞(忽略摩擦力)。实验过程中，首先向玻璃管中充入空气, 使右侧活塞移至刻度 5 处，检查装置气密性;然后，在密闭的玻璃管内铺上足量红磷(右侧活塞位置 依然在刻度 5 处),点燃酒精灯，观察到红磷燃烧后熄灭酒精灯，活塞先向右移动，再向左移动，最 后停止。 （1）检查装置气密性的方法是先将活塞拉至刻度 6 处，放手后，若观察到________________ ，则 说明装置气密性良好。反之，则说明装置气密性不好: （2）红磷燃烧反应的文字表达式为______________ （3）能证明“氧气体积约占空气体积 1 5 ”的实验现象是_____________。 （4）实验过程中，影响密闭容器中气体压强的因素有_______________ (填序号)。 A 密闭容器的容积 B 温度 C 气体的量 【答案】[实验一]16% [实验二]使空气中的氧气充分反应 ①② [实验三] 活塞回到原处  点燃红磷 氧气 五氧化二磷 活塞最终停在刻度 4 BC 【解析】[实验一]实验测得空气中氧气的体积分数： 15mL-3.8mL 55mL 15mL ×100%=16%， [实验二]（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使氧气完全反应。（2）造 成该实验出现误差的原因可能是读数时没有冷却至室温、加入铜丝量太少。[实验三] （1）检查装置气密性的方法是先将活塞拉至刻度 6 处，放手后，若观察到活塞回到原处，则说明装 置气密性良好。反之，则说明装置气密性不好。（2）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式 为：磷+氧气 点燃 五氧化二磷。（3）能证明“氧气体积约占空气体积 1/5”的实验现象是活塞 最终停在刻度 4。（4）实验过程中，影响密闭容器中气体压强的因素有温度（温度越高压强越大）、 气体的量（气体分子越多压强越大）。 （提升）9．小李将实验剩余的 FeCl3 溶液倒入含有 H2O2 的废液缸，立即产生大量的无色气泡。 （1）小李根据组成的元素猜测，无色气体可能是 H2、O2、HCl、Cl2 中的一种或多种。 （2）FeCl3 在水中解离出 Fe3+、Cl﹣ （查阅资料） Cl2 是黄绿色、有刺激性气味的气体根据资料，小李可排除的气体为_______。 （实验一）（1）为进一步验证该气体成分，他用燃着的木条伸入收集满该气体的小试管中，只观察 到木条燃得更旺，则该气体一定含_______。 （2）小李认为上述过程中 FeCl3 溶液作了 H2O2 分解的催化剂。 （实验二）为进一步探究哪种离子起催化作用，他做了如图所示的对比实验。若要证明 FeCl3 溶液 中的 Fe3+对 H2O2 分解起催化作用，除观察到试管 c 中无明显现象外，还需观察到的现象为_______。 （3）小王同学认为由此得出“FeCl3 溶液作 H2O2 分解的催化剂”的结论不严谨，还需要补充实验来 进一步探究，他们又设计了如下实验： （实验三） X 溶液中溶质氢氧化钡的化学式为_______。 （得出结论）要证明 FeCl3 溶液作 H2O2 分解的催化剂，须满足以下两个方面的条件： ①从定性角度需观察到_______（填序号）的现象。 A．实验一 B．实验二 C．实验三 ②从定量角度需得到的关系式为 m1＝_______（用 m2 和 m3 表示）。 【答案】（查阅资料）Cl2 （实验一）O2 （实验二）装置 a 反应速率加快，装置 b 中无明显现象 Ba（OH）2 （得出结论）BC 2（m2+m3） 【解析】[查阅资料]根据资料，小李可排除的气体为氯气，这是因为氯气是黄绿色气体。 [实验一]为进一步验证该气体成分，他用燃着的木条伸入收集满该气体的小试管中，只观察到木条 燃得更旺，则该气体一定含 O2。（2）[实验二]若要证明 FeCl3 溶液中的 Fe3+对 H2O2 分解起催化作用， 除观察到试管 c 中无明显现象外，还需观察到 b 中无明显现象，说明氯离子不能起到催化作用。 （3）[实验三]X 溶液中溶质氢氧化钡的化学式为 Ba（OH）2。[得出结论]要证明 FeCl3 溶液作 H2O2 分解的催化剂，须满足以下两个方面的条件：①从定性角度需观察到实验二的现象，即 a 中产生大 量气泡，b、c 中无明显现象；实验二只证明了氯化铁能改变反应速率，但不能说明氯化铁反应后化 学性质没有改变，因此需要结合实验三的两个沉淀颜色来证明氯化铁的化学性质没有变。②从定量 角度需得到的关系式为 m1=2（m2+m3），这是因为氯化铁是催化剂，反应前后质量不变。 （提升）10．同学们在学习完氧气的性质后,知道了“氧气能使带火星的木条复燃”,在此基础上, 同学们提出了以下问题,并逐一进行了探究。 （1）（问题一）带火星的木条复燃能否证明氧气是纯氧？ （进行实验）同学们用数字化实验探测仪进行实验（如图）,并获得了一系列数据。 集气瓶编号 ① ② ③ ④ ⑤ 氧气浓度（体积分数） 25% 35% 45% … 65% 带火星木条情况 微亮 亮 很亮 复燃 复燃 （收集证据）④号集气瓶内的氧气浓度可能是_____。 （实验结论）_____。 （反思与评价）分析以上数据可知欲收集瓶较为纯争的氧气最好的收集方法是_____。 （2）（问题二）铁丝在氧气中的燃烧与氧气浓度和铁丝粗细有关系吗？ 实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ 氧气浓度（体积分数） 34% 47% 60% 73% 86% 直径 0.2mm 的细铁丝 不燃烧 稍有燃烧 剧烈燃烧 剧烈燃烧 剧烈燃烧 直径 0.5mm 的粗铁丝 不燃烧 不燃烧 不燃烧 稍有燃烧 剧烈燃烧 （收集证据）⑤号实验中细铁丝燃烧的完整实验现象是_____。 （实验解释）有关反应的化学方程式是_____,实验操作中,在集气瓶底部放少量水的目的是_____。 （实验结论）Ⅰ.氧气浓度越大,铁丝燃烧越_____。Ⅱ_____。 （表达与交流）在完成铁丝燃烧的实验时,为保证实验成功需注意的一项实验操作是_____。 【答案】（收集证据）55% （实验结论）带火星的木条复燃不能证明氧气是纯氧 （反思与评价）排水法 （收集证据）铁丝剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体 （实验解释） 2 3 4 3Fe+2O Fe O 点燃 防止灼热的生成物溅落,使集气瓶底部炸裂 （实验结论）剧烈 铁丝越细,燃烧越剧烈 （表达与交流）实验前用砂纸除去铁丝表面的脏物或铁锈 【解析】（1）收集证据：根据表格中的信息可知，每个集气瓶中氧气的浓度间隔10% ，所以④号集 气瓶内的氧气浓度可能是55%；[实验结论]带火星的木条复燃不能证明氧气是纯氧；反思与评价： 分析以上数据可知欲收集瓶较为纯争的氧气最好的收集方法是排水法；（2）收集证据⑤号实验中细 铁丝燃烧的完整实验现象是：铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体；实验解释：铁丝和氧气反 应生成四氧化三铁，反应的化学方程式为： 2 3 43Fe 2O Fe O 点燃 ；实验操作中，在集气瓶底部放 少量水的目的是：防止灼热的生成物溅落，使集气瓶底部炸裂；实验结论Ⅰ.氧气浓度越大，铁丝燃 烧越剧烈；Ⅱ.铁丝越细，燃烧越剧烈；表达与交流：在完成铁丝燃烧的实验时，为保证实验成功需 注意的一项实验操作是：实验前用砂纸除去铁丝表面的脏物或铁锈。 （基础）11．某同学设计了如图所示的实验装置探究“分子的性质”，请回答下列问题： （查阅资料）氨水易分解产生有刺激性气味的氨气 （进行试验）图Ⅰ是课本中某个探究实验，几分钟后该实验中可以看到的现象是甲烧杯_____乙烧杯 _____；其中烧杯乙的作用是_____；通过该实验可以得出或推导出一些结论：_____（答一条即可）。 （实验改进）老师对图Ⅰ所示的装置进行了改进（如图Ⅱ所示），并进行了以下操作： ①取一长条形滤纸，等距离滴加无色酚酞试液； ②将滴加了无色酚酞试液的长条形滤纸放入一洁净的试管中，并在试管口塞一团棉花； ③ 向脱脂棉上滴加几滴浓氨水。 （分析讨论）（1）按照改进后的实验，几分钟后观察到的现象是_____。 （2）实验过程中若发现滤纸条没有变红而棉花变红，其可能原因是_____。 （拓展延伸）同学们经过讨论后认为，图Ⅰ、图Ⅱ所示装置虽能证明分子的性质，但不能证明影响 分子性质的因素，于是又设计了如图Ⅲ所示的装置。 在 U 型管的两个管口分别放入卷成筒状的棉纱布，并用橡皮塞塞紧。用注射器吸取 2mL 的酚酞溶液 从橡皮塞慢慢注入棉纱布上，使其润湿，从另一管口插入吸取了 2mL 浓氨水的注射器。按此方法再 组装好另一套装置，将其中一套装置的下端放入热水中，并同时向两支 U 型管中注入浓氨水。 （1）按照图Ⅲ所示的装置进行操作，几分钟后看到的现象是_____，该现象说明了_____。 （2）图Ⅲ所示的实验方法相对于图Ⅰ所示的实验方法，具有哪些优点：①_____②_____ 【答案】（进行试验）溶液变红 溶液未变红 对照 分子在不停地运动（合理即可） （分析讨论） 滤纸条由 C 向 A 依次变红。 实验过程中将酚酞滴到棉花上，氨水滴到滤纸上。 （拓展延伸）棉纱布 D 比棉纱布 B 先变红 温度越高，分子运动速率越快 防止氨气污染空气 能验证温度对分子运动的影响 【解析】（1）氨水具有挥发性，氨分子运动到甲烧杯中，故甲烧杯变为红色，而乙烧杯不变红。此 处烧杯乙的作用是与甲烧杯对照。由此实验可知，分子在做不停的运动。（2）C 最靠近浓氨水，故 最先变红，B 次之，A 最后变红。如果滤纸没有变红而棉花变化，可以是实验过程中将酚酞滴到棉花 上，氨水滴到滤纸上。（3）左边装置中的温度高于右边装置，分子的运动速率随温度的升高而加快， 故 D 出比 B 处先变红；该实验能说明分子的运动速率与温度有关，温度越高，分子的运动速率越快。 （4）图Ⅲ所示的实验方法相对于图Ⅰ所示的实验方法的优点是防止氨气污染空气 、能验证温度对 分子运动的影响 （提升）12．下图是氮肥（NH4HCO3）的包装袋上的部分说明，这种化肥含氮量是否达到 16%呢？带 着这些问题，兴趣小组的同学取了一些化肥样品，进入实验室。 （查找资料）①碱石灰能够吸收 H2O 和 CO2，但是不吸收氨气；②浓硫酸能吸收 NH3 但是不吸收 CO2。 （性质探究）该同学设计了如下的实验装置： ①用 A 装置给化肥样品加热，装药品前，必须进行的一步操作是________。 ②取 20g 化肥样品加入试管，依次连接______装置。 ③加热至固体完全消失。B、C 两装置反应前后质量变化如下表所示。 反应前 反应后 B 149g 152.4g C 176g 188.4g ④由此分析得知：反应中产生氨气的质量为_____g。 ⑤通过反应的表达式可以知道：氨气中氮元素全部来自于碳酸氢铵（假设杂质中不含氮元素），请计 算此化肥含氮元素的质量分数_________（精确到 0.1%） 【答案】①检查装置的气密性 ② A→C→B ④3.4 ⑤14.0% 【解析】①因为要测定反应中生成的气体质量，所以装置气密性必须良好。故用 A 装置给化肥样品 加热，装药品前，必须进行的一步操作是：检查装置的气密性。②根据资料，碱石灰能够吸收 H2O 和 CO2，但是不吸收氨气；浓硫酸能吸收 NH3 但是不吸收 CO2，而碳酸氢铵反应中生成氨气、二氧化碳 和水，因此只能用碱石灰先吸收二氧化碳和水，再用浓硫酸吸收氨气。故连接装置的顺序为：A→C→B。 ④根据实验得出的数据，B 装置中增加的质量为浓硫酸吸收的反应中生成的氨气的质量，因此反应 中产生氨气的质量为 152.4g-149g=3.4g。⑤碳酸氢铵分解的表达式为： + +加热碳酸氢铵 氨气 二氧化碳 水 。根据反应的表达式可知：氨气中氮元素全部来自于碳酸氢 铵（假设杂质中不含氮元素），碳酸氢铵中氮元素的质量为： 143.4g 100%=2.8g17   ，故此化肥中 含氮元素的质量分数为： 2.8 100% 14.0%20 g g   （提升）13．某小组同学在协助老师整理化学试剂时，发现一瓶标签残缺的无色液体（如图）。他们 对此瓶无色液体产生了兴趣，于是经过教师同意后进行了如下探究。 （提出问题）无色液体的成分是什么？ （大胆猜想） 猜想一：只是水 猜想二：稀硫酸 猜想三：过氧化氢溶液 小组同学对标签进行了仔细的观察、分析，他们一致认为猜想一不合理。理由是_____。 （设计方案） 同学们结合所学知识设计出如下探究方案。 （1）向盛有少量无色液体的试管加入几颗锌粒。 （2）向盛有少量二氧化锰的试管中加入适量的该液体，并将带火星的木条放在试管口。 （实验与事实） 实验（1）无明显现象。 实验（2）有_____产生，带火星的木条复燃，证明生成的气体是_____。在反应中二氧化锰起_____ 作用。 （结论与解释） （1）以上事实证明猜想_____是正确的； （2）产生气体的反应的文字表达式为_____。 （反思与评价） （1）在实验中，某同学提出应该先将气体收集，然后用带火星的木条检验，你认为_____（填“有” 或“没有”）必要。 （2）为避免在今后的实验中出现标签残缺的情况，在倾倒液体时应注意_____。 （拓展与迁移） 根据探究结果，重新贴好标签。标签上化学式 H2O2 中氧元素的化合价为_____价。H2O2 中氢、氧元素 的质量之比为_____。 【答案】（大胆猜想）从标签上质量分数为 5%可知这瓶无色液体属于混合物，而水是纯净物 （实验与事实）大量气泡 氧气（或 O2） 催化 （结论与解释）三 过氧化氢 二氧化锰 水+氧气 （反思与评价）没有 瓶上标签向着手心 （拓展与迁移） -1 1∶16 【解析】[大胆猜想]标签上的 5%表示该混合物中主要成分所占的质量分数，而水是纯净物，故猜想 一错误;[实验与事实]实验（2）向盛有少量二氧化锰的试管中加入适量的该液体，并将带火星的木 条伸入试管内，发现有大量气泡产生，带火星的木条复燃，证明生成的气体是氧气。在反应中二氧 化锰起催化作用。[结论与解释]（1）向盛有少量二氧化锰的试管中加入适量的该液体，并将带火星 的木条伸入试管内，发现有大量气泡产生，带火星的木条复燃，说明此物质是过氧化氢溶液，故猜 想三是正确的；（2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，其文字表达式为：过氧化氢 二氧化锰 水+氧气；[反思与评价]（1）检验产生气体为氧气时，可用带火星木条伸入试管，木条 复燃即可说明产生气体为氧气，不需要进行气体的收集； （2）为防止药品流下腐蚀标签，应该在倾倒液体时标签向着手心；[拓展与迁移]设氧元素的化合价 为 x，则有(+1)×2+2x=0，解得 x=-1，H2O2 中氢、氧元素质量比为(1×2)：(16×2)=1：16。 （基础）14．每年的 3 月 22 日是“世界水日”，中国水周主题是“节约保护水资源，大力建设生态 文明”。用所学知识回答下列问题。 (一)自然界的水。 （1）从物质变化及分子角度看，自然界的水循环主要是由_______________的运动引起的。 (二)生活中的水。 （资料在线）我国生活饮用水的标准(摘录部分)。 感官指标: 水质无色无味且澄清透明。 化学指标: pH6.5～8.5;总硬度<250mg/L(以碳酸钙计); 铜<1.0mg/L，铝<0.2 mg/L…… 细菌学指标:细菌总数<100 个/mL 等。 （2）自来水厂过滤前常加入明矾，明矾的作用是___________，再用____________来吸附色素和异 味，从而达到感官指标。 （3）生活中鉴定硬水、软水的方法是，取少量饮用水中加入__________，出现_________现象的为 硬水。生洁中若要对硬水进行软化，可采取的办法是_______________。 (三)探究水的组成 某校化学兴趣小组想亲自感受科学家的探究历程，他们选择了琳水的组成粗略测定”为探究内容。 （查阅资料） 水难导电，在水中加入少量氢氧化钠可以增强导电性。 （进行实验）如下图装置进行实验并记录数据。 （实验分析） （4）两个电极附近产生很多气泡，a 管内气泡产生较 b 管快，小组成员用燃着的木条分别在两个玻 璃尖嘴导管口检验产生的气体，观察到:放在 b 端管口燃着的木条_________。分析得出:水通电的化 学方程式为_____________，进而推出水是由__________组成的。 （5）下列关于电解水的说法中正确的是_________(填序号)。 A．水分子发生了改变 B．氢原子和氧原子没有发生变化 C．水分子是化学变化中最小的微粒 D．该反应为分解反应 E.氢、氧两种元素的化合价均发生了改变 【答案】(一)分子 (二) 除去不溶性杂质 活性炭 肥皂水 浮渣较多 煮沸 (三)燃烧更旺 2H2O 2H2↑+O2↑ 氢元素和氧元素 ABDE 【解析】（1）分子是不断运动的，故填分子；（2）明矾溶于水形成的胶体能吸附小颗粒不溶性杂质 形成大颗粒而除去，故填除去不溶性杂质；活性炭具有吸附性，能吸附色素和异味，故填活性炭； （3）在生活中常用肥皂水来鉴别软硬水，故填肥皂水；鉴别时出现浮渣较多的是硬水，故填浮渣较 多；在生活中可用煮沸的方法对硬水进行软化，故填煮沸；（4）a 管产生气泡比 b 管快，说明 a 管 是氢气，b 管是氧气，将燃着的木条放在 b 管口，木条会燃烧更旺，故填燃烧更旺；水通电生成氢 气和氧气，方程式故填 2H2O 2H2↑+O2↑；电解水实验的结论是水由氢、氧两种元素组成，故填 氢元素和氧元素；（5）在化学反应前后，改变的是分子的种类；原子的种类、数目都不变；电解水 实验中的最小微粒是氢、氧原子；电解水反应中反应物只有一种，生成物有两种，属于分解反应； 在水中氢元素显+1 价，氧元素显-2 价，生成的氢气中氢元素化合价为零，氧气中氧元素化合价为零， 化合价均发生改变；故填 ABDE。 （重点）15．以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究并帮忙填写空 格（包括表中的空格）。 （提出问题）化学反应前后各物质的质量总和是否相等？ （猜想与假设）猜想 1：不相等；猜想 2：相等。 （实验探究）甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。 甲组 乙组 实验方案（反应后略） 实验现象 有_____产生，天平指针向_____偏 转 _____，天平指针没有偏转 结论 猜想 1 正确 猜想 2 正确 （反思评价）究竟哪种猜想正确？通过讨论，同学们发现甲组中有气体逸出，导致指针偏转。得到 启示：在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时，凡是有气体生成或参加的反应一定要在 _____中进行。 （改进装置）同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下改进，但是从物理学角度考虑仍有不足， 试着指出其不足_____。 （得出结论）分析发现，反应体系中器材和未参加反应的物质的质量在反应前后保持不变，最终得 出结论是：_____的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。 （微观解释）从微观角度分析，在化学反应前后一定不变的是_____（选填序号）。 ①原子种类 ②分子种类 ③原子数目 ④分子质量 ⑤分子数目 ⑥原子质量 【答案】（实验探究）气泡 右 产生蓝色絮状沉淀 （反思评价）密闭容器 （改进装置） 产生的气体会使气球膨胀，气球会受到向上的浮力而影响天平的平衡 （得出结论） 参加反应 （微观解释）①③⑥ 【解析】实验现象：甲组实验：稀盐酸与碳酸钙固体反应，会生成二氧化碳气体，所以会看到有气 泡产生的现象。产生的气体会从烧杯中跑到空气中去，从而使天平指针向右偏转。故填：气泡；右 乙组实验：氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀和硫酸钠，所有的物质反应后还在烧 杯中，故天平没有偏转，依然平衡。故填：产生蓝色絮状沉淀。反思评价：有气体生成的反应，气 体会跑走导致剩余物质质量偏小，所以有气体参加或有气体生成的反应，必须在密闭容器中反应， 才可以验证质量守恒定律。故填：密闭容器。改进装置：从物理学角度考虑，稀盐酸与碳酸钙产生 的气体会使气球胀大，气球会受到空气的浮力，从而导致天平不平衡。故填：产生的气体会使气球 膨胀，气球会受到向上的浮力而影响天平的平衡。得出结论：反应体系中器材和未参加反应的物质 的质量在反应前后都称量了，且它们的质量保持不变，所以可以不考虑，只考虑参加反应的物质的 质量，参加反应的物质的质量之和等于反应后生成的各物质的质量总和。故填：参加反应。微观解 释：化学反应的实质是：参加反应的（反应物）的分子破裂成原子，这些原子重新组合成其他物质 （生成物）的分子，在化学反应前后原子的种类、数目、质量都不变。故填：①③⑥。 （重点）16．化学兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验（如图 1），同学们 观察到镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的强光，产生的大量白烟弥漫到空气中，最后在石棉网上 得到一些白色固体。 （1）通过称量发现：在石棉网上收集到产物的质量小于镁条的质量，你认为出现这样实验结果的原 因可能是_____。 （2）讨论后，同学们按如图装置改进实验，验证了质量守恒定律，还发现产物中有少量黄色固体。 （提出问题）黄色固体是什么？ （查阅资料）①氧化镁为白色固体：②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮 化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。 （做出猜想）黄色固体是 Mg3N2 （实验探究）请设计实验，验证猜想： 实验操作 实验现象 实验结论 _____ _____ 黄色固体是 Mg3N2 （反思与交流） ①氮化镁中氮元素的化合价是_____。 ②空气中 N2 的含量远大于 O2 的含量，可是镁条在空气中燃烧产物 MgO 却远多于 Mg3N2，合理的解释是 _____。 ③计算：36g 镁条在空气中完全燃烧，所得固体中氧化镁的质量最多不到_____克。（写出计算过程） 【答案】（1）反应生成的氧化镁部分扩散到空气中 （2）取适量黄色固体样品于试管中，向试管中加入适量水，在试管口放湿润的红色石蕊试纸 湿 润的红色石蕊试纸变蓝色 ﹣3 相同条件下，氧气比氮气更容易和镁反应 15g 【解析】（1）在石棉网上收集到产物的质量小于镁条的质量，出现这样实验结果的原因可能是反应 生成的氧化镁部分扩散到空气中； （2）[实验探究]实验过程如下表所示： 实验操作 实验现象 实验结论 取适量黄色固体样品于试管中，向试管中 加入适量水，在试管口放湿润的红色石蕊 试纸 湿润的红色石蕊试 纸变蓝色 黄色固体是 Mg3N2 [反思与交流]①氮化镁中，镁元素化合价是+2，根据化合物中元素化合价代数和为零可知，氮化镁 中氮元素的化合价是﹣3；②空气中 N2 的含量远大于 O2 的含量，可是镁条在空气中燃烧产物 MgO 却 远多于 Mg3N2，合理的解释是：相同条件下，氧气比氮气更容易和镁反应；③空气中氧含量约 21%， 氮气含量约 78%，氧气与氮气比约为 1:4，所以可以认为有四分之一的镁会与氧气反应，设所得固体 中氧化镁的质量最多为 x： 22Mg O 2MgO 48 80 136g x4   点燃 ， 136g48 4=80 x  ，x=15g （重点）17．为了研究质量守恒定律，某兴趣小组设计了如图 1 白磷燃烧前后质量测定”的实验， 请分折有关问题。 （1）装置：锥形瓶的底部铺有一层细沙，其作用是_____。 （2）燃烧前称量，锥形瓶的总质量为 27.6g，则如图托盘天平中游码读数为_____g。 （3）白磷燃烧：白磷燃烧过程中看到的现象是_____，气球的变化是_____。 （4）燃烧后称量：发现托盘天平指针偏向右边，造成这种现象的原因可能是_____（只写一条）。 （5）反思：白磷燃烧_____（填“遵守”或“不遵守”）质量守恒定律，理由是_____。 考虑到白磷的危险性，老师改进了本实验，确定以“稀盐酸与碳酸钙反应“为研究对象，设计的实 验装置如图所示。（方程式：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑） （6）实验步骤如下： ①按如图 2 方式放好仪器，使天平平衡。 ②将碳酸钙粉末全部倒入锥形瓶中，观察到锥形瓶中液体里出现的现象是_____。 ③当反应结束时，气球已经完全鼓起，小明发现天平的指针已经向右偏了。他感到困惑：其他操作 和仪器装置均正常。实验现象与数据与预测结果不符的原因是_____。 （7）本实验需要称量什么？_____，称量几次？_____。 【答案】（1）防止锥形瓶受热不均而炸裂。 （2）2.6 （3）产生白烟； 气球胀大，后又变小 （4）装置漏气 （5） 遵守； 白磷燃烧属于化学变。 （6）有气泡产生； 气球变大增大了空气的阻力 （7）碳酸钙、气球、稀盐酸和锥形瓶的总质量； 2 次 【解析】（1）锥形瓶的底部铺有一层细沙，其作用是防止锥形瓶受热不均而炸裂。故填：防止锥形 瓶受热不均而炸裂。（2）燃烧前称量，锥形瓶的总质量为 27.6g 则如图托盘天平中游码的读数为： 27.6g﹣20g﹣5g＝2.6g。故填：2.6。（3）白磷燃烧产生大量的白烟，放出热量；白磷燃烧放热，气 体膨胀，气球变大，燃烧消耗氧气并冷却到室温，瓶内气压减小，气球变小。故填：产生白烟；气 球胀大，后又变小。（4）发现托盘天平指针偏向右边，造成的原因可能是装置漏气，一部分五氧化 二磷扩散到锥形瓶外。（5）化学反应都遵循质量守恒定律，故白磷燃烧遵守质量守恒定律。（6）② 碳酸钙和稀盐酸反应能生成氯化钙、水和二氧化碳，故会观察到有气泡产生，故填：有气泡产生； ③当反应结束时，气球已经完全鼓起，因为气球变大增大了空气的阻力，因此发现天平的指针向右 偏。（7）本实验需要称量碳酸钙、气球、稀盐酸和锥形瓶的总质量，根据实验要求，可称量 2 次。 （提升）18．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 。 【答案】（1）物理变化 （2） 石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水 【实验反思】石蜡在集气瓶中燃烧更旺只能说明集气瓶的氧气浓度高于空气，而不能说明集气瓶中 氧气含量为 100%。 （3）操作 I 是：打开止水夹 b，现象 I 是：B 中部分水倒吸进入 A 中 ；原因是：白磷燃烧消耗氧气 导致集气瓶中压强变小。 【数据处理】80% 【实验反思】白磷量不足 【解析】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，所以该过程属于物理变化，因为没有产生新的物质；石蜡燃 烧得更旺，文字表达式为石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水；该实验不能证明所收集气体为纯净 氧气的原因是石蜡在集气瓶中燃烧更旺只能说明集气瓶的氧气浓度高于空气，而不能说明集气瓶中 氧气含量为 100%；打开止水夹 b，现象 I 是：B 中部分水倒吸进入 A 中 ；原因是：白磷燃烧消耗氧 气导致集气瓶中压强变小；由于第 1 组数据偏差较大，存在明显误差，故在数据处理时已删去；为 了进一步缩小误差，可求出另外 4 次的平均值作为最终结果，则小丽所带气体中氧气的体积为 200ml- （42ml+39ml+41ml+38ml）÷4=160m：，故氧气的体积分数=160ml÷200ml=80%；导致第 1 组数据产生 较大误差的可能原因是白磷量不足。 （基础）19．某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。 （1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式________. （2）小明认为根据质量守恒定律，燃烧产物的质量应大于反应物镁条的质量。镁条完全燃烧后，称 量发现石棉网上的燃烧产物质量反而比反应前镁条质量小，其主要原因是________ （3）小红按图 1 装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有一些黄色固体。 （提出问题）黄色固体是什么呢？ （查阅蜜料）①氧化镁为白色固体。 ②镁条能在氮气中燃烧生成黄色的氮化镁(Mg3N2)固体。 ③氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能使酚酞溶液变红。 （做出猜想）黄色固体为 Mg3N2 （实验探究）按照图 2 所示，取燃烧产物于烧杯 B 中，加入适量水，然后用大烧杯罩住小烧杯 A 和 B。观察到________现象，得出结论是燃烧产物中含 Mg3N2。 （反思与交流）空气中 N2 的含量远大于 O2 的含量，而镁条在空气中燃烧生成的 MgO 却远多于 Mg3N2， 请给出合理的解释________。 （拓展延伸） 为了证明镁可在氮气中燃烧生成氮化镁，小红又设计了如下方案进行验证． 步骤①：用盛水的水槽，无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡皮塞等装配如图 3 所示的装置；另 准备一只有一根铜丝穿过的橡皮塞，铜丝末端固定一根镁条。 步骤②：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞；待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升。 步骤③：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平；点燃镁条，迅速更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续 燃烧，放出热量；待冷却后广口瓶内水位继续上升。 ①步骤②的目的是________。 ②写出镁在氮气中燃烧生成氮化镁的化学方程式：________。 ③2.40g 镁条在空气中完全燃烧，所得全部固体质量不可能是________。 A 3.33g B 4.00g C 3.90g D 3.96g 【答案】（1）2Mg+O2 点燃 2MgO （2）部分氧化镁扩散到了空气中 （实验探究）酚酞试液变红色 （反思与交流） 相同条件下，镁更容易和氧气反应 （拓展延伸） 使氧气完全反应 3Mg+N2 点燃 Mg3N2 AB 【解析】（1）镁条与氧气反应生成氧化镁，反应的化学方程式为：2Mg+O2 点燃 2MgO； （2）根据质量守恒定律，燃烧产物的质量应大于反应物镁条的质量，镁条完全燃烧后，称量发现石 棉网上的燃烧产物质量反而比反应前镁条质量小，其主要原因是部分反应产物扩散到空气中，即反 应过程中部分氧化镁扩散到了空气中；（3）实验探究：根据“氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能 使酚酞溶液变红”可知，使用过程中酚酞试液变红色，说明 B 中产生了氨气，进一步说明燃烧产物 中含 Mg3N2；反思与交流：空气中 N2 的含量远大于 O2 的含量，而镁条在空气中燃烧生成的 MgO 却远多 于 Mg3N2，这是因为相同条件下，镁更容易和氧气反应；拓展延伸：①步骤②的目的是使氧气完全反 应；②镁在氮气中燃烧生成氮化镁，反应的化学方程式为： 3Mg+N2 点燃 Mg3N2； ③设 2.40g 镁和氧气反应生成氧化镁质量为 x，和氮气反应生成氮化镁质量为 y。 22Mg+O 48 80 2.4 x 2MgO g 点燃 ， 48 2.4g=80 x ， x=4g； 2 3 23M 72 100 2.4g y g+N Mg N点燃 ， 72 2.4g=100 y y≈3.33g； 由以上计算可知，2.40g 镁条在某氧气和氮气的混合气中完全燃烧时，所得固体质量大于 3.33g，小 于 4g。故选 AB。 （基础）20．实验课上，为检验镁条能否在 N2 中燃烧，某兴趣小组开展如下探究: （查阅资料）1、氮化镁（Mg3N2）是一种淡黄色固体，能和水反应，生成不溶于水的白色固体 Mg(OH)2 和 NH3；2、NH3 能使湿润红色石蕊试纸变蓝色。 （实验步骤） ①将足量白磷在空气中点燃后，迅速伸入钟罩内，塞紧橡皮塞（图 1）； ②待钟罩内水面不再变化时，向水槽中加水，使水槽中液面与钟罩内液面相平； ③打开橡皮塞，将燃着的螺旋状镁条迅速伸入钟罩内，塞紧橡皮塞（图 2）； ④待钟罩内水面不再变化时，观察钟罩内壁及表面皿中固体颜色，取少量固体加入水中。 （分析）a 步骤①中足量白磷在钟罩内燃烧的目的是__________； b 步骤③中镁条剧烈燃烧，反应的化学方程式为__________； c 步骤④中钟罩内壁及表面皿中出现淡黄色固体，加入水中，产生白色浑浊及能使湿润红色石蕊试 纸变蓝色的气体，反应的化学方程式为______； （结论）镁能在 N2 中燃烧，并生成 Mg3N2。 请你判断：2.40g 镁条在某充满空气的密闭容器中完全燃烧，所得固体质量可能为______。 a 3.33g b 3.93g c 4.00g d 3.96g 【答案】（分析）消耗完钟罩内的氧气，防止空气中氧气对实验的干扰 2 3 23Mg+N Mg N 点燃 3 2 2 2 3Mg N +6H O=3Mg(OH) +2NH  （结论） bd 【解析】a 步骤①中足量白磷在钟罩内燃烧的目的是：消耗完钟罩内的氧气，防止空气中氧气对实 验的干扰；b 步骤③中镁条在氮气中剧烈燃烧，反应的化学方程式为：3Mg＋N2 点燃 Mg3N2；由题意可 知：氮化镁（Mg3N2）是一种淡黄色固体，能和水反应，生成不溶于水的白色固体 Mg(OH)2 和 NH3；2、 NH3 能使湿润红色石蕊试纸变蓝色。c 步骤④中钟罩内壁及表面皿中出现淡黄色固体，加入水中，产 生白色浑浊及能使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体，反应的化学方程式为： 3 2 2 2 3Mg N +6H O=3Mg(OH) +2NH  结论：镁能在 N2 中燃烧，并生成 Mg3N2。请你判断：2.40g 镁 条在某充满空气的密闭容器中完全燃烧 解：设 2.4g 镁全部与氧气反应生成氧化镁的质量为 x。 22Mg + O = 2MgO 48 80 2.4g x 点燃 ， 48 80 2.4g x  x=4g, 设：2.4g 镁全部与氮气反应生成氮化镁的质量为 y。 2 3 23Mg + N = Mg N 72 100 2.4g y 点燃 ， 72 100 2.4g y  y≈33.3g 2.40g 镁条在某充满空气的密闭容器中完全燃烧，所得固体质量：33.3g＜m＜4.0g；故选：bd。