【备考2023】浙教版科学中考“临门一脚”专题训练（十一）：化学反应的定量分析【含答案】

1.在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用。实验装置如图所示(夹持仪器略)。
(1)【推断】观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是________。
(2)探究B装置中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】1.碎瓷片能防爆沸；碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物。
2．铁的氧化物中，只有Fe2O3是红棕色，其余均为黑色，只有Fe3O4能被磁铁吸引。
【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe3O4；
猜想二：剩余固体是____________。
【实验探究】
实验操作 实验现象及结论
________________________ ________________________
【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为______________________________________。
(3)【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体a g，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe2O3(假设转化过程中铁元素无损耗)，增加的质量为x，则 x的取值范围为________。
2.定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H2还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu2O(红色)，进行了认真的探究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO4遇水变蓝
②高温灼烧CuO生成Cu2O和O2
③Cu2O与稀H2SO4反应：Cu2O＋H2SO4=== Cu＋CuSO4＋H2O
【设计实验方案】
方案1　取该红色固体加入适量稀H2SO4，实验现象为______________，结论为红色固体中含有Cu2O。
方案2　装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO4变蓝来判断红色固体是否含有Cu2O。
(1)为确保探究的科学、合理、安全。实验中还应采取的措施有________；(填序号)
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO4的干燥管后再连接一个装有浓H2SO4的洗气瓶
(2)由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu2O。写出红色固体Cu2O与H2反应的化学方程式__________________________________。
方案3　称得干燥坩埚(常用于固体加热的容器)的质量为a g，取红色固体置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为c g。
(1)该实验方案最少得进行________次称量。
(2)若确认红色固体中含有Cu2O，则c与a、b应符合的数学关系式为________________。
3.某化学兴趣小组在学习金属知识后，对金属钙及其化合物的化学性质非常感兴趣，并进行了以下实验探究。
(1)对金属钙的化学性质进行探究
【提出问题】金属钙能否与水反应？
【实验探究】取一粒金属钙投入盛有50 mL水的烧杯中，钙粒与水剧烈反应，四处游动，产生气泡，溶液出现浑浊，用手触摸烧杯外壁，感觉发热。反应结束放置一段时间后，溶液变澄清，往烧杯中滴入无色酚酞试液，溶液变红色。
【实验结论】金属钙能与水反应。经进一步检验，产生的气体能燃烧。请写出钙与水反应的化学方程式____________________。
【交流与反思】反应结束放置一段时间后，溶液变澄清的原因是______________________________。
(2)对久置于空气中的“生石灰”干燥剂的组成成分及含量进行探究
【查阅资料】Ca(OH)2加热到一定温度时会发生分解反应，生成两种氧化物。
【实验探究】该小组称取10.0 g干燥剂样品于控温电加热器中，按下图所示装置进行实验(装置气密性良好，装置A、 B、 C中药品足量，实验操作正确)。
【实验数据记录】充分反应后，产物被完全吸收，A装置增重0.9 g，B装置增重2.2 g。
【分析与结论】该包干燥剂的成分有________(填化学式)，其中Ca(OH)2的质量为________g。
【反思与拓展】
①停止加热后，需要通入N2一段时间的目的是______________。
②若没有C装置，会导致含量测定结果偏小的成分是____________。
4.甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点，是一种新型甜味剂，我国是全球最主要的生产国。实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验：
图1
【提出问题】甜叶菊苷由什么元素组成？
【进行实验】小晴取适量的甜叶菊苷按图1进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置于火焰上方。
【讨论交流】其他同学认为小晴的实验设计不严谨，原因是________________________________。
经改进实验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含碳、氢元素。
【继续探究】为进一步确定其元素组成，利用图2进行实验。(已知：装置C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳)
图2
(1)实验前要通一会儿氮气，目的是______________________________________________。
(2)A装置中发生反应的化学方程式为______________________________________________。
【数据记录】4.02 g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置增重2.7 g，E装置增重8.36 g。(产物被完全吸收)
【分析与结论】数据分析：4.02 g甜叶菊苷中氧元素的质量为________g，由此确定甜叶菊苷是由碳、氢、氧元素组成。
【反思评价】若没有F装置，对氧元素质量测定结果的影响是________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
5.菱铁矿和赤铁矿一样，也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁，为测定碱式碳酸亚铁[xFeCO3·yFe(OH)2·zH2O]的组成，华雪同学在老师的指导下设计了如下实验装置：
【查阅资料】
a．碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO2及H2O。
b．FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，可被氧化成四氧化三铁。
c．碱石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O。
【实验步骤】
(1)检查装置的________后，准确称取3.40 g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中，连接仪器。
(2)____________________，鼓入一段时间空气，准确称量装置C、D、E的质量。
(3)关闭弹簧夹K，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出；再打开弹簧夹K，缓缓通空气一段时间，这样操作的目的是________________________________。
(4)再次准确称量装置C、D、E的质量，所得数据如下表。分析表中数据可知：3.40 g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H2O的质量为______g，CO2的质量为____g，装置E的作用是____________________。
装置C/g 装置D/g 装置E/g
加热前 200.00 180.00 180.00
加热后 200.36 180.88 180.00
【实验结论】在xFeCO3·yFe(OH)2·zH2O中，氢原子与氧原子的个数比为________。
【实验反思】
(1)装置A的作用是________________________。
(2)实验结束后，装置B中的残留固体可能全部是FeO，也可能全部是Fe3O4，还可能是______________。
(3)为了得出装置B中残留固体的组成，华雪同学称得装置B中残留固体质量为2.24 g后，通过计算可知：残留固体的组成及各成分的质量为____________________________。
6.兴趣小组的同学对碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠的某些性质进行相关探究。
【提出问题】它们溶液的酸碱性及与酸反应时溶液的pH如何变化？
【实验探究1】向等体积、等浓度的碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠溶液中，分别加入几滴紫甘蓝汁液，同时用蒸馏水进行对比实验，观察并记录现象如下：
液体名称 蒸馏水 碳酸氢钠溶液 碳酸钠溶液 氢氧化钠溶液
紫甘蓝汁液显示的颜色 蓝紫色 蓝色 绿色 黄色
查阅资料：
pH 7.5～9 10～11.9 12～14
紫甘蓝汁液显示的颜色 蓝色 绿色 黄色
【得出结论1】三种溶液的碱性由强到弱的顺序为　　　　　　　 　 　　　　　　。
【实验探究2】向一定体积、一定浓度的氢氧化钠溶液中，逐滴加入一定浓度的盐酸，得到pH变化与时间的关系如图1所示：a点表示的含义是　　　　　　　　　　　　。
图1
【得出结论2】在碱溶液中加酸，溶液pH逐渐减小。
【实验探究3】向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中，分别逐滴加入一定浓度的盐酸，得到pH变化与时间的关系如图2、图3所示：
图2 图3
b点的溶质为　　　　　　　(写化学式)，将图2和图3的阴影部分进行叠加，发现两者基本重合，c点的溶质为　　　　　　(写化学式)。
【得出结论3】通过上述分析，碳酸钠和盐酸的反应过程，可以依次用以下两个化学方程式表示：_______________________。
【结论与反思】探究溶液酸碱性及反应的pH值的变化，可以认识反应的原理及进行的过程。
7.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。
图1 图2
【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　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
图3 图4
(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。
图5 图6
(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　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.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；②________________________。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________________________________________________________________________。
②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
滴入酚酞溶液 滴入稀盐酸，溶液颜色变化
碳酸钠溶液 红色 红色→浅红色→无色
碳酸氢钠溶液 浅红色 浅红色→无色
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。
操作 现象与结论
未知溶液分别编号为a、b，取适量a于试管中，用胶头滴管逐滴滴入b并振荡 ____________________________________
9.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______________________________。
10.如图1所示，某校化学兴趣小组用过氧化氢(H2O2)溶液(MnO2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＋O2 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H2O2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②：氧化铜能做H2O2分解的催化剂。
【实验二】
实验方案 实验现象 分析及结论
步骤一：将带火星的木条伸入盛有5 mL 5%H2O2溶液的试管 带火星木条不复燃 H2O2溶液常温下产生氧气的量很少，不足以使带火星的木条复燃
步骤二：向盛有5 mL 5%H2O2溶液的试管中加入1 g氧化铜固体，将一根带火星的木条伸入试管。观察现象，反应结束后将试管里的剩余物进行________、洗涤、干燥、称量，对比反应前后固体的质量 ____________；称得固体质量为1 g 猜想①成立，并且反应前后固体的质量相等
【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②成立。你是否支持他的观点？若要证明猜想②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：
Ⅰ.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。
Ⅱ.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______________________。
②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__________________________________。
③从实验曲线看，催化效果较好，反应温和的催化剂是________。
11.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V1 mL。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__________________________________________。
参考答案
1. (1)氢气(或H2)　(2)【猜想与假设】猜想二：四氧化三铁和铁(或Fe3O4和Fe)　【实验探究】取B中黑色固体样品于试管中，加入足量的稀盐酸(合理即可)　若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是Fe3O4；若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体为铁和四氧化三铁的混合物(与前一空对应)　【实验结论】3Fe＋4H2O Fe3O4＋4H2　(3) g≤x2. 【设计实验方案】方案1：固体部分溶解，溶液变为蓝色 方案2：(1)①②③　(2)H2＋Cu2O 2Cu＋H2O 方案3：(1)4　(2)c＜
3. (1)【实验结论】Ca＋2H2O=== Ca(OH)2＋H2↑ 【交流与反思】氢氧化钙溶解度随温度的降低而增大 (2)【分析与结论】CaO、Ca(OH)2、CaCO3　3.7 【反思与拓展】①使生成的水和二氧化碳分别被A、B装置完全吸收　②CaO
4. 【讨论交流】二氧化碳和水可能来自于酒精的燃烧 【继续探究】(1)排尽装置内的空气　(2)2H2O2 2H2O＋O2↑　【分析与结论】1.44　【反思评价】偏小
5. 【实验步骤】(1)气密性　(2)打开弹簧夹K　(3)排出B装置中的残留气体　(4)0.36　0.88　防止空气中二氧化碳和水被装置D吸收影响实验结果　【实验结论】4∶9　【实验反思】(1)除去空气中的水和二氧化碳　(2)FeO和Fe3O4　(3)1.08 g FeO和1.16 g Fe3O4
6. 【得出结论1】氢氧化钠>碳酸钠>碳酸氢钠　【实验探究2】NaOH与HCl恰好完全反应(或溶液呈中性、pH＝7等合理即可)　【实验探究3】NaCl和HCl　NaCl和NaHCO3　【得出结论3】Na2CO3＋HCl=== NaCl＋NaHCO3　NaHCO3＋HCl=== NaCl＋H2O＋CO2↑
7. (1)产生大量白烟，放出热量　氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于外界大气压　(2)装置的气密性良好(或红磷和铁粉除氧剂足量等合理即可)　(3)实验2　反应后，实验1集气瓶中剩余氧气的体积分数为8.6%，而实验2中集气瓶内的氧气几乎耗尽　(4)能够和氧气反应、生成物不影响测定结果(合理即可)　(5)2NaOH＋CO2 === Na2CO3 ＋H2O
(6)用冰水冷却集气瓶，打开K(合理即可)
8. (1)纯碱(或苏打)　NaHCO3＋HCl=== NaCl＋H2O＋CO2↑　(2)同时全部注入　(3)②等质量时，碳酸氢钠生成的二氧化碳更多　0.252　(4)①保持压强平衡，使稀盐酸能顺利滴下　(5)碳酸氢钠　压强越大，生成的二氧化碳越多。产生相同质量的二氧化碳，碳酸氢钠所需时间短　(6)碳酸钠和稀盐酸反应分步进行，首先是Na2CO3＋HCl=== NaHCO3＋NaCl，然后才是碳酸氢钠和稀盐酸的反应　(7)若立即产生大量气泡，则a是稀盐酸，b是碳酸钠溶液；若刚开始无明显现象，后随着b不断滴入产生较多气泡，则a是碳酸钠溶液，b是稀盐酸
9. 【实验一】(1)CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋H2O＋CO2↑　(2)接近液面时鸡蛋表面的气泡逸散，鸡蛋受到的浮力减小(合理即可)　【实验二】(3)加快溶解速率，使蛋壳粉充分溶解　(4)蛋壳粉中部分CaCO3逐渐溶解，溶液中离子浓度增大　溶质溶解接近饱和，离子浓度基本不变　【实验三】(5)2NaF＋CaCO3=== CaF2↓＋Na2CO3　(6)打开开关，推动注射器活塞，松开后，若活塞回到原位，则说明气密性良好(合理即可)　(7)鸡蛋壳中的碳酸钙和稀盐酸反应产生二氧化碳气体，瓶内压强增大 (8)能　相同条件下，使用含氟牙膏处理后的鸡蛋壳反应生成的气体更少，压强更小，消耗掉的鸡蛋壳更少(合理即可)
10. (1)2H2O2 2H2O＋O2↑　干燥O2　(2)C　(3)过滤　带火星的木条复燃　不支持，向步骤二得到的固体再加入H2O2溶液，产生的气体能使带火星的木条复燃，说明CuO在反应前后化学性质不变，可证明猜想②成立　(4)①控制变量，保证各催化剂的质量相等　②装置内压强过大，将橡皮塞冲开，锥形瓶内气体逸出，使压强变小　③CuO
11. (1)气密性　(2)K1、K2　2NaOH＋CO2=== Na2CO3＋H2O　(3)往烧杯中加入热水 　O2、CO2　 (4) Z 　温度降低，呼出的水蒸气会部分凝结成液态水 (5) ×100%　×100% 　(6)76.66% (7)错误　实验二中测得空气中水蒸气的体积分数为1.98%，其值大于空气中其他气体和杂质的体积分数0.03%，说明教材中空气成分测定的是干燥空气
化学反应的定量分析