专题09 科学探究题(期中真题汇编,全国通用)九年级化学上学期
2026-10-02
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内容正文:
专题09 科学探究题
1.(2025-2026九上·广东中山·期中)某化学兴趣小组对课本实验“测定空气中氧气的含量”,实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生质疑,于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底瓶内燃烧熄灭后,容器中是否有氧气剩余?
【作出猜想】猜想①:有氧气剩余;猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,红磷燃烧直至熄灭;待装置完全冷却后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被点燃。
(1)激光笔的作用是 。
(2)红磷燃烧的符号表达式为 ;发生反应的基本类型为 。
【实验结论】
(3)根据上述实验现象,得出的结论是:猜想 正确。
(4)课本上用红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量,理由是 。
【拓展延伸】
(5)图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。在图2中C点时红磷燃烧熄灭:白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 段(用图2中字母表示)。
【反思与评价】
(6)兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段,得出了“不同物质燃烧,需要的氧气浓度不一样”的结论。同学们由此联想到课本上的一个实验: (填物质名称)在空气中不能点燃,但在氧气中能点燃并剧烈燃烧;此反应的符号表达式为 。
2.(2025-2026九上·山东威海·期中)基础实验与跨学科实践
(1)常见酸、碱的化学性质
实验操作
实验现象
解释
a处为 (填化学式)溶液时,溶液变红色。
酸、碱溶液能使指示剂变色
b处溶液变 色。
c处观察到 。
化学方程式为 ,属于 反应(填基本反应类型)。
探究土壤酸碱性对植物生长的影响
【任务一】调研我区某校劳动基地土壤状况
(2)调查发现有多处土壤疏松、透气。同学们从劳动基地取回少量土壤样品,欲测定其酸碱度。
请写出实验室测定土壤pH的步骤: 。采样后测得土壤平均pH为5.6,说明土壤呈 性。
【任务二】借助AI查找并整理资料
结合AI的回答,进一步查阅资料,整理如下:
粮食作物
适宜的pH范围
适宜的土壤
冬小麦
6.5-7.5
保水能力强壤土或粘壤土
玉米
6.5-7.0
疏松透气壤土
地瓜
5.5-7.0
疏松、通透性好、排水良好沙壤土或壤土
花生
6.0-7.0
疏松的沙壤土
种植制度
一年两熟制:收割冬小麦后“休耕”一段时间,可再种植玉米实施“轮作”。一年一熟或与其他作物轮作:花生、地瓜实行“一年一熟”制。
(3)该劳动基地适宜种植 。
【任务三】改良土壤并实施休耕轮作
(4)加入 (填化学式)调节土壤pH,请用化学方程式解释其改良原理: (以硫酸为例),引水灌溉,种植冬小麦。收割冬小麦后,秸秆还田,休耕一段时间,种植玉米。
【反思交流】
(5)下列说法错误的是 (填字母)。
①秸秆还田可提升土壤肥力 ②休耕会严重浪费土地资源 ③可因地制宜实施农作物轮作
3.(2025-2026九上·山东威海·期中)在化学学习过程中,我们探索了诸多物质的变化,感受着变化之趣及变化之美。下面我们将对物质的化学变化进行项目式学习。
【项目主题】通过现象识别物质的化学变化
【任务设计与实施】
任务一 感知化学变化
观察思考:
(1)生活中处处存在化学变化。例如水果变质时,常伴随的现象有 。
(2)在以下四个实验过程中,能观察到有发光、放热现象的是___________。
A.
B.
C.
D.
形成结论:感知变化中的显性现象,可以帮助我们判断物质是否发生化学变化。
任务二 探索化学变化
提出问题:将氢氧化钠溶液和稀盐酸混合后无明显现象,如何证明发生化学变化?
进行实验:如图1,在烧杯中加入稀氢氧化钠溶液,滴入几滴酚酞溶液,然后用滴管慢慢滴入稀盐酸,并不断搅拌溶液。
(3)当观察到溶液由红色变为无色时,可证明发生化学变化。写出该反应的化学方程式 。
改进实验:如图2,小组同学对图1实验进行改进。观察到滴有酚酞的氢氧化钠稀溶液由红色变为无色,也可证明发生化学变化。
(4)分析图2实验设计,依据浓盐酸的两条性质是 。
数字化实验:用传感器测定向稀氢氧化钠溶液中滴入稀盐酸过程中的变化。测定结果如图3。
(5)分析A、C两点的pH,说明溶液从碱性变成 性,证明发生化学变化。
(6)B、C两点所对应的溶液中,氯化钠的质量大小关系是 。
形成结论:有些化学变化发生时,并没有明显的现象,需要结合物质性质设计实验,“转化”为明显现象,从而使反应可视化。
任务三 梳理项目成果
汇报展示:小组同学构建思维模型如下
通过现象识别物质的化学变化思维模型
(7)思维模型“”处,应填写的内容是 。
通过对现象的观察、分析,可以帮助我们更好地识别物质的化学变化。
4.(2025-2026九上·山东威海·期中)“宏观—微观—符号”是化学独特的表示物质及其变化的方法。请从不同角度完成对性质的学习。
(1)的水溶液,在物质的分类中属于 (填“碱”“盐”或“氧化物”)。医疗上用于治疗胃酸过多症,请根据图1写出该反应的化学方程式 。
(2)图2是向溶液滴加NaOH溶液的微观示意图,请分析并推测:向溶液中滴加溶液,观察到的实验现象为 。
(3)受热易分解产生和两种常见氧化物,化学方程式为 。
【结论】既能与酸反应,也能与碱反应,还能与部分盐反应,且受热不稳定。
【应用】
(4)溶液中存在和,下列物质不能与其发生反应的是______(填字母序号)。
A. 纯碱 B. 食醋 C. 硫酸 D. 食盐
5.(2025-2026九上·山西大同·期中)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如图所示,试管内灌满水,倒立在水槽内,接通 电源
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中发生反应的文字表达式为 。
(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。
6.(2025-2026九上·山西大同·期中)探究“氧气的性质”。
实验方法:如图所示,①用坩埚钳夹取一小块木炭放在酒精灯火焰上加热,观察现象。②把燃着的木炭由瓶口向下缓慢插入充满氧气的集气瓶中,观察现象。
(1)实验原理: (用文字表达式表示)。
(2)实验现象:①中木炭燃烧发出微弱的红光,放出热量。
②中木炭燃烧的现象是 。
(3)实验结论: 。
【问题与思考】
(4)①和②实验现象不同的原因是 。
(5)燃着的木炭由瓶口向下缓慢插入充满氧气的集气瓶中,目的是 。
7.(2025-2026九上·江西上饶·期中)某化学兴趣小组在做电解水实验过程中,为了使实验现象明显,需加一些硫酸钠。一位同学错把氯化钠当成硫酸钠加入水中,实验过程中,发现了正极有黄绿色气体产生且闻到刺激性气味。同学们对这异常现象产生兴趣,在老师的带领下一同进行了如下探究:
【提出问题】电解水实验过程中,正极产生黄绿色的气体是什么?
【猜想假设】猜想1:该气体为氧气 猜想2:该气体为氯气 猜想3:该气体为氧气和氯气
(1)做出以上猜想的依据是 。
【查阅资料】氯气是黄绿色有刺激性气味的气体,它能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色。氢氧化钠溶液能够吸收氯气。
【实验探究】如图将正极产生的气体依次通过湿润的碘化钾淀粉试纸、足量的氢氧化钠溶液,然后在a导管口放一根带火星的木条,观察现象。发现湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,放在a导管口的木条没有复燃。
(2)实验结论:猜想 正确。
【实验反思】
(3)同学们经过分析,一致认为不需要做实验就可以排除猜想 不正确,理由是 。
【实验拓展】
(4)在实验中如果加入足量的氯化钠固体,没有氧气生成,水和氯化钠在通电的条件下反应生成氢氧化钠和两种气体,反应的符号表达式 。
(5)在电解水实验中可以加入少量的硫酸钠或稀硫酸,目的是 ,但不能加氯化钠。
(6)电解水实验中正、负极收集气体实际体积比值小于理论值,可能原因是___________。
A. 正极气体比负极气体更易溶于水 B. 负极气体比正极气体更易溶于水
C. 负极反应更快
8.(2025-2026九上·山东济南·期中)关于催化剂的研究是一项重要的课题,某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目化学习。
任务一 认识催化剂
【小组讨论】
(1)催化剂在化工生产中起着重要作用,下列说法正确的是________(填字母)。
A. 不加入催化剂化学反应就不能发生
B. 同一个化学反应可能有多种催化剂
C. 用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
任务二 探究催化剂
【查阅资料】氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。
【进行实验】称量0.2 g氧化铜,取5 mL 5%的过氧化氢溶液于试管中,进行如图所示实验。
【分析交流】
(2)
步骤①现象
步骤⑥结果
步骤⑦现象
实验结论
试管中有极少量气泡产生,带火星的木条没有复燃
称得氧化铜的质量为0.2 g
氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂
任务三 探究催化剂的催化效果
【进行实验】在两支试管中分别加入10 mL 5%的过氧化氢溶液,一支加入1 g二氧化锰另一支加入1 g氧化铜按图1所示装置分别进行实验,实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触,测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。
【反思评价】
(3)对比分析图2中的 (填字母)点,可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
(4)请从催化剂的角度解释在实验过程中,上述两个反应虽化学反应速率不同,但完全反应后两个装置内压强相同的原因是 。
【成果分享】
(5)通过对催化剂的探究,同学们知道了:
①催化剂的质量和化学性质在化学反应前后保持不变;
② ;
③ 。
9.(2025-2026九上·山东济南·期中)氧气与世间万物如影随形,动植物呼吸、燃料燃烧、钢铁冶炼等都需要氧气。下图所示为实验室中常见气体制备、收集的部分仪器,某化学小组的同学欲利用其进行氧气制备的相关化学实验。
(1)写出仪器①的名称: 。
(2)用10%的过氧化氢溶液和二氧化锰制取一瓶,反应的化学方程式为 。若用装置E收集氧气,待导管口产生 的气泡时,再把导管口伸入集气瓶中集气。
(3)在实验室中用加热高锰酸钾的方法制取一瓶干燥的氧气,所选用的装置为 (填序号字母)。
(4)查阅资料可知:实验室制备氧气,也可以利用氯酸钾()在二氧化锰()作催化剂并加热的条件下,分解生成氯化钾(KCl)和氧气,发生反应的化学方程式为:
,现将含有氯酸钾和二氧化锰的固体混合物27.6 g加热至质量不再减少,冷却后称量固体物质总质量为18 g。试回答:上述过程中固体混合物在反应后质量减少了9.6 g,原因是生成了 (填化学式)。
10.(2025-2026九上·陕西西安·期中)某化学兴趣小组研究常见物质氧气的性质并据图所示进行实验。
(1)实验一中硫在空气中和在氧气中燃烧的现象不同,说明燃烧的剧烈程度与 有关。
(2)实验二中发生反应的文字表达式为 。
(3)若将集气瓶中的氧气倒入烧杯中(如实验三所示),观察到带火星的木条自下而上依次复燃,说明氧气具有的物理性质是 。
11.(2025-2026九上·广东深圳·期中)人类对物质世界的认识,总是从宏观到微观、从定性到定量不断深化的,对化学反应的认识也是如此。
1.从定性的角度研究:某化学小组用下图所示装置探究酒精的元素组成(夹持仪器已略)。
(1)实验中要使酒精燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中,需要进行的操作是: 。
(2)实验过程中观察到澄清石灰水变浑浊,据此可以推测出酒精中一定含有 元素。
Ⅱ.从定量的角度研究:初三某化学兴趣小组同学依据教材实验对化学反应前后质量变化进行了探究。
【查阅资料】碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体。
【实验装置设计】小组同学分别设计如图装置进行实验:
【记录与分析】
(3)在实验1中,实验结束后可观察到天平不平衡,原因是 。
(4)在实验2中,锥形瓶内发生的反应的化学方程式为 ,实验结束后天平仍然平衡。
【实验结论】通过实验探究,同学们得出结论:化学反应都遵守质量守恒定律。
【反思与交流】
(5)从微观角度分析化学反应前后质量守恒的原因是:反应前后,原子的 不变。
(6)通过小组实验的探究,可以得到的启示是:有气体参加反应或生成的反应,在验证质量守恒定律时必须在 容器中进行实验。
(7)某小组同学想继续探究质量守恒定律,将两份m1g的镁条和足量氧气分别置于密闭装置和开放装置中充分反应,实验过程中固体的质量(m)随加热时间(t)变化如图所示。下列有关分析正确的是 (填字母序号)。
A. 0<t<t1时,有氧化镁生成
B. m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量
C. m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量
D. m3<m1是因为散逸的白烟中含氧化镁小颗粒
E. 若将镁条换成红磷,则不能得到如图所示的变化趋势
12.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)镁及其化合物在环保、工业等方面有着重要应用。
Ⅰ.认识镁的性质
(1)镁元素与钠元素最本质的区别是 不同(选填“质子数”、“中子数”或“电子数”)。
(2)在化学反应中,镁原子易失去电子形成镁离子。写出镁离子的微观粒子符号: 。[镁原子的结构示意图为:
(3)烟花、照明弹中都用到镁粉作原料,镁与氧气燃烧反应的符号表达式为 。
Ⅱ.制备过氧化镁
过氧化镁(MgO2)是重要的化工原料,工业常以菱镁矿(主要成分MgCO3)为原料来制备。
(4)菱镁矿制备氧化镁的部分物质转化如下图所示:
菱镁矿粉
①生产时将菱镁矿石粉碎的目的是 。
②Mg5(OH)2(CO3)4中碳、氢元素质量比为 。
(5)氧化镁制备过氧化镁的物质转化如下图所示:
已知:氧化镁与30%的过氧化氢反应放出大量的热;MgO2常温下较稳定,加热时会分解生成O2和MgO。
氧化镁制备过氧化镁反应中加入稳定剂并控制温度的目的是 。
(6)碱式碳酸镁[Mg5(OH)2(CO3)4]分别在550℃、600℃、650℃及700℃煅烧不同的时间生成氧化镁,将制备得到的氧化镁分别与30%的过氧化氢反应,得到过氧化镁的产率如图-1和图-2所示。
为提高过氧化镁的产率,碱式碳酸镁煅烧时应选择的最佳反应条件是 。
Ⅲ.应用过氧化镁
(7)过氧化镁在土壤修复和治理地下水污染等环境保护领域展现出独特的应用价值。过氧化镁与水反应能缓慢而持久释放氧气,同时生成的氢氧化镁几乎不会对土壤和水体造成二次污染。
①过氧化镁与水反应的符号表达式为 。
②根据上述信息,预测氢氧化镁具有的性质是 (一条即可)。
13.(2025-2026九上·山东青岛·期中)水是在生命、生活和实验室中有着不可替代的作用。“追梦”小组同学进行了以下实验:
(一)水的组成及变化的探究:可以通过“分”“合”的思维方法证明水的组成。
Ⅰ.分解水。为探究水的组成及变化,小组同学设计了如图2装置进行电解水实验。
(1)变化视角:图1和图2中水发生了不同变化。请从微观角度解释两个变化的本质区别 。
(2)现象视角:①与管A相连的是电源的 (选填“正极”或“负极”)。
②检验管B气体,用 的木条放在B管口。
(3)能量视角:为解决电解水制氢气耗能大的问题,我国科学家研制出一种新型催化剂,并利用太阳能实现水的高效分解,该方法实现了从太阳能到 能的能量转化。
Ⅱ.合成水。
(4)实验三(如图)中某学生在C处加入了足量的干燥剂,在d处点燃氢气,用证明氢气燃烧产物的方法证实了水的组成。点燃氢气前应先 ,该反应的化学方程式是 。在实验三中的现象是 。
(5)通过Ⅰ、Ⅱ研究的结论:水是由 (填元素符号)组成的。
(二)天然水的人工净化
(6)该组同学研究某便携式“生命吸管”净水器,其内部结构如下图-1所示,其中离子交换树脂中阳离子交换柱的交换过程如下图-2所示(图中阴离子未画出)。查阅资料可知:海水的主要成分是水和溶解的盐类,其中钠离子、氯离子、钙离子、镁离子等占海水总盐类物质的99.9%。
①图-1净化过程中①过滤棉可除去水中的 (选填“可溶性”或“难溶性”)杂质。
②混合物分离的一般思路和方法是 (将字母排序)。
a.分析混合物成分 b.找到分离方法 c.寻找成分性质差异
③“生命吸管”虽广泛使用,但海上应急却不能使用,原因是 。
14.(2025-2026九上·山东青岛·期中)在农业生产上,常用溶质质量分数为16%的氯化钠溶液选种。“筑梦”小组同学在实验室欲配制的上述溶液模拟选种。
【配制溶液】
(1)正确的操作顺序是“ ”(将数字排序)。
(2)现配制质量分数为16%的氯化钠溶液所需氯化钠的质量为 g;用量筒量取 ml的水(水的密度为);溶解过程用玻璃棒搅拌的作用是 。
(3)实验室现有溶质质量分数为8%的氯化钠溶液,若要使此溶液的溶质质量分数增加一倍,则至少应蒸发 g水。
【问题交流】
(4)配制过程,操作不正确的是 (选填数字①~⑤)。
(5)经检测;最后配制的溶液溶质质量分数偏小,其原因可能是___________(选填字母)。
A. 氯化钠固体不纯 B. 量取水时,俯视读数
C. 烧杯中原来有水 D. 装瓶时,有少量溶液洒出
【模拟选种】
经查阅资料可知:选大豆种子的原理是将种子放入16%的氯化钠溶液中搅拌,空瘪的种子由于密度小会漂浮在溶液表面,而籽粒饱满的种子密度大则沉入溶液底部。
(6)相同条件下,该组同学尝试用质量分数为26%的氯化钠溶液模拟小麦选种,发现此时溶液底部有固体剩余,判断该溶液为 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。26%的氯化钠溶液与16%的氯化钠溶液相比,漂浮在溶液表面的小麦种子数量 (选填“变多”或“变少”)。
15.(2025-2026九上·山东青岛·期中)空气是一种重要资源。氧气是空气中的重要气体,不同场合对氧气的需求不同,制氧方法也不同。
【实验室制氧气】
(1)实验室利用过氧化氢制取氧气时,可选择发生装置C,相对于装置B,你认为装置C的优点是 。
(2)实验室用加热高锰酸钾制取氧气用于铁丝燃烧实验,选择最合适的装置组合为 (选填字母序号),其中发生装置需考虑的因素为 和 。
【生活制氧气】
(3)“便携式制氧机”如图1所示,其中的制氧试剂为过碳酸钠固体和二氧化锰粉末,其反应原理有两步:
第Ⅰ步:过碳酸钠加水溶解后分解生成碳酸钠和过氧化氢;
第Ⅱ步:过氧化氢遇到二氧化锰迅速产生氧气,并放出大量热。
①第Ⅱ步反应的化学方程式为 。
②加湿过滤仓不仅可以过滤杂质;而且利用氧气 溶于水的性质,可以使氧气变得湿润;还可根据产生气泡的快慢可判断产生氧气的速率。
(4)潜水器中供氧
查阅资料可知:“氧烛”是一种常用于潜艇中的化学氧源,主要成分氯酸钠(,受热易分解生成氯化钠和氧气)、催化剂、镁粉(燃烧时放热,为氯酸钠分解提供所需热量),按压火帽启动装置(如图)反应即开始。下列说法正确的是___________(选填字母)。
A. 氧烛在使用时可能具有照明的功能 B. 氧烛中反应既有分解反应,也有化合反应
C. 使用完后,产氧药块中原物质的质量均减少 D. 镁粉用量越多越好
(5)选择合适的供氧剂
过氧化钙()和过氧化钠()均可做供氧剂。二者化学性质相似。过氧化钠固体和过氧化钙固体与足量水作用生成氧气的质量与时间的关系(如下图)所示。
为了解决鱼的吸氧问题,给鱼缸缓慢持续供氧,应选的供氧剂为 。
【工业制氧气】
工业上可以用空气制氧气,同时可在一定条件下合成氨气(),进一步合成硝酸铵()。其中硝酸铵可用作植物生长所需的化肥。该流程如下:
(6)步骤①属于 (填“物理”或“化学”)、变化。
(7)根据下列图表分析,工业制得的氧气中最难被分离除去的气体是 。
组分
氮气
氧气
二氧化碳
氩气
氖气
氦气
沸点/℃
(8)写出步骤③中发生反应的化学方程式 。
(9)植物生长需氮元素。某农田原计划施用尿素化肥,其化学式为。现改用硝酸铵()化肥,则需要硝酸铵 kg与原先施用化肥中含氮量相当。
16.(2025-2026九上·山东青岛·期中)化学是一门以实验为基础的科学,“圆梦”小组同学通过选用典型物质进行实验,来探究物质的有关性质。下图所示是探究氧气化学性质的实验,请回答。
(1)实验一:实验一③中的实验现象是 ,说明反应生成了 。
(2)实验二:观察到铁丝在空气中不燃烧,但在氧气中剧烈燃烧, ,放热,生成 色固体。该反应的化学方程式为 。
(3)实验三:硫燃烧时集气瓶底部放少量水用于吸收二氧化硫,推测二氧化硫的化学性质是 。
(4)对比以上实验,发现以上三种物质在空气和氧气中燃烧现象均不同。从微观角度分析,其原因是 ,反应越剧烈。
17.(2025-2026九上·天津河西·期中)某兴趣小组开展了探究催化剂的奥秘项目化学习。
任务1:探究催化剂
【查阅资料】氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。
【进行实验】称量0.2g氧化铜,取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中,进行如图所示实验。
【交流讨论】
(1)步骤①的实验目的是 。
(2)步骤④的实验操作为 。
(3)步骤⑥称量固体的质量为0.2g, (填“能”或“不能”)得出氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂的结论。
任务2:探究催化剂的催化效果
【进行实验】在两支试管中分别加入10 mL5%的过氧化氢溶液,在锥形瓶中分别加入1gCuO和1gMnO2,按图所示装置分别进行实验,实验时同时倾斜锥形瓶,使过氧化氢溶液与催化剂完全接触,下图是压强传感器测得两瓶内气压随时间的变化。
【交流讨论】
(4)写出二氧化锰与过氧化氢溶液混合后,发生反应的化学方程式 。
(5)对比右图中的 (填字母)两个点,可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
(6)两组实验都充分反应后,最终装置内压强相同的原因是 。
18.(2025-2026九上·福建福州·期中)某中学进行微型空气质量“检测站”的组装与使用活动。
活动一:了解城市空气质量
(1)如图3为该城市10月5日的空气质量情况。图中的“X”代表___________(填标号)。
A. 二氧化碳 B. 二氧化氮 C. 氮气 D. 氧气
(2)10月5日空气主要污染物浓度最高的物质为 。
活动二:检测某小区地下车库中的有害气体
【测定实验】实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳浓度如图4所示。
(3)一氧化碳浓度最大的时间段是 (填“”“”或“”)。
(4)在地下车库里确定某些位置进行取样。以下取样位置设定合理的是__________。
A.
B.
C.
活动三:成果分享
(5)同学们通过项目化学习,了解了微型空气质量“检测站”的组装和使用、有害气体的检测等,他们一起制作了保护空气倡议书,请你将其补充完整。
保护空气倡议书为了使天空更蓝,人类正在积极行动,我们能做的很多,比如,其中一种保护空气的具体做法是 。
19.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)某同学用过氧化氢溶液清洗伤口时发现过氧化氢溶液接触伤口后产生气泡的速度会变快。人体有过氧化氢酶,可催化过氧化氢分解。他对过氧化氢酶产生了兴趣,并和同学们进行了探究。
【进行实验】
①连接好装置,检查装置的气密性。
②取1.5 mg过氧化氢酶和8 mL蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡皮塞。
③用注射器A从容器中抽出2 mL气体,用注射器B将2 mL H2O2溶液注入容器中,采集数据(压强传感器可测定瓶内压强),绘制压强时间关系图,直至反应结束。
④同学们用图1的密闭装置分别再用3.1 mg、5.6 mg过氧化氢酶及1.5 mg、5.6 mg、10.7 mg二氧化锰作催化剂,其他实验条件相同,用压强传感器测得装置内压强的变化曲线如图2、3。
【讨论交流】
(1)步骤③,先用注射器A从容器中抽出2 mL气体的目的是 。
(2)写出图3中发生反应的文字(或符号)表达式 。
(3)对比 mg的过氧化氢酶和二氧化锰对H2O2分解的影响曲线,可说明过氧化氢酶的催化能力比二氧化锰 (填“强”或“弱”)。
(4)分析图3中三条曲线,说明过氧化氢的分解速率与 有关。
(5)由图2和图3可知,催化剂对最终产生氧气的量 (填“有”或“无”)影响。
(6)查阅资料得知,CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是_____(填字母)。
A. 催化剂能加快化学反应速率
B. 同一个化学反应可以有多种催化剂
C. MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
D. 用作催化剂的物质可能是其他反应的反应物或生成物
【拓展提升】
(7)已知过氧化氢溶液分解为放热反应,当温度过高时过氧化氢酶会失去催化效果。同学们推测加入过氧化氢酶质量过大,会导致实验过程中过氧化氢溶液分解速率突然变慢。请说明理由 。
20.(2025-2026九上·福建宁德·期中)化学与能源。
最理想的清洁能源——氢气。学习小组对制氢、储氢和用氢展开探究。
活动一 制氢
(1)天然气的主要成分是甲烷,还含有硫化氢、水分等杂质。天然气重整技术是工业制氢领域中应用较为广泛的技术,其生产工艺流程如图。
①天然气预处理的目的是 。
②过程Ⅱ产生的混合气中,氢气的体积分数为a,过程Ⅲ产生的混合气中,氢气的体积分数为b,已知a<b。一定条件下发生过程Ⅲ反应的化学式表达式为 。
活动二 储氢
(2)通过恒温高压将氢气储存在容器中。从微观角度分析氢气能被压缩的原因是 。
(3)科研人员通过实验比较氢化镁储氢材料在不同温度下的储氢性能,实验结果如图所示。图中吸氢量越大,说明储氢性能越好。
对比图中三条曲线,可得出结论:在实验研究的吸氢时间范围内,当吸氢时间相同时, 。
(4)活性炭具有疏松多孔结构,利用其 ,可用于储氢。
活动三 用氢
(5)为了改善环境,某市开通了氢能源公交线路。氢能源汽车能“零排放”的原因是 。
21.(2025-2026九上·江苏徐州·期中)化学兴趣小组对空气中氧气的含量进行测定,用如图两套装置进行实验,请回答下列问题:
【查阅资料】
五氧化二磷具有强烈的腐蚀性和毒性,进入空气中会污染空气。
(1)利用图1进行实验,检查装置气密性,点燃燃烧匙内的足量红磷后,将燃烧匙 (填“迅速”或者“缓慢”)伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。若红磷熄灭后立即打开弹簧夹,会使进入水的体积 (填“大于”或者“小于”)集气瓶中空气体积的五分之一。
(2)利用图2进行实验,先关闭弹簧夹,点燃红磷,红磷燃烧的文字表达式为 ;红磷熄灭,移去酒精灯,待试管冷却后打开B的弹簧夹,注射器的活塞应停在 mL处。
(3)图2装置和图1装置对比,其优点是: 。(写出一个)
22.(2025-2026九上·江苏镇江·期中)某同学对催化过氧化氢分解的催化剂产生了兴趣,并进行了如下探究:
【提出问题】过氧化氢分解只能用二氧化锰作为催化剂吗?
【猜想与假设】能催化过氧化氢分解的催化剂不一定只有二氧化锰一种。
【设计实验】实验装置如图所示。
实验编号
温度/℃
物质种类(取0.15g)
待测数据
①
20
_______
a
②
20
氯化铁
b
③
20
硫酸铜
c
(1)实验①与实验②和③对照为了证明: ;要定量比较反应快慢,待测数据为相同时间内 。
(2)通过比较发现,在相同时间内a<c,该同学认为硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂,你是否赞同他的观点?请说明理由: 。
【得出结论】进一步实验得出氯化铁和硫酸铜都可以作过氧化氢分解的催化剂。
(3)用图1装置测量双氧水反应速率,图2是该实验中双氧水分解生成氧气的速率随反应时间变化的示意图(提示:连注射器的小试管和套在外面带支管的大试管不相通)。
①将注射器中的双氧水推入小试管,观察到U型管中液面变为左低右高,原因是: 。
②双氧水分解速率先变快的原因是: 。
③双氧水分解速率后来又变慢的原因是: 。
23.(2025-2026九上·江苏常州·期中)兴趣小组对小区电动车充电车棚内的悬挂式干粉灭火器(下图)展开探究。干粉灭火器罐体内装有高压氮气和干粉灭火剂(主要成分为磷酸二氢铵,化学式为NH4H2PO4,相对分子质量为115)。当室温达到68℃时,感温玻璃管内液体膨胀使玻璃管胀碎,罐内干粉灭火剂会自动喷出,受热分解后最终在可燃物表面形成粘稠玻璃态覆盖层。
(1)灭火器能选用氮气作为干粉驱动剂,利用了氮气的化学性质是 。
(2)从微观角度解释感温玻璃管内液体膨胀的原因 。
(3)已知23.0 g磷酸二氢铵加热完全分解得到固体物质X、5.4 g水蒸气和3.4 g氨气(NH3)。固体物质X既不能燃烧也不能支持燃烧。则固体物质X为 。
(4)锂电池在过充、内外部短路、撞击等导致电池温度升高后不同阶段内部情况如下:
温度
电池内部情况
80—120℃
内部隔膜分解,产生可燃气体,电池鼓包
130—150℃
隔膜熔化,内部短路,温度加速上升
200—250℃
负极与电解液剧烈反应,产生大量热,浓烟涌出
>250℃
正极分解释放氧气,出现明火,爆炸风险激增
①写出正极材料LiCoO2受热分解生成Li2O、CoO和O2的化学方程式: 。
②悬挂式干粉灭火器在锂电池起火 (选填“初期”或“后期”)使用效果较好。
③锂电池起火温度高于250℃后,欲将其扑灭主要利用的灭火原理为 。
④有同学建议将感温玻璃管胀碎温度设置在80℃。你认为是否合理并说出理由 。
(5)研究小组进一步探究干粉粒径、喷放压力等因素对干粉灭火效果的影响。实验结果如下图所示,分析各因素对灭火效果的影响规律为 。
24.(2025-2026九上·江苏南通·期中)实验是化学学习的载体。
I.实验室用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气,并进行相关实验。
(1)仪器a的名称是 。为了便于控制过氧化氢溶液的添加速度,应选择图1中的装置 (填“A”或“B”)。
(2)如图2所示燃烧现象说明硫燃烧的剧烈程度与 有关。
II.某款家用制氧机利用过碳酸钠固体(2Na2CO3•3H2O2)和二氧化锰同时加入水中制取氧气。装置如图3所示。已知:过碳酸钠易溶于水,遇水分解为Na2CO3和H2O2。
(3)制氧机工作时反应仓发生了两步反应,写出第二步反应的化学方程式。
第一步:2Na2CO3•3H2O2=2Na2CO3+3H2O2;
第二步: 。
(4)制氧机工作时“加湿过滤仓”中水的作用 。(写出一条)
【提出问题】家用制氧机的制氧剂为什么选用过碳酸钠而不用过氧化氢?
查阅资料:家用制氧机中制氧剂的选择要考虑产氧速率、产氧时间等。
(5)定性认识过碳酸钠的制氧性质。
过碳酸钠在催化剂作用下,在水中发生分解反应并放出氧气。请设计实验验证二氧化锰能加快过碳酸钠的分解。简述实验方案(包括操作和现象) 。(实验中须使用的试剂:过碳酸钠、二氧化锰、水)
(6)定量比较过氧化氢和过碳酸钠的制氧效果。
①在总产氧量(150mL)相同情况下,测得不同浓度(5%、15%、25%)的过氧化氢的制氧效率如图4所示。从制氧实际需求分析,25%的过氧化氢不宜用于家用制氧机制氧的原因是 。
②相同条件下,过碳酸钠和5%过氧化氢溶液的制氧效率如图5所示,请分析对比制氧剂选择过碳酸钠而不选5%过氧化氢溶液的原因是 。
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专题09 科学探究题
1.【答案】(1)点燃红磷和白磷 (2)① ② 化合反应 (3)① (4)红磷燃烧不能将集气瓶内的氧气完全消耗 (5)DE (6)① 铁丝 ②
2.【答案】(1)① HCl(合理即可) ② 红 ③ 产生白色沉淀 ④ Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH ⑤ 复分解 (2)① 取土壤样品,加入适量蒸馏水,搅拌,溶解,静置一会儿,将酸度计伸入上层清液中,可得该土壤的酸碱度(合理即可) ② 酸 (3)地瓜 (4)① Ca(OH)2 ② (5)②
3.【答案】(1)水果变色、产生异味、腐烂变软等(合理即可) (2)C (3) (4)挥发性、能与氢氧化钠反应 (5)酸 (6)B=C (7)新物质
4.【答案】(1)① 盐 ② NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ (2)产生白色沉淀 (3) (4)D
5.【答案】(1)20 (2)① 直流 ② 木条燃烧更旺 (3)水氢气+氧气 (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。
6.【答案】(1) (2)发出白光,放出热量 (3)点燃时,木炭能与氧气发生反应 (4)氧气的浓度不同 (5)防止木炭燃烧生成的热的二氧化碳将集气瓶内氧气排出
7.【答案】(1)化学反应前后元素种类不变 (2)2 (3)① 1 ② 通常情况下,氧气是无色无味的气体 (4) (5)增强水的导电性 (6)A
8.【答案】(1)B (2)产生大量气泡,带火星木条复燃 (3)ac或bd (4)催化剂的作用是改变反应速率,不改变反应的最终结果,实验中过氧化氢溶液的量相同,所以最终生成氧气的量相同 (5)① 过氧化氢分解可用二氧化锰、氧化铜等多种催化剂 ② 二氧化锰和氧化铜对过氧化氢分解的催化效果不同
9.【答案】(1)锥形瓶 (2)① ② 连续且均匀 (3)AD (4)
10.【答案】(1)氧气浓度 (2) (3)密度比空气大
11.【答案】(1)缓缓拉动注射器活塞 (2)碳(或C) (3)反应生成的二氧化碳逸散到了空气中 (4) (5)种类、数目和质量 (6)密闭 (7)ABD
12.【答案】(1)质子数 (2)Mg2+ (3) (4)① 增大反应物的接触面积,加快化学反应速率 ② 24:1 (5)减少、受热分解 (6)650℃煅烧2个小时 (7)① ② 氢氧化镁难溶于水
13.【答案】(1)是否有新物质生成 (2)① 负极 ② 带火星的 (3)化学 (4)① 检验氢气的纯度 ② 2H2+O2 2H2O ③ 产生淡蓝色火焰,烧杯底部有水雾出现 (5)H、O (6)① 难溶性 ② acb ③ “生命吸管”不能除去海水中大量存在的钠离子、氯离子
14.【答案】(1)④ ① ② ③ ⑤ (2)① 8 ② 42 ③ 搅拌,加快氯化钠的溶解速率 (3)50 (4)① ④ (5)AC (6)① 饱和 ② 变多
15.【答案】(1)可以控制反应速率 (2)① AF ② 反应条件 ③ 反应物状态 (3)① ② 不易 (4)AB (5)过氧化钙 (6)物理 (7)氩气 (8) (9)80
16.【答案】(1)① 澄清石灰水变浑浊 ② 二氧化碳CO2 (2)① 火星四射 ② 黑 ③ 3Fe+2O2 Fe3O4 (3)能与水反应 (4)氧气浓度越高,单位体积内氧分子越多,与反应物分子碰撞的机会越多
17.【答案】(1)对比实验,排除H2O2常温下能大量分解 (2)过滤 (3)不能 (4) (5)bd ac (6)由于过氧化氢溶液的浓度和体积相同,完全反应后产生的氧气的量相同,故压强相同
18.【答案】(1)B (2)臭氧 O3 (3) (4)C (5)植树造林(合理即可)
19.【答案】(1)确保装置内气压在反应前保持不变 (2) (3)① 1.5 .6 ② 强 (4)二氧化锰的质量 (5)无 (6)ABD (7)过氧化氢酶质量过大,导致过氧化氢分解速率过快,单位时间内放热太多,温度过高,过氧化氢酶的活性会突然降低
20.【答案】(1)① 除硫化氢、水分等杂质 ② H2O+COCO2+H2 (2)分子间有间隔 (3)温度越高,储氢性能越好 (4)吸附性 (5)燃烧只生成水不污染环境
21.【答案】(1)① 迅速 ② 小于 (2)① 磷+氧气五氧化二磷 ② 6 (3)更环保(合理即可)
22.【答案】(1)① 氯化铁和硫酸铜能加快过氧化氢的分解速率 ② 注射器收集的氧气体积 (2)不赞同,因为未验证硫酸铜反应前后的质量和化学性质是否改变 (3)① 双氧水分解放热,使大试管内压强增大 ② 反应放热,温度升高使反应速率加快 ③ 过氧化氢浓度减小
23.【答案】(1)化学性质稳定 (2)温度升高,液体分子间的间隔变大 (3)P2O5 (4)① ② 初期 ③ 隔绝空气 ④ 不合理;因为锂电池在80~120℃时已开始出现隔膜分解、产生可燃气体的风险,将感温玻璃管胀碎温度设置在80℃,无法提前预警或及时启动灭火器,应在风险出现前(如低于80℃)启动灭火器 (5)在压力相同的情况下,粒径越小,灭火时间越短,灭火效果越好;在粒径相同的情况下,压力越大,灭火时间越短,灭火效果越好
24.【答案】(1)① 锥形瓶 ② A (2)氧气浓度 (3) (4)过滤杂质提纯氧气(合理即可) (5)取两支试管甲、乙,向甲试管中加入2g二氧化锰和5g过碳酸钠,向乙试管中加入5g过碳酸钠,然后分别向两支试管中加入10mL水,甲试管中产生气泡较多,乙试管产生气泡较少 (6)① 生成氧气的速度过快 ② 相同时间内过碳酸钠产生的氧气比5%的过氧化氢产生的氧气多,且过碳酸钠是固体便于携带,过碳酸钠在常温下稳定易保存
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专题09 科学探究题
1.(2025-2026九上·广东中山·期中)某化学兴趣小组对课本实验“测定空气中氧气的含量”,实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生质疑,于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底瓶内燃烧熄灭后,容器中是否有氧气剩余?
【作出猜想】猜想①:有氧气剩余;猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,红磷燃烧直至熄灭;待装置完全冷却后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被点燃。
(1)激光笔的作用是 。
(2)红磷燃烧的符号表达式为 ;发生反应的基本类型为 。
【实验结论】
(3)根据上述实验现象,得出的结论是:猜想 正确。
(4)课本上用红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量,理由是 。
【拓展延伸】
(5)图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。在图2中C点时红磷燃烧熄灭:白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 段(用图2中字母表示)。
【反思与评价】
(6)兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段,得出了“不同物质燃烧,需要的氧气浓度不一样”的结论。同学们由此联想到课本上的一个实验: (填物质名称)在空气中不能点燃,但在氧气中能点燃并剧烈燃烧;此反应的符号表达式为 。
【答案】(1)点燃红磷和白磷 (2)① ② 化合反应 (3)① (4)红磷燃烧不能将集气瓶内的氧气完全消耗 (5)DE (6)① 铁丝 ②
【解析】(1)红磷和白磷需要被点燃才能燃烧起来,因此激光笔的作用是点燃红磷和白磷。
(2)红磷燃烧生成五氧化二磷,反应的符号表达式为: ;
该反应由两种物质反应生成一种物质,属于基本反应类型中的化合反应。
(3)燃烧需要消耗氧气,组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,红磷燃烧直至熄灭;待装置完全冷却后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被点燃,说明红磷燃烧停止后装置内有氧气剩余,得出的结论是:猜想① 正确。
(4)根据(3)的分析,课本上用红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量,理由是:红磷燃烧不能将集气瓶内的氧气完全消耗。
(5)燃烧需要消耗氧气,图2中C点时红磷燃烧熄灭,DE段O2含量不断下降,则白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为DE段。
(6)铁丝在空气中不能点燃,但在氧气中能点燃并剧烈燃烧;
铁丝燃烧生成四氧化三铁,反应的符号表达式为: 。
2.(2025-2026九上·山东威海·期中)基础实验与跨学科实践
(1)常见酸、碱的化学性质
实验操作
实验现象
解释
a处为 (填化学式)溶液时,溶液变红色。
酸、碱溶液能使指示剂变色
b处溶液变 色。
c处观察到 。
化学方程式为 ,属于 反应(填基本反应类型)。
探究土壤酸碱性对植物生长的影响
【任务一】调研我区某校劳动基地土壤状况
(2)调查发现有多处土壤疏松、透气。同学们从劳动基地取回少量土壤样品,欲测定其酸碱度。
请写出实验室测定土壤pH的步骤: 。采样后测得土壤平均pH为5.6,说明土壤呈 性。
【任务二】借助AI查找并整理资料
结合AI的回答,进一步查阅资料,整理如下:
粮食作物
适宜的pH范围
适宜的土壤
冬小麦
6.5-7.5
保水能力强壤土或粘壤土
玉米
6.5-7.0
疏松透气壤土
地瓜
5.5-7.0
疏松、通透性好、排水良好沙壤土或壤土
花生
6.0-7.0
疏松的沙壤土
种植制度
一年两熟制:收割冬小麦后“休耕”一段时间,可再种植玉米实施“轮作”。一年一熟或与其他作物轮作:花生、地瓜实行“一年一熟”制。
(3)该劳动基地适宜种植 。
【任务三】改良土壤并实施休耕轮作
(4)加入 (填化学式)调节土壤pH,请用化学方程式解释其改良原理: (以硫酸为例),引水灌溉,种植冬小麦。收割冬小麦后,秸秆还田,休耕一段时间,种植玉米。
【反思交流】
(5)下列说法错误的是 (填字母)。
①秸秆还田可提升土壤肥力 ②休耕会严重浪费土地资源 ③可因地制宜实施农作物轮作
【答案】(1)① HCl(合理即可) ② 红 ③ 产生白色沉淀 ④ Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH ⑤ 复分解 (2)① 取土壤样品,加入适量蒸馏水,搅拌,溶解,静置一会儿,将酸度计伸入上层清液中,可得该土壤的酸碱度(合理即可) ② 酸 (3)地瓜 (4)① Ca(OH)2 ② (5)②
【解析】(1)酸溶液能使石蕊溶液变红,所以a处可以是盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、醋酸(CH3COOH)等酸溶液;
b处氢氧化钠溶液呈碱性,使酚酞变红色;
c处碳酸钠和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,因此c处观察到产生白色沉淀,反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH;
此反应是两种化合物交换成分生成另外两种化合物的反应,属于复分解反应;
(2)采样后测得土壤平均pH为5.6,说明用的是酸度计。测定土壤的酸碱度的方法为:取土壤样品,加入适量蒸馏水,搅拌,溶解,静置一会儿,将酸度计伸入上层清液中,可得该土壤的酸碱度;
pH<7的溶液呈酸性,土壤平均pH为5.6,说明土壤呈酸性;
(3)采样后测得土壤平均pH为5.6,该劳动基地适宜种植地瓜;
(4)农业上常用氢氧化钙[Ca(OH)2]来改良酸性土壤;
硫酸和氢氧化钙反应生成硫酸钙和水,反应的化学方程式为:;
(5)① 秸秆还田可以做肥料,补充土壤中的营养元素,提升土壤肥力,说法正确,故选项不符合题意;
② 休耕可以改良土壤,恢复土地的营养,不会浪费土地资源,说法错误,故选项符合题意;
③ 可因地制宜实施农作物轮作,更好地利用土地资源,说法正确,故选项不符合题意;
故选② 。
3.(2025-2026九上·山东威海·期中)在化学学习过程中,我们探索了诸多物质的变化,感受着变化之趣及变化之美。下面我们将对物质的化学变化进行项目式学习。
【项目主题】通过现象识别物质的化学变化
【任务设计与实施】
任务一 感知化学变化
观察思考:
(1)生活中处处存在化学变化。例如水果变质时,常伴随的现象有 。
(2)在以下四个实验过程中,能观察到有发光、放热现象的是___________。
A.
B.
C.
D.
形成结论:感知变化中的显性现象,可以帮助我们判断物质是否发生化学变化。
任务二 探索化学变化
提出问题:将氢氧化钠溶液和稀盐酸混合后无明显现象,如何证明发生化学变化?
进行实验:如图1,在烧杯中加入稀氢氧化钠溶液,滴入几滴酚酞溶液,然后用滴管慢慢滴入稀盐酸,并不断搅拌溶液。
(3)当观察到溶液由红色变为无色时,可证明发生化学变化。写出该反应的化学方程式 。
改进实验:如图2,小组同学对图1实验进行改进。观察到滴有酚酞的氢氧化钠稀溶液由红色变为无色,也可证明发生化学变化。
(4)分析图2实验设计,依据浓盐酸的两条性质是 。
数字化实验:用传感器测定向稀氢氧化钠溶液中滴入稀盐酸过程中的变化。测定结果如图3。
(5)分析A、C两点的pH,说明溶液从碱性变成 性,证明发生化学变化。
(6)B、C两点所对应的溶液中,氯化钠的质量大小关系是 。
形成结论:有些化学变化发生时,并没有明显的现象,需要结合物质性质设计实验,“转化”为明显现象,从而使反应可视化。
任务三 梳理项目成果
汇报展示:小组同学构建思维模型如下
通过现象识别物质的化学变化思维模型
(7)思维模型“”处,应填写的内容是 。
通过对现象的观察、分析,可以帮助我们更好地识别物质的化学变化。
【答案】(1)水果变色、产生异味、腐烂变软等(合理即可) (2)C (3) (4)挥发性、能与氢氧化钠反应 (5)酸 (6)B=C (7)新物质
【解析】(1)水果变质是化学变化,通常会有外观颜色改变(如苹果切开后变色)、散发难闻气味、质地从硬变软等表现。
(2)A、二氧化碳通入紫色石蕊溶液,是二氧化碳与水反应生成碳酸使石蕊变色(),无发光、放热,该选项错误;
B、二氧化碳通入澄清石灰水,是生成碳酸钙沉淀[],无发光、放热,该选项错误;
C、白磷在80℃热水且通入氧气条件下燃烧( ),会发光、放热,该选项正确;
D、镁与稀盐酸反应会放热(),但不会发光,该选项错误。
故选C。
(3)酚酞遇碱性物质变红,遇中性物质或酸性物质不变色。氢氧化钠溶液呈碱性,能使酚酞溶液变红,溶液由红色变为无色,是因为氢氧化钠(NaOH)与盐酸(HCl)发生中和反应,生成氯化钠(NaCl)和水(H2O),化学方程式为。
(4)浓盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢气体扩散到氢氧化钠溶液中,与氢氧化钠发生反应,使溶液碱性减弱,酚酞褪色,从而证明发生了化学变化。
(5)A 点pH大于 7,溶液呈碱性;C 点pH小于 7,溶液呈酸性,说明随着稀盐酸加入,溶液从碱性变为酸性,证明氢氧化钠和盐酸发生了反应。
(6)B 点pH等于7,稀盐酸与氢氧化钠恰好完全反应,B 点到 C 点,稀盐酸过量,反应不再发生,没有氯化钠生成,所以 B 点对应溶液中氯化钠质量等于 C 点。
(7)化学变化的本质特征是有新物质生成,通过判断是否有新物质生成,结合反应物是否消失等情况,来识别化学变化。
4.(2025-2026九上·山东威海·期中)“宏观—微观—符号”是化学独特的表示物质及其变化的方法。请从不同角度完成对性质的学习。
(1)的水溶液,在物质的分类中属于 (填“碱”“盐”或“氧化物”)。医疗上用于治疗胃酸过多症,请根据图1写出该反应的化学方程式 。
(2)图2是向溶液滴加NaOH溶液的微观示意图,请分析并推测:向溶液中滴加溶液,观察到的实验现象为 。
(3)受热易分解产生和两种常见氧化物,化学方程式为 。
【结论】既能与酸反应,也能与碱反应,还能与部分盐反应,且受热不稳定。
【应用】
(4)溶液中存在和,下列物质不能与其发生反应的是______(填字母序号)。
A. 纯碱 B. 食醋 C. 硫酸 D. 食盐
【答案】(1)① 盐 ② NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ (2)产生白色沉淀 (3) (4)D
【解析】(1)NaHCO3是由金属阳离子与酸根阴离子构成的化合物,属于盐;
碳酸氢钠与胃酸的主要成分盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑;
(2)图2是向NaHCO3溶液滴加NaOH溶液的微观示意图,由图示可知,氢氧根离子能与碳酸氢根离子结合成碳酸根离子和水分子,则向NaHCO3溶液中滴加Ca(OH)2溶液,氢氧根离子能与碳酸氢根离子结合成碳酸根离子和水分子,碳酸根离子又能与钙离子结合成碳酸钙沉淀,因此观察到的实验现象为产生白色沉淀;
(3)碳酸氢钠受热易分解产生Na2CO3和两种常见氧化物(水和二氧化碳),该反应的化学方程式为: ;
(4)A、纯碱俗名碳酸钠,碳酸钠与Ca(HCO3)2反应,生成碳酸钙沉淀和碳酸氢钠,故不符合题意;
B、食醋中的氢离子能与碳酸氢根离子结合成二氧化碳分子和水分子,因此能发生反应,故不符合题意;
C、Ca(HCO3)2与硫酸反应,生成硫酸钙、水和二氧化碳,故不符合题意;
D、Ca(HCO3)2与食盐的主要成分氯化钠不反应,故符合题意;
故选D。
5.(2025-2026九上·山西大同·期中)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如图所示,试管内灌满水,倒立在水槽内,接通 电源
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中发生反应的文字表达式为 。
(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)① 直流 ② 木条燃烧更旺 (3)水氢气+氧气 (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。
【解析】(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,故应填写:直流;木条燃烧更旺;
(3)电解水发生的化学反应位子表达式为:,故应填写:;
(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,故应填写: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。故应填写:不溶性固体杂质;
(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。故应填写: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,故应填写: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。
6.(2025-2026九上·山西大同·期中)探究“氧气的性质”。
实验方法:如图所示,①用坩埚钳夹取一小块木炭放在酒精灯火焰上加热,观察现象。②把燃着的木炭由瓶口向下缓慢插入充满氧气的集气瓶中,观察现象。
(1)实验原理: (用文字表达式表示)。
(2)实验现象:①中木炭燃烧发出微弱的红光,放出热量。
②中木炭燃烧的现象是 。
(3)实验结论: 。
【问题与思考】
(4)①和②实验现象不同的原因是 。
(5)燃着的木炭由瓶口向下缓慢插入充满氧气的集气瓶中,目的是 。
【答案】(1) (2)发出白光,放出热量 (3)点燃时,木炭能与氧气发生反应 (4)氧气的浓度不同 (5)防止木炭燃烧生成的热的二氧化碳将集气瓶内氧气排出
【解析】(1)木炭(主要成分为碳)和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳。故该反应的文字表达式为: 。
(2)木炭在氧气中比在空气中燃烧剧烈,发出白光,放出热量。故填:发出白光,放出热量。
(3)该实验的结论是:点燃时,木炭能与氧气发生反应。故填:点燃时,木炭能与氧气发生反应。
(4)① 为木炭在空气中燃烧,② 为木炭在氧气中燃烧,二者实验现象不同的原因是氧气的浓度不同。故填:氧气的浓度不同。
(5)燃着的木炭由瓶口向下缓慢插入充满氧气的集气瓶中,目的是防止木炭燃烧生成的热的二氧化碳将集气瓶内氧气排出。故填:防止木炭燃烧生成的热的二氧化碳将集气瓶内氧气排出。
7.(2025-2026九上·江西上饶·期中)某化学兴趣小组在做电解水实验过程中,为了使实验现象明显,需加一些硫酸钠。一位同学错把氯化钠当成硫酸钠加入水中,实验过程中,发现了正极有黄绿色气体产生且闻到刺激性气味。同学们对这异常现象产生兴趣,在老师的带领下一同进行了如下探究:
【提出问题】电解水实验过程中,正极产生黄绿色的气体是什么?
【猜想假设】猜想1:该气体为氧气 猜想2:该气体为氯气 猜想3:该气体为氧气和氯气
(1)做出以上猜想的依据是 。
【查阅资料】氯气是黄绿色有刺激性气味的气体,它能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色。氢氧化钠溶液能够吸收氯气。
【实验探究】如图将正极产生的气体依次通过湿润的碘化钾淀粉试纸、足量的氢氧化钠溶液,然后在a导管口放一根带火星的木条,观察现象。发现湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,放在a导管口的木条没有复燃。
(2)实验结论:猜想 正确。
【实验反思】
(3)同学们经过分析,一致认为不需要做实验就可以排除猜想 不正确,理由是 。
【实验拓展】
(4)在实验中如果加入足量的氯化钠固体,没有氧气生成,水和氯化钠在通电的条件下反应生成氢氧化钠和两种气体,反应的符号表达式 。
(5)在电解水实验中可以加入少量的硫酸钠或稀硫酸,目的是 ,但不能加氯化钠。
(6)电解水实验中正、负极收集气体实际体积比值小于理论值,可能原因是___________。
A. 正极气体比负极气体更易溶于水 B. 负极气体比正极气体更易溶于水
C. 负极反应更快
【答案】(1)化学反应前后元素种类不变 (2)2 (3)① 1 ② 通常情况下,氧气是无色无味的气体 (4) (5)增强水的导电性 (6)A
【解析】(1)根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变。氯化钠溶液中含有钠元素、氯元素、氢元素、氧元素,所以通电后产生的气体可能有氯气、氢气、氧气中的一种或几种,故答案填:化学反应前后元素种类不变。
(2)氯气是黄绿色有刺激性气味的气体,它能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色。实验中发现湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明有氯气存在,放在a导管口的木条没有复燃,说明没有氧气存在,故猜想2正确。
(3)由于通常情况下,氧气是无色无味的气体,而产生的气体为黄绿色气体且有刺激性气味,所以该气体一定不是纯净的氧气,故答案分别为:猜想1不正确;理由是:通常情况下,氧气是无色无味的气体。
(4)水和氯化钠在通电的条件下反应生成氢氧化钠和两种气体,但该气体不是氧气,所以这两种气体为氯气和氢气,故该反应的符号表达式:。
(5)能够导电的溶液靠自由移动的离子来导电,水中自由移动的离子非常少,导电性弱,加入硫酸钠或稀硫酸后,二者的水溶液中都能解离出大量的能够自由移动的离子,可以增强水的导电性。
(6)A.电解水时,正极产生的是氧气,负极产生的是氢气,理论上二者的体积比为1:2。通常情况下,氧气不易溶于水,氢气难溶于水。所以氧气在水中的溶解性要比氢气强一些,因此,同等条件下,电解水产生的两种气体氧气被溶解的多一点,所以实验时会出现氧气和氢气的体积比要比1:2小,故A选项正确;
B.电解水时,负极产生的气体是氢气,正极产生的气体是氧气,氢气在水中的溶解性比氧气的弱,故题中说法是错误的,假如负极气体比正极更易溶于水,那么负极收集到的气体体积偏小,正负极气体体积比也会大于1:2的,而不是小于,故B选项错误;
C.电解水时最终产生气体的体积的大小是由参加反应的水的多少决定的,不是由负极产生气体的快慢决定的,如果负极产生氢气的速度更快,只会让氢气先达到理论体积的量,但最终反应结束后,氧气和氢气的体积比依然会趋近于1:2,不会因为生成气体的速度的差异改变这个固定比例,故C选项错误;
故选A。
8.(2025-2026九上·山东济南·期中)关于催化剂的研究是一项重要的课题,某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目化学习。
任务一 认识催化剂
【小组讨论】
(1)催化剂在化工生产中起着重要作用,下列说法正确的是________(填字母)。
A. 不加入催化剂化学反应就不能发生
B. 同一个化学反应可能有多种催化剂
C. 用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
任务二 探究催化剂
【查阅资料】氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。
【进行实验】称量0.2 g氧化铜,取5 mL 5%的过氧化氢溶液于试管中,进行如图所示实验。
【分析交流】
(2)
步骤①现象
步骤⑥结果
步骤⑦现象
实验结论
试管中有极少量气泡产生,带火星的木条没有复燃
称得氧化铜的质量为0.2 g
氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂
任务三 探究催化剂的催化效果
【进行实验】在两支试管中分别加入10 mL 5%的过氧化氢溶液,一支加入1 g二氧化锰另一支加入1 g氧化铜按图1所示装置分别进行实验,实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触,测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。
【反思评价】
(3)对比分析图2中的 (填字母)点,可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
(4)请从催化剂的角度解释在实验过程中,上述两个反应虽化学反应速率不同,但完全反应后两个装置内压强相同的原因是 。
【成果分享】
(5)通过对催化剂的探究,同学们知道了:
①催化剂的质量和化学性质在化学反应前后保持不变;
② ;
③ 。
【答案】(1)B (2)产生大量气泡,带火星木条复燃 (3)ac或bd (4)催化剂的作用是改变反应速率,不改变反应的最终结果,实验中过氧化氢溶液的量相同,所以最终生成氧气的量相同 (5)① 过氧化氢分解可用二氧化锰、氧化铜等多种催化剂 ② 二氧化锰和氧化铜对过氧化氢分解的催化效果不同
【解析】(1)A、催化剂只能改变化学反应速率,不加入催化剂化学反应也能发生,A 错误;
B、同一个化学反应可能有多种催化剂,例如过氧化氢分解可用二氧化锰、氧化铜等作催化剂,B 正确;
C、用作催化剂的物质可能是其他反应的反应物或生成物,例如高锰酸钾分解中二氧化锰是生成物,C 错误。
故选B。
(2)氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂,其化学性质在反应前后保持不变,步骤⑦ 中重复实验② ③ ,过氧化氢在氧化铜催化下仍能快速分解,产生大量气泡,带火星木条复燃。
(3)要探究化学反应速率与催化剂种类的关系,需控制时间相同,比较气压变化(或控制气压相同,比较时间)。图2中a、c点气压相同,达到相同气压所需时间不同;b、d点时间相同,气压不同,均可说明催化剂种类对反应速率的影响。
(4)催化剂的作用是改变反应速率,不改变反应的最终结果(生成气体的量)。实验中过氧化氢溶液的量相同,所以最终生成氧气的量相同,装置内压强相同;而二氧化锰和氧化铜的催化效果不同,导致反应速率不同。
(5)从实验中可知,过氧化氢分解可用二氧化锰、氧化铜等多种催化剂;且二氧化锰和氧化铜对过氧化氢分解的催化效果不同。(合理即可)
9.(2025-2026九上·山东济南·期中)氧气与世间万物如影随形,动植物呼吸、燃料燃烧、钢铁冶炼等都需要氧气。下图所示为实验室中常见气体制备、收集的部分仪器,某化学小组的同学欲利用其进行氧气制备的相关化学实验。
(1)写出仪器①的名称: 。
(2)用10%的过氧化氢溶液和二氧化锰制取一瓶,反应的化学方程式为 。若用装置E收集氧气,待导管口产生 的气泡时,再把导管口伸入集气瓶中集气。
(3)在实验室中用加热高锰酸钾的方法制取一瓶干燥的氧气,所选用的装置为 (填序号字母)。
(4)查阅资料可知:实验室制备氧气,也可以利用氯酸钾()在二氧化锰()作催化剂并加热的条件下,分解生成氯化钾(KCl)和氧气,发生反应的化学方程式为:
,现将含有氯酸钾和二氧化锰的固体混合物27.6 g加热至质量不再减少,冷却后称量固体物质总质量为18 g。试回答:上述过程中固体混合物在反应后质量减少了9.6 g,原因是生成了 (填化学式)。
【答案】(1)锥形瓶 (2)① ② 连续且均匀 (3)AD (4)
【解析】(1)由图可知,标号①的仪器名称是:锥形瓶;
(2)过氧化氢在二氧化锰的催化下生成水和氧气,其化学方程式为 ;用排水法收集氧气,待导管口产生连续且均匀的气泡时,再把导管口伸入集气瓶中集气;
(3)实验室中用加热高锰酸钾的方法制取氧气,属于固体加热反应,选用的反应装置是A;氧气不易溶于水,密度比空气大,可用排水法或向上排空气法收集,而排空气法收集的气体比较干燥,故收集装置可选D;
(4)氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气,根据化学反应前后参加反应的物质的总质量等于生成物的总质量,所以固体减少的质量即为反应生成氧气的质量。
10.(2025-2026九上·陕西西安·期中)某化学兴趣小组研究常见物质氧气的性质并据图所示进行实验。
(1)实验一中硫在空气中和在氧气中燃烧的现象不同,说明燃烧的剧烈程度与 有关。
(2)实验二中发生反应的文字表达式为 。
(3)若将集气瓶中的氧气倒入烧杯中(如实验三所示),观察到带火星的木条自下而上依次复燃,说明氧气具有的物理性质是 。
【答案】(1)氧气浓度 (2) (3)密度比空气大
【解析】(1)氧气约占空气体积的21%,硫在空气中和在氧气中燃烧的现象不同,说明燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关。
(2)实验二中,铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,反应的文字表达式为: 。
(3)带火星的木条自下而上依次复燃,说明氧气密度比空气大(物理性质)、氧气具有助燃性(化学性质)。
11.(2025-2026九上·广东深圳·期中)人类对物质世界的认识,总是从宏观到微观、从定性到定量不断深化的,对化学反应的认识也是如此。
1.从定性的角度研究:某化学小组用下图所示装置探究酒精的元素组成(夹持仪器已略)。
(1)实验中要使酒精燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中,需要进行的操作是: 。
(2)实验过程中观察到澄清石灰水变浑浊,据此可以推测出酒精中一定含有 元素。
Ⅱ.从定量的角度研究:初三某化学兴趣小组同学依据教材实验对化学反应前后质量变化进行了探究。
【查阅资料】碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体。
【实验装置设计】小组同学分别设计如图装置进行实验:
【记录与分析】
(3)在实验1中,实验结束后可观察到天平不平衡,原因是 。
(4)在实验2中,锥形瓶内发生的反应的化学方程式为 ,实验结束后天平仍然平衡。
【实验结论】通过实验探究,同学们得出结论:化学反应都遵守质量守恒定律。
【反思与交流】
(5)从微观角度分析化学反应前后质量守恒的原因是:反应前后,原子的 不变。
(6)通过小组实验的探究,可以得到的启示是:有气体参加反应或生成的反应,在验证质量守恒定律时必须在 容器中进行实验。
(7)某小组同学想继续探究质量守恒定律,将两份m1g的镁条和足量氧气分别置于密闭装置和开放装置中充分反应,实验过程中固体的质量(m)随加热时间(t)变化如图所示。下列有关分析正确的是 (填字母序号)。
A. 0<t<t1时,有氧化镁生成
B. m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量
C. m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量
D. m3<m1是因为散逸的白烟中含氧化镁小颗粒
E. 若将镁条换成红磷,则不能得到如图所示的变化趋势
【答案】(1)缓缓拉动注射器活塞 (2)碳(或C) (3)反应生成的二氧化碳逸散到了空气中 (4) (5)种类、数目和质量 (6)密闭 (7)ABD
【解析】(1)实验中要让酒精燃烧生成的气体被吸入试管,需要进行的操作是:缓缓拉动注射器的活塞,拉动活塞会使试管内压强减小,从而将生成的气体吸入;
(2)澄清石灰水变浑浊,说明生成了CO2,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,CO2中的碳元素来自酒精,因此推测酒精中一定含有碳(或C)元素;
(3)实验1中,碳酸钠和稀盐酸反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中,导致反应后装置内总质量减小,因此天平不平衡;
(4)实验2中铜和氧气加热生成氧化铜,反应的化学方程式为: ;
(5)从微观角度分析化学反应前后质量守恒的原因是:反应前后,原子的种类、数目和质量不变;
(6)为了避免参加反应的或生成的气体逃逸,对验证质量守恒定律产生影响,验证质量守恒定律时,有气体参与或生成的反应需要在密闭装置中进行;
(7)A、0<t<时,固体质量增加,镁在氧气中加热生成氧化镁,有氧化镁生成,故选项分析正确,符合题意;
B、镁在氧气中加热生成氧化镁,m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量,故选项分析正确,符合题意;
C、氧气参加反应,m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量减去反应的氧气的质量,故选项分析错误,不符合题意;
D、镁和氧气反应生成的氧化镁容易扩散,m3< m1是由于散逸的白烟为氧化镁固体小颗粒,故选项分析正确,符合题意;
E、红磷燃烧仅与氧气反应生成五氧化二磷固体,该固体白烟量少且不易大量逸散,开放装置中质量会持续增加后稳定,不会出现镁条燃烧时开放装置“先增后减”的变化趋势;同时反应的质量变化规律与镁条不同,因此无法得到图示变化趋势,故选项分析错误,不符合题意;
故选:ABD。
12.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)镁及其化合物在环保、工业等方面有着重要应用。
Ⅰ.认识镁的性质
(1)镁元素与钠元素最本质的区别是 不同(选填“质子数”、“中子数”或“电子数”)。
(2)在化学反应中,镁原子易失去电子形成镁离子。写出镁离子的微观粒子符号: 。[镁原子的结构示意图为:
(3)烟花、照明弹中都用到镁粉作原料,镁与氧气燃烧反应的符号表达式为 。
Ⅱ.制备过氧化镁
过氧化镁(MgO2)是重要的化工原料,工业常以菱镁矿(主要成分MgCO3)为原料来制备。
(4)菱镁矿制备氧化镁的部分物质转化如下图所示:
菱镁矿粉
①生产时将菱镁矿石粉碎的目的是 。
②Mg5(OH)2(CO3)4中碳、氢元素质量比为 。
(5)氧化镁制备过氧化镁的物质转化如下图所示:
已知:氧化镁与30%的过氧化氢反应放出大量的热;MgO2常温下较稳定,加热时会分解生成O2和MgO。
氧化镁制备过氧化镁反应中加入稳定剂并控制温度的目的是 。
(6)碱式碳酸镁[Mg5(OH)2(CO3)4]分别在550℃、600℃、650℃及700℃煅烧不同的时间生成氧化镁,将制备得到的氧化镁分别与30%的过氧化氢反应,得到过氧化镁的产率如图-1和图-2所示。
为提高过氧化镁的产率,碱式碳酸镁煅烧时应选择的最佳反应条件是 。
Ⅲ.应用过氧化镁
(7)过氧化镁在土壤修复和治理地下水污染等环境保护领域展现出独特的应用价值。过氧化镁与水反应能缓慢而持久释放氧气,同时生成的氢氧化镁几乎不会对土壤和水体造成二次污染。
①过氧化镁与水反应的符号表达式为 。
②根据上述信息,预测氢氧化镁具有的性质是 (一条即可)。
【答案】(1)质子数 (2)Mg2+ (3) (4)① 增大反应物的接触面积,加快化学反应速率 ② 24:1 (5)减少、受热分解 (6)650℃煅烧2个小时 (7)① ② 氢氧化镁难溶于水
【解析】(1)元素是具有相同的核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。所以两种元素最本质的区别是质子数不同。
(2)在化学反应中,镁原子易失去2个电子,形成带2个单位正电荷的镁离子,用表示。
(3)由于镁粉燃烧时发出耀眼的白光,所以烟花、照明弹中都用到镁粉作原料。镁粉燃烧生成氧化镁,符号表达式为:。
(4)① 为增大接触面积,加快反应速率,反应时将菱镁矿石粉碎。
②中碳、氢元素质量比为:。
(5)常温下较稳定,加热时会分解生成和,受热也会分解,故需要在反应中加入稳定剂并控制温度。
(6)由图可知,碱式碳酸镁煅烧时应选择的最佳反应条件650℃煅烧2个小时,因为此条件下的产率是最高的。
(7)① 过氧化镁与水反应能缓慢而持久释放氧气,同时生成的氢氧化镁,据此可以写出符号表达式:。②生成的氢氧化镁几乎不会对土壤和水体造成二次污染,由此可以判断氢氧化镁难溶于水,不会进入到自然界的水体系统中。
13.(2025-2026九上·山东青岛·期中)水是在生命、生活和实验室中有着不可替代的作用。“追梦”小组同学进行了以下实验:
(一)水的组成及变化的探究:可以通过“分”“合”的思维方法证明水的组成。
Ⅰ.分解水。为探究水的组成及变化,小组同学设计了如图2装置进行电解水实验。
(1)变化视角:图1和图2中水发生了不同变化。请从微观角度解释两个变化的本质区别 。
(2)现象视角:①与管A相连的是电源的 (选填“正极”或“负极”)。
②检验管B气体,用 的木条放在B管口。
(3)能量视角:为解决电解水制氢气耗能大的问题,我国科学家研制出一种新型催化剂,并利用太阳能实现水的高效分解,该方法实现了从太阳能到 能的能量转化。
Ⅱ.合成水。
(4)实验三(如图)中某学生在C处加入了足量的干燥剂,在d处点燃氢气,用证明氢气燃烧产物的方法证实了水的组成。点燃氢气前应先 ,该反应的化学方程式是 。在实验三中的现象是 。
(5)通过Ⅰ、Ⅱ研究的结论:水是由 (填元素符号)组成的。
(二)天然水的人工净化
(6)该组同学研究某便携式“生命吸管”净水器,其内部结构如下图-1所示,其中离子交换树脂中阳离子交换柱的交换过程如下图-2所示(图中阴离子未画出)。查阅资料可知:海水的主要成分是水和溶解的盐类,其中钠离子、氯离子、钙离子、镁离子等占海水总盐类物质的99.9%。
①图-1净化过程中①过滤棉可除去水中的 (选填“可溶性”或“难溶性”)杂质。
②混合物分离的一般思路和方法是 (将字母排序)。
a.分析混合物成分 b.找到分离方法 c.寻找成分性质差异
③“生命吸管”虽广泛使用,但海上应急却不能使用,原因是 。
【答案】(1)是否有新物质生成 (2)① 负极 ② 带火星的 (3)化学 (4)① 检验氢气的纯度 ② 2H2+O2 2H2O ③ 产生淡蓝色火焰,烧杯底部有水雾出现 (5)H、O (6)① 难溶性 ② acb ③ “生命吸管”不能除去海水中大量存在的钠离子、氯离子
【解析】(1)图1中水发生的是物理变化,图2中水发生的是化学变化。从微观角度看,两个变化的本质区别是:是否有新物质生成。
(2)①电解水时,正氧负氢,氢二氧一。管A中是的气体较多,则生成的是氢气,与电源的负极相连。
②管B气体是氧气,氧气支持燃烧,能使带火星的木条复燃,则检验管B气体,用将带火星的木条放在B管口。
(3)为解决电解水制氢气耗能大的问题,我国科学家研制出一种新型催化剂,并利用太阳能实现水的高效分解,该方法实现了从太阳能到化学能的能量转化。
(4)点燃氢气前应先检验氢气的纯度,以防点燃不纯净的氢气而发生爆炸;
氢气燃烧生成水,该反应的化学方程式是: ,可观察到的现象是氢气燃烧产生淡蓝色火焰,烧杯底部有水雾出现。
(5)根据化学反应前后元素的种类不变,通过Ⅰ、Ⅱ研究的结论:水是由H、O组成的。
(6)① 图-1净化过程中① 过滤棉可除去水中的难溶性杂质。
② 混合物分离的一般思路和方法是首先分析混合物成分,然后寻找成分性质差异,最后根据性质差异找到分离方法,故填:acb。
③ “生命吸管”虽广泛使用,但海上应急却不能使用,原因是:“生命吸管”不能除去海水中大量存在的钠离子、氯离子。
14.(2025-2026九上·山东青岛·期中)在农业生产上,常用溶质质量分数为16%的氯化钠溶液选种。“筑梦”小组同学在实验室欲配制的上述溶液模拟选种。
【配制溶液】
(1)正确的操作顺序是“ ”(将数字排序)。
(2)现配制质量分数为16%的氯化钠溶液所需氯化钠的质量为 g;用量筒量取 ml的水(水的密度为);溶解过程用玻璃棒搅拌的作用是 。
(3)实验室现有溶质质量分数为8%的氯化钠溶液,若要使此溶液的溶质质量分数增加一倍,则至少应蒸发 g水。
【问题交流】
(4)配制过程,操作不正确的是 (选填数字①~⑤)。
(5)经检测;最后配制的溶液溶质质量分数偏小,其原因可能是___________(选填字母)。
A. 氯化钠固体不纯 B. 量取水时,俯视读数
C. 烧杯中原来有水 D. 装瓶时,有少量溶液洒出
【模拟选种】
经查阅资料可知:选大豆种子的原理是将种子放入16%的氯化钠溶液中搅拌,空瘪的种子由于密度小会漂浮在溶液表面,而籽粒饱满的种子密度大则沉入溶液底部。
(6)相同条件下,该组同学尝试用质量分数为26%的氯化钠溶液模拟小麦选种,发现此时溶液底部有固体剩余,判断该溶液为 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。26%的氯化钠溶液与16%的氯化钠溶液相比,漂浮在溶液表面的小麦种子数量 (选填“变多”或“变少”)。
【答案】(1)④ ① ② ③ ⑤ (2)① 8 ② 42 ③ 搅拌,加快氯化钠的溶解速率 (3)50 (4)① ④ (5)AC (6)① 饱和 ② 变多
【解析】(1)配制溶质质量分数一定的溶液的基本步骤是:计算、称量(量取)、溶解,故配制50g质量分数为16%的氯化钠溶液的正确操作顺序是④ ① ② ③ ⑤ ;
(2)溶质质量=溶液质量×溶质的质量分数,配制50g溶质质量分数为16%的NaCl溶液,需氯化钠的质量=50g×16%=8g;溶剂质量=溶液质量-溶质质量,则所需水的质量=50g-8g=42g,水的密度为,用量筒量取42mL的水;溶解操作,玻璃棒搅拌的目的是搅拌,加快氯化钠的溶解速率;
(3)设应蒸发掉水的质量为x,根据溶液稀释前后,溶质的质量不变, 则:100g×8%=(100g-x)×16%,x=50g,则至少应蒸发50g水;
(4)托盘天平的使用要遵循“左物右码”的原则,图① 中所示操作砝码与药品位置放反了;试剂瓶塞取下后,要倒放在桌面上,图④ 中所示操作错误,故填:① ④ ;
(5)A、氯化钠固体不纯,会导致氯化钠质量偏小,从而导致配制的氯化钠溶液质量分数偏小;
B、量取水时,俯视读数,会导致量取水的体积偏小,从而导致配制的氯化钠溶液质量分数偏大;
C、溶解时烧杯内有水珠,不干燥,会使溶剂的质量偏多,配制成溶液的溶质的质量分数偏小;
D、溶液是均一的,稳定的,装瓶时,有少量溶液洒出不影响溶液的浓度,故选AC;
(6)该组同学尝试用质量分数为26%的氯化钠溶液模拟小麦选种,发现此时溶液底部有固体剩余,判断该溶液为饱和溶液;相同条件下,氯化钠溶液的溶质质量分数越大,密度越大,则用26%的氯化钠溶液模拟选种,与使用16%的氯化钠溶液相比,漂浮在溶液表面的种子数量变多。
15.(2025-2026九上·山东青岛·期中)空气是一种重要资源。氧气是空气中的重要气体,不同场合对氧气的需求不同,制氧方法也不同。
【实验室制氧气】
(1)实验室利用过氧化氢制取氧气时,可选择发生装置C,相对于装置B,你认为装置C的优点是 。
(2)实验室用加热高锰酸钾制取氧气用于铁丝燃烧实验,选择最合适的装置组合为 (选填字母序号),其中发生装置需考虑的因素为 和 。
【生活制氧气】
(3)“便携式制氧机”如图1所示,其中的制氧试剂为过碳酸钠固体和二氧化锰粉末,其反应原理有两步:
第Ⅰ步:过碳酸钠加水溶解后分解生成碳酸钠和过氧化氢;
第Ⅱ步:过氧化氢遇到二氧化锰迅速产生氧气,并放出大量热。
①第Ⅱ步反应的化学方程式为 。
②加湿过滤仓不仅可以过滤杂质;而且利用氧气 溶于水的性质,可以使氧气变得湿润;还可根据产生气泡的快慢可判断产生氧气的速率。
(4)潜水器中供氧
查阅资料可知:“氧烛”是一种常用于潜艇中的化学氧源,主要成分氯酸钠(,受热易分解生成氯化钠和氧气)、催化剂、镁粉(燃烧时放热,为氯酸钠分解提供所需热量),按压火帽启动装置(如图)反应即开始。下列说法正确的是___________(选填字母)。
A. 氧烛在使用时可能具有照明的功能 B. 氧烛中反应既有分解反应,也有化合反应
C. 使用完后,产氧药块中原物质的质量均减少 D. 镁粉用量越多越好
(5)选择合适的供氧剂
过氧化钙()和过氧化钠()均可做供氧剂。二者化学性质相似。过氧化钠固体和过氧化钙固体与足量水作用生成氧气的质量与时间的关系(如下图)所示。
为了解决鱼的吸氧问题,给鱼缸缓慢持续供氧,应选的供氧剂为 。
【工业制氧气】
工业上可以用空气制氧气,同时可在一定条件下合成氨气(),进一步合成硝酸铵()。其中硝酸铵可用作植物生长所需的化肥。该流程如下:
(6)步骤①属于 (填“物理”或“化学”)、变化。
(7)根据下列图表分析,工业制得的氧气中最难被分离除去的气体是 。
组分
氮气
氧气
二氧化碳
氩气
氖气
氦气
沸点/℃
(8)写出步骤③中发生反应的化学方程式 。
(9)植物生长需氮元素。某农田原计划施用尿素化肥,其化学式为。现改用硝酸铵()化肥,则需要硝酸铵 kg与原先施用化肥中含氮量相当。
【答案】(1)可以控制反应速率 (2)① AF ② 反应条件 ③ 反应物状态 (3)① ② 不易 (4)AB (5)过氧化钙 (6)物理 (7)氩气 (8) (9)80
【解析】(1)装置B、C都是固液常温型发生装置,装置B是长颈漏斗,装置C是分液漏斗,分液漏斗的优点是可以控制反应速率;
(2)加热高锰酸钾制取氧气,根据药品和加热条件,选择固体加热型发生装置,故发生装置选择A,需要考虑的因素有反应条件和反应物状态;
制得的氧气用于铁丝燃烧实验,铁丝燃烧实验需要在集气瓶底部预先留一部分水,因此,可以直接用排水法制取氧气,收集装置选择F,故装置组合为AF;
(3)第Ⅱ步反应为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下反应产生氧气,化学方程式为 ;
根据氧气的物理性质,氧气不易溶于水;
(4)A、镁粉燃烧会产生白光,故氧烛在使用时可能具有照明的功能,说法正确,符合题意;
B、氯酸钠在催化剂的催化作用下受热分解生成氯化钠和氧气,符合“一变多”的特点,属于分解反应,镁燃烧生成氧化镁,符合“多变一”的特点,属于化合反应,故氧烛中反应既有分解反应,也有化合反应,说法正确,符合题意;
C、产氧药块中含催化剂,化学反应前后,催化剂的质量不变,说法错误,不符合题意;
D、镁粉过多会消耗氧气,使产氧量减少,说法错误,不符合题意;
故选AB。
(5)鱼缸需要缓慢持续供氧,根据图像,过氧化钠产生氧气速率快,氧气少,而过氧化钙产生氧气速率慢,氧气多,所以选择过氧化钙作鱼缸的供氧剂;
(6)工业制氧气原理是根据空气中各成分的沸点不同,过程中没有新物质生成,属于物理变化;
(7)工业制氧气中难被分离除去的气体是沸点与氧气接近的气体,根据图表,氩气的沸点与氧气接近,难以被分离;
(8)步骤③ 是氨气和氧气在加热条件以及催化剂的作用下,反应生成一氧化氮和水,化学方程式为
(9)60 kg尿素[CO(NH2)2]中含有氮元素的质量为,改用硝酸铵(),需要硝酸铵的质量为。
16.(2025-2026九上·山东青岛·期中)化学是一门以实验为基础的科学,“圆梦”小组同学通过选用典型物质进行实验,来探究物质的有关性质。下图所示是探究氧气化学性质的实验,请回答。
(1)实验一:实验一③中的实验现象是 ,说明反应生成了 。
(2)实验二:观察到铁丝在空气中不燃烧,但在氧气中剧烈燃烧, ,放热,生成 色固体。该反应的化学方程式为 。
(3)实验三:硫燃烧时集气瓶底部放少量水用于吸收二氧化硫,推测二氧化硫的化学性质是 。
(4)对比以上实验,发现以上三种物质在空气和氧气中燃烧现象均不同。从微观角度分析,其原因是 ,反应越剧烈。
【答案】(1)① 澄清石灰水变浑浊 ② 二氧化碳CO2 (2)① 火星四射 ② 黑 ③ 3Fe+2O2 Fe3O4 (3)能与水反应 (4)氧气浓度越高,单位体积内氧分子越多,与反应物分子碰撞的机会越多
【解析】(1)实验一③ 中的实验现象是澄清石灰水变浑浊;二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,说明反应生成了二氧化碳;故填:澄清石灰水变浑浊;二氧化碳或CO2。
(2)实验二:观察到铁丝在空气中不燃烧,但在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放热,生成黑色固体;铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁,反应的化学方程式为3Fe+2O2 Fe3O4;故填:火星四射;黑;3Fe+2O2 Fe3O4。
(3)实验三:硫燃烧时集气瓶底部放少量水用于吸收二氧化硫,推测二氧化硫的化学性质是能与水反应;故填:能与水反应。
(4)以上三种物质分别在空气和氧气中燃烧现象的不同,是因为纯氧中的氧分子密度远高于空气,氧气浓度越高,单位体积内氧分子越多,与反应物分子碰撞的机会越多,因此反应越剧烈;故填:氧气浓度越高,单位体积内氧分子越多,与反应物分子碰撞的机会越多。
17.(2025-2026九上·天津河西·期中)某兴趣小组开展了探究催化剂的奥秘项目化学习。
任务1:探究催化剂
【查阅资料】氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。
【进行实验】称量0.2g氧化铜,取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中,进行如图所示实验。
【交流讨论】
(1)步骤①的实验目的是 。
(2)步骤④的实验操作为 。
(3)步骤⑥称量固体的质量为0.2g, (填“能”或“不能”)得出氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂的结论。
任务2:探究催化剂的催化效果
【进行实验】在两支试管中分别加入10 mL5%的过氧化氢溶液,在锥形瓶中分别加入1gCuO和1gMnO2,按图所示装置分别进行实验,实验时同时倾斜锥形瓶,使过氧化氢溶液与催化剂完全接触,下图是压强传感器测得两瓶内气压随时间的变化。
【交流讨论】
(4)写出二氧化锰与过氧化氢溶液混合后,发生反应的化学方程式 。
(5)对比右图中的 (填字母)两个点,可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
(6)两组实验都充分反应后,最终装置内压强相同的原因是 。
【答案】(1)对比实验,排除H2O2常温下能大量分解 (2)过滤 (3)不能 (4) (5)bd ac (6)由于过氧化氢溶液的浓度和体积相同,完全反应后产生的氧气的量相同,故压强相同
【解析】(1)步骤① 中,将带火星的木条伸入过氧化氢溶液,带火星的木条不复燃,目的为:对比实验。
(2)过滤分离固体和液体,则实验④ 的操作为过滤。
(3)催化剂能改变反应速率,且反应前后质量和化学性质不变,该实验没有证明反应前后化学性质不变,则不能得出氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂的结论。
(4)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: 。
(5)对比a、c(比较收集等体积的氧气所需要的时间)和b、d(比较相同时间收集氧气的体积),可比较化学反应速率与催化剂的种类有关。
(6)最终压强相同,说明生成氧气的质量相同,而催化剂能改变反应速率,但不能改变生成物质量,且由于过氧化氢溶液的浓度和体积相同,完全反应后产生的氧气的量相同,则最终装置内压强相同。
18.(2025-2026九上·福建福州·期中)某中学进行微型空气质量“检测站”的组装与使用活动。
活动一:了解城市空气质量
(1)如图3为该城市10月5日的空气质量情况。图中的“X”代表___________(填标号)。
A. 二氧化碳 B. 二氧化氮 C. 氮气 D. 氧气
(2)10月5日空气主要污染物浓度最高的物质为 。
活动二:检测某小区地下车库中的有害气体
【测定实验】实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳浓度如图4所示。
(3)一氧化碳浓度最大的时间段是 (填“”“”或“”)。
(4)在地下车库里确定某些位置进行取样。以下取样位置设定合理的是__________。
A.
B.
C.
活动三:成果分享
(5)同学们通过项目化学习,了解了微型空气质量“检测站”的组装和使用、有害气体的检测等,他们一起制作了保护空气倡议书,请你将其补充完整。
保护空气倡议书为了使天空更蓝,人类正在积极行动,我们能做的很多,比如,其中一种保护空气的具体做法是 。
【答案】(1)B (2)臭氧 O3 (3) (4)C (5)植树造林(合理即可)
【解析】(1)氮气、氧气、二氧化碳是空气的组成成分,不是空气污染物,二氧化氮是空气污染物,所以图中 “X” 代表二氧化氮,选 B。
(2)由图可知,10月5日污染物浓度最高的物质为臭氧。
(3)由图4可知,一氧化碳浓度最大的时间段是。
(4)在地下车库取样,应使取样位置具有代表性和均匀性,故选C。
(5)保护空气的做法有很多,比如绿色出行,可减少汽车尾气排放;植树造林,植物能吸收部分有害气体、吸附粉尘;随手关灯,可节约能源,减少化石燃料燃烧产生的污染物等。
19.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)某同学用过氧化氢溶液清洗伤口时发现过氧化氢溶液接触伤口后产生气泡的速度会变快。人体有过氧化氢酶,可催化过氧化氢分解。他对过氧化氢酶产生了兴趣,并和同学们进行了探究。
【进行实验】
①连接好装置,检查装置的气密性。
②取1.5 mg过氧化氢酶和8 mL蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡皮塞。
③用注射器A从容器中抽出2 mL气体,用注射器B将2 mL H2O2溶液注入容器中,采集数据(压强传感器可测定瓶内压强),绘制压强时间关系图,直至反应结束。
④同学们用图1的密闭装置分别再用3.1 mg、5.6 mg过氧化氢酶及1.5 mg、5.6 mg、10.7 mg二氧化锰作催化剂,其他实验条件相同,用压强传感器测得装置内压强的变化曲线如图2、3。
【讨论交流】
(1)步骤③,先用注射器A从容器中抽出2 mL气体的目的是 。
(2)写出图3中发生反应的文字(或符号)表达式 。
(3)对比 mg的过氧化氢酶和二氧化锰对H2O2分解的影响曲线,可说明过氧化氢酶的催化能力比二氧化锰 (填“强”或“弱”)。
(4)分析图3中三条曲线,说明过氧化氢的分解速率与 有关。
(5)由图2和图3可知,催化剂对最终产生氧气的量 (填“有”或“无”)影响。
(6)查阅资料得知,CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是_____(填字母)。
A. 催化剂能加快化学反应速率
B. 同一个化学反应可以有多种催化剂
C. MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
D. 用作催化剂的物质可能是其他反应的反应物或生成物
【拓展提升】
(7)已知过氧化氢溶液分解为放热反应,当温度过高时过氧化氢酶会失去催化效果。同学们推测加入过氧化氢酶质量过大,会导致实验过程中过氧化氢溶液分解速率突然变慢。请说明理由 。
【答案】(1)确保装置内气压在反应前保持不变 (2) (3)① 1.5 .6 ② 强 (4)二氧化锰的质量 (5)无 (6)ABD (7)过氧化氢酶质量过大,导致过氧化氢分解速率过快,单位时间内放热太多,温度过高,过氧化氢酶的活性会突然降低
【解析】(1)步骤③将注射器B中的2mLH2O2溶液全部注入容器前,用注射器A先从容器中抽出2mL气体,这是因为过氧化氢溶液也会占据一定的体积,为了调整密闭容器内的压强,确保装置内气压在反应前保持不变,使得测定结果更准确;
(2)过氧化氢在二氧化锰催化剂的条件下分解产生水和氧气,故文字表达式为:
(3)①对比实验要求变量唯一,图2、图3中都有催化剂1.5mg或5.6mg时对分解速率的影响,则对比1.5mg或5.6mg的二氧化锰和过氧化氢酶催化过氧化氢分解曲线;
②则对比1.5mg或5.6mg的二氧化锰和过氧化氢酶催化过氧化氢分解曲线可知,压强变化相等(即产生气体体积相等)时,过氧化氢酶所需时间短,说明过氧化氢酶催化能力比二氧化锰强;
(4)图3中三条曲线中二氧化锰质量不同,说明过氧化氢的分解速率与二氧化锰(催化剂)的质量有关;
(5)由图2和图3中的曲线可知,最终生成氧气的量相等,则催化剂对最终产生氧气的量无影响;
(6)A、催化剂能加快化学反应速率,选项正确;
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过氧化氢酶CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等进行催化,选项正确;
C、MnO2不只能作过氧化氢溶液分解的催化剂,还能作其他一些反应的催化剂,如氯酸钾分解,选项错误;
D、用作催化剂的物质可能是其他反应的反应物或生成物,如二氧化锰在过氧化氢分解中是催化剂,在高锰酸钾分解中是生成物,选项正确;
故选ABD。
(7)由题中所给信息“已知过氧化氢溶液分解为放热反应,当温度过高时过氧化氢酶会失去催化效果”,可推测当过氧化氢酶过大,导致过氧化氢分解速率过快,单位时间内放热太多,温度过高,过氧化氢酶的催化活性会突然降低,使实验过程中过氧化氢溶液分解速率突然变慢。
20.(2025-2026九上·福建宁德·期中)化学与能源。
最理想的清洁能源——氢气。学习小组对制氢、储氢和用氢展开探究。
活动一 制氢
(1)天然气的主要成分是甲烷,还含有硫化氢、水分等杂质。天然气重整技术是工业制氢领域中应用较为广泛的技术,其生产工艺流程如图。
①天然气预处理的目的是 。
②过程Ⅱ产生的混合气中,氢气的体积分数为a,过程Ⅲ产生的混合气中,氢气的体积分数为b,已知a<b。一定条件下发生过程Ⅲ反应的化学式表达式为 。
活动二 储氢
(2)通过恒温高压将氢气储存在容器中。从微观角度分析氢气能被压缩的原因是 。
(3)科研人员通过实验比较氢化镁储氢材料在不同温度下的储氢性能,实验结果如图所示。图中吸氢量越大,说明储氢性能越好。
对比图中三条曲线,可得出结论:在实验研究的吸氢时间范围内,当吸氢时间相同时, 。
(4)活性炭具有疏松多孔结构,利用其 ,可用于储氢。
活动三 用氢
(5)为了改善环境,某市开通了氢能源公交线路。氢能源汽车能“零排放”的原因是 。
【答案】(1)① 除硫化氢、水分等杂质 ② H2O+COCO2+H2 (2)分子间有间隔 (3)温度越高,储氢性能越好 (4)吸附性 (5)燃烧只生成水不污染环境
【解析】(1)① 天然气预处理的目的是除硫化氢、水分等杂质;
②过程Ⅲ中水和一氧化碳在一定条件下反应生成二氧化碳和氢气,反应的化学式表达式为:H2O+COCO2+H2;
(2)从微观角度看,氢气能被压缩储存是因为气体的分子间间隔较大,气体受压后,分子间隔变小;
(3)对比图中三条曲线,可得出结论:在实验研究的吸氢时间范围内,当吸氢时间相同时,温度越高,吸氢量越大,即温度越高,储氢性能越好;
(4)活性炭具有疏松多孔结构,利用其吸附性,可用于储氢;
(5)氢能源汽车能“零排放”的原因是燃烧只生成水不污染环境。
21.(2025-2026九上·江苏徐州·期中)化学兴趣小组对空气中氧气的含量进行测定,用如图两套装置进行实验,请回答下列问题:
【查阅资料】
五氧化二磷具有强烈的腐蚀性和毒性,进入空气中会污染空气。
(1)利用图1进行实验,检查装置气密性,点燃燃烧匙内的足量红磷后,将燃烧匙 (填“迅速”或者“缓慢”)伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。若红磷熄灭后立即打开弹簧夹,会使进入水的体积 (填“大于”或者“小于”)集气瓶中空气体积的五分之一。
(2)利用图2进行实验,先关闭弹簧夹,点燃红磷,红磷燃烧的文字表达式为 ;红磷熄灭,移去酒精灯,待试管冷却后打开B的弹簧夹,注射器的活塞应停在 mL处。
(3)图2装置和图1装置对比,其优点是: 。(写出一个)
【答案】(1)① 迅速 ② 小于 (2)① 磷+氧气五氧化二磷 ② 6 (3)更环保(合理即可)
【解析】(1)点燃燃烧匙内的足量红磷后,应将燃烧匙迅速伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧,防止瓶中气体受热膨胀沿瓶口逸出;
红磷熄灭后立即打开弹簧夹,气体没有恢复到室温,处于膨胀状态,所以会使进入水的体积小于集气瓶中空气体积的五分之一;
(2)红磷燃烧生成五氧化二磷,反应的文字表达式为:磷+氧气五氧化二磷;
利用图2进行实验,先关闭弹簧夹,点燃红磷,试管容积45mL,其中有约五分之一体积的氧气,故消耗氧气体积为:45mL×=9mL,红磷熄灭,移去酒精灯,待试管冷却后打开B的弹簧夹,注射器的活塞向左移动的体积为消耗氧气的体积,故活塞停止在15mL-9mL=6mL处;
(3)图2装置和图1装置对比,图2实验装置操作更简单,可以防止燃烧匙伸入集气瓶中时导致的部分气体受热膨胀逸出,可以使实验结果更准确,同时防止了反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境,更加环保等。
22.(2025-2026九上·江苏镇江·期中)某同学对催化过氧化氢分解的催化剂产生了兴趣,并进行了如下探究:
【提出问题】过氧化氢分解只能用二氧化锰作为催化剂吗?
【猜想与假设】能催化过氧化氢分解的催化剂不一定只有二氧化锰一种。
【设计实验】实验装置如图所示。
实验编号
温度/℃
物质种类(取0.15g)
待测数据
①
20
_______
a
②
20
氯化铁
b
③
20
硫酸铜
c
(1)实验①与实验②和③对照为了证明: ;要定量比较反应快慢,待测数据为相同时间内 。
(2)通过比较发现,在相同时间内a<c,该同学认为硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂,你是否赞同他的观点?请说明理由: 。
【得出结论】进一步实验得出氯化铁和硫酸铜都可以作过氧化氢分解的催化剂。
(3)用图1装置测量双氧水反应速率,图2是该实验中双氧水分解生成氧气的速率随反应时间变化的示意图(提示:连注射器的小试管和套在外面带支管的大试管不相通)。
①将注射器中的双氧水推入小试管,观察到U型管中液面变为左低右高,原因是: 。
②双氧水分解速率先变快的原因是: 。
③双氧水分解速率后来又变慢的原因是: 。
【答案】(1)① 氯化铁和硫酸铜能加快过氧化氢的分解速率 ② 注射器收集的氧气体积 (2)不赞同,因为未验证硫酸铜反应前后的质量和化学性质是否改变 (3)① 双氧水分解放热,使大试管内压强增大 ② 反应放热,温度升高使反应速率加快 ③ 过氧化氢浓度减小
【解析】(1)实验① 中物质种类应为无催化剂(空白对照)。实验① 与② 、③ 对照,是为了证明氯化铁和硫酸铜能加快过氧化氢的分解速率(即能作为催化剂的可能性)。要定量比较反应快慢,待测数据为相同时间内注射器收集的氧气体积(体积越大,反应速率越快)。
(2)不赞同。因为催化剂需要满足 “反应前后质量和化学性质都不变”,该同学仅通过 “相同时间内a<c”(即硫酸铜能加快反应速率),未验证硫酸铜反应前后的质量和化学性质是否改变,所以不能直接判定它是催化剂。
(3)① 双氧水分解是放热反应,导致大试管内温度升高、压强增大,从而使 U 型管中液面左低右高。
② 反应放热,温度升高对反应速率的加快作用超过了反应物浓度降低的减慢作用,所以分解速率先变快。
③ 随着反应进行,过氧化氢浓度逐渐减小,且温度升高的影响减弱,所以分解速率后来变慢。
23.(2025-2026九上·江苏常州·期中)兴趣小组对小区电动车充电车棚内的悬挂式干粉灭火器(下图)展开探究。干粉灭火器罐体内装有高压氮气和干粉灭火剂(主要成分为磷酸二氢铵,化学式为NH4H2PO4,相对分子质量为115)。当室温达到68℃时,感温玻璃管内液体膨胀使玻璃管胀碎,罐内干粉灭火剂会自动喷出,受热分解后最终在可燃物表面形成粘稠玻璃态覆盖层。
(1)灭火器能选用氮气作为干粉驱动剂,利用了氮气的化学性质是 。
(2)从微观角度解释感温玻璃管内液体膨胀的原因 。
(3)已知23.0 g磷酸二氢铵加热完全分解得到固体物质X、5.4 g水蒸气和3.4 g氨气(NH3)。固体物质X既不能燃烧也不能支持燃烧。则固体物质X为 。
(4)锂电池在过充、内外部短路、撞击等导致电池温度升高后不同阶段内部情况如下:
温度
电池内部情况
80—120℃
内部隔膜分解,产生可燃气体,电池鼓包
130—150℃
隔膜熔化,内部短路,温度加速上升
200—250℃
负极与电解液剧烈反应,产生大量热,浓烟涌出
>250℃
正极分解释放氧气,出现明火,爆炸风险激增
①写出正极材料LiCoO2受热分解生成Li2O、CoO和O2的化学方程式: 。
②悬挂式干粉灭火器在锂电池起火 (选填“初期”或“后期”)使用效果较好。
③锂电池起火温度高于250℃后,欲将其扑灭主要利用的灭火原理为 。
④有同学建议将感温玻璃管胀碎温度设置在80℃。你认为是否合理并说出理由 。
(5)研究小组进一步探究干粉粒径、喷放压力等因素对干粉灭火效果的影响。实验结果如下图所示,分析各因素对灭火效果的影响规律为 。
【答案】(1)化学性质稳定 (2)温度升高,液体分子间的间隔变大 (3)P2O5 (4)① ② 初期 ③ 隔绝空气 ④ 不合理;因为锂电池在80~120℃时已开始出现隔膜分解、产生可燃气体的风险,将感温玻璃管胀碎温度设置在80℃,无法提前预警或及时启动灭火器,应在风险出现前(如低于80℃)启动灭火器 (5)在压力相同的情况下,粒径越小,灭火时间越短,灭火效果越好;在粒径相同的情况下,压力越大,灭火时间越短,灭火效果越好
【解析】(1)作为干粉驱动剂,需要气体性质稳定,不与干粉、灭火器部件反应,且不助燃,因此利用了氮气的化学性质稳定;
(2)微观角度下,液体受热时分子本身大小不变,但分子间间隔会随温度升高而增大,导致体积膨胀,则从微观角度解释感温玻璃管内液体膨胀的原因是温度升高,液体分子间的间隔变大;
(3)磷酸二氢铵(NH4H2PO4)的质量为23.0g,分解生成固体物质X、5.4g水蒸气和3.4g氨气(NH3),根据质量守恒定律,固体X的质量为23.0g-5.4g-3.4g=14.2g。23.0g磷酸二氢铵中含P元素的质量23.0g××100%=6.2g,则X中P元素质量为6.2g,剩余质量14.2g-6.2g=8.0g为氧元素,因此X中P、O原子个数比为:═2:5,即X为P2O5(五氧化二磷,不可燃也不支持燃烧);
(4)①LiCoO2受热分解生成Li2O、CoO和O2,反应的化学方程式为 ;
② 锂电池起火后期(温度>250℃)会释放氧气,干粉灭火器难以隔绝氧气,初期温度较低、未释放氧气时,干粉能有效覆盖灭火;
③ 温度>250℃时,正极释放氧气,此时灭火需通过干粉覆盖隔绝空气,阻止燃烧,则锂电池起火温度高于250℃后,欲将其扑灭主要利用的灭火原理为隔绝空气;
④ 不合理,因为锂电池在80~120℃时已开始出现隔膜分解、产生可燃气体的风险,将感温玻璃管胀碎温度设置在80℃,无法提前预警或及时启动灭火器,应在风险出现前(如低于80℃)启动灭火器;
(5)从实验数据看,粒径50μm(实验1)比80μm(实验2)灭火时间更短,压力120×10Pa(实验3)比80×10Pa(实验2)灭火时间更短,则各因素对灭火效果的影响规律为在压力相同的情况下,粒径越小,灭火时间越短,灭火效果越好;在粒径相同的情况下,压力越大,灭火时间越短,灭火效果越好。
24.(2025-2026九上·江苏南通·期中)实验是化学学习的载体。
I.实验室用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气,并进行相关实验。
(1)仪器a的名称是 。为了便于控制过氧化氢溶液的添加速度,应选择图1中的装置 (填“A”或“B”)。
(2)如图2所示燃烧现象说明硫燃烧的剧烈程度与 有关。
II.某款家用制氧机利用过碳酸钠固体(2Na2CO3•3H2O2)和二氧化锰同时加入水中制取氧气。装置如图3所示。已知:过碳酸钠易溶于水,遇水分解为Na2CO3和H2O2。
(3)制氧机工作时反应仓发生了两步反应,写出第二步反应的化学方程式。
第一步:2Na2CO3•3H2O2=2Na2CO3+3H2O2;
第二步: 。
(4)制氧机工作时“加湿过滤仓”中水的作用 。(写出一条)
【提出问题】家用制氧机的制氧剂为什么选用过碳酸钠而不用过氧化氢?
查阅资料:家用制氧机中制氧剂的选择要考虑产氧速率、产氧时间等。
(5)定性认识过碳酸钠的制氧性质。
过碳酸钠在催化剂作用下,在水中发生分解反应并放出氧气。请设计实验验证二氧化锰能加快过碳酸钠的分解。简述实验方案(包括操作和现象) 。(实验中须使用的试剂:过碳酸钠、二氧化锰、水)
(6)定量比较过氧化氢和过碳酸钠的制氧效果。
①在总产氧量(150mL)相同情况下,测得不同浓度(5%、15%、25%)的过氧化氢的制氧效率如图4所示。从制氧实际需求分析,25%的过氧化氢不宜用于家用制氧机制氧的原因是 。
②相同条件下,过碳酸钠和5%过氧化氢溶液的制氧效率如图5所示,请分析对比制氧剂选择过碳酸钠而不选5%过氧化氢溶液的原因是 。
【答案】(1)① 锥形瓶 ② A (2)氧气浓度 (3) (4)过滤杂质提纯氧气(合理即可) (5)取两支试管甲、乙,向甲试管中加入2g二氧化锰和5g过碳酸钠,向乙试管中加入5g过碳酸钠,然后分别向两支试管中加入10mL水,甲试管中产生气泡较多,乙试管产生气泡较少 (6)① 生成氧气的速度过快 ② 相同时间内过碳酸钠产生的氧气比5%的过氧化氢产生的氧气多,且过碳酸钠是固体便于携带,过碳酸钠在常温下稳定易保存
【解析】(1)据图可知,仪器a的名称是锥形瓶,分液漏斗可控制过氧化氢溶液的添加速度,所以选择图1中的装置A;
(2)如图2所示燃烧现象说明硫燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关;
(3)过碳酸钠分解产生过氧化氢,过氧化氢在二氧化锰的催化作用下可以分解产生水与氧气,化学反应方程式为: ;
(4)氧气不易溶于水,加湿过滤仓中的水有过滤杂质提纯氧气的作用,还可以通过产生气泡的快慢观测产生氧气的速率等合理即可;
(5)设计实验验证二氧化锰能加快过碳酸钠的分解:取两支试管甲、乙,向甲试管中加入2g二氧化锰和5g过碳酸钠,向乙试管中加入5g过碳酸钠,然后分别向两支试管中加入10mL水,甲试管中产生气泡较多,乙试管产生气泡较少,说明了二氧化锰能加快过碳酸钠的分解;
(6)① 由图4可知,25%的过氧化氢不宜用于家用制氧机制氧的原因是产生氧气的速度过快;
②由图5可知,相同时间内过碳酸钠产生的氧气比5%的过氧化氢产生的氧气多,且过碳酸钠是固体便于携带,过碳酸钠在常温下稳定易保存,故家用制氧机的制氧剂选择过碳酸钠而不选择5%过氧化氢溶液。
试卷第1页,共3页
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