第3章 空气与生命 实验探究题专题练习(含答案）

八下科学第三单元生命与空气的 实验探究题专题
一、测定空气中氧气的体积分数
1．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为45mL的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图I、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：
（1）图I实验中可以推测氮气具有的性质是　 　（写出2点）
（2）图Ⅱ实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯。②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹。③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再用弹簧夹夹紧橡皮管。④读取注射器活塞的数据。你认为正确的实验操作顺序是　 　（填序号）
（3）图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约　 　mL刻度处才停止。
2．根据图示装置回答有关问题：
（1）A中装置内液面上升的原因是　 　。
（2）你认为B与A相比， B装置的优点是　 　。
（3） 测定空气成分的方法很多，如图装置C不能测定空气中氧气含量的原因是　 　。
（4）装置D中实验开始时活塞前沿在5mL刻度处，足量白磷燃烧熄灭后，待温度降低至室温后，活塞沿应停在　 　mL刻度处。
3．某同学利用如图装置验证空气中氧气的体积分数，将装有足量红磷的燃烧匙置于瓶内中间，并把装有足量白磷的燃烧匙浸没在蒸馏水下。图乙表示用氧气传感器测量的容器内氧气浓度变化曲线图。
用激光笔点燃红磷。
[提出问题]红磷在烧瓶内熄灭后，瓶中是否有氧气剩余
[猜想假设]猜想；①有氧气剩余；②无氧气剩余。
[定性验证]待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，用激光笔点燃白磷。
（1）[得出结论]由此确认，猜想　 　正确 (填①或②)。
（2）[反思交流]
根据本实验可知：红磷燃烧后的的气体可以使白磷燃烧，说明足量红磷不能把装置中的氧气耗尽。根据这一结论，请判断教材中用“燃烧红磷测定空气中氧气含量"的方法是否可行：　 　；
（3）乙图中曲线DE段氧气浓度变化的主要原因是　 　；
（4）查阅资料，验证空气中氧气体积分数，可利用铁的缓慢氧化，将空气中氧气浓度消耗至0.2%。如图丙将足量细铁丝置于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，足够长的一段时间后将会出现的现象是　 　。
4．利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：
①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封，并检查该装置的气密性。
②将氧气传感器(能实时显示容器内氧气的体积分数)固定在容器内壁，并装入足量的红磷。
③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。
④用白磷替换红磷重复步骤①~③。
⑤换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)重复上述步骤①~③。
根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。
（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，如果观察到　 　，则说明气密性不好。
（2）装置甲中225毫升集气瓶中装入25毫升的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为　 　毫升。
（3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由：　 　 。
二．验证质量守恒定律
5．小滨利用如图所示的实验验证质量守恒定律，步骤如下：
①将装置放置在已调平的天平左盘上，右盘添加砝码至天平平衡；
②取下装置，然后使稀盐酸和大理石粉末充分接触；
③充分反应后，将装置放回左盘，观察天平是否平衡。
回答下列问题：
（1）步骤②中使稀盐酸和大理石粉末充分接触，其操作是　 　，观察到装置瓶中出现的现象是　 　。
（2）在步骤③中小滨发现天平不平衡，出现该现象的原因可能是　 　。
（3）下列关于上述实验的说法正确的是 。
A．使用气球的目的，是防止生成物从密封系统中逸出
B．若大理石粉末质量不足，则不能验证质量守恒定律
C．天平不平衡，是因为反应前后原子的种类和数目发生改变
6．如下是小科在进行研究性学习课题《化学反应中质量守恒的研究》的过程。
【提出问题】氧化汞(HgO)加热时，会生成汞和氧气。反应结束后，所生成的汞和氧气的质量总和与参加反应的氧化汞的质量是否相等呢？
【实验设计及过程】按图甲方法加热完全干燥的氧化汞，有以下步骤：a．加热试管；b．检查装置的气密性；c．向试管中加入适量的药品，并测得反应装置、滤毒器与物质总质量为m1；d．用带导管的单孔胶塞塞好后，固定在铁架台上，并组装好收集装置；e．收集气体，直至量筒内液面下降至合适位置；f．停止加热，冷却至室温；g．将导管从水槽中取出；h．测得量筒中气体体积增加量为V，反应装置、滤毒器与剩余物质总质量为m2。
（1）小科正确的操作顺序是bcda　 　（填字母编号）。
（2）实验时，小科在量筒中加入一些煤油的目的是　 　，组装实验装置时，发现试管固定得太高了，应调节图乙中旋钮　 　（填“①”、“②”或“③”）。
（3）【实验分析】小科根据数据计算得m1－m2≠ρV(常温常压下，氧气密度为ρ)，与质量守恒定律不符。
造成这一实验结果的原因分析你认为正确的是 （填字母编号）。
A．试管中氧化汞没有完全分解 B．导管口连续且均匀冒气泡时开始收集气体
C．未调节量筒内外液面相平就读数
三．制取CO2发生装置的变化和性质研究
7．数字化传感技术应用于化学实验能实现实验数据采集自动化，形成相应图像，更好地解决化学中的疑难问题。化学兴趣小组打算在实验室用贝壳和一定浓度的稀盐酸制取二氧化碳并验证二氧化碳的部分性质，在实验中使用了压强和温度两种传感器。
【查阅资料】①贝壳主要成分为碳酸钙，贝壳中的其它杂质对实验影响可以忽略不计；
②浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体。
【探究实验一】选择药品
分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在图1的三颈烧瓶中反应，采集数据，形成如图2和图3的图象。
（1）图1中反应的化学方程式是 　 　。
（2）根据图2回答：
①对比分析a、b点可知，曲线 　 　（填“①”或“②”）表示颗粒状贝壳与稀盐酸反应；
②对比分析c、d点可知，相同的气压时，　 　与稀盐酸反应速率更快；
③最终粉末状贝壳产生CO2的质量 　 　（填“＞”或“＜”或“＝”）颗粒状贝壳产生CO2的质量。
（3）据图3分析，影响实验测定准确性的原因：一是水蒸气含量增加；二是 　 　。
（4）【探究实验二】发生装置的优化
选用图4装置（不包括传感器）制二氧化碳的优点是 　 　；为了解装置具有该优点的原因，他们在装置中连接压强传感器（如图4左），从而测定实验中试管内气体压强变化的情况（如图4右）。下列说法正确的是 　 　。
A.ab段试管中液面逐渐上升
B.bc段石灰石与稀盐酸脱离接触
C.c点的对应操作是打开弹簧夹
（5）【探究实验三】验证CO2的性质。
操作步骤：用3个250mL的烧瓶收集满CO2进行实验。如图5所示，同时迅速将注射器内液体全部注入各自烧瓶中，关闭活塞；一段时间后，同时振荡三个烧瓶。从左到右依次得到如图6所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线1、2、3。
回答下列问题：
曲线2对应发生反应的化学方程式为 　 　；
（6）根据图6所示，可以得出的结论是 （填序号）。
A．1体积水中溶解CO2的量约为1体积 B．CO2能与水发生反应生成碳酸
C．CO2能与NaOH溶液发生反应 D．40%NaOH溶液比澄清石灰水更适合用于吸收CO2
8．某兴趣小组同学设计了CO2制备与性质探究的一体化实验装置，实验中所用药品及装置连接方案如图所示。(已知：H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑)
（1）检查装置气密性：连接装置，装入药品前，关闭K1、K3，打开K2，　 　，则气密性良好。
（2）实验一：试管B中加入2g碳酸钠，用注射器缓慢注入30mL稀硫酸，打开K1，观察到下面的蜡烛先熄灭，说明CO2具有　 　的性质。
3）实验二：试管中仍有较多气泡产生时，接着关闭K1，打开K2、K3，可观察到的现象有　 　。
（4）实验三：待试管中不产生气泡，关闭K2，点燃C中的酒精灯微微加热，对应现象产生的原因是　 　(用化学方程式表示)。
四．植物呼吸作用和光合作用的研究
9．某班级兴趣小组为研究植物呼吸作用，进行了以下实验：
Ⅰ．选取两份等量且生长状况相同、具有完整根茎叶的新鲜菠菜，编号为甲组和乙组。甲组菠菜用开水烫2-3分钟，乙组不作处理。然后将两组菠菜分别放入两个不透光且密闭的恒温箱中，将氧气和二氧化碳浓度传感器探头置于箱内(如图1)
Ⅱ．连接计算机、数据采集器和传感器探头。采集装置内氧气和二氧化碳的24小时浓度数据，并自动生成两种气体浓度随时间变化图像如图2(不考虑微生物呼吸作用对本实验的影响)。
实验分析与评价：
（1）实验中采用的恒温箱是不透光的，目的是　 　。
（2）根据图2可知，乙组氧气浓度下降速度先快后慢，二氧化碳浓度上升速度先快后慢，原因是　 　
（3）该兴趣小组欲探究“植物呼吸作用在什么温度下最强”，又进行了如下实验：取5套与乙组完全相同的装置，放入不透光且密闭的恒温箱中，分别调节温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃，测得4小时后二氧化碳浓度的增加量，发现25℃时增加量最大，由此小组同学得出25℃时，植物呼吸作用最强。请分析该结论是否准确，若准确请说明理由；若不准确，对实验提出改进建议　 　
10．我区某校兴趣小组对绿色植物的呼吸作用展开了如图所示的探究。
①用铁丝将塑料杯悬挂于胶塞上，将胶塞安装在玻璃瓶上，玻璃瓶底注入50mL澄清的石灰水溶液。
②再取四套这种装置 ，将长势相同、叶片大小、数量相等的绿萝放于塑料杯中。
③按照图中所示的方法对五组装置进行16 小时处理。
④观察澄清石灰水的浑浊程度，用“+”表示浑浊，“-”表示澄清，记录在下表中。
组别 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组
实验结果 -- +++ ？ + -
（1）选择长势相同、叶片大小、数量相等的绿萝的原因是　 　。
（2）对比第1组和第2组的实验结果说明　 　 。
（3）根据光合作用和呼吸作用原理，推测第3组的实验结果是　 　(用“+”“-”表示)。
11．小金同学为验证植物光合作用需要光和叶绿体，设计了如下实验。
材料用具：银边天竺葵(叶边缘呈白色，无叶绿体)、黑纸片、打孔器、白纸板、吸管、适宜浓度的酒精、碘液、回形针等。
实验步骤：
①将天竺葵放置在黑暗环境中24 h。
②把黑纸片用回形针夹在天竺葵植株的某一叶片上半部，然后把植株放在阳光下照射4 h。
③剪下此叶片，用打孔器分别在A(黑纸片遮光的绿色部位)、B(未遮光的绿色部位)和C(未遮光的白色部位)各取一个叶圆片(如图B3-6-5所示)。
④把取下的叶圆片放入装有酒精溶液的试管中水浴加热，脱色后在清水中漂洗。
⑤将3个叶圆片放在白纸板上，用吸管吸取碘液分别滴在3个叶圆片上，观察实验结果。
请回答下列问题。
（1）实验步骤④中将叶圆片放入酒精溶液中进行脱色处理的目的是　 　。
（2）小金同学是根据　 　作为观察指标来判断3个叶圆片在实验过程中是否发生了光合作用。
（3）A和B进行对照的目的是验证　 　。
（4）若实验结果叶圆片B变蓝，C不变蓝，则可得出的结论是　 　。
12．植物的光合作用为呼吸作用提供了物质基础，而呼吸作用则为光合作用提供了能量和原料。
（1）为研究种子的呼吸作用，小柯对种子消毒杀菌后，按图中甲所示的实验进行研究。对种子消毒杀菌后再进行实验，其目的是　 　。几天后，澄清石灰水最先出现明显浑浊现象的装置是　 　(填“A”“B”或“C”)。
（2）研究人员在晴天环境下，对栽有绿色植物的密闭玻璃温室，进行24 h二氧化碳含量的测定，绘制的曲线如图乙所示。据图分析，植物的光合作用开始于　 　(填“P点前”“P点”或“P点后”)。
13．近年来，我国许多省份雾霾天气频发，造成阳光被遮挡。为“探究雾霾遮挡阳光对植物光合作用影响”，进行如下实验：
①在三个玻璃瓶中分别加入等量2%碳酸氢钠溶液(维持溶液中二氧化碳浓度不变)。
②用打孔器在菠菜叶上打出直径1厘米的叶圆片30片，进行抽气处理(抽出叶圆片细胞间隙的空气，使其能沉入水底。将叶圆片平均分为三组，放入三个玻璃瓶中，密封处理。
③如图所示，将玻璃瓶分别放入甲、乙、丙3个密闭玻璃罩中。甲中不放卫生香，乙中点燃1根卫生香，丙中点燃2根卫生香。
④打开台灯照射30分钟后，观察并记录甲、乙、丙装置内叶圆片浮起的数量依次为10片、4片和2片。
请回答下列问题：
（1）实验中玻璃瓶底部的叶圆片会浮起来的原因是　 　。
（2）基于实验现象，得出的结论是　 　。
（3）有同学提出卫生香燃烧除了模拟雾霾环境外，产生大量二氧化碳会干扰实验，你如何评价？　 　。
14．在老师的指导下，小敏对植物产生氧气的条件和场所进行了研究。
实验一：取两个相同的密闭玻璃罩，甲中放入点燃的蜡烛，乙中放入与甲相同的点燃的蜡烛和植物，并置于充足的光照下(如图甲、乙)。小敏根据图乙中的蜡烛燃烧时间比图甲中　 　(选填“长”或“短”)的现象，得出植物可以产生氧气的结论。
实验二：在图甲、乙实验基础上，增加一组实验，与图乙实验器材相同，将蜡烛点燃和植物一起放入玻璃罩，并对玻璃罩进行　 　处理，观察蜡烛燃烧情况并记录，得出结论：植物在光照条件下才能产生氧气。
实验三：用水绵进行了如下实验：
①把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵一侧，通过光学显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中(如图丙)；
②将上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围(如图丁)。
实验中使用好氧细菌的目的是指示　 　产生的位置，可以得出的结论：　 　是绿色植物产生氧气的场所。
15．下面是与光合作用相关的几个实验。
实验一：为了探究光合作用的场所是叶绿体，1881 年恩格尔将好氧细菌和水绵放在同一透明的容器中进行培养，一段时间后取里面的水绵制作成临时装片，并用光束照射水绵，通过显微镜观察，最后得出结论。
实验二：20世纪30年代美国科学家鲁宾、卡门为了探究产物O2中的O元素的来源，做了如下实验：给三组小球藻提供含有一定比例18O的水和碳酸氢盐(碳酸氢盐给小球藻的光合作用提供全部的CO2，而且不产生水，其他条件均相同)，光照相同时间后，分别检测小球藻释放氧气中18O的比例，实验结果如表所示。(18O为示踪原子)
组别 水中18O的比例(%) 碳酸氢盐中18O的比例(%) 释放的氧气中18O的比例(%)
1 0.85 0.41 0.84
2 0.85 0.55 0.85
3 0.85 0.61 0.85
实验三：小柯拿着盛有水绵的试管走进一间暗室，然后将同一盏白炽灯放在离试管不同距离的地方进行照射并观察。观察数据如下表：
试管与灯的距离(cm) 5 10 15 20 25 30
每分钟产生的气泡个数 61 55 42 32 25 21
根据上述实验回答下列问题：
（1）实验一中当初恩格尔在用显微镜观察时能看到　 　现象。
（2）根据实验二鲁宾、卡门的实验结果，可得出的结论是　 　，其依据是　 　。
（3）根据实验三，小柯想探究的问题是　 　。
答案解析部分
1．【答案】（1）不可然、不助燃、不溶于水
（2）③①②④
（3）1
2．【答案】（1）红磷燃烧，消耗了瓶中的氧气，生成固体，容器内压强减小，大气压将容器中的水压上去
（2）反应始终在密闭容器中进行，不污染环境，测量结果准确
（3）木炭燃烧生成二氧化碳，瓶内气压不变，水不会流入集气瓶内
（4）4
3．【答案】（1）①
（2）不可行
（3）白磷燃烧消耗氧气，导致氧气浓度下降
（4）细铁丝表面有红色物质生成，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处
4．【答案】（1）容器内出现水或有气泡冒出
（2）22
（3）食品脱氧剂，因为其能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃(或白磷，因其耗时最短；或红磷，因其着火点、燃烧时间较适宜)
5．【答案】（1）将气球中的大理石粉末倒入锥形瓶中并振荡；有气泡产生
（2）反应产生二氧化碳充满气球，导致向上的浮力增大
（3）A
6．【答案】（1）efgh
（2）防止生成的氧气溶于水；①
（3）B；C
7．【答案】（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
（2）②；粉末状贝壳；＝
（3）盐酸挥发出氯化氢气体增加
（4）可以控制反应的发生和停止；BC
（5）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O
（6）A；C；D
8．【答案】（1）向针简内推注射器活塞，放手后活塞回到原来位置( 或向外拉注射器活塞，放手后活塞回到原来位置)
（2）CO2密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧
（3）干燥石蕊试纸不变色、湿润试纸变红、澄清石灰水变浑浊
（4）H2CO3 CO2↑+H2O
9．【答案】（1）避免植物进行光合作用对实验造成干扰
（2）随着呼吸作用的进行，装置内氧气浓度降低，二氧化碳浓度升高，导致菠菜呼吸作用减慢
（3）不准确，应在25℃左右设置更精细的温度梯度进行重复实验
10．【答案】（1）控制单一变量
（2）叶片在黑暗条件下能进行呼吸作用
（3）++
11．【答案】（1）溶解叶绿素，除去叶圆片本身的颜色对实验结果的干扰
（2）叶圆片是否变蓝色
（3）植物光合作用需要光
（4）植物光合作用需要叶绿体
12．【答案】（1）防止微生物的呼吸作用对实验产生干扰；B
（2）P点前
13．【答案】（1）圆叶片光合作用产生的氧气进入细胞间隙，使圆叶片受到的浮力大于重力。
（2）雾霾遮挡阳光降低植物光合作用效率
（3）不会干扰，因为叶片在水中进行光合作用，且水中的二氧化碳浓度因碳酸氢钠存在而不受空气中二氧化碳浓度影响。
14．【答案】长；遮光；氧气；叶绿体
15．【答案】（1）好氧菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，
（2）氧气中的氧元素全部来自于水；释放出来的氧气中18O的比例与水中18O的比例相同，和碳酸氢钠的18O的比例无关
（3）光合作用强度与光照强度的关系