考向8 实验探究题-【拔尖特训】2024-2025学年新教材九年级上册化学(鲁教版2024)

104 考向八　实验探究题 ▶ “答案与解析”见P58 1. 小明发现一种淡黄色的粉末可以用于杀菌、 消毒和漂白,于是想探究该固体的成分。 [提出问题] 该淡黄色固体的化学成分是 什么? [查阅资料] Ⅰ. 硫单质是一种淡黄色固体,难溶于水,在 空气中点燃硫单质,生成一种无色、有刺激性 气味的气体。 Ⅱ. 过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体,能 与水反应,生成气体并放出大量的热。 [设计实验方案] 方案一:取少量该固体粉末于试管中,加 2mL水,振荡并观察现象。 方案二:在燃烧匙里放少量该固体,在酒精灯 上加热,观察现象。 (1) 比较以上两方案,从环保或操作角度分 析,你认为最佳方案是 (填“方案一” 或“方案二”),理由是 (答一点即可)。 [实验验证并形成结论] 小明向盛有少量该固体的试管中加入2mL 水,立刻观察到有无色气泡产生,并且验证出 该反应生成了氢氧化钠(NaOH),于是确定 该淡黄色粉末为过氧化钠(Na2O2)。小明还 想对生成的气体成分进行判断,他提出了以 下三种假设: A. 该气体是CO2。 B. 该气体是O2 。 C. 该气体是H2。 (2) 同学们首先一致认为上述假设中的 (填“A”“B”或“C”)肯定不合理,理 由是 。 通过查阅资料,同学们又得知:在化学反应 中,有元素化合价升高,就必然有元素化合价 降低。于是通过小组讨论,大家一致认为上 述假设中的B成立。同学们用图甲装置(装 置气密性良好)进行实验检验,验证了上述分 析的合理性。 乙 (第1题) (3) 他们的方法是打开活塞使水流入试管, 将带火星的木条放在导管口 (填“a” 或“b”)处,发现 , 说明生成的气体是氧气。 (4) 小佳待试管内固体完全溶解且不再有气 泡产生后,往试管内加入少量二氧化锰,又立 即产生大量气泡,由此可知过氧化钠与水反 应后的溶液中含有过氧化氢,写出过氧化氢 在二氧化锰的催化作用下反应的化学方程 式: 。 (5) 小王用图乙装置中的 (填“A”或 “B”),测量生成氧气的体积,读数前需冷却到 室温,调节量筒使内外液面相平,若仰视读 数,则读数 (填“大于”“小于”或“等 于”)实际值。 [交流与反思] (6) 下列关于 Na2O2 的说法,错误的是 (多选,填字母)。 A. Na2O2中氧元素的化合价是-2 B. Na2O2必须密封保存 C. Na2O2着火后可用水扑灭 [定量计算] (7) 进一步查阅资料可知:在潜水艇中常用 过氧化钠(Na2O2)来吸收人们呼出的二氧化 碳,同时生成碳酸钠和供人们呼吸的气体,写 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 化学(鲁教版)九年级上 105 出该反应的化学方程式: 。若15.6g过氧化钠与 二氧化碳完全反应,则生成碳酸钠的质量是 g。 答案讲解 2. (2024·常州期中)某学习小组的同 学对实验室制取二氧化碳及二氧化 碳的性质进行如下探究。 Ⅰ. 二氧化碳的制取。 第一小组用如图①所示的装置制取二氧化碳 并测定生成二氧化碳的体积,实验开始时他 们通过分液漏斗将20mL稀盐酸快速全部加 入锥形瓶中并关闭活塞,记录量筒中水的体 积,数据如表所示: (第2题①) 时间/min 1 2 3 4 5 6 量筒读数/mL 40 50 55 58 60 60 (1) 丙中最好选规格为 (填“50” “100”或“250”)mL的量筒。 (2) 乙中如果不加植物油就会使测定结果 (填“偏大”或“偏小”),原因是 。 (3) 根据以上实验数据分析,最终生成二氧 化碳的体积是 mL。 (4) 反应过程中产生二氧化碳的速率不断减 小的原因可能是 。 (5) 在图②中绘出0~6min内生成二氧化碳 体积随时间变化的曲线。 (第2题②) Ⅱ. 二氧化碳的性质。 第二小组用如图③所示装置验证二氧化碳的 有关性质。 (第2题) 实验步骤如下: 步骤一:按如图③所示连接好装置,向外拉动 任一注射器的活塞,一段时间后松开手。 步骤二:注射器A中吸入20mL澄清石灰 水,注射器B中吸入20mL稀盐酸,再从中 间瓶口通入二氧化碳气体将瓶装满,最后旋 上带压力传感器的橡皮塞。 步骤三:先后将两注射器中的试剂快速全部 推入三颈烧瓶中,并保持注射器活塞在注射 器底部,振荡三颈烧瓶,压力传感器测得三颈 烧瓶中压强随时间的变化如图④所示。 (6) 步骤一中松开手后,若观察到 ,则说明装置气密性良好。 (7) 在步骤二中如何检验三颈烧瓶中已充满 二氧化碳气体: 。 (8) 分析图④可知,步骤三中先推的是注射 器 (填“A”或“B”)。 (9) 步骤三中第二次推入试剂后三颈烧瓶中 出现的现象是 ,此 时三 颈 烧 瓶 中 压 强 变 化 对 应 图④中 的 段。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 期末压轴题特训 100% =9.6g,而反应物中氧气提供的氧元素的质量为 8.0g,所以甲中一定含有碳、氢、氧三种元素,且甲中所含 氧元素的质量为9.6g-8.0g=1.6g,C正确。设2.8g一 氧化碳完全氧化,需要氧气的质量为x。 2CO 56 2.8g +O2 32 x 点燃 􀪅􀪅2CO2 56 32= 2.8g x x=1.6g D错误。 9. (1) 天然气(合理答案均可) (2) (3) +3 (4) CH4+O2 催化剂 􀪅􀪅􀪅􀪅CH2O+H2O (5) C2H6 [解析] (1) 天然气属于化石燃料,其主要成分是甲烷。 (2) 1个一氧化碳分子由1个氧原子和1个碳原子构成,根 据图示可知,一氧化碳分子可以表示为 。(3) 在化合物 中各元素正、负化合价的代数和为零,所以该物质中硼元 素的化合价为0- (-2×3) 2 =+3 。(4) 根据图示可知, 1个 Z 分子由1个碳原子、2个氢原子和1个氧原子构成, 其化学式为CH2O,所以该反应的化学方程式为CH4+ O2 催化剂 􀪅􀪅􀪅􀪅CH2O+H2O。(5) 根据“各微观粒子数之比 为1∶1∶1∶1”和图示可知,虚线圈中的反应可表示为 CH3+ CH4􀪅􀪅Y+H,根据质量守恒定律可推断 Y 的化 学式为C2H6。 考向八　实验探究题 1. (1) 方案一 节约能源(或操作简单;或不污染空气等 合理答案均可) (2) A 反应物中不含碳元素,不能生成 二氧化碳 (3) a 带火星的木条复燃 (4) 2H2O2 MnO2 􀪅􀪅􀪅􀪅2H2O+O2↑ (5) B 大 于 (6) AC (7) 2Na2O2+2CO2 􀪅􀪅2Na2CO3 + O2 21.2 [解析] (1) 方案一较好,因为方案二是在燃烧匙里放少量 该固体,在酒精灯上加热,如果该固体物质是硫,硫会和氧 气反应生成二氧化硫,二氧化硫会污染空气,而且方案二 的操作比较复杂。而方案一是取少量该固体粉末于试管 中,加2mL水,硫不溶于水,也不与水反应,过氧化钠和水 反应产生气泡,该操作简单、环保,现象明显,故最佳方案 是方案一。(2) 根据质量守恒定律,化学反应前后元素的 种类不变,反应前只有钠元素、氧元素、氢元素,无碳元素, 故该气体不可能是 CO2,故假设中的 A肯定不合理。 (3) 由图甲可知,应将带火星的木条放在导管口a处,氧气 具有助燃性,发现带火星的木条复燃,说明生成的气体是 氧气。(4) 过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水 和氧气。(5) 用图乙装置测量生成氧气的体积,A装置的 导管口刚刚伸到量筒口,B装置的导管口伸到量筒底部,过 氧化钠与水反应放出热量,装置中温度升高,使气体体积 膨胀,冷却至室温,A装置中水槽里的水会沿导管进入发 生装置,因此应选用B装置。仰视读数,量筒倒立,故读数 大于实际值。(6) 过氧化钠中钠元素显+1价,设氧元素 的化合价为x,根据化合物中各元素正、负化合价的代数和 为零,可得:(+1)×2+2x=0,x=-1,A错误;过氧化钠 能与空气中的水蒸气反应,故应密封保存,B正确;过氧化 钠能与水反应生成氧气,氧气具有助燃性,故过氧化钠着 火不能用水扑灭,C错误。(7) 过氧化钠能与二氧化碳反 应生成碳酸钠和氧气。设生成碳酸钠的质量为y。 2Na2O2 156 15.6g +2CO2􀪅􀪅2Na2CO3 212 y +O2 156 212= 15.6g y y=21.2g 2. (1) 100 (2) 偏小 二氧化碳能溶于水,且能与水反应 (3) 40 (4) 稀盐酸浓度逐渐减小 (5) 如图所示 (6) 注射器活塞回到原位置 (7) 将燃着的木条放在三颈 烧瓶中间瓶口,若木条熄灭,则证明三颈烧瓶中已充满二 氧化碳气体 (8) A (9) 沉淀溶解,有气泡产生 cd (第2题) [解析] (1) 分析实验数据可知,量筒中水的体积最大为 60mL,选择量筒应遵循大而近的原则,故应选规格为 100mL的量筒,可以减小误差。(2) 二氧化碳能溶于水, 且能与水反应,乙中如果不加植物油就会使部分二氧化碳 进入水中,造成测定结果偏小。(3) 从乙进入丙中的水的 体积为60mL,则有60mL气体从甲进入乙中,加入稀盐酸 的体积占20mL,则二氧化碳的体积为60mL-20mL= 40mL。(4) 依据反应物的浓度越大,反应速率越大的原 则,随着反应的进行,氯化氢被消耗,稀盐酸浓度逐渐减小, 则反应过程中产生二氧化碳的速率不断减小。(6) 分析装 置特点可知,按如图③所示连接好装置,向外拉动任一注 射器的活塞,一段时间后松开手,若注射器活塞回到原位 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 85 置,则说明装置气密性良好。(7) 二氧化碳不能燃烧,一般 也不支持燃烧,能使燃着的木条熄灭,将燃着的木条放在 三颈烧瓶中间瓶口,若木条熄灭,则证明三颈烧瓶中已充 满二氧化碳气体。(8) 分析三颈烧瓶内压强变化曲线可 知,ab段三颈烧瓶内压强先增大后明显减小,说明二氧化 碳气体被吸收,则先推入的是注射器A中的澄清石灰水。 (9) 分析曲线可知,第二次推入的是稀盐酸,碳酸钙沉淀与 稀盐酸反应生成二氧化碳气体,则三颈烧瓶中出现的现象 是沉淀溶解,有气泡产生;因为有二氧化碳生成,三颈烧瓶 内压强又增大,所以三颈烧瓶中压强变化对应图④中的 cd段。 考向九　计 算 题 1. B [解 析] C2H4 中 碳 元 素 的 质 量 分 数 为 12×2 12×2+1×4≈85.7% 。A项,CH4 中碳元素的质量分数 为 12 12+1×4=75% 。B项,C2H2 中碳元素的质量分数为 12×2 12×2+1×2≈92.3% 。C项,C2H6 中碳元素的质量分数 为 12×2 12×2+1×6=80% 。D项,C8H8 中碳元素的质量分数 为 12×8 12×8+1×8≈92.3% 。由上述计算可知,只有碳元素 的质量分数大于87%的气体和碳元素的质量分数约为 85.7%的C2H4混合,才能使混合气体中碳元素的质量分 数为87%,因1个C8H8分子中有8个碳原子,所以常温常 压下C8H8不是气体,故符合条件的是C2H2,本题选B。 2. A [解析] 由乙醇(C2H5OH)和乙醛(CH3CHO)的化 学式可知,乙醇和乙醛中碳元素、氧元素的质量比相等,均 为(12×2)∶16=3∶2;因为两者组成的混合物中氧元素的 质量分数为36%,所以碳元素的质量分数为36%×32= 54%;则100g此混合物中氢元素的质量为100g×(1- 36%-54%)=10g,生成水的质量为 10g 2 18×100% =90g。 3. D [解析] 根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总 质量不变,则x=16+70-44-36=6,A选项说法错误;参 加反应的R和O2的质量比为16g∶(70g-6g)=1∶4,B 选项说法错误;二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素来自 R,因此R中一定含有碳元素和氢元素,R中氧元素的质量 为44g× 3244×100% +36g× 1618×100% -(70g- 6g)=0,说明R中不含有氧元素,C选项说法错误;该反应 中参加反应的O2 和生成的CO2 的分子数之比为 64g 32∶ 44g 44=2∶1 ,即参加反应的O2 和生成的CO2 的化学计量 数之比为2∶1,D选项说法正确。 4. C [解析] 假设反应后固体中硫元素的质量为8g,则氧 元素的质量为15g,根据质量守恒定律,化学反应前后硫元 素的质量不变,则反应前亚硫酸钠中硫元素的质量也为8g, 故反应前亚硫酸钠的质量为8g÷ 3223×2+32+16×3× 100% =31.5g,其 中 氧 元 素 的 质 量 为 31.5g× 16×323×2+32+16×3×100% =12g,所以反应后增加的 氧元素的质量为15g-12g=3g,即消耗O2的质量为3g, 设参加反应的Na2SO3的质量为x。 2Na2SO3 252 x +O2 32 3g △ 􀪅􀪅2Na2SO4 252 32= x 3g x=23.625g 则被 氧 化 的 Na2SO3 占 原 Na2SO3 的 质 量 分 数 为 23.625g 31.5g×100%=75% 。 5. D [解析] FeCO3 在空气中煅烧生成铁的氧化物和 CO2,设11.6g的FeCO3完全分解生成二氧化碳的质量为 x,则有如下质量关系: FeCO3 116 11.6g ~CO2 44 x 116 44= 11.6g x x=4.4g 根据质量守恒定律可知,化学反应前后物质的总质量不 变,则有7.92g+4.4g=12.32g>11.6g,故该反应有氧气 参与,且其质量为12.32g-11.6g=0.72g,A错误;由A 中的分析可知,该过程产生CO2 的质量为4.4g,B错误; 11.6gFeCO3 中 氧 元 素 的 质 量 为11.6g× 48116× 100% =4.8g,反应后固体中氧元素的质量=11.6g FeCO3中氧元素的质量+参加反应的氧气的质量-4.4g 二氧化碳中氧元素的质量,4.4g二氧化碳中氧元素的质量 为4.4g× 3244×100% =3.2g,则反应后固体中氧元素的 质量=4.8g+0.72g-3.2g=2.32g<4.8g,故反应后固 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 95