专题十六 科学探究题,中考化学 (全国专用),1.(2018福建,10,3分)氧烛是一种便携式供氧设备(如下图)。产氧药块由氯酸钠(分解时吸收热 量为Q kJg-1)、金属粉末(燃烧时提供氯酸钠分解所需的热量)和少量催化剂组成。某兴趣小 组拟自制氧烛,为确定每100 g氯酸钠需要添加金属粉末的质量m(金属),查得下表数据:,好题精练,下列说法正确的是 ( ) A.m(金属)只能采用不同比例的金属和氯酸钠在空气中实验获得 B.m(金属)只能通过氯酸钠分解吸收热量与金属燃烧放出热量进行理论计算确定 C.m(金属)过小将使氧烛中反应无法持续进行,过大将减小产氧量 D.不用催化剂时,分别使用铁、铝、镁作燃料,m(Fe)最小,答案 C 确定金属粉末的质量m(金属)既可通过实验获得,也可通过理论计算获得,故A、B 不正确。m(金属)过小,金属燃烧放出热量过少,使氯酸钠不能完全分解;m(金属)过大,金属会消 耗产生的氧气,进而减小产氧量,故C正确。由表中数据可知,相同质量的金属燃烧,铁放出的热 量最少,则分别使用铁、铝、镁作燃料,放出相同热量,需要的m(Fe)最大,故D不正确。,2.(2018辽宁沈阳,19,13分)加热碳酸氢铵时闻到了刺激性气味,引起了同学们对氨气的兴趣,决 定对其进行探究。 (一)探究性质与变化 【实验方案】如图所示: 【实验现象】 (1)实验一中的现象是 。 (2)实验二中先滴入浓氨水,一段时间后,再滴入浓盐酸。滴入浓盐酸后观察到的现象是:集 气瓶中从下至上出现白烟; 。 【实验结论】,(3)微观上,说明微粒具有的性质是 。宏观上,从物质的性质或变化的角度分析,你得 出的结论是 (写一点)。 【反思与评价】 (4)实验二避免了实验一的不足,改进后的优点有 (写一点)。 (二)验证氨气中氮、氢两种元素的质量比 【查阅资料】 (5)氨气在加热条件下能与氧化铜反应:2NH3+3CuO 3X+N2+3H2O,X的化学式是 。 【设计方案】如图所示:(假定氮气被完全吸收),【数据处理与误差分析】 充分反应后,测得A、B、C三个装置在反应前后的质量变化如下表所示:,(6)甲同学利用A、B、C三组装置所提供的数据,乙同学利用B、C两组装置所提供的数据,计 算出的氮、氢元素的质量比都与理论值明显不符,分析产生误差的原因是 。 (7)若用A、C两组装置所提供的数据计算,与理论值是否相符?写出简单的计算过程证明你的 结论 。,(三)探究用途与制法 (8)在一定条件下,可用氮气和氢气制得氨气。工业上常用氨气生产氮肥(NH4)2SO4,施肥时,要 避免与之混用的是 (填序号)。 A.硝酸钾 B.草木灰(主要成分是K2CO3) C.熟石灰 D.氯化钾 (9)工业上生产的(NH4)2SO4中常常混有少量KCl,检验其是否含有KCl的操作方法是 。,说明:“溶”表示那种物质可溶于水,“不”表示不溶于水,“微”表示微溶于水,“挥”表示 挥发性,“”表示那种物质不存在或遇到水就分解了。,附:部分碱、酸、盐的溶解性表(20 ),答案 (一)(1)烧杯B中酚酞试液变红 (2)浸有酚酞试液的纱布条红色消失 (3)不断运动 氨水有挥发性;浓盐酸有挥发性;氨水显碱性;氨气能与(浓)盐酸反应 (4)节约药品;污染小;环保;现象明显(其他合理答案均可) (二)(5)Cu (6)浓硫酸吸收了未反应(过量)的氨气,导致计算出的氢元素质量偏大 (7)氨气中氮元素和氢元素的质量比是143 解法一: mO=4.8 g = mH=0.6 g mN=2.8 g = = 所以与理论值相符 解法二:利用氧元素的质量是4.8 g计算出水的质量是5.4 g mO=4.8 g mH=5.4 g-4.8 g=0.6 g mN=2.8 g = = 所以与理论值相符,或用文字叙述上述过程(其他合理答案均可) (三)(8)BC (9)取少量样品于试管中,加适量的水溶解,滴加硝酸钡溶液至不再产生白色沉淀,静置,取上层 清液加入硝酸银溶液(其他合理答案均可),解析 (一)实验一中,浓氨水具有挥发性,挥发出的氨分子运动到烧杯B中,使酚酞试液变红色; 实验二中先滴入浓氨水,浓氨水具有挥发性,挥发出的氨气使浸有酚酞试液的白纱布变红色,再 滴入浓盐酸,浓盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢气体与氨气反应生成氯化铵白色固体,浸有酚 酞试液的白纱布红色消失。由题述实验可得出,微观上分子在不断运动;宏观上浓盐酸、浓氨 水具有挥发性,氨水显碱性,氨气能与盐酸反应等。 (二)(5)根据质量守恒定律,反应前后原子种类、数目不变,可推出X的化学式是Cu。(6)装置B 的作用是吸收生成的水,根据水的质量计算出水中氢元素的质量,参加反应的氨气中氢元素的 质量等于水中氢元素的质量;装置C质量的差值即生成的氮气的质量,氮气的质量等于参加反 应的氨气中氮元素的质量;若氨气过量,浓硫酸质量的增加量为生成的水和过量的氨气的质量 的和,导致测出的氢元素的质量偏大。(7)装置A减少的质量为氧化铜中氧元素的质量,故氧元 素质量为4.8 g,生成的水中氧元素的质量等于氧化铜中氧元素的质量,故水中氢元素的质量为 0.6 g,即参加反应的氨气中氢元素质量为0.6 g,参加反应的氨气中氮元素质量等于生成的氮气 的质量,即2.8 g,故氮元素与氢元素的质量比为2.8 g0.6 g=143,与理论值相符。 (三)(8)硫酸铵是铵态氮肥,不能与碱性物质混合使用,故选B、C。(9)检验氯化钾应取样品加,水溶解,向溶液中加入硝酸钡溶液至不再产生沉淀(硫酸根离子反应完全),静置,向上层清液中 滴加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则含有氯化钾。,3.(2018北京,24,6分)为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件,用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1 2.5 g进行系列实验。 【查阅资料】 氧化铜(CuO)为黑色固体。 碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应: Cu2O+H2SO4 CuSO4+Cu+H2O 【进行实验】 实验1:取质量比为111的木炭粉和氧化铜混合物1.3 g,进行实验。,实验2:取一定质量的混合物,用1-2装置进行实验。,【解释与结论】 (1)配平化学方程式:1C+ CuO Cu+ CO2 (2)实验1-2中,证明产生了CO2的现象是 。 (3)实验1的目的是 。 (4)实验2的结论是 。 【反思与评价】 (5)实验2没有进行质量比为114的实验,理由是 。,(6)为检验2-4的红色固体中是否含Cu2O,所需试剂是 。,答案 (1)1C+2CuO 2Cu+1CO2 (2)澄清石灰水变浑浊 (3)探究最佳的加热方式 (4)在加热方式相同时,木炭粉与CuO的最佳质量比为112 (5)质量比为113时,已有较多黑色固体 (6)稀硫酸,解析 (1)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变,配平化学方程式:C+2CuO 2Cu+CO2。 (2)CO2与Ca(OH)2反应生成 CaCO3沉淀和H2O,澄清石灰水变浑浊证明实验1-2中产生了二氧化 碳气体。 (3)实验1-1和1-2中加热方式不同,所得物质的颜色、状态不同,因此实验1的目的是探究最佳 的加热方式。 (4)分析实验2中的五组数据及对应反应后物质的颜色、状态可知,在加热方式相同时,木炭粉 与氧化铜的最佳质量比为112。 (5)当木炭粉与氧化铜的质量比为113时,已经有较多黑色物质剩余,氧化铜的质量再增加会 导致有更多黑色物质剩余,因此不需要进行质量比为114的实验。 (6)依据所给资料可知,Cu2O能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4 CuSO4+Cu+H2O,CuSO4溶液 呈蓝色。2-4实验中只得到红色固体,其成分可能是铜或铜与氧化亚铜的混合物,铜与稀硫酸 不反应,若向固体中加入稀硫酸后,过滤,所得溶液呈蓝色,则说明固体中含有Cu2O;若溶液为无 色,则说明红色固体中只有铜。,知识拓展 木炭还原氧化铜的反应为C+2CuO 2Cu+CO2,实验中有任一黑色反应物剩 余,都会混在生成的红色固体中,理论上木炭粉与氧化铜恰好反应的质量比为12160=340。 但考虑到在实验中随温度升高会有部分木炭和空气中的氧气发生反应,故木炭粉与氧化铜 的最佳质量比应大于340。,4.(2018河北,35,7分)小明怀疑自家菜地因施用硫酸铵出现了较为严重的土壤酸化问题,于是和 化学兴趣小组的同学对此进行了探究。 【查阅产品说明】小组同学根据图1所示产品说明书中的 和硫酸铵的组成,推 测硫酸铵受热可能会分解生成氨气,使肥效降低。 产品说明书 名称:硫酸铵 性状:白色颗粒 N含量:20%21% 产品规格:50 kg 贮存条件:阴凉干燥 图1 【探究】土壤的酸碱性 实验1:按图2所示溶解土样,玻璃棒搅拌的目的是 ;用pH试纸测得土样 浸出液的pH约为4,说明土壤呈酸性。,【探究】硫酸铵具有哪些性质 实验2:25 时,将30 g硫酸铵加入50 g水中,完全溶解,此时所得溶液对应图3中 (选填序 号)点的状态;测得其pH约为5。 实验3:为证明硫酸铵受热分解生成了氨气,小组同学进行了图4所示的实验。观察到的实验现 象为:硫酸铵固体减少;用酚酞溶液浸湿的滤纸 ;小气球 胀大。,小明依据现象和,小红只依据现象,都得出了“硫酸铵受热分解”的结论。小组同学认 为小红的依据不合理,小气球胀大可能是装置中的空气受热膨胀所致。若要通过小气球的变 化得出“硫酸铵受热分解”的结论,还需继续进行观察,若 ,才能得出这一结论。 实验4:按图5所示进行实验,闻到刺激性气味,说明硫酸铵能与熟石灰发生反应。,【拓展应用】 (1)为保证铵态氮肥的肥效,不能高温暴晒,不能 。 (2)硫酸铵中的氮元素被植物吸收后,剩余的硫酸使得土壤酸化,可用熟石灰进行改良,反应的 化学方程式为 。,答案 【查阅产品说明】贮存条件 【探究】加速土样溶解 【探究】C 从左向右由无色变为红色 冷却至室温后气球仍然处于膨胀状态 【拓展应用】(1)与碱性物质混用 (2)Ca(OH)2+H2SO4 CaSO4+2H2O,解析 【查阅产品说明】产品说明书中贮存条件是阴凉干燥,说明硫酸铵受热可能会分解。 【探究】溶解过程中为加速土样溶解,可用玻璃棒搅拌。 【探究】25 时硫酸铵的溶解度大于70 g,将30 g硫酸铵加入50 g水中完全溶解得到不饱和 溶液,对应C点的状态。 氨气溶于水所得溶液显碱性,能使酚酞变红。若小气球胀大是由空气受热膨胀引起的,则冷却 到室温后气球应变瘪,若是因为生成氨气导致气球胀大,则冷却到室温后小气球仍处于膨胀状 态。,5.(2017北京,38,7分)高锰酸钾在生产、生活中有广泛应用。实验小组对高锰酸钾的某些性质 进行研究。 .不稳定性 (1)如图所示进行实验,KMnO4受热分解的化学方程式为 ,3.16 g KMnO4产生O2的质量为 g。 (2)用向上排空气法收集O2的原因是 。 .腐蚀性 【查阅资料】KMnO4溶液呈中性、有腐蚀性。 【进行实验】 实验1:将新鲜鸡皮在不同浓度的KMnO4溶液中浸泡相同时间,现象如下表。,实验2:将铜片分别浸泡在4种溶液中进行实验,所得数据如下表。,【解释与结论】 (3)实验1的目的是 。 (4)实验2中,通过对比和,得出的结论是 。 (5)实验2中,欲得出“KMnO4和硫酸共同作