湖北省恩施五年（2018-2022）中考化学真题分题型分层汇编-05科学探究题

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湖北省恩施五年（2018-2022）中考化学真题分题型分层汇编05科学探究题一、科学探究题1．（2022·湖北恩施）“神舟上九天揽月，蛟龙下五洋捉鳖”，充分展现了中国科技实力。航天员王亚平在“天宫课堂”上向同学们演示了“泡腾片太空溶解实验”—“太空水球”内产生大量气泡等奇妙现象，凸显了化学等自然科学的魅力。某化学兴趣小组的同学根据老师提供的泡腾片、蒸馏水、相关实验仪器，结合图1泡腾片说明书，进行实验与探究，请你参与。【提出问题】泡腾片太空实验中产生的气体是什么？产生该气体的反应原理是什么？【作出猜想】兴趣小组的同学们作出了如下猜想：①氧气②二氧化碳③氢气④一氧化碳⑤氮气（1）大家一致认为作为药品，因一氧化碳有毒，应无一氧化碳。（2）为保证太空实验安全，小智同学认为不可能为氢气，理由是___________。（3）大家通过认真阅读和分析泡腾片的说明书，认为无氮气，理由是___________。【实验验证】图2是制取气体的常用装置，按要求完成猜想①和②的相关实验。 （1）图2中仪器a的名称是___________。（2）若要随时取用①或②气体，其发生装置应选用图2中的___________（填装置序号）；用G装置干燥该气体，气体应从___________端（填m或n）通入，收集该气体应选用图2中的___________（填装置序号）。（3）同学们利用上述装置收集了两瓶该气体，作如下验证实验。检验猜想实验步骤实验现象实验结论①或②将带火星的木条伸入其中一瓶中。________猜想①不正确泡腾片放入水中产生的气体为二氧化碳。向另一瓶中注入适量的澄清石灰水，振荡。________猜想②正确 【深入探究】图2是柠檬酸与碳酸氢钠反应的微观示意图。结合上述实验结论回答问题。（1）泡腾片溶于水的过程中，柠檬酸（H3Ci）与碳酸氢钠反应的化学方程式___________。（2）从图3分析H3Ci和NaHCO3反应的微观实质是___________。2．（2021·湖北恩施）古玩市场惊现“三星堆”遗址出土的同款黄金面具。某化学兴趣小组的同学为鉴别其真假进行了如下探究活动。【查阅资料】（1）铜锌合金（又称：假黄金）外观和黄金相似，常被不法商贩以假乱真。（2）标准状况下，氢气密度p≈0.09g/L。【进行实验】同学们设计了如下不同的探究方案，请帮他们完成实验报告。方案实验步骤实验现象一截取小块黄金面具放在酒精灯上加热。______二截取小块黄金面具于试管中，加入一定量稀硫酸。有气泡产生三截取小块黄金面具于另一支试管中，加入适量氯化铜溶液。______  【实验结论】该面具是假黄金。【深入探究】为进一步定量分析黄金面具中金属锌的质量分数、小明同学利用上述方案二设计了如下实验：Ⅰ、按如图所示组装实验装置，并______。Ⅱ、向锥形瓶中加入5.0g黄金面具样品，注射器中吸入25mL稀硫酸。Ⅲ、将注射器中的稀硫酸平均分5次推入锥形瓶中：每次推入稀硫酸、待不再产生气泡后，记录收集气体的总体积（忽略其他因素对测量结果造成的影响），如下表。次数第1次第2次第3次第4次第5次收集气体的总体积/mL200400515x525 （1）上表中的数据x=______。（2）分析数据、完全反应后生成氢气的体积V=______mL。【数据处理】此黄金面具中锌的质量分数ω1=______。【反思评价】（1）小红对小明的方案和数据处理进行分析，认为求黄金面具中锌的质量分数还有更简便的方法。她将锥形瓶内反应后的剩余物经系列操作：______→洗涤→干燥→称量。得到固体剩余物的质量，也可求出黄金面具中锌的质量分数ω2。（2）鉴别黄金真假除以上化学方法外，还有许多物理方法：测密度、比较硬度等。【表达交流】ω1和ω2有微小差异，小红对小明的方案和数据处理提出了质疑，认为自己的更准确。请说出小红质疑的理由：______。3．（2020·湖北恩施）某化学兴趣小组的同学在进行微专题复习时，围绕酸、碱中和反应这一主题展开了深度学习。请你参与其中，按要求回答问题和开展探究。（1）下列选项的应用与中和反应的原理无关的是 ____ 。A 使用浓硫酸干燥CO2气体B 使用熟石灰改良酸性土壤C 服用含有Al（OH）3的药物治疗胃酸过多症D 利用氢氧化钠溶液洗涤石油产品中的残余硫酸（2）某工厂化验室用10%的氢氧化钠溶液洗涤一定量石油产品中的残余硫酸，共消耗氢氧化钠溶液80g，洗涤后的溶液呈中性。这一定量石油产品中含硫酸的质量是 _____ g。（3）做酸碱中和反应实验时，向烧杯内的氢氧化钙溶液中加入一定量的稀盐酸后，发现忘记了滴加酸碱指示剂。因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯中溶液的溶质成分进行探究。【提出问题】该烧杯中溶液的溶质是什么？【猜想】猜想一：只含有CaCl2猜想二：含有CaCl2、HCl和Ca（OH）2猜想三：含有CaCl2和Ca（OH）2猜想四：含有 ______ 。同学们讨论后一致认为猜想二不合理，理由是 ____ 。【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。【进行实验】同学们设计了如下不同的实验方案，证明猜想四是成立的。请帮他们填写有关实验步骤和实验现象。方案实验步骤实验现象一取少量烧杯中的溶液于试管中，滴加几滴紫色石蕊溶液。___二将一颗生锈铁钉放入另一支试管中，取一定量烧杯中的溶液加入其中。_____三另取少量烧杯中的溶液于第三支试管中，加入 _____产生气泡 【反思与拓展】①要使烧杯内溶液的溶质只含有CaCl2，需要除去杂质，其中的一种方法是向烧杯中加入过量的某种物质，然后过滤，该除杂原理用化学方程式表示为 _____ 。②为了验证猜想三中不含有Ca（OH）2，小智的方案是：取少量烧杯中溶液于试管中，滴入几滴酚酞溶液，振荡，观察到酚酞溶液不变色，即说明猜想三不正确。你还有什么方案，请说出一种： ___ 。③结合下图，分析HCl和NaOH反应的实质： ______ 。4．（2019·湖北恩施）实验室常用的干燥剂有浓硫酸、碱石灰(CaO和NaOH的固体混合物)等，后者在潮湿的空气中易变质。某化学兴趣小组对实验室中一瓶久置的碱石灰展开探究。[查阅资料]①碱石灰易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳 ②氯化钙溶液呈中性,碳酸钠溶液呈碱性 ③碳酸钠和氢氧化钙溶于水温度变化不明显 ④Ca(OH)2分解温度为580℃，CaCO3分解温度为825℃，Na2CO3的分解温度为1744℃。[提出问题]碱石灰是否变质？其成分可能有哪些？[进行猜想]①若没有变质，碱石灰吸水性良好，成分只有CaO和NaOH；②若变质，该碱石灰中可能含有CaO、NaOH、Ca(OH)2、Na2CO3、CaCO3中的两种或两种以上。[实验过程] (1)验证碱石灰是否变质：图中的B为干燥装置，常用于固体干燥剂干燥气体。现用A、B装置检验碱石灰是否变质，取适量的无水硫酸铜和碱石灰样品分别装入A、B中，连接好A、B装置，从 ____(填“c”或“d”)端向B中缓缓通入水蒸气，观察A装置中的现象为____，证明碱石灰已变质。(2)验证碱石灰是否完全变质：取适量碱石灰样品放入试管中，加入足量蒸馏水使其充分溶解，溶液变浑浊，用手触摸试管外壁，温度无明显变化，证明碱石灰已完全变质。则样品成分最多有___种可能性(填数字)。(3)为进一步确定碱石灰样品的成分，该小组继续实验并记录如下：实验编号实验操作实验目的、现象或数据实验结论 实验一①取适量样品于试管中，加入足量蒸馏水使其充分溶解；②过滤，得到滤渣A和滤液B；③向滤液B中加入足量CaCl2溶液，静置；④________。操作③的主要目的是：___操作④的现象：____样品中一定有Ca(OH)2 实验二①取干燥样品50g，控制在600℃内，加热至质量不再发生变化，冷却后称量；②将①中剩余固体控制在850℃内反复加热，冷却后称量。操作①中称得固体质量为45.5g；操作②固体质量无变化。 样品中一定没有_____(填化学式) [探究结论] 通过整个探究活动分析得知碱石灰样品的成分是______(填化学式)，其中盐的质量分数为_____。[反思与评价] 通过探究活动，大家知道该碱石灰变质的化学反应过程，其中生成盐的化学方程式为______；明白了碱石灰要密封保存的原因。5．（2018·湖北恩施）某化学兴趣小组用一定浓度的稀盐酸和含杂质5%（杂质不与盐酸反应）的石灰石制备CO2，他们选择的制取和收集装置如图所示。请按要求回答问题和探究：（1）装置A中仪器a的名称是___，若要制取并收集干燥的CO2，导管的连接顺序是___。（2）若消耗的石灰石为100g，理论上可得到CO2___g（精确到0.1），但实际收集到的CO2质量与理论值不符，原因可能是___（填一种）。（3）探究装置A中残留液的溶质成分。【提出问题】残留液中含有哪些溶质？【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。【思考判断】残留液中一定含有的溶质是___（填物质名称），可能含有的溶质是HCl。【实验验证】同学们通过多种实验方法，均验证了残留液中的溶质有HCl，请完成下表。 实验操作现象（数据或化学方程式）结论方法一用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性，所选择的指示剂为___。现象：___残留液中的溶质有HCl方法二用pH试纸测定溶液的pH。pH___ 7（填“＞”“＝”或“＜”）方法三用化学药品检测，且发生了复分解反应，可能选用的药品为___（填一种物质的化学式）。现象：___化学方程式：___  
参考答案：1．氢气具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸     根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中不含氮元素     试管     C     m     E     带火星的木条不复燃     澄清石灰水变浑浊          氢离子和碳酸氢根离子结合生成二氧化碳分子和水分子【详解】作出猜想：（2）氢气具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故为保证太空实验安全，该气体不可能为氢气；（3）根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中不含氮元素，故该气体不可能是氮气；实验验证：（1）图2中仪器a的名称是试管；（2）若要随时取用①或②气体，其发生装置应选用图2中的C装置，该装置可将固体置于多孔隔板上，关闭止水夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体导出，固液接触，反应开始，该装置可控制反应的发生和停止，可随时取用气体；用G装置干燥该气体，洗气应“长进短出”，这样干燥的充分，故气体从m端通入；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，二氧化碳溶于水，密度比空气大，可用向上排空气法收集，故收集装置可选E；（3）实验结论为：泡腾片放入水中产生的气体为二氧化碳。二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，故将带火星的木条伸入其中一瓶中，带火星的木条不复燃；向另一瓶中注入适量的澄清石灰水，振荡，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，故现象为：澄清石灰水变浑浊；深入探究：（1）柠檬酸与碳酸氢钠反应生成柠檬酸钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；（2）由图可知，H3Ci和NaHCO3反应的微观实质是氢离子和碳酸氢根离子结合生成二氧化碳分子和水分子。2．黄金表面变黑     有红色固体生成，溶液从蓝色变为无色     检查装置的气密性     520     500     29.25%     过滤     氢气在锥形瓶内有残留【分析】本题考查计算和对数据的处理。【详解】进行实验：一、根据题意，合金中含有铜，铜和氧气反应生成黑色的氧化铜，可以通过加热来判断该金属是合金而不是黄金；三、合金中的锌可以和氯化铜溶液反应，生成无色溶液和红色的铜，因此实验现象为：有红色固体生成，溶液从蓝色变为无色；       深入探究：Ⅰ、实验开始前要检查装置的气密性；（1）分析表格中数据，当第1次加入5mL稀硫酸时，产生200mL氢气，第2次加入加入5mL稀硫酸时，气体总体积为400mL氢气，以此类推，当第3次加入稀硫酸时，产生气体的总体积应该是400mL+200mL=600mL，而实际只有515mL，说明第3次已经将金属中的锌完全反应了，第4次排出的体积是5mL稀硫酸的体积，所以第4次的体积是515mL+5mL=520mL，所以x=520；（2）根据分析可知，最后氢气的体积是500mL；数据处理：求出氢气的质量为：，设金属锌的质量为y，求得y=1.4625g，所以金属中锌的质量分数为：反思评价：（1）小红采用测算铜的质量，取反应后的溶液，过滤走合金中不反应的铜，用蒸馏水将铜表面的溶液洗涤，再将水分蒸干，就可以得到金属铜。合金的质量减掉铜的质量就是锌的质量，进而可以求出金属锌的质量分数。表达交流：小明的实验通过测算氢气的质量来求锌的质量，但是氢气有可能在锥形瓶中没有完全被排出，会使实验结果受影响。【点睛】本题难度较大，需要根据表格中数据来判断实验到第几步恰好完全反应，再根据方程式进行计算。3． A          CaCl2、HCl     稀盐酸与氢氧化钙在溶液中不能共存，要发生反应     紫色石蕊溶液变红色     铁锈逐渐消失，溶液变黄色     镁或碳酸钠溶液（合理即可）     CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑     取少量烧杯中的溶液于试管中，加入碳酸钠溶液，观察到没有沉淀产生，则溶液中不含氢氧化钙     H+和OH-结合生成水【分析】氢氧化钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水，两者可能恰好完全反应，也可能是稀盐酸过量，也可能是氢氧化钙有剩余，进行分析解答。实验目的是验证证明猜想四是成立的，即验证溶液中含有稀盐酸，结合紫色石蕊溶液遇酸性溶液变红，遇碱性溶液变蓝，酸能与金属氧化物、活泼金属、碳酸盐等反应，进行分析解答。要使烧杯内溶液的溶质只含CaCl2，需要除去杂质，即除去稀盐酸，结合除杂质题至少要满足两个条件：加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；反应后不能引入新的杂质。要证明不含氢氧化钙，利用碳酸钠溶液可以和氢氧化钙反应产生沉淀的原理分析。结合图分析HCl和NaOH反应的实质，进行分析解答。【详解】（1）A、浓硫酸具有吸水性，且不与二氧化碳反应，符合题意；B、熟石灰为氢氧化钙，属于碱，用于改良酸性土壤属于酸和碱的反应，不符合题意；C、氢氧化铝属于碱，胃酸的成分主要是盐酸，属于酸和碱的反应，不符合题意；D、氢氧化钠属于碱，硫酸属于酸，氢氧化钠与硫酸的反应属于中和反应，不符合题意。故选A。（2）设含硫酸的质量为x， 解得，则这一定量石油产品中含硫酸的质量是9.8g；（3）猜想：向烧杯中的氢氧化钙溶液中加入一定量的稀盐酸后，氢氧化钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水，发现忘记了滴加酸碱指示剂，两者可能恰好完全反应，也可能是稀盐酸过量，也可能是氢氧化钙有剩余，则猜想四可能是CaCl2和HCl；同学们讨论后一致认为猜想二不合理，是因为稀盐酸与氢氧化钙在溶液中不能共存，要发生反应； 进行实验：实验目的是验证证明猜想四是成立的，即验证溶液中含有稀盐酸；方案一：取少量溶液于试管中，稀盐酸显酸性，滴加紫色石蕊溶液，会观察到紫色石蕊溶液变红色；方案二：将一颗生锈铁钉放入另一支试管中，取一定量烧杯中的溶液加入其中，氧化铁能与稀盐酸反应生成氯化铁和水，会观察到铁锈逐渐消失，溶液变黄色；方案三：和盐酸反应能产生气体的物质可以是活泼金属如镁等、碳酸盐如碳酸钠溶液等，所以可以加入镁或碳酸钠溶液等；反思交流：①要使烧杯内溶液的溶质只含CaCl2，需要除去杂质，即除去稀盐酸，可加入过量的碳酸钙，碳酸钙不溶于水，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，然后过滤，该除杂原理用化学方程式表示为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；②猜想三不正确，即不含有Ca（OH）2，碳酸钠溶液可以和氢氧化钙反应产生沉淀，则可以取少量烧杯中的溶液于试管中，加入碳酸钠溶液，观察到没有沉淀产生，则溶液中不含氢氧化钙；③结合图分析HCl和NaOH反应的实质：HCl在水中会解离出的H+和NaOH在水中会解离出的OH-，结合生成水。4． c     白色无水硫酸铜迅速变蓝     3(阿拉伯数字或汉字均可)     取操作③中上层清液少许于试管中，向试管中滴加酚酞试液(加入的试剂能检验出OH-均可)     除尽溶液中的碳酸根离子(或碳酸钠)     溶液变红(加入的试剂能检验出氢氧根离子且对应现象正确均可)          、      63%     【详解】(1) A装置中装有无水硫酸铜、B装置中装有碱石灰样品，连接好A、B装置，检验碱石灰样品是否有干燥作用，从c端向B装置中缓缓通入水蒸气，d端连接A装置，若观察A装置中的现象为白色无水硫酸铜迅速变蓝，说明样品已没有干燥作用，证明碱石灰已变质。(2)取适量碱石灰样品放入试管中，加入足量蒸馏水使其充分溶解，溶液变浑浊，可能是样品含有碳酸钙而产生浑浊，也可能是样品含有碳酸钠和氢氧化钙溶于水后反应生成碳酸钙引起，用手触摸试管外壁，温度无明显变化，说明样品不含氧化钙和氢氧化钠，证明碱石灰已完全变质，样品成分组合可能有、、，样品成分最多有3种可能性。（3）确保溶液没有碳酸钠后，可以用无色酚酞判断溶液是否含氢氧化钙，根据分解温度为580℃，分解温度为825℃，的分解温度为1744℃，加热至600℃，固体质量减小，则样品含，继续控制在850℃内反复加热，固体质量不变，则样品一定不含，若如此，样品一定含碳酸钠。实验编号实验操作实验目的、现象或数据实验结论 实验一①取适量样品于试管中，加入足量蒸馏水使其充分溶解；②过滤，得到滤渣A和滤液B；③向滤液B中加入足量CaCl2溶液，静置；④取操作③中上层清液少许于试管中，向试管中滴加酚酞试液。操作③的主要目的是：除尽溶液中的碳酸根离子。操作④的现象：溶液变红。样品中一定有Ca(OH)2 实验二①取干燥样品50g，控制在600℃内，加热至质量不再发生变化，冷却后称量；②将①中剩余固体控制在850℃内反复加热，冷却后称量。操作①中称得固体质量为45.5g；操作②固体质量无变化。 样品中一定没有 [探究结论] 由（3）详解可知，通过整个探究活动分析得知碱石灰样品的成分是， 受热分解生成氧化钙和水，实验二中固体减少的质量为生成水（水蒸气）的质量，设50g样品中的质量为x，则所以样品中盐的质量分数为。[反思与评价] 通过探究活动，该碱石灰变质的化学反应过程中生成盐的化学方程式为，故碱石灰要密封保存。5． 长颈漏斗     b→d→c→e→f；     41.8     部分二氧化碳溶于水；     氯化钙     石蕊溶液     石蕊试液变红色     ＜     CuO     固体溶解，溶液由无色变蓝色     CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O【详解】（1）仪器a是长颈漏斗；B装置（干燥）应在C(收集)之前，B应该是长管进短管出才可使气体通过，C装置长管进有利于其他的纯净，使二氧化碳尽量少的接触空气，故b→d→c→e→f；（2）假设反应生成的二氧化碳的质量为x，则有x=41.8g实际收集到的CO2质量与理论值不符，原因可能是二氧化碳部分溶于水、二氧化碳和水发生了反应等原因；（3）碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，所以溶液中的溶质一定含有氯化钙，可能含有稀盐酸；验证盐酸是否存在可以通过各种方式，如加入紫色石蕊试液，如果溶液变化，则证明含有盐酸，或者用pH试纸测定溶液的pH，如果pH小于7，则证明含有盐酸，或者加入氧化铜，如果观察到固体溶解，溶液由无色变为蓝色，则证明含有盐酸。