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中考核心考点 影响因素类的探究
一.科学探究题(共20小题)
1.(2025 盘锦三模)人类的日常生活和工农业生产离不开水。化学兴趣小组的同学对水展开了项目式探究,从多个方面认识水。
项目一:生活中多姿多彩的水——认识在不同变化中的水
现象一:南北朝时晋人吕忱所撰《字林》记载:“寒气结冰如珠,见日光乃消,齐鲁谓之雾凇。”雾凇,俗称冰花、树挂等,是低温时空气中水汽直接凝华或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物。天晴,一些积雪融化,加上夜间冷空气入侵,早晚温差大,便会形成雾凇景观。
现象二:同学们秋季开学后整理实验室试剂,发现一瓶装有生石灰的塑料瓶瓶体开裂,开裂处溢出很多白色固体。
现象三:炎炎夏日喝一口凉爽的冰糖水消暑解渴;冬日里喝一碗热热的蛋花汤驱除寒气。
(1)地面上融化的积雪在树上形成雾凇景观,说明 。
(2)产生现象二的原因是 。
(3)冰糖可以溶于水中,而蛋花汤面却漂浮了点点油花,这一现象说明影响物质溶解性的因素之一是 。
项目二:探究水的组成
【进行实验】
(4)用如图1装置进行水的电解实验,实验中观察到,甲玻璃管中气泡首先出现的位置在 (选填“a”、“b”或“c”)处。甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 ,切断电源后,打开甲处活塞,将带火星的木条放在甲玻璃管尖嘴口,观察到木条复燃;打开乙处活塞,将燃着的木条放在乙玻璃管尖嘴口,观察到气体燃烧。
【实验结论】
(5)本实验得出的结论是 ;
【实验改进】
(6)电解纯水速率较慢,实验时常在水中加入NaOH增强水的导电性,NaOH本身不参与反应。NaOH溶液能导电是因为 。
(7)为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率影响,小组同学进行多次实验,测得产生20mL氢气所需时间如图2所示。由图2可知,上述实验中,电解水速率最快的条件是 。
项目三:探究水溶液及应用
小组同学利用“魔法水”自制“纸树开花”,下图分别为网购“纸树开花”的效果图和使用说明。
【查阅资料】
①KH2PO4(磷酸二氢钾)饱和溶液为“魔法水”的常用原料。KH2PO4溶于水后,会解离出自由移动的K+(钾离子)、H+和(磷酸根离子)。
②“纸树开花”的开花原理为:纸树干毛细现象→树枝末端水溶液蒸发→纸树开花。
③20℃时,KH2PO4的溶解度是22.6g。
【进行实验】
做纸树:将加厚滤纸裁剪,拼接成树状,固定在塑料盘上。
(8)配“魔法水”:配制20℃时100gKH2PO4的饱和溶液,需要KH2PO4的质量为 g(结果精确到0.1g),与水混合后将所得溶液倒入塑料盘。
(9)待“开花”:每2小时观察一次,发现塑料盘中液体逐渐减少,纸树4小时后逐渐“开花”,过程如图所示。
①“魔法水”中KH2PO4的分散形式是 (填“离子”“固体小颗粒”或“小液体”)。
②“纸树开花”开的“花”实际物质成分为 。
③同等操作条件下,“开花”效果最好的天气是 (填“雨天”或“晴天”)。
2.(2025 天宁区一模)实现“碳达峰”、“碳中和”,需要我们对CO2有全面的认识。
【活动一】CO2的制备与性质
(1)仪器d的名称 。
(2)空气中二氧化碳的体积分数为 ,若采用图﹣2装置收集CO2时,气体应从 (填“m”或“n”)端通入。
(3)若图﹣3中干燥的紫色石蕊试纸没有变红,则试剂X可能是 (填字母)。
A.NaOH溶液
B.浓硫酸
C.稀盐酸
【活动二】CO2的捕捉与封存
Ⅰ.动态捕碳
(4)同学们设计了一款简易吸风机(图﹣4)捕碳。CO2在纱布上被吸碳剂捕获。若吸碳剂是石灰乳,一段时间后,吸风效果变差,原因是 。
(5)同学们用图﹣5装置捕碳,请你用化学方程式描述这一反应: ,KOH溶液也能用于吸收CO2,发生相似反应。
下表为KHCO3和NaHCO3的溶解度。
温度/℃ 0 10 20 30 40 60
NaHCO3溶解度/g 6.9 8.15 9.6 11.1 12.7 16.4
KHCO3溶解度/g 22.5 27.4 33.7 39.9 47.5 65.6
由图﹣5和上表可知:更宜选择KOH溶液吸收CO2,原因是 。
Ⅱ.催化固碳
查阅资料,发现利用CO2和H2在催化剂作用下反应,可获得甲醇(CH3OH),催化剂活性下降会导致甲醇转化率降低。
(6)该反应的微观示意图如图﹣6(图中的微观粒子恰好完全反应)。请在图中画出甲的微观粒子示意图 。
(7)结合图﹣7,当温度大于520K时,甲醇产率下降,原因是 ;压强越大,甲醇产率越高,但在实际生产中,并不是压强越大越好,原因是 。
3.(2025 福山区一模)某兴趣小组同学利用铜、铁、铝、镁等物质进行了活动探究,请回答下列问题。
【活动一】探究金属的化学性质。在分别装有质量相等和外形相同的Cu、Fe、Al和Mg的四只烧杯中,加入相同质量溶质质量分数为7.3%的盐酸(图1所示)。
(1)证明金属活动性Fe>Cu的实验现象是 。
(2)在丙、丁烧杯中,使用温度传感器,测得反应过程中温度的变化生成曲线如图2所示,据图分析可知,金属活动性Mg>Al,其理由是 。
【活动二】开展利用金属铝处理含铜废水的研究。
(3)将铝片分别浸泡在Cu2+含量相同的溶液中,观察现象并记录如下表。实验2中红色物质是 (填化学式)。
实验序号 铝片 溶液 金属表面及溶液变化
1 未打磨铝片 CuSO4 无明显变化
2 打磨的铝片 CuSO4 覆盖红色固体,溶液蓝色变浅
3 未打磨铝片 CuCl2 覆盖红色固体,溶液蓝色变浅
(4)实验1、3现象差异大,小组同学认为与氧化膜及溶液中的离子有关,作出以下猜想:
【实验猜想】猜想1:Cu2+破坏了铝氧化膜 猜想2:Cl﹣破坏了铝氧化膜
【实验设计】①甲同学认为猜想1不合理,支持其作出判断的依据是 ,甲同学往实验1溶液中加入适量NaCl,有大量红色固体析出,溶液变无色,证明猜想2成立。
②乙同学认为甲同学的结论不严谨,认为可能是由 (写离子符号)破坏铝氧化膜,需补充对比实验:重复实验1,往溶液中加入适量 固体,无明显现象。
【实验结论】猜想2成立
【实验拓展】(5)参照1中实验,改用普通铝粉或纳米铝粉,在25℃或60℃下,探究温度及表面积对反应速率的影响,请补充如表实验设计。
试管 温度、表面积 实验目的
1 25℃普通铝粉 1和2探究温度对反应速率的影响; 2和3探究表面积对反应速率的影响
2 ①
3 ②60℃
4.(2025 包河区二模)某化学兴趣小组研究发现,实验室制取CO2一般不选大理石与稀硫酸反应,是因为生成的微溶物硫酸钙覆盖在大理石表面,使速率减慢至停止。该小组决定对硫酸浓度和反应温度进行探究。
【探究1】选择适当浓度的硫酸
实验1:在28℃时,在大试管中加入1g直径为2mm的大理石,然后用注射器注入5mL不同浓度的硫酸,记录相同时间内产生气体的体积,见下表。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤
硫酸浓度/% 15 20 25 30 35
气体体积/mL 35 46 54 50 41
(1)稀硫酸与大理石反应,在28℃时,选用最合适的硫酸浓度是 。
【探究2】选择适当的温度
实验2:在大试管中加入2g直径为1mm的大理石,再分别加入6mL相同质量分数、不同温度的硫酸,观察现象,记录于如表。
试管编号 A B C D E
温度/℃ 40 50 60 70 80
现象 反应较慢 反应比A快 反应比B快 反应较快,和用盐酸的反应相似 反应较剧烈,产生大量气体
(2)在合适的硫酸浓度下,选择最合适的温度为 ℃;温度过高产生的影响是 。
(3)写出在最合适的温度条件下,大理石与硫酸反应的化学方程式 。
(4)在选择了合适浓度的硫酸与合适温度外,为了防止硫酸钙覆盖在大理石的表面上,更有利于气体的制取,在反应过程中可以进行的操作是 。
注意:若答对第(5)(6)小题奖励3分,化学总得分不超过40分。
【拓展探究】将一定颗粒大小和质量的大理石颗粒放入锥形瓶中,并放入一颗电磁搅拌子,打开搅拌器电源开关,设置一定的搅拌速度,加入一定体积的硫酸后,立即塞紧橡胶塞并采集气体压强随时间的变化数据;数据采集结束后,处理、保存数据。
(5)用图a装置探究不同浓度硫酸对产生气体的影响,其他条件相同时,测得锥形瓶内气压变化如图b所示。压强曲线1,2,3,4,5对应探究1实验中试管编号为 。
(6)你认为影响该反应速率的因素还有什么?请利用图a装置继续探究,请写出影响因素和实验探究方案 ,并在下图中画出对应的压强变化曲线。
5.(2025 南昌二模)江西省博物馆“镇馆之宝”之一是商伏鸟双尾青铜虎(图1)。青铜虎表面的绿色物质俗称铜绿,铜绿是铜在空气中锈蚀而形成的。化学兴趣小组同学对铜绿进行了探究。
探究Ⅰ.铜绿中含有哪些元素?
取适量干燥的铜绿于硬质玻璃管中,按如图2所示装置进行实验。实验前先通入一段时间氮气,然后关闭弹簧夹,点燃酒精灯进行加热。
(1)先通入一段时间氮气的目的是 。
(2)观察到硬质玻璃管内有水珠出现,说明铜绿中含有 元素。
(3)观察到试管中 ,说明铜绿中含有碳、氧元素。
(4)实验结束后硬质玻璃管内有黑色固体剩余,取少量该黑色固体于试管中,向其中加入足量稀硫酸,观察到 ,证明该黑色固体是氧化铜,同时说明铜绿中含有铜、氧元素。写出氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式 。
【得出结论】铜绿由碳、氢、氧、铜四种元素组成。
探究Ⅱ.铜锈蚀生成铜绿的条件是什么?
【提出猜想】铜生锈可能与空气中水、氧气和二氧化碳有关。
【进行实验】取宽度、长度均相同的铜片打磨光亮,进行如图3所示实验。
(5)为了验证猜想,C试管中放入的物质为铜片和 。
(6)一段时间后, (填字母序号)试管中铜片锈蚀,其余试管中无明显现象。
【得出结论】铜锈蚀生成铜绿的条件是铜与氧气、二氧化碳和水共同作用。
6.(2025 莱州市一模)国宝“鎏金铁芯铜龙”是以铁铸造内芯,铁上包铜,外层鎏金(鎏金是一种金属加工工艺,经过鎏金处理后,金属表面会覆盖一层金)。整个龙身飞扬舒展,反映了唐代高超的铸造工艺。某校化学兴趣小组对该文物非常感兴趣,让我们跟随他们一起去探索吧。
【资料卡片】
①常见金属的延展性:金>银>铜>铝>铁
②部分金属硬度比较
金属名称 铬 铁 银 铜 金 铝 铅
以金刚石的硬度为10作标准 9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5
(1)问题1:该文物以金为皮,主要应用了金的哪些性质 。
A.有独特金属光泽
B.化学性质稳定
C.硬度大
D.延展性好
(2)问题2:如何在铁上镀铜?
该兴趣小组想模仿湿法炼铜,制作一幅铁板铜龙金属版画。
【实验用品】铁板、铜板、CuSO4溶液、AgNO3溶液、FeSO4溶液、水、砂纸、镂空防腐层等。
实验步骤 实验现象
1.用砂纸打磨好金属铁板,贴龙形镂空防腐层。 /
2.在镂空处滴 溶液。 一段时间后, 。
3.成型后,清洗铁板,撕去防腐层,一幅漂亮的铁板铜龙版画完成。 /
(3)问题3:铁板铜龙金属版画如何保存?
小组同学欲探究铁生锈的条件,根据这些条件,才可以更好地寻找防止铁锈蚀的方法。他在A、B、C三试管中各加入一根洁净无锈铁钉,然后在A试管中再放入包有干燥剂的棉花,C试管中加入新煮沸并快速冷却后的蒸馏水。如图所示。那么B试管中应加入的物质是 。
通过探究得出铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。那么这幅铁板铜龙版画保存的方法是 (写一种即可)。
【拓展延伸】小组同学完成版画后,他们把一定量的锌粉放入含有硫酸铜、硝酸银、氯化镁的溶液中,充分反应后溶液为无色,过滤,得到滤液A和滤渣B。请问滤渣B中一定有的金属是 。
7.(2025春 渝北区月考)某去污盐主要成分为过碳酸钠(2Na2CO3 H2O2),溶于水产生Na2CO3和H2O2,去污原理之一是H2O2在一定温度下释放出活性氧,溶解的活性氧对织物上的污渍起氧化作用达到去污目的。
【提出问题】探究影响该去污盐释放氧和溶解氧的因素。
【实验及数据记录】实验小组设计并进行了以下实验,数据如表:
(说明:1g该去污盐溶于水中产生的H2O2与0.92mL30%H2O2溶液中含有的H2O2相当)
实验 物质 水/mL 温度/℃ 释放氧持续时间/s 最大溶解氧/(mg/L)
① 1g去污盐 100 60 100 0.8
② 5g去污盐 100 40 110 1.3
③ 5g去污盐 100 60 140 2.2
④ 5g去污盐 100 80 60 0.6
⑤ 10g去污盐 100 60 360 4.4
⑥ 0.92mL30%H2O2溶液 100 60 78 0.5
⑦ 1g纯Na2CO3 100 60 0 0
【实验分析】
(1)写出H2O2在一定温度下释放出氧气的化学方程式 。
(2)分析数据可知,去污盐释放氧和溶解氧的最佳温度是 ℃。分析80℃时,5g去污盐在100mL水中,最大溶氧量少的原因是 。
(3)对比实验①、⑥和⑦,可推测去污盐溶于水后产生的Na2CO3的作用是 。
【实验结论】
(4)分析数据可知,影响该去污盐释放氧和溶解氧的因素除温度外,还有 。
【实验拓展】
(5)实验小组要测定1g去污盐能释放氧气的最大体积,取1g该去污盐完全溶解在100mL水中,充分加热并测定气体体积。可选用以下装置 (填字母)连接进行实验。
【实验反思】
(6)有同学提出该方法测定的氧气体积有误差,原因是 。
8.(2025 白云区一模)化学兴趣小组对铁生锈的实验进行探究。
实验一:探究铁生锈的条件
如图1所示进行实验,一段时间后观察到C中铁钉表面有红色固体产生,A、B中铁钉无明显变化。
(1)图1中能证明“与H2O接触是铁生锈条件之一”的对比现象为 。
结论:铁生锈的条件是与水和氧气同时接触。
(2)图1实验耗时长,且现象对比不够明显。为了在课堂上演示铁钉锈蚀的过程,设计如下表实验,实验装置如图2,利用传感器测得数据如图3。
实验序号 实验内容 传感器
1 5支铁钉放在干燥的空气中
2 5支铁钉放在煮沸后冷却的水中,并用油封
3 _____
4 5支铁钉一半浸没在食盐水中,一半接触空气
5 5支铁钉覆盖酸膜并接触空气
①请将表中实验序号为3的内容补充完整: ;实验前将所有铁钉用稀盐酸进行除锈,用化学方程式表示该过程 ;
②分析图3中实验4和5数据可以得出的结论: 。
实验二:变废为宝——回收铁钉
用足量稀盐酸洗涤回收的铁钉,发现铁锈逐渐消失,溶液由无色变成略带浅绿色的黄色,同时有少量气泡产生,反应停止后,溶液为浅绿色。
查阅资料: Ⅰ.铁可以和氯化铁溶液发生化合反应: 。(写出化学方程式) Ⅱ.滴加KSCN溶液,如果溶液变成血红色,则原溶液中含有铁离子。
(3)①为了证明反应停止后的溶液中不含有铁离子,小组同学检验的操作和现象是:取少量溶液于试管中, 。
②将10g表面生锈的铁钉(杂质已忽略)放入盛有100g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中,反应停止后,取出铁钉洗涤、干燥、称量,质量为3.8g,原生锈铁钉中铁元素的质量分数为 。
9.(2025 北京模拟)阿司匹林(C9H8O4)是一种用于解热镇痛的抗炎药。实验小组对无催化剂合成阿司匹林产率的影响因素进行了探究。
【进行实验】
取水杨酸和乙酸酐于烧瓶中,在不同温度下,采用500r/min的转速进行磁力搅拌,反应一段时间后冷却结晶,洗涤干燥,称量得到的阿司匹林的质量,并计算产率。实验记录如下:
实验序号 水杨酸的质量/g 乙酸酐的体积/mL 温度/℃ 反应时间/min 产率/%
① 3.5 3.5 85 20 63.73
② 3.5 3.5 85 25 75.25
③ 3.5 3.5 85 30 45.64
④ 3.5 2.4 85 25 29.81
⑤ 3.5 4.7 85 25 58.77
⑥ 3.5 3.5 75 25 43.44
⑦ 3.5 3.5 95 25 19.93
【解释与结论】
(1)阿司匹林(C9H8O4)中氢、氧原子的个数比为 。
(2)①②③的目的是 。
(3)得出“乙酸酐的体积对无催化剂合成阿司匹林的产率有影响”的结论,依据的一组实验是 (填序号)。
(4)依据表中数据分析,无催化剂合成阿司匹林的最佳实验条件是3.5g水杨酸、3.5mL乙酸酐、 。
【反思与评价】
(5)继续实验探究磁力搅拌转速对无催化剂合成阿司匹林的产率是否有影响,实验方案为: 。
10.(2025 渝中区二模)久置的铜表面易形成锈斑,需定期除锈抛光。某同学对此进行探究。
任务一探究铜锈的成分
【查阅资料】常见的铜锈成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl或两者的混合物。
【实验探究】
(1)取少量铜锈,加入足量稀硝酸,铜锈溶解,有气泡产生,再加入硝酸银溶液, (填现象),说明铜锈成分为Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。
任务二模拟Cu2(OH)3Cl的生成
【实验探究】向蒸馏水中加入CuCl粉末,每隔10min测一次pH,结果如图。
【讨论分析】
(2)CuCl转化为Cu2(OH)3Cl分两个阶段:
①前10分钟:CuCl与水生成Cu2O,化学方程式为 。
②第10~20分钟:部分Cu2O在酸性溶液中,吸收某常见气体 (填化学式)而生成Cu2(OH)3Cl。
任务三探究化学抛光原理
除锈、打磨后的铜器表面仍有许多微小凸起(铜),为有效除去凸起的铜,需加入化学抛光液(其有效成分为H2SO4和H2O2)。
【实验探究】实验操作及现象如下:
编号 试剂 现象
① 铜丝+10mL30%H2O2 铜丝表面产生黑色氧化膜(CuO)
② 铜丝+10mL30%H2O2+1mL稀H2SO4 铜丝表面变光亮,溶液变蓝
【讨论分析】
(3)抛光过程包含过程1和过程2。
过程1:产生氧化膜。该反应中化合价不变的是 (填元素符号)。
过程2:除去氧化膜。除去氧化膜的物质为 (填化学式)。
任务四探究抛光过程中影响H2O2分解速率的因素
【实验探究】实验操作如下:
编号 试剂 温度 收集100mLO2所需时间
③ 10mL30%的H2O2、1mL14%的CuSO4、1mL30%的H2SO4溶液 30℃ 30s
④ 10mL30%的H2O2、 、1mL10%的H2SO4溶液 30℃ 60s
⑤ 10mL30%的H2O2、1mL14%的CuSO4、1mL30%的H2SO4溶液 80℃ 15s
【讨论分析】
(4)由③④可得出结论:在相同条件下,硫酸溶液浓度越大,H2O2分解的速率越快。请将④中缺少的试剂补充完整。
(5)由③⑤可得出的结论是:相同条件下, H2O2分解的速率越快。
11.(2025春 牟平区期中)某兴趣小组进行了如下有关金属的化学实验,请回答:
(1)探究铁生锈的条件
①该实验中将蒸馏水煮沸的目的是 。
②通过对比 (填字母)试管中的现象,说明铁生锈与H2O有关。
(2)运用手持技术探究金属与酸的反应。
兴趣小组同学用相同形状的铁、镁、铝、锌、铜五种金属分别和等浓度等体积的足量稀盐酸用图1所示装置进行实验,反应过程气压变化如图2所示,下列说法错误的是
①曲线a对应的金属是 。
②曲线b对应的金属是铁,反应的化学方程式为 。
③结合图2,同学们得到以下一些结论,其中错误的是 。
A.d对应的反应速率适中,适合实验室制取气体
B.曲线c中气压变小的原因是反应停止后温度又恢复到室温
C.从0﹣100s图像可推测e对应的金属打磨不彻底
D.从250﹣450s图像推测e反应时盐酸浓度在变大
(3)探究金属与盐溶液的反应。化学小组对含有Fe(NO3)2、X(NO3)2的混合溶液进行探究,流程如下(X、Y各表示一种金属),请根据流程图回答:
①金属Fe、X、Y的活动性由强到弱的顺序是 。
②固体A中所含成分可能有 种情况。
12.(2025 启东市一模)《梦溪笔谈》中有关于湿法炼铜的描述,表明我国很早就开始利用硫酸铜。兴趣小组同学开展了有关硫酸铜的项目研究。
Ⅰ探究硫酸铜的制备
工业上制备硫酸铜的两种方案原理如下:
方案一:
方案二:Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O
(1)甲组同学模拟方案一制备硫酸铜,装置如图1.
①多孔球泡(内空球体,球面有许多小孔能通气)的作用为 。
②用纯氧代替空气可提高制备效率。若以高锰酸钾为原料制备O2,反应的化学方程式为 ,可选择图2所示装置中的 (填字母)组合为制取装置。
(2)乙组同学采用方案二制备硫酸铜。
【实验过程】将反应物置于烧杯中,观察到如下现象:开始时有少量气泡,一段时间后产生大量气泡,放出热量,溶液呈蓝色。
【实验分析】对产生大量气泡这一现象,推测是某些因素加快了H2O2分解。小明认为是生成的CuSO4所导致的,小华认为是反应放热所导致的。设计如下表实验进行探究。
编号 试剂 温度/℃
a 10mL30%H2O2溶液、1mL10%CuSO4溶液 30
b 10mL30%H2O2溶液、 30
c 10mL30%H2O2溶液、1mL10%CuSO4溶液 60
d 10mL30%H2O2溶液、1mL水 60
①小明通过实验a、b验证自己的推测,实验b中还需要补充的试剂及其体积为 。
②若验证小华的推测,表中合理的实验组合有 (填编号,任写一种组合)。
Ⅱ探究硫酸铜的性质
(3)丙组同学用砂纸将铝丝表面打磨光亮后,浸入CuSO4溶液中(如图3),观察到铝丝表面有少量气泡,周围还出现少量蓝绿色物质;48h后,铝丝表面出现少量红色物质。
已知:CuSO4溶液呈弱酸性:Cu2(OH)2SO4呈蓝绿色,不溶于水、能溶于酸:Cl﹣可加快铝丝和其他物质的反应速率。
①Al与CuSO4溶液反应产生的气体是 。
②通过实验验证蓝绿色不溶物为Cu2(OH)2SO4而非Cu(OH)2,请将实验方案(包括操作和预期的现象)补充完整:将试管中的混合物分离得到蓝绿色固体, 。(可供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、BaCl2溶液)
③欲加快Al和CuSO4溶液的反应,可加入的物质是 (任写一种)。
Ⅲ探究硫酸铜溶液的配制
(4)质量分数为10%的CuSO4溶液可用于游泳池杀菌消毒。若用15%的CuSO4溶液和水配制300g这种溶液,则所需15%CuSO4溶液的质量为 。
13.(2025 安徽二模)某化学兴趣小组对铁生锈的条件和影响因素进行以下探究。
【实验探究】如图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装置,约一周后能观察到明显现象。为缩短出现明显现象的时间,小组同学对部分实验进行了改进,改进后的装置如图2所示。
【分析评价】
(1)图1实验中,对比 (填装置的字母序号)可知,铁生锈与氧气有关。
(2)图2实验中,证明铁生锈与水有关的现象为 ,该实验能够在较短时间内观察到明显现象,其主要原因是 。
(3)图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间,但仍存在不足。请你指出该实验设计的不足之处:(答一条即可) 。
(4)铁与水、氧气反应生成铁锈,铁锈主要成分的化学式是Fe2O3 xH2O,铁生锈的化学方程式是 。
【继续探究】小组同学利用手持数据采集器,测定对比铁钉与无水和有水情况下,以及在不同溶液(浓度相等)中接触生锈时氧气浓度的变化,装置及数据如图所示。
(5)分析图3中曲线①②可以得出铁锈蚀是氧气和水共同作用的结果,理由是 。
(6)图3实验所用三种溶液中,铁钉接触到 (填化学式)溶液更容易生锈。
(7)根据图中曲线都是“先陡后缓”的现象,关于铁生锈快慢的问题,你能得出的结论是 。
14.(2025春 龙口市期中)实验小组设计如图1装置,用压强传感器研究浓度为6%的过氧化氢溶液与平菇接触时,发生反应过程中的压强变化,如图2。
【讨论分析】
(1)根据图2分析曲线a在0~10s压强增大的原因是 。
(2)图2中能初步说明平菇是过氧化氢溶液反应催化剂的依据是 。
(3)分析图2中曲线a、b,说明影响化学反应速率的因素除过氧化氢溶液浓度、反应温度外,还可能与 有关。
【拓展探究】
(4)查阅资料发现Cu2+也能催化过氧化氢分解,小组成员提出猜想:温度升高,Cu2+催化能力增强,该小组设计如下实验验证猜想。
序号 30%H2O2溶液/mL 5%CuSO4溶液/mL 水/mL 温度/℃ O2速率(mL/分钟)
1 10 1 1 20 2.4
2 10 1 1 30 9
3 10 1 1 40 90
4 10 0 2 20 0.4
5 10 0 2 30 1.2
6 10 0 2 40 5
①实验1~实验3的结果不能证明猜想成立,理由是 。
②结合实验1~实验6的结果判断猜想成立,依据是 。
(5)探究能使带火星木条复燃时氧气的最低含量。小组同学在集气瓶中装入不同体积的水,用排水法收集氧气。当发现在瓶中放入45%的水时,收集到的氧气就可以使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数是 。
15.(2025 市北区一模)学习了“碳酸钠和碳酸氢钠”后,化学兴趣小组的同学对两种物质开展深入研究,尝试从多个角度比较两者性质异同。
【查阅资料】
20℃ 溶质质量分数8%的Na2CO3溶液 溶质质量分数8%的NaHCO3溶液
pH 10.6 8.0
溶解度 10℃ 20℃ 30℃ 40℃
Na2CO3 12.5g 21.5g 39.7g 49.0g
NaHCO3 8.1g 9.6g 11.1g 12.7g
【进行实验】
(1)酸碱性和酸碱度:现有20℃时溶质质量分数为8%的Na2CO3和NaHCO3溶液,分别取2mL样品于2支试管中,滴加紫色石蕊试液,均显 色;用pH计测定两种溶液的pH,则NaHCO3溶液的pH Na2CO3溶液的pH(填“>”、“=”或“<”)。
(2)稳定性:如图,实验中可观察乙烧杯中的石灰水变浑浊,甲烧杯不变,则乙烧杯中发生反应的化学方程式为: 。说明在受热条件下,碳酸钠比碳酸氢钠稳定性强。
(3)溶解能力:分别取Xg两种固体粉末加入20℃、10g水中充分溶解,观察到碳酸钠全部溶解,碳酸氢钠部分溶解。X可以是下列的 (选填“A”、“B”或“C”)。
A.1.5g
B.0.96g
C.0.5g
与酸反应:碳酸钠与碳酸氢钠均能与盐酸发生反应,小组同学对两者与盐酸反应的快慢进行深入研究,用两套完全相同的装置,在U形管中分别加入一定量的碳酸钠和碳酸氢钠固体,在注射器中装有同体积同溶质质量分数的足量稀盐酸,同时迅速将盐酸注入U形管中。实验装置如图所示(固体体积忽略不计)。
(4)若取用1.06g碳酸钠,为控制产生气体量相同,应取用的碳酸氢钠的质量为 g。
(5)实验过程中需要观察的现象是 。
【实验反思】
(6)以上实验方案均运用了 的研究方法。
【拓展延伸】
此外,小组同学发现往碳酸钠溶液中逐滴滴入浓度较低的盐酸,一开始没有气泡产生。研究小组查阅资料,绘制出微观示意图如图所示。
(7)结合图示,用化学方程式解释刚开始没有气泡的原因 。
【思路整理】
通过探究,同学们对“结构决定性质,性质决定用途”这一观念有了更深刻的理解。
(8)小组同学首先认识到物质性质与物质结构有密切联系。从结构上看,碳酸钠与碳酸氢钠性质上的差异主要是因为它们的 不同。
其次,利用物质性质差异,结合定性和定量不同手段可以对物质加以鉴别和区分。
结合以上探究,小组同学认为还可以从定量角度设计实验鉴别纯净的碳酸钠和碳酸氢钠固体。
(9)设计实验:分别将两种固体标号A、B,取等质量的两种固体粉末,分别向其中加入同质量同溶质质量分数的足量稀盐酸,通过测定 (填测定内容),若A B(填“>”或“<”),则A为碳酸钠,B为碳酸氢钠。
(10)最后,物质性质的差异也决定了物质在用途上的差别。碳酸钠和碳酸氢钠在食品、医药、工业上均有重要应用。请选择一种物质写一条具体用途 。
16.(2025春 宜兴市月考)化学兴趣小组以过氧化氢为研究对象进行项目式学习。
任务一:认识过氧化氢。
查阅资料:①纯净的过氧化氢是淡蓝色粘稠的液体,与水任意比混溶,水溶液俗称双氧水。②化学上某元素在反应后化合价升高时,其对应物质表现为还原性,降低时表现为氧化性。
(1)H2O2溶液中滴入2﹣3滴紫色石蕊,溶液变红,说明过氧化氢溶液显 性。
(2)实验室用过氧化钡(BaO2)和稀硫酸反应制取过氧化氢,同时生成硫酸钡,反应的化学方程式为 。
(3)在酸性环境中,过氧化氢能与二氧化锰反应产生氧气和Mn2+,化学方程式为:MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑,二氧化锰在此反应中表现为 (选填“催化性”、“氧化性”或“还原性”)。
任务二:设计装置模拟工业制备H2O2。
反应过程分两步进行,流程和部分装置如图:
注:R为液态有机物
(4)关闭K2,打开K1,利用上述装置进行反应①。加热前需先通一段时间H2,以排尽装置内的空气,原因是 。
(5)反应②的化学方程式为 。
任务三:探究影响过氧化氢分解速率的因素。
(6)兴趣小组同学另取2mL5%的H2O2溶液,加入2滴氯化铁溶液,用传感器测定H2O2分解过程中速率变化和温度变化,结果如图。
资料:1.温度每升高10℃,化学反应速率增大为原来的2﹣4倍。
2.氯化铁溶液可做过氧化氢分解的催化剂,催化剂的催化作用受温度影响。
①BC段H2O2分解速率减小,原因可能是 。
②由图可知B点分解速率约为A点的500倍,主要原因是 。
17.(2025 松北区一模)某化学兴趣小组的同学围绕“酸碱中和反应”,在老师引导下开展实验探究活动。将氢氧化钠溶液与稀盐酸混合,观察不到明显现象,为证明氢氧化钠溶液与稀盐酸发生了反应,三位同学进行了以下实验。
【实验探究】
(1)测定溶液pH变化的方法
甲同学在实验过程中测得pH变化(如图所示),则该同学是将 (填字母序号)。
a.氢氧化钠溶液滴入稀盐酸中 b.稀盐酸滴入氢氧化钠溶液中
(2)测混合过程中的温度变化
乙同学在实验过程中测得反应混合溶液的温度变化(如图所示),说明稀盐酸与氢氧化钠溶液发生反应时① (填“放热”或“吸热”)。图中B点表示的含义是② 。
(3)借助于酸碱指示剂
丙同学设计了如图所示实验,在烧杯中加入约5mL稀氢氧化钠溶液,滴入几滴酚酞溶液。用滴管慢慢滴入稀盐酸,并不断搅拌溶液,至溶液颜色恰好变成无色为止。
【交流总结】同学们结合“实验观察记录”分析得出:实验中,无色酚酞溶液的作用是通过溶液颜色由 ,从而通过证明 来判断化学反应发生的,发生反应的化学方程式为 。
【提出问题】针对反应后溶液中溶质的成分(酚酞除外),大家纷纷提出了猜想。
【猜想与假设】猜想一:只有NaCl;猜想二:有NaCl和HCl;猜想三:有NaCl和NaOH
【进行实验】为了验证猜想,学习小组选用Fe2O3粉末,进行如下探究:取少量反应后的溶液于试管中,加入Fe2O3粉末,观察到 的现象。说明猜想二正确。
【深入交流】老师想让同学们进行深入研究,利用AI中提供的知识进行融合,给同学们留了一道思考题,请你一起完成。
NaOH溶液易变质,发生反应的顺序为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3。向已变质的NaOH溶液中逐滴滴加盐酸,发生反应的先后顺序为:Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。现向已变质的NaOH溶液中逐滴加入盐酸,产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系可用图表示(不计CO2的溶解)。请分析:若OA=AB,则变质的NaOH溶液的溶质是 ;向变质程度不同的氢氧化钠溶液中加入盐酸至不再产生气体时,所得溶液中溶质的质量 (填“相等”或“不相等”)。
18.(2025 顺义区一模)赤泥是一种强碱性固体,由于含有大量氧化铁,大多呈现红色。某小组对赤泥中氧化铁浸出率的影响因素进行研究。
【查阅资料】mol L﹣1是用于表示溶液浓度的单位。
【进行实验】
取一定浓度的盐酸,在搅拌的条件下加入赤泥,保持盐酸(体积/mL)与赤泥(质量/g)的液固比为4:1,在一定温度下酸浸60min,测定氧化铁的浸出率。实验记录如下:
序号 盐酸浓度/mol L﹣1 酸浸温度/℃ 氧化铁浸出率/%
① 5 109 78.00
② 6 70 42.15
③ a 90 78.42
④ 6 109 87.99
⑤ 7 109 88.10
【解释与结论】
(1)赤泥与水混合后,上层清液的pH (填“>”“<”或“=”)7。
(2)氧化铁(Fe2O3)中,铁元素的化合价为 。
(3)③中,a= 。
(4)研究盐酸浓度对氧化铁浸出率影响的实验是 (填序号)。
(5)①中,若将盐酸浓度改为4mol L﹣1,氧化铁的浸出率 (填“>”“<”或“=”)78.00%。
【反思与评价】
(6)继续实验,发现酸浸时间越长,氧化铁浸出率越高。其实验方案为:取6mol L﹣1的盐酸,在搅拌的条件下加入赤泥,保持盐酸与赤泥的液固比为4:1,在109℃酸浸 。
19.(2025春 招远市期中)学习了“过氧化氢制氧气使用二氧化锰作催化剂”之后,在“寻找新的催化剂”的活动中,对“硫酸铜(白色固体)能否作过氧化氢分解的催化剂”进行了以下探究。
【实验探究】
(1)甲同学按如下方案进行实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
步骤①木条不复燃 步骤②产生气泡,溶液变成蓝色 步骤③ 硫酸铜能作过氧化氢分解的催化剂。
【评价改进】
(2)大家认为甲同学的实验结论不严谨。若要确定该实验结论正确,还需证明硫酸铜的 在反应前后都没有发生改变。
【继续探究】乙同学补做以下实验,进而确认了甲同学的实验结论。
(提示:CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4)
(3)若上述实验中m1:m2= (填最简整数比),则证明反应前后铜离子质量没有发生变化。
【讨论交流】
(4)大家认为还可以采取另一种方法得到上述实验结论:在甲同学实验的基础上,将乙同学实验的烧杯B中的溶液蒸发、干燥得到白色固体,再称得其质量为 g,然后将白色固体加入5%的过氧化氢溶液中,仍然可以加速过氧化氢分解。
(5)兴趣小组用图甲所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂,分别加入10mL相同浓度的过氧化氢稀溶液后,用传感器测量装置中气压的变化、如图乙中曲线a、b所示。
①结合实验和曲线a、b分析,两种催化剂中催化效率更高的是 。
②从曲线a、b的变化可以看出,过氧化氢分解的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是 s(填“30”、“65”或“120”)。
③曲线a、b最终达到相同的压强,说明 。
20.(2025春 铁西区月考)“固体酒精”是餐饮行业常用的燃料。经分析,“固体酒精”是乙醇、硬脂酸、NaOH混合而成的一种燃料,化学兴趣小组对制备“固体酒精”的最佳反应条件进行了探究。
【查阅资料】制备“固体酒精”的工艺流程如下:
实验一 探究加料方式对制备“固体酒精”的影响
一定温度下,乙醇、硬脂酸、NaOH用量相同时,用不同的加料方式进行实验,实验现象记录如下:
实验序号 ① ② ③
加料方式 硬脂酸和NaOH同时加入乙醇 先将硬脂酸溶于乙醇,再加入NaOH 将硬脂酸和NaOH分别充分溶于2份乙醇后,再混合
完全溶解 60min 45min 30min
实验二 探究制备“固体酒精”的最佳温度
在不同温度下,乙醇、硬脂酸、NaOH用量相同时,用最佳加料方式进行实验,实验现象记录如下:
实验序号 温度/℃ 现象
④ 30 混合后立即生成“固体酒精”,产品不能混合均匀
⑤ 40 混合后立即生成少量“固体酒精”,产品局部混合不均匀
⑥ 60 混合后不立刻生成“固体酒精”,可以混合均匀
实验三探究硬脂酸的含量对“固体酒精”燃烧时凝固性能的影响
在最佳温度下,用最佳加料方式进行实验制备“固体酒精”并点燃,实验现象记录如下:
实验序号 乙醇/g 硬脂酸/g 氢氧化钠/g 燃烧现象
⑦ 96 3 1 熔化流淌
⑧ 93 6 1 少量熔化流淌
⑨ x 9 1 不熔化流淌
【解释与结论】
(1)硬脂酸与氢氧化钠混合后发生如下化学反应,补全化学方程式:C17H35COOH+NaOH=C17H35COONa+ 。
(2)在较高温度下,上述反应生成的硬脂酸钠(C17H35COONa)均匀地分散在乙醇中,冷却后形成“固体酒精”。由此可知,“固体酒精” 固态乙醇(填“是”或“不是”)。
(3)“固体酒精”中乙醇在空气中燃烧时,发生反应的化学方程式为 。
(4)实验一中,当其他条件相同时③为最佳加料方式的依据是 。
(5)实验二中,生成“固体酒精”过快,会导致产品均匀性较差,因此制备“固体酒精”的最佳温度是 。
(6)实验⑨,x= 。
(7)实验三中,氢氧化钠质量一定时,对比实验⑦~⑨得出的结论是 。
(8)下列关于“固体酒精”的说法正确的是 (填字母序号)。
A.“固体酒精”燃烧时保持固体状态提高了其使用时的安全性
B.“固体酒精”的优点之一是便于运输、携带
C.评价“固体酒精”的优劣还需考虑燃烧时长和热值
D.评价“固体酒精”的优劣还需考虑燃烧时是否产生黑烟异味
中考核心考点 影响因素类的探究
参考答案与试题解析
一.科学探究题(共20小题)
1.(2025 盘锦三模)人类的日常生活和工农业生产离不开水。化学兴趣小组的同学对水展开了项目式探究,从多个方面认识水。
项目一:生活中多姿多彩的水——认识在不同变化中的水
现象一:南北朝时晋人吕忱所撰《字林》记载:“寒气结冰如珠,见日光乃消,齐鲁谓之雾凇。”雾凇,俗称冰花、树挂等,是低温时空气中水汽直接凝华或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物。天晴,一些积雪融化,加上夜间冷空气入侵,早晚温差大,便会形成雾凇景观。
现象二:同学们秋季开学后整理实验室试剂,发现一瓶装有生石灰的塑料瓶瓶体开裂,开裂处溢出很多白色固体。
现象三:炎炎夏日喝一口凉爽的冰糖水消暑解渴;冬日里喝一碗热热的蛋花汤驱除寒气。
(1)地面上融化的积雪在树上形成雾凇景观,说明 水分子在不断运动 。
(2)产生现象二的原因是 氧化钙与空气中的水反应生成氢氧化钙,固体体积增加,同时反应放热,气体体积膨胀,胀破瓶体 。
(3)冰糖可以溶于水中,而蛋花汤面却漂浮了点点油花,这一现象说明影响物质溶解性的因素之一是 溶质的种类 。
项目二:探究水的组成
【进行实验】
(4)用如图1装置进行水的电解实验,实验中观察到,甲玻璃管中气泡首先出现的位置在 c (选填“a”、“b”或“c”)处。甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为 1:2 ,切断电源后,打开甲处活塞,将带火星的木条放在甲玻璃管尖嘴口,观察到木条复燃;打开乙处活塞,将燃着的木条放在乙玻璃管尖嘴口,观察到气体燃烧。
【实验结论】
(5)本实验得出的结论是 水是由氢元素和氧元素组成的 ;
【实验改进】
(6)电解纯水速率较慢,实验时常在水中加入NaOH增强水的导电性,NaOH本身不参与反应。NaOH溶液能导电是因为 溶液中含有自由移动的离子 。
(7)为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率影响,小组同学进行多次实验,测得产生20mL氢气所需时间如图2所示。由图2可知,上述实验中,电解水速率最快的条件是 10%氢氧化钠溶液,电压为12V 。
项目三:探究水溶液及应用
小组同学利用“魔法水”自制“纸树开花”,下图分别为网购“纸树开花”的效果图和使用说明。
【查阅资料】
①KH2PO4(磷酸二氢钾)饱和溶液为“魔法水”的常用原料。KH2PO4溶于水后,会解离出自由移动的K+(钾离子)、H+和(磷酸根离子)。
②“纸树开花”的开花原理为:纸树干毛细现象→树枝末端水溶液蒸发→纸树开花。
③20℃时,KH2PO4的溶解度是22.6g。
【进行实验】
做纸树:将加厚滤纸裁剪,拼接成树状,固定在塑料盘上。
(8)配“魔法水”:配制20℃时100gKH2PO4的饱和溶液,需要KH2PO4的质量为 18.4 g(结果精确到0.1g),与水混合后将所得溶液倒入塑料盘。
(9)待“开花”:每2小时观察一次,发现塑料盘中液体逐渐减少,纸树4小时后逐渐“开花”,过程如图所示。
①“魔法水”中KH2PO4的分散形式是 离子 (填“离子”“固体小颗粒”或“小液体”)。
②“纸树开花”开的“花”实际物质成分为 磷酸二氢钾晶体 。
③同等操作条件下,“开花”效果最好的天气是 晴天 (填“雨天”或“晴天”)。
【考点】影响化学反应速率的因素探究;溶解时的吸热或放热现象;物质的溶解性及影响溶解性的因素;晶体和结晶的概念与现象.
【专题】科学探究.
【答案】(1)水分子在不断运动;
(2)氧化钙与空气中的水反应生成氢氧化钙,固体体积增加,同时反应放热,气体体积膨胀,胀破瓶体;
(3)溶质的种类;
(4)c;1:2;
(5)水是由氢元素和氧元素组成的;
(6)溶液中含有自由移动的离子;
(7)10%氢氧化钠溶液,电压为12V;
(8)18.4;
(9)①离子;
②磷酸二氢钾晶体;
③晴天。
【分析】(1)根据水分子在不断运动分析;
(2)根据氧化钙与水反应放热分析;
(3)根据不同物质的溶解性不同分析;
(4)根据电解水的现象分析;
(5)根据质量守恒定律分析;
(6)根据溶液中含有自由移动的离子分析;
(7)根据图像对比分析;
(8)根据饱和溶液的溶质质量分数计算;
(9)根据磷酸二氢钾的构成分析。
【解答】解:(1)水先由液态蒸发为水蒸气,再在低温条件下凝华为固态,说明水分子在不断运动;故答案为:水分子在不断运动;
(2)生石灰吸收水分生成氢氧化钙,此过程中会放出大量的热,同时固体体积增加,导致气体体积膨胀,胀破瓶体;故答案为:氧化钙与空气中的水反应生成氢氧化钙,固体体积增加,同时反应放热,气体体积膨胀,胀破瓶体;
(3)“油不溶水、冰糖可溶水”说明溶解性与物质本身的性质有关;故答案为:溶质的种类;
(4)电解水,与正极相连的一极产生氧气,与电源负极相连的一极产生氢气,用如图1装置进行水的电解实验,实验中观察到,甲玻璃管中气泡首先出现的位置在c处;切断电源后,打开甲处活塞,将带火星的木条放在甲玻璃管尖嘴口,观察到木条复燃说明是氧气;打开乙处活塞,将燃着的木条放在乙玻璃管尖嘴口,观察到气体燃烧说明是氢气,因此甲(为氧气)、乙(氢气)两支玻璃管中生成气体的体积比约为1:2;故答案为:c;1:2;
(5)电解水生成了氧气和氢气,氧气是由氧元素组成的,氢气是由氢元素组成的,本实验说明水是由氧元素和氢元素组成的;故答案为:水是由氢元素和氧元素组成的;
(6)NaOH溶于水的过程中会解离出自由移动的钠离子和氢氧根离子,所以能增强水的导电性;故答案为:溶液中含有自由移动的离子;
(7)由图2可知,上述实验中,电解水速率最快的条件是:NaOH溶液浓度为10%,电压为12V;故答案为:10%氢氧化钠溶液,电压为12V;
(8)20℃时,KH2PO4的溶解度是22.6g,配制20℃时100g KH2PO4的饱和溶液,需要KH2PO4的质量为:;故答案为:18.4;
(9)①KH2PO4溶于水后,会解离出自由移动的K+(钾离子)、H+和(磷酸根离子),故KH2PO4在溶液中以离子形式存在;故答案为:离子;
②根据资料,磷酸二氢钾饱和溶液中水分蒸发,溶质析出,所以开的“花”实际物质成分为磷酸二氢钾晶体;故答案为:磷酸二氢钾晶体;
③温度越高,水蒸发越快,晶体析出越快,故开“花”效果更好的天气是晴天。故答案为:晴天。
【点评】本题主要考查影响化学反应速率的因素探究等,注意完成此题,可以从题干抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
2.(2025 天宁区一模)实现“碳达峰”、“碳中和”,需要我们对CO2有全面的认识。
【活动一】CO2的制备与性质
(1)仪器d的名称 锥形瓶 。
(2)空气中二氧化碳的体积分数为 0.03% ,若采用图﹣2装置收集CO2时,气体应从 m (填“m”或“n”)端通入。
(3)若图﹣3中干燥的紫色石蕊试纸没有变红,则试剂X可能是 AB (填字母)。
A.NaOH溶液
B.浓硫酸
C.稀盐酸
【活动二】CO2的捕捉与封存
Ⅰ.动态捕碳
(4)同学们设计了一款简易吸风机(图﹣4)捕碳。CO2在纱布上被吸碳剂捕获。若吸碳剂是石灰乳,一段时间后,吸风效果变差,原因是 石灰乳中的氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀,覆盖在石灰乳表面,阻止石灰乳与二氧化碳进一步接触 。
(5)同学们用图﹣5装置捕碳,请你用化学方程式描述这一反应: NaOH+CO2═NaHCO3 ,KOH溶液也能用于吸收CO2,发生相似反应。
下表为KHCO3和NaHCO3的溶解度。
温度/℃ 0 10 20 30 40 60
NaHCO3溶解度/g 6.9 8.15 9.6 11.1 12.7 16.4
KHCO3溶解度/g 22.5 27.4 33.7 39.9 47.5 65.6
由图﹣5和上表可知:更宜选择KOH溶液吸收CO2,原因是 相同温度下,碳酸氢钾的溶解度比碳酸氢钠的溶解度大,不易堵塞出液口 。
Ⅱ.催化固碳
查阅资料,发现利用CO2和H2在催化剂作用下反应,可获得甲醇(CH3OH),催化剂活性下降会导致甲醇转化率降低。
(6)该反应的微观示意图如图﹣6(图中的微观粒子恰好完全反应)。请在图中画出甲的微观粒子示意图 。
(7)结合图﹣7,当温度大于520K时,甲醇产率下降,原因是 催化剂活性下降 ;压强越大,甲醇产率越高,但在实际生产中,并不是压强越大越好,原因是 压强过大设备成本高 。
【考点】二氧化碳的实验室制法;二氧化碳的化学性质;微粒观点及模型图的应用.
【专题】常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化.
【答案】(1)锥形瓶;
(2)0.03%;m;
(3)AB;
(4)石灰乳中的氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀,覆盖在石灰乳表面,阻止石灰乳与二氧化碳进一步接触;
(5)NaOH+CO2═NaHCO3;相同温度下,碳酸氢钾的溶解度比碳酸氢钠的溶解度大,不易堵塞出液口;
(6);
(7)催化剂活性下降;压强过大设备成本高。
【分析】(1)根据实验室常用仪器的名称和用途进行分析;
(2)根据二氧化碳密度比空气大分析;
(3)根据二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水分析;
(4)根据氢氧化钙会与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水分析;
(5)根据表中数据分析;
(6)根据质量守恒定律分析;
(7)根据图像分析。
【解答】解:(1)d为锥形瓶;故答案为:锥形瓶;
(2)空气中二氧化碳的体积分数为0.03%;若采用图﹣2装置收集CO2时,二氧化碳密度比空气大,则气体应从m端通入;故答案为:0.03%;m;
(3)A、试剂X为氢氧化钠溶液时,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,则没有气体进入试管中,干燥的紫色石蕊试纸没有变红,该选项符合题意;
B、试剂X为浓硫酸时,浓硫酸具有吸水性,能干燥二氧化碳,干燥的二氧化碳不能使干燥的紫色石蕊试纸变红,该选项符合题意;
C、试剂X为稀盐酸时,稀盐酸不具有吸水性,稀盐酸不能除去二氧化碳,二氧化碳和水反应生成碳酸,会使干燥的紫色石蕊试纸变红,盐酸会挥发出氯化氢气体,氯化氢气体溶于水形成盐酸,也会使干燥的紫色石蕊试纸变红,该选项不符合题意;
故选:AB;
(4)若吸碳剂是石灰乳,石灰乳中的氢氧化钙会与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水,碳酸钙沉淀会覆盖在石灰乳表面,阻止石灰乳与二氧化碳进一步接触,从而使吸风效果变差;故答案为:石灰乳中的氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀,覆盖在石灰乳表面,阻止石灰乳与二氧化碳进一步接触;
(5)根据图﹣5,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,化学方程式为NaOH+CO2═NaHCO3;由表中数据可知,相同温度下,碳酸氢钾的溶解度比碳酸氢钠的溶解度大,不易堵塞出液口;故答案为:NaOH+CO2═NaHCO3;相同温度下,碳酸氢钾的溶解度比碳酸氢钠的溶解度大,不易堵塞出液口;
(6)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变。从给出的微观示意图可知,反应后有1个碳原子、6个氢原子和2个氧原子,反应前已知有1个碳原子和2个氧原子,那么甲中应该还有6个氢原子,所以甲的微观粒子示意图应该画出3个氢分子,故答案为:;
(7)对于温度大于520K时甲醇产率下降的原因:温度大于520K时,催化剂活性下降;压强越大,甲醇产率越高,但实际生产中不是压强越大越好,是因为压强越大,对设备的要求越高,需要更高强度的材料来承受高压,设备的投资和维护成本会大幅增加,从经济角度考虑不划算。故答案为:催化剂活性下降;压强过大设备成本高。
【点评】本题主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力,强调了学生整合化学知识的能力。
3.(2025 福山区一模)某兴趣小组同学利用铜、铁、铝、镁等物质进行了活动探究,请回答下列问题。
【活动一】探究金属的化学性质。在分别装有质量相等和外形相同的Cu、Fe、Al和Mg的四只烧杯中,加入相同质量溶质质量分数为7.3%的盐酸(图1所示)。
(1)证明金属活动性Fe>Cu的实验现象是 甲烧杯中无明显现象,乙烧杯中有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色 。
(2)在丙、丁烧杯中,使用温度传感器,测得反应过程中温度的变化生成曲线如图2所示,据图分析可知,金属活动性Mg>Al,其理由是 镁完全反应的时间小于铝完全反应的时间 。
【活动二】开展利用金属铝处理含铜废水的研究。
(3)将铝片分别浸泡在Cu2+含量相同的溶液中,观察现象并记录如下表。实验2中红色物质是 Cu (填化学式)。
实验序号 铝片 溶液 金属表面及溶液变化
1 未打磨铝片 CuSO4 无明显变化
2 打磨的铝片 CuSO4 覆盖红色固体,溶液蓝色变浅
3 未打磨铝片 CuCl2 覆盖红色固体,溶液蓝色变浅
(4)实验1、3现象差异大,小组同学认为与氧化膜及溶液中的离子有关,作出以下猜想:
【实验猜想】猜想1:Cu2+破坏了铝氧化膜 猜想2:Cl﹣破坏了铝氧化膜
【实验设计】①甲同学认为猜想1不合理,支持其作出判断的依据是 实验1中含有Cu2+也无明显变化 ,甲同学往实验1溶液中加入适量NaCl,有大量红色固体析出,溶液变无色,证明猜想2成立。
②乙同学认为甲同学的结论不严谨,认为可能是由 Na+ (写离子符号)破坏铝氧化膜,需补充对比实验:重复实验1,往溶液中加入适量 Na2SO4 固体,无明显现象。
【实验结论】猜想2成立
【实验拓展】(5)参照1中实验,改用普通铝粉或纳米铝粉,在25℃或60℃下,探究温度及表面积对反应速率的影响,请补充如表实验设计。
试管 温度、表面积 实验目的
1 25℃普通铝粉 1和2探究温度对反应速率的影响; 2和3探究表面积对反应速率的影响
2 ① 60℃、普通铝粉
3 ②60℃ 纳米铝粉
【考点】实验探究物质的性质或变化规律;影响化学反应速率的因素探究.
【专题】科学探究.
【答案】(1)甲烧杯中无明显现象,乙烧杯中有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色;
(2)镁完全反应的时间小于铝完全反应的时间;
(3)Cu;
(4)①实验1中含有Cu2+也无明显变化;
②Na+;Na2SO4;
(5)①60℃、普通铝粉;
②纳米铝粉。
【分析】(1)根据铁、铜的金属活动性和物质的性质来分析解答;根据铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气来分析解答;
(2)根据Mg、Al与盐酸反应都是放热反应,温度最高时,就是恰好完全反应时,时间越短,反应速率越快来分析解答;
(3)根据实验2中铝片浸泡在CuSO4溶液中后,铝与Cu2+发生置换反应分析;
(4)根据实验变量分析;
(5)根据控制变量法分析。
【解答】解:(1)能与酸反应的金属的活动性大于不能与酸反应的金属的活动性。实验一中,甲烧杯中铜和稀盐酸不反应,无明显现象,说明在金属活动性顺序里,铜排在氢后,乙烧杯中铁能与稀盐酸反应,产生气泡,溶液由无色变为浅绿色,说明在金属活动性顺序里,铁排在氢前,所以铁比铜活泼;
(2)Mg、Al与盐酸反应都是放热反应,温度最高时,就是金属与酸恰好完全反应时,由图2可知,镁完全反应所需的时间小于铝完全反应所需的时间,说明镁反应的速率大于铝,则金属活动性Mg>Al;
(3)实验2中铝片浸泡在CuSO4溶液中后,铝与Cu2+发生置换反应,生成铜(Cu)和硫酸铝[Al2(SO4)3]。因此,覆盖在铝片表面的红色物质是Cu。
(4)①在实验1中,未打磨的铝片浸泡在CuSO4溶液中无明显变化,说明Cu2+并未直接破坏铝的氧化膜。甲同学往实验1溶液中加入适量NaCl后,有大量红色固体析出,溶液变无色,这表明Cl﹣离子可能参与了破坏铝氧化膜的过程,从而证明了猜想2(Cl﹣破坏了铝氧化膜)成立。②由于甲同学往实验1溶液中加入适量NaCl,同时引入了Na+,可能是由Na+破坏铝氧化膜,重复实验1,往CuSO4溶液中加入适量Na2SO4固体,观察是否有明显现象。若无明显变化,说明Na+并未破坏铝氧化膜,从而进一步支持Cl﹣是破坏铝氧化膜的关键因素。
(5)实验1、2探究温度对反应速率的影响,根据控制变量法,除温度不同其他条件都相同,因此实验1是普通铝粉;实验2是60℃的普通铝粉;实验2、3探究表面积对反应速率的影响,除表面积不同其他条件都相同,因此实验3是60℃的纳米铝粉。
故答案为:
(1)甲烧杯中无明显现象,乙烧杯中有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色;
(2)镁完全反应的时间小于铝完全反应的时间;
(3)Cu;
(4)①实验1中含有Cu2+也无明显变化;
②Na+;Na2SO4;
(5)①60℃、普通铝粉;
②纳米铝粉。
【点评】本题主要考查物质的性质,解答时要根据各种物质的性质,结合各方面条件进行分析、判断,从而得出正确的结论。
4.(2025 包河区二模)某化学兴趣小组研究发现,实验室制取CO2一般不选大理石与稀硫酸反应,是因为生成的微溶物硫酸钙覆盖在大理石表面,使速率减慢至停止。该小组决定对硫酸浓度和反应温度进行探究。
【探究1】选择适当浓度的硫酸
实验1:在28℃时,在大试管中加入1g直径为2mm的大理石,然后用注射器注入5mL不同浓度的硫酸,记录相同时间内产生气体的体积,见下表。
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤
硫酸浓度/% 15 20 25 30 35
气体体积/mL 35 46 54 50 41
(1)稀硫酸与大理石反应,在28℃时,选用最合适的硫酸浓度是 25% 。
【探究2】选择适当的温度
实验2:在大试管中加入2g直径为1mm的大理石,再分别加入6mL相同质量分数、不同温度的硫酸,观察现象,记录于如表。
试管编号 A B C D E
温度/℃ 40 50 60 70 80
现象 反应较慢 反应比A快 反应比B快 反应较快,和用盐酸的反应相似 反应较剧烈,产生大量气体
(2)在合适的硫酸浓度下,选择最合适的温度为 70 ℃;温度过高产生的影响是 温度太高反应剧烈,不便于气体的收集 。
(3)写出在最合适的温度条件下,大理石与硫酸反应的化学方程式 CaCO3+H2SO4= CaSO4+H2O+CO2↑ 。
(4)在选择了合适浓度的硫酸与合适温度外,为了防止硫酸钙覆盖在大理石的表面上,更有利于气体的制取,在反应过程中可以进行的操作是 振荡试管 。
注意:若答对第(5)(6)小题奖励3分,化学总得分不超过40分。
【拓展探究】将一定颗粒大小和质量的大理石颗粒放入锥形瓶中,并放入一颗电磁搅拌子,打开搅拌器电源开关,设置一定的搅拌速度,加入一定体积的硫酸后,立即塞紧橡胶塞并采集气体压强随时间的变化数据;数据采集结束后,处理、保存数据。
(5)用图a装置探究不同浓度硫酸对产生气体的影响,其他条件相同时,测得锥形瓶内气压变化如图b所示。压强曲线1,2,3,4,5对应探究1实验中试管编号为 ③④②⑤① 。
(6)你认为影响该反应速率的因素还有什么?请利用图a装置继续探究,请写出影响因素和实验探究方案 取相同质量、不同颗粒大小的大理石颗粒分别放入锥形瓶中,加入相同体积、相同浓度的硫酸,打开搅拌器电源开关,设置相同的搅拌速度,立即塞紧橡胶塞并采集气体压强随时间的变化数据 ,并在下图中画出对应的压强变化曲线。
【考点】影响化学反应速率的因素探究;酸的化学性质.
【专题】科学探究.
【答案】(1)25%;
(2)70;温度太高反应剧烈,不便于气体的收集;
(3)CaCO3+H2SO4 = CaSO4+H2O+CO2↑;
(4)振荡试管;
(5)③④②⑤①;
(6)相同质量、不同颗粒大小的大理石颗粒分别放入锥形瓶中,加入相同体积、相同浓度的硫酸,打开搅拌器电源开关,设置相同的搅拌速度,立即塞紧橡胶塞并采集气体压强随时间的变化数据。因为颗粒越小,接触面积越大,反应速率越快,所以颗粒小的大理石对应的压强﹣时间曲线上升会更快;;
【分析】(1)根据实验1的数据表格数据分析;
(2)根据实验2的数据分析;
(3)大理石(主要成分碳酸钙与硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳;
(4)在反应过程中,为了防止硫酸钙覆盖在大理石的表面上,更有利于气体的制取,可以进行振荡或者搅拌等操作,使硫酸与大理石能够充分接触,避免硫酸钙在大理石表面形成完整的覆盖层而阻止反应进行;
(5)大理石与硫酸反应会生成硫酸钙、水和二氧化碳,硫酸钙微溶于水,会覆盖在大理石表面,阻止反应的进一步进行。硫酸浓度不同,反应速率不同,产生气体的速率也就不同,从而导致锥形瓶内气压变化不同;
(6)根据影响该反应速率的因素还可能有大理石颗粒的大小(或温度等)分析。
【解答】
解:(1)从实验1的数据表格中可以看到,在28℃时,硫酸浓度为23%时,相同时间内产生气体的体积为54mL,是所给浓度中产生气体体积最多的。所以在28℃时,选用最合适的硫酸浓度是25%;故答案为:25%;
(2)根据实验2的数据表格,当温度为70℃时,反应较快,和用盐酸的反应现象相近,说明此时反应较为合适。如果温度过高,如达到90℃时,反应很剧烈,产生大量气体,这样可能会导致反应难以控制,并且可能会使硫酸因温度过高而发生其他副反应等。所以在合适的硫酸浓度下,选择最合适的温度为70℃,温度过高产生的影响是反应过于剧烈,不便于气体的收集;故答案为:70;温度太高反应剧烈,不便于气体的收集;
(3)大理石(主要成分碳酸钙与硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳,化学方程式为CaCO3+H2SO4 = CaSO4+H2O+CO2↑;故答案为:CaCO3+H2SO4 = CaSO4+H2O+CO2↑;
(4)在反应过程中,为了防止硫酸钙覆盖在大理石的表面上,更有利于气体的制取,可以进行振荡或者搅拌等操作,使硫酸与大理石能够充分接触,避免硫酸钙在大理石表面形成完整的覆盖层而阻止反应进行;故答案为:振荡试管;
(5)大理石与硫酸反应会生成硫酸钙、水和二氧化碳,硫酸钙微溶于水,会覆盖在大理石表面,阻止反应的进一步进行。硫酸浓度不同,反应速率不同,产生气体的速率也就不同,从而导致锥形瓶内气压变化不同。在探究1实验中,根据反应原理和对不同浓度硫酸反应情况的理解,压强曲线1,2,3,4,5对应探究1实验中试管编号为③④②⑤①;故答案为:③④②⑤①;
(6)影响该反应速率的因素还可能有大理石颗粒的大小(或温度等)。若探究大理石颗粒大小对反应速率的影响,实验探究方案为:取相同质量、不同颗粒大小的大理石颗粒分别放入锥形瓶中,加入相同体积、相同浓度的硫酸,打开搅拌器电源开关,设置相同的搅拌速度,立即塞紧橡胶塞并采集气体压强随时间的变化数据。因为颗粒越小,接触面积越大,反应速率越快,所以颗粒小的大理石对应的压强﹣时间曲线上升会更快;画图如下:;故答案为:取相同质量、不同颗粒大小的大理石颗粒分别放入锥形瓶中,加入相同体积、相同浓度的硫酸,打开搅拌器电源开关,设置相同的搅拌速度,立即塞紧橡胶塞并采集气体压强随时间的变化数据;。
【点评】在解此类题时,首先要将题中的知识认知透,然后结合学过的知识进行解答。
5.(2025 南昌二模)江西省博物馆“镇馆之宝”之一是商伏鸟双尾青铜虎(图1)。青铜虎表面的绿色物质俗称铜绿,铜绿是铜在空气中锈蚀而形成的。化学兴趣小组同学对铜绿进行了探究。
探究Ⅰ.铜绿中含有哪些元素?
取适量干燥的铜绿于硬质玻璃管中,按如图2所示装置进行实验。实验前先通入一段时间氮气,然后关闭弹簧夹,点燃酒精灯进行加热。
(1)先通入一段时间氮气的目的是 排出装置中的空气,防止影响实验结果 。
(2)观察到硬质玻璃管内有水珠出现,说明铜绿中含有 氢、氧 元素。
(3)观察到试管中 澄清石灰水变浑浊 ,说明铜绿中含有碳、氧元素。
(4)实验结束后硬质玻璃管内有黑色固体剩余,取少量该黑色固体于试管中,向其中加入足量稀硫酸,观察到 黑色固体消失,溶液变为蓝色 ,证明该黑色固体是氧化铜,同时说明铜绿中含有铜、氧元素。写出氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式 CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 。
【得出结论】铜绿由碳、氢、氧、铜四种元素组成。
探究Ⅱ.铜锈蚀生成铜绿的条件是什么?
【提出猜想】铜生锈可能与空气中水、氧气和二氧化碳有关。
【进行实验】取宽度、长度均相同的铜片打磨光亮,进行如图3所示实验。
(5)为了验证猜想,C试管中放入的物质为铜片和 O2、CO2 。
(6)一段时间后, A (填字母序号)试管中铜片锈蚀,其余试管中无明显现象。
【得出结论】铜锈蚀生成铜绿的条件是铜与氧气、二氧化碳和水共同作用。
【考点】探究金属锈蚀的条件.
【专题】科学探究.
【答案】(1)排出装置中的空气,防止影响实验结果;
(2)氢、氧;
(3)澄清石灰水变浑浊;
(4)黑色固体消失,溶液变为蓝色;CuO+H2SO4=CuSO4+H2O;
(5)O2、CO2;
(6)A。
【分析】(1)根据空气中含有水蒸气和二氧化碳分析;
(2)根据质量守恒定律分析;
(3)根据二氧化碳可使石灰水变浑浊分析;
(4)根据氧化铜和稀硫酸反应会生成硫酸铜和水分析;
(5)根据对照实验的控制变量分析;
(6)根据铜锈蚀生成铜绿的条件是铜与氧气、二氧化碳和水共同作用分析。
【解答】解:(1)先通入一段时间氮气的目的是排除装置内的空气,防止空气对实验结果的影响。
(2)观察到硬质玻璃管内有水珠出现,根据质量守恒定律,说明铜绿中含有氢元素、氧元素,因为水的组成元素中有氢、氧元素。
(3)观察到试管中有白色沉淀产生,说明铜绿中含有碳、氧元素。这是因为白色沉淀可能是碳酸钙,说明生成了二氧化碳。
(4)实验结束后硬质玻璃管内有黑色固体剩余,取少量该黑色固体于试管中,向其中加入足量稀硫酸,观察到黑色固体溶解,溶液由无色变成蓝色,证明该黑色固体是氧化铜。这是因为氧化铜和稀硫酸反应会生成硫酸铜和水,硫酸铜溶液呈蓝色。氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式为:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O。
(5)为了验证猜想,C试管中放入的物质应该包括铜片以及可能使铜生锈的其他物质。根据猜想,铜生锈可能与水、氧气和二氧化碳有关,而A试管中已经有铜片和水,B试管中有铜片、水和氧气,因此C试管中应该放入铜片、水和二氧化碳,以验证二氧化碳是否参与铜生锈的反应。所以C试管中放入的物质为铜片、水和二氧化碳。
(6)一段时间后,A试管中铜片锈蚀,形成铜绿,而B试管中只有水和氧气,C试管中只有氧气和二氧化碳,D试管中只有水和二氧化碳,但都不足以使铜生锈,因此其余试管中无明显现象。这说明铜锈蚀生成铜绿的条件是铜与氧气、二氧化碳和水共同作用。
故答案为:(1)排出装置中的空气,防止影响实验结果;
(2)氢、氧;
(3)澄清石灰水变浑浊;
(4)黑色固体消失,溶液变为蓝色;CuO+H2SO4=CuSO4+H2O;
(5)O2、CO2;
(6)A。
【点评】本题主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力,强调了学生整合基本化学知识的能力。
6.(2025 莱州市一模)国宝“鎏金铁芯铜龙”是以铁铸造内芯,铁上包铜,外层鎏金(鎏金是一种金属加工工艺,经过鎏金处理后,金属表面会覆盖一层金)。整个龙身飞扬舒展,反映了唐代高超的铸造工艺。某校化学兴趣小组对该文物非常感兴趣,让我们跟随他们一起去探索吧。
【资料卡片】
①常见金属的延展性:金>银>铜>铝>铁
②部分金属硬度比较
金属名称 铬 铁 银 铜 金 铝 铅
以金刚石的硬度为10作标准 9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5
(1)问题1:该文物以金为皮,主要应用了金的哪些性质 ABD 。
A.有独特金属光泽
B.化学性质稳定
C.硬度大
D.延展性好
(2)问题2:如何在铁上镀铜?
该兴趣小组想模仿湿法炼铜,制作一幅铁板铜龙金属版画。
【实验用品】铁板、铜板、CuSO4溶液、AgNO3溶液、FeSO4溶液、水、砂纸、镂空防腐层等。
实验步骤 实验现象
1.用砂纸打磨好金属铁板,贴龙形镂空防腐层。 /
2.在镂空处滴 CuSO4 溶液。 一段时间后, 镂空处铁表面有红色固体析出,溶液由蓝色变浅绿色 。
3.成型后,清洗铁板,撕去防腐层,一幅漂亮的铁板铜龙版画完成。 /
(3)问题3:铁板铜龙金属版画如何保存?
小组同学欲探究铁生锈的条件,根据这些条件,才可以更好地寻找防止铁锈蚀的方法。他在A、B、C三试管中各加入一根洁净无锈铁钉,然后在A试管中再放入包有干燥剂的棉花,C试管中加入新煮沸并快速冷却后的蒸馏水。如图所示。那么B试管中应加入的物质是 经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油和铁钉 。
通过探究得出铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。那么这幅铁板铜龙版画保存的方法是 保持干燥或涂油或刷油漆等(答案不唯一) (写一种即可)。
【拓展延伸】小组同学完成版画后,他们把一定量的锌粉放入含有硫酸铜、硝酸银、氯化镁的溶液中,充分反应后溶液为无色,过滤,得到滤液A和滤渣B。请问滤渣B中一定有的金属是 银、铜或Ag、Cu。 。
【考点】探究金属锈蚀的条件;金属的物理性质及用途.
【专题】科学探究.
【答案】(1)ABD;
(2)CuSO4;镂空处铁表面有红色固体析出,溶液由蓝色变浅绿色;
(3)经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油和铁钉;保持干燥或涂油或刷油漆等(答案不唯一);
【拓展延伸】银、铜或Ag、Cu。
【分析】(1)金属的性质决定用途。金有独特金属光泽,能使文物外观美观;化学性质稳定,不易被腐蚀,可长久保存;延展性好,便于制成薄片覆盖在文物表面。
(2)湿法炼铜原理是铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜和硫酸亚铁。
(3)铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。所以防止铁生锈的方法就是隔绝氧气和水。
【拓展延伸】在金属活动性顺序中,排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na 除外)。
【解答】解:(1)A、金有独特金属光泽,这使得文物外观漂亮,故正确。
B、化学性质稳定,能保证文物长时间不被化学物质侵蚀,故正确。
C、由资料可知金的硬度不大,故错误。
D、常见金属的延展性:金>银>铜>铝>铁,金的延展性好可用于包裹文物,故正确。
故选:ABD。
(2)湿法炼铜原理是铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜和硫酸亚铁。现象是铁表面会有红色固体析出,溶液由蓝色(硫酸铜溶液的颜色)逐渐变为浅绿色(硫酸亚铁溶液的颜色)。故答案为:CuSO4;镂空处铁表面有红色固体析出,溶液由蓝色变浅绿色。
(3)探究铁生锈的条件需要设置不同的环境。铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。A试管中放入包有干燥剂的棉花,是为了探究铁在干燥空气中是否生锈;C试管中加入新煮沸并快速冷却后的蒸馏水,铁钉上部分露在空气中,是为了探究铁与氧气和水接触是否生锈;B试管中应为经煮沸迅速冷却的蒸馏水并覆盖一层植物油盖住铁钉,以探究铁有水无氧气时的生锈情况。故加入的物质是经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油和铁钉;因为铁生锈需要氧气和水,保持干燥可以隔绝水,涂漆、涂油等可以隔绝氧气和水,从而防止铁生锈。故答案为:经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油和铁钉;保持干燥或涂油或刷油漆等(答案不唯一);
【拓展延伸】在金属活动性顺序中,锌>铜>银,锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌,若锌有剩余,再与硫酸铜反应生成铜和硫酸锌。溶液为无色,说明硫酸铜已完全反应,所以滤渣中一定有银和铜。故答案为:银、铜或Ag、Cu。
【点评】本题难度不大,掌握金属的化学性质、铁锈蚀的条件是正确并能灵活运用是正确解答本题的关键。
7.(2025春 渝北区月考)某去污盐主要成分为过碳酸钠(2Na2CO3 H2O2),溶于水产生Na2CO3和H2O2,去污原理之一是H2O2在一定温度下释放出活性氧,溶解的活性氧对织物上的污渍起氧化作用达到去污目的。
【提出问题】探究影响该去污盐释放氧和溶解氧的因素。
【实验及数据记录】实验小组设计并进行了以下实验,数据如表:
(说明:1g该去污盐溶于水中产生的H2O2与0.92mL30%H2O2溶液中含有的H2O2相当)
实验 物质 水/mL 温度/℃ 释放氧持续时间/s 最大溶解氧/(mg/L)
① 1g去污盐 100 60 100 0.8
② 5g去污盐 100 40 110 1.3
③ 5g去污盐 100 60 140 2.2
④ 5g去污盐 100 80 60 0.6
⑤ 10g去污盐 100 60 360 4.4
⑥ 0.92mL30%H2O2溶液 100 60 78 0.5
⑦ 1g纯Na2CO3 100 60 0 0
【实验分析】
(1)写出H2O2在一定温度下释放出氧气的化学方程式 。
(2)分析数据可知,去污盐释放氧和溶解氧的最佳温度是 60 ℃。分析80℃时,5g去污盐在100mL水中,最大溶氧量少的原因是 温度过高,过氧化氢分解速率过快,氧气来不及溶解就逸出 。
(3)对比实验①、⑥和⑦,可推测去污盐溶于水后产生的Na2CO3的作用是 促进过氧化氢释放氧和溶解氧 。
【实验结论】
(4)分析数据可知,影响该去污盐释放氧和溶解氧的因素除温度外,还有 去污盐质量 。
【实验拓展】
(5)实验小组要测定1g去污盐能释放氧气的最大体积,取1g该去污盐完全溶解在100mL水中,充分加热并测定气体体积。可选用以下装置 CEF (填字母)连接进行实验。
【实验反思】
(6)有同学提出该方法测定的氧气体积有误差,原因是 加热过程中部分水蒸气随氧气一起逸出,导致测定的氧气体积偏大 。
【考点】影响化学反应速率的因素探究.
【专题】科学探究.
【答案】(1);
(2)60;温度过高,过氧化氢分解速率过快,氧气来不及溶解就逸出;
(3)促进过氧化氢释放氧和溶解氧;
(4)去污盐质量;
(5)CEF;
(6)加热过程中部分水蒸气随氧气一起逸出,导致测定的氧气体积偏大。
【分析】(1)根据实验室制取氧气的反应原理分析;
(2)根据表中数据进行分析;
(3)根据表中数据进行分析;
(4)根据控制变量法分析;
(5)根据测定气体体积的方法进行分析;
(6)根据加热过程中部分水蒸气随氧气一起逸出分析。
【解答】解:(1)过氧化氢在一定温度下反应生成水和氧气,该反应的化学方程式为:;故答案为:;
(2)实验②、③、④中温度不同,其他因素相同,可以探究温度对去污盐释放和溶解氧的影响,由表中数据可知,60℃时,释放氧持续时间最长,最大溶解氧量最大,则去污盐释放和溶解氧的最佳温度是60℃;80℃时,5g去污盐在100mL水中,最大溶解氧量少的原因是:温度过高,过氧化氢分解速率过快,氧气来不及溶解就逸出。故答案为:60;温度过高,过氧化氢分解速率过快,氧气来不及溶解就逸出;
(3)对比实验①、⑥可知,相同条件下,去污盐释放氧持续时间长,最大溶解氧量大,由实验⑦可知,碳酸钠溶于水后,不能释放氧气,故可知推测去污盐溶于水后碳酸钠的作用是:促进过氧化氢释放氧和溶解氧;故答案为:促进过氧
化氢释放氧和溶解氧;
(4)由表中数据可知,相同条件下,去污盐的质量不同,释放氧持续时间和最大溶解氧不同,故分析数据可知,影响该去污盐释放氧和溶解氧的因素除温度外,还有去污盐的质量;故答案为:去污盐质量;
(5)取1g该去污盐完全溶解在100mL水中,充分加热制取氧气,选固液加热型发生装置C,要想测得生成氧气的体积,可选择E、F装置,将氧气从E装置短管通入,水从长管排出,用量筒测量排出水的体积,排出水的体积就是生成氧气的体积,故答案为:CEF;
(6)加热过程中部分水蒸气随氧气一起逸出,导致测定的氧气体积偏大,故该方法测定的氧气体积有误差。故答案为:加热过程中部分水蒸气随氧气一起逸出,导致测定的氧气体积偏大。
【点评】本题主要考查影响化学反应速率的因素探究等,注意完成此题,可以从题干抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
8.(2025 白云区一模)化学兴趣小组对铁生锈的实验进行探究。
实验一:探究铁生锈的条件
如图1所示进行实验,一段时间后观察到C中铁钉表面有红色固体产生,A、B中铁钉无明显变化。
(1)图1中能证明“与H2O接触是铁生锈条件之一”的对比现象为 A中铁钉不生锈,C中铁钉生锈 。
结论:铁生锈的条件是与水和氧气同时接触。
(2)图1实验耗时长,且现象对比不够明显。为了在课堂上演示铁钉锈蚀的过程,设计如下表实验,实验装置如图2,利用传感器测得数据如图3。
实验序号 实验内容 传感器
1 5支铁钉放在干燥的空气中
2 5支铁钉放在煮沸后冷却的水中,并用油封
3 _____
4 5支铁钉一半浸没在食盐水中,一半接触空气
5 5支铁钉覆盖酸膜并接触空气
①请将表中实验序号为3的内容补充完整: 5支铁钉一半浸没在水中,一半接触空气 ;实验前将所有铁钉用稀盐酸进行除锈,用化学方程式表示该过程 Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O ;
②分析图3中实验4和5数据可以得出的结论: 酸溶液比盐溶液更容易促进铁生锈 。
实验二:变废为宝——回收铁钉
用足量稀盐酸洗涤回收的铁钉,发现铁锈逐渐消失,溶液由无色变成略带浅绿色的黄色,同时有少量气泡产生,反应停止后,溶液为浅绿色。
查阅资料: Ⅰ.铁可以和氯化铁溶液发生化合反应: 2FeCl3+Fe=3FeCl2 。(写出化学方程式) Ⅱ.滴加KSCN溶液,如果溶液变成血红色,则原溶液中含有铁离子。
(3)①为了证明反应停止后的溶液中不含有铁离子,小组同学检验的操作和现象是:取少量溶液于试管中, 滴加KSCN溶液,溶液不变色 。
②将10g表面生锈的铁钉(杂质已忽略)放入盛有100g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中,反应停止后,取出铁钉洗涤、干燥、称量,质量为3.8g,原生锈铁钉中铁元素的质量分数为 94% 。
【考点】探究金属锈蚀的条件.
【专题】科学探究.
【答案】(1)A中铁钉不生锈,C中铁钉生锈;
(2)①5支铁钉一半浸没在水中,一半接触空气;Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O;
②酸溶液比盐溶液更容易促进铁生锈;
实验二:2FeCl3+Fe=3FeCl2;
(3)①滴加KSCN溶液,溶液不变色;
②94%。
【分析】(1)根据试管A中铁钉只与氧气接触,试管C中铁钉与水、氧气同时接触,试管A中铁钉不生锈,试管C中铁钉生锈来分析解答;
(2)①根据对比实验的要求来分析解答;根据稀盐酸能和氧化铁反应生成氯化铁和水来分析解答;
②根据图3中实验4和5数据来分析解答;
实验二:根据铁可以和氯化铁溶液发生化合反应生成氯化亚铁来分析解答;
(3)①根据滴加KSCN溶液,若溶液变成血红色,则原溶液中含有铁离子来分析解答;
②根据题中数据和质量守恒定律来分析解答。
【解答】解:(1)试管A中铁钉只与氧气接触,试管B铁钉只与水接触,试管C中铁钉与水、氧气同时接触,其中试管A中铁钉不生锈,试管C中铁钉生锈,则说明铁钉生锈时需要与水接触,故图1中能证明“与H2O接触是铁生锈条件之一”的对比现象为A中铁钉不生锈,C中铁钉生锈;
(2)①表中实验序号为3的内容补充为5支铁钉一半浸没在水中,一半接触空气(与4进行对比),实验前将所有铁钉用稀盐酸进行除锈,稀盐酸能和氧化铁反应生成氯化铁和水,反应的化学方程式是Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O;
②图3中实验4和5数据可以得出的结论是酸溶液比盐溶液更容易促进铁生锈,是因为5比4消耗氧气更彻底;
实验二:铁可以和氯化铁溶液发生化合反应生成氯化亚铁,反应的化学方程式是2FeCl3+Fe=3FeCl2;
(3)①为了证明反应停止后的溶液中不含有铁离子,小组同学检验的操作和现象是取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液不变色;
②根据题意可知,氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,氯化铁和铁反应产生氯化亚铁,充分反应后都生成了氯化亚铁,根据质量守恒定律可知,氯化亚铁中的氯元素全部来自于盐酸,盐酸中氯元素的质量为7.3g100%=7.1g,在氯化亚铁中,铁元素与氯元素的质量比为56:(35.5×2)=56:71,则氯化亚铁中铁元素的质量为7.1g5.6g,则原生锈铁钉中铁元素的质量分数为100%=94%。
故答案为:(1)A中铁钉不生锈,C中铁钉生锈;
(2)①5支铁钉一半浸没在水中,一半接触空气;Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O;
②酸溶液比盐溶液更容易促进铁生锈;
实验二:2FeCl3+Fe=3FeCl2;
(3)①滴加KSCN溶液,溶液不变色;
②94%。
【点评】本题主要考查物质的性质,解答时要根据各种物质的性质,结合各方面条件进行分析、判断,从而得出正确的结论。
9.(2025 北京模拟)阿司匹林(C9H8O4)是一种用于解热镇痛的抗炎药。实验小组对无催化剂合成阿司匹林产率的影响因素进行了探究。
【进行实验】
取水杨酸和乙酸酐于烧瓶中,在不同温度下,采用500r/min的转速进行磁力搅拌,反应一段时间后冷却结晶,洗涤干燥,称量得到的阿司匹林的质量,并计算产率。实验记录如下:
实验序号 水杨酸的质量/g 乙酸酐的体积/mL 温度/℃ 反应时间/min 产率/%
① 3.5 3.5 85 20 63.73
② 3.5 3.5 85 25 75.25
③ 3.5 3.5 85 30 45.64
④ 3.5 2.4 85 25 29.81
⑤ 3.5 4.7 85 25 58.77
⑥ 3.5 3.5 75 25 43.44
⑦ 3.5 3.5 95 25 19.93
【解释与结论】
(1)阿司匹林(C9H8O4)中氢、氧原子的个数比为 2:1 。
(2)①②③的目的是 探究反应时间对无催化剂合成阿司匹林产率的影响 。
(3)得出“乙酸酐的体积对无催化剂合成阿司匹林的产率有影响”的结论,依据的一组实验是 ②④⑤ (填序号)。
(4)依据表中数据分析,无催化剂合成阿司匹林的最佳实验条件是3.5g水杨酸、3.5mL乙酸酐、 温度为85℃、反应时间为25min 。
【反思与评价】
(5)继续实验探究磁力搅拌转速对无催化剂合成阿司匹林的产率是否有影响,实验方案为: 取3.5g水杨酸和3.5mL乙酸酐于烧瓶中,在85℃下,采用100r/min、200r/min、300r/min、400r/min、500r/min、600r/min、1000r/min、的转速进行磁力搅拌,反应一段时间后冷却结晶,洗涤干燥,称量得到的阿司匹林的质量,并计算产率(答案不唯一) 。
【考点】影响化学反应速率的因素探究.
【专题】科学探究.
【答案】(1)2:1;
(2)探究反应时间对无催化剂合成阿司匹林产率的影响;
(3)②④⑤;
(4)温度为85℃、反应时间为25min;
(5)取3.5g水杨酸和3.5mL乙酸酐于烧瓶中,在85℃下,采用100r/min、200r/min、300r/min、400r/min、500r/min、600r/min、1000r/min、的转速进行磁力搅拌,反应一段时间后冷却结晶,洗涤干燥,称量得到的阿司匹林的质量,并计算产率(答案不唯一)。
【分析】(1)根据化学式分析;
(2)根据控制变量法分析;
(3)根据控制变量法分析;
(4)根据表中数据分析;
(5)根据控制变量法结合表中信息分析。
【解答】解:(1)阿司匹林(C9H8O4)中氢、氧原子的个数比为8:4=2:1;故答案为:2:1;
(2)①②③的目的是在水杨酸的质量、乙酸酐体积、温度等条件相同时,探究反应时间对无催化剂合成阿司匹林产率的影响;故答案为:探究反应时间对无催化剂合成阿司匹林产率的影响;
(3)得出“乙酸酐的体积对无催化剂合成阿司匹林的产率有影响”的结论,依据的一组实验是②④⑤(是因为除去乙酸酐的体积不同外,其它条件相同);故答案为:②④⑤;
(4)依据表中数据分析,无催化剂合成阿司匹林的最佳实验条件是3.5g水杨酸、3.5mL乙酸酐、温度为85℃、反应时间为25min;故答案为:温度为85℃、反应时间为25min;
(5)要想探究磁力搅拌转速对无催化剂合成阿司匹林的产率是否有影响,需要控制其他变量相同,多设计不同转速下进行实验,所以实验方案为:取3.5g水杨酸和3.5mL乙酸酐于烧瓶中,在85℃下,采用100r/min、200r/min、300r/min、400r/min、500r/min、600r/min、1000r/min、的转速进行磁力搅拌,反应一段时间后冷却结晶,洗涤干燥,称量得到的阿司匹林的质量,并计算产率。故答案为:取3.5g水杨酸和3.5mL乙酸酐于烧瓶中,在85℃下,采用100r/min、200r/min、300r/min、400r/min、500r/min、600r/min、1000r/min、的转速进行磁力搅拌,反应一段时间后冷却结晶,洗涤干燥,称量得到的阿司匹林的质量,并计算产率(答案不唯一)。
【点评】本题主要考查影响化学反应速率的因素探究等,注意完成此题,可以从题干抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
10.(2025 渝中区二模)久置的铜表面易形成锈斑,需定期除锈抛光。某同学对此进行探究。
任务一探究铜锈的成分
【查阅资料】常见的铜锈成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl或两者的混合物。
【实验探究】
(1)取少量铜锈,加入足量稀硝酸,铜锈溶解,有气泡产生,再加入硝酸银溶液, 有白色沉淀产生 (填现象),说明铜锈成分为Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。
任务二模拟Cu2(OH)3Cl的生成
【实验探究】向蒸馏水中加入CuCl粉末,每隔10min测一次pH,结果如图。
【讨论分析】
(2)CuCl转化为Cu2(OH)3Cl分两个阶段:
①前10分钟:CuCl与水生成Cu2O,化学方程式为 2CuCl+H2O=Cu2O+2HCl 。
②第10~20分钟:部分Cu2O在酸性溶液中,吸收某常见气体 O2 (填化学式)而生成Cu2(OH)3Cl。
任务三探究化学抛光原理
除锈、打磨后的铜器表面仍有许多微小凸起(铜),为有效除去凸起的铜,需加入化学抛光液(其有效成分为H2SO4和H2O2)。
【实验探究】实验操作及现象如下:
编号 试剂 现象
① 铜丝+10mL30%H2O2 铜丝表面产生黑色氧化膜(CuO)
② 铜丝+10mL30%H2O2+1mL稀H2SO4 铜丝表面变光亮,溶液变蓝
【讨论分析】
(3)抛光过程包含过程1和过程2。
过程1:产生氧化膜。该反应中化合价不变的是 H (填元素符号)。
过程2:除去氧化膜。除去氧化膜的物质为 H2SO4 (填化学式)。
任务四探究抛光过程中影响H2O2分解速率的因素
【实验探究】实验操作如下:
编号 试剂 温度 收集100mLO2所需时间
③ 10mL30%的H2O2、1mL14%的CuSO4、1mL30%的H2SO4溶液 30℃ 30s
④ 10mL30%的H2O2、 1mL14%的CuSO4 、1mL10%的H2SO4溶液 30℃ 60s
⑤ 10mL30%的H2O2、1mL14%的CuSO4、1mL30%的H2SO4溶液 80℃ 15s
【讨论分析】
(4)由③④可得出结论:在相同条件下,硫酸溶液浓度越大,H2O2分解的速率越快。请将④中缺少的试剂补充完整。
(5)由③⑤可得出的结论是:相同条件下,