中考化学复习专题科学探究题 6页

科学探究题 例 1 人教版新课标化学教材九年级上册(2019 教育部审定)“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。 【实验探究】 实验步骤 实验现象 Ⅰ.分别量取 5mL5%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 火星木条，观察现象 A 试管中产生气泡，带火 星木条复燃，B 试管中无明 显现象 Ⅱ.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，如此反复多次实验，观察现象 试管中均产生气泡，带火 星木条均复燃 Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤，并将所得虑渣进行洗涤、干燥、 称量，所得固体质量仍为 a g Ⅳ.分别量取 5mL5%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 【实验结论】(1)A 中产生的气体是_________； (2)实验Ⅱ、Ⅲ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化学方程式__________________。 【实验评价】(1)设计实验Ⅳ的目的是__________________； (2)若实验Ⅳ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 __________________。 【实验拓展】查阅资料得知：CuO、CuSO4、猪肝、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_________。 A.MnO2 只能作为氧化氢溶液分解的催化剂 B.同一个化学反应可以有多种催化剂 C.催化剂只能加快化学反应的速率 D.用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物 E.酶是一种重要的生物催化剂，它属于糖类． 分析 氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃，所以有实验现象 A 试管中产生气泡， 带火星木条复燃，可知 A 中产生的气体是氧气；实验Ⅱ、Ⅲ证明了氧化铁的质量和化学性 质在化学反应前后均没有发生变化，因此可以作过氧化氢分解的催化剂；根据实验探究可知， 氧化铁也能催化过氧化氢分解生成水和氧气，化学方程式为 2H2O2======2H2O↑+O2↑。二 氧化锰也能做过氧化氢分解生成氧气的催化剂，所以设计实验Ⅳ的目的是探究氧化铁与二氧 化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；若实验Ⅳ观察到 D 试管中产生气泡 的速率更快，由此可以得到二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂。MnO2 不只 能作为氧化氢溶液分解的催化剂，还可以作其他反应的催化剂，A 错误；根据题中信息可知， 同一个化学反应可以有多种催化剂，B 正确；催化剂不只是加快化学反应的速率，还能减慢 化学反应的速率，C 错误；用作催化剂的物质也可能是其它反应的反应物或生成物，例如二 氧化锰是高锰酸钾受热分解制氧气的生成物，D 错误；酶是一种重要的生物催化剂，属于蛋 白质，E 错误。 氧化铁 答案 【实验结论】(1)氧气 (2)质量 化学性质 (3)2H2O2======2H2O + O2↑ 【实验评价】(1)探究氧化铁是否比二氧化锰的催化效果更好 (2)二氧化锰的催化效果 比氧化铁好 【实验拓展】B 例 2 一男孩在排污井盖上燃放鞭炮，点燃了排污井内的气体，井盖被炸飞，男孩被井 盖击伤。 【提出问题】排污井内气体的主要成分是什么？ 【查阅资料】排污井内的有机物在一定的条件下发酵产生了气体，其成分可能含有 CO、 CO2、CH4 等。 【提出猜想】某兴趣小组同学对排污井内气体含有上述气体中最少 2 种成分的猜想如 下： 猜想Ⅰ：有 CO2、CH4 猜想Ⅱ：有 CO、CH4 猜想Ⅲ：有 CO、CO2 猜想Ⅳ：有 CO、CO2、CH4 【实验方案】小组同学共同设计了下图所示的装置并经行探究。 【问题讨论】 (1)装置 A 出现浑浊，证明猜想____________不成立。 (2)小明通过装置 C 处______________的现象，证明猜想Ⅲ不成立。小芳对此提出了疑 义，小芳认为要在______________________位置，再增加一个上图中______(填序号)装置， 才能证明猜想Ⅲ不成立。 (3)为了进一步确认气体中是否含有一氧化碳，小明将装置 C 处气体完全燃烧后的产物 依次通过装置 D、E，经实验测定装置 D 增重 1.8g，装置 E 增重 2.2g，由此证明猜想___成 立。 (4)小明认为要证明排污井内气体是否含有 CO，可以不用装置 B，小芳则认为需要使用 装置 B，你认为装置 B 的作用是______________。 分析 (1)装置 A 内盛有澄清石灰水，如果出现浑浊，说明气体中含有二氧化碳，所以 可排除猜想Ⅱ。(2)装置 C 中干而冷的烧杯的作用是检验燃烧产物中水的存在，进而间接证 明甲烷的存在，因为三种气体中只有甲烷燃烧后生成水。但是，进入装置 C 的气体是通过 A、 B 装置后才燃烧产生的，A、B 装置中含有大量的水，所以装置 C 中烧杯内壁的水也有可能 是可燃性气体从装置 A、B 中携带出来的，故这样排除猜想Ⅲ不严密。如要改进，可以在 B、 C 装置之间加一个干燥装置(如装置 D)，以排除干扰。(3)装置 D 增重 1.8g，说明气体燃烧后 生成 1.8g 水，装置 E 增重 2.2g，说明气体燃烧后生成 2.2g 二氧化碳。通过计算可知 1.8g 水 中含有 0.2g 氢元素，2.2g 二氧化碳中含有 0.6g 碳元素，碳元素和氢元素的质量比为 0.6g﹕ 0.2g=3﹕1，而纯净的甲烷(CH4)中碳元素和氢元素的质量比为 12﹕4=3﹕1，因而排除了原来 气体中一氧化碳的存在(因为如果存在一氧化碳，一氧化碳中的碳元素会导致燃烧后生成气 体中碳、氢元素的质量比大于 3﹕1)，由此证明猜想Ⅰ成立。(4)装置 B 的作用主要是吸收排 污井内气体中原有的二氧化碳，以排除其对一氧化碳气体检验的干扰。 答案 (1)Ⅱ (2)烧杯内壁出现水珠 装置 B 和 C 之间的 D (3)Ⅰ (4)除去气体中的 二氧化碳 例 3 二氧化硫是造成酸雨的主要物质之一。小丽为探究二氧化硫能与水反应生成酸， 设计了如下实验方案。 【实验设计】她先用紫色石蕊溶液将白色滤纸浸润，干燥后做成紫色的小花，然后按下 列图示进行实验。观察到实验(Ⅰ)和(Ⅲ)中的小花变红，(Ⅱ)中的小花不变色。 【评价反思】小虎对小丽的实验方案提出了质疑，他认为上述实验还不足以证明“二氧 化硫和水反应生成了酸”。两位同学仔细讨论后认为还需补充如下一个实验，才能得出二氧 氧化铁 化硫与水反应生成酸。 实验操作 实验现象 ___________________________ ___________________________ 【拓展应用】二氧化硫也是实验室一种污染气体，常用碱液吸收。写出实验室用氢氧化 钠溶液吸收二氧化硫的化学方程式__________________。 分析 实验(Ⅰ)说明酸能使紫色石蕊变红色；实验(Ⅱ)说明水不能使紫色石蕊变红色； 实验(Ⅲ)说明水和二氧化硫同时存在时，紫色石蕊变红色；根据实验(Ⅱ)和(Ⅲ)对比可知，应 该补做的实验是将干燥的紫色小花放入盛有二氧化硫的集气瓶中，观察到的现象是小花不变 红色；二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水。 答案 将干燥的紫色小花放入二氧化硫气体中 小花不变色 2NaOH+SO2=Na2SO3+ H2O 例 4 某化学小组成功完成了下图所示实验(装置气密性良好)，验证了二氧化碳的组成。 探究过程如下： Ⅰ.称量装有干燥块状木炭的试管 D，质量为 50.7g，装有碱石灰的装置 C 质量为 112.3g， 连接 A、B、D 装置； Ⅱ.从长颈漏斗加入足量 3%的过氧化氢溶液，连接 C 装置，点燃酒精灯； Ⅲ.待 D 中发生反应，熄灭酒精灯，冷却； Ⅳ.称量试管 D 及剩余固体的质量为 50.1g，装置 C 的质量为 114.5g。 已知：碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，木炭中的杂质不参与反应，B、C 中所装药 品足量，能完全吸收相关物质。请回答下列问题： (1)装置 A 反应的化学方程式为_____________________，该反应属于_________反应。 (2)酒精灯加热的作用是_____________________。 (3)为减小误差，步骤Ⅲ冷却过程中需要注意的问题是_______________________。 (4)根据实验数据计算参加反应的氧气的质量为(列式并计算结果)_____________，从而 计算出二氧化碳中碳、氧元素的质量比。 分析 (1)装置 A 中过氧化氢分解生成水和氧气，该反应为分解反应。(2)酒精灯加热的 目的是点燃木炭。(3)步骤Ⅲ在冷却的过程中，试管中的压强减小，外界的空气会从装置 C 进入试管，而空气中的二氧化碳同样会被碱石灰吸收，影响实验结果，因此在冷却的过程中 应继续通入氧气。(4)根据装置 D 质量的变化可以求出参加反应的碳的质量：50.7g－ 50.1g=0.6g；根据装置 C 质量的变化可以计算出反应生成的二氧化碳的质量：114.5g－112.3g =2.2g，根据质量守恒定律，参加反应的氧气的质量为 2.2g－0.6g=1.6g。 答案 (1)2H2O2 O2↑+2H2O 分解 (2)点燃木炭 (3)继续通氧气 (4)(114.5g－ 112.3g)－(50.7g－50.1g)=1.6g 例 5 在学习盐的化学性质时，老师将一定量的碳酸钠溶液与氯化钡溶液混合，过滤反 应后的混合物，老师要求同学们探究滤液中溶质的组成。请你一同参与探究并回答有关问题。 【查阅资料】碳酸钠溶液显碱性，氯化钠、氯化钡溶液显中性。 请你写出碳酸钠溶液与氯化钡溶液反应的化学方程式___________________________。 【提出猜想】猜想 1：滤液中溶质是 NaCl； 猜想 2：滤液中溶质是 NaCl 和_________ __(填化学式)的混合物； 猜想 3：滤液中溶质是 NaCl 和 Na2CO3 的混合物； 【实验探究】(1)取少量滤液于试管中，滴加 2～3 滴无色酚酞试液，振荡，无明显现象， 同学们认为猜想_________不成立。 (2)另取少量滤液于另一支试管中，滴加碳酸钠溶液，若有_________(填实验现象)，证 明猜想 2 成立。 【问题讨论】(1)甲同学认为要证明猜想 2 成立也可以改用硫酸钠溶液。你认为甲同学 _________(填“能”或“不能”)达到实验目的。 (2)乙同学认为要证明猜想 2 成立也可以改用硝酸银溶液。你认为乙同学_________(填 “能”或“不能”)达到实验目的，理由是___________________________。 分析 Na2CO3 溶液与 BaCl2 溶液反应生成 BaCO3 沉淀和 NaCl；碳酸钠和氯化钡混合后 的反应情况是：恰好完全反应时滤液中的溶质是 NaCl、碳酸钠过量时滤液中的溶质是 NaCl 和 Na2CO3 的混合物、氯化钡过量时滤液中的溶质是 NaCl 和 BaCl2 的混合物；向滤液中滴 加无色酚酞试液，振荡，无明显现象，说明溶液不显碱性，说明溶液中没有碳酸钠，因此猜 想 3 不成立；向滤液中滴加碳酸钠溶液，若有白色沉淀生成，说明滤液中含有氯化钡，证明 猜想 2 成立；硫酸钠溶液和氯化钡溶液混合时也能够生成白色沉淀，因此甲同学能达到实验 目的；氯化钡溶液、氯化钠溶液都能够和硝酸银溶液反应生成白色沉淀，所以不能用硝酸银 溶液证明猜想 2 成立。 答案 【查阅资料】Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl 【提出猜想】BaCl2 【实验探究】(1)3 (2)白色沉淀生成 【问题讨论】(1)能 (2)不能 氯化钠和硝酸银反应也能够生成白色沉淀 强化训练 1.某实验小组利用如图所示装置测量空气中氧气体积分数并取得成功。 【查阅资料】白磷的着火点 40℃。 【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？ 【实验准备】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。 【实验探究】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。[来源:ZXXK] 【现象分析】(1)将锥形瓶底部放入热水中，白磷被引燃，说明燃 烧不能缺少的一个条件是_________________，足量的白磷在锥形瓶 中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体_________燃烧(填“支持”或“不支持”)。写出白磷燃烧的 化学方程式：______________。 (2)在整个实验过程中，可观察到气球的变化是__________。 (3)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约 4mL 时停止下流。导致这些现象发生的原 因是：____________________、____________________。 【得出结论】氧气约占空气总体积的 1/5。 2.小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探 究铬(Cr)与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。 【知识回放】金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn ____ Sn Pb (H) ____ Hg Ag Pt Au，请你在横线上填写对应金属的元素符号。 【作出猜想】猜想 1.Cr>Fe>Cu；猜想 2. Fe>Cu >Cr；猜想 3.你的猜想是________。 【查阅资料】 (1)铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。 (2)铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液。 【设计与实验】 小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的 同种稀硫酸。 实验 试管 1 试管 2 试管 3 实验 操作 实验 现象 铁片表面产生气泡较 慢，溶液变为浅绿色 铬片表面产生气泡较 快，溶液变成为蓝色 ____________ 【结论与解释】(1)小聪得到的结论是猜想________正确。 (2)实验前用砂纸打磨金属片的目的是____________。 【知识运用】将铬片投入 FeSO4 溶液中，反应________(填“能”或“不能”)进行。若 能进行，请你写出反应的化学方程式________________________。 3.小刚学习了盐和化肥单元知识后知道，农家肥草木灰的主要成分是碳酸钾，决定利用 自己掌握的知识探究碳酸钾溶液的酸碱性。 【溶液配制】将草木灰溶解、固液分离后得到澄清的碳酸钾溶液。 【猜想与假设】碳酸钾溶液的酸碱度可能有______种情况。 【设计与实验】小刚进行了如下实验： 实验一：向盛有适量碳酸钾溶液的试管中滴加几滴紫色石蕊试液，溶液变为蓝色。 实验二：向盛有适量碳酸钾溶液的试管中滴加几滴无色酚酞试液，溶液变为红色。 实验三：取 pH 试纸于玻璃片上，用玻璃棒蘸取碳酸钾溶液滴在 pH 试纸上，测得 pH=12。 【结论】以上实验证明碳酸钾溶液呈______性，从物质的分类看，碳酸钾属于______ 类(填”酸”“碱”“盐”)，从而说明此类物质的水溶液不一定显中性。 【评价】以上三种实验方案中，实验三是从___________(填“定性”或“定量”)角度对溶液 进行研究。 4 “五一”假期，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。 【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？ 【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。 【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。 实验 编号 硫酸的质量分数 (均取 20mL) 锌的形状(均取 1g) 氢气的体积 (mL)(均收集 3 分钟) ① 20% 锌粒 31.7 ② 20% 锌片 50.9 ③ 30% 锌粒 61.7 ④ 30% 锌片 79.9 (1)写出稀硫酸与锌反应的化学方程式______________________________________。 (2)小兵用右图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是___________________， 氢气应从________(填 e 或 f 或 g)管通入。 【收集证据】(3)要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的 影响，应选择的实验编号是____________。 【得出结论】(4)结论是___________________________。 【评价与反思】(5)下表是小兵第①组实验的详细数据。 时段(均为 1 分钟) 第 1 分钟 第 2 分钟 第 3 分钟 第 4 分钟 第 5 分钟 第 6 分钟 H2 的体积 3.1mL 16.7mL 11.9mL 9.6mL 7.6mL 6.0mL 请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因_______________________________。 (6)锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。________________。 5.日常生活中使用的塑料袋，有的是用聚乙烯制成的，有的是用聚氯乙烯制成的。小凤 对包装食品的塑料袋进行探究，以验证其成分。 【作出猜想】①该塑料袋是用聚乙烯制成的；②该塑料袋是用聚氯乙烯制成的。 【查阅资料】聚乙烯燃烧生成二氧化碳和水；聚氯乙烯燃烧生成二氧化碳、水和氯化氢； 无水硫酸铜是白色粉末，遇水变为蓝色。 【实验探究】小凤将装置按 A、B、C、D 顺序连接好后，进行实验。在实验过程中，B、 D 产生明显现象，C 无明显现象，说明塑料袋燃烧没有__________气体生成(填化学式)。B 装置的作用是____________；D 瓶中发生反应的化学方程式是________________________。 【实验结论】通过实验证明，猜想_______是正确的。 【交流反思】①从化学角度分析，大量使用塑料制品会导致_____________________。 ②连接实验仪器时，能否_________(填“能"或“不能”)将 B、C 位置进行交 换，理由是____________________________________。 答案 1.(1)可燃物的温度要达到着火点 不支持 4P+5O2 点燃===2P2O5 (2)先鼓后瘪(其 它合理描述也可) (3)白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压降低 锥形瓶中氧气约 占 46mL，当注射器中的水进入锥形瓶约 46mL 后，瓶中气压与外界相当(其它相似描述也可， 但第二问须答出“锥形瓶中氧气约占 46mL”) 2.【知识回放】Fe Cu 【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu 【设计与实验】无明显现象发生(或无气泡生成，溶液也不变色) 【结论与解释】(1)1 (2)除去金属表面的氧化膜，利于反应 【知识运用】能 Cr+FeSO4=Fe+CrSO4 3.【猜想与假设】三 【结论】碱 盐 【评价】定量 4.(1)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (2)根据进入量筒中水的体积，判断生成氢气的体积 f (3)①③(或②④) (4)硫酸的质量分数越大，反应速率越快(或锌与硫酸的接触面积越大，反 应速率越快) (5)由慢到快然后逐渐减慢；随着反应的进行，硫酸被消耗，硫酸溶质质量分 数变小 (6)温度 取质量相等、相同形状的锌粒分别放入两只试管中，然后分别加入温度 不同，体积和溶质质量分数相同的稀硫酸，测量收集等体积的氢气所需要的时间(只要有控 制变量的意识即可) 5.【实验探究】HCl 验证是否有水生成 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 【实验结论】① 【交流反思】①白色污染 ②不能 如果将 B、C 位置进行交换，气体从 C 中出来再检 验到有水分，就不能充分说明水是燃烧时生成的，还是从 C 装置中带出来的