北京市海淀实验学校2024-2025学年九年级上学期期末考试科学试题

海淀实验学校2024-2025学年度九年级上学期期末考试（2025.1） 科学合卷 考试时间：90分钟 满分：100分 注意事项： 1．本试卷共4页，共四道大题。 2．试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。 本试卷中可能用到的相对原子质量：C:12 O:16 H:1 Cl:35.5 Na:23 Ca:40 一、碳和碳的氧化物、燃烧和灭火（共30分） 1、在学习碳单质性质的过程中，同学们获得了一些漆黑的石墨和透明的人造金刚石。还获得了一些以碳单质为主要成分的炭黑、木炭、活性炭等混合物。 1.1 通过查阅资料，同学们找到了金刚石（右图左）和石墨（右图右）的微观结构，并尝试解释两者物理性质的差异。 1.1.1在金刚石中，每个碳原子均与其余四个碳原子以共价键的方式牢固地连结在一起，而石墨中的碳原子只与层内的碳原子以共价键相连，层间则以弱得多的次级键相互吸引，容易滑动变形。因此，金刚石的________（选填“硬度”、“透光性”、“导电性”）要远高于石墨。 1.1.2金刚石中的电子被限制在了每个C原子的周围（定域），而石墨中有一部分电子可以在石墨层中相当大的范围内自由运动（离域）。因此，石墨的________（选填“硬度”、“透光性”、“导电性”）要远高于金刚石。 1.1.3总而言之，石墨与金刚石都是只含碳元素的单质，但它们的物理性质却具有很大的差别，其本质原因在于_______（选填字母）。 A. 碳原子的排列方式不同 B. 碳元素的含量不同 C. 所含的是不同的碳元素 1.2 小明同学进而想到，石墨与金刚石的化学性质是否也有巨大的差别呢？于是决定进行调研和分析。 1.2.1小明同学首先通过查阅资料了解到，古代字画中的墨迹，主要成分就是碳单质，结构与石墨类似。墨迹历经千年依然清晰可见，说明石墨在常温下化学性质很______（选填“稳定”、“活泼”）而古代镶嵌于王冠上的钻石，历经数百年也几乎没有任何变化，这说明常温下金刚石的化学性质很_______（选填“稳定”、“活泼”） 1.2.2小明同学进而考虑高温下的情形。查资料得知木炭的主要成分也是结构与石墨类似的碳单质，而木炭具有________（选填“可燃性”、“助燃性”），温度高时可以与氧气发生______（选填“化合”、“分解”、“置换”、“复分解”）反应生成二氧化碳。反应的化学方程式为：_____________________________________。 1.2.3那么，金刚石能否在高温时发生类似的反应呢？小明同学将金刚石放置在透明的密闭容器中，然后用放大镜聚焦阳光在金刚石上，一段时间之后，金刚石果然减小并最终消失了！如何判断金刚石是否也变成了二氧化碳呢？请说出你的方法（操作+预期现象+对应结论）：________________________________________________________________________。 1.2.4最终，小明同学得出结论，石墨与金刚石的化学性质是_______（选填“比较相似”、“差异巨大”）的。 2、常温下呈气态的肥料称为气体肥料。二氧化碳是一种常用的气肥，可以提高作物光合作用的强度和效率，大幅增加作物产量。小华同学想要利用学到的知识，为家中的蔬菜大棚制作一款“气体肥料发生器”。 2.1我们可以通过碳酸钙、碳酸钠等碳酸盐与稀盐酸的反应来持续生成二氧化碳，为作物源源不断地供肥，碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为：__________________________。 2.2小华同学希望气体肥料发生器可以缓慢而持续地产出二氧化碳，这样既不至于使得二氧化碳浓度过高，也能够减少中途添加试剂的频次。为此，小华采用了几种不同的设计，每次通过_____________（选填“排水”、“向上排空气”、“向下排空气”）法收集一瓶二氧化碳，并记录集满同样一集气瓶所需的时间，以进行优化。检验二氧化碳已经集满的操作是：_________________________________。基于此目的，请帮助小华选择最合适的反应物：_______ A．碳酸钙粉末 B.碳酸钠粉末 C.大理石颗粒 2.3假设一个蔬菜大棚每次需要补充88g的CO2气体肥料，在碳酸盐绝对过量的情形下，理论上每次至少会消耗HCl的质量为__________g。结合稀盐酸的浓度，小华估测出了每次需要添加的稀盐酸溶液的体积。 2.4由于植物在夜晚主要进行呼吸作用而非光合作用，小华同学每天早上进入大棚前，都会先将一根燃烧的蜡烛伸入大棚中，若蜡烛______，则证明CO2浓度较高，暂时不宜进入。这个操作是利用了二氧化碳没有_________（选填“可燃性”、“助燃性”）的特点，因此，二氧化碳也可以用来灭火。CO2用于灭火，主要是破坏了燃烧的条件，使三个条件无法同时得到满足。燃烧的三个条件是：_________________，_________________，________________。有时候小华也会采用另一种方法：扔一朵湿润的紫色石蕊纸花进去，观察纸花是否很快变红。湿润的紫色石蕊纸花遇到二氧化碳变红的原因是：_____________________________________________________。 二、金属与合金（共31分） 小乐邻居家的小孩在附近工地里意外捡到了疑似“金条与银元宝”（如右图）的物质。大家觉得应该是玩具道具，但又抱有一丝期待会不会是真的金银。此时大家想起了最近刚刚学到的金属相关的化学知识，抱着试一试的心态， 决定学以致用，完成真假金银的鉴定。 3. 首先，通过对物理性质的观测，同学们初步判断“金条”与“银元宝”应该都是金属材料。 3.1下列现象最不适合初步判断某物质是否是金属材料的一项是（ ） A. 常温下摸起来比较硬且有冰凉感 B. 形状规则 C. 有明显的金属光泽 D.“金条”和“元宝”延展出了各种精细花纹 3.2小明认为这些证据并不充分，他想进一步利用金属材料的导电性来检验。根据科学社区常见器材，请画出实验电路图（待检测物体用“■”表示），并指明预期观察到什么现象，可以支持该物质为金属。 预期实验现象：_________________________________________________________。 4. 通过简单检测确定了该物质为金属。为了进一步鉴定该物质是哪种金属，不同小组提出了不同的方案。 4.1甲小组联想到了铁生锈而“金条”没有生锈，觉得据此可以对材质做出一些限定。 4.1.1铁生锈需要同时满足两个主要条件，可以通过如下图所示的探究实验加以验证。请在下方表格中写出这两个主要条件，并选取可以验证该条件的正确的对照组，描述预期实验现象。 实验一：对照组选取：②③ 实验目的：探究铁生锈是否与空气有关 预期的实验现象及结论： __________________________________ 实验二：对照组选取：①③ 实验目的：探究铁生锈是否与___________有关 预期的实验现象及结论： __________________________________ 4.1.2铁埋在地下会生锈，而这些“金条”没有生锈，从金属活动性顺序上可以推测，这种金属在金属活动顺序表（由强到弱）中大概率位于_____________________选填（“铁元素前面的位置”、“铁元素后面的位置”），因此该金属与氧气反应的趋势更______。（选填“强”、“弱”） 看起来，通过观察生锈无法做出最终判断。 4.2乙小组通过测量密度，推测“银元宝”有可能是铝或者铝合金，于是将“银元宝”放入稀盐酸中观察现象。 4.2.1请写出铝遇到稀盐酸反应的化学方程式：____________________________，该反应属于______（选填“化合”、“分解”、“置换”、“复分解”）反应。铝与稀盐酸反应的预期实验现象是：____________________________________________________。若“银元宝”果真为银，则不会看到这样的现象，结合金属活动性顺序说明原因： ________________________________________________________________________________。 4.2.2小华将“银元宝”放入稀盐酸中，却迟迟看不到明显的反应现象。这时小苏同学提醒他铝放置在空气中，表面会与氧气反应形成一层致密的氧化膜。阻碍反应的进行。请用化学方程式描述致密氧化膜的形成过程：________________________。为了除去这层氧化膜，常用的简单处理方法是_____________________________。处理之后再次实验，果然看到了预期中的现象。据此可以判断银元宝为假，原因是__________________________________________。 看来银元宝为假，大概率是铝或铝合金。 4.3 丁小组试图确定“金条”的成分。小文同学通过观察“金条”的颜色，推测“金条”可能为铜或铜合金。 4.3.1首先他们试图排除“金元宝”是金的可能。于是设计了一个小实验。小文同学将“金条”放入硝酸银溶液中，一段时间后观察到了如右图所示的现象，则“金条”______（填“是”或“不是”）真的黄金，请使用金属活动性顺序的相关知识，说明做出此判断的依据：______________________________。 4.3.2小方同学发现“金条”的颜色与铜有点接近，猜想该“金条”可能为铜或铜合金。为了鉴定是否为铜，他准备拿稀盐酸、稀硫酸进行实验。 使用稀盐酸、稀硫酸能否鉴别金和铜？请做出判断，并结合金属活动性顺序说明原因：_____________________________________________________________。 4.3.3小瑞同学将硫酸铜溶液滴到“金条”上，一开始没有明显现象，但反应一段时间后除去硫酸铜溶液，发现滴加硫酸铜的部分变得比周围更红（如右图所示）。小方同学发现滴加稀盐酸后，也会出现类似的现象，由此可以推断该金属材料大概率是合金，可能为黄铜（铜锌合金）。请综合利用所学知识，为该现象提供一个合理的解释：_____________________________________________________。 三、溶液与酸碱盐（共19分） 5. 某天早晨，周先生为家人准备早晨时蒸了两根紫薯，10分钟后打开锅盖，被眼前的一幕震惊了——蒸锅里的水变成了绿色！他认为可能锅里存在有害物质，准备把这些东西倒掉，上九年级的儿子小明正好过来，立刻劝住了爸爸，提出这可能只是紫薯中的天然色素被蒸汽冷凝水浸取导致。查阅资料后，这种色素很可能是花青素，花青素在不同pH值溶液中的颜色如图所示。 小明打算利用这种色素遇酸碱变色的性质来检验，于是翻了翻厨房，找出了这些东西： ① 食盐：主要成分 NaCl ② 白醋：主要成分醋酸CH3COOH，是一种一元弱酸，在水中会解离成醋酸根离子和氢离子：CH3COOH = CH3COO— + H+ ③ 老陈醋：主要成分与白醋接近，但整体呈黑色 ④ 纯碱：主要成分Na2CO3，是一种盐，在水中会解离成碳酸根离子和钠离子：Na2CO3 = 2Na+ + CO32— 5.1如果这种色素是花青素，锅中溶液是_________性（选填“酸”或“碱”） 5.2小明计划观察该溶液在不同酸碱性条件下的颜色，进行验证。如果你是小明，请从以上材料中选择适当的试剂，补充具体实验操作和预期现象。 步骤 操作 预期现象 1 用玻璃杯取适量绿色液体，逐渐加入①________，观察 ②_________________________ 2 再向玻璃杯中逐渐加入适量的③_________，观察 ④_________________________ 5.3请写出步骤2中发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 5.4步骤1之后还要进行步骤2，主要目的是_____________________________________。 5.5为了在更强的酸性和碱性条件下进行检验，第二天，小明把这锅水取样带到了学校进行实验。他用试管取了少量溶液，先加入硫酸将pH调到1，然后又加入过量氢氧化钠溶液将pH调到14，请写出加入氢氧化钠溶液后发生的化学反应方程式。 _____________________________________________________________________________ 如果观察到最终溶液颜色呈_______色，则支持这种色素为花青素。 6. 某市售苏打水的产品信息如图所示。 6.1某同学认为营养素参考值就是溶质质量分数，请你通过计算钠元素在溶液中的质量分数，论述这个推断是否正确。 已知：① 1 g = 1000 mg ② 苏打水密度 ≈ 1 g·mL-1 6.2某学校采购了一批这款苏打水用于举办室外活动，为了让大家在冬天喝上热水，将各种饮料放到了热水中保存。结果有几瓶苏打水爆瓶了，而纯净水没有爆瓶。仔细看产品说明，大家才发现苏打水的贮藏方法中提到不能加热。请你分析加热导致爆瓶的原因。 四、电与磁（共20分） 7. 在科学课上同学们使用多用电表测量了石墨块和金刚石的电阻，发现石墨可以导电而金刚石不能。 7.1铅笔芯主要由石墨和粘土制成，小黄同学据此推测铅笔芯也能导电。他搭建电路，测量HB铅笔芯的电阻。小黄找到的实验器材包括：学生电源、电压表、电流表、0.7mm和0.5mm粗的两盒铅笔芯、导线若干。并且绘制了测量电路图如下图所示（铅笔芯用电阻的符号表示）。请用笔画代替导线，根据电路图连接实物图。 7.2连接好电路后，闭合开关，发现电压表指针偏转，但电流表示数为0。以下故障有可能出现的是（ ） A. 电流表坏了，发生断路 B. 电源开关忘记打开了 C. 铅笔芯折断了 D. 铅笔芯被短路了 7.3他将0.5mm铅笔芯全部接入电路，将测得电压、电流数据绘制在坐标系中如下图所示。请你根据图中数据计算电压为3.5V时0.5mm铅笔芯的电阻。（写出必要的文字说明、原理式和计算结果） 根据测量到的数据，请分析，在本次测量电压逐渐增大的过程中，铅笔芯的电阻__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 7.4小黄采用同样的方法进一步测量，得到相同长度的0.7mm铅笔芯在3.5V时电阻为2.7Ω。请你用影响导体电阻大小的因素解释：为何0.7mm铅笔芯的电阻小于0.5mm铅笔芯的电阻？____________________________________________________________________ 7.5在测电阻的过程中，小黄发现电压提高到5.5V之后铅笔芯开始发出明显的红光，他分析这主要是因为铅笔芯相当于一个电阻，电流经过会产生焦耳热。从能量的角度看，这个过程电能转化为________能。 7.6为了进一步研究铅笔芯发红光是否与其粗细有关，小黄将0.7mm铅笔芯（图中上方）、0.5mm铅笔芯（图中下方）取相同长度接入电路，两根笔芯之间的关系是________（串联、并联）。请你结合电功率的表达式和欧姆定律分析，为何较粗的笔芯（0.7mm）更亮？（结合表达式分析即可，不需要定量计算） 7.7铅笔芯发红光一段时间后，铅笔芯变细。若持续通电，则铅笔芯会烧断。小明据此对小黄“发红光是因为电流通过铅笔芯产生焦耳热”的观点提出质疑，他认为发红光的过程主要是因为铅笔芯发生了化学反应，被空气氧化，将________能转化为内能。小明和小黄计划通过定量计算来区分谁的因素占主导。 7.8小黄将0.7mm铅笔芯接入电路，电压设为32V，电流表读数为4.3A，通电大约10s以后铅笔芯烧断。请计算通电10s后产生的焦耳热。 7.9小明测得0.7mm的铅笔芯质量为0.04g，查询资料得知1kg碳燃烧可放出3.4×107J的热。请你估算如果这根铅笔芯和氧气发生反应，最多能够放出多少热？ 7.10为了评估两者的计算结果，他们用光谱仪仪测得通电10s后铅笔芯温度为2700℃，0.7mm的铅笔芯质量为0.04g。已知石墨比热容，粘土的比热容为。请你估算：让铅笔芯温度产生这种变化最多需要吸收多少热？ 7.11小黄惊奇地发现，根据估算结果，无论是电阻发热和还是燃烧放热都远大于铅笔芯升温需要的热量，似乎违背能量守恒定律。小明分析后认为是合理的，原因是_______________________ ____________________________________________________________________________________ 7.12经过这些对比，他们仍不能区分在铅笔芯发红光时物理因素（焦耳热）和化学因素（燃烧热）哪种占主导。你支持哪种观点？请你设计新的实验方案进一步检验，并且指出实验中观察到什么现象可以支持该观点。（合理即可） 电流/A 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 0.03 0.076 0.141 0.232 0.406 0.665 0.992 1.386 1.77 2.222 2.626 电压/V 电流/A 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $