中小学教育资源及组卷应用平台
化学部分--------实验探究
思考解答这类题目时，可以利用控制变量法，通过设计对照实验（即控制其它条件相同时，一个实验使用某一条件或者满足某一因素，另一个实验不使用或者不满足），来进行实验探究之。并且，一般都按照如下的思路来思考分析、设计实验、推断解答。对于物理变化来说，要考虑的变化条件和影响因素主要有降温、加热、加压、搅拌、物质的形状或接触面积等等。例如，工业上用分离液态空气的方法制氧气时，首先要将空气在低温条件下加压，使空气液化，然后蒸发；并且，为了便于贮存、运输和使用，通常把氧气加压贮存在蓝色钢瓶中．再如，物质的溶解时，不但要考虑物质的形状、水的温度，还要考虑搅拌等影响因素。对于化学变化来说，要考虑的变化条件和影响因素主要有点燃、加热、催化剂、通电、高温、高压以及是否搅拌、反应物的浓度、形状或接触面积等等。例如，控制其它条件相同时，使用催化剂，会改变化学反应速率（初中阶段一般是指加快）。再如，控制其它条件相同时，使用玻璃棒搅拌，会使化学反应速率加快．21*cnjy*com
化学实验方案设计的基本思路是：明确实验目的→确定反应原理→选择仪器药品→设计实验装置及操作步骤→记录现象和数据→分析得出结论；而实验方案的评价应是注意的：目标明确、科学合理、简便易行、安全环保、节约快捷、效果显著等等；若有不妥，可参考评价的七原则，给出合理的改进方案．
知识点1、测定空气里氧气含量的探究
1．科学课本上用图甲的装置来测定空气中氧气的体积分数，而小明通过查询资料对该实验进行改进，利用四硫化钠（Na2S4）固体替代红磷进行实验，其反应原理为2Na2S4+O2+2H2O＝8S↓+4NaOH
实验步骤：
①将足量的四硫化钠（Na2S4）固体置于试管中，加入适量的水并迅速塞紧橡胶塞，再充分振荡。
②测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h1（如图乙所示）
③将该试管插入水中（如图丙所示），取下橡胶塞，观察到试管内液面上升。
④当管内液面稳定时塞紧橡胶塞，将试管取出倒转过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离（如图丁所示）记录数据h2。2·1·c·n·j·y
⑤按照①～③再重复实验两次。3次实验数据如下表所示：
第1次 第2次 第3次
h1/厘米 11.0 11.4 11.6
h2/厘米 8.7 9.1 9.2
（1）步骤①中进行充分振荡的目的是 ；
（2）计算第3次实验空气中氧气的体积分数约为 （结果精确到0.1%）；
（3）小明设计的实验与课本上的实验相比，有什么优点 。（写出一点即可）
（4）同学们分析了小明的实验方案后，认为步骤④中塞紧橡胶塞的时机对测量结果有影响，请问何时塞橡胶塞测量结果最准确？ 。
【解答】解：（1）步骤①中进行充分振荡的目的是：为了使氧气充分反应；故答案为：为了使氧气充分反应；
（2）第3次实验空气中氧气的体积分数；故答案为：20.7%；
（3）小明设计的实验与课本上的实验相比，优点是：不需要加热，节约能源；操作简便等；故答案为：不需要加热，节约能源或操作简便等；
（4）塞橡胶塞测量结果最准确的是：上下移动试管（管口始终在液面下），使试管内液面与水槽液面相平后，再塞橡胶塞，测量结果最准确；故答案为：上下移动试管（管口始终在液面下），使试管内液面与水槽液面相平后，再塞橡胶塞，测量结果最准确；
知识点二．实验探究物质的性质或变化规律
2．“鱼浮灵”主要成分是过碳酸钠（xNa2CO3 yH2O2），俗称固体双氧水．兴趣小组对其进行以下探究：
【性质探究】
（1）取少量“鱼浮灵”于试管中加水，有持续细小气泡缓慢放出；向试管中加入少量MnO2粉末，产生大量气泡．将 ，说明有O2生成．
（2）取实验（1）中上层清液，测得溶液pH＞7；向溶液中滴加足量稀盐酸，产生大量气泡；将产生的气体通入澄清石灰水中，出现浑浊现象，说明有 生成．
结论：过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重化学性质．
【组成测定】为了测定某鱼浮灵样品中活性氧含量（说明：活性氧含量是指产品中能转化为O2的氧元素的质量分数），某活动小组取10克样品，利用如图装置进行产品中活性氧含量测定和过碳酸钠（xNa2CO3 yH2O2）组成的测定（杂质对测定无影响）．
【查阅资料】过碳酸钠能与酸反应放出CO2和O2．
（3）实验前先缓慢通N2一段时间，加热铜网至红热后，再缓慢滴入过量稀硫酸，直至A中样品完全反应；继续缓慢通N2，其目的是 ．
（4）若先滴入稀硫酸，后加热铜网，会导致x：y的值 （填“偏大”或“偏小”）．
（5）实验测得C装置中铜网增重1.2g，D装置增重2.2g．该产品中活性氧含量为 %．x：y＝ ．
【解答】解：（1）由结论“说明有O2生成”，再根据：氧气能使带火星的木条复燃，则填复燃；
（2）根据题目中信息“将产生的气体通入澄清石灰水中，出现浑浊现象”，再根据：二氧化碳能使带澄清石灰水变浑浊，则此题结论为有 CO2（或二氧化碳）生成．
（3）实验前通氮气一段时间，加热铜网至红热后，再缓慢滴入过量稀硫酸，直至A中样品完全反应是为了除去装置内的氧气，以防测定值偏高；实验后还要继续通氮气是为了使残留在装置中的气体全部被装置吸收；
（4）根据【组成测定】利用如图装置进行产品中活性氧含量测定和过碳酸钠（xNa2CO3 yH2O2）组成的测定．若先滴入稀硫酸，后加热铜网，将使部分氧气散逸，计算时过氧化氢相对含量偏小，碳酸钠相对含量偏大，导致x：y的值偏大；
（5）C装置中铜网增重1.2g，则说明生成氧气的质量为1.2g，氧气质量占样品的百分数（活性氧含量）为100%＝12%；
因为生成氧气的质量为1.2g，则设需要过氧化氢的质量为x．
2H2O2～O2↑
68 32
x 1.2g
则
解得x＝2.55g，故由氧气质量可计算过氧化氢质量为2.55g．
因为D装置增重2.2g说明生成二氧化碳2.2g，则设需要碳酸钠质量为y．
Na2CO3～CO2↑
106 44
y 2.2g
则
解得y＝5.3g，故计算反应的碳酸钠质量为5.3g，
根据“产品中活性氧含量测定和过碳酸钠（xNa2CO3 yH2O2）组成”，则可得：106x：34y＝5.3g：2.55g，故解得x：y＝2：3．
故答案为：
（1）复燃；（2）CO2（或二氧化碳）；
（3）使残留在装置中的气体全部被吸收；
（4）偏大；
（5）12%；2：3．
知识点三．实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素
3．某兴趣小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响（固定装置略）．
（1）F装置内溶液变浑浊的化学反应方程式为 ；A装置内发生的反应属于 反应（选填放热或吸热）．
（2）装置B的作用是 ．处理尾气的方法为 ．
（3）将该小组分为两组，各取48g氧化铁粉末按如图装置进行对比实验．甲组用酒精灯（火焰温度500℃～700℃）、乙组用酒精喷灯（火焰温度800℃～1000℃）分别对装置D充分加热，红色粉末均变为黑色粉末．两组分别用固体产物进行实验，记录如下．
操作步骤 甲组现象 乙组现象
1．称量反应后粉末质量（g） 44.2 33.6
2．取黑色粉末用磁铁吸引 部分能被磁铁吸引 全部能被磁铁吸引
3．取黑色粉末加入足量稀盐酸，震荡 部分溶解，无气泡 全部溶解，有气泡
为解释这个现象，小组成员查阅到下列资料：
Ⅰ．已知铁的氧化物有FeO、Fe3O4、Fe2O3，在一定条件下，均能失去或逐步失去其中的氧，最终被还原为铁．21世纪教育网版权所有
Ⅱ．Fe3O4是一种铁氧体磁性物质，不溶于水和酸．
Ⅲ．氧化铁和一氧化碳进行热反应分析的相关数据图．
【分析与结论】
①乙组的固体产物是 ，产生气泡的化学方程式为 ．
②小军根据实验现象推测甲组的固体产物可能是 ．小华通过计算也证明了小军的观点．试通过计算说明他的推测依据．
【反思与交流】
考虑到二氧化碳气体通入的不持续性，装置E的作用是 ．从实验安全的角度考虑，上图装置还要采取的改进措施是 ．
【解答】解：（1）由装置可知，在F装置内，二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，所以溶液变浑浊的化学反应方程式为：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；在A装置内，在高温条件下碳与二氧化碳的反应生成了一氧化碳，此反应属于吸热反应．
（2）由于氢氧化钠能与二氧化碳反应，所以，装置B的作用是：除去一氧化碳中的二氧化碳；由于一氧化碳具有可燃性，处理尾气的方法为：在尖嘴口处放置燃着的酒精灯．
（3）【分析与结论】
①在乙中，黑色粉末全部能被磁铁吸引，能全部与盐酸反应有气泡可知，乙组的固体产物是Fe，产生气泡的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑．21cnjy.com
②在甲组中，生成物部分能被磁铁吸引，与酸反应部分溶解，无气泡，说明了没有铁，成分为：氧化亚铁和四氧化三铁．由化学式的意义可知：假设48g Fe2O3全部还原成Fe3O4得到的质量为：48g46.4g，【来源：21·世纪·教育·网】
假设全部还原为FeO的得到质量为：48g43.2g．因为46.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推测出，最后得到的是FeO 和Fe3O4 的混合物．21*cnjy*com
【反思与交流】由于E中的液体会倒吸进入D装置，所以，E装置的作用是：防止F中的液体倒吸入D装置；由于B装置中的液体会倒吸进入A装置，所以，从实验安全的角度考虑，上图装置还要采取的改进措施是：在装置AB间再增加一个E装置．
故答为：（1）Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O，吸热；（2）除去一氧化碳中的二氧化碳 在尖嘴口处放置燃着的酒精灯；（3）【分析与结论】①Fe，Fe+2HCl═FeCl2+H2↑；②FeO 和Fe3O4；假设48g Fe2O3全部还原成Fe3O4得到的质量为 48g46.4g，假设全部还原为FeO的得到质量为48g43.2g，因为46.4g＞44.2g＞43.2g，由此可推测出，最后得到的是FeO 和Fe3O4 的混合物．
【反思与交流】防止F中的液体倒吸入D装置；在装置AB间再增加一个E装置．
知识点四．实验探究物质的组成成分以及含量（共6小题）
4．碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种．
（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：
①写出xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O与氢气反应的化学方程式 ；
②试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：
（a）→ → → → → →（l）
③称取23.9g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7g残留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水．该样品的结晶水质量为 g，化学式为 ；
（2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由 ．
【解答】解：（1）①xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O与氢气反应的产物有：Cu、CO2、H2O，方程式为：xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O+（x+y）H2═（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O；
②本实验的原理，用干燥的氢气与碱式碳酸铜反应，通过测定生成的二氧化碳和水以及反应后固体的质量来确定物质的组成，为防止空气中CO2和H2O进入U型干燥装置，可在最后再连接一个盛有碱石灰的干燥装置来吸收空气中的二氧化碳和水；氢气流方向的连接顺序是a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l；
③xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O+（ x+y）H2═（x+y）Cu+xCO2↑+（x+2y+z）H2O
64（x+y） 44x 18（x+2y+z）
12.7g 4.4g 7.2g
解得：y＝x
，解得：z＝x
令x＝1，则y＝1，z＝1，则化学式为CuCO3 Cu（OH）2 H2O，化学方程式为CuCO3 Cu（OH）2 H2O+2H2＝2Cu+CO2↑+4H2O，由化学方程式可以看出，碱式碳酸铜每1个水分子能生成4个水分子，即生成的水中碱式碳酸铜中水占了，因此碱式碳酸铜中水的质量为：7.2g1.8g；www-2-1-cnjy-com
（2）根据反应xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O＝（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成，故答案为：可行；根据反应xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O═（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成．
答案：
（1）①xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O+（x+y）H2 （x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O
②a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l
③1.8；CuCO3 Cu（OH）2 H2O
（2）可行 根据反应xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成．
知识点五．化学实验方案设计与评价
5．“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性，是生产中常用的金属材料之一．镀锌层犹如铁皮的保护层，这层膜的厚度是判断镀层质量的重要指标．某研究性学习小组为了测定镀锌铁皮镀锌层的厚度，设计了下面的实验方案21教育名师原创作品
（1）讨论：在铁皮表面镀锌是为了 ．（填字母）
a．锌没有铁活泼，镀在铁的表面可防止生锈
b．锌比铁活泼，并且在空气中容易形成致密的氧化膜，防止生锈
（2）甲同学的方案是：如图1，将镀锌铁皮浸泡在盐酸中，先用盐酸将镀锌铁皮表面的锌反应掉，通过测量因产生气体而形成差量计算出锌的质量，然后再计算得到锌层的厚度．但是乙同学回顾起上课时老师演示的“用足量盐酸除铁锈”的实验现象，马上对甲同学的方案的可行性提出了异议，乙同学的理由是 （化学方程式表示）
（3）乙同学查阅资料：ZnCl2、FeCl2都能与NaOH溶液反应，生成难溶于水的Zn（OH）2和Fe（OH）2，而Zn（OH）2既可以溶于酸也可以溶于碱，Fe（OH）2则只能溶于酸，于是设计了如图3方案：
步骤②中加入足量氢氧化钠的目的是 ．
（4）丙同学设计通过测量镀锌铁皮与酸反应产生气体的体积来计算锌层的厚度，他设计了如图2所示装置．其中仪器A中盛放的是镀锌铁皮，仪器B中盛放的是稀硫酸．
①选择用稀硫酸而不用浓盐酸的原因是 ．
②检查量气装置气密性：连接好装置，关闭弹簧夹，从量气管注水，若观察到 ，说明该量气装置气密性良好．
③若分液漏斗上方不连接导管a，则测出气体体积会 （选填“偏小”、“偏大”或“没有影响”）．【来源：21cnj*y.co*m】
【解答】解：（1）在铁皮表面镀锌是因为锌比铁活泼，并且在空气中容易形成致密的氧化膜，防止生锈．
故填：b．
（2）乙同学的理由是：因为铁也能和稀盐酸反应生成气体，因此很难控制只让锌反应，不让铁反应．
故填：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑．
（3）步骤②中加入足量氢氧化钠的目的是让氢氧化锌溶解与氢氧化铁分离．
故填：防止产生氢氧化锌沉淀．
（4）①选择用稀硫酸而不用浓盐酸的原因是浓盐酸有挥发性，影响气体的体积的测定．
故填：浓盐酸易挥发．
②检查量气装置气密性：连接好装置，关闭弹簧夹，从量气管注水，若观察到量气管中液面与左边液面形成高度差，一段时间后，两边高度差不变，说明该量气装置气密性良好．21·cn·jy·com
故填：量气管中液面与左边液面形成高度差，一段时间后，两边高度差不变．
③若分液漏斗上方不连接导管a，则进入锥形瓶中的稀硫酸占据的空气会随着生成的气体进入球形干燥管，从而导致测出的气体体积偏大．
故填：偏大．
1、（2020 乐清市模拟）下列措施能达到目的的是（ ）
A．用NaOH溶液除去一氧化碳中的二氧化碳
B．用点燃的方法除去CO2气体中少量的CO
C．用稀盐酸除去NaOH溶液中混有的少量Na2CO3
D．用Ba（OH）2溶液除去KCl溶液中混入的少量K2SO4
【解答】解：A、氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，该选项能够达到实验目的；
B、二氧化碳中的一氧化碳不能被点燃，该选项不能达到实验目的；
C、稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，该选项不能达到实验目的；
D、氢氧化钡和硫酸钾反应生成硫酸钡沉淀和氢氧化钾，除去硫酸钾带入氢氧化钾，该选项不能达到实验目的。
故选：A。
2．（2020 龙湾区模拟）如图所示的实验操作或装置正确的是（ ）
A．滴加液体 B．氢气还原氧化铜 C．稀释浓硫酸 D．盖上盖玻片
【解答】解：A、使用胶头滴管滴加少量液体的操作，注意胶头滴管不能伸入到试管内或接触试管内壁，应垂直悬空在试管口上方滴加液体，防止污染胶头滴管，图中所示操作错误。
B、氢气还原氧化铜，导管应伸入集气瓶的底部，以利于充分与氧化铜反应，图中所示操作正确。
C、稀释浓硫酸时，要把浓硫酸缓缓地沿器壁注入水中，同时用玻璃棒不断搅拌，以使热量及时的扩散；一定不能把水注入浓硫酸中；图中所示操作错误。
D、用镊子夹起盖玻片，使它的一侧先接触载玻片上的液滴，然后缓缓放平。其目的是防止盖玻片下出现气泡，图中所示操作错误。
故选：B。
3、某课外活动小组同学用如图装置（固定装置未画出）测定含有杂质的镁带中镁单质的质量分数（杂质与酸接触不产生气体）．实验过程是：
①取一段镁带样品，准确称得其质量为0.030g．
②往量气管内装水至低于刻度“0”的位置．按如图所示（未装药品）装配好仪器．
③检查装置气密性．
④在试管中加入足量的稀硫酸，稍倾斜试管，将用水湿润的镁带小心贴在试管壁上，塞紧橡皮塞．
⑤调整量气管液面，使两边的液面保持同一水平，记录量气管中液面位置．
⑥把试管底部略为抬高，使镁带与稀硫酸接触完全反应．
⑦待冷却至室温后，再次记录量气管中液面位置．
⑧算出量气管中增加的气体体积为23.96mL．
已知：同温同压下，不同气体混合后体积等于混合前各气体体积之和．
请回答下列问题：
（1）能否用托盘天平称量0.030g镁带样品 ．（填“能”或“不能”）
（2）若不改变温度，如何用较简单的方法检查如图所示装置的气密性？ ．
（3）实验过程⑦中再次记录量气管的液面位置时，试管中留有氢气，是否会影响实验最终结果，并讲出原因？ ．
【解答】解：（1）托盘天平只能够精确到0.1g，因此不能用托盘天平称量0.030g镁带样品．
故填：不能．
（2）若不改变温度，检查如图所示装置气密性的方法是：把玻璃管下移一段距离，使玻璃管和量气管中的水形成一定的液面差，如果一段时间后液面差保持不变，则说明装置不漏气；反之，则表示装置漏气．
故填：把玻璃管下移一段距离，使玻璃管和量气管中的水形成一定的液面差，如果一段时间后液面差保持不变，则说明装置不漏气；反之，则表示装置漏气．
（3）实验过程⑦中，因为试管中留有的氢气体积等于从试管中排出的空气体积，因此试管中留有的氢气不会影响实验最终结果．
故填：否，因为试管中留有的氢气体积等于从试管中排出的空气体积，所以对实验最终结果没有影响．
4．某工厂的废水中只含有硫酸镁和少量硫酸，课外活动小组以此作为课题，探讨如何从中回收纯净的硫酸镁固体．他们设计了两种不同的方案，请你参加讨论：
（1）方案一：选用镁粉为试剂．①往废水中逐次加入镁粉，当观察到
时，说明加入镁粉的量已经足够．②接下来的操作方法依次为
和 ．
（2）方案二：选用氢氧化钠溶液为试剂．①向废水中逐滴加入氢氧化钠溶液，当看到
时，停止加入氢氧化钠溶液．
②为了得到纯净的硫酸镁溶液，接着应进行的实验操作是（请简要写出操作过程）
．③…，得到硫酸镁固体．
（3）比较两个方案，假设实验中都没有损耗，用等质量的废水，最后得到的硫酸镁固体的质量是否相同？ ，原因 ．
【解答】解：（1）镁和硫酸反应生成硫酸镁和氢气，氢气进入大气中，所以最后溶液中有固体镁（剩余）和硫酸镁和水，过滤后滤液就是硫酸镁溶液，然后蒸发把水蒸干得到镁固体．故答案为：加入镁粉不再产生气泡；过滤；蒸发结晶；
（2）硫酸镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁（沉淀）和硫酸钠，硫酸和氢氧化钠生成硫酸钠和水，所以经过过滤得到氢氧化镁沉淀．氢氧化镁和硫酸生成硫酸镁和水，经过蒸发把水蒸干得到固体硫酸镁．故答案为：白色沉淀不再增加； 过滤后取滤渣加适量硫酸溶解，然后蒸发结晶；
（3）根据质量守恒定律可知，除原有的氯化镁之外，（1）中镁和硫酸反应也生成了硫酸镁．故答案为：不同； 因为在方案一中镁与硫酸反应会生成部分硫酸镁，所以方案一比方案二中得到的硫酸镁多一些．
5、（2020 温州一模）小明做生石灰（CaO）与水反应的实验时，无法观察到老师所说的“放出大量热，液体沸腾”的现象老师告诉小明，他用的生石灰存放时间太长，已经变质。于是小明想研究该变质生石灰的成分，又做了如下实验。
（1）若在滤液B中滴加酚酞试液，则能观察到的现象是 。
（2）上述流程中进行“操作A”需要用到的仪器有 。（填字母）
（3）根据上述实验，写出小明实验用的生石灰的组成成分： 。
【解答】解：（1）CaO与水反应生成Ca（OH）2；Ca（OH）2与CO2反应生成CaCO3；0.75g样品溶于足量的水，过滤得0.1g滤渣（碳酸钙），说明固体中含有氧化钙或氢氧化钙，在滤液B中滴加酚酞试液，会变红色，故填：溶液变红色；
（2）操作A将固体和液体分开，所以操作A为过滤，需要用到的仪器有带铁属的铁架台、漏斗、玻璃棒、浇杯；故填：ABC；
（3）根据CaO+H2O＝Ca（OH）2；Ca（OH）2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaOH；可得关系式CaO～Ca（OH）2～CaCO3
设生成1g碳酸钙需要氧化钙的质量为x，需要氢氧化钙的质量为y
CaO～Ca（OH）2～CaCO3
56 74 100
x y 1g
x＝0.56g，y＝0.74g
0.56g＜（0.75g﹣0.1g）＜0.74g
所以说明原混合物中除了含有碳酸钙外还有氢氧化钙和氧化钙，故填：CaO、Ca（OH）2、CaCO3。
1．（2020 宁波模拟）碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种．
（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：
①写出xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O与氢气反应的化学方程式 ；
②试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：
（a）→ → → → → →（l）
③称取23.9g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7g残留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水．该样品的结晶水质量为 g，化学式为 ；
某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由 ．【出处：21教育名师】
【解答】解：（1）①xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O与氢气反应的产物有：Cu、CO2、H2O，方程式为：xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O+（x+y）H2═（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O；
②本实验的原理，用干燥的氢气与碱式碳酸铜反应，通过测定生成的二氧化碳和水以及反应后固体的质量来确定物质的组成，为防止空气中CO2和H2O进入U型干燥装置，可在最后再连接一个盛有碱石灰的干燥装置来吸收空气中的二氧化碳和水；氢气流方向的连接顺序是a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l；
③xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O+（ x+y）H2═（x+y）Cu+xCO2↑+（x+2y+z）H2O
64（x+y） 44x 18（x+2y+z）
12.7g 4.4g 7.2g
＝ 解得：y＝x
＝，解得：z＝x
令x＝1，则y＝1，z＝1，则化学式为CuCO3 Cu（OH）2 H2O，化学方程式为CuCO3 Cu（OH）2 H2O+2H2＝2Cu+CO2↑+4H2O，由化学方程式可以看出，碱式碳酸铜每1个水分子能生成4个水分子，即生成的水中碱式碳酸铜中水占了，因此碱式碳酸铜中水的质量为：7.2g×＝1.8g；21教育网
（2）根据反应xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O＝（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成，故答案为：可行；根据反应xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O═（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成．2-1-c-n-j-y
答案：
（1）①xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O+（x+y）H2 （x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O
②a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l
③1.8；CuCO3 Cu（OH）2 H2O
（2）可行 根据反应xCuCO3 yCu（OH）2 zH2O（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成．
2．将过量的Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体。某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究。请完成下列各题：
（一）猜想与假设：
猜想一：固体为CuCO3，理由：Na2CO3+CuSO4＝CuCO3↓+Na2SO4
猜想二：固体为Cu（OH）2，理由：Na2CO3溶液呈碱性。
猜想三：固体为Cu（OH）2和CuCO3的混合物。
（二）资料查阅：
①Cu（OH）2和CuCO3晶体均不带结晶水；
②Cu（OH）2、CuCO3受热易分解，各生成对应的两种氧化物。
（三）设计与实验：
Ⅰ．固体的获取：将反应后的固、液混合物经过滤、洗涤、低温烘干得蓝色固体。
Ⅱ．用下图所示装置，定性探究固体的成分。
（1）若用装置A、B组合进行实验，B中无现象，则猜想 正确；
（2）若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，则猜想 正确；
（3）小组同学将装置按 A→ 的顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的，其实验现象为 。【版权所有：21教育】
【解答】解：（1）Cu（OH）2、CuCO3受热易分解，各生成对应的两种氧化物。则氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，碳酸铜受热分解生成氧化铜和二氧化碳。石灰水不变浑浊，说明没有二氧化碳生成，固体中就没有碳酸铜，只有氢氧化铜。故答案为：二；
（2）无水硫酸铜不变蓝说明没有水生成，固体中就没有氢氧化铜，只有碳酸铜。故答案为：一；
（3）要证明生成物中有水和二氧化碳，应先证明水再证明二氧化碳，若先证明二氧化碳的话，即使原气体中没有水蒸气，气体通过石灰水后也会从石灰水中带出水蒸气；故答案为：C→B；B中澄清的石灰水变浑浊；C中白色固体变蓝。
3．过氧化钠（Na2O2）是一种化学性质活泼的淡黄色固体，在通常状况下能跟许多物质发生化学反应．例如：2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑；2Na2O2+4HCl═4NaCl+2H2O+O2↑；2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑
为了验证CO2与Na2O2反应产生的气体是O2，设计了如图的实验装置．试回答：
（1）设计A、B装置的目的是净化导入的CO2．其中①A装置的具体作用是 ，其瓶内液体可能是 ，所发生反应的化学方程式是 ；
②B装置的作用是 ，其瓶内液体应是 ；
③如将A、B两瓶内所盛的液体互换，直接的后果是 ．
（2）C装置的具体作用是 ，其瓶内液体应是 ，所发生反应的化学方程式是 ．
（3）为了确证CO2与Na2O2反应产生的气体是氧气，最后还要采用的验证实验操作是 ．
（4）如测定盛有Na2O2的反应容器经过反应其总质量增加ag，则产生的氧气的质量为 ；在标准状况下，氧气密度为1.43g/L，若氧气在水（液体）中溶解的量可以忽略不计，此实验中可能收集到的氧气体积为 L．
【解答】解：为了验证CO2与Na2O2反应产生的气体是O2，又因为Na2O2与水、HCl都能反应产生氧气，因此气体通过Na2O2前必须先将水、HCl都除去，即分别通过浓硫酸和饱和NaHCO3溶液．气体通过饱和NaHCO3溶液时会带出水蒸气，因此先除去HCl，后除去水蒸气．如将A、B两瓶内所盛的液体互换，直接的后果是从B瓶中导出的CO2仍有水蒸气．氧气的检验方法是用带火星的木条看是否复燃，为了确证CO2与Na2O2反应产生的气体是氧气需将带火星的木条放在导管口；根据2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑可知，反应装置实际增加的量为88﹣32＝56，又根据氧气的相对原子质量为32，设生成氧气的质量为X，根据题意得：56：32＝a：x，解得X＝4a/7g，想求氧气的体积根据公式，体积＝，计算出氧气的体积为0.4aL．
故答案为：（1）①除去CO2中所含的氯化氢气体，饱和NaHCO3溶液，NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；
②除去A瓶中导出的CO2中的水蒸气，浓硫酸；气体通过饱和NaHCO3溶液时会带出水蒸气，因此先除去HCl，后除去水蒸气；
③从B瓶中导出的CO2仍有水蒸气；
（2）除去反应后导出气体中残余的CO2，NaOH溶液，2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
（3）将带火星的木条放在导管口，木条复燃；
（4），0.4a．
4．已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO2．现利用图1的实验装置进行实验，反应过程中管内的固体质量随温度的变化曲线如图2．
注：图1中的仪器甲是一种加热仪器，图2中A、B点的固体组成分别是FeO、Fe3O4中的一种．
（1）查阅资料发现，酒精灯加热时玻璃管的受热温度是400～500℃，酒精喷灯加热时玻璃管的受热温度是800～1200℃．实验室要利用图1来制取金属铁，仪器甲应选用的加热仪器是 （填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；图1装置中的现象有 ； ．
（2）利用图2显示的相关信息，回答如下问题：
①在0～400℃温度范围内，管内固体质量不变，其原因是 ．
②图中x＝ g．
计算过程：
③试据图计算并推断出A点固体的化学式是 ．
【解答】解：（1）观察图2中的数据，当温度达到700℃时氧化铁才开始被一氧化碳还原为铁，而酒精灯的温度范围只是400～500℃，所以应该选择酒精喷灯．现象是红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊．
故答案为：酒精喷灯；红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊．
（2）①在0～400℃温度范围内，根本达不到反应所需的最低温度，所以氧化铁的质量并未改变．
故答案为：未达到反应所需的最低温度．
②从400℃开始，随着温度的升高，氧化铁中的氧开始逐渐失去，到700℃时只剩下铁，即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质．
根据元素守恒，铁单质的质量＝氧化铁中铁元素的质量＝2.4×＝1.68g，
故答案为1.68；2.4×＝1.68g．
③A处氧化物中铁的质量＝氧化铁中铁元素的质量＝2.4×＝1.68g，
A处氧化物中氧的质量＝氧化铁中氧的质量﹣失去氧的质量＝2.4×﹣（2.40﹣2.32）＝0.64g
A处氧化物中铁与氧原子个数比＝：＝，所以A处氧化物的化学式为Fe3O4
故答案为：Fe3O4
5．（2021春 温州期末）兴趣小组利用图甲白磷燃烧装置探究质量守恒定律，利用红外测温仪测量瓶内温度T0，注射器记录气体体积变化V0，电子天平测量装置质量m0，将相关数据随时间的变化情况绘制成图乙。
（1）若实验中加入的白磷质量较小，则该实验能否验证化学反应中质量守恒： 。
（2）实验中白磷和氧气发生反应，放出热量，温度升高，氧气体积分数减小，但t0﹣t1时刻气体体积却变大。请解释其体积变大的原因 。
【解答】解：（1）若实验中加入的白磷质量较小，则该实验能验证化学反应中质量守恒，是因为只要反应前后质量不变即可。
故填：能。
（2）实验中白磷和氧气发生反应，放出热量，温度升高，氧气体积分数减小，但t0﹣t1时刻气体体积却变大，是因为白磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度。
故填：白磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度。
6．（2021春 天宁区校级月考）如图所示，某活动小组为验证氢氧化钠和氢氧化钙的性质，设计并进行以下实验（装置气密性良好）；分别打开分液漏斗活塞，将相同10mL的氢氧化钠饱和溶液和氢氧化钙饱和溶液全部加入锥形瓶中，关闭活塞，一段时间后同时打开弹簧夹K1、K2，观察实验现象
（1）B中短导管可使集气瓶内外气压保持一致，这样设计的目的是 ；
（2）实验过程中，根据现象 ，说明实验室吸收二氧化碳适合用氢氧化钠饱和溶液；
（3）实验中，把B中的水更换为 溶液，则可证明氢氧化钠溶液与二氧化碳发生反应；
（4）实验后，从A中锥形瓶内取出适量溶液，倒入试管中，设计实验证明该溶液中仍含有氢氧化钠的实验需要使用的试剂是 。
A．无色酚酞试液 B．氯化钡溶液 C．氢氧化钙溶液 D．稀硫酸
【解答】解：（1）B中的短导管可使集气瓶内外的气压保持一致，这样设计的目的是：当二氧化碳被碱液吸收，装置内外形成较大的气压差，能将水压入A、C中，以达到实验目的；故答案为：利用压强差将水压入AC装置；
（2）氢氧化钠易溶于水，氢氧化钙微溶于水，因此氢氧化钠的饱和溶液吸收二氧化碳较多，氢氧化钙的饱和溶液吸收二氧化碳较少，因此A中的压强变化大，进入的水较多，C中的压强变化小，进入C装置中的水较少，说明实验室吸收二氧化碳适合用氢氧化钠饱和溶液；故填：进入A装置中的水较多，进入B装置中的水较少；
（3）二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，碳酸钠与氯化钙或氯化钡反应生成氯化钠和碳酸钙或碳酸钡沉淀，因此把B中的水更换为氯化钙或氯化钡溶液，通过产生白色沉淀，可证明氢氧化钠溶液与二氧化碳发生反应；故填：氯化钙或氯化钡；
（4）证明从A中锥形瓶内取出的溶液含有氢氧化钠，可以先加入过量氯化钡溶液除去生成的碳酸钠，因碳酸钠溶液呈碱性也能使酚酞变红，故加入氯化钡排除对氢氧化钠检验的干扰，然后滴入无色酚酞，若变红，则可证明含有氢氧化钠；或加入稀硫酸，若无氢氧化钠，硫酸与碳酸钠反应立即产生气泡，若有氢氧化钠，硫酸先与氢氧化钠反应无现象，然后再与碳酸钠反应产生气泡，通过产生气泡的情况也可以证明氢氧化钠的有无；碳酸钠与氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，加入氢氧化钙，无论有无氢氧化钠都会立即生成白色沉淀，无法证明氢氧化钠的有无；
故选：AB或D。
7．（2021 普陀区模拟）金属防腐是科学研究中的重大课题、某校学习小组以铁的锈蚀为项目进行如下研究。
（1）该小组用图甲装置进行实验，起始时量筒内的水面处于50毫升刻度处，之后水面缓慢上升，几天后，水面最终处于约 毫升刻度处。
（2）小科同学还进行了如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量.改变条件重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表：
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70
铁钉质量增加/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18
小科学设计的实验基于的假设是 。
（3）指导老师认为小科的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化，请分析表格中数据，铁钉质量没有变化的原因是 。
【解答】解：（1）几天后水面最终处于约40mL刻度处，原因是铁锈蚀消耗氧气且氧气约占空气体积的五分之一。
（2）小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉锈蚀的速度越快。
（3）因为铁钉生锈后，量筒水面刻度上升到40ml处，说明试管内的氧气全部耗尽，所以50℃后铁钉的质量不再增加。
故答案为：
（1）40；
（2）温度对铁钉腐蚀快慢的影响；
（3）试管内没有氧气。
8．如图是燃料在使用过程做的碳循环示意图：
（1）除了燃料燃烧释放大量CO2外，常见释放CO2的途径还有 ，空气中的CO2含量增多导致的后果是 ；
（2）利用海水进行碳储存，可以缓解空气中CO2过多的问题，写出水吸收CO2发生反应的化学方程式： ；但海水不能解决温室效应的原因： 。
（3）科学家采取“组合转化”技术，将CO2转化为化工原料，其反应的化学方程式：
2CO2+6X C2H4+4H2O，则X的化学式为 ；
（4）生物燃料（如酒精，化学式C2H6O）可来源于植物体，写出酒精燃烧的化学方程式： ；结合如图信息，从碳循环角度说出生物燃料的优点有 。
（5）尿素是一种重要的化学肥料，其化学式为CO（NH2）2．工业上，可以在高温高压的条件下，以二氧化碳和NH3为原料制得尿素并生成水，化学方程式为 。
【解答】解：
（1）根据自然界碳的循环示意图信息，自然界产生CO2的来源途径有化石（或矿物）燃料燃烧和动植物呼吸等。空气中的CO2含量增多导致的后果是引起温室效应；温室效应增强将对人类产生很大的影响，例如土地沙漠化加剧、海平面上升、气候反常等。
（2）二氧化碳与水反应生成了碳酸，反应的化学方程式为：CO2+H2O＝H2CO3．现有空气中的CO2压缩后贮藏于冰冷的深海，是因为深海压强大，CO2的溶解度较大；
（3）根据质量守恒定律，反应物中总共有2个碳原子，4个氧原子和0个氢原子，而生成物中总共有2个碳原子，4个氧原子和12个氢原子，21·世纪*教育网
因此X的化学式为H2。
（4）乙醇与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳和水，C2H5OH+3O22CO2+3H2O；使用乙醇作燃料，能节约能源，减少有害气体的排放，故填：节约石油，减少空气污染。
（5）在高温高压的条件下，以二氧化碳和NH3为原料制得尿素并生成水，反应的化学方程式为CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O。
答案：
（1）动植物呼吸；引起温室效应；
（2）CO2+H2O＝H2CO3；深海压强大，CO2的溶解度较大；
（3）H2；
（4）C2H5OH+3O22CO2+3H2O；节约石油，减少空气污染。
（5）CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O。
9．请你用微粒的观点解释以下现象。
（1）妈妈在厨房里炒菜，我在窗外就闻到了香味。
（2）如图1所示，两支医用注射器，分别吸入等体积的空气和水，用手指顶住末端注射孔，将栓塞慢慢推入，哪支容易推压？为什么？
（3）已知在相同温度下，气体分子的运动速度与分子的相对分子质量有关，分子的相对分子质量越大，则其运动速度越小。图2中容器A是一种特制的有底的素烧瓷筒，它的壁可以通过氢气分子。实验开始时，A中和烧杯中都充满空气。当向烧杯中持续通入氢气时，导管B处发生的现象是 ，产生这种现象的原因是 。（已知氢气的相对分子质量为2，空气的平均相对分子质量为29）
【解答】解：（1）妈妈在厨房里炒菜，我在窗外就闻到了香味，是因为菜香中含有的分子是在不断运动的，向四周扩散，使人们闻到菜香。
（2）两支医用注射器，分别吸入等体积的空气和水，用手指顶住末端注射孔，将栓塞慢慢推入，B容易推压，这是因为分子之间有间隔，气体物质分子之间的间隔比液体物质分子之间的间隔大的多，因而气体容易被压缩。
（3）不断通入氢气时，单位时间内进入瓶中的氢分子比从瓶中进入烧杯中的分子多。这样就导致瓶中的分子越来越多，压强越来越大，使试剂瓶中的气体压强越来越大，直至有水喷出。
故答案为：（1）分子是在不断运动的；（2）B；分子之间有间隔，气体物质分子之间的间隔比液体物质分子之间的间隔大的多；（3）有水喷出；氢气的分子质量小，运动速度较快，进入瓶内的气体增多，使瓶内压强增大。
10．某化学小组以“酸碱盐”为主题，进行了一系列的实验探究活动。
探究l：研究常见的物质﹣﹣﹣氢氧化钠和盐酸的反应程度。
实验内容 实验现象 解释与结论
取反应后少量溶液于试管中，加入固体化合物 。 盐酸过量
探究2：研究酸的性质﹣﹣硫酸、盐酸和锌反应
通过探究实验，同学们发现硫酸和盐酸溶液都可以和锌反应产生氢气。产生这种共同现象的原因为
探究3：探索未知﹣﹣﹣浓硝酸和铜制取气体。
已知Cu+4HNO3（浓）＝Cu（ NO3）2+H2O+2NO2↑．NO2能和水反应生成硝酸和NO．NO和NO2都是空气的污染物。
（1）利用该反应制取二氧化氮的发生装置，应选用图所示装置中的 。收集NO2的方法为 。
（2）反应NO+X→NO2中，X的化学式应为 ；若用浓硝酸和铜制取NO，应采用的收集方法是 。
探究4：兴趣小组同学向盛有澄清石灰水1000g的大烧杯中加入10g碳酸钠溶液，恰好完全反应后过滤去沉淀，剩余液体总质量为1009.8g，请你计算所加碳酸钠溶液的溶质质量分数？
【解答】解：探究一：因盐酸能与碳酸盐反应产生气泡的明显现象，可以用来检验盐酸，故答案为：Na2CO3（或CaCO3），有气泡产生。
探究二：酸的共同特征是电离出的阳离子都是氢离子，决定了酸具有相似的化学性质。故答案为：硫酸和盐酸溶液中都含有氢离子。
探究三：（1）制取二氧化氮的反应物状态和反应条件属于固液、常温型，故选B；有因为二氧化氮易与水反应，故不能用排水法收集，根据相对分子质量法比较：46＞29可知二氧化氮的密度大于空气，故采用向上排空气法收集。
（2）化学反应前后元素的种类不变，故反应物为氧气；因为浓硝酸和铜反应先生成二氧化氮，再由二氧化氮和水反应生成一氧化氮，同时说明一氧化氮难溶于水，故采用排水法收集。
探究四：根据反应前后的质量差可知，生成CaCO3沉淀的质量为1000g+10g﹣1009.8g＝0.2g
设：反应物中Na2CO3的质量为x
Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH
106 100
x 0.2g
＝
x＝0.212g
碳酸钠溶液溶质质量分数为：0.212g/10g×100%＝2.12%
答：所加碳酸钠溶液的溶质质量分数为2.12%。
答案为：故探究1：（2分）Na2CO3（或CaCO3），有气泡产生。
探究2：硫酸和盐酸溶液中都含有氢离子
探究3：（1）B 向上排空气法 （2）O2 排水法
探究4：解：根据反应前后的质量差可知，生成CaCO3沉淀的质量为1000+10﹣1009.8＝0.2gwww.21-cn-jy.com
设：反应物中Na2CO3的质量为x
Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH
106 100
x 0.2g
＝
x＝0.212g
碳酸钠溶液溶质质量分数为：0.212g/10g×100%＝2.12%
答：所加碳酸钠溶液的溶质质量分数为2.12%。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
