2024年中考化学高频专题提分训练：科学探究题

2024年中考化学高频专题提分训练：科学探究题 1.“富氧空气”是指氧气含量高于普通空气的气体，可用于航天、医疗炼钢等。某化学兴趣小组欲混制“富氧空气”并开展相关探究，进行了以下实验。 Ⅰ.混制“富氧空气”    (1)实验室中常用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气。 ①该方法制取氧气的化学方程式是 。 ②现将一定体积5%的过氧化氢溶液加到二氧化锰中，用排水法收集氧气。请从图1中选择合适的仪器（每种仪器限用一次）完成该实验，需要用到的仪器是 （填字母）。 (2)混制“富氧空气”：利用图2所示装置，用纯氮气及上述实验制取的氧气，混制一瓶（集气瓶容积为300mL）氧气体积分数40%的“富氧空气”，气体应从装置中的 （“a”或“b”）端通入，先通入氮气排出150mL水，再通入氧气排出 mL水。 Ⅱ.测定“富氧空气”中氧气的含量 (3)用图3装置测定.上述实验中制得的“富氧空气”中氧气的含量。    【实验步骤】 ①测得硬质玻璃管的容积为60mL，检查装置的气密性。 ②在硬质玻璃管中装入铜粉并充满“富氧空气”，将注射器的活塞调整到25mL刻度处，连接好仪器并夹紧弹簧夹。 ③开始加热并不断挤压气球，观察现象。 ④反应结束并冷却至室温后，挤出气球内的气体，打开弹簧夹，此时注射器活塞停留在3mL处。 【反思交流】 ①通过计算可知该“富氧空气”中氧气所占体积分数约是 %（结果保留一位小数）。 ②分析计算结果，你认为本实验中可能引起测量结果不准确的因素是 。 Ⅲ.研究“富氧空气”的应用 (4)通过重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧的实验，得到有关数据如图4、图5。    ①结合图4，请写出燃烧时的温度与空气中氧气含量的关系： 。 ②结合图5，简述减少燃料燃烧产生尾气污染的措施： 。 2.某同学在学习木炭和氧化铜反应的知识后，产生了疑问：木炭与氧化铜反应生成的气体有哪些?同学们带着疑问进行了下列探究： [提出猜想]猜想一：只有CO2；猜想二：只有CO；猜想三： 。 [查阅资料]没有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇二氧化碳无变化，但遇到微量一氧化碳会立即变成蓝色。 [实验步骤]连接好实验装置，并进行实验，装置如下图所示（夹持仪器已省） ： 步骤一：实验前先通一段时间N2；步骤二：点燃酒精喷灯加热。 玻璃管中的现象是 。 [实验结论] （1）若观察到氯化钯试纸不变色，澄清石灰水变浑浊，则猜想一成立， 请写出澄清石灰水变浑浊的化学方程式： 。 （2）若观察到氯化钯试纸变蓝，澄清石灰水不变浑浊，则猜想 成立。 （3）若观察到氯化钯试纸 ，澄清石灰水 ，则猜想三成立。 [实验反思] （1）该实验开始前通一会儿N2的目的是： 。 （2）有同学认为该装置需要添加尾气处理装置，你认为是否需要?请说明理由。 。 3.元旦联欢会上，化学老师给同学们表演了一个“水能生火”的魔术（如图所示），他将包有过氧化钠（Na2O2）粉末的脱脂棉放在石棉网上，向棉花上滴了几滴水，棉花立刻燃烧了起来。同学们产生了浓厚的兴趣，为什么脱脂棉会燃烧起来呢？ 【提出猜想】a.甲同学认为过氧化钠（Na₂O₂）与水反应生成了可以支持燃烧的物质。 b.乙同学又根据燃烧的条件，对甲同学的猜想进行了补充：此反应放热。 【实验与分析】同学们设计了如图的实验装置来验证上述猜想。 （1）打开分液漏斗的活塞，控制水滴加的速度，看到试管中有气泡产生，将带火星的木条靠近P出口，看到木条复燃，证明此气体是 。烧杯中有 现象出现，从而证明乙同学的猜想。 （2）完成了以上实验，老师介绍该反应的产物共有两种，于是同学们又展开了进一步的研究，继续探究反应后生成的另一种物质。请你回答：另一种产物必含的元素是 。 【查阅资料】过氧化钠不仅可以和水发生反应，也可以和二氧化碳反应生成碳酸钠（Na2CO3）固体和氧气，该反应的化学方程式是 。因此过氧化钠经常被用于潜水艇和防毒面具中提供氧气。 【补充实验】明确了以上性质，丙同学又设计了一个实验（如图）：将一团包有过氧化钠粉末的棉花塞到漏斗中，漏斗下方点燃一支包有短蜡烛（蜡烛火焰与棉花不接触），一段时间后棉花燃烧。这主要是因为蜡烛燃烧生成能与过氧化钠（Na2O2）反应的物质 ，同时反应放热。 【实验反思】结合上述实验事实，同学们对于保存过氧化钠固体提出了安全建议是： 。 4.某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验。请你参与他们进行的探究活动： 【提出问题】久置氢氧化钠固体的成分是什么？ 【猜想与假设】 (1)猜想一：全部是NaOH；猜想二：全部是Na2CO3；猜想三： 。 【实验与探究】 (2)实验如下： 实验方案 实验现象 结论及解释 方案一：取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后加入足量的稀盐酸。 实验过程中始终没有气泡产生。 则证明猜想 成立 方案二：另取固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加少许氯化钡溶液。 实验过程中产生 。 则证明猜想二或三成立。 (3)为了进一步的验证猜想结果，小明同学提出如下实验方案：继续方案二的实验，过滤，然后向滤液中滴加无色酚酞试液，若酚酞不变红，则猜想 成立，若酚酞变红，则另一猜想成立。通过查阅资料知道，氯化钡溶液呈中性，小华同学立即对小明同学的方案提出了质疑，理由是 ，因此他认为该方案的操作步骤中应该改进的是 。该实验中氯化钡溶液 （填“能”或“不能”）用氢氧化钡溶液代替。 【反思与交流】 (4)久置的固体氢氧化钠变质的原因是（用化学方程式表示） ，因此小红同学提出，实验室里氢氧化钠要 保存。 5.小李将实验剩余的FeCl3溶液倒入含有H2O2的废液缸，立即产生大量的无色气泡。 （1）小李根据组成的元素猜测，无色气体可能是H2、O2、HCl、Cl2中的一种或多种。 【查阅资料】①Cl2是黄绿色、有刺激性气味的气体； ②FeCl3在水中解离出Fe3+、Cl-。 根据资料，小李可排除的气体为 ，理由是 。 （实验一）为进一步验证该气体成分，他用燃着的木条伸入收集满该气体的小试管中，只观察到木条燃得更旺，则该气体一定含 。 （2）小李认为上述过程中FeCl3溶液作了H2O2分解的催化剂。 （实验二）为了进一步探究哪种离子起催化作用，他做了下图所示的对比实验。若要证明FeCl3溶液中的Fe3+对H2O2溶分解起催化作用，除观察到试管c中无明显现象外，还需观察到的现象为 。 （3）小王同学认为由此得出“FeCl3溶液作H2O2分解的催化剂”的结论不严谨，还需要补充实验来进一步探究，他们又设计了如下实验。 （实验三） 【得出结论】要证明FeCl3溶液作H2O2分解的催化剂，须满足以下两个方面的条件： ①从定性角度需观察到 （填序号）的现象。 A．实验一     B．实验二     C．实验三 ②从定量角度需得到的关系式为 m1＝ （用m2和m3表示）。 6.某兴趣小组同学设计实验验证人体呼吸作用产生二氧化碳。 Ⅰ、知识链接 (1)人类进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸，通过酶的催化作用，把糖类等有机物转化为二氧化碳和水。葡萄糖（C6H12O6）在人体内参与呼吸作用的化学反应方程式为 。 Ⅱ、实验验证 (2)初始实验：如图1所示，甲同学通过导管向澄清石灰水中吹气，观察到澄清石灰水变浑浊，于是得出结论：人体呼吸作用产生二氧化碳。    ①澄清石灰水变浑浊的化学反应方程式为 。 ②经过讨论，同学们认为图1实验不足以得出正确结论，原因是吸入的空气中 。 (3)改进实验：同学们改进实验装置如图2所示。检验气密性良好后，在A、B瓶中装入等浓度等体积、足量的澄清石灰水。乙同学对着同一套装置吹嘴做了相同时长、相同气流速度的吸气和呼气，通过单向阀控制后的吸气步骤和呼气步骤气流方向如图2所示，观察现象。 ①实验时做相同时长、相同气流速度的吸气和呼气动作的目的是 ，便于对比实验现象。 ②实验过程中若观察到 现象，则说明人体呼吸作用产生二氧化碳。 (4)数字化实验：同学们又进行如图3所示实验，把氧气浓度、二氧化碳浓度和湿度传感器探头放入有少量空气的保鲜袋中，打开仪器开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据如图4所示，纵坐标为某一气体体积分数（%），横坐标为时间（s）。 ①实验中没有进行数据采集的其余气体的主要成分为 。 ②能说明人体呼吸作用产生二氧化碳的曲线是 。 ③根据图4中信息，推断Z曲线在下降后又略有上升的可能的原因是 。 7.类比法是化学研究物质的重要方法之一草酸（C2H2O4）的化学性质与碳酸相似，草酸受热会分解得到三种氧化物。某化学兴趣小组对草酸的有关性质进行了探究，请按要求回答相关的问题： 【提出猜想】 （1）草酸能够使紫色石蕊试液变为 。 （2）草酸受热会分解得到的三种氧化物可能是 ，猜想的依据是 。 【查阅资料】（1）无水硫酸铜是一种白色粉末物质，遇水变蓝色的硫酸铜晶体。 （2）向氯化钯溶液中通入CO，产生黑色沉淀。 【实验探究】兴趣小组为验证猜想，将草酸受热后得到的气体，依次通过了装置A、B、C： 【实验结论】（3）当装置中出现实验现象是 ，证明猜想是正确的。 【实验反思】（4）①实验装置中气球所起的作用是 。 ②装置A和B能否对调并说明理由 。 8.图1为学习小组利用数字化传感器测得的溶质质量分数为3.65%盐酸与溶质质量分数为2%氢氧化钠溶液反应过程中溶液pH变化图像。（注：所用溶液均视为稀溶液，密度近似看做1g/mL） （1）该反应的化学方程式为 。 （2）当溶液呈中性时，所消耗2%氢氧化钠溶液的体积是 mL，实验室用5%的NaOH溶液配制50mL 2%的NaOH溶液用于实验，则需要量取5%的NaOH溶液 mL。 （3）请在图2虚线框内将b点时溶液中的微粒补充完整 。 （4）小明的学校实验室并无配置数字化传感器，但小明也想探究“盐酸和NaOH溶液之间是否发生了化学反应”。总体上有两个方案： 方案一：检测盐酸和NaOH溶液混合之后有无新物质生成。 方案二：检测盐酸或NaOH溶液在混合后 。 经过动手实验和一番思考，小明决定采用方案 来探究“盐酸和NaOH溶液之间是否发生了化学反应”，原因是 。 现可提供的试剂有：盐酸、氢氧化钠溶液、锌粒、细铁丝、氧化铜粉末、氧化铁粉末、石蕊、酚酞、硫酸铜溶液、氯化铁溶液。请帮小明补充实验设计。 选取试剂类别 实验操作 预期现象及结论 酸碱指示剂 向盛有NaOH溶液的烧杯中滴入几滴酚酞，混匀：再向烧杯中缓慢滴入稀盐酸并不断搅拌。 若观察到溶液由红色恰好变无色，说明NaOH被消耗掉了。 （填物质类别） 向混合后的溶液中加入 （填具体物质），振荡，观察现象。 若观察到 ，说明 。 （填物质类别） 向混合后的溶液中加入 （填具体物质），振荡，观察现象。 若观察到 ，说明 。 9.不用火、不用电，只需拆开发热包倒入凉水，就能享用美食的自热食品受到消费者的追捧。兴趣小组同学针对发热包展开下列探究活动。 【查阅资料】Ⅰ、发热包中物质主要成分是氧化钙、碳酸钠和铝粉。Ⅱ、铝和氢氧化钠溶液反应能生成氢气。 探究：确定气体的成分 小明买了一盒自热米饭，取出发热包加入凉水发生剧烈反应，迅速放出大量的热。同时发热包内固体物质变硬、结块，接着小明向使用后的发热包中加入稀盐酸，观察到产生无色气体，于是对产生的气体成分展开进一步探究。 【假设猜想】猜想一：H2；猜想二：CO2；猜想三：H2和CO2。 【实验设计】小明同学设计如图实验装置，对气体成分进行探究。 【观察现象】 (1)甲装置中澄清石灰水变浑浊，丁装置中观察到 ，同时试管壁上有水珠产生。 【得出结论】猜想三正确。 【表达交流】 (2)写出乙装置中反应的化学方程式 。 (3)丙装置的作用是 。 【拓展应用】 (4)通过以上探究，“自热米饭”的发热包应 保存，使用后的发热包应包好，按照垃圾分类投放。 10．已知草酸(H2C2O4)加热时在浓硫酸的催化作用下会发生分解反应，某化学兴趣小组对草酸分解的产物产生了兴趣，请你参与： 【提出猜想】甲：CO2，H2O；乙：CO，H2O；丙：NH3，CO2，H2O；丁：CO2，CO，H2O。 (1)某同学认为丙同学的猜想是错误的，理由是 。 【查阅资料】无水CuSO4遇水变蓝。 【进行实验】为了验证上述猜想，将草酸在一定条件下分解的产物依次通过如图所示的装置： (2)A、B装置的顺序不能颠倒，原因是 。 (3)实验中观察到A中无水CuSO4变蓝，B、D中澄清石灰水(足量)变浑浊，C中红棕色粉末变成黑色，由此推断 同学猜想成立，写出B中发生反应的化学方程式 。 【得出结论】 (4)草酸分解的化学方程式为 。 【反思与评价】 (5)从环保角度考虑，上述实验的不足之处是 。 11.某化学兴趣小组对课本“测定空气中氧气的含量”实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生质疑，于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。 【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底瓶内燃烧熄灭后，容器中是否有氧气剩余？ 【作出猜想】猜想①：有氧气剩余；猜想②：无氧气剩余。 【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然也被点燃。 （1）激光笔的作用是 。 （2）红磷燃烧产物与瓶底的热水发生化合反应生成磷酸(化学式为H3PO4)，其反应的化学方程式为 。 【实验结论】（3）根据上述实验现象，得出的结论是：猜想 正确。 （4）课本上用红磷燃烧的方法 (填“能”或“不能”)精确地测定空气中氧气的含量，理由是 。 【拓展延伸】图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。 （5）在图2中 (填“A、B、C、D、E”)点时红磷燃烧熄灭；白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 段(用图2中字母表示))。 【反思与评价】（6）兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段，得出了“不同物质燃烧，需要的氧气浓度不一样”的结论。同学们由此联想到课本上的一个实验： (填物质名称)在空气中不能点燃，但在氧气中能点燃并剧烈燃烧。 12.为探究盐酸的化学性质，某化学小组做了如图实验： （1）B 试管中的实验现象为 ，C 试管中所发生反应的化学方程式为 。 （2）将反应后 D、E 试管中的废液倒入一个洁净的烧杯中，观察到烧杯中先有气泡产生，后有白色沉淀出现。将烧杯中的混合物过滤，得到白色沉淀和无色滤液。同学们对滤液中溶质的成分进行探究。 【提出问题】滤液中溶质的成分是什么? 【作出猜想】猜想一：NaCl    猜想二：NaCl 和 CaCl2 猜想三： 猜想四：NaCl、CaCl2和 HCl 经分析，猜想四不可能，理由是 。 【设计实验】请完成实验报告。 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量滤液于试管中，滴加适量的碳酸钠溶液。 猜想二不成立 取少量滤液于试管中，滴加 （填名称） 猜想三成立 【迁移拓展】 （1）某兴趣小组同学利用数字化传感器探究稀盐酸和氢氧化钠溶液的反应过程，测得烧杯中溶液的 pH 随滴加液体体积变化的曲线如图所示。 ①a、b、c 三点所示的 pH 能说明氢氧化钠与盐酸发生了化学反应的是 。 ②c 点所示溶液中，溶质有 。 ③向一定量的 NaOH 溶液中滴加少量盐酸后，可以加入 （填字母）来证明两者发生了反应。 ANa2CO3溶液 BAgNO3溶液 CFe D酚酞溶液 （2）氢氧化钠和氢氧化钙有一些相似的化学性质，是因为在不同的碱溶液中都含有 。 13.“五一”假期，小明对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究． 【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？ 【猜想与假设】a．可能与硫酸的质量分数有关；b．可能与锌的形状有关． 【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验． 实验编号 硫酸的质量分数（均取20mL） 锌的形状（均取1g） 氢气的体积（mL） ① 20% 锌粒 31.7 ② 20% 锌片 50.9 ③ 30% 锌粒 61.7 ④ 30% 锌片 79.9 （1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式 ． （2）小兵用右图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是 ，氢气应从 （填e或f或g）管通入． 【收集证据】（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是 ． 【得出结论】（4）结论是 ． 14．某化学兴趣小组围绕“酸碱中和反应”，在老师引导下开展实验探究活动。 【实验项目】设计实验以观察到的明显现象，证明稀硫酸与氢氧化钾溶液能发生反应。 【实验探究】将稀硫酸与氢氧化钾溶液分别按以下三种实验方案进行操作、完成实验。 方案Ⅰ：测定溶液pH的变化 (1)甲同学将___________，测定得到如图1所示的实验过程中溶液pH变化，以作证明。 A．氢氧化钾溶液滴入稀硫酸中 B．稀硫酸滴入氢氧化钾溶液中 方案Ⅱ：测量溶液混合过程中的温度变化 (2)乙同学测量得到如图2所示的实验过程中混合溶液的温度变化，以作证明、且发生的反应是放热反应。图2中B点表示的含义是 。 方案Ⅲ：借助酸碱指示剂使溶液发生的颜色变化： (3)丙同学设计如图3所示实验，观察到 ，以作证明。 【实验结论】 (4)稀硫酸与氢氧化钾溶液能发生反应，化学方程式为 。 【实验反思】研究图3所示实验(除酚酞外)，反应后溶液中溶质的成分有哪些？ 【提出猜想】 (5)猜想Ⅰ： ；猜想Ⅱ：K2SO4和H2SO4；猜想Ⅲ：K2SO4和KOH。 同学们经讨论后发现猜想Ⅲ不合理，其理由是 。 【实验操作】 (6)兴趣小组选用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，根据观察到的 的实验现象，同学们一致确定猜想Ⅱ是正确的。 【实验讨论】 (7)同学们认为可用物质___________(填字母序号)代替选用的Fe2O3粉末，也能得到相同结果。 A．BaCl2 B．Zn C．K2CO3 D．NaOH E．紫色石蕊溶液 15.某同学在家中无意将小苏打和洁厕灵（主要成分为盐酸）混合在一起，观察到有气泡产生，他对二者反应后的成分产生兴趣，于是在学校实验室将一定量的小苏打和稀盐酸混合，充分反应后对产生气体的成分和反应后溶液的溶质成分进行探究。 探究一：产生的气体是什么? (1)该同学将收集到的气体通入澄清石灰水中，观察到 该气体是二氧化碳。 探究二：反应后溶液中溶质的成分是什么? 【猜想与假设】猜想一：氯化钠；猜想二：氯化钠、碳酸氢钠；猜想三：氯化钠、氯化氢。 【查阅资料】碳酸氢钠溶液显碱性。 【实验验证】 (2)请完善下面表格。 实验 实验操作 实验现象 实验结论 1 取少量反应后的溶液于烧杯中，滴加无色酚酞溶液 猜想二不成立 2 用玻璃棒蘸取少量反应后的溶液于湿润的pH试纸上，待显色后，与标准比色卡对照读数 pH<7 猜想 成立 3 取少量反应后的溶液于烧杯，加入 。 溶液变为蓝色 实验3中发生反应的化学方程式为 。 【反思交流】 (3)有同学指出上述实验操作中存在一处明显错误是 。 (4)根据洁厕灵的主要成分，判断使用洁厕灵时应注意 。 学科网（北京）股份有限公司 $$