2024年中考化学核心素养专题：科学探究题

2024年中考化学核心素养专题：科学探究题 1．“双吸剂”是一种常见袋装食品的保鲜剂，能吸收空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等。化学兴趣小组的同学在某食品袋中发现一包“双吸剂”，其标签如图所示。同学们对这包久置的“双吸剂”固体样品很好奇，设计实验进行探究。 品名：双吸剂 成份：铁粉、生石灰等 【提出问题】久置“双吸剂”固体的成分是什么? 【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下反应生成氯化亚铁。 【作出猜想】久置固体中可能含有、、、和。 【实验探究1】 (1)下表是小明设计的实验方案和记录的实验报告，请你补充完整。 实验操作 实验现象 实验结论 ①少量样品放入试管中，滴加一定量的 ，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口，导管另一端伸入澄清石灰水中。 试管中固体逐渐减少，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，澄清石灰水变浑浊。 样品中一定含有 ，不含 ②取少量样品放入试管中，加水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞试液。 试管底部有不溶物，上层清液由无色变为红色。 样品中含有 。 【实验质疑】 (2)小组同学通过讨论认为实验并不能得出一定不含的结论，理由是 、 （用化学方程式表示）。 为进一步确定这包久置的“双吸剂”固体的成分进行如下定量实验： 【实验探究2】取3g样品研碎，并用磁铁充分吸引后，得到剩余固体2.6g，按照如图流程进行实验，请回答相关问题： (3)操作二、操作三名称是 ； (4)固体I的成分是 （填物质化学式，下同）； (5)烧杯A中溶液和加入的碳酸钠溶液反应的化学方程式为 ； (6)依据实验探究1、2中现象的分析及数据计算判断，这包久置“双吸剂”固体的成分是 。 【实验反思】 (7)下列对实验探究1、2的反思，正确的是________（填字母序号）。 A．对物质成分的探究有时需要定性与定量实验的结合 B．实验探究1、2中都有气体产生，且生成的气体成分相同 C．实验探究2烧杯C中的溶质为和NaOH D．在原样品中氢氧化钙的质量分数最小 E．在原样品中加入足量盐酸有4个反应发生 2．化学是以实验为基础的科学，实验是科学探究的重要手段。学习了CO2的溶解性后，同学们对溶解了CO2的水做了进一步探究。 【提出问题】CO2在溶于水时，是否有CO2与水反应呢？兴趣小组的同学找来软塑料瓶进行了一系列的探究活动，请你参与： 【进行实验】 (1)甲同学想通过证明反应物消耗或减少来证明反应的发生。按如图所示进行实验，打开瓶盖，迅速将烧杯内的水倒入瓶中并拧紧瓶盖，振荡，一会后发现 ，甲同学得出结论：CO2能与水反应。 【反思交流1】 (2)乙同学认为甲同学的实验不足以证明CO2能与水反应，乙同学的理由是 。 【补充实验】乙同学取少量甲同学实验后软塑料瓶中的溶液于试管中，向其中滴加紫色石蕊试液，溶液变红，乙同学认为这可以说明CO2能与水反应。 【反思交流2】 (3)丙同学认为乙同学的实验也不足以证明CO2能与水反应，可能是 使紫色石蕊试液变红的。 【再次实验】 (4)该兴趣小组的同学经过思考、讨论，设计了如下实验方案，探究CO2能否与水反应，请你完成如下实验报告（同学们事先准备了若干干燥的喷有紫色石蕊试液的小花）。 实验操作 实验现象 结论 ①取一朵紫色小花，向其上面喷水 小花仍为紫色 。 ②把实验①中的紫色小花及一朵干燥的紫色小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中 干燥小花仍为紫色；喷水的小花由紫色变红色 。 【得出结论】 (5)CO2能与水反应，请写出该反应的化学方程式 。 3．小强和小明两位同学对黄色的FeCl3溶液产生了浓厚的兴趣,查阅资料获得如下信息: ①FeCl3能与Cu、Fe、Al等金属反应生成FeCl2 ,如: ; ②FeCl3溶液能使无色的苯酚溶液变成紫色 [提出问题]①FeCl3溶液与金属铝反应有哪些现象? ②FeCl3溶液中的哪种粒子使苯酚溶液变成紫色 [实验探究]取适量FeCl3溶液于试管中,进行如下实验: [思考与交流] （1）实验前,铝箔表面需要进行打磨处理,其目的是 。 （2）FeCl3溶液的pH 7（填“>”“<”或“=”）。 （3）溶液由黄色变成浅绿色的化学反应方程式为 。 （4）D中无色溶液的溶质是 （填化学式）。 （5）经分析，小强同学认为是 使苯酚溶液变成紫色,但小明同学认为若要得出此结论还需补做如下实验:在苯酚溶液中滴加稀盐酸.观察溶液是否变成紫色。小明的理由是 。 4．在某学校科技节上，化学家表演了一个神奇的魔术： (1)将两种无色溶液倒入同一酒杯中，立即变成了“红酒”； (2)向“红酒”中倒入另一种无色溶液，“红酒”就变成了“牛奶”； (3)向“牛奶”中倒入又一种无色溶液，“牛奶”就变成“发泡汽水”。 某化学兴趣小组利用所学的化学知识再现该化学魔术，请你与他们一起来完成探究实验，提供的药品：石蕊溶液、酚酞溶液、稀盐酸、氢氧化钠溶液、氢氧化钡溶液、氯化钠溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液。 【提出问题】变成红酒的两种无色液体的成分分别是什么？ 【猜想】小明：稀盐酸和石蕊溶液 小红：碳酸钠溶液和酚酞溶液 小强：氢氧化钠溶液和酚酞溶液 大家一致认为小明同学猜想明显不合理，原因是： ； 小红依据自己的猜想利用上述药品进行了如下实验： 实验步骤 实验现象 结论或化学方程式 达到效果 (1)取适量碳酸钠溶液于烧杯中，向其中滴加几滴酚酞溶液； 溶液变为红色 碳酸钠溶液呈 性 变成了“红酒” (2)向(1)“红酒”中加入适量无色 溶液； 溶液中红色褪去，并产生白色沉淀 该反应的化学方程式 。由“红酒”变成了“牛奶' (3)再向(2)“牛奶”中加入适量稀盐酸。 沉淀溶解，产生大量气泡 沉淀溶于稀盐酸 由“牛奶”变成了“汽水’ 【结论】小红成功再现了该化学魔术。 【反思】(1)小红的实验向我们展示了连续的实验变化，假设每次实验都恰好完全反应，最后在烧杯的溶液中(除了酚酞外)还一定大量存在的阳离子是 (写离子符号)； (2)小强依据自己的猜想和利用所提供的药品 (选填“能”或“不能”)重现该化学魔术。 5．某兴趣小组同学为了探究干电池中物质的成分，将电池剥开如图1所示，看到银白色金属片内包裹着许多黑色粉末，还闻到异味。 [提出问题]银白色金属是什么？什么物质产生的异味？黑色物质的成分是什么？ [网络搜索]干电池的成分有二氧化锰、铵盐等物质。 [实验设计]同学们分别设计实验进行探究。 实验1．甲同学取一小块外皮的银白色金属，放到硫酸铜溶液中，很快发现银白色金属表面附着了红色物质，他断定该银白色金属一定是铁。他的判断正确吗？（如果判断正确写反应的化学方程式，如果判断错误请举出另一种可能性的物质） 。 实验Ⅱ．乙同学取适量黑色物质与 混合置于研钵内研磨，嗅到刺激性气味，证明黑色物质中含有铵盐。 实验Ⅲ．丙同学将黑色物质加入适量的水中搅拌，静置后过滤，如图2所示。 （1）实验中玻璃棒的作用是 。 （2）过滤能把铵盐分离出来是基于铵盐什么样的性质？ 。 （3）取滤渣继续进行实验。将少量黑色滤渣装入试管中，加入过氧化氢溶液，产生大量气泡 ，证明该气体是氧气。实验中产生氧气反应的化学方程式为 。据此丙同学认为黑色物质中定含有二氧化锰。 [交流讨论]大家对丙同学的结论提出了质疑。丁同学认为除了二氧化锰外，氧化铜也能加快过氧化氢的分解，丙用实验的方法证明黑色物质不是氧化铜，他的实验和现象是 。 [结论与反思]查找的这条网络信息靠谱。干电池中有活泼金属、铵盐、二氧化锰。 6．据统计，我国每年报废的手机超过1亿部，若不进行有效回收利用，会造成巨大的浪费和污染。同学们对废旧手机中的金属回收产生兴趣。 [提出问题]从废旧手机中可以回收到哪些有价值的金属?如何回收? [查阅资料] I，手机电路板中的金属及其价格如下表所示: 种类 Fe Cu Al Ni (镍) Au Ag Pd (钯) 市场价格/ ( $/t) 365 7175.5 1710.5 14235 4.7*107 7.6*105 2.7*107 矿石中含量 72.4 0.87 29.1 1.02 4 120 0.4 手机电路板中含量 5 13 1 0.1 350 1380 210 说明: Fe、Cu、 A1、 Ni的含量用质量分数(%)表示，Au、 Ag、 Pd的含量的单位为“g/t”。 II. Ni的金属活动性位于氢前；Pd 的金属活动性位于氢后；NiCl2 溶液为绿色。 Ⅲ. [实验方案]第一步:选择值得回收的金属。 依据资料I中的数据，废旧手机中有回收价值的金属有Au、Ag、Cu、Pd, 原因是:①它们的市场价格较高;② 。 第二步:设计实验分离、回收部分金属。 序号 实验步骤 实验现象 Ⅰ 取一废旧手机电路板，用电吹风机靠近电路焊接点的焊锡吹热风，一段时间后，用镊子将金属电路从塑料板中拽出 焊锡熔化 Ⅱ 将金属电路放入烧杯中，加入过量稀盐酸浸泡 _______________ Ⅲ 取II中未溶解的金属电路，用蒸馏水洗净后，放入如图所示装置中，进行实验。 溶液逐渐变成蓝色，仍有微量金属固体未溶解 Ⅳ 过滤Ⅲ中烧杯中的物质，洗涤滤纸上的物质 滤纸上仍有微量金属固体 Ⅴ _______________ _______________ [问题讨论] （1）由步骤I中的现象，可推知的焊锡的物理性质是 。 （2）步骤II对应的实验现象是 。 （3）步骤II所得溶液中，一定含有的金属元素是 。 （4）步骤V的操作是：“向步骤IV获得滤液中加入一定量铁粉”。若该实验过程加入铁粉前后溶液中主要离子变化示意图如图所示。 ①图中“”所代表粒子的符号为 。 ②充分反应后过滤，滤纸上固体物质是 (写化学式); . ③写出该反应的化学方程式 。 7．某化学兴趣小组在实验室里探究某些酸碱盐的化学性质，分别做了如下实验。 (1)实验①的反应现象是 。 (2)向试管②中滴加了过量的氢氧化钠溶液仍无明显现象，要证明二者已经发生反应，可选用______（填字母）继续进行实验，以达到实验目的。 A．酚酞 B．硝酸钡溶液 C．试纸 D．碳酸钾溶液 (3)小组同学经讨论，认为反应物消失可以证明氢氧化钠与稀硫酸发生反应，接下来还想从生成物的角度验证氢氧化钠与稀硫酸发生了反应。 【查阅资料】氢氧化钠固体易溶于水和乙醇；硫酸钠为白色固体，易溶于水，难溶于乙醇。 小组同学根据上述资料重新设计了验证方案：将稀硫酸滴加到含氢氧化钠的乙醇溶液中，若观察到出现 ，说明生成了硫酸钠，证明氢氧化钠与稀硫酸发生了反应。 (4)实验③反应的化学方程式为 。 (5)小组同学实验结束后将实验①②两支试管反应后的物质倒入同一洁净的烧杯中，观察到有大量气泡产生，则①②两支试管混合后所得溶液的溶质所有可能组合为 。 8．蚊虫叮咬时能在皮肤内分泌出蚁酸刺激皮肤，课外小组同学决定对蚁酸进行探究。 【查阅资料】（1）蚁酸化学名称叫甲酸，化学式为 HCOOH； （2）蚁酸在一定条件下分解生成两种氧化物； （3）白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝；浓硫酸是常用的干燥剂，吸收混合气体中的水蒸气。 【提出问题】蚁酸的分解产物是什么？ 【猜想与假设】猜想①：H2O和CO2；猜想②：H2O和CO；猜想③：CO和CO2。 经讨论，小组同学认为猜想③是错误的，理由是 。 【实验探究】为了确认蚁酸分解的所有产物，小组同学设计实验，将蚁酸分解的产物通入下图所示的实验装置，并观察现象。 【现象与结论】实验中观察到A中无水硫酸铜变蓝，B中澄清石灰水未变浑浊，D中黑色粉末逐渐变红，E中澄清的石灰水变浑浊。 （1）写出E中发生的反应的化学方程式 。 （2）通过对实验现象的分析，上述猜想 正确； 【实验反思】（3）从环保的角度考虑，上述实验装置设计上存在的不足之处是 。 【拓展应用】（4）若一氧化碳中含有二氧化碳，应该如何除去？ 。 9．某化学小组围绕燃烧与灭火的主题开展了相关活动，试回答。    （1）图一中，红磷不燃烧的原因是 ，该实验能说明燃烧需要与充足氧气接触的对照实验是 。 （2）图二的改进装置与图一相比，其优点是 ；欲使图二中的红磷燃烧，可将试管从水中取出并 ，然后才能对试管加热。 （3）写出红磷燃烧的化学方程式 。 （4）图三的改进装置与图二相比，其优点是 。实验结束，待a试管冷却至室温后，将试管a倒置于水面以下，并取下橡皮塞，看到试管内的液面上升，可是进入试管内液体的体积小于1/5，原因可能是 。（答一点即可） 10．不锈钢(镀铬)保温杯，几乎每个家庭都有，有时用于婴幼儿喝水，有时用于外出游玩带茶水、咖啡、橙汁等，还有时用于盛放牛奶、热粥。最近有这样一条信息：“不锈钢(镀铬)保温杯不适合盛放呈酸性的饮品。”针对此，同学们展开了以下活动。 1．【活动一】验证铁与酸的反应 同学们用试管取少量的铁粉，加入足量的稀盐酸，观察到的现象 该反应方程式为 。 [得出结论] 铁能和酸发生反应。 【活动二】调查不锈钢保温杯镀铬的目的 【查阅资料】1 铬(Cr)是一种银白色金属，在空气中能形成一层致密的氧化膜。 2．硫酸亚铬(CrSO4)溶液呈蓝色。 [得出结论]不锈钢保温杯镀铬的目的是 。 【活动三】探究铬是否会和酸性溶液反应 (1)同学们进行了如图所示实验，短时间内无气泡产生，有人认为铬与酸不反应。有同学对此结论提出了质疑，理由是 。 (2)继续观察一段时间，铬片上产生气泡，溶液逐渐变为蓝色，有关反应的化学方程式是 。 3．【活动四】交流不锈钢(镀铬)保温杯的使用 不锈钢(镀铬)保温杯在使用时应注意 。 11．学校化学兴趣小组的同学知道二氧化镍能作过氧化氢（）分解的催化剂后，想再探究其他一些物质如是否也可作过氧化氢分解的催化剂．请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白． 【提出问题】能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ 【作出猜想】能作过氧化氢分解的催化剂． 【实验验证】 (1) 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一 有少量气泡木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解速率很慢． 实验二 在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量，然后将带火星的木条伸入试管中 产生大量的气泡木条复燃 【得出结论】能加快过氧化氢的分解速率，故能作过氧化氢分解的催化剂． 【反思提高】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验： 实验三： 【实验目的】 (2)探究 。 【实验步骤】 (3)①准确称量（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥， ；④对比反应前后的质量。 【交流讨论】如果在反应前后质量不变，则说明可以作过氧化氢分解的催化剂． 【提出新的问题】 (4)但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究 。 12．催化剂是重要的反应条件之一。德国科学家李斯特和美国科学家麦克米兰因在“不对称有机催化”上的突破性贡献，荣获2021年诺贝尔化学奖。 一、认识催化剂的应用 (1)1817年，化学家戴维发现：煤气（主要含一氧化碳）与空气在高温的铂丝表面持续反应，生成二氧化碳，请写出该反应的符号表达式 。欲证明铂丝作为此反应的催化剂，除了证明能改变该反应的反应速率外，还需要提供的证据是铂丝的质量和 在反应前后不变。 (2)常温下，氢气和氧气在催化剂铂表面反应的部分微观过程如图所示。 根据图，选择正确选项并排序： （填序号）。 A．每个羟基结合1个氢原子构成1个水分子 B．1个氧原子和1个氢原子结合成1个羟基 C．氢分子和氧分子分别分裂为氢原子、氧原子 D．1个氧原子和2个氢原子直接结合成1个水分子 (3)工业上制氢气可利用水煤气法，反应的原理是在铜的催化以及高温条件下，碳和水蒸气反应生成氢气和物质X，则物质X中肯定含有的元素为 。 二、探究不同催化剂的催化效果 查阅资料得知，红砖粉也可以催化过氧化氢的分解。那么，红砖粉催化的效果怎么样呢？小东同学设计了如下四个实验，实验装置如图，每次实验均用30mL10%的H2O2溶液，测定收集到100mL氧气所用时间，结果见下表。 序号 催化剂 收集100mL氧气所用的时间 1 无 2小时 2 0.1g二氧化锰 4秒 3 0.1g红砖粉 6秒 4 0.2g二氧化锰 3秒 (4)请写出用实验2的符号表达式 。 (5)二氧化锰和红砖粉相比较，催化效果较好的是 。 (6)分析表中的数据，还能得到的结论是 。 (7)若要检验塑料注射器收集到的气体是氧气，方法是 。 三、探究生物体内的催化剂 酶是生物催化剂，能催化生物体内的反应。人体和胡萝卜等植物的细胞中都含过氧化氢酶，其能加快过氧化氢分解速率。 小熊同学为了探究温度如何影响胡萝卜汁对过氧化氢分解的催化效果，设计了如下实验。 （注：在不加催化条件下，60℃以下时，温度对过氧化氢分解速率无影响。） Ⅰ、两支试管中分别加入胡萝卜汁和5%过氧化氢溶液； Ⅱ、将Ⅰ中的试管放入盛有0℃水的烧杯内，恒定试管及反应物的温度； Ⅲ、5min以后，把过氧化氢溶液倒入装有胡萝卜汁的试管中，稍微振荡，使胡萝卜汁跟过氧化氢溶液均匀混合； Ⅳ、将Ⅲ中的试管放回原烧杯，恒温6min，反应时试管内的混合物会出现泡沫，产生的氧气越多，泡沫越高； Ⅴ、用刻度尺测量试管中泡沫状混合物的高度； Ⅵ、按上述步骤进行实验，分别测定20℃、35℃、55℃时泡沫状混合物的高度。 每个温度下的实验重复3次，取平均值，得到的数据见下表。 实验编号 反应物的温度 混合恒温6min时，泡沫的高度（cm） A 0℃ 1.7 B 20℃ 3.8 C 35℃ 6.5 D 55℃ 2.1 (8)为了测定实验的准确性，该实验过程中还需要控制的条件有 （答出一条即可）。 (9)根据所给的信息和上述实验现象，请从酶的角度推测人体的温度恒定在37℃左右的原因是 。 13．松花蛋是我国特有的一种传统美食。化学兴趣小组同学进行了“松花蛋制作”的项目研究，请结合任务回答问题。 【任务一】品松花蛋，初识松花蛋的酸碱性 (1)同学们品尝松花蛋时，发现松花蛋略有涩味，他联想到碱性物质通常有涩味，推测松花蛋中含有碱性物质，生活中食用时可加入 减轻涩味。(填写：厨房常见调料的名称) 【任务二】浸松花蛋粉，寻找涩味缘由 取适量松花蛋粉(用于制作松花蛋泥的原料)，加入足量水，搅拌、过滤。测得滤液pH=12，证明滤液中含有碱性物质。 【提出问题】滤液中的碱性物质是什么？ 【查阅资料】 (2)松花蛋粉中主要含有生石灰、食盐、纯碱(Na2CO3)等，其中碳酸钠属于 (填物质类别)，它的水溶液显 性。 【分析推理】 (3)松花蛋粉加水调和时发生如下反应： ①CaO+H2O=Ca(OH)2 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH(化学方程式)。 【提出猜想】 (4)猜想一：只有NaOH； 猜想二：有NaOH和 (填化学式)； 猜想三：有NaOH和Na2CO3。 (5)【实验探究】 操作 现象 结论 取滤液少许，向其中加入过量的稀盐酸 无明显现象 滤液中不含 。 另取滤液少许，向其中加入碳酸钠溶液 有 生成 猜想 成立。 通过以上探究，同学们找到了松花蛋粉加水后滤液显碱性的原因，寻到了涩味的缘由。 【反思总结】 (6)判断化学反应后溶液的成分时，既要考虑生成物又要考虑 是否过量。 14．某化学兴趣小组的同学学习“灭火器原理”后，设计了如图所示实验，并对反应后瓶中残留废液进行探究。 【提出问题】废液中所含溶质是什么？ 【猜想与假设】 猜想1：废液中的溶质可能是NaCl、Na2CO3和HCl； 猜想2：废液中的溶质只有 （填名称）。 猜想3：废液中的溶质是NaCl和HCl。 猜想4：废液中的溶质是NaCl、Na2CO3。 【讨论与交流】小明认为猜想1无需验证就知道是错误的，他的理由是 。 【实验与结论】 （1）为验证猜想2，小强同学取少量废液装入试管中，然后滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀，滴加稀硝酸沉淀不溶解。于是小强认为猜想2正确。小强的实验 （填“能”或“不能”）验证猜想2的正确性，原因是 。 （2）小丽为验证猜想3，选用碳酸钠做试剂。若猜想3是正确的，验证时反应的化学方程式为 。 （3）若验证猜想4是否正确，下列试剂中可选用的有 （填序号）。 ①氢氧化钠溶液 ②氯化钙溶液 ③稀盐酸 ④氯化钾溶液 【拓展与应用】若废液中的溶质是NaCl和HCl，根据盐酸的性质，无需另加试剂，只要对废液进行 操作，即可从废液中得到NaCl固体。 15．可燃冰是一种新型能源，在我国南海储量很高，其主要成分为甲烷(CH4) (1)纯净的 CH4 气体在空气中燃烧的化学反应方程式为 (2)CH4能还原 CuO，某化学兴趣小组同学设计实验探究 CH4 还原 CuO 的反应。 【提出问题】CH4还原 CuO 的反应产物是什么? 【查阅资料】白色的无水硫酸铜固体遇水变蓝色。 【实验探究】 ①在点燃 B 处酒精灯之前先通入甲烷气体的作用 ②点燃酒精灯一段时间后 B 装置内的现象 ，证明有铜 生成； ③反应过程中，C 装置中的现象 ，证明有水生成； ④D 装置内澄清石灰水变浑浊，证明有 生成； ⑤请根据以上信息写出 CH4还原 CuO 的化学反应方程式 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$