2024年中考化学二轮重点专题突破：科学探究题

2024年中考化学二轮重点专题突破：科学探究题 1．小红同学在学习“金属的化学性质”实验操作时，发现几支试管中产生气泡的速率有的快有的慢。于是，她与小芳同学一起合作进行如下探究。 【提出问题】金属与酸反应的快慢受哪些因素影响？ 【猜想与假设】猜想1：可能与酸的浓度有关    猜想2：可能与金属的种类有关 猜想3：可能与金属的形状有关。 【设计并实验】为了验证猜想，小红和小芳设计如图1所示的装置进行如下实验： （1）小红和小芳检查图1装置气密性的方法是 。 （2）实验时须将镁片和铁片进行打磨，其目的是 。 （3）写出镁与稀硫酸反应的化学方程式： 。 实验编号 硫酸的浓度 （均取20mL） 金属 （均取2g） 金属的形状 收集50mLH2 所需时间/s ① 10% 镁 粉末状 60 ② 10% 铁 片状 120 ③ 10% 镁 片状 102 ④ 20% 铁 片状 110 【收集证据】（4）要比较金属的形状对反应快慢的影响，应选择的实验编号是 。 【得出结论】（5）从上述实验数据可得出的结论是 。 【评价与反思】（6）测得实验①反应中产生气体的速率（v）与时间（t）的关系如图2所示，t1～t2时间段内反应速率逐渐加快的原因是 ；t2～t3时间段内反应速率逐渐减慢的主要原因是 。 （7）铁与硫酸反应的快慢还受到温度的影响。请你设计实验验证： （不要求写出现象和结论）。 2．某品牌干燥剂含有氧化钙、氢氧化钠和氯化钙中的两种物质，为探究其组成，某化学兴趣小组取一定质量的干燥剂样品做了如下实验。 【查阅资料】稀硝酸（HNO3）具有酸的通性 【设计实验】流程如图： 【实验分析】（1）干燥剂样品溶于水后得到的溶液一定显 （填“酸性”或“碱性”或“中性”）。白色沉淀a的化学式是 。 （2）生成气体b的反应的化学方程式是 。 【结论与反思】（1）若c处无现象，则该品牌干燥剂的成分为 （写化学式）。 （2）若c处有白色沉淀生成，且沉淀质量为2.87g；白色沉淀a的质量为1.2g。则干燥剂的成分为 （写化学式）。写出c处产生白色沉淀的化学方程式 。 （3）该实验过程中，过量稀硝酸不能用过量的稀盐酸代替的原因是 。 3．某兴趣小组对蛋壳中碳酸钙含量进行探究。 【提出问题】如何选择药品和设计装置进行测定？ 【查阅资料】蛋壳的主要成分是CaCO3，其它成分对实验的影响忽略不计。 【进行实验】 实验一：如何选择药品 将蛋壳洗净、干燥、并捣碎后放入图①锥形瓶中，通过注射器加入稀盐酸，采集数据。    （1）图①锥形瓶中反应的化学方程式为 。 （2）检验图①装置气密性的方法是 。 （3）根据图②分析，影响实验测定准确性的原因有：一是水蒸气含量增加；二是 。 实验二：设计装置——通过测量生成的CO2体积来计算蛋壳中碳酸钙含量    （4）图③装置中连通管的作用是： ，若无“植物油”，测定的碳酸钙含量 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （5）若图③中量气管起始读数为V1mL，加入稀硫酸的体积为V2mL；待反应结束后，量气管最终读数为V3mL，则反应生成CO2的体积为 mL。 实验三：设计装置——通过测量生成的CO2质量来计算蛋壳中碳酸钙含量    （6）该实验中反应前后均需通一段时间氮气，反应后通入氮气的目的是 。 （7）D装置的作用是 ；若无B装置，测定的碳酸钙含量 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【数据处理】 （8）图④中，通过称量反应前后装置 （填字母序号）的质量可达到实验三的目的。 4．实验室里有一瓶未盖瓶塞的碱石灰，某学习小组同学在老师的指导下，以“碱石灰成分和性质”为主题开展项目式学习。 任务一：查阅资料认识“碱石灰” Ⅰ.制碱石灰的流程 Ⅱ. Ca（OH）2的分解温度是580℃；NaOH受热不分解。 (1)煅烧石灰石发生反应的化学方程式是 。 (2)上述制得的碱石灰属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 任务二：探究未盖瓶塞的“碱石灰”样品的成分 【作出猜想】样品中的成分可能有下列几种： 猜想1：Ca（OH）2、NaOH                     猜想2：CaCO3、Ca（OH）2、NaOH 猜想3：CaCO3、NaOH、Na2CO3              猜想4：CaCO3、Na2CO3 【实验探究】该小组同学设计并进行了如下实验（已知：BaCl2 溶液呈中性）。 实验步骤 现象 结论 步骤1：取5g“碱石灰”样品于烧杯中，加入50g水，充分搅拌后，静置 烧杯底部有白色固体 猜想1不正确 步骤2：取步骤1烧杯中上层清液少许，加入试剂X 无明显现象 猜想2不正确 步骤3：取步骤1烧杯中上层清液少许，滴2滴酚酞溶液 溶液变红 猜想3正确，猜想4不正确 步骤4：取步骤 3 变红的溶液，加入过量 BaCl2溶液 _______。 【反思评价】 (3)步骤1的方案不严密，理由是 。改进实验方案：取5g“碱石灰”样品于烧杯中，加入足量的 ，产生气泡，则猜想1不正确。 (4)步骤2中试剂 X 可选用_______（填字母序号）。 A．FeCl3溶液 B．稀盐酸 C．Na2CO3溶液 (5)步骤4中的现象为 。 任务三：测定未盖瓶塞的“碱石灰”样品中各成分的含量 【实验步骤】 ①称取“碱石灰”样品 10.00g，加入足量的水，充分搅拌； ②过滤，洗涤滤渣，称得滤渣质量为8.00g； ③将滤液和洗涤液混合，按下图进行实验，实验前，称得整个装置总质量为442.64g； ④打开活塞，滴加稀硫酸至完全反应，一段时间后，称得整个装置总质量为442.20g。 【结论与评价】 (6)根据数据可计算原样品中各成分的含量，其中 NaOH的质量分数是 。 5．精还原铁粉是一种重要的化工原料，某兴趣小组对其进行下列研究： 【物质制备】利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下： 粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe3C杂质，可用氢气在高温下进一步还原，其反应方程式： ； 。 写出焙烧中氧化铁与CO反应的化学方程式 。 （2）焙烧中加入焦炭的作用： 、 。 【含量测定】为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数，按如下装置进行实验。已知 。 （假设每步反应都完全且不考虑装置内原来有空气对测定结果的影响）。 （3）主要实验步骤如下： ①按顺序组装仪器，检查装置的气密性，称量样品和必要装置的质量； ②点燃A处酒精灯； ③缓缓通入纯净干燥的H2； ④点燃C处酒精灯； ⑤分别熄灭A、C处酒精灯； ⑥再缓缓通入少量H2； ⑦再次称量必要装置的质量。 操作的先后顺序是①→③→④→②→⑤→⑥→⑦；步骤②和③能否交换？ （填“能”或“不能”）原因是 。 （4）步骤⑤和⑥能否交换？ （填“能”或“不能”）原因是 。 （5）装置F的作用是防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入E装置，若缺少装置F，则所测氧元素质量分数将 （选填“偏大”偏小”或“不变”下同），碳元素的质量分数将 。 6．合金在生活中应用十分广泛．已知某合金粉末除含铝外，还含有铁、铜中的一种或两种．小明利用如图装置对合金粉末中铁、铜的存在进行探究时，误把氢氧化钠溶液当成稀硫酸加入到锥形瓶中，他惊奇的发现有无色气体放出，注射器活塞向右移动．    【提出问题】难道NaOH溶液也能与某些金属发生化学反应吗？ 【查阅资料】（1）铝能与氢氧化钠溶液反应，铁、铜不能与氢氧化钠溶液反应． （2）铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑（NaAlO2溶于水，溶液显无色） 【进行猜想】猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁． 猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有 ． 猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜． 【实验探究】下列实验（见表1）仅供选用的试剂：20%的硫酸溶液、30%的NaOH溶液． 表1实验记录 实验步骤 实验现象 结论 ①取一定量的合金粉末，加过量的 ，充分反应后过滤，滤渣备用 粉末部分溶解，并有无色气体放出 合金中一定含有 . ②取步骤①所得滤渣，加过量 ，充分反应 滤渣部分溶解，并有无色气体放出，溶液呈浅绿色 合金中一定含有 【得出结论】猜想3成立． 【反思】 一般来说，活泼金属能与稀硫酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质．若小明向合金粉末中加入的是足量的稀硫酸，则最终剩余的固体成分是 ． 【拓展与分析】请你设计一个实验方案，比较铝、铁、铜的金属活动性强弱 ． 7．实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。 【提出问题1】该样品中含有哪些物质？ 【提出猜想】猜想Ⅰ：全部是NaOH； 猜想Ⅱ：已完全变质，该样品中只含Na2CO3； 猜想Ⅲ：部分变质，该样品中含有NaOH和Na2CO3。 【实验探究1】为确定该样品成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。 实验操作 实验现象 实验结论 ①取少量样品溶于水，加入 足量的 ； 白色沉淀产生 该反应的化学方程式为 ②将上述反应后的混合液过滤， 取滤液加入 ； 证明猜想Ⅲ成立 【提出问题2】怎样提纯该样品得到纯净的氢氧化钠固体？ 【实验探究2】为得到纯净的氢氧化钠固体，设计的实验过程如下图。请回答下列问题 ⑴长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品极易变质，原因是 （用化学方程式表示）。操作B的名称为 ，所需的玻璃仪器有 、烧杯和玻璃棒。 ⑵该实验中发生反应的化学方程式为 。 ⑶最终所得氢氧化钠固体质量 （选填“<”、“=”或“>”）变质后样品中氢氧化钠的质量。 【实验探究3】为了测定NaOH的纯度，某同学设计如图装置。 已知：CO2在饱和碳酸氢钠溶液中几乎不溶解。 ⑷B中集气瓶盛放的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替，其理由是 。 ⑸取10g样品进行实验，根据实验数据，通过计算可知产生了CO20.44g，求原样品中NaOH的质量分数，写出计算过程 。 8．某同学家中有一袋化肥,可能混入了其他化肥,且化肥包装袋上字迹模糊。该同学进行了如下探究,请你参与探究并填空: 【提出问题】该化肥中含有什么物质? 【收集信息】经询问得知,该化肥可能为铵态氮肥。 【提出猜想】该化肥所含的阴离子可能是Cl-、CO、SO中的一种或几种。 【实验、记录与分析】 实验操作步骤 实验现象 实验分析 （1）取少量该化肥样品和少量熟石灰放在研钵中混合研磨 含有铵根离子 （2）另取少量该化肥样品于试管中,加入适量的水完全溶解,滴加足量的硝酸钡溶液,再滴加少量稀硝酸,过滤 产生白色沉淀,沉淀不溶解 没有 存在 （3）取（2）所得滤液少量于试管中,滴加                    有Cl-存在 【实验结论】若该化肥中只含有一种阳离子,则其中一定含有的物质是（写化学式）: ，在使用该肥料时要注意的事项是 【实验反思】若步骤（2）中用氯化钡溶液代替硝酸钡溶液 （填“可行”或“不可行”）,请简要说明原因: ，写出步骤（2）中发生反应的化学方程式 。 9．下图1是铁丝在氧气中燃烧实验过程示意图，请回答下列问题。      (1)教师演示实验过程回顾： 教师上课时取出一根细铁丝，用砂纸打磨至光亮，并绕成螺旋状，在下端系上一根火柴，接着点燃火柴，当火柴快要熄灭时慢慢地伸入盛有少量水的集气瓶中，观察到铁丝剧烈燃烧，火星四射。 用砂纸打磨铁丝的目的是： 。 (2)学生实验与反思： 接着，学生以小组为团队模仿教师操作也做同样实验，有不少团队没有观察到火星四射的燃烧现象。学生寻找原因，学生团队讨论如下： 小结：下列可能会影响铁丝在氧气中燃烧现象有无的选项是_____；(多选) A．集气瓶内水的有无 B．铁丝的长短 C．铁丝的粗细 D．引燃火柴后伸入集气瓶时的早晚 E．铁丝伸入集气瓶内的高低 F．铁丝表面的油漆、氧化膜等除去与否 (3)学生创新探究： 有的同学猜测铁丝燃烧可能与集气瓶内氧气的浓度有关系，学生团队经过讨论设计如下图2创新实验：该创新实验具有哪些优点： (写一点即可) (4)实验再探究 另有学生团队选用硬度不同、粗细相同的铁丝分别在氧气中燃烧实验，发现硬度大的铁丝火星四射的剧烈程度大。 查阅相关资料：铁丝燃烧的火星四射的原因是反应产生大量热量使生成物熔化成液态，飞溅本质是实验过程中产生一种气态物质受热体积膨胀而产生的喷射状。铁丝种类有工业级纯铁丝(含碳0.05%)，低碳钢铁丝(含碳0.2%)，中高碳钢铁丝(含碳0.6%)等。 ①实验中使熔化的生成物飞溅的气体可能是 。 ②铁丝的硬度与含碳量有关，硬度大其含碳量 (选填“高、低”)。 10．Ⅰ.小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行探究： 【提出猜想】除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁也可以作氯酸钾分解的催化剂。 【完成实验】按下表进分析：测定分解温度(分解温度越低，催化效果越好)。 实验编号 实验药品 分解温度(℃) ①     氯酸钾 580 ②     氯酸钾、二氧化锰(质量比1:1) 350 ③     氯酸钾、氧化铜(质量比1:1) 370 ④     氯酸钾、氧化铁(质量比1:1) 390 (1)由实验 与实验④对比，证明猜想合理； (2)实验所用物质中，催化效果最好的是 ； 【反思】 (3)若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后 和 不变。 11．化学兴趣小组课外实验时，取出镁条，发现久置的镁条有一层灰黑色的“外衣”他们把该镁条放入试管中，倒入一定浓度的盐酸，观察到有气泡产生，试管壁发烫。同学们对此气体成分产生了兴趣。 【提出问题】产生的气体是什么？ 【查阅资料】①灰黑色“外衣”中含有MgCO3；②无水CuSO4遇水由白色变为蓝色；③HCl与硝酸银溶液反应产生白色沉淀AgCl。 【猜想假设】猜想一：；猜想二：和水蒸气；猜想三：、水蒸气和HCl气体。 【设计实验】为检测产生的气体成分，同学们设计如图所示装置进行实验 (1)猜想三中有HCl气体的理由是 。 (2)B装置中出现白色沉淀，证明产生的气体中一定含有 ，有关反应的化学方程式是 。 (3)C装置的作用是 。 (4)甲同学观察到E装置中无水硫酸铜变为蓝色，他据此认为产生的气体中一定有H2；乙同学认为，必须在C D装置之间连接一个盛有 的洗气瓶，才能确认H2的存在。 (5)若颠倒B装置和C装置的连接顺序， (填“能”或“不能”)检验出HCl气体的存在，理由是 。 【反思评价】 (6)在加热氧化铜之前，必须先通一段时间气体，这样做的目的是 。 (7)写出D装置中的实验现象： 。 12．某学习小组同学在做“氢气在空气中燃烧”实验时。对生成物的成分产生了质疑:水和过氧化氢具有相同的组成元素，那么氢气在空气中燃烧除生成水外，是否有过氧化氢生成?带着疑问,该小组进行了以下探究:    [提出猜想]氢气在空气中燃烧除生成水外，还有过氧化氢生成。 [查阅资料]过氧化氢溶液能使无色的淀粉碘化钾溶液变成蓝色。 [实验过程] 实验步骤 实验现象 实验结论 ①将注射器内的稀硫酸注入到盛有锌粒的锥形瓶中 在锌粒表面有 产生 氢气在空气中燃烧有过氧化氢生成 ②点燃生成的氢气,用底部结有冰的小烧杯罩在火焰上方,用漏斗和试管收集所得液体。向试管中加入 氢气燃烧产生淡蓝色火焰,试管中液体由无色变 色 [评价与反思](1)点燃氢气前应先 ，其具体操作是 。 (2)写出氢气在氧气中燃烧生成过氧化氢的化学方程式 。 (3)实验中,将氢气燃烧的火焰对冰，冰的作用是 。 ①用冰有利于吸收氢气燃烧产生的气体 ②用冰创设低温环境,使部分氢气燃烧产生一定量的过氧化氢 ③有利于生成的过氧化氢在较低的温度下溶入冰融化成的水中，便于收集 [拓展应用]根据推理法，氢气和氧气反应会生成两种氧化物。金属钠也具有类似的化学性质；钠露置在空气中与氧气反应生成 ；钠在空气中燃烧生成 。 13．某班同学用氢氧化钠溶液和稀盐酸进行中和反应实验： （1）甲同学在烧杯中加入约5 mL氢氧化钠溶液，滴入几滴无色 溶液，此时溶液呈红色，接着用滴管滴入一定量的稀盐酸，再用玻璃棒搅拌，发现溶液变为无色，于是他得出两者恰好中和的结论，反应的化学方程式为 。 （2）乙同学对甲同学的结论提出了质疑，并对反应后溶液中的溶质成分进行探究。 【实验探究】反应后溶液中的溶质是什么？ 猜想一：只有NaCl  猜想二：    猜想三：NaCl和NaOH 以上猜想中，你觉得不合理的是 。 为了验证另外两种猜想，乙同学设计如下实验方案： 实验操作 实验现象 实验结论 取水量反应后的溶液于试管中，滴入Na2CO3溶液 猜想二成立 【反思交流】实验结束后，废液处理的方法是 。 14．某化学兴趣小组的同学在实验室整理化学实验药品时，发现有一瓶标签破损的无色溶液，可能是稀盐酸或者氯化钠溶液，为确定该无色溶液的成分并测定其溶质质量分数，进行如下实验探究。 Ⅰ、探究溶液的成分 (1)甲同学设计如下探究方案。 实验方案 实验现象 实验结论 方案一：将打磨过的光亮铁钉放入试管中，倒入少量该无色溶液。 该溶液是稀盐酸 方案二：另取少量无色溶液于试管中，加入少量某种盐溶液，该盐溶液中的溶质为 （填化学式） 产生大量无色气泡 (2)请你写出方案一中发生反应的化学方程式 。 (3)乙同学认为除甲同学设计的实验方案外，加入下列物质中的______（填字母序号）也能确定该溶液是稀盐酸。 A．紫色石蕊溶液 B．无色酚酞溶液 C．氧化铁粉末 D．硝酸银溶液 Ⅱ、测定溶液的溶质质量分数 (4)常温下，向盛有 100g 溶质质量分数为 4%的氢氧化钠溶液的烧杯中逐滴加入上述稀盐酸，用 pH 传感器测得溶液的 pH与所加稀盐酸质量的变化曲线如图所示。 ①该化学反应的微观实质是 。 ②当溶液为中性时，消耗稀盐酸的质量为 g。 ③计算该稀盐酸的溶质的质量分数 （写出具体计算过程）。 15．小东在生活中观察发现，固体在水中溶解的快慢受很多因素影响，于是他进行了如下探究。 【探究课题】影响硝酸钾固体在水中溶解快慢的因素有哪些？ 【实验用品】烧杯、铁架台、托盘天平、酒精灯、玻璃棒、量筒、药匙、石棉网、颗粒大小不同的硝酸钾固体、蒸馏水。 【探究过程】 探究因素 探究方法 现象 结论 （1）颗粒大小 取等质量、颗粒大小不同的两份硝酸钾固体分别放入盛有等质量、等温度的蒸馏水的烧杯中 颗粒小的硝酸钾固体完全溶解用的时间短 固体颗粒越 ，溶解速度越快 （2）搅拌 取两份质量、 均相同的硝酸钾固体分别放入盛有等质量、等温度的蒸馏水的烧杯中，其中一个烧杯用 搅拌 搅拌的烧杯中硝酸钾固体完全溶解用的时间 搅拌可以 固体的溶解速度 （3） 【迁移应用】要使冰糖较快地溶解在水中，你的建议是 。 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 $$