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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QkJ·g-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100g氯酸钠需要添加金属粉末的质量[m(金属)],查得下表数据: 好题精练金属铁铝镁燃烧放出热量(kJ·g-1)4.7331.0224.74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:①集气瓶中从下至上出现白烟;②。【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:装置ABC数据减少了4.8g增加了6.0g增加了2.8g(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。阴离子阳离子OH-N Cl-S H+溶、挥溶、挥溶K+溶溶溶溶N 溶、挥溶溶溶Ba2+溶溶溶不Ag+—溶不微3O24O4H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14∶3解法一:mO=4.8g = mH=0.6gmN=2.8g = = 所以与理论值相符解法二:利用氧元素的质量是4.8g计算出水的质量是5.4gmO=4.8gmH=5.4g-4.8g=0.6gmN=2.8g = = 所以与理论值相符HOmm18NHmm2.8g0.6g143NHmm2.8g0.6g143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4.8g,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0.6g,即参加反应的氨气中氢元素质量为0.6g,参加反应的氨气中氮元素质量等于生成的氮气的质量,即2.8g,故氮元素与氢元素的质量比为2.8g∶0.6g=14∶3,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1~2.5g进行系列实验。【查阅资料】①氧化铜(CuO)为黑色固体。②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1∶11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g,进行实验。序号1-11-2装置 反应后物质的颜色、状态黑色粉末中混有少量红色固体红色固体有金属光泽,混有极少量黑色物质实验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1∶14的实验,理由是。序号木炭粉与氧化铜的质量比反应后物质的颜色、状态2-11∶9红色固体有金属光泽混有少量黑色物质2-21∶10混有很少量黑色物质2-31∶11混有极少量黑色物质2-41∶12无黑色物质2-51∶13混有较多黑色物质(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1∶12(5)质量比为1∶13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1∶12。(5)当木炭粉与氧化铜的质量比为1∶13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1∶14的实验。(6)依据所给资料②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12∶160=3∶40。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3∶40。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:50kg贮存条件:阴凉干燥图1【探究Ⅰ】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Ⅱ】硫酸铵具有哪些性质实验2:25℃时,将30g硫酸铵加入50g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:①硫酸铵固体减少;②用酚酞溶液浸湿的滤纸;③小气球胀大。小明依据现象①和②,小红只依据现象③,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Ⅰ】加速土样溶解【探究Ⅱ】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Ⅰ】溶解过程中为加速土样溶解,可用玻璃棒搅拌。【探究Ⅱ】25℃时硫酸铵的溶解度大于70g,将30g硫酸铵加入50g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。Ⅰ.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,3.16gKMnO4产生O2的质量为g。 (2)用向上排空气法收集O2的原因是。Ⅱ.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。KMnO4溶液浓度0.002%0.01%0.1%1%鸡皮的变化无明显变化边缘部分变为棕黄色全部变为棕色全部变为黑色实验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②和④,得出的结论是。(5)实验2中,欲得出“KMnO4和硫酸共同作用对铜才有腐蚀性”的结论,需要对比(填编号)。(6)实验2中,铜片被腐蚀的反应如下,补全该反应的化学方程式。编号①②③④实验 铜片质量/g实验前0.540.540.540.5418小时后0.540.520.540.435Cu+2KMnO4+8