期末小专题10科学探究--2025-2026学年九年级化学人教版上册

期末复习小专题（十） 科学探究 1．为探究燃烧与灭火的原理，某化学小组开展如下研究。 【实验一】探究“掌心烧火”的原理。 点燃手掌中肥皂泡内的丁烷，现象如图1。 (1)丁烷（C4H10）燃烧的化学方程式是 。 (2)片刻后火焰自然熄灭，从灭火原理分析原因是 。手没有被灼烧的原因是 。 【实验二】探究高低蜡烛先后熄灭的原理。 点燃蜡烛，盖上容器（如图2），利用数字化仪器测量燃烧过程不同位置的氧气、二氧化碳浓度，绘制曲线见图3和图4。 (3)图2中的现象 ；据图3和图4分析，原因是 。 (4)本实验对火灾逃生的启示是 （写一点）。 【实验三】探究铜圈灭火原理 将铜圈套在燃烧蜡烛的烛芯上（铜圈不触碰烛芯），观察到火焰迅速熄灭、铜圈表面变黑（图5）             图5 【分析Ⅰ】铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜，氧气被消耗导致蜡烛熄灭。 【分析Ⅱ】铜具有导热性，将热量吸走导致温度降低至蜡烛着火点以下，蜡烛熄灭。 【分析Ⅲ】资料表明，燃烧是一种链式反应。持续进行燃烧依赖中间产物的数量，中间产物与铜圈器壁碰撞导致减少，致使链式反应中断，则停止燃烧。甲、乙两组同学分别进行实验，验证上述分析： (5)已知铜不与稀硫酸反应，氧化铜可以和稀硫酸反应。甲小组将套在蜡烛上变黑的铜圈放到稀硫酸中，观察到黑色固体 ，说明黑色固体不是氧化铜。证明分析Ⅰ错误。 (6)乙小组将 套在燃烧蜡烛的烛芯上，火焰也迅速熄灭，证明分析Ⅱ错误。 【结论】分析Ⅰ、Ⅱ不是蜡烛熄灭原因，故导致蜡烛熄灭的原因应该是分析Ⅲ。 【答案】(1) (2)肥皂泡吸收热量使温度降低到丁烷的着火点以下 肥皂泡吸收热量使温度降低(合理即可) (3)高处蜡烛先熄灭 二氧化碳热气流上升使高处氧气浓度减少(合理即可)   (4)逃生时应该弯腰前行(合理即可） (5)不溶解 (6)加热后的铜圈(合理即可） 【详解】（1）点燃手掌中肥皂泡内的丁烷，丁烷燃烧，说明丁烷的化学性质是：可燃性； （2）片刻后火焰自然熄灭，是因为肥皂泡吸收热量使温度降低到丁烷的着火点以下，从而达到灭火的 目的； 肥皂泡吸收热量使温度降低，故手没有被灼烧； （3）由图可知，随着反应的进行，容器上部二氧化碳浓度逐渐升高，氧气浓度逐渐下降，故高处的蜡 烛先熄灭。故填：高处蜡烛先熄灭；二氧化碳热气流上升使高处氧气浓度减少； （4）由以上实验可知，蜡烛燃烧时，高处二氧化碳含量高，氧气含量低，故对火灾逃生的启示是：逃 生时应该弯腰前行； （5）氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，由于黑色固体不是氧化铜，可推测现象为黑色固体不溶解； （6）乙小组将加热后的铜圈套在燃烧蜡烛的烛芯上，火焰也迅速熄灭，因为加热后的铜圈不再吸收热 量，说明不是铜将热量吸走导致温度降低至蜡烛着火点以下蜡烛熄灭。 2．如图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题。 (1)写出仪器名称：② 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气时，可选用发生装置 (填字母，下同)，该装置缺少一种实验用品，请你写出改进方法： 。该反应的化学方程式为 。 (3)某同学想收集一瓶干燥的氧气，在收集装置D—G中选择装置 。 (4)能用装置G收集氧气是利用氧气 。若用装置G准确测量生成氧气的体积，收集时机选择 。 a.气泡连续均匀冒出时      b.刚冒出气泡时 (5)某同学选择装置C、H制取并收集氧气，经检验装置气密性良好，发生装置内也有大量气泡不断产生，装置H中却迟迟收集不满气体，可能原因是 。 (6)如图是加热一定质量高锰酸钾时固体质量随时间的变化关系图，请认真观察图像，判断固体质量处于c点时含有 种固体。 【答案】(1)锥形瓶 (2) B 一团棉花 (3)D (4)不易溶于水且不和水反应 b (5)气体从n口通入 (6)3/三 【详解】（1）由图可知，仪器②为锥形瓶。 （2）高锰酸钾制取氧气的反应为加热固体的反应，且加热固体时，为了防止冷凝水倒流，试管口应向 下倾斜，故选B； 加时，为防止固体粉末进入导管，堵塞导管，试管口应塞一团棉花，则该装置还缺少一团棉花； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为： 。 （3）排空气法收集的氧气较纯，且氧气密度比空气大，应选向上排空气法收集，且排空气法时，导管 应伸到瓶底，故选D。 （4）G装置为排水法收集装置，氧气不易溶于水，且不和水反应，则可用该方法收集； 用装置G准确测量生成氧气的体积，收集的时机是刚产生气泡开始收集，故选b。 （5）氧气密度比空气大，用H装置收集时，气体应从m端通入，若气密性良好，且发生装置内也有 大量气泡产生，但装置H收集不满，则可能原因为将气体从n端通入。 （6）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，由图可知，c点高锰酸钾还没反应完，则此时固体 成分为高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰三种。 3．数字化实验利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集和分析，获得实验结论。兴趣小组在老师指导下进行了以下项目式探究。 【任务一】兴趣小组借助氧气传感器探究微粒的运动，数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集三矿泉水瓶氧气进行以下三个实验： a.敞口放置： b.散口放置，双手贴在矿泉水瓶外壁上； c.敞口放置，将矿泉水瓶的瓶口朝下， 得到如图B的三条变化曲线。 (1)最终三个实验得到的氧气体积分数都为，的数值应该为 。 (2)从、曲线对比可知收集好氧气的集气瓶应该 （填“正放”或“倒放”）。 【任务二】兴趣小组设计图C所示实验探究燃烧的条件，并利用压强传感器测得集气瓶内气体压强随时间的变化如图D所示。实验过程中观察到：水面上方燃烧匙中的白磷燃烧，红磷不燃烧；热水中的白磷不燃烧（已知白磷的若火点为，红磷的着火点为）。 (3)得出燃烧需要温度达到可燃物的着火点所依据的现象是 ，图D中0-100s压强逐渐增大的原因 。 【任务三】通过碳的化学性质的学习，兴趣小组推测碳与氧化铜反应除了生成二氧化碳可能还会产生一氧化碳。为了探究碳与氧化铜反应的气体产物，兴趣小组用装置进行实验。启动传感器，加热固体混合物，、和体积分数（）与时间（）变化情况如图F所示。 (4)初始时CO2的体积分数不为0，原因是 。 (5)老师指出不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。 【答案】(1)21% (2)正放 (3)水面上方白磷燃烧，水面上方红磷不燃烧 白磷燃烧放出大量热，气体受热膨胀，压强增大 (4)装置中存在空气，空气中含有二氧化碳 (5)碳与装置中氧气不充分反应也生成一氧化碳或反应生成的二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳 【详解】（1）最终瓶内氧气浓度应和空气中氧气浓度相同，所以P的数值应该为21%。 （2）从a、c曲线对比可知，矿泉水瓶的瓶口朝下氧气逸出速度较快，所以收集好氧气的集气瓶应正放。 （3）水面上方燃烧匙中的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，能够燃烧；红磷与氧气接触，温度没 有达到着火点，不燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，故得出燃烧需要温度达到可燃物的 着火点所依据的现象是水面上方燃烧匙中的白磷燃烧，红磷不燃烧。图D中0-100s内压强逐渐增大的 原因是白磷燃烧放出大量的热，装置内气体受热膨胀，压强增大。 （4）试管中含有空气，而空气中含有二氧化碳，则初始时二氧化碳的体积分数不为0。 （5）由于木炭和二氧化碳在高温条件下反应可以生成一氧化碳，则一氧化碳不一定是木炭和氧化铜反 应生成的。 4．臭氧（）存在于人气中，用途广泛。 Ⅰ．臭氧的产生 (1)氧气在放电条件下变成臭氧。图1是微观示意图，在方框中画出反应前物质的微观粒子示意图。 Ⅱ．臭氧的转化 (2)一定条件下臭氧也会转化为氧气。可用一定量气体中质量变为起始时质量的一半所需时间（t）来衡量转化为的快慢。不同温度下，t的值见表。根据所给数据确定表中数值的方法是 。 温度 20 30 40 50 60 70 80 时间 185 150 100 60 45 35 Ⅲ．臭氧的利用 某实验小组为探究降解某污染物A的影响因素，设计了以下实验。 实验1：取一定量含A的污水，分别取，在时，分别以一定流速通入一定体积的气体（体积分数为），测得A的降解率（）随时间的变化如图2所示。 (3)实验1的目的是探究一定时间内 对降解A的影响。 实验2：分析实验1中A降解率变化的原因。取三份的水，将含的气体以与实验1相同的流速分别通入其中，在时，测量水中质量与起始通入质量的比值（α）随时间的变化，结果如图3所示。 (4)实验2还需控制的条件是 。 (5)实验1中相同时间内，随温度升高A的降解率下降，原因是 。 【答案】(1) (2)作图，描点，用光滑的曲线连接，找对应的纵坐标，来确定数值 (3)温度 (4)与实验1体积相同的臭氧的体积分数为0.06%的气体 (5)温度升高，溶解度降低，降解A的质量减小，导致降解后A的质量增大，最终导致降解率下降 【详解】（1）根据反应前后原子的种类和数目不变，反应后氧原子数为6，故反应物为3个氧分子， 故反应前物质的微观粒子示意图为  ； （2）根据表中的数据可以做出t-T 图，利用描点的方法，用光滑的曲线连接，找 50℃ 对应的纵坐标， 来确定 t1 数值； （3）图二是在不同的温度下测得A的降解率随时间的变化，故实验1的目的是探究一定时间内温度对 O3 降解A的影响； （4）实验1是以一定流速通入一定体积的臭氧体积分数为0.06%的气体，根据控制变量思想，实验2 还需控制的条件是气体的体积和臭氧的体积分数与实验1相同； （5）实验1中相同时间内，随温度升高A的降解率下降，原因是温度升高， O3 溶解度降低，降解A 的质量减小，导致降解后A的质量增大，最终导致降解率下降。 5．如图是实验小组同学设计创新实验装置图，请回答下列问题。 (1)如图1是铁丝在氧气中燃烧的创新实验装置（已知：浓硫酸可用于干燥氧气），实验过程中V形管内发生反应的化学方程式为 。 (2)实验1进行一段时间后引燃铁丝下端的火柴杆，待火柴快燃尽时，将其伸入集气瓶中，铁丝燃烧可观察到的实验现象是 ，瓶中预先留少量水或者铺一层细沙的目的是 。 (3)如图2实验装置进行硫在氧气中的燃烧实验，其中氢氧化钠溶液用于吸收燃烧产生的气体。通入氧气后观察到的现象为 。 【答案】(1) (2)剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体 防止高温熔融物溅落，使瓶底炸裂 (3)硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体，且导管口有气泡产生 【详解】（1）V形管内，过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为： 。 （2）铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体； 在瓶底放少量的水或细砂，能防止高温熔融物溅落，使瓶底炸裂。 （3）硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体，则还可观察到导管 口有气泡产生。 6．Ⅰ．老师设计了如图所示的数字化实验指导同学们对钢铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉成分，用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。 可供选择的试剂见表： 组别 试剂 铁粉/g 碳粉/g 水/滴 食盐/g 其他 一 5.0 0.1 0 0 干燥剂 二 5.0 0.1 10 0 无 三 5.0 0.1 10 1.0 无 四 5.0 0.1 0 1.0 无 (1)在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组试剂进行实验。 ①600 s内A瓶中含量几乎不变，B瓶中含量不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是由于铁和、 (填化学式)发生了化学反应。 ②将第二组试剂中的铁粉和碳粉去除，且将水的用量增加至试剂瓶容积的一半。600 s内B瓶中含量也略有减少，主要原因是 。 (2)为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，应选择的试剂组别是 (填序号)。 (3)在两只试剂瓶中均加入第二组试剂，分别改用温度和湿度传感器测得结果如上图所示。瓶内湿度随时间增大(即水蒸气含量增大)，根本原因是 。 Ⅱ．实验再探： 某化学学习小组借助下列装置(夹持装置已略)及相关试剂粗略测量空气中的体积分数。 (4)已知试管剩余空间和导管的体积为40 mL，导管截面积约为1 ，形成稳定液柱时，读取读数为8.4 cm。则空气中氧气的体积分数为 %。(精确到小数点后一位) (5)实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，查阅资料发现可能与溶液的pH有关。借助上述实验装置，取体积、浓度相同NaCl溶液，调节溶液的pH获得了如下实验数据： pH 2.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0 液柱高度(cm) 0 1.3 8.4 8.4 8.4 8.4 形成稳定液柱时间(min) 3.0 3.0 5.1 5.3 15.6 17.5 根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是 。 Ⅲ．创新应用 (6)上图是某款暖宝宝的标签，它发热的原理是袋内的铁粉生锈而放热，那么①②处最合适的材料选择是_______。 A．微孔透气无纺布；不透气塑料 B．微孔透气无纺布；微孔透气无纺布 C．不透气塑料；微孔透气无纺布 D．不透气塑料；不透气塑料 (7)暖宝宝袋内使用极细的铁粉而不是铁块，目的是 。 【答案】(1) 试剂瓶中会有少量氧气溶解在水中 (2)二和三 (3)铁的锈蚀反应有热量放出，瓶内温度上升，水蒸发为水蒸气，使瓶内湿度增大 (4)21.0% (5)6.0~6.5 (6)A (7)增大反应物的接触面积，加快反应速率 【详解】（1）①A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组试剂，两组中其他条件相同，变量为是 否有水，600s内A瓶中含量几乎不变，B瓶中含量不断减少，由此说明铁在空气中锈蚀是铁和、 水发生了化学反应，其化学式为； ②将第二组试剂中的铁粉和碳粉去除，且将水的用量增加至试剂瓶容积的一半，600s内B瓶中含量 也略有减少，主要原因是；氧气不易溶于水，试剂瓶中会有少量氧气溶解在水中； （2）为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，即变量为是否有食盐，其他条件相同，则由表格数据可知， 应选择的试剂组别是二和三； （3）由图可知，瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大）的根本原因是：铁的锈蚀反应有热量放出， 瓶内温度上升，水蒸发为水蒸气，使瓶内湿度增大； （4）铁钉生锈消耗氧气，待完全反应后冷却至室温，由于氧气被消耗，气体减少，装置内压强减小， 打开弹簧夹，烧杯中的红墨水倒吸入导管中，进入水的体积就是消耗氧气的体积，则氧气的体积为 ，则空气中氧气的体积分数为； （5）由表格数据可知，相同条件下，pH在6.0~6.5时，可达到8.4cm的液柱高度，且此时形成稳定液 柱时间较短，故为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是6.0~6.5； （6）暖宝宝发热的原理是袋内的铁粉生锈而放热，铁生锈需要与氧气和水接触，内袋中装有铁粉、水、 活性炭、食盐等物质，为了让铁粉能与空气中的氧气充分接触发生氧化反应（生锈）并放热，内袋材 料需要具有透气性，使氧气能够进入内袋与铁粉接触，所以内袋材料①应选择微孔透气无纺布；外袋 的作用是在暖宝宝未使用时，隔绝内袋中的物质与空气接触，防止铁粉提前生锈，不透气塑料具有良 好的密封性，能有效阻止空气进入外袋与内袋中的铁粉接触，所以外袋材料②应选择不透气塑料，故 选：A； （7）暖宝宝袋内使用极细的铁粉而不是铁块，目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率。 7．在未来的月球基地中，建立密闭、循环的生命保障系统是生存的关键。化学兴趣小组对月球基地生命保 障系统展开了如下项目式学习活动的探究。 任务一：了解生命保障系统 【查阅资料】月球基地无法依靠自然补给，需要模拟地球宜居环境，建立环境控制、能源供给、水循 环与净化、空气过滤与净化、废物处理和应急响应等系统。 【分析思考】 (1)环境控制，压强与温度是关键。通常将气压设定为1标准大气压，温度控制在 ℃左右。 任务二：探究制取氧气方法 【专家咨询】月球基地需充足的氧气供给，核心方式为电解水制氧。 【进行实验】小组同学为探究电解水制氧的方法，设计了如下方案，并完成了实验。 (2) 实验步骤 实验现象 实验结论 ①如图，试管内灌满水，倒立在水槽内，接通 电源（“直流”或“交流”） 两试管内均有气泡产生 电解水能制得氧气 ②用燃着的木条，分别在试管口检验产生的气体 甲：气体燃烧 乙： 【反思评价】 (3)步骤1中发生反应的化学方程式为 。 (4)与电源负极相连试管内产生的气体为 。 任务三：设计污水净化方案 【信息搜索】在月球基地，每一滴水都极其珍贵。宇航员的汗液、呼吸产生的水蒸气，以及生活污水 都必须收集、净化，用于饮用水或电解水。 【构建模型】小组同学设计了月球基地的净化方案，并构建净水过程模型如下： 【小组讨论】 (5)采用过滤方法，除去的是 。 (6)上述净水方法中，净化程度最高的是 。 任务四：认识应急响应意义 【背景需求】月球基地承载着人类探索宇宙的伟大梦想，然而，月球环境恶劣，地震、火灾、设备故 障等安全风险极高，建立月球基地的应急响应系统至关重要。 【小组交流】 (7)为确保在紧急情况下能够迅速、有效地应对，请你提供一点应急预案的建议 。 成果分享：通过本次探究活动，同学们深刻认识到，化学是建立生命保障系统的重要力量，认识到化 学在解决资源、能源、材料、环境、人类健康等相关问题中的作用。 【答案】(1)20 (2)直流 木条燃烧更旺 (3)2H2O2H2↑+O2↑ (4)氢气 (5)不溶性固体杂质 (6)蒸馏 (7)定期检查设备，储备应急氧气和水/制定火灾、设备故障等场景的快速撤离/抢修流程，制定应急预案 时，要明确应急组织机构与职责，清晰划分各成员在紧急情况中的任务。 【详解】（1）地球表面的平均温度大约在20℃左右，月球基地要模拟地球宜居环境，所以温度控制在 20℃左右。故应填写：20； （2）电解水制氧，如图所示，连接好后，接通直流电源，两试管均有气泡产生，用燃着的木条分别在 试管口检验产生的气体，由正氧负氢可知，甲为氢气，乙为氧气，所以乙口现象为木条燃烧更旺； （3）电解水发生的化学反应化学方程式为：2H2O2H2↑+O2↑； （4）由电解水原理可知，正氧负氢，负极连接的是甲试管，根据电解原理和实验现象可知，为氢气， （5）过滤是将不溶性固体与液体分离的一种操作。在污水中，存在着不溶于水的固体杂质，通过过滤 的方法，能将这些不溶性固体杂质除去。 （6）在常见的净水方法中，过滤可除去不溶性固体杂质；吸附能除去色素和异味；消毒是杀灭细菌和 病毒等微生物；而蒸馏是通过加热使水变成水蒸气，再将水蒸气冷凝成液态水，这样得到的蒸馏水几 乎不含其他杂质，是净化程度最高的净水方法。所以，上述净水方法中，净化程度最高的是蒸馏。 （7）定期检查设备，储备应急氧气和水/制定火灾、设备故障等场景的快速撤离/抢修流程，制定应急 预案时，要明确应急组织机构与职责，清晰划分各成员在紧急情况中的任务。 8．镁是一种银白色有金属光泽的金属，但镁条表面总是有一层灰黑色的“外衣”，这层“外衣”是什么物质呢？ 兴趣小组同学开启了如下探镁之旅。 【查阅资料】 镁很活泼，能与空气中的氧气、氮气、二氧化碳、水等反应，生成物通常有氧化镁(MgO)、氢氧化镁、碱式碳酸镁等 【作出猜想】猜想1：氧化镁  猜想2：氢氧化镁  猜想3：碱式碳酸镁 【收集证据】 (1)结合镁条燃烧现象及原理分析，同学们一致认为这层“外衣”中不能只有氧化镁，理由是 。 (2)小组同学将镁条上打磨下来的干燥灰黑色物质按如图1装置进行实验，几秒后发现试管内壁有水珠出现，澄清石灰水变浑浊。根据澄清石灰水变浑浊，可知灰黑色物质在加热过程中有 (填化学式)生成。 【讨论交流】 (3)小组同学做完上述实验，认真分析后认为猜想2也不合理，请结合物质的元素组成情况阐述理 由 。 【继续实验】 (4)小组同学为进一步验证自己的猜想，用如图2所示的装置进行实验，经过近一个月的观察，试管中 镁条基本无变化，由此可确定：空气中参与镁形成灰黑色“外衣”的物质之一是二氧化碳，这为认定灰黑 色“外衣”的成分中含有碱式碳酸镁提供了新证据。试推测其中液体A的作用 是 。 【总结归纳】 (5)同学们经讨论得出，可以通过客观事实及物质的元素组成情况分析物质成分，并进一步总结出探究 物质元素组成的一般思路如下，请将空格处补充完整： 。 【反思拓展】 (6)同学们认为镁表面的“外衣”成分可能会比较复杂，能否借助先进仪器较为精准的测定其成分呢？经 查阅资料得知，射线衍射(X-ray Diffraction，XRD)是确定物质成分和晶体结构的重要分析手段，其核 心原理是利用射线与晶体物质的相互作用产生特征衍射信号，通过分析衍射图谱衍射峰位置与物质 的标准衍射峰位置的吻合情况，来推断物质的组成。 小组同学对镁条表面灰黑色物质进行XRD分析，得到如下衍射图谱(模拟简图)。 已知氧化镁和碱式碳酸镁的标准衍射峰位置数据如下表： 物质 标准衍射峰位置(20) 氧化镁 37.8°、42.9°、62.2° 碱式碳酸镁 18.5°、32.9° 小组最终得出结论：镁条表面的灰黑色“外衣”的主要成分是氧化镁和碱式碳酸镁。其判断依据 是 。 【答案】(1)氧化镁是白色固体，而镁条表面的“外衣”是灰黑色的 (2) (3)根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，由澄清石灰水变浑浊可知灰黑色物质加热生成了 含碳元素的二氧化碳，所以灰黑色物质中含碳元素，而氢氧化镁中不含碳元素，故猜想2不合理 (4)吸收空气中的二氧化碳 (5)化学反应 (6)衍射图谱中出现的衍射峰位置与氧化镁和碱式碳酸镁的标准衍射峰位置相吻合 【详解】（1）结合镁条燃烧现象及原理分析，同学们一致认为这层“外衣”中不能只有氧化镁，理由是 氧化镁是白色固体，而镁条表面的“外衣”是灰黑色的； （2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则根据澄清石灰水变浑浊的现象，可知灰黑色物质在加热过程 中有生成； （3）根据澄清石灰水变浑浊的现象，可知灰黑色物质在加热过程中有生成，根据质量守恒定律， 化学反应前后元素种类不变，二氧化碳中含有碳元素，由此说明灰黑色物质中含有碳元素，而氢氧化 镁中不含有碳元素，说明猜想2不合理，故填：根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，由 澄清石灰水变浑浊可知灰黑色物质加热生成了含碳元素的二氧化碳，所以灰黑色物质中含碳元素，而 氢氧化镁中不含碳元素，故猜想2不合理； （4）根据结论空气中参与镁形成灰黑色“外衣”的物质之一是二氧化碳，用如图2所示的装置进行实验， 经过近一个月的观察，试管中镁条基本无变化，由此可推断液体A的作用是吸收空气中的二氧化碳； （5）探究物质元素组成的一般思路：将未知元素组成的物质通过化学反应转化，然后检验，得出已知 元素组成的生成物，再根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，根据生成物的元素组成，推 测该物质的元素组成，故填：化学反应； （6）观察镁条表面灰黑色物质进行XRD分析得到的衍射图谱，可以发现图谱中出现了位于（对 应强度850cps）、（对应强度620cps）、（对应强度380cps）的衍射峰，这与氧化镁的标准 衍射峰位置相吻合；同时图谱中还出现了位于（对应强度410cps）、（对应强度290cps）的 衍射峰，这与碱式碳酸镁的标准衍射峰位置相吻合；所以该小组最终得出结论：镁条表面的灰黑色“外 衣”的主要成分是氧化镁和碱式碳酸镁，其判断依据是：衍射图谱中出现的衍射峰位置与氧化镁和碱式 碳酸镁的标准衍射峰位置相吻合。 9．某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目式学习。 活动一：认识催化剂 (1)我国石油化工专家闵恩泽院士，研发了多种用于石油化工生产的催化剂，为我国炼油催化剂制造技术奠定了基础。催化剂能改变反应速率，___________(填“能”或“不能”)增加生成物的质量。在化学反应前后，催化剂的质量和___________都不变。 活动二：探究催化剂 【查阅资料】植物汁液可作过氧化氢制取氧气的催化剂。 兴趣小组为比较菠菜汁液，花生汁液对过氧化氢溶液的催化效果，用图1装置进行实验，在相同条件下，把过氧化氢溶液与不同汁液混合，比较产生10 mL氧气所需的时间，实验结果如表。 实验编号 3%H2O2体积(mL) 汁液 汁液的体积(mL) 10 mL产氧量所需的时间(s) I X 水 1.0 200 II 2.0 菠菜汁液 1.0 55 III 2.0 花生汁液 1.0 25 (2)实验I的作用是___________，实验中X的值为___________。 (3)分析表格中的实验数据，得到的结论是___________(填“菠菜汁液”或“花生汁液”)作为催化剂的效果比较好。 活动三：自制简易鱼泵 兴趣小组自制两款简易鱼泵为鱼缸供氧，装置如图2、图3。 (4)选用图3鱼泵为鱼缸持续供氧，使用过氧化氢溶液和植物汁液，植物汁液应放置于塑料瓶 ___________(填“1”或“2”)。 (5)基于家用鱼缸供氧需求，对比二氧化锰，采用植物汁液作过氧化氢分解反应的催化剂的优点是 。 (6)市场上销售的家用化学试剂制氧机的主要原料除了过氧化氢溶液还有过碳酸钠固体。在相同条件下，将240 g过碳酸钠分别与不同体积的水混合后产生氧气的流量，测定结果如图4所示，分析图像后回答：若用240 g过碳酸钠作供氧剂，将240 g过碳酸钠与___________(填“350”或“500”或“800”)mL的水混合，更适合用于鱼缸持续供氧。 【答案】（1）不能 化学性质 （2）对比实验 2.0 （3）花生汁液 （4）2 （5）廉价易得，环保 （6）800 【详解】（1）催化剂只能改变反应速率，不能增加产量； 催化剂在化学反应前后本身的质量和化学性质不变； （2）实验I中加入的汁液为水，作用为做对比实验（或做对照）； 该实验的目的是比较菠菜汁液和花生汁液对过氧化氢溶液的催化效果，根据单一变量原则，除汁液不同，其他条件都相同，则实验中X的值是2.0； （3）根据表格数据，相同条件下，使用花生汁液作为催化剂时，产生10mL氧气所需时间更短，催化效果更好； （4）植物汁液放在塑料瓶2，过氧化氢溶液放在塑料瓶1，可通过调节过氧化氢的滴加速率，控制反应的速率，持续供氧。 （5）对比二氧化锰，采用植物汁液作为催化剂的优点是原料廉价易得，环保； （6）根据图像，将240g过碳酸钠与800mL水混合，产氧速率较为平稳且持续时间最长，能为鱼缸持续供氧。 10．溶液在生产、生活中起着十分重要的作用。 【引发思考】生理盐水是医疗上常用的一种溶液，100mL生理盐水（其密度可近似看做1g/cm3）中含有0.9g医用氯化钠，该溶液中溶质的质量分数为______。 【实验探究1】氯化钠溶于水形成溶液的过程中氯离子浓度、电导率的测定。 第一步：读取室温为26℃，取100mL蒸馏水，加入烧杯中，放入磁力搅拌器磁珠； 第二步：校准传感器，组装仪器，设定搅拌档位； 第三步：用氯离子传感器和电导率传感器同时采集数据，迅速向烧杯中加入一定质量的氯化钠固体。实验数据如图所示，回答问题： (1)ab段曲线呈这种形态的原因是 。 (2)根据图像可知，溶液的导电性大小与溶液中离子浓度的关系是 。 (3)如何利用传感器证明溶液是均一的？请简要说明 。 【实验探究2】继续向配好的氯化钠溶液里慢慢滴加一定浓度的硝酸银溶液，恰好完全反应。传感器的部分数据如图所示。 已知：①溶液能导电是因为溶液中由自由移动的离子； ②AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3。 (4)推测c点时溶液的电导率是否为零，并说明理由 。 【答案】0.9% （1）氯化钠溶解，氯离子浓度升高 （2）离子浓度越高，溶液电导率越大 （3）测定不同位置的氯离子浓度，数值相同 （4）不为零，溶液中有硝酸钠（或Na+、NO3-） 【详解】该溶液中溶质的质量为0.9g，溶液质量=100mL×1g/cm3=100g，溶质质量分数为0.9%。 （1）a-b段曲线表示氯化钠固体逐渐溶解，溶液中氯离子浓度不断增大； （2）根据图像分析：蒸馏水不导电，初始时溶液电导率为零，随着氯化钠逐渐溶解，溶液中离子浓度逐渐增大，电导率增大；当氯化钠达到饱和，溶液中离子浓度不再增加，电导率不变。故溶液中离子浓度越高，溶液的电导率越大； （3）测定氯化钠溶液不同位置的氯离子浓度（或密度，电导率），测定数值均相同，可证明溶液具有均一性； （4）根据资料信息，氯化钠会与硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，溶液中存在大量钠离子和硝酸根离子，电导率不为零。 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 $ 期末复习小专题（十） 科学探究 1．为探究燃烧与灭火的原理，某化学小组开展如下研究。 【实验一】探究“掌心烧火”的原理。 点燃手掌中肥皂泡内的丁烷，现象如图1。 (1)丁烷（C4H10）燃烧的化学方程式是 。 (2)片刻后火焰自然熄灭，从灭火原理分析原因是 。手没有被灼烧的原因是 。 【实验二】探究高低蜡烛先后熄灭的原理。 点燃蜡烛，盖上容器（如图2），利用数字化仪器测量燃烧过程不同位置的氧气、二氧化碳浓度，绘制曲线见图3和图4。 (3)图2中的现象 ；据图3和图4分析，原因是 。 (4)本实验对火灾逃生的启示是 （写一点）。 【实验三】探究铜圈灭火原理 将铜圈套在燃烧蜡烛的烛芯上（铜圈不触碰烛芯），观察到火焰迅速熄灭、铜圈表面变黑（图5）             图5 【分析Ⅰ】铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜，氧气被消耗导致蜡烛熄灭。 【分析Ⅱ】铜具有导热性，将热量吸走导致温度降低至蜡烛着火点以下，蜡烛熄灭。 【分析Ⅲ】资料表明，燃烧是一种链式反应。持续进行燃烧依赖中间产物的数量，中间产物与铜圈器壁碰撞导致减少，致使链式反应中断，则停止燃烧。甲、乙两组同学分别进行实验，验证上述分析： (5)已知铜不与稀硫酸反应，氧化铜可以和稀硫酸反应。甲小组将套在蜡烛上变黑的铜圈放到稀硫酸中，观察到黑色固体 ，说明黑色固体不是氧化铜。证明分析Ⅰ错误。 (6)乙小组将 套在燃烧蜡烛的烛芯上，火焰也迅速熄灭，证明分析Ⅱ错误。 【结论】分析Ⅰ、Ⅱ不是蜡烛熄灭原因，故导致蜡烛熄灭的原因应该是分析Ⅲ。 2．如图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题。 (1)写出仪器名称：② 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气时，可选用发生装置 (填字母，下同)，该装置缺少一种实验用品，请你写出改进方法： 。该反应的化学方程式为 。 (3)某同学想收集一瓶干燥的氧气，在收集装置D—G中选择装置 。 (4)能用装置G收集氧气是利用氧气 。若用装置G准确测量生成氧气的体积，收集时机选择 。 a.气泡连续均匀冒出时      b.刚冒出气泡时 (5)某同学选择装置C、H制取并收集氧气，经检验装置气密性良好，发生装置内也有大量气泡不断产生，装置H中却迟迟收集不满气体，可能原因是 。 (6)如图是加热一定质量高锰酸钾时固体质量随时间的变化关系图，请认真观察图像，判断固体质量处于c点时含有 种固体。 3．数字化实验利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集和分析，获得实验结论。兴趣小组在老师指导下进行了以下项目式探究。 【任务一】兴趣小组借助氧气传感器探究微粒的运动，数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集三矿泉水瓶氧气进行以下三个实验： a.敞口放置： b.散口放置，双手贴在矿泉水瓶外壁上； c.敞口放置，将矿泉水瓶的瓶口朝下， 得到如图B的三条变化曲线。 (1)最终三个实验得到的氧气体积分数都为，的数值应该为 。 (2)从、曲线对比可知收集好氧气的集气瓶应该 （填“正放”或“倒放”）。 【任务二】兴趣小组设计图C所示实验探究燃烧的条件，并利用压强传感器测得集气瓶内气体压强随时间的变化如图D所示。实验过程中观察到：水面上方燃烧匙中的白磷燃烧，红磷不燃烧；热水中的白磷不燃烧（已知白磷的若火点为，红磷的着火点为）。 (3)得出燃烧需要温度达到可燃物的着火点所依据的现象是 ，图D中0-100s压强逐渐增大的原因 。 【任务三】通过碳的化学性质的学习，兴趣小组推测碳与氧化铜反应除了生成二氧化碳可能还会产生一氧化碳。为了探究碳与氧化铜反应的气体产物，兴趣小组用装置进行实验。启动传感器，加热固体混合物，、和体积分数（）与时间（）变化情况如图F所示。 (4)初始时CO2的体积分数不为0，原因是 。 (5)老师指出不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。 4．臭氧（）存在于人气中，用途广泛。 Ⅰ．臭氧的产生 (1)氧气在放电条件下变成臭氧。图1是微观示意图，在方框中画出反应前物质的微观粒子示意图。 Ⅱ．臭氧的转化 (2)一定条件下臭氧也会转化为氧气。可用一定量气体中质量变为起始时质量的一半所需时间（t）来衡量转化为的快慢。不同温度下，t的值见表。根据所给数据确定表中数值的方法是 。 温度 20 30 40 50 60 70 80 时间 185 150 100 60 45 35 Ⅲ．臭氧的利用 某实验小组为探究降解某污染物A的影响因素，设计了以下实验。 实验1：取一定量含A的污水，分别取，在时，分别以一定流速通入一定体积的气体（体积分数为），测得A的降解率（）随时间的变化如图2所示。 (3)实验1的目的是探究一定时间内 对降解A的影响。 实验2：分析实验1中A降解率变化的原因。取三份的水，将含的气体以与实验1相同的流速分别通入其中，在时，测量水中质量与起始通入质量的比值（α）随时间的变化，结果如图3所示。 (4)实验2还需控制的条件是 。 (5)实验1中相同时间内，随温度升高A的降解率下降，原因是 。 5．如图是实验小组同学设计创新实验装置图，请回答下列问题。 (1)如图1是铁丝在氧气中燃烧的创新实验装置（已知：浓硫酸可用于干燥氧气），实验过程中V形管内发生反应的化学方程式为 。 (2)实验1进行一段时间后引燃铁丝下端的火柴杆，待火柴快燃尽时，将其伸入集气瓶中，铁丝燃烧可观察到的实验现象是 ，瓶中预先留少量水或者铺一层细沙的目的是 。 (3)如图2实验装置进行硫在氧气中的燃烧实验，其中氢氧化钠溶液用于吸收燃烧产生的气体。通入氧气后观察到的现象为 。 6．Ⅰ．老师设计了如图所示的数字化实验指导同学们对钢铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉成分，用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。 可供选择的试剂见表： 组别 试剂 铁粉/g 碳粉/g 水/滴 食盐/g 其他 一 5.0 0.1 0 0 干燥剂 二 5.0 0.1 10 0 无 三 5.0 0.1 10 1.0 无 四 5.0 0.1 0 1.0 无 (1)在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组试剂进行实验。 ①600 s内A瓶中含量几乎不变，B瓶中含量不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是由于铁和、 (填化学式)发生了化学反应。 ②将第二组试剂中的铁粉和碳粉去除，且将水的用量增加至试剂瓶容积的一半。600 s内B瓶中含量也略有减少，主要原因是 。 (2)为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，应选择的试剂组别是 (填序号)。 (3)在两只试剂瓶中均加入第二组试剂，分别改用温度和湿度传感器测得结果如上图所示。瓶内湿度随时间增大(即水蒸气含量增大)，根本原因是 。 Ⅱ．实验再探： 某化学学习小组借助下列装置(夹持装置已略)及相关试剂粗略测量空气中的体积分数。 (4)已知试管剩余空间和导管的体积为40 mL，导管截面积约为1 ，形成稳定液柱时，读取读数为8.4 cm。则空气中氧气的体积分数为 %。(精确到小数点后一位) (5)实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，查阅资料发现可能与溶液的pH有关。借助上述实验装置，取体积、浓度相同NaCl溶液，调节溶液的pH获得了如下实验数据： pH 2.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0 液柱高度(cm) 0 1.3 8.4 8.4 8.4 8.4 形成稳定液柱时间(min) 3.0 3.0 5.1 5.3 15.6 17.5 根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是 。 Ⅲ．创新应用 (6)上图是某款暖宝宝的标签，它发热的原理是袋内的铁粉生锈而放热，那么①②处最合适的材料选择是_______。 A．微孔透气无纺布；不透气塑料 B．微孔透气无纺布；微孔透气无纺布 C．不透气塑料；微孔透气无纺布 D．不透气塑料；不透气塑料 (7)暖宝宝袋内使用极细的铁粉而不是铁块，目的是 。 7．在未来的月球基地中，建立密闭、循环的生命保障系统是生存的关键。化学兴趣小组对月球基地生命保 障系统展开了如下项目式学习活动的探究。 任务一：了解生命保障系统 【查阅资料】月球基地无法依靠自然补给，需要模拟地球宜居环境，建立环境控制、能源供给、水循 环与净化、空气过滤与净化、废物处理和应急响应等系统。 【分析思考】 (1)环境控制，压强与温度是关键。通常将气压设定为1标准大气压，温度控制在 ℃左右。 任务二：探究制取氧气方法 【专家咨询】月球基地需充足的氧气供给，核心方式为电解水制氧。 【进行实验】小组同学为探究电解水制氧的方法，设计了如下方案，并完成了实验。 (2) 实验步骤 实验现象 实验结论 ①如图，试管内灌满水，倒立在水槽内，接通 电源（“直流”或“交流”） 两试管内均有气泡产生 电解水能制得氧气 ②用燃着的木条，分别在试管口检验产生的气体 甲：气体燃烧 乙： 【反思评价】 (3)步骤1中发生反应的化学方程式为 。 (4)与电源负极相连试管内产生的气体为 。 任务三：设计污水净化方案 【信息搜索】在月球基地，每一滴水都极其珍贵。宇航员的汗液、呼吸产生的水蒸气，以及生活污水 都必须收集、净化，用于饮用水或电解水。 【构建模型】小组同学设计了月球基地的净化方案，并构建净水过程模型如下： 【小组讨论】 (5)采用过滤方法，除去的是 。 (6)上述净水方法中，净化程度最高的是 。 任务四：认识应急响应意义 【背景需求】月球基地承载着人类探索宇宙的伟大梦想，然而，月球环境恶劣，地震、火灾、设备故 障等安全风险极高，建立月球基地的应急响应系统至关重要。 【小组交流】 (7)为确保在紧急情况下能够迅速、有效地应对，请你提供一点应急预案的建议 。 成果分享：通过本次探究活动，同学们深刻认识到，化学是建立生命保障系统的重要力量，认识到化 学在解决资源、能源、材料、环境、人类健康等相关问题中的作用。 8．镁是一种银白色有金属光泽的金属，但镁条表面总是有一层灰黑色的“外衣”，这层“外衣”是什么物质呢？ 兴趣小组同学开启了如下探镁之旅。 【查阅资料】 镁很活泼，能与空气中的氧气、氮气、二氧化碳、水等反应，生成物通常有氧化镁(MgO)、氢氧化镁、碱式碳酸镁等 【作出猜想】猜想1：氧化镁  猜想2：氢氧化镁  猜想3：碱式碳酸镁 【收集证据】 (1)结合镁条燃烧现象及原理分析，同学们一致认为这层“外衣”中不能只有氧化镁，理由是 。 (2)小组同学将镁条上打磨下来的干燥灰黑色物质按如图1装置进行实验，几秒后发现试管内壁有水珠出现，澄清石灰水变浑浊。根据澄清石灰水变浑浊，可知灰黑色物质在加热过程中有 (填化学式)生成。 【讨论交流】 (3)小组同学做完上述实验，认真分析后认为猜想2也不合理，请结合物质的元素组成情况阐述理 由 。 【继续实验】 (4)小组同学为进一步验证自己的猜想，用如图2所示的装置进行实验，经过近一个月的观察，试管中 镁条基本无变化，由此可确定：空气中参与镁形成灰黑色“外衣”的物质之一是二氧化碳，这为认定灰黑 色“外衣”的成分中含有碱式碳酸镁提供了新证据。试推测其中液体A的作用 是 。 【总结归纳】 (5)同学们经讨论得出，可以通过客观事实及物质的元素组成情况分析物质成分，并进一步总结出探究 物质元素组成的一般思路如下，请将空格处补充完整： 。 【反思拓展】 (6)同学们认为镁表面的“外衣”成分可能会比较复杂，能否借助先进仪器较为精准的测定其成分呢？经 查阅资料得知，射线衍射(X-ray Diffraction，XRD)是确定物质成分和晶体结构的重要分析手段，其核 心原理是利用射线与晶体物质的相互作用产生特征衍射信号，通过分析衍射图谱衍射峰位置与物质 的标准衍射峰位置的吻合情况，来推断物质的组成。 小组同学对镁条表面灰黑色物质进行XRD分析，得到如下衍射图谱(模拟简图)。 已知氧化镁和碱式碳酸镁的标准衍射峰位置数据如下表： 物质 标准衍射峰位置(20) 氧化镁 37.8°、42.9°、62.2° 碱式碳酸镁 18.5°、32.9° 小组最终得出结论：镁条表面的灰黑色“外衣”的主要成分是氧化镁和碱式碳酸镁。其判断依据 是 。 9．某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目式学习。 活动一：认识催化剂 (1)我国石油化工专家闵恩泽院士，研发了多种用于石油化工生产的催化剂，为我国炼油催化剂制造技术奠定了基础。催化剂能改变反应速率，___________(填“能”或“不能”)增加生成物的质量。在化学反应前后，催化剂的质量和___________都不变。 活动二：探究催化剂 【查阅资料】植物汁液可作过氧化氢制取氧气的催化剂。 兴趣小组为比较菠菜汁液，花生汁液对过氧化氢溶液的催化效果，用图1装置进行实验，在相同条件下，把过氧化氢溶液与不同汁液混合，比较产生10 mL氧气所需的时间，实验结果如表。 实验编号 3%H2O2体积(mL) 汁液 汁液的体积(mL) 10 mL产氧量所需的时间(s) I X 水 1.0 200 II 2.0 菠菜汁液 1.0 55 III 2.0 花生汁液 1.0 25 (2)实验I的作用是___________，实验中X的值为___________。 (3)分析表格中的实验数据，得到的结论是___________(填“菠菜汁液”或“花生汁液”)作为催化剂的效果比较好。 活动三：自制简易鱼泵 兴趣小组自制两款简易鱼泵为鱼缸供氧，装置如图2、图3。 (4)选用图3鱼泵为鱼缸持续供氧，使用过氧化氢溶液和植物汁液，植物汁液应放置于塑料瓶 ___________(填“1”或“2”)。 (5)基于家用鱼缸供氧需求，对比二氧化锰，采用植物汁液作过氧化氢分解反应的催化剂的优点是 。 (6)市场上销售的家用化学试剂制氧机的主要原料除了过氧化氢溶液还有过碳酸钠固体。在相同条件下，将240 g过碳酸钠分别与不同体积的水混合后产生氧气的流量，测定结果如图4所示，分析图像后回答：若用240 g过碳酸钠作供氧剂，将240 g过碳酸钠与___________(填“350”或“500”或“800”)mL的水混合，更适合用于鱼缸持续供氧。 10．溶液在生产、生活中起着十分重要的作用。 【引发思考】生理盐水是医疗上常用的一种溶液，100mL生理盐水（其密度可近似看做1g/cm3）中含有0.9g医用氯化钠，该溶液中溶质的质量分数为______。 【实验探究1】氯化钠溶于水形成溶液的过程中氯离子浓度、电导率的测定。 第一步：读取室温为26℃，取100mL蒸馏水，加入烧杯中，放入磁力搅拌器磁珠； 第二步：校准传感器，组装仪器，设定搅拌档位； 第三步：用氯离子传感器和电导率传感器同时采集数据，迅速向烧杯中加入一定质量的氯化钠固体。实验数据如图所示，回答问题： (1)ab段曲线呈这种形态的原因是 。 (2)根据图像可知，溶液的导电性大小与溶液中离子浓度的关系是 。 (3)如何利用传感器证明溶液是均一的？请简要说明 。 【实验探究2】继续向配好的氯化钠溶液里慢慢滴加一定浓度的硝酸银溶液，恰好完全反应。传感器的部分数据如图所示。 已知：①溶液能导电是因为溶液中由自由移动的离子； ②AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3。 (4)推测c点时溶液的电导率是否为零，并说明理由 。 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 $