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．实验台有一瓶标签受到腐蚀（如图所示）的无色溶液，实验员说该溶液只含一种溶质。化学兴趣小组的同学对该溶液作了如下探究：    【提出猜想】猜想Ⅰ：是NaOH溶液 猜想Ⅱ：是Na2CO3溶液 【进行实验】兴趣小组的同学取少量该溶液于试管中，按下图所示操作进行实验：    （已知白色沉淀M不溶于稀硝酸） （1）通过操作①，兴趣小组的同学确认该溶液呈碱性，则X溶液是 。 （2）综合分析操作②和操作③实验过程中产生的现象，你认为操作②发生反应的化学方程式是 ；Y溶液中的溶质是 （填化学式），由此你认为 （选填“猜想Ⅰ”或“猜想Ⅱ”）正确。 【反思交流】（3）大家认为该溶液还可能是 。 （4）操作③实验过程中，溶液由无色变为红色的原因是 ，有关反应的化学方程式是 。 2．人被蚊虫叮咬后，蚊虫在人的皮肤内分泌出蚁酸，使叮咬处又痛又痒。化学小组的同学对蚁酸产生了浓厚的兴趣，决定对其进行探究。 【提出问题】蚁酸的成分是什么？它有什么性质？ 【查阅资料】 Ⅰ、蚁酸是一种有机酸，化学名称叫做甲酸，化学式为HCOOH； Ⅱ、蚁酸在隔绝空气并加热的条件下会分解生成两种氧化物； Ⅲ．浓硫酸具有吸水性。 【实验探究】 （1）向盛有蚁酸溶液的试管中滴加紫色石蕊试液，观察到溶液颜色变成红色，说明蚁酸溶液显酸性。 （2）小芳同学根据蚁酸中含有 元素，推测出一种生成物是水。 （3）另一种生成的氧化物是气体，小敏提出两种猜想： ①猜想Ⅰ：该气体是CO2．猜想Ⅱ：该气体是 。 他们将蚁酸分解产生的气体通过如图的装置。 ②实验时装置A中无明显变化，则猜想Ⅰ （填“成立”或“不成立”）。 若猜想Ⅱ成立，则： ③实验时装置B的作用是 。 ④实验时装置C中的现象是 。 ⑤实验时装置C中发生反应的化学方程式为 。 【讨论交流】从环保角度看，该装置存在明显的缺陷，处理方法是 。 3．某“茶垢清洁剂”外观为白色粉末，主要成分为过碳酸钠(2Na2CO3•3H2O2)，能快速清洁茶具上附着的茶垢。某兴趣小组对该茶垢清洁剂展开探究。 已知：过碳酸钠具有Na2CO3与H2O2的双重性质，过碳酸钠溶于水后分解成Na2CO3和H2O2。 【问题一】使用时，将产品倒入茶具中，加入热水，产生大量气体。探究该气体成分。 (1)小华说：该气体可能是CO2、O2、CO、H2、N2；小明说：不可能含有N2，因为 ；小芳说：不可能含有CO和H2，因为从药品安全和环保的角度考虑，H2易燃易爆，而CO 。 (2)经过讨论，研究小组提出了以下猜想： 猜想一：该气体是O2猜想二：该气体是CO2猜想三：该气体是O2和CO2 【进行实验】 实验步骤 实验现象 结论 取少量该茶垢清洁剂于试管中，向其中加入适量热水，塞上带导管的橡皮塞，将生成的气体通入澄清石灰水。 澄清石灰水 猜想一正确 打开橡皮塞，向其中伸入带火星的木条。 观察到预期的现象 【问题二】测定该样品的纯度(过碳酸钠的含量)。    方案：取0.700g样品和MnO2于锥形瓶中，滴加适量水，利用装置F测定产生O2的体积。 (3)实验前，调节右侧水准管的高度，若 (填字母)，说明装置气密性良好。 a.两端液面相平        b.两端液面有稳定的高度差 (4)锥形瓶中发生反应的化学方程式为 。充分反应后需冷却至室温再读数，说明该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 (5)装置E中使用橡皮管的优点是：调节气压，使分液漏斗中的溶液顺利滴下， 。 (6)该小组记录的实验数据如下，反应开始前量气管的读数为2.8mL，反应结束后量气管的读数70.0mL。该实验条件下O2密度为1.429g•L﹣1。则样品中过碳酸钠的质量分数为 。 4．我们知道，空气中氧气约占总体积的1/5，物质燃烧与空气中氧气密切相关。为此，小华进行了相关实验探究： 【实验探究】小华利用下列装置进行实验：    【实验操作及记录】（请你补充完整实验二） 实验 操作 现象 实验一 点燃酒精灯 硫燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰 实验二 1.更换燃烧管（装有等量硫粉），挤压滴管A当观察到 的现象时，可认为空气已经排尽 2.点燃酒精灯 硫没有燃烧 实验三 1.更换燃烧管（装有等量硫粉），挤压滴管B 2.当E处能使带火星的木条复燃时点燃酒精灯 硫燃烧很旺，发出明亮的蓝紫色火焰 【结果分析】 （1）对照实验一和实验 的现象，说明硫燃烧需要氧气。 （2）对照实验三和实验一的现象，可知燃烧的剧烈程度与 有关。 【交流与反思】小华为了进一步探究“是否只有纯氧才能使带火星的木条复燃”，又进行了以下实验：利用如图装置收集4瓶气体（集气瓶预先装满水，量筒规格为100mL），以带火星的木条进行检验。结果如下：    1号瓶 2号瓶 3号瓶 4号瓶 34mL O2+66mL 空气 35mL O2+65mL 空气 36mL O2+64mL 空气 37mL O2+63mL 空气 不复燃 不复燃，但很亮 很亮，复燃 立即复燃 据此可知，当O2的体积分数达到 时（精确到1%），即可使带火星的小木条复燃。 【拓展资料】提供资料： 1.相同条件下，两种气体的体积比等于分子个数比。 2.硝酸铜固体加热分解生成氧化铜、二氧化氮和氧气。小华利用如图实验加热硝酸铜，发现收集的气体能使带火星木条复燃。请你根据该反应的化学方程式分析判断NO2 （填“有”“无”或“无法确定”）助燃性。    5．某研究小组对过氧化氢溶液制取氧气进行如下探究 实验一、探究H2O2质量分数、溶液pH、温度对反应速率的影响。设计如下表实验方案: 实验序号 H2O2质量分数% pH 温度/℃ 每分钟气泡数 1 30 5 20 30 6 20 3 30 11 20 4 15 11 30 5 a 11 b (1)设计实验1～3的目的是 。 (2)a、b的数值分别是 。 (3)若实验3中温度为30℃(其它条件不变)，观察到每分钟气泡数比实验4多，则得出的结论是 。 实验二、探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下: Ⅰ.用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球，备用。 Ⅱ.取30粒含MnO2的海藻酸钠微球，采用左下图装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到如图的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。 (4)每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因是 。 (5)用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60 s时压强瞬间回落，其原因可能是 。 (6)从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是 。 6．某兴趣小组用下图（试管中充满空气）所示的实验来探究“可燃物燃烧的条件”。经查阅资料可知：白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃，它们在空气中燃烧都生成白烟。      （1）用图甲所示装置进行实验，观察到的现象是 。 （2）根据实验得出可燃物燃烧的条件是 、 。 （3）图甲所示实验装置有不足之处，请指出来： 。 （4）若试管a改用图乙所示装置进行实验，待试管冷却后打开止水夹，假如进入试管中水的体积约占试管体积的1/5（不考虑橡皮塞所占体积），请问你能从该现象获得哪些信息（任写一条）： 。 7．过氧化镁（化学式 MgO2）在医学上可作为“解酸剂”，过氧化镁产品中常混有 MgO。 【实验目的】测定某过氧化镁样品中 MgO2的质量分数。 【实验原理】过氧化镁与稀盐酸反应：，同时放出大量热。 【查阅资料】（1）Cu（OH）2等难溶性碱受热时能分解成金属氧化物和水； （2）Cu2+等金属离子能催化分解双氧水。 【实验装置】如图所示。 【实验步骤】 ①检查装置气密性，良好； ②称取 0.70g 样品，与少量 MnO2粉末混合均匀后装入锥形瓶，如图搭好实验装置； ③调节量气管高度，使左右两侧液面相平； ④打开分液漏斗活塞，使稀盐酸缓缓下滴； ⑤等锥形瓶中无气泡产生时，将剩余稀盐酸全部注入锥形瓶； ⑥读取量气管读数； ⑦对锥形瓶中剩余物进行相关操作。 【交流反思】 （1）步骤①最简单的操作和现象是 ； （2）步骤②中混入 MnO2的作用是 ； 【数据处理】 （1）若反应前量筒内液面如图所示，则实验收集到气体体积为 mL； （2）用气体体积计算时，所得样品中 MgO2的质量分数偏大，原因可能是 ； A 锥形瓶中无气泡产生时立即读数 B 读数时，调节量气管高度，使左右两侧液面相平 C 实验开始前，量气管内空气未排尽 （3）若步骤⑦的相关操作是：过滤，向滤液中滴加 NaOH 溶液至沉淀完全，再过滤、洗涤，将滤渣充分灼烧，最终得到 0.54g 固体。则样品中 MgO2的质量分数是 %。 8．小芳在实验室取用氢氧化钠时，发现上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘记了改瓶盖。小芳与其他同学在化学老师的指导下，一起对该瓶氢氧化钠溶液开展了以下探究活动。 【提出问题】该瓶氢氧化钠溶液是否变质？溶质的成分是什么？ 【猜想与假设】 猜想Ⅰ：该溶液没有变质，溶质为NaOH 猜想Ⅱ：该溶液完全变质，溶质为Na2CO3 猜想Ⅲ：该溶液部分变质，溶质为 。 【实验探究】 小芳取少量该溶液于试管中，滴加少量稀盐酸，发现没有气泡，由此认为这瓶氢氧化钠溶液没有变质，猜想Ⅰ正确。 小婷认为小芳所用的方法不严谨，并在小芳的实验基础上稍加改进，确认该氢氧化钠溶液已经变质，猜想I不正确。则小婷改进后的操作是 。 【深入探究】为了进一步该溶液的变质程度，以及溶质的成分，小燕设计以下实验方案。请你帮助她完成下列实验报告： 实验 实验操作 实验现象 实验结论 ① 取少量样品于试管中，滴加足量CaCl2溶液。 有白色沉淀生成。 溶质有Na2CO3 ② 取实验①的少量上层清夜，滴加几滴无色酚酞溶液。 溶液变红 猜想 正确 【交流与讨论】 (1)小亚提出实验①也可以用Ca(OH)2代替CaCl2溶液，但小芳认为小红的方案是错误的，她的理由是 。 (2)下列物质能用于代替实验②中的无色酚酞，得出正确实验结论的物质有 。(多选) a CO2        b CuSO4       c MgCl2      d HCl 【反思应用】 (1)氢氧化钠要 保存。 (2)设计和分析实验时，要充分考虑反应物的量和生成物等因素对实验结论的干扰。 (3)将实验①中过滤得到的滤渣洗涤、干燥、称量，得到滤渣的质量为1g，则所取样品中所含碳酸钠的质量为 g。 9．小彬同学家新买了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬的。他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬，为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行如下探究活动。 【查阅资料】铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀性的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液…… 铝是银白色有光泽的金属，能与稀硫酸反应，生成无色的硫酸铝溶液…… 【预 测】三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系： ①Cr  Al  Cu  ②Al  Cr  Cu ③ 。 【实验过程】取大小相同的三种金属薄片，用砂纸打磨光亮。 实验一 实验二 实验三 实验 方案 实验 现象 铬片表面产生气泡缓慢，溶液变蓝色。 铝片表面产生气泡较快。 结论 铬能和稀硫酸发生反应，反应速率较慢。 铜不与稀硫酸反应 三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系是 （填序号） （1）用砂纸打磨金属片的目的是 。 （2）实验一所发生反应的化学方程式是 。 （3）小东提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸也能得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，小燕认为不可行，理由是 。 （4）小清认为只要选用三种药品进行实验就可以得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，这三种药品可以是 。 10．某研究小组对H₂O₂分解的各种催化剂的催化效果进行定量对比探究。小组人员选用海藻酸钠（海藻酸钠是一种天然高分子物质，在本实验中性质稳定）作为催化剂支架，制备负载不同催化剂的海藻酸钠微球，利用数字化手持技术展开探究。    【实验过程】取负载各种催化剂的海藻酸钠微球各30粒分别放入4个锥形瓶中，连接压力传感器（如图 1所示）。用注射器分别向每个锥形瓶中注入20mL浓度为5%的H2O2溶液，溶液全部注入瞬间立即采集 200s 内压强数据，最后软件绘制实验图形如图 2 所示（肝脏研磨液富含过氧化氢酶，酶主要成分为蛋白质，CuO为氯化铜，Fe₂O₃为氧化铁）。 【实验分析】 (1)写出a瓶中发生反应的符号表达式 ； (2)每次实验时，海藻酸钠微球数目都相同的目是 ；a、b、c瓶中的海藻酸钠微球都浮了起来，主要原因是 ； (3)a、b瓶在60秒左右时压强突然恢复至常压，最可能的原是 ； (4)前50秒内，b、c、d 瓶中反应速率越来越快，可能原因是 ；实验中发现a瓶中催化剂的性能随反应进行越来越弱，可能原因是 ； 【实验结论】 (5)上述四种物质中催化效果较好、反应温和的一种催化剂是 ； (6)下列有关催化剂的说法正确的是______。 A．同一个化学反应可以有多种催化剂 B．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 C．使用海藻酸钠负载二氧化锰可以方便二氧化锰的回收利用 D．图2可知四个锥形瓶中使用Fe₂O₃作催化剂的一组产生氧气的量最少 11．人类的生存离不开空气。 一、探究空气的成分 【回顾历史】 1774年，拉瓦锡通过用金属汞在空气中加热生成氯化汞等实验，第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论。 【回眸教材】 实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图1），理论上实验成功时的现象是： 。实际上用该方法测得的氧气含量常常低于理论值。 【提出问题】实验中装置内部的情况是怎样的，用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？ 【进行实验】查阅资料后，学习小组进行如下实验： （1）将数显设备（电脑等）、三种传感器（压强、温度、O2浓度）、测量装置（反应容器为蒸馏水瓶）按图2所示进行连接。 （2）打开导管中间的活塞，向烧杯内加入适量的水，双手紧贴蒸馏水瓶外壁， ，则说明装置气密性良好。 （3）打开瓶口橡皮塞，加水并调节使蒸馏水瓶和烧杯内液面相平，关闭活塞，打开并调试好传感器和数显设备。用酒精灯将足量的红磷点燃，立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧橡皮塞。 （4）燃烧结束后，装置冷却到室温，打开导管活塞，待瓶内液面不再上升后再向烧杯内加入一定量的水，使烧杯和瓶内的液面相平。在数显设备上得到的曲线图（纵坐标为O2浓度，横坐标为时间，压强和温度曲线仅表示该段时间内对应的变化情况）如图3所示。 【数据分析】 ①Z曲线表示 （填“温度”或“氧气浓度”）的变化趋势。 ②压强曲线cd段压强减小的原因是 。 ③d点时采取的操作是 。 【实验结论】用红磷燃烧的方法不能准确测定空气中氧气含量。其原因是 。 【反思拓展】甲同学认为应该将蒸馏水瓶液面上的容积划分为5等分并加以标记，乙同学认为没有必要，理由是 。 二、走进中国空间站 2022年10月13日，中国空间站第三次太空授课活动取得圆满成功。下面我们一起了解中国空间站内的“空气”。 （1）航天员生活的舱中的空气要与地球上的空气基本一致。已知在同温同压下，气体的体积之比等于分子个数之比。用微观示意图表示工作舱中空气的主要成分，如图4中最合理的是 （填序号）。 （2）站内O2的来源。 ①主要来源是电解水。 ②备用O2由加热分解高氯酸锂（LiClO4）获得，同时还生成氯化锂（LiCl），该反应的符号表达式为 。 三、改善空气的质量 我国力争2060年前实现碳中和，体现了中国对解决气候问题的大国担当。 （1）植树造林： 大阳山国家森林公园空气中负氧离子含量极高，被誉为天然“氧吧”。一个负氧离子（O2-）是由一个O2分子俘获了空气中一个电子形成的微粒，每个O2-中共含有 个电子。 （2）节能减排： 石灰石循环法可用于捕集烟气中的CO2，该方法以CO捕集CO2，将所得产物碳酸钙在高温下煅烧可重新获得CaO和CO2。生成的CaO疏松多孔，结构与活性炭相似，在一定条件下对CO2具有良好的吸附性。试写出CaO捕集CO2的符号表达式为 。 12．科学探究是奇妙的过程，请你一起参与并填写下列空白： 【提出问题】小明同学用“双氧水”(过氧化氢溶液)清洗伤口时，不小心将双氧水洒到水泥地面上，发现有大量的气泡产生．小明联想到化学课上老师曾用二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，小明想，水泥块是否也能作为双氧水分解的催化剂呢？于是他到附近的建筑工地上找来了一些水泥块，并用蒸馏水浸泡，洗净，烘干，进行下列探究。 【作出猜想】水泥块也能作为双氧水分解的催化剂 【实验验证】 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一 向试管中加入少量的双氧水，将带有火星的木条伸入试管中 有极少量气泡产生，带火星木条不复燃 实验二 【得出结论】水泥块能加快双氧水的分解速率。 【交流反思】小红认为：仅凭上述两个实验不能说明水泥块就是过氧化氢分解的催化剂，她觉得还需要增加一个实验探究：探究 。 【实验操作】①准确称量水泥块的质量；②完成实验二；③待实验结束时，将实验二试管里的物质过滤、洗涤、烘干、 ；④对比反应前后水泥块的质量。 【拓展分析】如果水泥块反应前后在质量不变，则说明水泥块可作为双氧水分解的催化剂。 小华认为：要证明小明的猜想，小红补充的实验还不够，还需再补充一个探究实验究： 。 上述探究实验证明水泥块为双氧水分解的催化剂，写出反应的文字表达式 。 13．氢氧化钠和氢氧化钙是初中化学常见的两种碱。实验室中有两瓶标签被腐蚀的试剂，它们是氢氧化钠和氢氧化钙的饱和溶液，化学兴趣小组的同学为了鉴别出它们，设计了两种方案。    方案一：如图，可观察到A试管中的溶液变浑浊。则A试管中的溶液为 ，依据原理是 。 方案二：如图，可观察到D试管中无明显现象，C试管中化学反应的方程式为 。 同学们想继续探究C试管中反应后的溶液中溶质的成分，于是提出如下猜想。 猜想一：溶质含有氢氧化钠。猜想二：溶质含有氢氧化钠和碳酸钠。 猜想三：溶质含有氢氧化钠、氢氧化钙。   【设计实验】 实验步骤 实验现象 实验结论 取适量的C试管中反应后的溶液于另一支试管中，加入足量的氯化钙溶液。 猜想二成立 实验结束后，同学们将反应后所有试管中的废液倒入同一个废液缸中，充分反应后，过滤，得到滤渣和滤液。然后向滤液中加入 ，可使滤液呈中性，可直接排放。 14．热水瓶用久后，瓶胆内壁附着一层水垢，其成分为碳酸钙、氢氧化镁及少量水， 实验室现有一瓶水垢样品，为测定其中各成分的质量分数，某化学兴趣小组的同学用如图所示装置进行实验（该装置气密性良好，A、C、D、E 中所装药品足量）。已知碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物，加热条件下，氢氧化镁易分解，反应方程式为：Mg（OH）2MgO + H2 O。    部分实验步骤如下： Ⅰ.将质量为 m 的样品装入装置 B 的玻璃管中，按图连接好装置，关闭弹簧夹，给样品加热； Ⅱ.待样品完全反应，先打开弹簧夹通入空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却； Ⅲ.实验完毕，测得装置 C、D 中的液体质量分别增加了m1、m2； Ⅳ.根据实验所测数据计算该样品中碳酸钙、氢氧化镁及水的质量分数。  请回答下列问题： （1）装置 C 中所装药品为 。 （2）装置 E 的作用为 。 （3）装置 D 中反应的方程式为 。 （4）该水垢样品中碳酸钙的质量分数表达式为 。 （5）实验反思：实验步骤不变，若没有装置 A，会导致碳酸钙的测定结果 （填“偏大”、“偏小”或“无法判断，下同”），若没有装置 E，会导致氢氧化镁的测得结果 。 15．某化学兴趣小组进行草酸亚铁晶体（FeC2O4·2H2O）分解的实验探究。 【猜想】草酸亚铁晶体分解会产生CO、CO2和H2O三种气体。 【实验方案】按照上图装置进行实验（夹持装置未画出）。 【问题讨论】 （1）实验开始前需要先鼓入一段时间的N2，该操作的目的为 ； （2）C中氢氧化钠溶液的作用是 ； （3）E中碱石灰的作用是 ； 【结果分析】 （4）定性分析： ①证明分解产物中存在CO的现象是 ； ②小明认为应增加H装置，则H装置应放在 两个装置之间，若观察到 ，则证明有水生成； （5）定量分析（假定每一步反应进行完全）：取3.6g草酸亚铁晶体进行上述实验，测得装置A硬质玻璃管中残余1.44g黑色固体FeO，装置F中硬质玻璃管固体质量减轻0.32g，则草酸亚铁晶体（FeC2O4·2H2O）分解得到的CO的质量为 ； 【反思评价】 （6）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是 ； （7）文献显示，FeC2O4·2H2O受热分解时，固体的质量随温度变化的曲线如下图所示，通过相关计算可以写出加热到400℃时，FeC2O4·2H2O受热分解的化学方程式：根据图像，若有3.6gFeC2O4·2H2O在敞口环境中充分加热，最终得到红棕色固体1.60g，则该物质的化学式为 。由此，你认为进行该实验需要注意的事项是 。 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 $$