考点2 实验探究-人教版九年级上册期中专项（初中化学）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 2 实验探究 答案解析 1．【答案】（1）澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 （2）使氧气完全反应 ab 检查装置气密性 藕孔气体中氧气含量小于空气中氧气 的含量 【解析】（1）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳常用澄清石灰水，实验步骤： A组同学用注射器从藕孔中抽取气体，并将气体通入澄清石灰水，实验结论是有二氧化碳气体， 实验现象：澄清石灰水变浑浊。 （2）[设计实验] ①实验中红磷的量充足，可以使封闭在瓶内的氧气全部参加反应，实验结果更准确。 ②a.反应始终在密闭容器中进行，不可能与容器外物质交流，测定结果更准确，评价正确； b.容器始终密闭，生成物不可能泄漏，污染小，评价正确； c.为测得准确的实验结果，所用红磷都是过量的，不会节约药品，评价错误； 答案：ab； [进行实验] 有气体参加或生成的反应，组装好仪器，加入药品前，必需的操作是检查装置的气密性。 [实验结论] 由实验现象：流入的水约占瓶容积的 1 10 可知，藕孔气体中氧气约占藕孔容积的 1 10 ，含量小于 空气中氧气的含量，所以藕孔气体中氧气含量小于空气中氧气的含量。 2．【答案】（1）快速产生大量气泡，带火星木条复燃 过氧化氢溶液 氧气/O2 （2）产生的气体可能是氧气，因为产生的气体少，试管中氧气浓度不高，带火星木条不能复 燃 （3）反应前后二氧化锰的质量没有改变 （4）过氧化氢二氧化锰 水+ 氧气 （5）血液或组织液中有过氧化氢酶 类型 1 物质组成、成分的探究 类型 2 反应后物质成分的探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 【解析】（1）步骤二：向步骤一的试管中加入少量二氧化锰，再将带火星的木条伸入试管中， 根据实验结论知道产生的气体是氧气，故实验现象填：快速产生大量气泡，带火星木条复燃； 步骤三：因为催化剂只是改变了化学反应速率，而本身的质量和化学性质不变，故待步骤二没 有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并将带火星的木条伸入试管中，现象是快速产生大量 气泡，带火星木条复燃，可知产生的气体是氧气。 （2）小林认为上述步骤一得出的结论不严谨，理由是：产生的气体可能是氧气，因为产生的 气体少，试管中氧气浓度不高，带火星的木条不能复燃； （3）催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，为了证明二氧化锰是上述反应中的催化剂， 还需要进行的实验是检验反应前后二氧化锰的质量没有变化； （4）过氧化氢溶液中加入二氧化锰发生反应生成水、氧气，化学反应的文字表达式为： + 二氧化锰 过氧化氢 水 氧气； （5）用双氧水清洗伤口时产生大量气泡的原因可能是血液或组织液中有过氧化氢酶，过氧化 氢溶液在过氧化氢酶的催化作用下发生反应生成了氧气，故填：血液或组织液中有过氧化氢酶。 3．【答案】（1）增强水的导电性 （2） 2 2 2H O H +O 通电 （3）Ⅱ 氢气/H2 Ⅲ （4） 2 2 2H O HNaCl NaOH Cl    通电 （5）不可以 氯化钠参与反应，会有氯气生成，影响实 验结果 【解析】（1）水的导电性较弱，电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或硫酸钠溶液，使 溶液中出现大量的带电离子，增强了水的导电性； （2）水通电分解生成氢气和氧气，该反应的符号表达式为： 2 2 2H O H +O 通电 ； （3）①氢气和氧气都是无色气体，而实验中试管 a收集到黄绿色气体，试管 b收集到无色气 体，由资料可知，氯气为黄绿色气体，所以试管 a收集的气体一定有氯气，故证明猜想Ⅱ错误； ②用拇指堵住试管 b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火，听到爆鸣声，证明 b试管中收集到 的气体为氢气，即证明有氢气和氯气生成，因此证明猜想Ⅲ正确； （4）根据题意氯化钠和水反应除了生成两种气体即氢气和氯气，还生成了氢氧化钠，该反应 的符号表达式为： 2 2 2H O HNaCl NaOH Cl    通电 ； （5）由实验现象可知，电解水的实验中，若水中加入氯化钠，其中的氯化钠也参加反应生成 氯气而影响实验，所以电解水时不可以加入少量的氯化钠溶液。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 4．【答案】（1）调节压强 2 2 54P 5O 2P O 点燃 ＋ （2）红 蓝色变为浅绿色 有气泡 产生 偏右 （3）不 密闭 （4）C 【解析】（1）实验 A中，红磷燃烧放热，使装置内压强变大，小气球用来调节压强；红磷燃 烧生成五氧化二磷，化学方程式为： 2 2 54P 5O 2P O 点燃 ＋ ； （2）实验 B中，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，观察到有红色固体析出，溶液由蓝色变 为浅绿色； 实验 C中，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，观察到的现象是：固体溶解， 产生大量气泡；该反应生成了二氧化碳，二氧化碳是气体，散逸到了空气中，故实验结束后， 观察到天平的指针偏右； （3）结论不正确；物质发生化学变化前后总质量不改变，实验 C中有二氧化碳气体逸出，所 以质量才会减少，因此验证质量守恒定律实验设计需要在密闭体系进行，才能得出正确结论； （4）A.碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应前后原子的种类，数目不发 生改变，故 A错误； B.该反应生成物的总质量等于参加反应的反应物的总质量，故 B错误； C.气球膨胀，受到空气的浮力，使质量偏小，干扰了实验结果，故 C正确； D.任何化学反应都遵守质量守恒定律，有气体的反应需要在密闭容器中进行实验，故 D错误； 故选 C。 5．【答案】（1）不复燃 带火星的木条复燃 0.2 g （2）快 0.8 （3）50 g 过氧化氢溶液的浓度 【解析】（1）过氧化氢常温下分解速率缓慢，带火星木条不复燃，加入二氧化锰催化后分解 速率加快，带火星木条复燃。催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，所以二氧化锰质量 为 0.2 g； （2）①由表格数据可知，在一定范围内，二氧化锰的用量越多，过氧化氢分解的速率越快； ②由表格数据可知，该实验中二氧化锰的质量为 0.8 g时，收集到 500 mL氧气时所用的时间 3 s，二氧化锰质量再增加后，收集到 500 mL氧气时所用的时间不变；由表格数据可知该实验 类型 3 反应条件及影响因素探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 中二氧化锰的最佳用量为 0.8 g； （3）①根据控制唯一变量法，表格中的 x 应该是 50 g； ②根据表格数据可知，其他条件都相同，只有过氧化氢溶液的浓度不同，影响过氧化氢分解速 率的因素是过氧化氢溶液的浓度。 6．【答案】（1） （2）在相同条件下，过氧化氢溶液的浓度越大，反应 速率越快 （3）b＞37 （4）便于观察收集的气体的体积 （5）C （6）温度、 过氧化氢溶液的浓度 （7）反应结束，温度逐渐恢复至室温 【解析】（1）实验 3发生反应为过氧化氢在氧化铜的催化下分解生成水和氧气，该反应的文 字表达式为： ； （2）对比实验 1和 2，过氧化氢溶液的浓度不同，其他因素均相同，且过氧化氢溶液的浓度 越大，收集 50 mL的气体所需时间越短，说明在相同条件下，过氧化氢溶液的浓度越大，反 应速率越快； （3）实验 1和 3中，催化剂的种类不同，其他因素均相同，结论为二氧化锰的催化效果比氧 化铜强，即相同条件下，使用二氧化锰作催化剂时，收集 50 mL所需时间短，即实验依据是 b ＞37； （4）实验中，使用注射器的优点是便于观察收集的气体的体积； （5）实验中，过氧化氢反应结束时，压强最大，即在 C点； （6）从图像分析反应过程中从开始到结束，影响反应速率的因素有温度、过氧化氢溶液的浓 度等。开始反应速度逐渐加快主要是反应放热导致反应速率加快，一段时间后反应速率逐渐减 慢主要是过氧化氢溶液浓度逐渐降低，反应速度减慢； （7）图中，CD段压强降低的主要原因是：反应结束，温度逐渐恢复至室温； 7．【答案】（1）蒸馏水呈中性，不能使无色酚酞溶液变色，氨水显碱性，能使无色酚酞溶液 变红 （2）C烧杯中无色酚酞溶液变红 分子在不断地运动 （3）氧气的密度大于空气 （4）温度越高，分子运动速率越快 （5）21% 【解析】（1）可以观察到甲溶液没有变色，滴加了浓氨水后，溶液变为红色，说明蒸馏水呈 类型 4 物质性质类的探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 中性，不能使无色酚酞溶液变色，氨水显碱性，能使无色酚酞溶液变红；故填：蒸馏水呈中性， 不能使无色酚酞溶液变色，氨水显碱性，能使无色酚酞溶液变红； （2）氨水具有挥发性，挥发出的氨气分子运动到 C中，溶于水形成氨水，使无色酚酞溶液变 红；由于酚酞没有挥发性，所以 B中仍为无色，上述实验可以证明分子在不断地运动，故填： C烧杯中无色酚酞溶液变红；分子在不断地运动； （3）PQ 段变化是因为氧气密度比空气大，氧分子更快更多地从瓶口向下逸出，则 PQ 段能 够说明氧气的一点物理性质是氧气的密度大于空气，故填：氧气的密度大于空气； （4）能够说明氧分子不断运动的曲线是 MN 段，这是因为敞口放置，氧气体积分数不断减小， 是因为氧分子是不断运动的，部分氧分子运动到瓶外； NP 段双手贴在塑料瓶外壁上，瓶内 温度升高，分子运动速率加快，导致更多的氧分子从瓶中逸出，则 MN 段和 NP 段相比较， 说明温度越高，分子运动速率越快，故填：温度越高，分子运动速率越快； （5）氧气密度大于空气，瓶口朝下放置，氧气进入空气中，塑料瓶中最终全是空气，空气中 氧气体积分数约为21% ，则随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数约为21%时几乎不 再变化，故填：21%； 【点睛】本题考查微观粒子的有关性质，微观粒子是不断运动的，温度越高，分子运动速率越 快。 8．【答案】（1）催化 2 MnO 2 2 2 2H O H O O  （2）cab 加湿过滤仓 （3）过碳酸钠便于携带、运输和储存 相同时间内，过碳酸钠比 5%过氧化氢溶液生成氧 气更多 （4）保持干燥 【解析】（1）加入二氧化锰后，反应速率加快，则说明二氧化锰起到催化作用； 过碳酸钠遇水可分解生成过氧化氢，而过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的 符号表达式为： 2MnO 2 2 2 2H O H O+O 。 （2）由图 1可知，加湿过滤仓中，氧气通入水中，则 A相当于制氧机中的加湿过滤仓，该氧 发生器的连接顺序是 cab。 （3）由图可知，相同时间内，过碳酸钠比 5%过氧化氢溶液生成氧气更多，且过碳酸钠为固体， 过氧化氢为液体，过碳酸钠更易携带、运输和储存。 （4）过碳酸钠遇水会反应，则过碳酸钠应保持干燥。 类型 5 项目式探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 2 实验探究 1．秋天正是水中莲藕上市的季节。同学们对藕孔中的气体成分进行探究。 （1）检验藕孔气体中是否含有二氧化碳 实验步骤 实验现象 实验结论 A组同学用注射器从藕孔中抽取气 体，并将气体通入 有二氧化碳 （2）比较藕孔气体和空气中氧气的含量 【设计实验】同学们设计如图所示的方案一和方案二来测定藕孔气体中氧气含量。 ①实验中红磷应该足量，原因是 。 ②方案二某些方面优于方案一，下列评价正确的是 （填序号）。 a．方案二测定结果更准确 b．方案二污染小 c．方案二节约药品 【进行实验】同学们按方案二进行实验。按图组装仪器后，应先 。 【实验现象】流入的水约占瓶中空气体积的十分之一。 【实验结论】 。 2．小林同学踢足球时腿被擦伤了，医生给他用医用过氧化氢溶液清洗伤口时产生了大量气泡。 小林对此现象产生了兴趣，于是从药店购买了一些该药品，带回实验室，与兴趣小组同学对伤 类型 1 物质组成、成分的探究 类型 2 反应后物质成分的探究 类型 3 反应条件及影响因素探究 类型 4 物质性质类的探究 类型 5 项目式探究 模块导航 类型 1 物质组成、成分的探究 类型 2 反应后物质成分的探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 口处产生的是哪种气体以及产生大量气泡的原因进行了实验探究。 【信息检索】 过氧化氢酶主要存在于动物的肝脏、红细胞及某些植物体组织中，它的主要作用就是催化过氧 化氢分解生成水和氧气。 【实验探究】检验生成的气体是氧气。 （1）请完善下面表格。 实验步骤 实验现象 实验结论 步骤一：取少许医用过氧化氢溶液加入一支 试管中，将带火星的木条伸入试管中。 缓慢产生极少量气泡，带火 星的木条没有复燃。 产生的气体不是 氧气 步骤二：向步骤一的试管中加入少量二氧化 锰，再将带火星的木条伸入试管中。 。 产生的气体是氧 气 步骤三：待步骤二没有现象时，重新加 入 ，并将带火星的木条伸入试管中 快速产生大量气泡，带火星 的木条复燃。 产生的气体 是 。 【实验反思】 （2）小林认为上述步骤一得出的结论不严谨，请你说明理由 。 （3）为了证明二氧化锰是上述反应中的催化剂，除了验证其化学性质在反应前后没有改变外， 还需要验证 。 （4）请写出过氧化氢溶液中加入二氧化锰时发生化学反应的文字表达式 。 （5）用过氧化氢溶液清洗伤口时产生大量气泡的原因可能是 。 3．科学探究与实践是我们需要不断培养的学科核心素养。实验课上，同学们做了电解水的实 验。 （1）电解水时，通常要加入少量氢氧化钠溶液或硫酸钠溶液，目的是 。 （2）电解水的符号表达式为 。 某同学在做电解水实验时，向水中加入氯化钠，发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。 【提出问题】加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了什么气体？ 【查阅资料】①氯气（Cl2）是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下 1 体积水里能 溶解 2 体积的氯气；②氯化钠溶液是在水中加入氯化钠固体，溶解后得到的混合物。 【提出假设】猜想 I：氧气和氯气；猜想Ⅱ：氢气和氧气；猜想Ⅲ：氢气和氯气。 【设计实验】用如图所示装置来电解氯化钠溶液，并收集两个电极上产生的气体。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 （3）完成表格 实验步骤 实验现象 解释或结论 ①按照如图装置，通电一段时间后， 用 a、b两支试管分别收集两根石墨 电极上产生的气体，观察气体颜色 试管 a收集到黄绿 色气体，试管 b收集 到无色气体 猜想 错误 ②用拇指堵住试管 b，移近点燃的酒 精灯，移开拇指点火 听到爆鸣声 证明 b试管中收集到的气体 为 ，猜想 正确 【实验结论】 （4）氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠，请写出 该反应的符号表达式： 。 【反思与评价】 （5）联系电解水的实验，要证明水的组成，你认为在电解水时 （填“可以”或“不 可以”）加氯化钠溶液，原因是 。 4．物质发生化学变化前后，总质量是否发生改变？实验小组进行以下探究： 【提出假设】物质发生化学变化前后总质量不变。 【设计并进行实验】实验小组分别设计了三个实验，如图 1A、B、C所示。 （1）实验 A中，小气球的作用是 ，发生反应的化学方程式 。 （2）实验B中，现象是铁钉表面有 色固体析出，溶液由 ；实验 C中，现象是 ， 天平指针指向是 （中央、偏左或偏右）。 【结论与解释】 小组得出结论：物质发生化学变化前后总质量可能改变 （3）你认为结论 （是或不）正确的，验证质量守恒定律实验设计需要在 体系进 行，才能得出正确结论。 【反思与评价】 （4）实验小组如图 2所示改进实验。将气球中的碳酸钠粉末倒入锥形瓶中，反应结束后，观 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 察到气球膨胀，天平指针偏右。下列各项解释中，你认为可能的原因是______（填序号）。 A．该反应前后原子的种类，数目变少 B．该反应生成物的总质量小于反应物的总质量 C．空气的浮力作用干扰了实验结果 D．生成气体的反应不遵守质量守恒定律 5．化学兴趣小组的老师和同学围绕催化剂开展了如下的活动。 【实验 1】验证二氧化锰的催化作用 （1）用天平称量 0.2 g 二氧化锰，取 5 mL 5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验： 步骤 现象 结论 步骤① 带火星的木条Ⅰ 二氧化 锰是该 反应的 催化剂。 步骤②③ 溶液中有气泡冒出， Ⅱ 步骤⑥ 称量结果为Ⅲ 步骤⑦ 现象与步骤②③相同 【实验 2】探究催化剂用量对反应速率的影响 （2）把不同质量的二氧化锰分别和 30 mL10%的过氧化氢溶液混合，测定收集到 500 mL氧气 时所用的时间，结果如下：（其他实验条件均相同） 实验编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 二氧化锰质量（g） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 时间（s） 22 13 12 10 9 8 5 3 3 3 ①由表格数据可知：在一定范围内，二氧化锰的用量越多，过氧化氢分解的速率越 （填 “快”或“慢”）； ②从提高反应速率和节约药品的角度综合考虑，由表格数据可知该实验中二氧化锰的最佳用量 类型 3 反应条件及影响因素探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 为 g。 【实验 3】探究其他影响过氧化氢分解速率的因素 （3）小组设计了 3组实验，收集数据如下表： 实验 编号 过氧化氢溶液质量（g） 过氧化氢溶液的 浓度 二氧化锰的质量 （g） 相同时间内产生氧气的体积 （mL） 1 50 1% 0.1 9 2 x 2% 0.1 16 3 50 5% 0.1 31 ①表格中的 x 应该取值为 x= 。 ②该实验要探究的影响过氧化氢分解速率的因素是 。 6．兴趣小组同学在老师的带领下，探究影响过氧化氢分解速率的因素。 【提出问题】影响过氧化氢分解的因素有哪些？ 【做出假设】假设 1：催化剂的种类 假设 2：过氧化氢溶液的浓度 假设 3：温度 【实验探究】学生利用如图所示装置，以收集 50 mL的气体为标准，比较反应的快慢，实验 方案如下表所示： 序号 温度/℃ 过氧化氢溶液浓度 过氧化氢溶液体积/mL l g催化剂 时间/s 1 20 5% 40 二氧化锰 37 2 20 10% 40 二氧化锰 14 3 20 5% 40 氧化铜 b 4 80 5% 40 二氧化锰 29 （1）写出实验 3发生反应的文字表达式______。 （2）对比实验 1和 2，得出的结论是______。 （3）通过对比实验 1和 3，得出二氧化锰的催化效果比氧化铜强的实验依据是______。 （4）实验中，使用注射器的优点是______。 【拓展延伸】在实验 3探究中，学生将注射器换成了压强传感器，测出了实验过程中装置中压 强与时间的关系图（如图）。实验过程中，学生触摸谁形瓶外壁，有发烫的感觉。至反应结束 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 后，发生装置的温度慢慢趋于常温。 （5）实验中，过氧化氢反应结束是在______（填字母）点。 （6）根据图所示，我们分析发现：反应速率在不断发生改变。反应过程中从开始到结束影响 反应速率的因素有______（填 2种）。 （7）图中，CD段压强降低的主要原因是______。 7．2023年 10月 24日，《应用快报－材料》报道了一种微型发电机，可以将室温液体中的分 子运动转化为电能，它有望为低功率设备提供一种清洁且无处不在的能源。因此化学兴趣小组 对分子的基本性质开展了如下探究。 【活动一】探究分子的性质 （1）小组同学向烧杯 A中加入 20 mL蒸馏水，滴入 2~3滴无色酚酞溶液，得到甲溶液，向该 溶液中滴加 1~2滴浓氨水如图 1），观察溶液变红，结合该现象说明了 。 （2）在烧杯 B中加入 5 mL浓氨水，在烧杯 C中重新配制甲溶液，用一个大烧杯把两个小烧 杯罩在一起如图 2），观察到 ，体现分子的一条基本性质是 。 【活动二】数字化仪器探究分子的运动 化学兴趣小组借助氧气传感器探究分子的运动，数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间 变化曲线。 收集一塑料瓶氧气进行以下实验： 步骤一：将塑料瓶敞口放置；步骤二：双手贴在塑料瓶的外壁上；步骤三：将塑料瓶的瓶口朝 下。实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图 4中的MN段、NP段和 PQ段。 （3）PQ段能够说明氧气的一点物理性质是 。 （4）MN段和 NP段相比较，说明 （从微观角度回答）。 （5）随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数约为 时几乎不再变化。 类型 4 物质性质类的探究 类型 5 项目式探究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 8．“便携式制氧机”可用于家庭保健供氧。某品牌制氧机通过制氧剂产生氧气，制氧剂甲剂为 白色颗粒过碳酸钠，制氧剂乙剂为黑色粉末 2MnO 。某小组同学进行实验探究其制氧原理并设 计组装了一套简易的氧发生器。 探究一：制氧原理 【实验操作】 分别取等量的白色颗粒过碳酸钠和等体积的水加入甲、乙两支试管中，再向乙试管中加入少量 黑色粉末 2MnO 。观察到甲试管中仅有少量气泡；乙试管中有大量气泡、残留黑色固体。再向 甲、乙两支试管中分别伸入带火星木条，均复燃。 【查阅资料】 过碳酸钠遇水可分解生成过氧化氢和碳酸钠；碳酸钠易溶于水且它与 2MnO 混合不能生成氧气。 【实验结论】 （1） 2MnO 在该“便携式制氧机”制氧过程中起到了 作用。乙试管中有大量气泡的原因 是 （用符号表达式表示）。 探究二：氧发生器 【组装装置】 （2）根据图 1制氧机简图，该小组同学利用实验室的仪器组装了一套类似功能的氧发生器， 该氧发生器的连接顺序是 （填接口处字母），装置 A相当于制氧机中的 （填“反 应仓”或“加湿过滤仓”）。 【分析解释】 （3）小组同学分别用过碳酸钠和 5%过氧化氢溶液制取氧气，利用数字化传感器测出产生氧气 体积与时间变化的曲线，结合图像及药品状态分析，该家用制氧机的制氧剂选择过碳酸钠而不 选择 5%过氧化氢溶液的理由是 、 。 【拓展评价】 （4）通过上述探究可知，保存过碳酸钠的注意事项是 （写一条）。