【特色专题专训】题型二 数字化实验题 2025年中考化学总复习（贵州专版）（含解析）

题型二　数字化实验题
【题型分析】
　　此类题考查内容:通过各种传感器,对化学反应过程中的浓度(质量)变化、压强变化、温度变化、pH变化等,根据实验原理,依据不同的曲线图,得出实验结论、分析实验现象或分析产生某种现象引发的原因等。
解题步骤:
1.明确各种传感器中的变化:
①气体压强传感器——温度升高或气体增多,压强变大;
②温度传感器——溶解时温度变化或化学反应中温度变化;
③浓度(质量)传感器——物质含量减小的是反应物,物质含量增大的是生成物;
④pH传感器——稀释或化学反应造成酸碱度变化。
2.解答数字化实验题的思路:直接读出坐标中的两个变量(横、纵坐标)之间的变化关系(关注起点、终点以及变化的趋势);对多个变化曲线,要对比它们之间的关系;结合化学反应过程,形成对变化规律的认识;根据题干要求作出解答。
【举例精讲】
类型1　测量气体压强变化
　　利用红磷测定空气中氧气含量的实验装置如图1所示,用气体压力传感器测出该集气瓶中的气压变化如图2所示。请回答下列问题:
图1
图2
　　(1)图2中BC段气压变化的原因是什么 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)导致DE段气压变化的实验操作是什么 　　　　　 　　。
类型2　测量温度变化
　　在蒸馏水中加入NaOH固体,不断搅拌,用温度传感器记录溶解过程的温度变化(如图所示),a、c两点观察到溶液中有固体存在,b点固体完全消失。下列说法不正确的是 (　　)
A.NaOH固体溶于水是放热过程
B.a、c两点时,NaOH溶解度相同
C.b点时,该溶液一定是不饱和溶液
D.d点时,该溶液一定是饱和溶液
　　酸碱中和反应在生活和生产中有广泛的应用。
【实验探究1】向盛有15 mL氢氧化钠溶液的烧杯中,逐滴匀速加入稀盐酸,并用温度传感器测量反应过程中溶液的温度变化情况,发现温度升高。
【提出问题】氢氧化钠溶液和盐酸混合时,溶液温度升高,能否得出该反应放热的结论 为此,需补做下列两个实验。
【实验探究2】
①向15 mL上述浓度的氢氧化钠溶液中逐滴加入　　　　　　　　,边加边搅拌,并用温度传感器测定实验过程中温度的变化。
②将实验①中的氢氧化钠溶液替换为同浓度的盐酸,并再次进行实验。实验所得图像如下:
由上图可知,盐酸、氢氧化钠溶液稀释时均　　　　(选填“放热”或“吸热”),但它们稀释时温度的变化量远　　　　(选填“大于”或“小于”)两溶液混合时温度的变化量。
【实验结论】氢氧化钠溶液和盐酸的反应是放热反应。
类型3　测量浓度(质量)变化
　　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。
【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抹铁粉除氧剂(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,　　　　　(选填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(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　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　
　　 　(合理即可)(写两点)。
类型4　测量pH变化
　　实验小组用pH传感器探究稀盐酸和氢氧化钠溶液的反应。实验操作如图1所示,测定结果如图2所示:
(1)盐酸和氢氧化钠反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)该实验中,甲溶液是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)能说明盐酸与氢氧化钠发生化学反应的依据是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)60 s时,烧瓶内溶液中的溶质是　　　　　　　　　　。
类型5　其他数据测量及综合应用
　　酸碱中和反应在生活和生产中有广泛的应用。
【实验探究】用电导率传感器测氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸的电导率变化,结果如图所示:
【查阅资料】①电导率传感器用于测量溶液的导电性强弱,能反映离子浓度大小。
②相同温度下,同种溶液的离子浓度越大,电导率越大。
【分析与讨论】
(1)B点的pH　　　　(选填“大于”、“等于”或“小于”)7。
(2)AB段曲线下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)下图表示该反应过程中烧杯中不同时间点的微观粒子示意图,按时间先后排列的顺序为　　　　　　(填字母)。
【题型专训】
【基础作业】
1.为测定一瓶NaOH溶液是否完全变质,分别取该溶液于A、B两个密闭容器中,将一定浓度的稀盐酸滴加到A中,利用二氧化碳传感器测定二氧化碳浓度变化情况,结果如图1所示;将一定浓度的氯化钙溶液滴加到B中,利用pH传感器测定溶液pH变化情况,结果如图2所示。下列实验结论正确的是 (　　)
图1
图2
A.说明NaOH溶液全部变质
B.图1中ab段主要发生中和反应
C.图2中随氯化钙溶液不断加入,pH可能等于7
D.根据图2,反应结束时,溶质只有NaCl
2.用两段等质量相同表面积的镁条,分别和足量的等体积不同浓度的稀盐酸,在密闭容器中反应,测得容器中压强变化如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.曲线a对应的盐酸浓度较大
B.开始时,压强迅速增大的原因和反应放热有关
C.曲线a中A点压强最大,表明此时反应已结束
D.反应结束后,两实验中产生的氢气质量相等
3.H2O2可作增氧剂。常温下,用4%H2O2溶液进行实验,研究pH对H2O2分解所得溶液中溶氧量的影响,测定结果如图所示:
(1)写出一定条件下,过氧化氢分解的化学方程式:　 　。
(2)在研究范围内,溶氧量的最大值为　　　　　　　　　　。
(3)本题研究pH对H2O2分解所得溶液中溶氧量的影响,请认真读题,你觉得影响因素还可能有　　　　　　　　　　　　　　。
4.某化学小组设计如下实验,探究盐的性质。
【探究活动】组成里含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的盐都能与稀盐酸发生反应生成气体。小组同学对碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸的反应进行探究,实验装置如图1所示。
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(各滴两滴酚酞溶液),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下表,广口瓶内压强随时间变化关系如图2所示。
物质 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
(1)由图像中信息得到结论:相同条件下,　　　　　　和稀盐酸反应产生二氧化碳较快。请结合图像中的数据分析,得到这一结论的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)由图像中信息得出:另一种物质和稀盐酸反应产生二氧化碳较慢。请结合上表中的信息分析,得出该结论的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)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。
实验操作 现象 结论
未知溶液分别编号为x、y,在试管中加入适量x,用胶头滴管逐滴滴入y并振荡 　 x是稀盐酸,y是碳酸钠溶液
　 x是碳酸钠溶液,y是稀盐酸
5.某化学兴趣小组按下图所示装置进行实验,探究“CO2与NaOH的化学反应”。
用排水法和排空气法各收集一锥形瓶(100 mL)CO2。如图1所示,将注射器中等量、等浓度的氢氧化钠溶液分别注入用排水法和排空气法收集到的CO2气体的锥形瓶内(NaOH溶液均过量),并利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备测得图2所示的压强随时间变化的曲线图。
(1)请用化学方程式说明锥形瓶内压强变化的原因:　 　。
(2)该实验说明　　　　　(选填“排水法”或“排空气法”)收集到的CO2含量较高。
(3)反应进行到150 s时,锥形瓶内溶液中溶质的成分为　　　　　　　　　　　(填化学式),向该溶液中滴加足量的稀硫酸,产生气泡,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【素养作业】
6.溶液在生产、生活中起着十分重要的作用。某学习小组的同学对溶液的性质进行探究。
【引发思考】
生理盐水是医疗上常用的一种溶液,100 mL生理盐水(其密度可近似看作1 g/cm3)中含有0.9 g医用氯化钠,该溶液中溶质的质量分数为　　　　　　。一瓶合格的生理盐水密封放置一段时间后,不会出现浑浊现象,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【提出问题】
溶液的某些性质是否可以通过定量实验进行验证
【查阅资料】
电导率传感器用于测量溶液的导电性强弱。一定条件下,电导率的大小能反映离子浓度的大小。
【实验探究1】
氯化钠溶于水形成溶液的过程中氯离子浓度、电导率的测定。
第一步:取100 mL蒸馏水,加入烧杯中,放入磁力搅拌器磁珠;
第二步:校准传感器,组装仪器,设定搅拌档位;
第三步:用氯离子传感器和电导率传感器同时采集数据,迅速将一定质量的氯化钠加入烧杯中。实验数据如图1所示:
分析图1实验数据:
(1)a~b段曲线呈这种形态的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)请写出实验过程中液体的电导率变化的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【交流反思1】
如何通过实验验证氯化钠溶液是均一的 请简要说明:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【实验探究2】
用氯离子传感器和电导率传感器同时采集数据,向一定体积、一定浓度的氯化钠溶液中慢慢加入等体积、一定浓度的硝酸银溶液,恰好完全反应。部分实验数据如图2所示:
　【交流反思2】
推测c点时溶液的电导率是否为零,并说明理由:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案
举例精讲
例题1
(1)红磷燃烧放热,瓶内温度升高,压强增大　(2)打开弹簧夹
【解析】(1)图2中BC段气压变化的原因:红磷燃烧放热,瓶内温度升高,使压强变大。(2)导致DE段气压变大的实验操作是打开弹簧夹。
例题2
C　【解析】A.由图像可知,氢氧化钠溶于水放出热量;B.a、c两点时,温度相同,都有固体存在,其他条件相同,所以a、c两点时,NaOH的溶解度相同;C.b点固体完全消失,可能是饱和溶液,也可能是不饱和溶液;D.根据题意分析可知,整个溶解过程中溶剂质量不变,a、c两点温度高于d点温度,a、c两点溶液都有固体剩余,属于饱和溶液,由图像可知,d点剩余的固体量更多,该溶液一定是饱和溶液。
例题3
【实验探究2】
①相同温度的水　②放热　小于
【解析】①结合题目及其第②小问可知,①②实验设计的目的是排除氢氧化钠溶液和稀盐酸溶液稀释放热的干扰,从而证明氢氧化钠溶液与盐酸混合后的放热属于反应放热。所以①中应是向氢氧化钠溶液中加相同温度的水。②通过图像得知,稀释时放热,根据实验结论可知,稀释时温度的变化远小于两者混合时放出的热量。
例题4
(1)产生了大量的白烟　氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于大气压　(2)装置的气密性要良好(合理即可)　(3)实验2　反应后,实验1集气瓶内剩余氧气的体积分数是8.6%,实验2集气瓶内氧气几乎耗尽　(4)能够和空气中的氧气反应　生成物不是气体
【解析】　(1)实验1中,红磷燃烧的主要现象是产生了大量的白烟。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氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于大气压。(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装置的气密性要良好等。(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信息可知,实验2测定方法更准确,判断依据是反应后,实验1集气瓶内剩余氧气的体积分是8.6%,实验2集气瓶内氧气几乎耗尽。(4)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能够和空气中的氧气反应,生成物不是气体等。
例题5
(1)NaOH+HClNaCl+H2O　(2)氢氧化钠溶液　(3)pH由小于7变成大于7　(4)氯化钠、氢氧化钠
【解析】(1)盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,化学方程式为NaOH+HClNaCl+H2O。(2)该实验中,pH由小于7变成大于7,说明是向稀盐酸中滴加氢氧化钠溶液,甲溶液是氢氧化钠溶液。(3)能说明盐酸与氢氧化钠发生化学反应的依据是pH由小于7变成等于7再到大于7。(4)60 s时,pH大于7,烧瓶内溶液的溶质是反应生成的氯化钠和过量的氢氧化钠。
例题6
【分析与讨论】
(1)等于　(2)氢氧化钠溶液与盐酸反应过程中,氢离子与氢氧根离子结合成水分子,因此溶液中离子浓度降低,溶液电导率降低,曲线下降　(3)acbd
【解析】【分析与讨论】(1)B点电导率最低,结合查阅资料,说明离子浓度最低,而当氢氧化钠溶液和稀盐酸恰好完全反应时,氢离子和氢氧根离子恰好完全结合成水分子,此时离子浓度最低,所以B点pH等于7。(2)AB段曲线下降的原因:氢氧化钠溶液与盐酸反应过程中,氢离子与氢氧根离子结合成水分子,溶液中离子浓度降低,溶液电导率降低,曲线下降。(3)根据反应过程,开始无稀盐酸,到加入少量稀盐酸,再到恰好完全反应,最后稀盐酸过量,可得顺序为acbd。
题型专训
1.B　【解析】A.结合以上分析可知,这瓶NaOH溶液部分变质;B.a点到b点曲线说明在部分变质的氢氧化钠溶液中,稀盐酸先与氢氧化钠反应,主要发生中和反应;C.随着氯化钙溶液的滴加,虽然Na2CO3和CaCl2发生反应生成氯化钠,溶液呈中性,但是还有部分氢氧化钠未变质,相当于氢氧化钠溶液被稀释,pH逐渐降低,但溶液仍呈碱性,故pH不可能等于7;D.图2滴加氯化钙溶液后,碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,氢氧化钠不反应,因此反应结束时,溶质应为NaCl和NaOH。
2.C　【解析】A.盐酸浓度越大,反应速率越快,相同时间内产生的气体更多,气压更大,完全反应需要的时间更短,因此曲线a对应的盐酸浓度较大。B.开始时,压强迅速增大的原因和反应放热有关,即温度升高,气体膨胀,压强增大。C.密闭容器内压强增大的原因主要有两个,一是反应放热,温度升高;二是反应有气体生成。在反应后期,反应速度减慢,如果容器散热快于反应放热,即使反应还在缓慢进行,容器内的整体压强也可能是在降低的,所以压强最大时并不能说明反应已经结束。D.镁的质量相等,盐酸过量,反应结束后,两实验中产生氢气的质量相等。
3.(1)2H2O22H2O+O2↑　(2)18 mg/mL　(3)温度和过氧化氢溶液的浓度
【解析】(1)过氧化氢在一定条件下分解生成水和氧气。(2)由图像可知,在研究范围内,溶氧量的最大值为18 mg/mL。(3)温度和过氧化氢溶液的浓度可能对H2O2分解所得溶液中溶氧量有影响。
4.(1)碳酸氢钠　相同条件下,压强越大,产生二氧化碳气体越多　(2)碳酸钠和稀盐酸反应分步进行,首先生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳　(3)立即产生大量气泡　刚开始无明显现象,过一会产生气泡
【解析】(1)从图2中可以看出,相同时间内,装有碳酸氢钠的装置中的压强更大,说明碳酸氢钠产生二氧化碳速率更快。(2)根据实验现象和题目数据可以看出,碳酸钠先要与盐酸反应转化为碳酸氢钠,然后才会与盐酸反应生成二氧化碳,因此其产生二氧化碳速率慢。(3)根据题目信息可以看出,碳酸钠与稀盐酸反应分两步进行,因此鉴别碳酸钠溶液和稀盐酸时,若将碳酸钠溶液滴入稀盐酸中,会观察到有大量气泡产生;若将稀盐酸滴入碳酸钠溶液中,可观察到刚开始无明显现象,一段时间后产生气泡。
5.(1)2NaOH+CO2Na2CO3+H2O　(2)排水法　(3)NaOH、Na2CO3　Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑
【解析】(1)氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,导致锥形瓶中压强减小,反应的化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。(2)该实验说明排水法收集到的CO2含量较高,因为利用排水法收集气体的锥形瓶中的最终压强较小。(3)反应进行到150 s时,锥形瓶内溶液中溶质的成分为反应生成的碳酸钠和过量的氢氧化钠,向该溶液中滴加足量的稀硫酸,产生气泡,是因为碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑。
6.【引发思考】0.9%　溶液是均一、稳定的
【实验探究1】(1)氯化钠在水中逐渐溶解,氯离子浓度不断增大　(2)在氯化钠未溶解时,蒸馏水几乎不导电;当氯化钠溶解时,离子浓度增加,电导率增大;当氯化钠全部溶解完毕后,离子浓度不再改变,电导率也不再变化
【交流反思1】测定氯化钠溶液不同位置的氯离子浓度。数值相同,说明氯化钠溶液为均一的
【实验探究2】不为零,因为溶液中存在钠离子和硝酸根离子
【解析】【引发思考】溶质质量分数=0.9 g÷[(100 mL×1 g/cm3)×100%]=0.9%,溶液具有均一、稳定的性质,所以不会产生沉淀。
【实验探究1】(1)根据图像可知,a~b段氯离子浓度增大,说明氯化钠在水中溶解,电离后产生氯离子。(2)对照图1中两图可以得出:氯离子浓度增大,溶液电导率增大。当氯离子浓度达到一定浓度后,浓度不再发生变化,电导率也不再变化,说明电导率随离子浓度改变而发生变化。未溶解氯化钠时,电导率几乎为零,随着氯化钠的溶解,氯离子浓度增大,电导率增大;当溶液达到饱和状态时,氯离子浓度不再改变,电导率不再发生变化。
【交流反思1】在不同位置取溶液,测定溶液的氯离子浓度,根据数值判断溶液是否均一,数值一样说明各个点都相同。
【交流反思2】c点时,虽然氯化钠与硝酸银反应生成了氯化银沉淀和硝酸钠,此时氯离子转变为沉淀,但溶液中还含有硝酸钠,可以解离出钠离子和硝酸根离子,溶液可以导电。