猜押 控制变量实验题（19题）（广州专用）-2025年中考化学冲刺抢押秘籍

猜押 控制变量实验题（19题） 猜押考点 广州3年真题 考情分析 控制变量实验题 2024年第20题 2023年第19题 2022年第20题 在科学探究中，如果问题涉及多个因素（变量），可以只研究因变量与一个自变量的关系，控 制其他的量不变。运用控制变量的方法，可将多变量问题变成多个单变量问题分别研究，最后再综合解决问题。 押题一 影响因素类 1．FeCl3溶液能对过氧化氢的分解起催化作用，某小组拟在相同浓度FeCl3溶液的催化下，探究过氧化氢浓度对其分解速率的影响。采用下图所示装置进行了实验，结果如下表所示。 【资料】2%FeCl3溶液中水的体积约等于溶液的体积 30%H2O2溶液的体积/mL 2%FeCl3溶液的体积/mL 加入H2O的体积/mL 反应时间/min 生成气体体积/mL 1 5 3 20 5 V1 2 10 3 x 5 V2 (1)写出本反应的化学方程式 。表中x= 。 (2)采用恒温水浴槽是为了 。 (3)实验结论：若V1 V2(填“＞”“=”或“＜”)，说明其他条件相同时，过氧化氢溶液的浓度越大，分解速率越快。 (4)若要增加一组与1相对比的实验，以证明FeCl3溶液会对过氧化氢的分解产生影响，请写出具体的实验方案： 。 (5)小组同学在实验过程中还观察到，锥形瓶内溶液逐渐由黄色变为浅绿色，最终变回黄色。通过查阅资料得知：FeCl3溶液一般呈现黄色，FeCl2溶液一般呈现浅绿色。由此你对催化剂有何新的认识？ 。 2．研究和控制化学反应条件有重要意义。 (1)小嘉同学用15%的溶液制取氧气时发现，若注入溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。请你帮小嘉从如图中选择合适的仪器组装一套发生装置，要求能解决上述问题，需要用到的仪器有哪些？ 填标号。 请写出实验室中制取氧气反应的化学方程式 。 除了选择合适的发生装置外，还可以改变反应其他条件，以控制反应速率，某研究小组进行了如下探究： 编号 15%H2O2溶液体积/mL 温度 催化剂及用量 加入水体积/mL 收集20mL氧气所需时间 a 50 20℃ 1g MnO2 50 t1 b 50 20℃ 1g FeCl3 50 t2 c 50 20℃ 1g CuCl2 50 t3 d 30 20℃ 1g MnO2 70 t4 e 10 20℃ 1g MnO2 V t5 f 50 30℃ 1g  X 50 t6 (2)实验a、d、e用于探究其他条件相同时，过氧化氢溶液浓度对反应速率的影响，则e组实验过氧化氢溶液初始浓度为 。(15%H2O2溶液密度取1.0g/cm3) (3)实验测得t1<t2<t3，则通过上述实验可知，其他条件相同时，三种催化剂的催化效果由强到弱的顺序为 。 (4)已知其他条件相同时，温度越高反应速率越快，且实验测得t1<t2<t6<t3 则该小组使用的催化剂X为 (选填“MnO2”，“FeCl3”，“CuCl2”) (5)b实验在实验过程中会出现少量红褐色固体，查阅资料可知：该固体是氯化铁与水反应生成的无催化活性的氢氧化铁固体。据此小组预测：可以往b组实验中滴加少量稀盐酸以提高b组实验的反应速率，请用化学方程式表示其原因： 。 (6)Cu2+属于重金属离子，常用铁粉置换成铜单质，上述实验需 g铁粉来回收全部Cu2+。(精确到0.1g) 3．研究和控制化学反应条件有重要意义。为了比较Fe3+、Cu2+对H2O2分解的催化效果，某研究小组的同学设计实验如图所示。请回答相关问题： (1)写出H2O2在CuSO4，作用下发生反应的化学方程式： 。 (2)定性分析：如图甲可通过观察产生 ，定性比较得出结论。有同学提出应将FeCl3改为，其理由是 。 (3)请简述如何检查装置乙的气密性良好。组装好实验装置，关闭分液漏斗活塞， 。 (4)定量分析：探究双氧水的溶质质量分数与反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验。记录收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。(水的密度为1g/cm3) 实验序号 30%双氧水的质量/g 加入水的体积/mL FeCl3溶液的量/滴 收集时间/s 1 10 40 5 200 2 20 b 5 100 3 a 20 c 67 补充实验3的配液数据：a= ，c= 。 已知CuSO4溶液中主要含有H2O、Cu2+和三种微粒，中同学又做了两种猜想。 猜想1：真正催化分解H2O2的是CuSO4溶液中Cu2+。 猜想2：真正催化分解H2O2的是CuSO4溶液中的。 (5)完成表格验证猜想： 实验操作 现象与结论 。 ，说明对H2O2分解无催化作用。 4．“大象牙膏”是极具观赏性的化学趣味实验之一。如图，实验中迅速涌出柱状的泡沫，可形象地称为“大象牙膏”，将带火星的木条放在泡沫附近可看到木条复燃。 (1)该实验原理主要是H2O2在催化剂作用下迅速分解，反应的化学方程式为 。 (2)欲要配制60mL10%过氧化氢溶液(密度取1.0g/cm3)，需要量取 mL30%过氧化氢溶液(密度取1.11g/cm3)(结果保留一位小数)。 【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？ 【设计实验】小明以“牙膏喷出瓶口所需时间”为比较牙膏喷出效果的标准，设计了以下实验：在锥形瓶中，分别加入10mL过氧化氢溶液、5滴洗洁精、4mL催化剂溶液，完成实验，记录如表： 实验序号 催化剂种类 催化剂浓度 过氧化氢浓度 温度/℃ “牙膏”喷出瓶口所需时间/s ① 氯化铁 10% 10% 20 48 ② 高锰酸钾 10% 20 5 ③ 酵母 10% 10% 20 10 ④ 酵母 5% 10% 20 42 ⑤ 酵母 10% 10% 40 3 ⑥ 酵母 10% 5% 20 30 【解释与结论】 (3)补充以上数据x= 。 (4)通过对比实验③④，得出的结论是 。 (5)实验中，欲探究过氧化氢浓度对实验效果的影响，需对比的实验是 (填实验序号)。 (6)由上述实验分析可知，若要制作速率适中、有较强视觉冲击力观赏效果的“大象牙膏”，最好选择实验 的条件。 【反思与评价】 (7)在实验②中，小明观察到锥形瓶内有黑色固体产生，且溶液的紫红色褪去，高锰酸钾是否为过氧化氢分解的催化剂？请说出你的判断和理由 。 (8)小组利用足量的氢氧化钠溶液和实验①所得废液反应，以处理和回收实验①中铁元素，其原理是 (写化学方程式)。 5．芬顿(Fenton)反应是一种利用过氧化氢分解产生自由基降解污染物的技术，常用于处理水体和大气中的污染物。 【传统“Fe2+-H2O2”体系】 (1)Fe2+在降解过程中起催化作用，反应前后质量和 不变。 (2)为了探究Fenton法对有机污染物降解速率的影响因素，某小组用一定浓度的H2O2溶液和FeSO4溶液进行实验并整理如下表格，测得有机污染物浓度的变化情况如图a所示(p-CP指有机污染物)。 编号 H2O2溶液/mL FeSO4溶液/mL 蒸馏水/mL   pH 温度/℃ A 1.5 3.5 10 3 25 B 1.5 3.5 10 3 40 C 3.5 3.5 8 3 25 D 1.5 4.5 x 3 25 E 1.5 3.5 10 10 25 ①实验D中的x的值为 。 ②对比A，B组实验可发现升高温度可以加快Fenton法降解有机污染物的速率。分析图1中对应的曲线，得到上述结论的依据为 。 ③本实验中除温度、pH、H2O2溶液浓度外，还研究了 对Fenton法降解有机污染物速率的影响。 ④为测定不同时间内有机污染物的浓度，需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的降解反应立即停止下来。请你根据图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法： 。 【“纳米零价铁——H2O2”体系】 (3)纳米零价铁粒径较小，表面积较大，吸附性和反应活性较高。去除工业烟气中的NO的途径如下：在一定温度下，将H2O2溶液和稀盐酸雾化，再与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置。 ①该反应的化学方程式为2NO+3H2O22HNO3+2H2O，反应中化合价改变的元素有 (填元素符号)。 ②此过程中，纳米零价铁除了具有较好的吸附效果外，还具有的作用是 。 ③NO脱除率随温度的变化如图b所示。当温度高于120℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是 。 6．含锰废弃物会对土壤造成危害，使植物出现锰中毒。某实验小组想从实验室制取氧气后的固体废弃物中回收金属锰。 I．设计方案回收锰 (1)实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 ；对于固体废弃物中的成分，一定存在的是 ，可能存在的是 。 (2)经查阅资料后，该小组设计从固体废弃物中回收锰的流程如下： 【查阅资料】含锰化合物(其中锰元素的化合价在+2价以上)在一定的酸性溶液中均可与草酸(H2C2O4)溶液反应，生成Mn2+。 请补全上述流程中的物质：① ；② (填化学式)；15.8g固体废弃物经上述流程后得到的Mn的质量分数大于从同质量高锰酸钾中得到的Mn的质量分数，从定量角度分析其原因是 。(假设整个流程中的含锰化合物均完全反应) II．探究影响反应速率的因素 实验小组为探究草酸与高锰酸钾在酸性条件下反应的影响因素，用0.02%高锰酸钾溶液与0.09%H2C2O4溶液进行以下探究：(本研究所用溶液很稀，密度均近似看作1g/cm3) 组别 0.02%高锰酸钾溶液/mL 0.09%H2C2O4溶液/mL 10%H2SO4溶液/mL 温度/℃ 其他物质 ① 5.00 8.00 X 20 ② 5.00 8.00 3.00 30 ③ 5.00 8.00 1.00 20 2.00mL蒸馏水 (3)上述进行实验①、③的目的是探究 对化学反应速率的影响，其中X= 。 (4)甲同学在做上述探究实验时发现草酸与酸性高锰酸钾溶液开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久后突然褪色，反应速率明显加快。针对上述现象，乙同学认为草酸与高锰酸钾反应放热，导致溶液温度升高，反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看，你猜想原因还可能是 。若证明你的猜想，除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外，还需试剂最合理的是 (填字母)。 a．硫酸钾    b．水    c．二氧化锰    d．硫酸锰 7．某化学兴趣小组对催化剂产生了浓厚的兴趣并进行了实验探究。 探究一：小明同学在做家庭实验时，不小心将过氧化氢溶液溅到妈妈刚刚切好的土豆丝上，发现土豆丝上立即冒气泡，激发了小明的探究欲望，请你参与小明的探究。 【提出猜想】土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂 【设计实验】小明同学设计并完成表中所示的探究实验。 (1)请你帮小明同学填写表中未填完的空格。 实验操作 实验现象 实验结论 总结 实验一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条 有气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是 。 土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂 实验二 向盛水的试管中加入土豆丝，伸入带火星的木条 没有明显现象 水和土豆丝不能放出氧气。 实验三 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，加入土豆丝，伸入带火星的木条 土豆丝能加快过氧化氢的分解速率。 【实验反思】小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完全证明猜想是正确的： (2)①第一补充实验：在实验三前后，各对土豆丝进行一次称量，其目的是证明：反应前后土豆丝的 没变。 ②第二补充实验：倾倒掉实验三反应后的液体，向试管中余下的土豆丝中重新加入同浓度的过氧化氢溶液，又有大量气泡产生，说明土豆丝的 没变。 【实验结论】通过上述同学所做的实验，我们知道了土豆丝可以作为过氧化氢制取氧气的催化剂。 探究二：化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。那么影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有哪些？ 【提出问题】影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有哪些？ 【提出猜想】猜想1：过氧化氢溶液浓度。 猜想2：催化剂的质量。 猜想3：催化剂颗粒大小。 (3)猜想4： (你能提出一种假设吗？) 【设计实验】小红同学设计如表实验： 实验序号 过氧化氢溶液浓度 过氧化氢溶液体积/mL 温度/℃ 二氧化锰的用量/g 收集氧气的体积/mL 反应所需的时间/s ① 8% 20 20 0.2 100 18 ② 30% 20 20 0.2 100 3 ③ 30% 20 35 无 100 149 (4)写出该反应的文字表达式 。 (5)通过实验①和②对比可知，化学反应速率与 有关。 【实验拓展】 (6)实验小组同学通过探究和网上查找资料，获得了对催化剂的下面几点认识，其中正确的是______(填字母序号)。 A．二氧化锰只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂 B．同一个反应可能有多种催化剂 C．对于工业中的很多化学反应，加入催化剂能起到增加生成物的质量的效果 D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 8．丙酸钙可用作食品防霉剂，实验小组利用鸡蛋壳(主要成分为)和丙酸反应制备丙酸钙。 【查阅资料】 i．制备原理：。 i．丙酸具有挥发性。 ii．通常情况下，温度越高，反应速率越快。 【进行实验】 实验一：制备丙酸钙 (1)向鸡蛋壳中加入丙酸后，观察到：固体减少、 。 实验二：探究影响丙酸钙产率的因素 取一定量的丙酸，加水配成相同体积的溶液。把等量的鸡蛋壳碎片研磨成粉，加入丙酸溶液，在如表所示条件下反应，测定丙酸钙产率。 实验编号 反应温度℃ 丙酸用量 反应时间 丙酸钙产率/% ① 60 27 3 77.63 ② 70 27 3 79.56 ③ 80 27 3 82.68 ④ 98 27 3 82.02 ⑤ 80 27 1 71.34 ⑥ 80 27 5 83.26 ⑦ 80 24 3 77.07 ⑧ 80 21 3 74.66 (2)实验①②③④的目的是 。 (3)由实验③⑤⑥可得到的结论是 。 (4)由上述实验得出丙酸用量与丙酸钙产率的关系，依据的实验是 (填实验编号)。 【继续实验】 (5)继续实验发现鸡蛋壳颗粒较小时，丙酸钙产率较高。实验方案及现象：取 丙酸，加水配成与之前实验相同体积的溶液。向等量的鸡蛋壳碎片中加入丙酸溶液，在80℃下反应，测定丙酸钙产率。 【反思评价】 (6)小组补做实验，与实验③、④进行对比，发现90℃时的丙酸钙产率比80℃和98℃都高，推测其可能的原因是 。 9．实验室用氯酸钾制氧气常用二氧化锰作催化剂。某兴趣小组希望寻找到一种廉价易得的MnO2替代品。通过查阅资料，他们选择了两种替代品：碗渣、红砖。其中碗渣和红砖经粉碎后，分成“60目”和“30目”两种颗粒大小不同的粉末(目数越高，颗粒越小)。下表是相关实验数据记录： 编号 KC1O3质量/g 催化剂 催化剂质量/g 收集O2平均速率mL。min-1 实验1 0.49 无 0 11.8 实验2 0.49 MnO2 0.2 28.2 实验3 0.49 碗渣粉(60目) 0.2 49.1 实验4 0.49 碗渣粉(30目) 0.2 23.7 实验5 0.49 红砖粉(60目) 0.2 28.3 实验6 0.49 红砖粉(30目) 0.2 x (1)该实验可以比较___________(填字母)对收集O2速率的影响。 A．有无催化剂 B．催化剂种类 C．催化剂的质量 D．催化剂颗粒大小 (2)实验3、4可得出催化剂目数与反应分解速率的关系是：其他条件相同时， 。由此可推测出x的数值为 (填字母编号)。 A．10.6    B．21.1    C．23.8    D．49.1 (3)表中所列催化剂的催化效果最佳的是实验 (填数字)，请写出这种物质催化分解KC1O3化学方程式 ，若用该方法进行实验，当气体质量不再增加时，试管中剩余固体质量为 g。 押题二 最佳条件类 10．研究表明，Fe能够将烟气中的有害气体NO转化为N2，同时生成铁的氧化物。利用如图所示装置模拟烟气中NO的转化过程，探究影响NO脱出效果的因素。 【进行实验】模拟烟气的流速为1.5L/min，铁丝直径为0.5mm，将模拟烟气通过实验系统，分别按下列①～⑨的方案进行实验，记录NO的脱出效率。 序号 铁丝网尺寸(长×宽)/mm2 温度/℃ NO脱出效率/% ① 160×80 750 100 ② 80×80 750 80 ③ 160×40 750 60 ④ 160×80 850 100 ⑤ 80×80 850 90 ⑥ 160×40 850 85 ⑦ 160×80 950 100 ⑧ 80×80 950 95 ⑨ 160×40 950 94 【解释与结论】 (1)配平化学方程式： Fe+ NO FeO+ (2)①②③的目的是 。 (3)由②⑤⑧可以得到的结论是 。 (4)③中，若将铁丝网尺寸改为160mm×30mm，则NO脱出效率 (填“＞”或“＜”)60%。 (5)依据实验数据，得出NO脱出效率的最佳工业生产条件是______。 A．铁丝网尺寸160mm×80mm，温度950℃ B．铁丝网尺寸160mm×80mm，温度750℃ C．铁丝网尺寸160mm×40mm，温度750℃ 【反思与评价】 (6)补做实验证明了铁丝直径对NO脱出效果也有影响。 11．医用双氧水可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌，一般用于物体表面消毒。小明同学腿部擦伤，大夫在她伤口上涂了医用过氧化氢溶液，小明看到伤口处产生了小气泡，很好奇。为什么瓶中的过氧化氢溶液涂到伤口上，分解就加快了呢？ 【查阅资料】 (1)过氧化氢是人体代谢废物之一，人体存在过氧化氢酶，可以催化过氧化氢分解。 (2)温度对化学反应的快慢有影响，人体正常体温是37℃。 【提出猜想】 猜想1：过氧化氢分解加快是因为体温比瓶中的温度高。 猜想2：过氧化氢分解加快是因为伤口中有过氧化氢酶。 【实验探究】 小明准备用如图所示装置测定过氧化氢分解的快慢，实验前在注射器中吸入过氧化氢溶液，量筒内装满水，并用排水法收集氧气。记录2分钟收集的气体体积。    进行实验： 序号 实验步骤 实验现象 实验结论 ① 分两次进行实验，均注入5 mL过氧化氢溶液 第一次在常温下进行 第二次将试管浸在37℃的温水中 量筒中2分钟收集到的气体体积均为5 mL (1) ② 分两次进行实验，均注入5 mL过氧化氢溶液 第一次向试管中加入一小粒过氧化氢酶，然后浸在37℃的温水中(2)第二次 第一次，量筒中2分钟收集到的气体体积为56 mL 第二次，量筒中2分钟收集到的气体体积为5 mL 过氧化氢分解速率加快是因为过氧化氢酶的作用 (3)实验①②中，有三次收集到的气体均为5 mL，若用带火星的木条去检验这5mL气体，观察到现象是 。 (4)写出过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解的化学方程式： 。 【实验反思】 小明反思了实验过程，认为实验①得出的结论可能存在不足。于是他又查阅资料。科研工作者以10 mL30%的H2O2溶液为样本，加入相同的过氧化氢酶，分别做了如下9组不同的实验，所得如下数据： 序号 因素 O2(ml) 温度 pH 浸取时间 1 35 6.4 6 43.7 2 35 6.8 8 71.6 3 35 7.2 10 38.4 4 37 6.4 6 52.3 5 37 6.8 8 97.6 6 37 7.2 10 41.2 7 39 6.4 6 47.4 8 39 6.8 8 77.4 9 39 7.2 10 37.7 (5)综合分析表中数据，本实验最适宜条件为 组(填序号)，影响过氧化氢酶发挥作用的因素有 。酶对双氧水分解的催化作用受多个因素影响，不仅各个因素独立作用，而且因素之间有联合作用，有时个别因素对酶的抑制较强。 12．已知：①NH4HCO3在40℃受热易分解；②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，③20℃时，NaHCO3、NH4HCO3的溶解度见下表。 物质 NaHCO3 NH4HCO3 溶解度/g 9.6 21 （1）在20℃时，称取15gNH4HCO3加入50mL水（水的密度为1g/mL）中，充分溶解，得到 溶液（填“饱和”或“不饱和”），此时溶液的质量分数为 （只列计算式），实验过程中不需要的仪器是 （选填字母编号）。 （2）将（1）中配制的溶液平均分为2等份，向第一份溶液中加入足量NaCl固体，则最终析出NaHCO3的质量为 g（结果保留小数点后1位），向第二份溶液中加入适量稀盐酸，发现产生大量气泡，写出反应的化学方程式： ； （3）为探究（2）中NaHCO3析出的最佳条件，完成了以下几组实验（其中T1<T2<T3）： 实验序号 反应温度/℃ 反应时间/min NaHCO3产率/% a T1 60 86.8 b T1 120 92.1 c T2 60 X d T2 120 92.5 e T3 60 85.3 f T3 120 85.6 ①实验a和b的结论是 ； ②表格中X的数值可能是 （选填字母编号）； A．85.8    B．86.8        C．89.4        D．92.6 ③在相同反应时间，T3℃时碳酸氢钠的产率比T1℃和T2℃时都低，据此推测T3≥ 。 13．海水中析出氯化钠后，剩下的母液称为苦卤，含有丰富的Mg2+、Ca2+、Cl-等。从苦卤中可提取出MgCl2，其部分过程如下图所示。(已知室温下碳酸镁微溶于水) (1)①加入Na2CO3的目的是去除Ca2+，反应的化学方程式为 ，该步骤会造成Mg2+损耗的原因是 。 ②为探究去除Ca2+的最佳工艺条件，某科研小组进行了9组实验，数据如下。 序号 加入的Na2CO3中含Na+与溶液中Ca2+个数比 温度/℃ 反应时间/min 反应静置时间/min Ca2+去除率/% Mg2+损耗率/% 实验1 2.0∶1 25 2 30 65.8 7.4 实验2 2.0∶1 30 4 60 77.6 9.4 实验3 2.0∶1 35 6 90 88.6 10.2 实验4 2.4∶1 25 4 90 82.4 14.0 实验5 2.4∶1 30 6 30 90.5 12.6 实验6 2.4∶1 35 2 60 78.5 13.0 实验7 2.8∶1 25 6 60 93.4 15.9 实验8 2.8∶1 30 2 90 83.4 16.4 实验9 2.8∶1 35 4 30 87.5 15.6 由以上数据可知，去除Ca2+的最佳工艺条件是： 实验(填序号)，理由是 。 (2)写出由Mg(OH)2转化为MgCl2的化学方程式 。 14．以菱锌矿（主要成分是ZnCO3，杂质为Fe2O3、FeO、CuO）为原料制备七水硫酸锌（ZnSO4•7H2O），同时得到铁红副产品，其工艺流程如图，回答下列问题：    （1）“堆浸”前将菱锌矿粉碎成细颗粒，其目的是 ； （2）若实验室用质量分数为98%的硫酸配制200g25%的硫酸，需要98%的硫酸质量为 g（列出算式即可），需要用到的玻璃仪器有胶头滴管、玻璃棒、烧杯和 ，此处玻璃棒的作用是 ； （3）物质X是 ，除铜时发生的反应属于 反应（填基本反应类型）； （4）“氧化”中加入H2O2的目的是在硫酸的作用下将溶液中的FeSO4转化成Fe2(SO4)3，反应的化学方程式： 。 （5）流程中获得七水硫酸锌前省略的操作是 、冷却结晶、过滤、洗涤和低温烘干； （6）除铁过程中，反应温度、溶液pH对除铁效果均有影响，为探究除铁的最佳效果，某同学做了以下的实验并记录了相关数据，请回答问题： 编号 反应温度/℃ 溶液pH 除铁率/% a 30 2 91.5 b 30 2.5 93.3 c 40 2.5 95.1 d 40 3.1 Y e 50 3.1 99.5 ①实验 和实验 对比，得到的结论为其他条件不变时，反应温度增大，除铁率提高； ②实验a和实验b对比，得到结论是 ； ③表中Y的值可能为 （填编号） A 93.4    B 94.1     C 97.8     D 99.6 ④最佳的除铁条件为反应温度 ℃，溶液pH 。 15．菱锰矿（含有MnCO3）常用稀H2SO4来浸出Mn2+： （1）浸出Mn2+发生的是复分解反应，该化学方程式是 。 （2）为探究浸锰的最佳工艺条件，某研究小组首先进行了单因素实验，数据如下： 矿酸比 1：0.4 1:0.5 1:0.6 1:0.7 1:0.8 浸出率/(%) 75.9 83.8 91.8 92.8 93.0 ①矿酸比从1：0.4到1:0.8的过程中，稀H2SO4的用量 （填“增大”或“减小”） ②分析数据得知：当矿酸比从1：0.4到1:0.6时，Mn2+浸出率 ； （3）该研究小组选定两个因素作为研究条件进行对比实验，数据如下： 矿酸比 温度/(℃) 浸出率/(%) 1 1:0.5 60 80.2 2 1:0.5 80 83.8 3 1:0.6 60 X 4 1:0.6 80 91.8 ①表中X最有可能的数值为 。 A 79.7        B 80.8         C 87.6       D 92.8 ②根据表中数据可知该工艺的最佳条件为：矿酸比： ；温度： 。 押题三 综合分析类 16．ZB（硼酸锌）是常用的阻燃剂。已知： I、用硼酸（H3BO3）与ZnO、H2O合成ZB，ZB的组成会受温度等合成条件的影响。 Ⅱ、ZB受热，先释放出水；当温度高于350℃，生成ZnO和B2O3固体；继续升温到400℃以上，B2O3熔化为玻璃态物质。 (1)ZB能起阻燃作用的原因是 （写一种）。 (2)为研究温度对合成ZB组成的影响，研究小组在不同温度下制取ZB．实验如下表： m（H3BO3） m（ZnO） V（H2O）/mL t/℃ 实验1 28 10 100 94 实验2 x 10 100 98 实验3 28 y 100 102 x、y分别为 、 。 (3)为检测102℃时合成的ZB含水的质量分数，某同学利用上图装置进行实验。 ①需要不断通入干燥空气的目的是 。 ②实验时，需要称量获得的数据有：ZB样品的质量、 的质量。 17．水体污染会破坏水生生态系统，还会直接危害人体健康，项目学习小组的同学对本地污水处理的相关项目进行探究。 任务一：水体污染的来源调查 (1)下列做法不会造成水体污染的是 。 A．向水源中排放垃圾 B．海上原油泄漏 C．绿色养殖水产生物 D．在水库周边建化工厂 任务二：水体污染的处理 Ⅰ．城市污水净水处理 (2)水源生物预处理：污水处理厂通过格栅进行 操作，使难溶性固体杂质和液体分离。 (3)饮用水处理：二氧化氯（）是一种常用的自来水消毒剂，其中氯元素的化合价为 。 (4)膜滤法净水处理：该工艺一定程度上减少了水中的镁离子和钙离子，生活中可用 的方法降低水的硬度。 (5)生活污水净化后，外观应无色透明，酸碱度达到排放标准，并含有（除去杂质，杀菌消毒的作用）。请完成下列检测内容： 实验操作 实验现象 实验结论 步骤1 用玻璃棒蘸取少量净化后的水，滴在pH试纸上，将试纸显示的颜色与 对照。 水的 步骤2 取少量净化后的水，向其中滴加 。 产生白色沉淀 水中含 步骤3 另取少量净化后的水，向其中滴加溶液。 水中含有 步骤3中发生反应的化学方程式是 。 Ⅱ．农村污水净水处理 (6)某藻类物质化学式为：，则污水中导致藻类生长过快的营养元素是 。 (7)化学需氧量（COD）是评价水溶液体系中有机质污染程度的指数。COD的值越大，水体污染越严重。硅藻土负载纳米NiO在光催化下可处理废水COD。探究NiO负载量对污水中COD降解率的影响，实验结果如下。 实验编号 硅藻土/g NiO/g 污水体积/mL COD降解率 第1组 0.5 0 50 2% 第2组 0.5 0.1 50 11% 第3组 0.5 0.3 50 40% 第4组 0.5 0.5 50 80% 第5组 0.5 1.0 50 70% ①第 组实验说明硅藻土对污水中COD也起降解作用。 ②以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是 。 ③按照以上实验中的最佳数据，将相应质量的硅藻土和NiO放入另一份污水中，污水中COD降解率偏低，原因可能是 。 Ⅱ．工业废水净水处理 (8)金属炭法是处理工业废水中重金属离子的方法之一。分别取铝炭混合物和铁炭混合物与含的废水反应。其他条件相同时，铝炭混合物对去除率远大于铁炭混合物，用化学方程式表示主要原因 。净化后达标的水可以用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗等，从而节约用水。 18．叶脉书签的制作过程是将树叶放在氢氧化钠溶液中煮沸，除去表皮和叶肉，留下清晰的叶脉。某化学兴趣小组探究制作叶脉书签的适宜条件。 实验1：该小组将洗干净的树叶放在不同浓度的氢氧化钠溶液中煮沸约15min，观察叶片的变化。每次配制的氢氧化钠溶液均为100mL，配液方案及实验现象如下： 编号 NaOH浓度 总体积/mL 10%NaOH溶液的用量/mL 水的用量/mL 叶片变化 Ⅰ 10% 100 100 0 留有很少叶肉 Ⅱ 5% 100 50 50 留有较多叶肉 Ⅲ 1% 100 a b 残留很多叶肉 (本研究所用溶液很稀，密度均近似看作1g/mL) (1)补充实验1中编号Ⅲ的配液数据：a= ，b= 。 (2)根据实验结果，该实验小组认为应选择10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，原因 。 实验2：将洗净的树叶置于不同温度的10%氢氧化钠溶液里浸泡，随着时间的变化，叶片变化如下表。 叶片变化       时间 温度 5min 15min 20min 60℃ 无明显变化 留有较多叶肉 留有少量叶肉 80℃ 留有较多叶肉 留有少量叶肉 残留很少叶肉 100℃ 留有较多叶肉 残留很少叶肉 叶片卷起来，叶肉与叶脉不易分离 (3)通过实验2可知，制作“叶脉书签”适宜的加热的条件是 ℃、 min。 19．某化学兴趣小组在实验室进行了碳还原氧化铜实验，并对反应条件进行了探究。 （1）碳还原氧化铜的化学方程式是 。 （2）小组同学设计了如图所示的实验装置分别进行实验。 实验中得到的数据如下： 序号 装置 药品 反应时间 1 装置A 木炭粉0.1g、氧化铜粉1.2g 111s 2 装置B 木炭粉0.1g、氧化铜粉1.2g 300s 3 装置A 活性炭0.1g、氧化铜粉1.0g 300s 4 装置A 木炭粉0.1g、氧化铜粉1.0g 110s 5 装置A 木炭粉0.2g、氧化铜粉2.0g 141s 【实验分析】 ②实验过程中是通过观察 现象测量反应所需要的时间。 ②对比实验3、4，说明了 。 【得出结论】通过对比实验，你认为对碳还原氧化铜最佳的实验装置应选择 （填“装置A”或“装置B”），该装置加热效果更佳的原因可能是 。 （3）深入探究：木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比。取一定量的混合物，用最佳实验装置进行实验。 序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态 1 1：10 红色固体混有少量黑色物质 2 1：11 红色固体混有极少量黑色物质 3 1：12 红色固体中无黑色物质 4 1：13 红色固体混有较多黑色物质 ①根据实验可得出的结论为：木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为 。 ②小明同学认为还需要增加木炭粉与氧化铜质量比为1：14的实验，而小王同学认为不需要，其理由是 。 （4）【拓展延伸】 兴趣小组对碳还原氧化铜的实验进行了如下创新探究：取一根洁净的石墨棒，置于一张大小适宜的铝箔内，在其表面均匀撤上适量氧化铜粉末，将其包紧，置于酒精灯火焰上加热（如图）。几分钟后，冷却，发现黑色粉末变为红色。 ①实验创新获得了成功，小芳对此提出了质疑，理由是 。 ②小芳为了验证自己的质疑，设计如下实验方案： 。 20．扬州，自古就是一座水城。应水而生，缘水而兴，因水而衰，籍水而盛。 Ⅰ.城市用水净水处理工艺主要有以下几种： (1)水源生物预处理工艺：实验室中可通过 操作进行难溶固体和液体的分离。 (2)膜滤法净水处理工艺：该工艺可从一定程度上减少不利于人体吸收的镁离子和钙离子，生活中可用 来检验水源是硬水还是软水，用 的方法降低水的硬度。 (3)饮用水处理工艺：漂白粉(主要成分是次氯酸钙)是一种常用的消毒剂，次氯酸钙[Ca(ClO)2]露置在空气中易与空气中的水和二氧化碳作用转化为碳酸钙和次氯酸(HClO)而失效，写出该反应的化学方程式 。 Ⅱ.农业污水未经处理直接排入河流，会使水面上的藻类物质大量繁殖。 (4)某藻类物质化学式为：C106H263O110N16P，则污水中导致藻类生长过快的营养元素是 。 (5)化学需氧量(COD)是评价水溶液体系中有机质污染程度的指数。运用硅藻土负载纳米NiO在光催下可处理废水COD．硅藻土是一种天然材料，内部有特殊微孔结构。探究NiO负载量对污水中COD降解率的影响，实验结果如下表。 实验编号 材料/g 污水体积/mL 污水中COD降解率 硅藻土 NiO 第1组 0.5 0 50 2% 第2组 0.5 0.1 b 10% 第3组 a 0.3 50 40% 第4组 0.5 0.5 50 80% 第5组 0.5 1.0 50 70% ①实验中，a= ，b= 。 ②第 组实验说明硅藻土对污水中COD也起降解作用，因为硅藻土有 性。 ③以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是 。 ④将以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比放入另一份污水中，污水中COD降解率偏低， 原因可能是 。 Ⅲ.工业生产废水处理工艺： (6)处理生产废水过程中，可向其中投入明矾【化学式为KAl(SO4)2•12H2O】，该物质溶于水后生成氢氧化铝 (填化学式)胶状物，胶状物对杂质吸附能力很强。 (7)金属炭法处理废水中的重金属离子：其他条件相同时，分别取铝炭混合物和铁炭混合物，与含Zn2+的废水反应相同时间，Zn2+去除率与废水pH的关系如下图。    ①pH相同时，铝炭混合物对Zn2+去除率远大于铁炭混合物的主要原因是 。 ②废水pH大于6，随着pH增大，铝炭混合物对Zn2+去除率增大的原因是 。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 猜押 控制变量实验题（19题） 猜押考点 广州3年真题 考情分析 控制变量实验题 2024年第20题 2023年第19题 2022年第20题 在科学探究中，如果问题涉及多个因素（变量），可以只研究因变量与一个自变量的关系，控 制其他的量不变。运用控制变量的方法，可将多变量问题变成多个单变量问题分别研究，最后再综合解决问题。 押题一 影响因素类 1．FeCl3溶液能对过氧化氢的分解起催化作用，某小组拟在相同浓度FeCl3溶液的催化下，探究过氧化氢浓度对其分解速率的影响。采用下图所示装置进行了实验，结果如下表所示。 【资料】2%FeCl3溶液中水的体积约等于溶液的体积 30%H2O2溶液的体积/mL 2%FeCl3溶液的体积/mL 加入H2O的体积/mL 反应时间/min 生成气体体积/mL 1 5 3 20 5 V1 2 10 3 x 5 V2 (1)写出本反应的化学方程式 。表中x= 。 (2)采用恒温水浴槽是为了 。 (3)实验结论：若V1 V2(填“＞”“=”或“＜”)，说明其他条件相同时，过氧化氢溶液的浓度越大，分解速率越快。 (4)若要增加一组与1相对比的实验，以证明FeCl3溶液会对过氧化氢的分解产生影响，请写出具体的实验方案： 。 (5)小组同学在实验过程中还观察到，锥形瓶内溶液逐渐由黄色变为浅绿色，最终变回黄色。通过查阅资料得知：FeCl3溶液一般呈现黄色，FeCl2溶液一般呈现浅绿色。由此你对催化剂有何新的认识？ 。 【答案】 15 排除温度变化对反应的影响 ＜ 取5 ml 30%的H2O2与23 ml水混合，于同一装置进行反应，测定反应 5 min生成氧气的体积 催化剂会参与反应的进程（催化剂先参与反应后生成) 【详解】(1)依题是以FeCl3溶液作为催化剂，催化过氧化氢分解，化学方程式为，按照控制变量法规则，溶液的体积需要保持相等，因此x=15； (2)采用恒温水浴槽是为了排除温度变化对反应的影响； (3)结论为其他条件相同时，过氧化氢溶液的浓度越大，分解速率越快。而实验2中过氧化氢浓度较高，因此V1＜V2； (4)若要增加一组与1相对比的实验，以证明FeCl3溶液会对过氧化氢的分解产生影响，请写出具体的实验方案：取5 ml 30%的H2O2与23 ml水混合（保持溶液总体积不变），于同一装置进行反应（实验装置不变），测定反应 5 min（反应时间不变）生成氧气的体积； (5)由题可知氯化铁参与了反应生成了氯化亚铁，但是最后又生成氯化铁，因此说明催化剂会参与反应的进程（催化剂先参与反应后生成)。 2．研究和控制化学反应条件有重要意义。 (1)小嘉同学用15%的溶液制取氧气时发现，若注入溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。请你帮小嘉从如图中选择合适的仪器组装一套发生装置，要求能解决上述问题，需要用到的仪器有哪些？ 填标号。 请写出实验室中制取氧气反应的化学方程式 。 除了选择合适的发生装置外，还可以改变反应其他条件，以控制反应速率，某研究小组进行了如下探究： 编号 15%H2O2溶液体积/mL 温度 催化剂及用量 加入水体积/mL 收集20mL氧气所需时间 a 50 20℃ 1g MnO2 50 t1 b 50 20℃ 1g FeCl3 50 t2 c 50 20℃ 1g CuCl2 50 t3 d 30 20℃ 1g MnO2 70 t4 e 10 20℃ 1g MnO2 V t5 f 50 30℃ 1g  X 50 t6 (2)实验a、d、e用于探究其他条件相同时，过氧化氢溶液浓度对反应速率的影响，则e组实验过氧化氢溶液初始浓度为 。(15%H2O2溶液密度取1.0g/cm3) (3)实验测得t1<t2<t3，则通过上述实验可知，其他条件相同时，三种催化剂的催化效果由强到弱的顺序为 。 (4)已知其他条件相同时，温度越高反应速率越快，且实验测得t1<t2<t6<t3 则该小组使用的催化剂X为 (选填“MnO2”，“FeCl3”，“CuCl2”) (5)b实验在实验过程中会出现少量红褐色固体，查阅资料可知：该固体是氯化铁与水反应生成的无催化活性的氢氧化铁固体。据此小组预测：可以往b组实验中滴加少量稀盐酸以提高b组实验的反应速率，请用化学方程式表示其原因： 。 (6)Cu2+属于重金属离子，常用铁粉置换成铜单质，上述实验需 g铁粉来回收全部Cu2+。(精确到0.1g) 【答案】(1) CG/GC 2H2O2​2H2O+O2​↑ (2)1.5% (3)MnO2​>FeCl3​>CuCl2 (4)CuCl2 (5)Fe(OH)3​+3HCl=FeCl3​+3H2O (6)0.8 【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的反应物是固体和液体，不需加热，属于固、液混合不加热型，要控制H2O2溶液注入速度过快的问题，需要使用分液漏斗，通过分液漏斗可以控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，还需要锥形瓶作为反应容器，双孔橡皮塞用于连接分液漏斗和导气管。所以需要用到的仪器有CG；反应的化学方程式2H2O2​2H2O+O2​↑； （2）实验a、d、e中，过氧化氢溶液总体积均为100mL（例如，a组50mL H₂O₂溶液体积+50mL水）。e组H₂O₂体积为10mL，故加水体积V=90mL，总体积100mL；10mL15%过氧化氢溶液质量=，100mLe组实验过氧化氢溶液质量=，初始浓度= （3）收集相同体积氧气所需时间越短，说明反应速率越快，催化剂的催化效果越好。因为t1<t2<t3，所以三种催化剂的催化效果由强到弱的顺序为MnO2>FeCl3>CuCl2； （4）已知其他条件相同时，温度越高反应速率越快，且实验测得t1<t2<t6<t3 ，f组速率大于c组速率（CuCl2催化剂）小于b组速率（FeCl3催化剂），则该小组使用的催化剂X是CuCl2； （5）红褐色固体是氢氧化铁，氢氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁，氯化铁恢复催化活性，反应的化学方程式为Fe(OH)3​+3HCl=FeCl3​+3H2O。 （6）根据分析，c、f组各使用了1gCuCl2，共2gCuCl2。 设：需铁粉的质量为x 。 x≈0．8g 3．研究和控制化学反应条件有重要意义。为了比较Fe3+、Cu2+对H2O2分解的催化效果，某研究小组的同学设计实验如图所示。请回答相关问题： (1)写出H2O2在CuSO4，作用下发生反应的化学方程式： 。 (2)定性分析：如图甲可通过观察产生 ，定性比较得出结论。有同学提出应将FeCl3改为，其理由是 。 (3)请简述如何检查装置乙的气密性良好。组装好实验装置，关闭分液漏斗活塞， 。 (4)定量分析：探究双氧水的溶质质量分数与反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验。记录收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。(水的密度为1g/cm3) 实验序号 30%双氧水的质量/g 加入水的体积/mL FeCl3溶液的量/滴 收集时间/s 1 10 40 5 200 2 20 b 5 100 3 a 20 c 67 补充实验3的配液数据：a= ，c= 。 已知CuSO4溶液中主要含有H2O、Cu2+和三种微粒，中同学又做了两种猜想。 猜想1：真正催化分解H2O2的是CuSO4溶液中Cu2+。 猜想2：真正催化分解H2O2的是CuSO4溶液中的。 (5)完成表格验证猜想： 实验操作 现象与结论 。 ，说明对H2O2分解无催化作用。 【答案】(1) (2) 气泡的速率 控制阴离子相同，消除阴离子不同对实验的干扰 (3)向里推注射器，若松开手后注射器活塞恢复原位，说明装置气密性良好，若松开手后注射器活塞无法恢复原位，说明装置气密性不好 (4) 30 5 (5) 取少量H2O2溶液于试管中，加入适量Na2SO4溶液 无明显现象 【详解】（1）根据题目信息，Cu2+对H2O2分解有催化作用，所以H2O2在CuSO4作用下加速分解为H2O、O2，化学方程式为。 （2）为了比较Fe3+、Cu2+对H2O2分解的催化效果，图甲可通过观察产生气泡的速率，定性比较催化效果强弱。 实验变量是Fe3+、Cu2+，将FeCl3改为Fe2(SO4)3，其理由是：控制阴离子相同，消除阴离子不同对实验的干扰。 （3）检查装置乙的气密性的方法是：组装好实验装置，关闭分液漏斗活塞，向里推注射器，若松开手后注射器活塞恢复原位，说明装置气密性良好，若松开手后注射器活塞无法恢复原位，说明装置气密性不好。 （4）根据控制变量法的要求，除了变量以外的条件需保持相同，则溶液的质量应保持相同，水的密度为1g/cm3，所以10+40=a+20，解得a=30，而FeCl3溶液的量也应保持相同，则c=5，故填：30；5。 （5）实验结论是对H2O2分解无催化作用，则能验证猜想的一种方案是：取少量H2O2溶液于试管中，加入适量Na2SO4溶液，若无明显现象，说明对H2O2分解无催化作用。 故填：取少量H2O2溶液于试管中，加入适量Na2SO4溶液；无明显现象。 4．“大象牙膏”是极具观赏性的化学趣味实验之一。如图，实验中迅速涌出柱状的泡沫，可形象地称为“大象牙膏”，将带火星的木条放在泡沫附近可看到木条复燃。 (1)该实验原理主要是H2O2在催化剂作用下迅速分解，反应的化学方程式为 。 (2)欲要配制60mL10%过氧化氢溶液(密度取1.0g/cm3)，需要量取 mL30%过氧化氢溶液(密度取1.11g/cm3)(结果保留一位小数)。 【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？ 【设计实验】小明以“牙膏喷出瓶口所需时间”为比较牙膏喷出效果的标准，设计了以下实验：在锥形瓶中，分别加入10mL过氧化氢溶液、5滴洗洁精、4mL催化剂溶液，完成实验，记录如表： 实验序号 催化剂种类 催化剂浓度 过氧化氢浓度 温度/℃ “牙膏”喷出瓶口所需时间/s ① 氯化铁 10% 10% 20 48 ② 高锰酸钾 10% 20 5 ③ 酵母 10% 10% 20 10 ④ 酵母 5% 10% 20 42 ⑤ 酵母 10% 10% 40 3 ⑥ 酵母 10% 5% 20 30 【解释与结论】 (3)补充以上数据x= 。 (4)通过对比实验③④，得出的结论是 。 (5)实验中，欲探究过氧化氢浓度对实验效果的影响，需对比的实验是 (填实验序号)。 (6)由上述实验分析可知，若要制作速率适中、有较强视觉冲击力观赏效果的“大象牙膏”，最好选择实验 的条件。 【反思与评价】 (7)在实验②中，小明观察到锥形瓶内有黑色固体产生，且溶液的紫红色褪去，高锰酸钾是否为过氧化氢分解的催化剂？请说出你的判断和理由 。 (8)小组利用足量的氢氧化钠溶液和实验①所得废液反应，以处理和回收实验①中铁元素，其原理是 (写化学方程式)。 【答案】(1) (2)18.0 (3)10% (4)其他条件相同时，酵母浓度越大，“牙膏”喷出瓶口所需时间越短/反应速率越快 (5)③⑥ (6)③ (7)否。因为高锰酸钾化学性质发生了改变(或高锰酸钾被消耗质量减少) (8) 【详解】（1）过氧化氢在催化剂作用下反应生成水和氧气，反应的化学方程式为：。 （2），要配制60mL10%过氧化氢溶液(密度取1.0g/cm3)，需要过氧化氢的质量为，则需要量取30%过氧化氢溶液(密度取1.11g/cm3)的体积为。 （3）对比实验①②是探究催化剂的种类对过氧化氢的催化效果，则只有催化剂的种类不同，其他条件都相同，所以表中。 （4）实验③④中催化剂酵母的浓度不同，“牙膏喷出瓶口所需时间”不同，则通过对比实验③④，得出的结论是其他条件相同时，酵母浓度越大，“牙膏”喷出瓶口所需时间越短/反应速率越快。 （5）实验中，欲探究过氧化氢浓度对实验效果的影响，只需所用过氧化氢浓度不同，需对比的实验是③⑥。 （6）实验③中，选择20℃、10%的酵母溶液、10%的过氧化氢溶液，10s“牙膏”喷出瓶口，速度适中、有视觉冲击力的观赏效果。 （7）小明观察到锥形瓶内有黑色固体产生，且溶液的紫红色褪去，说明高锰酸钾参与反应，即高锰酸钾的化学性质发生改变，则不是过氧化氢分解的催化剂。 （8）氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁和氯化钠，反应的化学方程式为：。 5．芬顿(Fenton)反应是一种利用过氧化氢分解产生自由基降解污染物的技术，常用于处理水体和大气中的污染物。 【传统“Fe2+-H2O2”体系】 (1)Fe2+在降解过程中起催化作用，反应前后质量和 不变。 (2)为了探究Fenton法对有机污染物降解速率的影响因素，某小组用一定浓度的H2O2溶液和FeSO4溶液进行实验并整理如下表格，测得有机污染物浓度的变化情况如图a所示(p-CP指有机污染物)。 编号 H2O2溶液/mL FeSO4溶液/mL 蒸馏水/mL   pH 温度/℃ A 1.5 3.5 10 3 25 B 1.5 3.5 10 3 40 C 3.5 3.5 8 3 25 D 1.5 4.5 x 3 25 E 1.5 3.5 10 10 25 ①实验D中的x的值为 。 ②对比A，B组实验可发现升高温度可以加快Fenton法降解有机污染物的速率。分析图1中对应的曲线，得到上述结论的依据为 。 ③本实验中除温度、pH、H2O2溶液浓度外，还研究了 对Fenton法降解有机污染物速率的影响。 ④为测定不同时间内有机污染物的浓度，需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的降解反应立即停止下来。请你根据图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法： 。 【“纳米零价铁——H2O2”体系】 (3)纳米零价铁粒径较小，表面积较大，吸附性和反应活性较高。去除工业烟气中的NO的途径如下：在一定温度下，将H2O2溶液和稀盐酸雾化，再与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置。 ①该反应的化学方程式为2NO+3H2O22HNO3+2H2O，反应中化合价改变的元素有 (填元素符号)。 ②此过程中，纳米零价铁除了具有较好的吸附效果外，还具有的作用是 。 ③NO脱除率随温度的变化如图b所示。当温度高于120℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是 。 【答案】(1)化学性质 (2) 9 当时间及其他条件都相同时，实验A中p-CP浓度比实验B中p-CP浓度大，且实验B比实验A温度高，可说明升高温度可以加快Fenton法降解有机污染物的速率 FeSO4溶液浓度 将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH为10 (3) N、O 与盐酸反应产生催化剂FeCl2(或生成FeCl2加快反应速率) 双氧水的分解速率随温度升高而加快，浓度降低，反应速率变慢 【详解】（1）Fe2+在降解过程中起催化作用，催化剂在反应前后质量和化学性质不变，故填：化学性质。 （2）①实验A为对照组，实验A和实验B对比是探究温度对降解速率的影响，实验A和实验C对比是探究过氧化氢溶液浓度对降解速率的影响；实验A和实验D对比是探究硫酸亚铁溶液浓度对降解速率的影响，实验A和实验E对比是探究pH对降解速率的影响，根据表格数据分析，所取溶液的总体积均为15mL，则x=15mL-1.5mL-4.5mL=9mL； ②对比A、B组实验可发现升高温度可以加快Fenton法降解有机污染物（p-CP）的速率。分析图-1中对应的曲线，对比实验A和B的两条曲线，其他条件都相同，当时间相同时，实验A中p-CP浓度比实验B中p-CP浓度大，实验B比实验A温度高，可说明升高温度可以加快Fenton法降解有机污染物（p-CP）的速率； ③根据表格可知，本实验中除温度、pH、H2O2溶液浓度外，还研究了FeSO4溶液的浓度对Fenton法降解有机污染物（p-CP）速率的影响； ④为测定不同时间内有机污染物的浓度，需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的降解反应立即停止下来。根据上图中的信息，根据实验数据内容可以看出pH=10时，反应速率趋向于零，则可将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH为10，就可使样品中的降解反应立即停止下来。 （3）①根据在化合物中各元素正负化合价代数和为0，反应物NO中氮元素为+2价，氧元素为-2价，反应物过氧化氢中氢元素显+1价，氧元素显-1价，生成物硝酸中氢元素显+1价，氮元素显+5价，氧元素显-2价。生成物水中氢元素显+1价，氧元素显-2价，故反应中化合价改变的元素有氮元素、氧元素； ②纳米零价铁粒径较小，比表面积较大，吸附性和反应活性较高，此过程中，纳米零价铁除了具有较好的吸附效果外，还与盐酸反应产生催化剂FeCl2(或生成FeCl2加快反应速率)； ③双氧水的分解速率随温度升高而加快，双氧水浓度降低，所以温度高于120℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势，故填：双氧水的分解速率随温度升高而加快，浓度降低，反应速率变慢。 6．含锰废弃物会对土壤造成危害，使植物出现锰中毒。某实验小组想从实验室制取氧气后的固体废弃物中回收金属锰。 I．设计方案回收锰 (1)实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 ；对于固体废弃物中的成分，一定存在的是 ，可能存在的是 。 (2)经查阅资料后，该小组设计从固体废弃物中回收锰的流程如下： 【查阅资料】含锰化合物(其中锰元素的化合价在+2价以上)在一定的酸性溶液中均可与草酸(H2C2O4)溶液反应，生成Mn2+。 请补全上述流程中的物质：① ；② (填化学式)；15.8g固体废弃物经上述流程后得到的Mn的质量分数大于从同质量高锰酸钾中得到的Mn的质量分数，从定量角度分析其原因是 。(假设整个流程中的含锰化合物均完全反应) II．探究影响反应速率的因素 实验小组为探究草酸与高锰酸钾在酸性条件下反应的影响因素，用0.02%高锰酸钾溶液与0.09%H2C2O4溶液进行以下探究：(本研究所用溶液很稀，密度均近似看作1g/cm3) 组别 0.02%高锰酸钾溶液/mL 0.09%H2C2O4溶液/mL 10%H2SO4溶液/mL 温度/℃ 其他物质 ① 5.00 8.00 X 20 ② 5.00 8.00 3.00 30 ③ 5.00 8.00 1.00 20 2.00mL蒸馏水 (3)上述进行实验①、③的目的是探究 对化学反应速率的影响，其中X= 。 (4)甲同学在做上述探究实验时发现草酸与酸性高锰酸钾溶液开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久后突然褪色，反应速率明显加快。针对上述现象，乙同学认为草酸与高锰酸钾反应放热，导致溶液温度升高，反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看，你猜想原因还可能是 。若证明你的猜想，除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外，还需试剂最合理的是 (填字母)。 a．硫酸钾    b．水    c．二氧化锰    d．硫酸锰 【答案】(1) 锰酸钾和二氧化锰 高锰酸钾 (2) NH4HCO3 MnO2 15.8g固体废弃物中锰元素的质量大于15.8g高锰酸钾中锰元素的质量（合理即可） (3) 酸的浓度 3.00 (4) 锰离子加快反应速率 d 【详解】（1）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：；所以固体废弃物中一定有：锰酸钾和二氧化锰（生成物），可能有：高锰酸钾（反应物可能剩余）； （2）含锰化合物(其中锰元素的化合价在+2价以上)在一定的酸性溶液中均可与草酸(H2C2O4)溶液反应，生成Mn2+。固体废弃物与硫酸和草酸得到硫酸锰、草酸钾溶液，要得到碳酸锰，需要在溶液I加入碳酸氢铵溶液，故填：NH4HCO3； 碳酸锰在隔绝空气加热的条件下生成物质②和二氧化碳，物质②和一氧化碳在加热条件下生成锰，所以②是锰的氧化物，即二氧化锰故填：MnO2； 化学反应前后锰元素的质量不变，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氧气逸出，则固体质量减少，锰元素质量不变，锰元素质量分数增大。所以15.8g固体废弃物中锰元素的质量大于15.8g高锰酸钾中锰元素的质量，则15.8g固体废弃物经上述流程后得到的Mn的质量分数大于从同质量高锰酸钾中得到的Mn的质量分数； （3）对比实验①、③数据可知0.02%高锰酸钾溶液、0.09%H2C2O4溶液的体积都相同，温度相同，而③中加入了2.00mL蒸馏水，根据对比实验的要求，只有硫酸的浓度不同，可研究酸的浓度对反应速率的影响，故X=1.00； （4）KMnO4与H2C2O4反应生成锰离子，则可能是锰离子加快反应速率（或起到催化作用）。所以设计实验可以引入锰离子，与不加入锰离子的实验组进行对比，确定锰离子是否对反应速率有影响。所以加入硫酸锰，故选d。 7．某化学兴趣小组对催化剂产生了浓厚的兴趣并进行了实验探究。 探究一：小明同学在做家庭实验时，不小心将过氧化氢溶液溅到妈妈刚刚切好的土豆丝上，发现土豆丝上立即冒气泡，激发了小明的探究欲望，请你参与小明的探究。 【提出猜想】土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂 【设计实验】小明同学设计并完成表中所示的探究实验。 (1)请你帮小明同学填写表中未填完的空格。 实验操作 实验现象 实验结论 总结 实验一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条 有气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是 。 土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂 实验二 向盛水的试管中加入土豆丝，伸入带火星的木条 没有明显现象 水和土豆丝不能放出氧气。 实验三 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，加入土豆丝，伸入带火星的木条 土豆丝能加快过氧化氢的分解速率。 【实验反思】小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完全证明猜想是正确的： (2)①第一补充实验：在实验三前后，各对土豆丝进行一次称量，其目的是证明：反应前后土豆丝的 没变。 ②第二补充实验：倾倒掉实验三反应后的液体，向试管中余下的土豆丝中重新加入同浓度的过氧化氢溶液，又有大量气泡产生，说明土豆丝的 没变。 【实验结论】通过上述同学所做的实验，我们知道了土豆丝可以作为过氧化氢制取氧气的催化剂。 探究二：化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。那么影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有哪些？ 【提出问题】影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有哪些？ 【提出猜想】猜想1：过氧化氢溶液浓度。 猜想2：催化剂的质量。 猜想3：催化剂颗粒大小。 (3)猜想4： (你能提出一种假设吗？) 【设计实验】小红同学设计如表实验： 实验序号 过氧化氢溶液浓度 过氧化氢溶液体积/mL 温度/℃ 二氧化锰的用量/g 收集氧气的体积/mL 反应所需的时间/s ① 8% 20 20 0.2 100 18 ② 30% 20 20 0.2 100 3 ③ 30% 20 35 无 100 149 (4)写出该反应的文字表达式 。 (5)通过实验①和②对比可知，化学反应速率与 有关。 【实验拓展】 (6)实验小组同学通过探究和网上查找资料，获得了对催化剂的下面几点认识，其中正确的是______(填字母序号)。 A．二氧化锰只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂 B．同一个反应可能有多种催化剂 C．对于工业中的很多化学反应，加入催化剂能起到增加生成物的质量的效果 D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 【答案】(1) 速率慢 带火星的木条复燃 (2) 质量 化学性质 (3)温度 (4) (5)过氧化氢浓度 (6)B 【详解】（1）过氧化氢溶液在常温下能分解，但反应速率慢；过氧化氢溶液于试管中，加入土豆丝，伸入带火星的木条，木条复燃，说明产生氧气，且有大量气泡，得出土豆丝能做过氧化氢分解的催化剂； （2）化剂的特点是一变两不变，即能加快反应的化学反应速度，但本身质量和化学性质不变，因此要证明土豆丝是催化剂，还需证明其质量和化学性质反应前后不变，所以第一补充实验：在实验三前后，各对土豆丝进行一次称量，其目的是证明土豆丝在反应前后质量不变；第二补充实验：倾倒掉实验三反应后的液体，向试管中余下的土豆丝中重新加入过氧化氢溶液，又有大量气泡产生，说明土豆丝在反应前后化学性质不变； （3）探究影响过氧化氢溶液分解快慢的因素可以从反应物、催化剂和反应条件等多方面考虑，还可以考虑温度等； （4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：； （5）通过实验①和②对比可知，化学反应速率与过氧化氢浓度有关，即浓度越大，反应速率越快； （6）A、二氧化锰既能作过氧化氢溶液分解的催化剂，也能作氯酸钾分解的催化剂，故选项说法错误； B、同一个化学反应可以有多种催化剂，如过氧化氢分解可以用二氧化锰或氧化铁作催化剂，故选项说法正确； C、催化剂不能增加生成物的质量，故选项说法错误； D、用作催化剂的物质可能是其他反应的反应物或生成物，如过氧化氢溶液的催化剂二氧化锰，是高锰酸钾分解的生成物，故选项说法错误； 故选：B。 8．丙酸钙可用作食品防霉剂，实验小组利用鸡蛋壳(主要成分为)和丙酸反应制备丙酸钙。 【查阅资料】 i．制备原理：。 i．丙酸具有挥发性。 ii．通常情况下，温度越高，反应速率越快。 【进行实验】 实验一：制备丙酸钙 (1)向鸡蛋壳中加入丙酸后，观察到：固体减少、 。 实验二：探究影响丙酸钙产率的因素 取一定量的丙酸，加水配成相同体积的溶液。把等量的鸡蛋壳碎片研磨成粉，加入丙酸溶液，在如表所示条件下反应，测定丙酸钙产率。 实验编号 反应温度℃ 丙酸用量 反应时间 丙酸钙产率/% ① 60 27 3 77.63 ② 70 27 3 79.56 ③ 80 27 3 82.68 ④ 98 27 3 82.02 ⑤ 80 27 1 71.34 ⑥ 80 27 5 83.26 ⑦ 80 24 3 77.07 ⑧ 80 21 3 74.66 (2)实验①②③④的目的是 。 (3)由实验③⑤⑥可得到的结论是 。 (4)由上述实验得出丙酸用量与丙酸钙产率的关系，依据的实验是 (填实验编号)。 【继续实验】 (5)继续实验发现鸡蛋壳颗粒较小时，丙酸钙产率较高。实验方案及现象：取 丙酸，加水配成与之前实验相同体积的溶液。向等量的鸡蛋壳碎片中加入丙酸溶液，在80℃下反应，测定丙酸钙产率。 【反思评价】 (6)小组补做实验，与实验③、④进行对比，发现90℃时的丙酸钙产率比80℃和98℃都高，推测其可能的原因是 。 【答案】(1)产生大量气泡 (2)探究温度对丙酸钙产率的影响 (3)在温度和丙酸用量相同的条件下，反应时间越长，丙酸钙产率越高 (4)③⑦⑧ (5)27 (6)温度90℃时采用的鸡蛋壳颗粒较小 【详解】（1）鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和丙酸反应生成丙酸钙、二氧化碳和水，故观察到：固体减少，产生大量气泡； （2）实验①②③④中，温度不同，其他因素相同，故目的是：探究温度对丙酸钙产率的影响； （3）实验③⑤⑥中，反应时间不同，其他因素相同，且反应时间越长，丙酸钙产率越高，故可得出结论：在温度和丙酸用量相同的条件下，反应时间越长，丙酸钙产率越高； （4）实验③⑦⑧中，丙酸的用量不同，其他因素相同，故由上述实验得出丙酸用量与丙酸钙产率的关系，依据的实验是：③⑦⑧； （5）为了与之前实验对比鸡蛋壳颗粒大小对丙酸钙产率的影响，应保证其他条件相同，在80℃下反应5h时，用的丙酸量为27mL，因此该实验中，取用丙酸也为27mL； （6）根据上面实验可知，鸡蛋壳颗粒较小反应速率越快，故90℃时的丙酸钙产率比80℃和98℃都高，推测其可能的原因是：鸡蛋壳颗粒较小。 9．实验室用氯酸钾制氧气常用二氧化锰作催化剂。某兴趣小组希望寻找到一种廉价易得的MnO2替代品。通过查阅资料，他们选择了两种替代品：碗渣、红砖。其中碗渣和红砖经粉碎后，分成“60目”和“30目”两种颗粒大小不同的粉末(目数越高，颗粒越小)。下表是相关实验数据记录： 编号 KC1O3质量/g 催化剂 催化剂质量/g 收集O2平均速率mL。min-1 实验1 0.49 无 0 11.8 实验2 0.49 MnO2 0.2 28.2 实验3 0.49 碗渣粉(60目) 0.2 49.1 实验4 0.49 碗渣粉(30目) 0.2 23.7 实验5 0.49 红砖粉(60目) 0.2 28.3 实验6 0.49 红砖粉(30目) 0.2 x (1)该实验可以比较___________(填字母)对收集O2速率的影响。 A．有无催化剂 B．催化剂种类 C．催化剂的质量 D．催化剂颗粒大小 (2)实验3、4可得出催化剂目数与反应分解速率的关系是：其他条件相同时， 。由此可推测出x的数值为 (填字母编号)。 A．10.6    B．21.1    C．23.8    D．49.1 (3)表中所列催化剂的催化效果最佳的是实验 (填数字)，请写出这种物质催化分解KC1O3化学方程式 ，若用该方法进行实验，当气体质量不再增加时，试管中剩余固体质量为 g。 【答案】(1)ABD (2) 催化剂目数越大，反应速率越快 B (3) 3 0.498 【详解】（1）根据表格中提供的信息，该实验变量为有无催化剂（实验1中无催化剂，其余实验使用催化剂）、催化剂种类（实验3、4，实验5、6使用了不同催化剂）以及催化剂颗粒大小（实验3、5，实验4、6催化剂颗粒大小相同），研究了有无催化剂、催化剂种类、催化剂颗粒大小这些因素对收集O2速率的影响，故填：ABD； （2）根据实验3、4数据，可得出催化剂目数与反应分解速率的关系是：其他条件相同时，催化剂目数越大，氯酸钾分解速率越快，根据此结论，实验5生成氧气平均速率大于实验6， x值小于28.3，根据实验3、5数据可知，其他条件相同时，红砖粉的催化效果好于碗渣粉，根据此结论结合实验4的数据，x值小于23.7，红砖粉可以催化反应，加快反应速率，x应大于11.8，综上x应选21.1，故填：催化剂目数越大，反应速率越快、B； （3）根据表格中提供数据可知，实验3生成氧气速度最快，故表中所列催化剂的催化效果最佳的是实验3，选用碗渣粉催化反应，氯酸钾在碗渣粉的催化下加热生成氯化钾和氧气，化学方程式为，若用该方法进行实验，当气体质量不再增加时，设此时产生氧气的质量为x x=0．192g 试管中剩余固体质量=氯酸钾质量+碗渣粉质量-生成氧气质量=0.49g+0.2g-0.192g=0.498g，故填：3、、0.498。 押题二 最佳条件类 10．研究表明，Fe能够将烟气中的有害气体NO转化为N2，同时生成铁的氧化物。利用如图所示装置模拟烟气中NO的转化过程，探究影响NO脱出效果的因素。 【进行实验】模拟烟气的流速为1.5L/min，铁丝直径为0.5mm，将模拟烟气通过实验系统，分别按下列①～⑨的方案进行实验，记录NO的脱出效率。 序号 铁丝网尺寸(长×宽)/mm2 温度/℃ NO脱出效率/% ① 160×80 750 100 ② 80×80 750 80 ③ 160×40 750 60 ④ 160×80 850 100 ⑤ 80×80 850 90 ⑥ 160×40 850 85 ⑦ 160×80 950 100 ⑧ 80×80 950 95 ⑨ 160×40 950 94 【解释与结论】 (1)配平化学方程式： Fe+ NO FeO+ (2)①②③的目的是 。 (3)由②⑤⑧可以得到的结论是 。 (4)③中，若将铁丝网尺寸改为160mm×30mm，则NO脱出效率 (填“＞”或“＜”)60%。 (5)依据实验数据，得出NO脱出效率的最佳工业生产条件是______。 A．铁丝网尺寸160mm×80mm，温度950℃ B．铁丝网尺寸160mm×80mm，温度750℃ C．铁丝网尺寸160mm×40mm，温度750℃ 【反思与评价】 (6)补做实验证明了铁丝直径对NO脱出效果也有影响。 实验方案：750℃，采用铁丝网尺寸80mm×80mm， 。 【答案】(1) 2 2 2 N2 (2)探究温度、模拟烟气流速、铁丝直径等其他条件相同时，铁丝网尺寸对NO脱出效果的影响 (3)在实验研究范围内，当钢丝网尺寸为80×80mm2、模拟烟气流速、铁丝直径等条件相同时，温度越高，NO脱出效果越好 (4)＜ (5)B (6)模拟烟气的流速为1.5L/min，铁丝直径为0.4mm，将模拟烟气通过实验系统，得到NO的脱出效率不等于80% 【详解】（1）已知Fe能够将烟气中的有害气体NO转化为N2，同时生成铁的氧化物，则化学方程式为； （2）由表格数据可知，实验①②③中温度相同，铁丝网尺寸不同，则①②③的目的是探究温度、模拟烟气流速、铁丝直径等其他条件相同时，铁丝网尺寸对NO脱出效果的影响； （3）由表格数据可知，实验②⑤⑧中铁丝网尺寸相同，温度不同，则由②⑤⑧可以得到的结论是在实验研究范围内，当钢丝网尺寸为80×80mm2、模拟烟气流速、铁丝直径等条件相同时，温度越高，NO脱出效果越好； （4）由实验①③可知，在实验研究范围内，当钢丝网尺寸长度为160mm、模拟烟气流速、铁丝直径、温度等条件相同时，钢丝网尺寸宽度越大， NO脱出效果越好，则③中若将铁丝网尺寸改为160mm×30mm，则NO脱出效率＜60%； （5）由表格数据可知，得出一氧化氮脱出效率为100%的实验序号为①④⑦，在实验①④⑦中其他条件都相同，温度高低不会影响一氧化氮的脱出效率，因此NO脱出效率的最佳工业生产条件应为铁丝网尺寸160mm×80mm，温度750℃，故选：B； （6）补做实验证明铁丝直径对NO脱出效果也有影响，需要控制其他实验条件相同，变量为铁丝直径，则在实验②的基础上设计一组对比实验探究铁丝直径对NO脱出效果的影响，故实验方案为在750℃下，采用铁丝网尺寸80mm×80mm，模拟烟气的流速为1.5L/min，铁丝直径为0.4mm，将模拟烟气通过实验系统，得到NO的脱出效率不等于80%，可证明铁丝直径对NO脱出效果也有影响。 11．医用双氧水可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌，一般用于物体表面消毒。小明同学腿部擦伤，大夫在她伤口上涂了医用过氧化氢溶液，小明看到伤口处产生了小气泡，很好奇。为什么瓶中的过氧化氢溶液涂到伤口上，分解就加快了呢？ 【查阅资料】 (1)过氧化氢是人体代谢废物之一，人体存在过氧化氢酶，可以催化过氧化氢分解。 (2)温度对化学反应的快慢有影响，人体正常体温是37℃。 【提出猜想】 猜想1：过氧化氢分解加快是因为体温比瓶中的温度高。 猜想2：过氧化氢分解加快是因为伤口中有过氧化氢酶。 【实验探究】 小明准备用如图所示装置测定过氧化氢分解的快慢，实验前在注射器中吸入过氧化氢溶液，量筒内装满水，并用排水法收集氧气。记录2分钟收集的气体体积。    进行实验： 序号 实验步骤 实验现象 实验结论 ① 分两次进行实验，均注入5 mL过氧化氢溶液 第一次在常温下进行 第二次将试管浸在37℃的温水中 量筒中2分钟收集到的气体体积均为5 mL (1) ② 分两次进行实验，均注入5 mL过氧化氢溶液 第一次向试管中加入一小粒过氧化氢酶，然后浸在37℃的温水中(2)第二次 第一次，量筒中2分钟收集到的气体体积为56 mL 第二次，量筒中2分钟收集到的气体体积为5 mL 过氧化氢分解速率加快是因为过氧化氢酶的作用 (3)实验①②中，有三次收集到的气体均为5 mL，若用带火星的木条去检验这5mL气体，观察到现象是 。 (4)写出过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解的化学方程式： 。 【实验反思】 小明反思了实验过程，认为实验①得出的结论可能存在不足。于是他又查阅资料。科研工作者以10 mL30%的H2O2溶液为样本，加入相同的过氧化氢酶，分别做了如下9组不同的实验，所得如下数据： 序号 因素 O2(ml) 温度 pH 浸取时间 1 35 6.4 6 43.7 2 35 6.8 8 71.6 3 35 7.2 10 38.4 4 37 6.4 6 52.3 5 37 6.8 8 97.6 6 37 7.2 10 41.2 7 39 6.4 6 47.4 8 39 6.8 8 77.4 9 39 7.2 10 37.7 (5)综合分析表中数据，本实验最适宜条件为 组(填序号)，影响过氧化氢酶发挥作用的因素有 。酶对双氧水分解的催化作用受多个因素影响，不仅各个因素独立作用，而且因素之间有联合作用，有时个别因素对酶的抑制较强。 【答案】 猜想一不成立 不加过氧化氢酶，直接将试管浸在37℃的温水中 带火星的木条没有复燃 5 温度、浸取时间、pH 【详解】（1）实验序号①的两组实验中，只改变了环境的温度，但是通过实验发现，两组实验在相同时间内产生的气体的体积相等，则说明温度不会影响过氧化氢分解的速率。所以猜想一错误。故答案为：猜想一不成立； （2）通过实验序号②的实验结论可知，过氧化氢酶加快了过氧化氢分解的速率，在2分钟内产生了更多的氧气。则根据实验的控制变量思想可知，第一次向试管中加入了一小粒过氧化氢酶，放到了37℃的温水中，则第二次的试管中不需要添加过氧化氢酶，直接放入37℃的温水中即可。故答案为：不加过氧化氢酶，直接将试管浸在37℃的温水中； （3）实验①②中，有三次试验产生的气体为5mL。通过分析可知，该气体为过氧化氢分解产生的氧气，但是由于氧气的含量太少，不能够支持带火星的小木条复燃，所以将其检验后，观察不到明显现象。故答案为：带火星的木条没有复燃； （4）过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下分解，分解出水和氧气。故答案为：； （5）根据实验反思可知，为了得到更多体积的氧气，应该选择第5组实验最为适宜。根据表格中的数据分析可知，温度、溶液的pH、浸取的时间都会影响过氧化氢酶的发挥作用。故答案为：温度、浸取时间、pH。 12．已知：①NH4HCO3在40℃受热易分解；②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，③20℃时，NaHCO3、NH4HCO3的溶解度见下表。 物质 NaHCO3 NH4HCO3 溶解度/g 9.6 21 （1）在20℃时，称取15gNH4HCO3加入50mL水（水的密度为1g/mL）中，充分溶解，得到 溶液（填“饱和”或“不饱和”），此时溶液的质量分数为 （只列计算式），实验过程中不需要的仪器是 （选填字母编号）。 （2）将（1）中配制的溶液平均分为2等份，向第一份溶液中加入足量NaCl固体，则最终析出NaHCO3的质量为 g（结果保留小数点后1位），向第二份溶液中加入适量稀盐酸，发现产生大量气泡，写出反应的化学方程式： ； （3）为探究（2）中NaHCO3析出的最佳条件，完成了以下几组实验（其中T1<T2<T3）： 实验序号 反应温度/℃ 反应时间/min NaHCO3产率/% a T1 60 86.8 b T1 120 92.1 c T2 60 X d T2 120 92.5 e T3 60 85.3 f T3 120 85.6 ①实验a和b的结论是 ； ②表格中X的数值可能是 （选填字母编号）； A．85.8    B．86.8        C．89.4        D．92.6 ③在相同反应时间，T3℃时碳酸氢钠的产率比T1℃和T2℃时都低，据此推测T3≥ 。 【答案】 饱和 AD 3.2g 其他条件相同时，反应时间越长，NaHCO3产率越高 C 40℃ 【详解】（1）因为20℃时NH4HCO3的溶解度是21g，所以将15g NH4HCO3放入50g水中最多能溶解10.5g，溶液为饱和溶液，此时该饱和溶液溶质质量分数为：；实验过程中不需要的仪器是蒸发皿和试管，即不需要AD； （2）将（1）中配制的溶液平均分为2等份，每份中含碳酸氢铵质量为5.25g，设生成碳酸氢钠质量为x x=5．6g； 因为将（1）中配制的溶液平均分为2等份，因此每份中水为25g，在20℃时，碳酸氢钠的溶解度为9.6g；所以25g水最多溶解碳酸氢钠，因此析出碳酸氢钠质量为5.6g-2.4g=3.2g；碳酸氢铵与盐酸反应时氯化铵，水和二氧化碳；化学方程式为； （2）①实验a、b的反应温度相同，而反应时间不同，从表中的数据可以看出，其他条件相同时，反应时间越长，NaHCO3产率越高； ②由实验b、d、f可得：当反应时间相同，反应温度上升的过程中，产率是先上升再下降（下降是因为碳酸氢铵在 40℃时易分解）；因此实验 a、c、e产率也应符合这一规律，又因为温度相同时，反应时间越长，NaHCO3的产率的越高，因此X应大于86.8而小于92.5，C符合要求； 故选C； ③由题意可得，在40℃时NH4HCO3受热容易分解，导致反应物减少。 13．海水中析出氯化钠后，剩下的母液称为苦卤，含有丰富的Mg2+、Ca2+、Cl-等。从苦卤中可提取出MgCl2，其部分过程如下图所示。(已知室温下碳酸镁微溶于水) (1)①加入Na2CO3的目的是去除Ca2+，反应的化学方程式为 ，该步骤会造成Mg2+损耗的原因是 。 ②为探究去除Ca2+的最佳工艺条件，某科研小组进行了9组实验，数据如下。 序号 加入的Na2CO3中含Na+与溶液中Ca2+个数比 温度/℃ 反应时间/min 反应静置时间/min Ca2+去除率/% Mg2+损耗率/% 实验1 2.0∶1 25 2 30 65.8 7.4 实验2 2.0∶1 30 4 60 77.6 9.4 实验3 2.0∶1 35 6 90 88.6 10.2 实验4 2.4∶1 25 4 90 82.4 14.0 实验5 2.4∶1 30 6 30 90.5 12.6 实验6 2.4∶1 35 2 60 78.5 13.0 实验7 2.8∶1 25 6 60 93.4 15.9 实验8 2.8∶1 30 2 90 83.4 16.4 实验9 2.8∶1 35 4 30 87.5 15.6 由以上数据可知，去除Ca2+的最佳工艺条件是： 实验(填序号)，理由是 。 (2)写出由Mg(OH)2转化为MgCl2的化学方程式 。 【答案】(1) 碳酸镁属于微溶物 5 此时钙离子的去除率较高，且镁离子的损耗率相对不高 (2) 【详解】（1）①苦卤中存在氯化钙，加入碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，化学方程式为；因为碳酸镁属于微溶物，所以加入的碳酸根离子会与镁离子结合生成碳酸镁沉淀； ②由表中信息可知，去除Ca2+的最佳工艺条件是实验5，实验5中的钙离子的去除率偏较高，镁离子的损耗率相对不高，反应静置时间不长； （2）氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，化学方程式为。 14．以菱锌矿（主要成分是ZnCO3，杂质为Fe2O3、FeO、CuO）为原料制备七水硫酸锌（ZnSO4•7H2O），同时得到铁红副产品，其工艺流程如图，回答下列问题：    （1）“堆浸”前将菱锌矿粉碎成细颗粒，其目的是 ； （2）若实验室用质量分数为98%的硫酸配制200g25%的硫酸，需要98%的硫酸质量为 g（列出算式即可），需要用到的玻璃仪器有胶头滴管、玻璃棒、烧杯和 ，此处玻璃棒的作用是 ； （3）物质X是 ，除铜时发生的反应属于 反应（填基本反应类型）； （4）“氧化”中加入H2O2的目的是在硫酸的作用下将溶液中的FeSO4转化成Fe2(SO4)3，反应的化学方程式： 。 （5）流程中获得七水硫酸锌前省略的操作是 、冷却结晶、过滤、洗涤和低温烘干； （6）除铁过程中，反应温度、溶液pH对除铁效果均有影响，为探究除铁的最佳效果，某同学做了以下的实验并记录了相关数据，请回答问题： 编号 反应温度/℃ 溶液pH 除铁率/% a 30 2 91.5 b 30 2.5 93.3 c 40 2.5 95.1 d 40 3.1 Y e 50 3.1 99.5 ①实验 和实验 对比，得到的结论为其他条件不变时，反应温度增大，除铁率提高； ②实验a和实验b对比，得到结论是 ； ③表中Y的值可能为 （填编号） A 93.4    B 94.1     C 97.8     D 99.6 ④最佳的除铁条件为反应温度 ℃，溶液pH 。 【答案】 增大反应接触面积，让反应速率更快，反应更充分； 或51； 量筒； 搅拌，加速热量的扩散，防止局部温度过高造成暴沸或液滴飞溅 锌或Zn， 置换； 2FeSO4 + H2SO4 + H2O2====Fe2(SO4)3 + 2H2O。 蒸发浓缩 b c； pH增大，除铁率提高 C 50， 3 .1。 【详解】(1)“堆浸”前将菱锌矿粉碎成细颗粒，其目的是：增大反应物的接触面积，加快反应的速率； 故填：增大反应接触面积，让反应速率更快，反应更充分； (2)溶液稀释前后溶质质量不变 ， 所以需要 98% 的硫酸质量为 200g×25%98% ，需要用到的玻璃仪器有胶头滴管、玻璃棒、烧杯和量筒，此处玻璃棒的作用是搅拌，加速热量的扩散，防止局部温度过高造成暴沸或液滴飞溅；故填：200g×25%98%或51；量筒；搅拌，加速热量的扩散，防止局部温度过高造成暴沸或液滴飞溅 (3)锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，所以物质 X 是锌，除铜时发生的反应属于置换反应；故填：锌或Zn；置换 (4)硫酸亚铁、硫酸和过氧化氢在反应生成硫酸铁和水 , 化学方程式为： 2FeSO4+H2SO4+H2O2 ═ Fe2(SO4)3+2H2O ；故填：2FeSO4 + H2SO4 + H2O2====Fe2(SO4)3 + 2H2O (5)获得七水硫酸锌前省略的操作是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和低温烘干；故填：蒸发浓缩 (6)①实验 b 和实验 c 对比，得到的结论为其他条件不变时，反应温度增大，除铁率提高；故填：bc ②实验 a 和实验 b 对比，得到结论是 pH 增大，除铁率提高；故填：pH 增大，除铁率提高； ③表中 Y 的值应该大于 95.1 ，小于 99.5 ，故选 C   ④最佳的除铁条件为反应温度 50 ℃，溶液 pH3.1 ，除铁率最高。故填：50 ， 3.1 【点睛】根据影响反应速率的因素进行分析； 根据溶液稀释前后溶质质量不变，以及配制一定质量分数溶液需要的仪器进行分析； 根据锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜进行分析； 根据硫酸亚铁、硫酸和过氧化氢在反应生成硫酸铁和水进行分析；根据获得七水硫酸锌前省略的操作是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和低温烘干进行分析； ①根据控制变量法的正确操作进行分析； ②根据实验a和实验b对比，得到结论是pH增大，除铁率提高进行分析；③根据b、c、d、e中的数据进行分析；④根据最佳的除铁条件为反应温度50℃，溶液pH3.1，除铁率最高进行分析。 15．菱锰矿（含有MnCO3）常用稀H2SO4来浸出Mn2+： （1）浸出Mn2+发生的是复分解反应，该化学方程式是 。 （2）为探究浸锰的最佳工艺条件，某研究小组首先进行了单因素实验，数据如下： 矿酸比 1：0.4 1:0.5 1:0.6 1:0.7 1:0.8 浸出率/(%) 75.9 83.8 91.8 92.8 93.0 ①矿酸比从1：0.4到1:0.8的过程中，稀H2SO4的用量 （填“增大”或“减小”） ②分析数据得知：当矿酸比从1：0.4到1:0.6时，Mn2+浸出率 ； （3）该研究小组选定两个因素作为研究条件进行对比实验，数据如下： 矿酸比 温度/(℃) 浸出率/(%) 1 1:0.5 60 80.2 2 1:0.5 80 83.8 3 1:0.6 60 X 4 1:0.6 80 91.8 ①表中X最有可能的数值为 。 A 79.7        B 80.8         C 87.6       D 92.8 ②根据表中数据可知该工艺的最佳条件为：矿酸比： ；温度： 。 【答案】 MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 增大 增大 C 1:0.6 80℃ 【详解】（1）稀H2SO4和MnCO3反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑； （2）①矿酸比从1：0.4到1:0.8的过程中，稀H2SO4的用量增大； ②分析数据得知：当矿酸比从1：0.4到1:0.6时，Mn2+浸出率增大； （3）分析1、2组数据可知，矿酸比一定时，温度越高浸出率越大，分析2、4组数据可知，温度一定时，矿酸比越大，浸出率越大。故X应大于80.2，小于91.8，选C； ②根据表中数据可知第4组实验浸出率最大，故该工艺的最佳条件为：矿酸比：1:0.6，温度：80℃。 押题三 综合分析类 16．ZB（硼酸锌）是常用的阻燃剂。已知： I、用硼酸（H3BO3）与ZnO、H2O合成ZB，ZB的组成会受温度等合成条件的影响。 Ⅱ、ZB受热，先释放出水；当温度高于350℃，生成ZnO和B2O3固体；继续升温到400℃以上，B2O3熔化为玻璃态物质。 (1)ZB能起阻燃作用的原因是 （写一种）。 (2)为研究温度对合成ZB组成的影响，研究小组在不同温度下制取ZB．实验如下表： m（H3BO3） m（ZnO） V（H2O）/mL t/℃ 实验1 28 10 100 94 实验2 x 10 100 98 实验3 28 y 100 102 x、y分别为 、 。 (3)为检测102℃时合成的ZB含水的质量分数，某同学利用上图装置进行实验。 ①需要不断通入干燥空气的目的是 。 ②实验时，需要称量获得的数据有：ZB样品的质量、 的质量。 【答案】(1)降低温度至可燃物的着火点以下或隔绝氧气 (2) 28 10 (3) 将产生的水蒸气全部从玻璃直管中排出 含样品的玻璃直管在反应前后 【详解】（1）ZB受热，先释放出水，能够吸收热，降低可燃物的温度至着火点以下，实现灭火，当温度高于350℃，生成ZnO和B2O3固体，继续升温到400℃以上，B2O3熔化为玻璃态物质，形成的固体与玻璃态物质能够覆盖在可燃物表面隔绝氧气，实现灭火，故填降低温度至可燃物的着火点以下或隔绝氧气。 （2）研究温度对合成ZB组成的影响，实验中的变量是温度，其余的量不错一致，则x为28，y为10，故填28，10。 （3）①需要不断通入干燥空气的目的是将产生的水蒸气全部从玻璃直管中排出，准确测出生成的水的质量，故填将产生的水蒸气全部从玻璃直管中排出。 ②实验时，需要称量获得的数据有：ZB样品的质量、含样品的玻璃直管在反应前后的质量，进而计算出生成的水的质量，故填含样品的玻璃直管在反应前后。 17．水体污染会破坏水生生态系统，还会直接危害人体健康，项目学习小组的同学对本地污水处理的相关项目进行探究。 任务一：水体污染的来源调查 (1)下列做法不会造成水体污染的是 。 A．向水源中排放垃圾 B．海上原油泄漏 C．绿色养殖水产生物 D．在水库周边建化工厂 任务二：水体污染的处理 Ⅰ．城市污水净水处理 (2)水源生物预处理：污水处理厂通过格栅进行 操作，使难溶性固体杂质和液体分离。 (3)饮用水处理：二氧化氯（）是一种常用的自来水消毒剂，其中氯元素的化合价为 。 (4)膜滤法净水处理：该工艺一定程度上减少了水中的镁离子和钙离子，生活中可用 的方法降低水的硬度。 (5)生活污水净化后，外观应无色透明，酸碱度达到排放标准，并含有（除去杂质，杀菌消毒的作用）。请完成下列检测内容： 实验操作 实验现象 实验结论 步骤1 用玻璃棒蘸取少量净化后的水，滴在pH试纸上，将试纸显示的颜色与 对照。 水的 步骤2 取少量净化后的水，向其中滴加 。 产生白色沉淀 水中含 步骤3 另取少量净化后的水，向其中滴加溶液。 水中含有 步骤3中发生反应的化学方程式是 。 Ⅱ．农村污水净水处理 (6)某藻类物质化学式为：，则污水中导致藻类生长过快的营养元素是 。 (7)化学需氧量（COD）是评价水溶液体系中有机质污染程度的指数。COD的值越大，水体污染越严重。硅藻土负载纳米NiO在光催化下可处理废水COD。探究NiO负载量对污水中COD降解率的影响，实验结果如下。 实验编号 硅藻土/g NiO/g 污水体积/mL COD降解率 第1组 0.5 0 50 2% 第2组 0.5 0.1 50 11% 第3组 0.5 0.3 50 40% 第4组 0.5 0.5 50 80% 第5组 0.5 1.0 50 70% ①第 组实验说明硅藻土对污水中COD也起降解作用。 ②以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是 。 ③按照以上实验中的最佳数据，将相应质量的硅藻土和NiO放入另一份污水中，污水中COD降解率偏低，原因可能是 。 Ⅱ．工业废水净水处理 (8)金属炭法是处理工业废水中重金属离子的方法之一。分别取铝炭混合物和铁炭混合物与含的废水反应。其他条件相同时，铝炭混合物对去除率远大于铁炭混合物，用化学方程式表示主要原因 。净化后达标的水可以用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗等，从而节约用水。 【答案】(1)C (2)过滤 (3)＋4 (4)煮沸 (5) 标准比色卡 溶液 产生白色沉淀 (6)N、P (7) 1 1∶1 另一份污水中有机质种类不同（或体积不同；有机质含量不同，合理即可） (8) 【详解】（1）A、向水源中排放垃圾，会造成水体污染，不符合题意； B、海上原油泄漏，会造成水体污染，不符合题意； C、绿色养殖水产生物，会改善水域生态环境，不会造成水体污染，符合题意； D、在水库周边建化工厂，产生的废水随意排放，会造成水体污染，不符合题意； 故选：C； （2）水源生物预处理：污水处理厂通过格栅进行过滤操作，使难溶性固体杂质和液体分离； （3）二氧化氯中氧元素的化合价为-2价，设氯元素的化合价为x，在化合物中，各元素正负化合价代数和为零，则x+（-2）×2=0，解得x=+4，所以二氧化氯中氯元素的化合价为+4价； （4）膜滤法净水处理：该工艺一定程度上减少了水中的镁离子和钙离子，生活中可用煮沸的方法降低水的硬度； （5）步骤1：用玻璃棒蘸取少量净化后的水，滴在pH试纸上，将试纸显示的颜色与标准比色卡对照； 步骤2：取少量净化后的水，向其中滴加Na2CO3 溶液，钙离子可以和碳酸根离子结合生成碳酸钙白色沉淀，实验过程中产生白色沉淀，说明水中含 Ca2+； 步骤3：另取少量净化后的水，向其中滴加 AgNO3 溶液，产生白色沉淀，说明水中含有 Cl−，因为银离子可以和氯离子结合生成氯化银白色沉淀； 步骤3中硝酸银和氯化钙反应生成氯化银和硝酸钙，反应的化学方程式为：2AgNO3+CaCl2=2AgCl↓+Ca(NO3)2； （6）某藻类物质化学式为： C106H263O110N16P ，则污水中导致藻类生长过快的营养元素是N、P； （7）①第1组实验中NiO为0g，COD降解率为2%，说明硅藻土对污水中COD也起降解作用； ②第4组中，硅藻土和NiO的质量均为0.5g，COD降解率最高，为80%，说明硅藻土和NiO的最佳质量比是1∶1； ③按照以上实验中的最佳数据，将相应质量的硅藻土和NiO放入另一份污水中，污水中COD降解率偏低，原因可能是：另一份污水中有机质种类不同（或体积不同；有机质含量不同，合理即可）； （8）铝和氯化锌反应生成氯化铝和锌，反应的化学方程式为：2Al+3ZnCl2=2AlCl3+3Zn。 18．叶脉书签的制作过程是将树叶放在氢氧化钠溶液中煮沸，除去表皮和叶肉，留下清晰的叶脉。某化学兴趣小组探究制作叶脉书签的适宜条件。 实验1：该小组将洗干净的树叶放在不同浓度的氢氧化钠溶液中煮沸约15min，观察叶片的变化。每次配制的氢氧化钠溶液均为100mL，配液方案及实验现象如下： 编号 NaOH浓度 总体积/mL 10%NaOH溶液的用量/mL 水的用量/mL 叶片变化 Ⅰ 10% 100 100 0 留有很少叶肉 Ⅱ 5% 100 50 50 留有较多叶肉 Ⅲ 1% 100 a b 残留很多叶肉 (本研究所用溶液很稀，密度均近似看作1g/mL) (1)补充实验1中编号Ⅲ的配液数据：a= ，b= 。 (2)根据实验结果，该实验小组认为应选择10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，原因 。 实验2：将洗净的树叶置于不同温度的10%氢氧化钠溶液里浸泡，随着时间的变化，叶片变化如下表。 叶片变化       时间 温度 5min 15min 20min 60℃ 无明显变化 留有较多叶肉 留有少量叶肉 80℃ 留有较多叶肉 留有少量叶肉 残留很少叶肉 100℃ 留有较多叶肉 残留很少叶肉 叶片卷起来，叶肉与叶脉不易分离 (3)通过实验2可知，制作“叶脉书签”适宜的加热的条件是 ℃、 min。 【答案】(1) 10 90 (2)用10%的氢氧化钠溶液煮沸后残留很少叶肉 (3) 80（或100，与下一空对应） 20（或15，与上一空对应） 【详解】（1）实验Ⅲ中需要氢氧化钠溶液的浓度为1%，设需要10%的氢氧化钠溶液的质量为x，根据稀释前后，溶质的质量不变，可得：，x=10g，即10mL，则需要水的体积为：100mL-10mL=90mL，则a=10，b=90； （2）由表可知，用10%的氢氧化钠溶液煮沸后残留很少叶肉，故应选择10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”； （3）由表可知，为了使叶肉被除去且不使叶片弯曲，应选择80℃煮20 min或100℃煮15 min。 19．某化学兴趣小组在实验室进行了碳还原氧化铜实验，并对反应条件进行了探究。 （1）碳还原氧化铜的化学方程式是 。 （2）小组同学设计了如图所示的实验装置分别进行实验。 实验中得到的数据如下： 序号 装置 药品 反应时间 1 装置A 木炭粉0.1g、氧化铜粉1.2g 111s 2 装置B 木炭粉0.1g、氧化铜粉1.2g 300s 3 装置A 活性炭0.1g、氧化铜粉1.0g 300s 4 装置A 木炭粉0.1g、氧化铜粉1.0g 110s 5 装置A 木炭粉0.2g、氧化铜粉2.0g 141s 【实验分析】 ②实验过程中是通过观察 现象测量反应所需要的时间。 ②对比实验3、4，说明了 。 【得出结论】通过对比实验，你认为对碳还原氧化铜最佳的实验装置应选择 （填“装置A”或“装置B”），该装置加热效果更佳的原因可能是 。 （3）深入探究：木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比。取一定量的混合物，用最佳实验装置进行实验。 序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态 1 1：10 红色固体混有少量黑色物质 2 1：11 红色固体混有极少量黑色物质 3 1：12 红色固体中无黑色物质 4 1：13 红色固体混有较多黑色物质 ①根据实验可得出的结论为：木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为 。 ②小明同学认为还需要增加木炭粉与氧化铜质量比为1：14的实验，而小王同学认为不需要，其理由是 。 （4）【拓展延伸】 兴趣小组对碳还原氧化铜的实验进行了如下创新探究：取一根洁净的石墨棒，置于一张大小适宜的铝箔内，在其表面均匀撤上适量氧化铜粉末，将其包紧，置于酒精灯火焰上加热（如图）。几分钟后，冷却，发现黑色粉末变为红色。 ①实验创新获得了成功，小芳对此提出了质疑，理由是 。 ②小芳为了验证自己的质疑，设计如下实验方案： 。 【答案】 固体颜色变化 木炭粉的还原性要强于活性炭 装置A 试管竖直加热，灯焰可以将试管全部包裹起来，试管倾斜时，灯焰加热面积变大，没法聚集加热，因此不如竖直加热时提供的热量多，竖直试管反应开始的快。 1：12 木炭与氧化铜的质量比为1：13时，氧化铜已过量 铝可能把氧化铜还原成铜 取得氧化铜粉末，在其表面均匀撒上适量铝粉，按上述操作步骤实验，若观察到黑色粉末变红，说明铝能把氧化铜还原成铜。 【详解】（1）碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，据此化学方程式为：。 （2）②氧化铜为黑色固体，铜为红色固体，因此可以观察固体颜色变化判断反应所需的时间。 ③实验3使用的是活性炭，实验4使用的是木炭粉，其他条件相同，实验3反应时间比实验4要长，故木炭粉的还原性要强于活性炭。 得出结论：通过对比实验1和2，实验2用的是装置B，药品和实验1相同，但装置B反应时间长，故对碳还原氧化铜最佳的实验装置应选择装置A，原因是试管竖直加热，灯焰可以将试管全部包裹起来，试管倾斜时，灯焰加热面积变大，没法聚集加热，因此不如竖直加热时提供的热量多，竖直试管反应开始的快。 （3）①根据实验可得出的结论为：木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1:12，由于该比例，反应后红色固体中无黑色物质。 ②不需要增加木炭粉与氧化铜质量比为1：14的实验，是因为木炭与氧化铜的质量比为1：13时，氧化铜已过量。 （4）①给出的物质中有氧化铜、石墨棒和铝箔，因此能还原氧化铜的物质就从石墨和铝箔进行猜想；故小芳对此提出了质疑，理由是铝可能把氧化铜还原成铜。 ②设计实验要注意控制变量，设计如下实验方案：取得氧化铜粉末，在其表面均匀撒上适量铝粉，按上述操作步骤实验，若观察到黑色粉末变红，说明铝能把氧化铜还原成铜。 20．扬州，自古就是一座水城。应水而生，缘水而兴，因水而衰，籍水而盛。 Ⅰ.城市用水净水处理工艺主要有以下几种： (1)水源生物预处理工艺：实验室中可通过 操作进行难溶固体和液体的分离。 (2)膜滤法净水处理工艺：该工艺可从一定程度上减少不利于人体吸收的镁离子和钙离子，生活中可用 来检验水源是硬水还是软水，用 的方法降低水的硬度。 (3)饮用水处理工艺：漂白粉(主要成分是次氯酸钙)是一种常用的消毒剂，次氯酸钙[Ca(ClO)2]露置在空气中易与空气中的水和二氧化碳作用转化为碳酸钙和次氯酸(HClO)而失效，写出该反应的化学方程式 。 Ⅱ.农业污水未经处理直接排入河流，会使水面上的藻类物质大量繁殖。 (4)某藻类物质化学式为：C106H263O110N16P，则污水中导致藻类生长过快的营养元素是 。 (5)化学需氧量(COD)是评价水溶液体系中有机质污染程度的指数。运用硅藻土负载纳米NiO在光催下可处理废水COD．硅藻土是一种天然材料，内部有特殊微孔结构。探究NiO负载量对污水中COD降解率的影响，实验结果如下表。 实验编号 材料/g 污水体积/mL 污水中COD降解率 硅藻土 NiO 第1组 0.5 0 50 2% 第2组 0.5 0.1 b 10% 第3组 a 0.3 50 40% 第4组 0.5 0.5 50 80% 第5组 0.5 1.0 50 70% ①实验中，a= ，b= 。 ②第 组实验说明硅藻土对污水中COD也起降解作用，因为硅藻土有 性。 ③以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是 。 ④将以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比放入另一份污水中，污水中COD降解率偏低， 原因可能是 。 Ⅲ.工业生产废水处理工艺： (6)处理生产废水过程中，可向其中投入明矾【化学式为KAl(SO4)2•12H2O】，该物质溶于水后生成氢氧化铝 (填化学式)胶状物，胶状物对杂质吸附能力很强。 (7)金属炭法处理废水中的重金属离子：其他条件相同时，分别取铝炭混合物和铁炭混合物，与含Zn2+的废水反应相同时间，Zn2+去除率与废水pH的关系如下图。    ①pH相同时，铝炭混合物对Zn2+去除率远大于铁炭混合物的主要原因是 。 ②废水pH大于6，随着pH增大，铝炭混合物对Zn2+去除率增大的原因是 。 【答案】(1)过滤 (2) 肥皂水 煮沸 (3)Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO (4)N、P/氮、磷 (5) 0.5 50 第1组，硅藻土具有吸附性 1：1 因为不同污水的体积不同，需要的硅藻土和NiO的质量比不同 或者不同污水中有机杂质种类不同/杂质含量不同，需要的硅藻土和NiO的质量比不同 (6)Al(OH)3 (7) 铝比锌活泼，可以与Zn2+发生置换反应，而铁不能置换出锌 pH升高，Al3+转化为Al(OH)3胶状物，对Zn2+有吸附作用 【详解】（1）水源生物预处理工艺：实验室中可通过过滤操作进行难溶固体和液体的分离； （2）水中加入肥皂水搅拌，产生泡沫多是软水，泡沫少的是硬水，生活中可用肥皂水来检验水源是硬水还是软水；天然水加热煮沸时，水中的可溶性钙镁化合物转化为沉淀，水的硬度降低。用煮沸的方法降低水的硬度； （3）次氯酸钙[Ca(ClO)2]露置在空气中易与空气中的水和二氧化碳作用转化为碳酸钙和次氯酸(HClO)而失效，该反应的化学方程式：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO； （4）某藻类物质化学式为：C106H263O110N16P，氮、磷、钾是植物生长所需的主要营养元素，则污水中导致藻类生长过快的营养元素是N、P； （5）①根据题意，该实验为了探究NiO的量对污水降解的影响，需要控制硅藻土的量一样，污水的量也应该一样，因此a=0.5，b=50； ②第1组实验中只硅藻土，没有NiO，对污水中COD也起降解作用，说明硅藻土对污水中COD也起降解作用，根据“硅藻土是一种天然材料，内部有特殊微孔结构”可知，硅藻土有吸附性，从而能对污水中COD也起降解作用； ③根据表格中数据可知，硅藻土和NiO质量均为0.5g时降解率最高，以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是1:1； ④将以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比放入另一份污水中，污水中COD降解率偏低， 原因可能是因为不同污水的体积不同，需要的硅藻土和NiO的质量比不同； （6）氢氧化铝中铝元素显+3价，氢氧根显-1价，书写化学式时，一般正价的写在左边，负价的写在右边，根据化合物中各元素化合价代数和为零，它们形成的化合物的化学式为：Al(OH)3； （7）①pH相同时，铝炭混合物对Zn2+去除率远大于铁炭混合物的主要原因是铝比锌活泼，可以与Zn2+发生置换反应，而铁不能置换出锌； ②废水pH大于6，随着pH增大，铝炭混合物对Zn2+去除率增大的原因是pH升高，Al3+转化为Al(OH)3胶状物，对Zn2+有吸附作用。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$