内容正文:
模块检测卷 物质科学
(考试时间:120分钟 试卷满分:160分)
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.测试范围:物质科学。
5.难度系数:0.8。
6.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
选择题部分
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.生活中处处有科学,根据你所学过的科学知识,下列说法错误的是( )
A.甲图:正在使用的老虎钳是省力杠杆
B.乙图:破窗锤的敲击端做成锥状是利用减小受力面积来增大压强
C.丙图:自行车刹车时用力捏车闸是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力
D.丁图:农业生产中,中和酸性土壤时常用熟石灰
2.科学家利用铁锈形成原理制成“铁-空气电池”,被视为新储能设备,有望在2030年前后实现突破。它以金属铁为负极、空气电极为正极,装置如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.“铁-空气电池”在工作时,金属铁质量保持不变
B.铁锈的主要成分是Fe3O4,铁氧化过程中会有热量产生
C.铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生的缓慢氧化反应
D.电子移动方向是空气电极→电阻→金属铁
3.【提供化学反应的微观示意图,要求判断分子个数比、物质种类、构成等,其核心是考查对质量守恒定律(原子守恒)的微观理解】如图所示是某个化学反应的微观模型,关于此反应相关说法正确的是( )
A.该反应不符合质量守恒定律
B.丁物质由C原子直接构成
C.该微观模型中有四种物质
D.生成的丙、丁分子个数比为1∶1
4.2008年北京奥运会“祥云”火炬、2022年北京冬奥会“飞扬”火炬和2023年杭州亚运会“薪火”火炬的外壳材料的主要成分和燃料如表所示。下列有关火炬的说法正确的是( )
火炬名称
“祥云”火炬
“飞扬”火炬
“薪火”火炬
外壳材料的主要成分
铝合金
碳纤维复合材料
铝合金和可回收生物质材料
燃料
丙烷(C3H8)
氢气(H2)
甲醇
A.丙烷中碳元素和氢元素的质量之比为3∶8
B.铝合金属于化合物
C.甲醇是一种氧化物,其中氧元素的含量为50%
D.“飞扬”火炬燃烧产物比“祥云”火炬燃烧产物更环保
5.有关金属的实验如下,能达到相应目的的是( )
A.比较合金与其组分金属的硬度
B.验证锌、铁和铜的金属活动性顺序
C.证明铜生锈与CO2、O2和H2O有关
D.验证质量守恒定律
6.下列图示实验符合操作规范的一项是 ( )
A.称量 NaOH固体质量
B.稀释浓硫酸
C.过滤
D.测石灰水的pH
7.下列图象分别与选项中的操作相对应,其中合理的是( )
A.向一定量稀氢氧化钠溶液中滴入水
B.向一定量氯化铜溶液中加入一定量铝
C.向一定量二氧化锰固体中加入一定量过氧化氢溶液
D.向一定量硫酸和硫酸铜混合溶液中滴入氢氧化钠溶液
8.如图所示,轿车的后挡风玻璃上装有多条金属丝,通电后可以除霜除雾。下列说法正确的是( )
A.常温下玻璃和金属丝都是导体
B.金属丝的电阻大小由通过它的电流决定
C.在冬天,车窗玻璃外侧相较内侧更容易起雾
D.金属丝通电后能除霜除雾是利用了电流的热效应
9.如图甲所示电路,电源电压恒定不变,为定值电阻,电流表的量程为“”,电压表的量程为“”,滑动变阻器的最大阻值为,在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为
B.定值电阻的阻值为
C.滑动变阻器的调节范围为
D.电路消耗总功率的最小值为
10.【将电磁学、力学核心知识与国家顶尖的国防科技成就紧密结合】我国第三艘航空母舰福建舰自2024年5月1日首次海试起,到2025年5月已进行了第八次海试。如图所示,福建舰满载排水量为8万余吨,搭载了自主研发的电磁弹射系统,利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞。福建舰服役后大大提升了我国海军实力。下列说法正确的是( )
A.电磁弹射系统与电动机的工作原理相同
B.福建舰在海上航行时受到的浮力大于重力
C.福建舰从长江驶入东海后,舰体相对于液面会下沉一些
D.舰载机从福建舰上起飞后,福建舰所受浮力变小,舰底受到水的压强变大
11.【超越了对单一知识点的考查,上升到对科学史实、能量观念、仪器原理和技术思想等概念体系的系统化掌握和辨析】小科对所学的初中科学知识归纳如下,其中正确的是( )
A
科学家与科学研究
奥斯特—电流周围存在磁场
欧姆—电压与电流、电阻的关系
阿基米德—杠杆的平衡条件
B
能量转换
手机充电—化学能转化为电能
电动机—电能转化为机械能
机械手表—弹性势能转化为机械能
C
测量仪器与原理
弹簧测力计—弹簧受到的拉力越大,弹簧就越长
温度计—液体的热胀冷缩
密度计—漂浮条件
D
应用与原理
船闸—连通器原理
高压锅—气压越高,沸点越高
飞机—流体压强与流速的关系
A.A B.B C.C D.D
12.如图为宇树科技生产的H1人形机器人,当机器人在水平舞台上处于静止状态时,下列有关说法正确的是( )
A.H1人形机器人属于生物
B.H1人形机器人的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
C.H1人形机器人配备摄像头,摄像头采用凸透镜,成正立、缩小的实像
D.H1人形机器人配备摄像头,光经过摄像头成像利用的是光的反射
13.《天工开物》中记载的“六桨课船”(课船:运税银的船)如图所示,关于“六桨课船”下列说法正确的是( )
A.船桨是一种杠杆
B.“六桨课船”只受浮力作用
C.“六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关
D.停止划桨后“六桨课船”仍能前进是由于受到惯性的作用
14.生活中处处有科学。下列生活中的事例所涉及的科学知识错误的是( )
选项
事例
科学知识
A
衣服上有油脂等脏物时,可以用煤油洗涤
油脂能溶解在煤油中
B
自行车刹车时用力捏车闸
通过增大压力来增大摩擦力
C
道钉撬能轻松撬起道钉
道钉撬是省力杠杆
D
中和酸性土壤时常用熟石灰
熟石灰的主要成分为碳酸钙,呈碱性
A.A B.B C.C D.D
15.【将不同化学反应的动态过程及其定量关系以图像形式进行集中对比考查】下列图像所对应的变化关系正确的是( )
A.铜锌混合物中不断加入稀硫酸
B.向等质量的镁粉和铁粉中加入足量且等质量分数的稀硫酸
C.向盐酸和硫酸铜的混合溶液中滴加过量氢氧化钡溶液
D.向硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中加入过量的铁粉
非选择题部分
二、填空题(本大题有8小题25空,每空2分,共50分)
16.近日,具有800年历史的临海市中津浮桥重新对外开放,浮桥由50艘船串联而成,船上铺有木板构成桥面。请回答下列问题:
(1)相对于流动的江水,站在桥面上的游客是 的(选填“静止”或“运动”)
(2)大批游客走上中津浮桥后,整个浮桥所受到的浮力 。(选填“变大”“变小”或“不变”,下同),桥下船只底部受到的液体压强 。
17.纪录片《如果国宝会说话》,介绍了大量造型精美的青铜器。古代的青铜器由于时间久远,表面有一层铜锈,其主要成分是碱式碳酸铜(科学兴趣小组借鉴教材中“铁钉锈蚀条件的探究”实验,对铜锈的产生条件进行了探究:
(1)铜生锈除了可能与空气中的氧气和水有关外,还有可能与 有关,该猜想的理论依据是 。
(2)小组同学用洁净、光亮的相同铜片设计了如下图所示的实验(试管内的“\”为铜片):
①上述实验A试管中植物油的作用是 :
②预测较长时间后 (填试管字母编号)试管中的铜片最先生锈。
18.冲锋衣因其具有防水、透气等功能越来越被学校所青睐,选为中学生校服,如图所示。该衣服的功能主要是依靠面料外的一涂层,由该涂层上的四氟乙烯(化学式:C2F4)经特殊加工聚合而成的膨体聚四氟乙烯来实现。优质的膨体聚四氟乙烯每平方厘米上约有14亿个微孔,这些微孔是液态水滴的两万分之一,但比水蒸气分子大700倍。请回答下列问题。
(1)四氟乙烯属于 (填“有机物”或“无机物”)。
(2)四氟乙烯中碳元素与氟元素的质量比为 。
(3)膨体聚四氟乙烯具有防水、透气等功能是因为 。
A.液态水滴不能通过微孔,水蒸气分子能通过微孔
B.液态水滴能通过微孔,水蒸气分子能通过微孔
C.液态水滴不能通过微孔,水蒸气分子不能通过微孔
19.如图为核聚变的示意图,①②③表示三种原子, “”“”分别表示质子和中子,则图中“”表示的是 。①和②都可以用符号H来表示,是因为它们原子核内的 相同。
20.小阳用如图果汁煲自制浓缩果汁,将水果放在第一层熬煮,果汁透过底部孔洞流入第二层浓缩并收集,第三层中放水加热,利用蒸汽熬煮水果。请回答下列问题:
(1)果汁中含有较多水、果糖和维生素等成分,“果汁”属于 (填“纯净物”或“混合物”)
(2)熬煮水果时是通过 方式改变水果的内能。
(3)第三层中的水被加热变为水蒸气,其涉及的物态变化是
21.硫酸和盐酸都是常见的酸,它们在生活、生产中都有广泛的用途。
(1)胃液中的盐酸过多会引起胃病,可用抗酸剂氢氧化铝【Al(OH)3】来治疗。它能与胃液中的盐酸反应,从而达到减少胃酸的效果。写出此反应的化学方程式 。
(2)用毛笔蘸取稀硫酸在竹片上画花,烘干稀硫酸再用水冲洗,在竹片上可以得到精美的呈黑色或褐色的竹片画。在烘干过程中,稀硫酸中的水蒸发变成浓硫酸。制作竹片画利用了浓硫酸的 性。
(3)工业上常用3%-10%的盐酸来除铁锈。盐酸与铁锈反应前后,溶液中主要离子种类及个数的变化如图所示(不考虑离子大小关系)。则其中“◯”表示 。
22.小明发现人们喜欢在清晨锻炼,父母告诉他这是因为早晨空气中氧气含量高,小明对此表示质疑。他利用如图装置分别测定了公园某处早、中、晚空气中氧气的含量。实验的操作步骤如下:
①连接装置,并检查装置的______。
②将足量铜粉装入玻璃管中,将两支注射器活塞都置于25毫升处。
③在装置中加入早晨收集到的空气,点燃酒精灯,缓慢推拉两侧注射器活塞,反应完成后,熄灭酒精灯。冷却到室温后读取数据。
④分别换用中午、傍晚收集到的空气,重复实验。
(1)步骤①中的横线处应填入: 。
(2)点燃酒精灯,缓慢推拉两侧注射器活塞的目的是 。
(3)已知玻璃管内的气体体积为50毫升,测算早晨空气中氧气含量时,装置内气体总体积减少20毫升,则氧气的体积分数为 。
(4)小明通过实验,发现早晨空气中氧气含量最低,你认为其原因是 。
23.在配制硝酸钾营养液时,小敏操作过程如图所示,请回答下列问题:
硝酸钾在不同温度时的溶解度
温度/℃
20
30
40
50
溶解度/克
31.6
45.8
63.9
85.5
(1)硝酸钾能为农作物的生长提供养料,属于 (选填“钾”、“氮”或“复合”)肥。
(2)上述溶液中属于饱和溶液的是 (填序号)。
(3)现要配制20%的硝酸钾营养液,需向烧杯③溶液中加水 克。
三、探究题(本大题有4小题16空,每空2分,共32分)
24.【超越了传统的借助指示剂变色判断终点的方法,引入了数字化传感器进行定量测量和过程监控】小明在参考书上看到一氧化碳还原氧化铁(Fe2O3)的两种实验装置: 图 1用酒精灯(火焰温度400℃~500℃左右)加热,图2用酒精喷灯(火焰温度可达 800℃以上)加热。小明产生了疑惑:在不同温度下反应有什么不同呢?他猜想:在不同温度条件下,得到产物的成分可能不同。于是他按图组装装置并检查好气密性,进行探究:
①在硬质玻璃管中,分别装入等量氧化铁粉末,连接装置,开始实验。当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后,停止通入一氧化碳。过程中澄清石灰水均变浑浊。
②小明把两装置中的黑色粉末分别倒在白纸上,用磁铁靠近,发现黑色粉末均能被磁铁吸引。根据已有知识他判断黑色粉末可能为Fe、Fe3O4中的一种或两种。
③为进一步确定成分,小明查阅资料,了解到Fe能和稀硫酸反应产生氢气而 Fe3O4不能。于是他分别取等量黑色粉末装入两支试管,加入等量同浓度稀硫酸,产生气泡的情况如下表:
实验记录表
粉末来源
产生气泡的情况
图1装置
未观察到气泡
图2装置
大量气泡
由此,小明确定两装置中产物的成分不同,证实了自己的猜想。
(1)在①中开始实验时,应该先 ,再分别加热玻璃管中的氧化铁。过程中澄清石灰水均变浑浊,说明都有 气体生成。
(2)在②中小明是利用物质的 (选填“物理”或“化学”) 性质来进行判别的。
(3)结合①②③实验结果,小明判断图1硬质玻璃管中反应的化学方程式为 。
25.【将物理的光学成像知识用于模拟和解释生物的生理功能,体现了深刻的学科融合思想】如图甲所示是人眼的成像原理图。小金对人眼既能看清远处,又能看清近处的原因进行了研究。
(1)乙图中的光屏相当于甲图中的 (填结构名称)。
(2)小金通过查阅资料得知,人眼的视网膜到晶状体中心的距离是不变的,于是他猜测人眼看远近不同的物体时,晶状体的焦距会变化。为验证猜想,小金进行了以下实验。
①实验时,调节装置直至光屏上成清晰的像,如图乙所示,此时像的性质是 。
②为模拟人眼成像的特点,保持步骤①的光屏和凸透镜的位置不变, ,调节“F”光源到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、物距和像的高度。
③实验数据如表所示:物体高度H=5.0cm
实验次数
像距/cm
焦距/cm
物距/cm
像的高度/cm
1
15.0
8.0
17.1
4.4
2
15.0
10.0
30.0
2.5
3
15.0
12.0
60.0
1.3
④根据实验数据,请说明“人眼看远近不同的物体时,晶状体的焦距会如何变化?” 。
26.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样,电源电压为4.5V。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求连完后可直接闭合开关。
(2)闭合开关,发现灯泡不亮。该组同学推测可能是由于灯泡两端电压过小导致,为了验证该猜想,只需将 (填实验操作);
(3)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡两端电压为额定电压时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)实验后,该组同学想利用该电路探究“电流与电阻的关系”。分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡,测得的电流与电阻的关系如图丙所示。若要顺利完成上述实验,应选滑动变阻器的规格为______(填字母)。
A.20Ω 0.6A B.50Ω 0.5A C.30Ω 0.3A
27.酸碱中和反应是初中科学的重要内容,某项目小组利用上图1中数字化传感器探究NaOH溶液与HCl中和反应的原理,设计了下表中的三个实验,实验结果如图2所示。已知:电导率反映溶液中离子浓度的大小,离子浓度越大,电导率越高,溶液导电能力越强。
烧杯中物质
滴加物质
实验一
20mL4g/L的NaOH溶液和5滴紫色石蕊试液
30mL3.65g/L的HCl溶液
实验二
20mL4g/L的NaOH溶液和5滴紫色石蕊试液
30mL蒸馏水
实验三
20mL5.85g/L的NaCl溶液和5滴紫色石蕊试液
30mL3.65g/L的HCl溶液
(1)实验一整个过程中,溶液颜色变化情况是 。
(2)B点为电导率最低点,此时溶液中的溶质主要为 (填化学式)。
(3)实验二设计加入30mL蒸馏水作为对比实验的目的是 。
(4)由图像可知实验一A→B段和实验三F→G段都是加入HCl溶液,电导率变化曲线却呈现完全相反的趋势,请从离子种类和浓度变化的角度,解释两者差异的原因: 。
四、解答题(本大题有5小题16空,每空2分,其中29题第三小题3分,共33分)
28.航母舰体需要定期除锈维护,为实现对除锈废液(溶质主要成分为HCl、FeCl3.其他杂质不含铁元素)的综合利用,需测定废液中成分的含量,取200克废液样品,依次加入100克溶质质量分数相同的NaOH 溶液,过滤,称重,相关数据如图。
回答下列问题:
(1)对比①②③操作,分析可知操作 加入的NaOH溶液过量。
(2)原200克废液中含有 Fe元素的质量有 克。
(3)试求选用的NaOH溶液样品的质量分数是多少?
29.电动吊机是一种采用杠杆和滑轮组合原理的小型起重设备,其结构如图所示。吊臂以O为支点,可通过伸缩杆实现升降。B为动力作用点,是伸缩杆对吊臂的力,是支点到伸缩杆的垂直距离。
(1)图中乙滑轮的作用是什么?
(2)已知图中滑轮自重均为8千克,挂钩质量为4千克,绳子质量及摩擦忽略不计。当使用挂钩将1吨货物提升2米,绳子拉力至少做了多少功?(此过程中吊臂始终保持水平)
(3)当吊臂处于水平位置时,若将动力作用点从B处移至C处(如图所示),动力大小保持不变,请结合杠杆原理判断电动吊机能吊起的最大货物质量如何变化,并说明理由。
30.【将能量转化、电路设计、继电器控制与国家的“绿色低碳”能源战略相结合】【项目背景】浙江省作为中国东南沿海经济发达省份,能源需求旺盛,同时注重绿色低碳发展,抽水蓄能电站建设处于全国领先水平。如图,抽水蓄能电站在下半夜用电低谷时,利用过剩的电力驱动水泵,将水从下水库抽到上水库储存起来,次日白天和前半夜用电高峰时,再将水放出发电,并流入下水库,其工作原理如图。某项目化学习小组设计一个“可逆水轮电动发电机”的功能转化电路。
【方案设计】完善图的电路连接,要求:当控制电路开关S断开时,“可逆水轮电动发电机”在电源U2供电下实现抽水功能;当控制电路开关S闭合时,“可逆水轮电动发电机”实现发电为灯泡L提供照明电源。
【装置测试】小组同学根据设计的电路进行测试,其中R0为定值电阻,线圈电阻为10Ω,当电流达到0.04A时开始吸合衔铁。已知电源电压U1=4V,U2=220V。
(1)则R0需取阻值最大为多少才符合设计要求。
(2)若抽水时电动机的功率为440W,求此时通过它的电流。
(3)若电动机抽水时将1000kg水提升88m,求电动机至少做了多少功?
31.【将光学、力学知识与学生熟悉的校园智能物流场景深度融合】“正在倒车中,请注意避让。”近日,中国计量大学现代科技学院的校园内,一辆“小蛮驴”缓缓驶出菜鸟驿站,精准地穿梭于校园的每个角落。学生面对机器人后置的摄像头“刷脸”,储存舱自动打开,学生取走自己包裹(如图甲为学生取快递场景)。已知这样一台输出功率恒定的四轮智能无人快递车空载时的质量为240kg,最大载货量为100kg,(空气阻力忽略不计)求:
(1)学生“刷脸”取快递时摄像头的工作原理和生活中 (选填“投影机”、“照相机“或“放大镜”)原理相同。
(2)智能无人快递车按最大载货量装满货物在水平地面静止时,若每个车轮与地面接触的面积约为0.05m2,此时其对水平地面的压强为多少?
(3)某次快递任务时,按最大载货量满载的快递车在水平地面上行驶的速度v与时间t的关系图像如图乙所示,其受到的阻力为快递车总重的0.1倍,则智能无人快递车做匀速直线运动时,牵引力做了多少功?
32.中华文化博大精深,自古以来,中国人有煮茶品茶的习惯。有一款煮茶壶原理如图甲所示,有加热和保温功能,其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V,电磁继电器的电阻不计。该壶降温到40℃时会自动进入加热模式。热敏电阻R的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
(1)如图甲,养生壶处于加热状态时,电磁继电器衔铁的触点应该与 (填“A”或“B”)相连;
(2)工作电路在加热功率下,正常工作1分钟,求消耗的电能;
(3)该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将一壶额定容量的水从40℃重新烧开需要加热多长时间?(C水=4.2×103/kg·℃)
(4)想要将自动进入加热温度由40℃提高到60℃,可改进的措施是: 。(写出一点即可)
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模块检测卷 物质科学
(考试时间:120分钟 试卷满分:160分)
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.测试范围:物质科学。
5.难度系数:0.8。
6.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
选择题部分
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.生活中处处有科学,根据你所学过的科学知识,下列说法错误的是( )
A.甲图:正在使用的老虎钳是省力杠杆
B.乙图:破窗锤的敲击端做成锥状是利用减小受力面积来增大压强
C.丙图:自行车刹车时用力捏车闸是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力
D.丁图:农业生产中,中和酸性土壤时常用熟石灰
【答案】C
【详解】A.钳子在使用时,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故A正确,不符合题意;
B.破窗锤的敲击端做成锥状,是通过减小受力面积来增大压强,故B正确,不符合题意;
C.骑共享单车刹车时用力捏车闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故C错误,符合题意;
D.熟石灰为氢氧化钙的俗称,溶液显碱性,可与酸反应,农业生产中,中和酸性土壤时常用熟石灰,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.科学家利用铁锈形成原理制成“铁-空气电池”,被视为新储能设备,有望在2030年前后实现突破。它以金属铁为负极、空气电极为正极,装置如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.“铁-空气电池”在工作时,金属铁质量保持不变
B.铁锈的主要成分是Fe3O4,铁氧化过程中会有热量产生
C.铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生的缓慢氧化反应
D.电子移动方向是空气电极→电阻→金属铁
【答案】C
【详解】A.铁为负极,与氧气接触会生锈,转化为氧化铁,金属铁的质量发生改变,故A错误;
B.铁为负极,与氧气接触会生锈,转化为氧化铁(Fe2O3),而不是Fe3O4,故B错误;
C.铁同时接触水和空气时被氧化成氧化铁,属于缓慢氧化过程,故C正确;
D.铁为负极,空气电极为正极,电流从正极流向负极,电子定向移动方向与电流方向相反,可知电子由负极即铁经电阻移动到空气电极,故D错误。
故选C。
3.【提供化学反应的微观示意图,要求判断分子个数比、物质种类、构成等,其核心是考查对质量守恒定律(原子守恒)的微观理解】如图所示是某个化学反应的微观模型,关于此反应相关说法正确的是( )
A.该反应不符合质量守恒定律
B.丁物质由C原子直接构成
C.该微观模型中有四种物质
D.生成的丙、丁分子个数比为1∶1
【答案】C
【详解】A.质量守恒定律适用于一切化学反应。任何化学反应在反应前后,原子的种类、数目和质量都不变,所以都遵循质量守恒定律。该反应是化学反应,同样符合质量守恒定律,故A错误;
B.由微观模型可知,1个丁物质微粒是由两C原子构成,不是由C原子直接构成,故B错误;
C.该微观模型中有甲、乙、丙、丁四种物质,故C正确;
D.根据微观示意图可知,甲与乙反应生成丙和丁,反应方程式为
根据化学方程式含义可知,生成的丙、丁分子个数比为2∶1,故D错误。
故选C。
4.2008年北京奥运会“祥云”火炬、2022年北京冬奥会“飞扬”火炬和2023年杭州亚运会“薪火”火炬的外壳材料的主要成分和燃料如表所示。下列有关火炬的说法正确的是( )
火炬名称
“祥云”火炬
“飞扬”火炬
“薪火”火炬
外壳材料的主要成分
铝合金
碳纤维复合材料
铝合金和可回收生物质材料
燃料
丙烷(C3H8)
氢气(H2)
甲醇
A.丙烷中碳元素和氢元素的质量之比为3∶8
B.铝合金属于化合物
C.甲醇是一种氧化物,其中氧元素的含量为50%
D.“飞扬”火炬燃烧产物比“祥云”火炬燃烧产物更环保
【答案】D
【详解】A、丙烷中碳元素和氢元素的质量之比为(12×3)∶(1×8)=9∶2,故A错误;
B、铝合金属于混合物,不属于化合物,故B错误;
C、甲醇中含有碳、氢、氧3种元素,不是氧化物,属于一种有机物,其中氧元素的含量为×100%=50%,故C错误;
D、“飞扬”火炬燃烧产物是水,比“祥云”火炬燃烧产物更环保,故D正确。
故选D。
5.有关金属的实验如下,能达到相应目的的是( )
A.比较合金与其组分金属的硬度
B.验证锌、铁和铜的金属活动性顺序
C.证明铜生锈与CO2、O2和H2O有关
D.验证质量守恒定律
【答案】B
【详解】A、用不锈钢片和铝片相互刻画,通过观察划痕情况,能比较不锈钢和铝片的硬度大小,但不能比较合金与其组分金属的硬度,因为铝不是不锈钢的组分金属,故选项实验不能达到目的;
B、铜片放入硫酸亚铁溶液中,无明显现象,说明铜的金属活动性比铁弱;锌粒放入硫酸亚铁溶液中能置换出铁,说明锌的金属活动性比铁强,则三种金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu,故选项实验能达到目的;
C、实验中,左侧试管内铜片与CO2、H2O同时接触,不生锈;中间试管内铜片与O2、H2O同时接触,不生锈;右侧试管内铜片与CO2、O2、H2O同时接触,生锈,三支试管内都含有H2O,缺少铜片与CO2、O2同时接触的对照组,无法证明铜生锈与H2O有关,故选项实验不能达到目的;
D、铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,反应在敞口装置中进行,氢气逸散到空气中,导致天平不平衡,不能用于验证质量守恒定律,故选项实验不能达到目的。
故选B。
6.下列图示实验符合操作规范的一项是 ( )
A.称量 NaOH固体质量
B.稀释浓硫酸
C.过滤
D.测石灰水的pH
【答案】B
【详解】A、氢氧化钠固体会潮解,不能放置在用纸片上称量,应放置在小烧杯或蒸发皿等玻璃容器上测量,错误 ;
B、稀释浓硫酸时,要将浓硫酸倒入水中,并不断用玻璃棒搅拌,防止局部过热,造成液体飞溅,正确 ;
C、过滤时要用玻璃棒引流,防止液体溅出,错误 ;
D、试纸润湿会导致溶液被稀释,酸性溶液的pH值测量值将偏大,碱性溶液的pH测量值将偏小;使用pH试纸测量溶液的pH值时,不能将试纸润湿,故D错误。
故选B。
7.下列图象分别与选项中的操作相对应,其中合理的是( )
A.向一定量稀氢氧化钠溶液中滴入水
B.向一定量氯化铜溶液中加入一定量铝
C.向一定量二氧化锰固体中加入一定量过氧化氢溶液
D.向一定量硫酸和硫酸铜混合溶液中滴入氢氧化钠溶液
【答案】C
【详解】A、氢氧化钠溶液中加水稀释,溶液的碱性会逐渐的减弱,pH逐渐的变小,但不会变成中性或酸性溶液,故图像错误;
B、铝与氯化铜溶液反应生成铜和氯化铝,每反应54份质量的铝生成192份质量的铜,故溶液的质量会逐渐的减小,完全反应后质量保持不变,故图像错误;
C、二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂,在化学反应前后质量不变,故图像正确;
D、向一定量硫酸和硫酸铜混合溶液中滴入氢氧化钠溶液,加入的氢氧化钠先与硫酸反应,再与硫酸铜反应,即要一段时间后才会产生沉淀,故图像错误。
故选C。
8.如图所示,轿车的后挡风玻璃上装有多条金属丝,通电后可以除霜除雾。下列说法正确的是( )
A.常温下玻璃和金属丝都是导体
B.金属丝的电阻大小由通过它的电流决定
C.在冬天,车窗玻璃外侧相较内侧更容易起雾
D.金属丝通电后能除霜除雾是利用了电流的热效应
【答案】D
【详解】A.通常情况下,金属丝是导体,玻璃是绝缘体,故A错误;
B.金属丝的电阻大小由它的材料、长度、横截面积和温度决定,与电压和电流无关,故B错误;
C.冬天车内开暖风,车内温度高,车内热的水蒸气遇到冷的玻璃液化成小水珠附在玻璃内侧,故C错误;
D.电流通过导体发热的现象叫电流的热效应,除霜除雾功能工作时利用了电流的热效应使附在玻璃上的霜雾消除,故D正确。
故选D。
9.如图甲所示电路,电源电压恒定不变,为定值电阻,电流表的量程为“”,电压表的量程为“”,滑动变阻器的最大阻值为,在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为
B.定值电阻的阻值为
C.滑动变阻器的调节范围为
D.电路消耗总功率的最小值为
【答案】C
【详解】AB.由乙图可知,当电压表的示数为13V时,R2的电功率为6.5W,则电源电压可表示为
-------1
当电压表的示数为15V时,R2的电功率为4.5W,则电源电压可表示为
----2
联立1、2解得R1=10Ω,电源电压U=18V,故AB错误;
C. 根据题意电路中的电流最大为0.6A,此时滑动变阻器接入电路中的阻值最小,则电路中的总电阻为
滑动变阻器此时的电阻为
根据串联分压原理可知,当电压表的示数为15V时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,此时电路中的电流为
滑动变阻器的最大阻值为
则滑动变阻器R2的调节范围为20Ω~50Ω,故C正确;
D.当电路中电流最小时,电路中的总功率最小,为
故D错误。
故选C。
10.【将电磁学、力学核心知识与国家顶尖的国防科技成就紧密结合】我国第三艘航空母舰福建舰自2024年5月1日首次海试起,到2025年5月已进行了第八次海试。如图所示,福建舰满载排水量为8万余吨,搭载了自主研发的电磁弹射系统,利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞。福建舰服役后大大提升了我国海军实力。下列说法正确的是( )
A.电磁弹射系统与电动机的工作原理相同
B.福建舰在海上航行时受到的浮力大于重力
C.福建舰从长江驶入东海后,舰体相对于液面会下沉一些
D.舰载机从福建舰上起飞后,福建舰所受浮力变小,舰底受到水的压强变大
【答案】A
【详解】A.由“搭载了自主研发的电磁弹射系统,利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞”可知,电磁弹射系统的原理是通电导体在磁场中受到力的作用,与电动机的原理相同,故A正确;
B.福建舰在海上航行时,处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,故B错误;
C.福建舰从长江驶入东海后,仍漂浮,浮力不变,液体密度增大,由可知,排开液体的体积将变小,可知舰体相对于液面会上浮一些,故C错误;
D.舰载机从福建舰上起飞后,福建舰所受浮力变小,由可知,排开液体的体积将变小,可知舰体相对于液面会上浮一些,由可知,舰底受到水的压强变小,故D错误。
故选A。
11.【超越了对单一知识点的考查,上升到对科学史实、能量观念、仪器原理和技术思想等概念体系的系统化掌握和辨析】小科对所学的初中科学知识归纳如下,其中正确的是( )
A
科学家与科学研究
奥斯特—电流周围存在磁场
欧姆—电压与电流、电阻的关系
阿基米德—杠杆的平衡条件
B
能量转换
手机充电—化学能转化为电能
电动机—电能转化为机械能
机械手表—弹性势能转化为机械能
C
测量仪器与原理
弹簧测力计—弹簧受到的拉力越大,弹簧就越长
温度计—液体的热胀冷缩
密度计—漂浮条件
D
应用与原理
船闸—连通器原理
高压锅—气压越高,沸点越高
飞机—流体压强与流速的关系
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.奥斯特最早发现电流周围存在磁场;欧姆发现了电流与电压、电阻的关系;阿基米德最早发现了杠杆的平衡条件。故A错误;
B.手机充电的过程是电能转化为化学能的过程;电动机工作过程中将电能转化为机械能;机械手表工作过程中将弹性势能转化为动能。故B错误;
C.弹簧测力计的原理:在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比;液体温度计利用的是液体的热胀冷缩;密度计是测量液体密度的工具,利用的是漂浮条件。故C错误;
D.船闸是连通器原理的应用;高压锅利用的是气压越高沸点越高;飞机利用的是流体压强与流速的关系。故D正确。
故选D。
12.如图为宇树科技生产的H1人形机器人,当机器人在水平舞台上处于静止状态时,下列有关说法正确的是( )
A.H1人形机器人属于生物
B.H1人形机器人的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
C.H1人形机器人配备摄像头,摄像头采用凸透镜,成正立、缩小的实像
D.H1人形机器人配备摄像头,光经过摄像头成像利用的是光的反射
【答案】B
【详解】A.生物具有生命特征,如新陈代谢、生长繁殖等。H1人形机器人是由人类制造的机械装置,不具备生命特征,不属于生物,故A错误;
B.当机器人在水平舞台上静止时,处于平衡状态。机器人在竖直方向只受重力和地面对它的支持力,机器人的重力和地面对它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,符合二力平衡的条件,是一对平衡力,故B正确;
C.摄像头采用的是凸透镜,其成像原理是当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,这也是照相机的成像原理,而不是正立、缩小的实像,故C错误;
D.光经过摄像头成像,即凸透镜成像,利用的是光的折射原理,而不是光的反射,故D错误。
故选B。
13.《天工开物》中记载的“六桨课船”(课船:运税银的船)如图所示,关于“六桨课船”下列说法正确的是( )
A.船桨是一种杠杆
B.“六桨课船”只受浮力作用
C.“六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关
D.停止划桨后“六桨课船”仍能前进是由于受到惯性的作用
【答案】A
【详解】A.船桨在使用时,相当于绕着固定点转动的木棒,符合杠杆的定义,是一种杠杆,故A正确;
B.“六桨课船”漂浮在水面上时,船受到浮力和重力的作用,故B错误;
C.“六桨课船”漂浮在水面上时,船受到的浮力等于重力,运载税银的质量越大,重力越大,则船受到的浮力越大,由阿基米德原理可知,排开水的体积越大,则“六桨课船”浸入水中的体积越大,所以“六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量有关,故C错误;
D.停止划桨后,“六桨课船”还会继续前进一段距离,是因为“六桨课船”具有惯性,由于惯性不是力,所以不能说受到惯性的作用,故D错误。
故选A。
14.生活中处处有科学。下列生活中的事例所涉及的科学知识错误的是( )
选项
事例
科学知识
A
衣服上有油脂等脏物时,可以用煤油洗涤
油脂能溶解在煤油中
B
自行车刹车时用力捏车闸
通过增大压力来增大摩擦力
C
道钉撬能轻松撬起道钉
道钉撬是省力杠杆
D
中和酸性土壤时常用熟石灰
熟石灰的主要成分为碳酸钙,呈碱性
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.衣服上有油脂等脏物时,可以用煤油洗涤,油脂能溶解在煤油中,故A正确,不符合题意;
B.用力捏车闸,通过增大压力来增大滑动摩擦力,故B正确,不符合题意;
C.使用道钉撬更加省力的撬动道钉,属于省力杠杆,故C正确,不符合题意;
D.中和酸性土壤时常用熟石灰,熟石灰的主要成分为氢氧化钙,呈碱性,故D错误,符合题意。
故选D。
15.【将不同化学反应的动态过程及其定量关系以图像形式进行集中对比考查】下列图像所对应的变化关系正确的是( )
A.铜锌混合物中不断加入稀硫酸
B.向等质量的镁粉和铁粉中加入足量且等质量分数的稀硫酸
C.向盐酸和硫酸铜的混合溶液中滴加过量氢氧化钡溶液
D.向硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中加入过量的铁粉
【答案】D
【详解】A、锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,铜和稀硫酸不反应,随着不断加入稀硫酸,固体的质量不断减少,直到稀硫酸和锌恰好完全反应,固体的质量不再改变,但不是0,故图象错误;
B、镁的金属活动性比铁强,反应需要的时间就比铁短,根据反应关系、可知,由于盐酸是足量的,相同质量的镁粉、铁粉与足量的盐酸反应时,镁粉生成的氢气多,故图象错误;
C、向盐酸和硫酸铜的混合溶液中滴加过量氢氧化钡溶液,溶液中的硫酸根离子和钡离子结合生成不溶于酸的硫酸钡沉淀,一开始就产生沉淀,故图象错误;
D、由于金属活动性强弱关系Zn>Fe>Cu,所以过量的Fe粉可以置换出混合溶液中的Cu,而不能置换出锌,所以整个反应过程中硫酸锌的质量始终不变,故图象正确。
故选D。
非选择题部分
二、填空题(本大题有8小题25空,每空2分,共50分)
16.近日,具有800年历史的临海市中津浮桥重新对外开放,浮桥由50艘船串联而成,船上铺有木板构成桥面。请回答下列问题:
(1)相对于流动的江水,站在桥面上的游客是 的(选填“静止”或“运动”)
(2)大批游客走上中津浮桥后,整个浮桥所受到的浮力 。(选填“变大”“变小”或“不变”,下同),桥下船只底部受到的液体压强 。
【答案】(1)运动
(2)变大 变大
【详解】(1)以流动的江水为参照物,站在桥面上的游客有位置的变化,所以流动的江水为参照物,站在桥面上的游客是运动的。
(2)[1][2]浮桥处于漂浮状态,浮力等于重力,所以大批游客走上中津浮桥后,整个浮桥的重力变大,浮桥所受到的浮力变大,由得,浮桥排开液体的体积增大,浮桥会下沉一些,船只底部所处的深度变大,由得,船底部受到的液体压强变大。
17.纪录片《如果国宝会说话》,介绍了大量造型精美的青铜器。古代的青铜器由于时间久远,表面有一层铜锈,其主要成分是碱式碳酸铜(科学兴趣小组借鉴教材中“铁钉锈蚀条件的探究”实验,对铜锈的产生条件进行了探究:
(1)铜生锈除了可能与空气中的氧气和水有关外,还有可能与 有关,该猜想的理论依据是 。
(2)小组同学用洁净、光亮的相同铜片设计了如下图所示的实验(试管内的“\”为铜片):
①上述实验A试管中植物油的作用是 :
②预测较长时间后 (填试管字母编号)试管中的铜片最先生锈。
【答案】 二氧化碳 质量守恒定律 隔绝空气 D
【详解】(1)铜锈中含有碳元素,所以铜生锈除了可能与空气中的氧气和水有关外,还有可能与二氧化碳有关,故填二氧化碳;
铜锈中含有碳元素,空气中的二氧化碳中含有碳元素,化学反应中,元素的种类不变,由质量守恒定律可知,铜生锈除了可能与空气中的氧气和水有关外,还有可能与二氧化碳有关,故填质量守恒定律。
(2)①实验A试管中植物油的作用是隔绝空气,防止空气中的氧气和二氧化碳溶于水,故填隔绝空气。
②由图可知,直至D中的铜片能够与水、空气接触,满足铜锈蚀的条件,则其中的铜片最先生锈,故填D。
18.冲锋衣因其具有防水、透气等功能越来越被学校所青睐,选为中学生校服,如图所示。该衣服的功能主要是依靠面料外的一涂层,由该涂层上的四氟乙烯(化学式:C2F4)经特殊加工聚合而成的膨体聚四氟乙烯来实现。优质的膨体聚四氟乙烯每平方厘米上约有14亿个微孔,这些微孔是液态水滴的两万分之一,但比水蒸气分子大700倍。请回答下列问题。
(1)四氟乙烯属于 (填“有机物”或“无机物”)。
(2)四氟乙烯中碳元素与氟元素的质量比为 。
(3)膨体聚四氟乙烯具有防水、透气等功能是因为 。
A.液态水滴不能通过微孔,水蒸气分子能通过微孔
B.液态水滴能通过微孔,水蒸气分子能通过微孔
C.液态水滴不能通过微孔,水蒸气分子不能通过微孔
【答案】 有机物 6:19 A
【详解】(1)四氟乙烯是含碳元素的化合物,属于有机物;
(2)四氟乙烯中C、F元素的质量比为:(12×2):(19×4)=6:19;
(3)优质的膨体聚四氟乙烯每平方厘米上约有14亿个微孔,这些微孔是液态水滴的两万分之一,但比水蒸气分子大700倍,所以液态水滴不能通过微孔,水蒸气分子能通过微孔,故选A。
19.如图为核聚变的示意图,①②③表示三种原子, “”“”分别表示质子和中子,则图中“”表示的是 。①和②都可以用符号H来表示,是因为它们原子核内的 相同。
【答案】 中子 质子
【详解】[1][2]如图为核聚变的示意图,氘核和氚核发生聚变,生成氦核和一个中子;③原子中白球增加,图中“●”表示的是中子,“O”表示的是质子;①和②都可以用符号H来表示,是因为它们原子核内的质子数相同,即都是1个质子,这是原子分类的依据。
20.小阳用如图果汁煲自制浓缩果汁,将水果放在第一层熬煮,果汁透过底部孔洞流入第二层浓缩并收集,第三层中放水加热,利用蒸汽熬煮水果。请回答下列问题:
(1)果汁中含有较多水、果糖和维生素等成分,“果汁”属于 (填“纯净物”或“混合物”)
(2)熬煮水果时是通过 方式改变水果的内能。
(3)第三层中的水被加热变为水蒸气,其涉及的物态变化是
【答案】(1)混合物
(2)热传递
(3)水由液态变成气态
【详解】(1)果汁中含有多种物质,属于混合物;
(2)熬煮水果时需要的是加热,故通过热传递方式改变水果的内能;
(3)第三层中的水被加热变为水蒸气,其涉及的物态变化是水由液态变成气态。
21.硫酸和盐酸都是常见的酸,它们在生活、生产中都有广泛的用途。
(1)胃液中的盐酸过多会引起胃病,可用抗酸剂氢氧化铝【Al(OH)3】来治疗。它能与胃液中的盐酸反应,从而达到减少胃酸的效果。写出此反应的化学方程式 。
(2)用毛笔蘸取稀硫酸在竹片上画花,烘干稀硫酸再用水冲洗,在竹片上可以得到精美的呈黑色或褐色的竹片画。在烘干过程中,稀硫酸中的水蒸发变成浓硫酸。制作竹片画利用了浓硫酸的 性。
(3)工业上常用3%-10%的盐酸来除铁锈。盐酸与铁锈反应前后,溶液中主要离子种类及个数的变化如图所示(不考虑离子大小关系)。则其中“◯”表示 。
【答案】 Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 脱水 氢离子/H+
【详解】(1)氢氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,故反应的化学方程式写为:Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O。
(2)浓硫酸具有脱水性,能够将物质中的氢元素与氧元素转化为水,使物质失去氢元素与氧元素发生碳化,即制作竹片画利用了浓硫酸的脱水性,故填脱水。
(3)反应前的溶液是稀盐酸,其中的离子是氢离子和氯离子,盐酸与铁锈中的氧化铁反应生成氯化铁和水,反应后溶液中的离子是铁离子和氯离子,由图可知,“◯”在反应后溶液中的数目减少,则“◯”表示氢离子,故填氢离子或H+。
22.小明发现人们喜欢在清晨锻炼,父母告诉他这是因为早晨空气中氧气含量高,小明对此表示质疑。他利用如图装置分别测定了公园某处早、中、晚空气中氧气的含量。实验的操作步骤如下:
①连接装置,并检查装置的______。
②将足量铜粉装入玻璃管中,将两支注射器活塞都置于25毫升处。
③在装置中加入早晨收集到的空气,点燃酒精灯,缓慢推拉两侧注射器活塞,反应完成后,熄灭酒精灯。冷却到室温后读取数据。
④分别换用中午、傍晚收集到的空气,重复实验。
(1)步骤①中的横线处应填入: 。
(2)点燃酒精灯,缓慢推拉两侧注射器活塞的目的是 。
(3)已知玻璃管内的气体体积为50毫升,测算早晨空气中氧气含量时,装置内气体总体积减少20毫升,则氧气的体积分数为 。
(4)小明通过实验,发现早晨空气中氧气含量最低,你认为其原因是 。
【答案】(1)气密性
(2)使氧气与铜充分接触,将氧气耗尽
(3)20%
(4)植物在夜间只进行呼吸作用
【详解】(1)测定空气中氧气的含量,首先要连接装置,并检查装置的气密性,如果装置气密性不好,外界空气会进入装置,导致实验结果不准确。所以步骤①中的横线处应填入气密性。
(2)点燃酒精灯,缓慢推拉两侧注射器活塞的目的是:使装置内的氧气与铜粉充分接触并反应,让氧气被完全消耗,这样可以使实验结果更准确。
(3)已知玻璃管内的气体体积为50毫升,测算早晨空气中氧气含量时,装置内气体总体积减少20毫升,减少的气体即为消耗的氧气,则氧气的体积分数为:=20%.
(4)植物在夜间只进行呼吸作用,消化氧气,所以早晨空气中氧气含量最低。
23.在配制硝酸钾营养液时,小敏操作过程如图所示,请回答下列问题:
硝酸钾在不同温度时的溶解度
温度/℃
20
30
40
50
溶解度/克
31.6
45.8
63.9
85.5
(1)硝酸钾能为农作物的生长提供养料,属于 (选填“钾”、“氮”或“复合”)肥。
(2)上述溶液中属于饱和溶液的是 (填序号)。
(3)现要配制20%的硝酸钾营养液,需向烧杯③溶液中加水 克。
【答案】 复合 ② 60
【详解】(1)硝酸钾中含有钾元素和氮元素两种营养元素,属于复合肥,故填:复合;
(2)图中可知,②号烧杯中有固体剩余,属于饱和溶液,故填:②;
(3)烧杯中已有40g硝酸钾和100g水,溶质质量分数为20%,溶液的质量=,加入水的质量=200g-140g=60g,故填:60。
三、探究题(本大题有4小题16空,每空2分,共32分)
24.【超越了传统的借助指示剂变色判断终点的方法,引入了数字化传感器进行定量测量和过程监控】小明在参考书上看到一氧化碳还原氧化铁(Fe2O3)的两种实验装置: 图 1用酒精灯(火焰温度400℃~500℃左右)加热,图2用酒精喷灯(火焰温度可达 800℃以上)加热。小明产生了疑惑:在不同温度下反应有什么不同呢?他猜想:在不同温度条件下,得到产物的成分可能不同。于是他按图组装装置并检查好气密性,进行探究:
①在硬质玻璃管中,分别装入等量氧化铁粉末,连接装置,开始实验。当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后,停止通入一氧化碳。过程中澄清石灰水均变浑浊。
②小明把两装置中的黑色粉末分别倒在白纸上,用磁铁靠近,发现黑色粉末均能被磁铁吸引。根据已有知识他判断黑色粉末可能为Fe、Fe3O4中的一种或两种。
③为进一步确定成分,小明查阅资料,了解到Fe能和稀硫酸反应产生氢气而 Fe3O4不能。于是他分别取等量黑色粉末装入两支试管,加入等量同浓度稀硫酸,产生气泡的情况如下表:
实验记录表
粉末来源
产生气泡的情况
图1装置
未观察到气泡
图2装置
大量气泡
由此,小明确定两装置中产物的成分不同,证实了自己的猜想。
(1)在①中开始实验时,应该先 ,再分别加热玻璃管中的氧化铁。过程中澄清石灰水均变浑浊,说明都有 气体生成。
(2)在②中小明是利用物质的 (选填“物理”或“化学”) 性质来进行判别的。
(3)结合①②③实验结果,小明判断图1硬质玻璃管中反应的化学方程式为 。
【答案】 先通入一氧化碳,排尽装置内的空气 CO2/二氧化碳 物理
【详解】(1)一氧化碳具有可燃性,一氧化碳和空气的混合气点燃可能发生爆炸,故在①中开始实验时,应该先通入一氧化碳,排尽装置内的空气,防止CO和空气混合加热爆炸,再分别加热玻璃管中的氧化铁,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,则过程中澄清石灰水均变浑浊,说明都有二氧化碳(CO2)生成;
(2)②小明把两装置中的黑色粉末分别倒在白纸上,用磁铁靠近,发现黑色粉末均能被磁铁吸引,该过程没有新物质生成,不需要发生化学变化表现出来,属于物理性质,故在②中小明是利用物质的物理性质来进行判别的;
(3)小明查阅资料,了解到Fe能和稀硫酸反应产生氢气,而Fe3O4不能,他分别取等量黑色粉末装入两支试管,加入等量同浓度稀硫酸,图1装置中的粉末未产生气泡,说明黑色粉末中不含铁,黑色粉末是四氧化三铁,由上面的分析可知,反应产生了二氧化碳,则说明图1硬质玻璃管中发生的反应是一氧化碳和氧化铁在加热的条件下生成四氧化三铁和二氧化碳,反应的化学方程式为。
25.【将物理的光学成像知识用于模拟和解释生物的生理功能,体现了深刻的学科融合思想】如图甲所示是人眼的成像原理图。小金对人眼既能看清远处,又能看清近处的原因进行了研究。
(1)乙图中的光屏相当于甲图中的 (填结构名称)。
(2)小金通过查阅资料得知,人眼的视网膜到晶状体中心的距离是不变的,于是他猜测人眼看远近不同的物体时,晶状体的焦距会变化。为验证猜想,小金进行了以下实验。
①实验时,调节装置直至光屏上成清晰的像,如图乙所示,此时像的性质是 。
②为模拟人眼成像的特点,保持步骤①的光屏和凸透镜的位置不变, ,调节“F”光源到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、物距和像的高度。
③实验数据如表所示:物体高度H=5.0cm
实验次数
像距/cm
焦距/cm
物距/cm
像的高度/cm
1
15.0
8.0
17.1
4.4
2
15.0
10.0
30.0
2.5
3
15.0
12.0
60.0
1.3
④根据实验数据,请说明“人眼看远近不同的物体时,晶状体的焦距会如何变化?” 。
【答案】 视网膜 倒立缩小实像 换用其他焦距的凸透镜 在像距不变时,人看的物体越远,焦距越大
【详解】(1)[1]乙图中的光屏相当于眼睛的视网膜,是成像的位置。
(2)①[2]如图乙所示,此时物距大于像距,则成倒 立、缩小的实像。
②[3]为模拟人眼成像的特点,需改变晶状体的薄 厚,故保持步骤①的光屏和凸透镜的位置不变,换用焦距不同的凸透镜,可模拟人眼成像的特点。
④[4]由表格数据可知:保持像距不变,物距变大(即看远处物体)时,像变小,凸透镜焦距变大,即眼睛的晶状体需要变薄。即在像距不变时,人看的物体越远,焦距越大。
26.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样,电源电压为4.5V。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求连完后可直接闭合开关。
(2)闭合开关,发现灯泡不亮。该组同学推测可能是由于灯泡两端电压过小导致,为了验证该猜想,只需将 (填实验操作);
(3)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡两端电压为额定电压时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)实验后,该组同学想利用该电路探究“电流与电阻的关系”。分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡,测得的电流与电阻的关系如图丙所示。若要顺利完成上述实验,应选滑动变阻器的规格为______(填字母)。
A.20Ω 0.6A B.50Ω 0.5A C.30Ω 0.3A
【答案】(1)
(2)见解析
(3)0.8
(4)B
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,要求连完后可直接闭合开关,即此时滑动变阻器接入电路中的阻值最大,图中滑片P在最左端,则应连接滑动变阻器是的右下接线柱,如下图所示:
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,此时滑动变阻器接入电路中的阻值最大,因此应向阻值小的方向调节滑动变阻器的滑片,观察灯泡是否发光。
(3)已知灯泡的额定电压是2.5V,乙图可知,电流表选择的是小测量范围,分度值是0.02A,读数为0.32A,则小灯泡的额定功率为
(4)由丙图可知,定值电阻两端电压为
电源电压是4.5V,定值电阻的最大阻值为20Ω,根据串联分压原理可知
解得
由丙图可知,实验中最大电流是0.4A,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
27.酸碱中和反应是初中科学的重要内容,某项目小组利用上图1中数字化传感器探究NaOH溶液与HCl中和反应的原理,设计了下表中的三个实验,实验结果如图2所示。已知:电导率反映溶液中离子浓度的大小,离子浓度越大,电导率越高,溶液导电能力越强。
烧杯中物质
滴加物质
实验一
20mL4g/L的NaOH溶液和5滴紫色石蕊试液
30mL3.65g/L的HCl溶液
实验二
20mL4g/L的NaOH溶液和5滴紫色石蕊试液
30mL蒸馏水
实验三
20mL5.85g/L的NaCl溶液和5滴紫色石蕊试液
30mL3.65g/L的HCl溶液
(1)实验一整个过程中,溶液颜色变化情况是 。
(2)B点为电导率最低点,此时溶液中的溶质主要为 (填化学式)。
(3)实验二设计加入30mL蒸馏水作为对比实验的目的是 。
(4)由图像可知实验一A→B段和实验三F→G段都是加入HCl溶液,电导率变化曲线却呈现完全相反的趋势,请从离子种类和浓度变化的角度,解释两者差异的原因: 。
【答案】(1)由蓝色变为紫色,最后变为红色
(2)NaCl
(3)排除加水稀释对液电导率降低的影响
(4)实验一:A→B段,HCl与NaOH反应,H+和OH-结合生成H2O,离子浓度降低,电导率下降,实验三:F→G段,NaCl溶液中加入HCl,溶液中离子种类增加,离子浓度增大,电导率上升
【详解】(1)20mL4g/L的NaOH溶液中NaOH的质量为0.02L×4g/L=0.08g,30mL3.65g/L的HCl溶液中HCl的质量为0.03L×3.65g/L=0.1095g,由HCl+NaOH=NaCl+H2O可知,HCl和NaOH的相对分子质量之比为36.5:40,而HCl和NaOH的质量比为0.1095g:0.08g=54.75:40,说明最终盐酸过量,石蕊试液在碱性溶液中显蓝色,NaOH溶液呈碱性,则开始溶液为蓝色,随着HCl溶液加入,HCl与NaOH发生反应生成氯化钠和水,当二者恰好完全反应时,溶液呈中性,石蕊试液显紫色,继续加入HCl溶液,溶液呈酸性,石蕊试液变为红色,则实验一整个过程中,溶液颜色变化情况是由蓝色变为紫色,最后变为红色;
(2)在NaOH和HCl的反应中,B点电导率最低,意味着此时溶液中离子浓度最小,即NaOH和HCl恰好完全反应生成NaCl和H2O,则此时溶质主要为NaCl;
(3)实验一加入HCl溶液时,既有反应发生,又有溶液稀释的情况,实验二加入蒸馏水,只存在稀释过程,通过对比,可以明确实验一中电导率变化主要是因为反应导致离子种类和浓度改变,而不是单纯的稀释作用,则实验二设计加入30mL蒸馏水作为对比实验的目的是排除加水稀释对液电导率降低的影响;
(4)实验一A→B段,NaOH溶液中存在Na+和OH-,加入HCl溶液时,H+和OH-结合生成H2O,离子总数不变,但溶液体积增大,导致离子浓度降低,电导率减小。实验三F→G段,NaCl溶液中有Na+和Cl-,加入HCl溶液,HCl在溶液中解离出H+和Cl-,溶液中离子种类增加,离子浓度增大,电导率升高。
四、解答题(本大题有5小题16空,每空2分,其中29题第三小题3分,共33分)
28.航母舰体需要定期除锈维护,为实现对除锈废液(溶质主要成分为HCl、FeCl3.其他杂质不含铁元素)的综合利用,需测定废液中成分的含量,取200克废液样品,依次加入100克溶质质量分数相同的NaOH 溶液,过滤,称重,相关数据如图。
回答下列问题:
(1)对比①②③操作,分析可知操作 加入的NaOH溶液过量。
(2)原200克废液中含有 Fe元素的质量有 克。
(3)试求选用的NaOH溶液样品的质量分数是多少?
【答案】(1)③
(2)22.4
(3)根据题意可知,100gNaOH溶液和FeCl3反应生成21.4g氢氧化铁沉淀;设参加反应的氢氧化钠的质量为x,
x=24g,
则所用NaOH溶液的溶质质量分数为×100%=24%;
答:选用的NaOH溶液样品的质量分数是24%。
【详解】(1)第①次加入的氢氧化钠溶液先与盐酸反应生成氯化钠和水,待盐酸反应完全,继续加入氢氧化钠,氢氧化钠再与FeCl3反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠,第①次加入100g氢氧化钠溶液,产生氢氧化铁沉淀10.7g,第②次加入100g氢氧化钠溶液,产生氢氧化铜沉淀21.4g,第③次加入100g氢氧化钠溶液,产生氢氧化铜沉淀10.7g,说明100g氢氧化钠溶液与FeCl3溶液完全反应能生成21.4g氢氧化铁沉淀,第③次加入100g氢氧化钠溶液,只生成了10.7g氢氧化铁沉淀,说明FeCl3已经完全反应,则操作③加入的NaOH溶液过量;
(2)根据题意可知,生成氢氧化铁沉淀的质量为10.7g+21.4g+10.7g=42.8g
根据质量守恒定律,反应前后元素的种类和质量不变,则原200克废液中含有Fe元素的质量有42.8g××100%=22.4g;
(3)见答案。
29.电动吊机是一种采用杠杆和滑轮组合原理的小型起重设备,其结构如图所示。吊臂以O为支点,可通过伸缩杆实现升降。B为动力作用点,是伸缩杆对吊臂的力,是支点到伸缩杆的垂直距离。
(1)图中乙滑轮的作用是什么?
(2)已知图中滑轮自重均为8千克,挂钩质量为4千克,绳子质量及摩擦忽略不计。当使用挂钩将1吨货物提升2米,绳子拉力至少做了多少功?(此过程中吊臂始终保持水平)
(3)当吊臂处于水平位置时,若将动力作用点从B处移至C处(如图所示),动力大小保持不变,请结合杠杆原理判断电动吊机能吊起的最大货物质量如何变化,并说明理由。
【答案】(1)改变力的方向
(2)
(3)见解析
【详解】(1)由图可知,乙滑轮是定滑轮,定滑轮可以改变力的方向,不能改变力的大小。
(2)绳子质量及摩擦忽略不计,绳子拉力做的功W总=W有+W额=G物h+(G动+G钩)h=m物gh+(m动g+m钩g)h=1000kg×10N/kg×2m+(8kg×10N/kg+4kg×10N/kg)×2m=20240J
(3)吊起的最大货物质量将增大,因为根据杠杆平衡原理可知,动力,阻力臂不变,动力臂增大,阻力增大,吊起货物最大重力增大,则能吊起货物的最大质量增大。
30.【将能量转化、电路设计、继电器控制与国家的“绿色低碳”能源战略相结合】【项目背景】浙江省作为中国东南沿海经济发达省份,能源需求旺盛,同时注重绿色低碳发展,抽水蓄能电站建设处于全国领先水平。如图,抽水蓄能电站在下半夜用电低谷时,利用过剩的电力驱动水泵,将水从下水库抽到上水库储存起来,次日白天和前半夜用电高峰时,再将水放出发电,并流入下水库,其工作原理如图。某项目化学习小组设计一个“可逆水轮电动发电机”的功能转化电路。
【方案设计】完善图的电路连接,要求:当控制电路开关S断开时,“可逆水轮电动发电机”在电源U2供电下实现抽水功能;当控制电路开关S闭合时,“可逆水轮电动发电机”实现发电为灯泡L提供照明电源。
【装置测试】小组同学根据设计的电路进行测试,其中R0为定值电阻,线圈电阻为10Ω,当电流达到0.04A时开始吸合衔铁。已知电源电压U1=4V,U2=220V。
(1)则R0需取阻值最大为多少才符合设计要求。
(2)若抽水时电动机的功率为440W,求此时通过它的电流。
(3)若电动机抽水时将1000kg水提升88m,求电动机至少做了多少功?
【答案】(1)90Ω
(2)2A
(3)8.8×105J
【详解】(1)控制电路R0和线圈串联,当电流达到0.04A时开始吸合衔铁,即最小电流为0.04A,已知电源电压U1=4V,电路中的总电阻
定值电阻R0=R总-R线圈=100Ω-10Ω=90Ω
故定值电阻R0的最大阻值不超过90Ω。
(2)若抽水时电动机的功率为440W,此时通过它的电流
(3)若电动机抽水时将1000kg水提升88m,电动机至少做功W=Gh=mgh=1000kg×10N/kg×88m=8.8×105J
31.【将光学、力学知识与学生熟悉的校园智能物流场景深度融合】“正在倒车中,请注意避让。”近日,中国计量大学现代科技学院的校园内,一辆“小蛮驴”缓缓驶出菜鸟驿站,精准地穿梭于校园的每个角落。学生面对机器人后置的摄像头“刷脸”,储存舱自动打开,学生取走自己包裹(如图甲为学生取快递场景)。已知这样一台输出功率恒定的四轮智能无人快递车空载时的质量为240kg,最大载货量为100kg,(空气阻力忽略不计)求:
(1)学生“刷脸”取快递时摄像头的工作原理和生活中 (选填“投影机”、“照相机“或“放大镜”)原理相同。
(2)智能无人快递车按最大载货量装满货物在水平地面静止时,若每个车轮与地面接触的面积约为0.05m2,此时其对水平地面的压强为多少?
(3)某次快递任务时,按最大载货量满载的快递车在水平地面上行驶的速度v与时间t的关系图像如图乙所示,其受到的阻力为快递车总重的0.1倍,则智能无人快递车做匀速直线运动时,牵引力做了多少功?
【答案】(1)照相机
(2)1.7×104 Pa
(3)1.224×105J
【详解】(1)学生 “刷脸” 取快递时,摄像头相当于一个凸透镜,人脸到摄像头的距离大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,与照相机的工作原理相同。
(2)智能无人快递车按最大载货量装满货物在水平地面静止时,对水平地面的压力: F=G=mg=(240kg+100kg)×10N/kg=3400N,车轮与地面的总接触面积S=4×0.05m2=0.2m2。
故此时对水平地面的压强:P===1.7×104Pa。
(3)因快递车做匀速直线运动时处于平衡状态,牵引力和受到的阻力是一对平衡力, 所以牵引力F'=f=0.1G=0.1×3400N=340N, 由图乙可知,快递车做匀速直线运动时的速度v=2m/s,运动的时间t=4min-1min=3min=180s, 那么快递车匀速直线运动的距离:s=vt=2m/s×180s=360m, 牵引力做的功:W=F's=340N×360m=1.224×105J。
32.中华文化博大精深,自古以来,中国人有煮茶品茶的习惯。有一款煮茶壶原理如图甲所示,有加热和保温功能,其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V,电磁继电器的电阻不计。该壶降温到40℃时会自动进入加热模式。热敏电阻R的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
(1)如图甲,养生壶处于加热状态时,电磁继电器衔铁的触点应该与 (填“A”或“B”)相连;
(2)工作电路在加热功率下,正常工作1分钟,求消耗的电能;
(3)该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将一壶额定容量的水从40℃重新烧开需要加热多长时间?(C水=4.2×103/kg·℃)
(4)想要将自动进入加热温度由40℃提高到60℃,可改进的措施是: 。(写出一点即可)
【答案】(1)B
(2)
(3)630s
(4)将滑动变阻器的阻值变小
【详解】(1)据甲图可知,当触点与A接触时,电路为R1、R2串联,此时电路中的总电阻最大,根据可知,电功率最小,为保温挡;当触点与B接触时,电路为R1单独串联,此时电路中的电阻最小,根据可知,电功率最大,为加热挡;因此当养生壶处于加热状态时,电磁继电器衔铁的触点应该与B相连。
(2)工作电路在加热功率下,正常工作1分钟,消耗的电能为
(3)一壶额定容量的水的质量为
在标准大气压下,将一壶额定容量的水从40℃重新烧开,水吸收的热量为
该养生壶的加热效率为80%,则消耗的电能为
需要加热的时间为
(4)若控制电路中的电流不变,控制电路中的电源电压不变,根据可知,控制电路中的总电阻不变,控制电路中的总电阻为
据乙图可知,热敏电阻R的阻值随温度升高而增大,因此加热温度由40℃提高到60℃,热敏电阻R的阻值变大,则可将滑动变阻器的阻值变小。
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