2024年中考化学三轮复习重难点提分专训：科学探究题

2024年中考化学三轮复习重难点提分专训：科学探究题 1．某化学实验小组的同学对催化剂产生了兴趣，通过查阅资料了解到氧化铁也能加速氯酸钾的分解。为了探究氧化铁能否加快过氧化氢的分解，他们设计了实验装置，并进行气体的制备和测量实验。实验时均以生成40mL气体为标准，相关实验数据记录如下表： 实验序号 过氧化氢溶 液浓度/% 过氧化氢溶 液体积/mL 过氧化氢溶 液温度/℃ 氧化铁的 用量/g 收集40mL氧气 所需时间/s ① 5 10 20 0 128.5 ② 5 10 20 1.2 16.8 ③ 15 10 20 1.2 10.5 ④ 5 10 70 0 32.7 (1)通过实验①和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是 ；通过实验②和③对比可知，化学反应速率与 有关；通过实验 和 对比可知，氧化铁可以加快过氧化氢分解放氧的速率。 (2)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，可加适量的水稀释过氧化氢溶液，产生氧气的总量 （选填“减小”“不变”或“增大”）。 (3)若要证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂，还需要验证它在该反应前后的 和 性质未发生改变。 2．新型甜味剂甜叶菊苷(C38H60O18)具有高甜度低热能的特点，我国是全球该甜味剂最主要的生产国。实验小组欲通过如下实验探究甜叶菊苷燃烧后的产物除了水以外还有哪些。 [提出问题] 甜叶菊苷燃烧后的产物除了水以外还有哪些气体？ [查阅资料] 1 含碳元素的物质在氧气充足时燃烧生成CO2，在氧气不足时燃烧生成CO，氢氧化钠溶液能用于吸收CO2。 2 一氧化碳与氯化钯反应生成黑色金属钯。 [作出猜想]： 猜想I：燃烧后的产物可能还有二氧化碳； 猜想Ⅱ：燃烧后的产物可能还有一氧化碳； 猜想Ⅲ：燃烧后的产物可能还有二氧化碳、一氧化碳。 猜想Ⅳ：燃烧后的产物可能还有二氧化碳、二氧化硫 （1）大家一致认为猜想 不成立，其理由是 。 [实验验证] （2）【实验装置如图所示】 实验 实验现象 实验结论 将气体依次通过上述A、B、C装置 C中产生黑色固体 猜想 不成立 将气体依次通过上述A、B、C装置 猜想Ⅲ成立 [实验结论] （3）依据上述实验，说明甜叶菊苷本次实验燃烧后的产物还有二氧化碳、一氧化碳。 （4）写出甜叶菊苷本次实验燃烧的文字 。 [反思与交流] C处出来的尾气中可能含有有毒气体一氧化碳，会造成空气污染。为防止污染环境，该实验应增加尾气处理装置。 3．实验室有一瓶敞放着的氢氧化钠固体，同学们想探究这瓶固体的成分，请你一同参与探究并回答有关问题。 【查阅资料】碳酸钠水溶液显碱性，氯化钠、氯化钙水溶液显中性。 请你写出氢氧化钠在空气中变质的化学方程式 。 老师取样品少量于一只洁净的试管中，再向试管中滴加足量的稀盐酸，观察到 现象，说明样品已经变质。那么样品是部分变质还是全部变质呢？同学们作出如下猜想： 【提出猜想】 猜想1：全部变质，这瓶固体的成分是 (填化学式)； 猜想2：部分变质，这瓶固体的成分是， 和 的混合物(填化学式)； 【实验与结论】 （1）丙同学认为实验时也可以先加入过量的CaCl2溶液，振荡、静置，然后在上层清液中加入无色酚酞溶液，若观察到 ，则全部变质，若观察到 ，则部分变质 （2）氢氧化钠固体必须 保存。 【问题讨论】丁同学认为CaCl2溶液也可以改为Ca(OH)2溶液，你认为丁同学的说法(填“正确”或“不正确”) ，理由是 。 4．如图是探究燃烧条件的实验，请你根据实验图示和资料信息回答下列相关问题。 资料信息：白磷和红磷的着火点分别是40℃、240℃。 (1)实验中，铜片上的红磷不燃烧，是因为 。 (2)水中的白磷不燃烧，是因为 ，如果要让水中的白磷在水下燃烧，应采取的措施是 。 (3)烧杯中的水在实验中的作用是 。 A 作反应物B 隔绝空气C 升高温度 5．小明观察到敞口水草缸（水草和鱼共存）中不断有气体通入，如图所示，他对此很感兴趣，于是跟小组同学进行了如下探究。 探究Ⅰ：向水草缸中通入的气体是什么？ 【作出猜想】可能是空气或。 【实验1】将气体细化器从水中取出，收集一瓶通入的气体，将燃着的木条伸入瓶内，发现木条立即熄灭，说明猜想不成立。 【提出新猜想】可能是或。 【实验2】 (1)将该气体通入 中，根据现象确定通入的气体是。 【交流讨论】 (2)通入有利于水草进行光合作用。光合作用放出的气体为 。 探究Ⅱ：利用生活中的物质自制简易发生器并应用于水草缸中。 【回忆旧知】 (3)实验室制取的反应原理为 （用化学方程式表示）。 【选择药品】小组讨论后选择了鸡蛋壳、小苏打和白醋等。 【设计装置】利用塑料瓶、输液管等材料，设计并制作了如图所示的甲、乙两套发生装置（乙中的夹持装置已省略）。 【分析讨论】 (4)装置甲可随时控制反应的发生与停止。向装有白醋的瓶中加入鸡蛋壳，拧紧瓶塞，使反应发生的具体操作为 。 (5)与甲相比，装置乙既可控制反应的速率，又可得到持续稳定的气流，故选择乙与图所示装置（用于除杂和观察气泡）组装成发生器。下列分析正确的是_______（选填字母）。 A．乙中的b口应与图中的c口相连接 B．为除去中混有的醋酸，X可以是溶液 C．可根据X中冒出气泡的快慢来调节乙中的流速调节器 【实践应用】 (6)小组同学用自制的发生器连接气体细化器向水草缸中通入气体，实践效果很好。使用气体细化器的作用是 。 【反思拓展】 (7)发生器的不合理使用会影响缸中鱼类生存，请写出使用时的一条注意事项： 。 6．初三一班的同学在学习了金属与金属盐溶液的反应后，分实验小组做了铝条与硫酸铜溶液、氯化铜溶液的反应，插入硫酸铜溶液的铝条观察不到明显现象，而插入氯化铜溶液的铝条表面产生无色气泡且有红色固体析出。对此现象，同学们分组设计实验进行探究。 【查阅资料】氯气是黄绿色气体。 实验探究 甲组 乙组 提出问题 铝条与氯化铜溶液反应生成的气体是什么？ 铝条与硫酸铜溶液、氯化铜溶液反应现象各异的原因是什么？ 猜想假设 猜想一：是氯气；猜想二：是氯化氢；猜想三：是氢气 猜想一：与硫酸铜溶液反应的铝条没有打磨：猜想二：氯离子能够促进反应的进行 讨论交流 产生的气体无色，所以猜想 不成立 没有打磨的铝条表面有 会阻碍反应进行 实验验证 （1）将生成的气体通入紫色石蕊溶液中， ，猜想二不成立 （2）再将气体干燥后通入如图装置中，观察到的现象是 （1）将铝条反复打磨后插入硫酸铜溶液中，仍然观察不到明显现象，猜想一不成立； （2）给上述溶液中加入少量氯化钠，观察到反应剧烈 实验结论 猜想三成立 猜想二成立 【反思交流】有同学提出乙组结论不严密，需要补充一个实验，你设计的方案是 。 【拓展迁移】北宋张潜的《浸铜要略序》中有“山麓有胆泉（硫酸铜溶液），土入汲以浸铁，数日辄类朽木，刮取其屑，锻炼成铜”，请用化学方程式描述其中发生的化学反应 。 7．教材“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。 【提出问题】氧化铁(化学式 Fe2O3)能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其催化效果如何？ 实验步骤 实验现象 ①分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管加入a克氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象。 A试管中___________，带火星木条复燃。B试管中无明显现象 ②待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管内，如此反复多次试验，观察现象。 试管内均产生大量气泡。带火星木条均复燃 ③将实验②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行过滤、洗涤、干燥、___________ 所得固体质量仍为a克 ④分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中放入a克氧化铁粉末，向D试管中加入a克二氧化锰粉末，观察现象。 现象略 （1）①中 A 试管的现象是 ； （2）表格中缺失的步骤为 ； 【实验结论】 （3）实验②、③证明：氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂； （4）写出氧化铁催化过氧化氢的符号 ； 【实验评论】 （5）实验设计④的目的是 。 【知识拓展】 （6）查阅资料得知，氧化铜、硫酸铜溶液、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂，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．MnO2只能作为氧化氢溶液分解的催化剂 C．催化剂只加快反应速率 D．作催化剂的物质不能是其他反应的反应物或生成物 8．某化学兴趣小组的同学学习“灭火器原理”后,设计了如下图所示实验，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:废液中的溶质是NaCl、Na2CO3和HCl 猜想2:废液中的溶质只有NaCl 猜想3:废液中的溶质是NaCl、HCl 猜想4:废液中的溶质是 。 【讨论与交流】 小明认为猜想I无需验证就知道是错误的，他的理由是 (请用化学方程式说明)。 【实验与结论】 (1)小亮同学为验证猜想3，取少量废液装入试管中，然后滴入酚酞溶液，发现溶液不变色，于是小亮认为猜想3正确。你认为他的结论 (填“正确”或“错误”),理由是 。 请你另设计实验方案验证猜想3: 实验步骤 实验现象 实验结论 猜想3正确 (2)验证猜想4，可选择的试剂有 。 A．酚酞溶液B．氢氧化钾溶液C．稀硫酸D．氯化钡溶液 【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。 9．近两年新冠病毒肺炎肆虐全球，医用口罩成为急需品。某化学兴趣小组对制作医用口罩的材料进行了科学探究。 探究一：口罩材料能燃烧吗？是什么样的材料制造的？ 【实验1】取样，点燃，产生火焰，冒黑烟，有特殊气味：燃烧过程中熔化滴落的液体能拉成丝，冷却后的灰烬坚硬、不易碾碎。 【结论1】（1）口罩材料是合成纤维，能燃烧，具有 性。 探究二：口罩材料的组成元素是什么？ （查阅资料） ①无水硫酸铜是白色固体，遇水变蓝色 ②碱石灰的成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物，在本实验中用作吸收空气中的二氧化碳 【实验2】（2）将口罩燃烧后的气体通入如图中的装置，气体通入装置的连接顺序是 （填“AB”或“BA”）。实验时观察到A装置中的现象是 发生的化学方程式为： ；：B装置中的现象是： 。 【结论2】口罩的材料中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素 【实验3】为了确定材料的组成中是否有氧元素，同学们称取2.1g剪碎的样品放入玻璃管中，通入充足的氧气，加热（实验装置如图所示）。充分反应后，燃烧产物被完全吸收，D装置增重6.8g，E装置增重6.6g。 【结论3】（3）口罩材料一定 （填“有”或“没有”）氧元素；口罩材料中碳元素和氢元素的质量比为 。 （反思拓展） （4）E中氢氧化钠的作用是 。 （5）实验3的操作中，通入足量的氧气使样品完全燃烧，停止加热后，还要继续通入氧气，其目的是 （填字母）。 a．防止浓硫酸倒吸       b．将燃烧产生的气体排入D、E中完全吸收      c．使样品完全燃烧 （6）F中碱石灰的作用是： ；若没有F装置，则会导致 元素的测定结果偏大。 10．兴趣小组的同学对金属的某些性质进行相关探究。 【实验回顾】 (1)用坩埚钳夹住一片铝箔在酒精灯上加热至较高温度时，轻轻摇晃，发现熔化的铝不滴落。请解释原因 （用方程式表示）。 【实验探究】铝与氯化铜溶液的反应：将打磨过的铝片放在15%氯化铜溶液中，观察到铝片表面逸出大量无色气体，且附着红色物质，过一段时间还有白色沉淀产生。利用温度传感器和pH传感器监测实验过程中的相关数据（如图所示）。 【实验反思】 (2)写出生成红色物质的化学方程式为 。 (3)结合图1分析，反应过程中，溶液的酸性变 ，铝和氯化铜溶液反应生成的无色气体是 （填名称）。 【提出问题】白色沉淀的化学成分是什么? 【查阅资料】①氯化亚铜（CuCl）是难溶于水的白色固体。②CuCl可与浓氨水反应生成无色的和。 ③在空气中易被氧化变为蓝色；可与硝酸银溶液反应，产生白色沉淀。 【实验方案】 (4)将上述实验中产生的沉淀过滤出来，并洗涤干净后，加入浓氨水，沉淀溶解得到无色溶液，将无色溶液分为两份，进行实验。 操作步骤 实验现象 实验结论 用试管取其中一份溶液，滴加适量溶液 该溶液中含有 将另一份溶液置于空气中一段时间 该溶液中含有 【实验结论】通过实验可以确定，该白色固体是CuCl。 【反思与评价】 (5)Al和溶液反应为什么会出现CuCl呢?大家猜测可能是Cu和溶液反应生成了CuCl，小组同学将Cu粉与15%溶液混合，没有观察到白色沉淀。在老师的启发下，结合图2“温度-时间变化曲线”，对实验进行改进，证明了Cu与溶液反应生成CuCl。请你写出改进后的实验方案是 。经过讨论CuCl是Cu与化合反应生成。 11．某化学兴趣小组的同学对甲烷气体燃烧的产物产生了兴趣，于是对甲烷(CH4)进行了探究。 【查阅资料】无水硫酸铜固体遇水变蓝；浓硫酸能吸收水蒸气。 探究一：甲烷在一定量氧气中燃烧后生成哪些物质？ 【猜想与假设】猜想一：CO2、H2O； 猜想二：CO、H2O； 猜想三：CO2、CO、H2O。 (1)同学们提出相关猜想的依据是 。 【实验】为了验证上述猜想，将甲烷在一定量纯净氧气中燃烧的产物，依次通过下图所示装置进行验证(假设装置中所盛药品均足量)：    (2)实验中观察到A中固体变成蓝色，B、E中澄清石灰水均变浑浊，D中 ，由此推断猜想三成立。 (3)B装置中发生反应的化学方程式是 。 探究二：探究甲烷的组成    【实验步骤】 ①连接好装置，检查气密性。 ②装入药品，通入一段时间甲烷。 ③分别称量装置B、C的质量。 ④缓缓通入甲烷，加热装置A，使其充分反应。 ⑤停止加热，继续通入甲烷至恢复到室温。 ⑥再次分别称量装置B、C的质量。 【进行实验和现象分析】该小组的同学按上述步骤进行实验，并记录了实验现象和数据 (4)装置A中出现红色物质；B中固体变蓝；C中现象为石灰水变浑浊。请根据实验现象写出甲烷和氧化铜反应的化学反应方程式 ，该反应说明甲烷具有 (填“氧化性”或“还原性”)。 称量数据如表所示。 装置B(含药品)的质量/g 装置C(含药品)的质量/g 反应前 212.00 191.00 反应后 212.18 191.22 【数据处理】 (5)根据实验数据计算甲烷中碳、氢元素的质量比(写出计算过程) 。 【反思与拓展】 (6)以下情况会导致计算碳、氢元素质量比偏小的有 。 a．氧化铜的量偏少             b．氧化铜中有水分 c．无水硫酸铜的量偏少         d．澄清石灰水的量偏少 12．请根据某校学习小组在实验室开展的有关探究，回答问题： 探究一：实验装置的组装 实验室现有下列仪器： （1）利用上述仪器以及大理石、稀盐酸，组装一套便于添加液态试剂的CO2发生装置，必选的仪器是 （填序号）。若选择下图装置来收集CO2，你采用的验满方法为 。 （2）若利用上述仪器和高锰酸钾，补充一种仪器 （填仪器名称）可以制取氧气，必选的仪器是 （填序号）。 探究二：炭粉与氧气反应所得气体的成分 利用组装的气体发生装置向装有一定量炭粉的密闭容器中通入纯净O2，高温条件下充分反应，炭粉完全消失。 【提出猜想】小组成员对容器中剩余气体的组成提出如下猜想： 猜想Ⅰ：只有CO2 猜想Ⅱ：只有CO 猜想Ⅲ：CO和CO2的混合气体 猜想Ⅳ：CO和O2的混合气体 （3）经分析，猜想Ⅳ不合理的原因是 。 【查阅资料】实验室常用能与CO2反应的氢氧化钠溶液吸收CO2。 【实验现象】小组成员通过下图装置进行实验，发现一段时间后A、C中均出现浑浊。 【现象探讨】成员甲：根据实验现象推断猜想Ⅲ成立。 （4）成员乙：不认同甲的结论，猜想 （填序号）也能出现相同现象。 【装置改进】 （5）基于以上探讨，可在A、B之间再增加下图装置，其中E的作用是 。 【实验现象及结论】 （6）小组成员发现除A、C中均出现浑浊外，B中还出现 现象，说明猜想Ⅲ一定成立，容器内生成CO的原因可能是 （用化学方程式表示）。从环保的角度，装置还需改进的是 。 13．化学兴趣小组在实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，该反应的文字 。某次实验时偶然发现制得的气体有刺激性气味，这一现象引起了同学们的兴趣，于是在老师的指导下对该气体成分进行探究。 【提出问题】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？ 【查阅资料】 ①氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在； ②氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 【猜想假设】 猜想一：该气体为O2； 猜想二：该气体为 。 猜想三：该气体为O2和Cl2的混合物。 【实验探究】 序号 操作 现象 结论 方案Ⅰ 用排水集气法收集甲、乙两瓶气体，将带火星的木条伸入甲瓶，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入乙瓶。 木条复燃，淀粉碘化钾试纸不变色 猜想 成立 方案Ⅱ 向上排空气法收集甲、乙两瓶气体，将带火星的木条伸入甲瓶，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入乙瓶。 木条 ，淀粉碘化钾试纸 色 猜想三成立 【反思评价】为什么两种方案得出的结论不一致？哪个是正确的？ ①同学：方案Ⅰ结论不正确，其操作不合理，不合理之处是 。 ②老师：不需要进行实验，就能排除猜想一，理由是 。 【拓展应用】实验结束后，该组同学准备回收固体剩余物中的不溶物二氧化锰，实验的主要步骤为：①溶解、② 、③洗涤干燥。步骤①中玻璃棒的作用是 。 14．夏天到了，我们常常喝饮料，让我们用化学知识对饮料各提出一个问题．你提出的问题是： ？（你提出的问题不能与我下面提出的问题相同．） 我提出的问题是：从图中可知，饮料“雪碧”中含有“二氧化碳”，但人们常称这类饮料为“碳酸“饮料，是饮料中的二氧化碳与水发生反应生成了碳酸吗？针对“我提出的问题”开展如下两个探究活动．请你回答探究活动中的有关问题．雪碧 配料：水、果葡萄浆、白砂糖、食品添加剂（二氧化碳、柠檬酸、柠檬酸钠、苯甲酸钠）、食用香料图 探究活动一： 【实验】取少许该饮料，向其中滴加紫色石蕊试液，溶液变红． 【问题】根据配料成分及实验现象能判断饮料中的二氧化碳与水发生反应生成了碳酸吗？ 【结论】该探究活动 （填“能”或“不能”）判断此饮料中生成了碳酸． 探究活动二： 【实验】将实验室制得的较纯净的通入紫色石蕊试液中，紫色石蕊试液变红． 【质疑】是哪种物质使紫色石蕊试液变成红色？ 【假设】 碳酸使紫色石蕊试液变成红色． 水使紫色石蕊试液变成红色． ． 【验证】人教版九年级化学教材第六单元设计了如图所示的系列实验验证上述假设． 说明：图中小花是用石蕊溶液染成紫色的干燥小花． 【分析】该实验的设计思路主要采用的是 实验方法． 上述实验中，设计图（工）实验的目的是 ． 上图说明了二氧化碳能与水反应，化学方程式为 ． 【结论】探究活动二说明与水可以反应生成碳酸，则饮料中的与水也可以发生反应生成碳酸． 15．某校研究性学习小组用下图装置进行镁条在空气中燃烧的实验。在空气中点燃镁条（足量），插入密闭的集气瓶中，镁条熄灭后，待冷却至室温后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%。 （1）镁条燃烧，冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是 。 （2）如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的 。根据实验发现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，空气是混合物，从空气的组成可以推出减少的气体中有氮气。 【发现问题】集气瓶中氮气怎么会减少的呢？ 假设一：氮气与镁条反应而减少； 假设二： 。 【查阅资料】①镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg3N2），氮化镁中氮元素的化合价为 ；镁在空气中燃烧时，发生的两个化学反应方程式为 、 。 ②镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧，生成碳和氧化镁，写出镁在二氧化碳气体中燃烧的化学方程式： 。 （3）通过以上探究，你对燃烧的有关知识有了什么新的认识（只需写一个认识） 。 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 $$