第四单元 自然界的水-九年级化学上册实验探究专练（人教版）

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第四单元 自然界的水 实验探究题单元测试卷（14道题） 考试时间：25分钟；1．实验是进行科学探究的重要手段。请回答下列问题 （1）实验A发生反应的化学方程式是_____，当电接通一段时间后，a与b管中气体的体积比约为_____。（2）实验B通过_____现象，可得出氧气约占空气体积1/5的结论；若将红磷换成硫粉，并能实验成功，可将集气瓶中的水换成_____。（3）实验C中水的作用是_____。【答案】（1） 1：2 （2）量筒中水进入集气瓶，进入集气瓶内的水的体积约占集气瓶容积的1/5 浓的氢氧化钠溶液 （3）防止高温生成物溅落、炸裂瓶底 【解析】（1）实验A是电解水实验，发生反应的化学方程式是，a管与电正极相连，b管与电负极相连，所以当电接通一段时间后，a管收集到的是氧气，b管收集到的是氢气，a与b管中气体的体积比约为1：2。（2）实验B是测定空气中氧气的含量，红磷燃烧，消耗瓶中的氧气，使瓶内压强减少，因此，通过量筒中水进入集气瓶，进入集气瓶内的水的体积约占集气瓶容积的1/5，可得出氧气约占空气体积1/5的结论。若将红磷换成硫粉，硫燃烧产生二氧化硫，虽然消耗了瓶内的氧气，但又产生相同体积的二氧化硫气体，如果让实验成功，可将集气瓶中的水换成浓的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液能吸收瓶内的二氧化硫气体，使瓶内压强减少，量筒中的水进入集气瓶。（3）实验C是铁丝在氧气中燃烧的实验，铁丝剧烈燃烧，生成物的温度较高，瓶内要放少量的水，其作用是防止高温生成物溅落、炸裂瓶底。【点睛】在电解水实验中，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气与氢气的体积比约为1：2。2．为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为50的硬质玻璃管为反应容器，将过量的铜粉放入试管，用橡皮塞塞紧硬质玻璃管，通过导管与实验容积为60且润滑性很好的针筒注射器组成如图所示的实验装置。请回答下列问题： （1）实验前，将注射器活塞前沿从30刻度处推至20刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至30刻度处，则说明 ______ 。（2）实验开始时，注射器活塞前沿停在30的刻度线上，用酒精灯加热铜粉，会看到试管内 ______ ，等到硬质玻璃管冷却后观察，活塞前沿约停在 ______的刻度线上。（3）在实验加热过程中，缓慢推拉注射器活塞的目的是 ______ 。（4）硬质玻璃管上固定小气球的作用是 ______ 。（5）写出该实验中化学反应的文字表达式： ______ 。（6）若他测定的空气中氧气的体积分数小于21%，则造成该实验出现误差的原因可能是 ______ （填序号）。①加热时没有不断推拉注射器活塞 ②读数时没有冷却至室温 ③加入铜粉量太少 ④加入铜粉量太多【答案】（1）装置的气密性良好 （2）固体由红色变为黑色 14 （3） 使空气中的氧气充分反应 （4）防止橡皮塞弹出、注射器活塞弹出等 （5） （6）①②③ 【解析】（1）实验前，将注射器活塞前沿从30刻度处推至20刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至30刻度处，则说明装置的气密性良好。（2）实验开始时，注射器活塞前沿停在30的刻度线上，用酒精灯加热铜粉，因为铜粉会与氧气反应，所以会看到试管内固体由红色变成黑色，等到硬质玻璃管冷却后观察，由于消耗氧气占空气中总体积的五分之一，所以活塞前沿约停在:30mL-（50mL+30mL）× =14mL的刻度线上。（3）在实验加热过程中，缓慢推拉注射器活塞的目的是使空气中的氧气充分反应。（4）硬质玻璃管上固定小气球的作用缓冲装置内压强的变化，即可是防止橡皮塞弹出、注射器活塞弹出等。（5）写出该实验中化学反应是铜与氧气反应生成氧化铜，所以它的文字表达式：。（6）若他测定的空气中氧气的体积分数小于21%，则造成该实验出现误差的原因可能是①加热时没有不断推拉注射器活塞 ②读数时没有冷却至室温 ③加入铜粉量太少。3．实验是进行科学探究的重要手段。请回答下列问题。（1）宏观现象：按图A所示装置，当电接通一段时间后，a管与b管中气体的体积比约为 _____ 。微观分析；该反应中发生分解的微粒名称是 _____ ，实验A发生反应的化学方程式是 _____ ，该反应的基本类型是 _____ 。（2）实验B中能用排水法收集的气体具备的性质是 _____ 。（3）实验C通过 _____ 现象，可得出氧气约占空气体积 的结论。（4）实验D中反应的化学方程式为 _____ ，瓶内水的作用是 _____ 。【答案】（1）1：2； 水分子； 2H2O2H2 ↑+O2↑； 分解反应； （2）难溶于水； （3） 量筒中的水进入集气瓶中，约占集气瓶中原空气体积的 （4）3Fe+2O2Fe3O4 ； 防止高温熔融物溅落，炸裂集气瓶底。 【解析】（1）宏观现象：按图A所示装置，当电接通一段时间后，a管与b管中气体的体积分别是电的正、负极产生的氧气和氢气，体积比约为1：2。微观分析；该反应中发生分解的微粒名称是水分子，实验A发生反应的化学方程式是：2H2O2H2↑+O2↑，该反应由一种物质生成了两种物质，基本类型是分解反应。（2）实验B中能用排水法收集的气体具备的性质是难溶于水。（3）实验C是测定空气中氧气的含量，通过量筒中的水进入集气瓶中，约占集气瓶中原空气体积的现象，可得出氧气约占空气体积的结论。（4）实验D中是铁在氧气中燃烧生成了四氧化三铁，反应的化学方程式为：3Fe+2O2Fe3O4，瓶内水的作用是：防止高温熔融物溅落，炸裂集气瓶底。【点睛】本题难度不大，掌握实验探究的方法，熟练应用电解水、空气中氧气含量的测定、氧气的性质等知识是解题关键。4．自然界的水含有各种杂质，可以用不同的方法进行净化。(1)如图所示是用空塑料饮料瓶、带导管的单孔胶塞、蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英砂等材料自制的一个简易净水器。①根据上述净化材料的特性，B层放置的材料最好是_____；②该净水器第二层纱布的主要作用是将A层物质与B层物质_____；③你认为上述简易净水器_____ (填“可以”或“不可以”)将硬水变成软水。(2)下图为过滤装置，根据实验回答下列问题：①写出标号仪器的名称：a_____，b_____；②实验过程中玻璃棒的作用是_____；③过滤后发现滤液仍然浑浊，可能的原因是(答出一点即可)_____。【答案】（1）石英砂 隔离 不可以 （2）铁架台 漏斗 引流液体 滤纸破损等 【解析】(1)①这里的小卵石、石英沙都是起过滤作用，过滤应由粗到细，先用小卵石过滤掉颗粒比较大的杂质，再用石英沙过滤掉颗粒比较小的杂质；②A层装的是活性炭，主要起吸附作用，第二层的纱布主要是把石英沙和活性炭隔开，阻挡石英沙进入活性炭中，以免减弱活性炭的吸附作用；③通过该装置不能把水中的钙离子和镁离子除去，所以不能将硬水转化成软水；检验硬水和软水用肥皂水，生活中常用煮沸的方法降低水的硬度；(2)①据图可知：a是铁架台、b是漏斗；②过滤操作中玻璃棒的作用是引流；③过滤后滤液仍浑浊，可能原因是滤纸破损（会使得液体中的不溶物进入下面的烧杯，从而使得滤液浑浊）、液面高于滤纸边缘（会使部分液体未经过滤纸的过滤直接流下，该操作会使滤液仍然浑浊）或盛接滤液的烧杯不干净等。5．如图是某同学用来除去水中难溶性杂质时所采用的过滤装置图． 试回答：(1)写出标号仪器的名称：a _______________ ，b _______________，c _____________ ．(2)该图中存在的三处明显错误，指出其中的两处：①___________________；②________________． (3)操作过程中，他发现过滤速度太慢，产生的原因可能是 ___________________(4)过滤后观察发现，滤液仍然浑浊，可能的原因是①_______；②________(要求写两条)． (5)该同学将过滤装置进行了改进，改进后过滤，得到了澄清透明的水，他兴奋的宣布：我终于制得了纯水！对此你有无不同看法？理由是 ____________．【答案】（1）铁架台 漏斗 烧杯 （2）没有用玻璃棒引流 漏斗下端没有紧贴烧杯内壁 (或液面高于滤纸边缘) （3） 滤纸没有紧贴漏斗内壁 （4）液面高于滤纸边缘 滤纸破损 （5）不是纯水，因过滤后的水还含可溶性杂质 【解析】据图可知：a仪器是铁架台，b仪器是漏斗，c仪器是烧杯；仔细观察实验操作图，可以发现三处错误，①未用玻璃棒引流，过滤时应该要用玻璃棒引流，为了避免倾倒液体时撒到漏斗外，②液面高于滤纸边缘，应该是液面低于滤纸边缘，不然待过滤的液体会不经过滤纸而从滤纸和漏斗之间的空隙中流过③漏斗尖端部分要紧靠烧杯内壁，而本图中并没有把漏斗的尖端靠在烧杯内壁；滤纸没有紧贴漏斗内壁即滤纸与漏斗内壁有空隙会造成过滤速度慢，另外若漏斗尖嘴没有紧靠烧杯内壁也会一定程度上影响过滤速度；(4)造成滤液浑浊的原因有很多，其中滤纸破损或液面高于滤纸边缘等都会造成滤液浑浊；(5)过滤是用来分离不溶性固体和液体的混合物，所以过滤只能把不溶于水的固体过滤，而溶于水的离子和小分子是不会被过滤的，所以过滤得到的液体不是纯净水。【点睛】在过滤操作中要注意一定是漏斗下端尖嘴部分紧靠烧杯内壁，而不是漏斗颈部随便靠在烧杯内壁上，漏斗下端尖嘴部分紧靠烧杯内壁一方面可以防止液体飞溅，另一方面也可以加快过滤速度。6．某兴趣小组的同学从超市购买一袋食盐，欲检测其是否为加碘食盐（加碘食盐中的碘元素以碘酸钾的形式存在，碘酸钾的化学式为KIO3）．他们查阅资料得知，加碘食盐中的KIO3在酸性条件下能与KI溶液发生反应，生成碘（I2），淀粉遇I2变蓝色．现提供下列试剂和生活中常见的物质：①KI溶液②纯碱③米汤④白糖⑤白酒⑥白醋，该小组同学进行实验必须选用的试剂和物质是_________．A ①③④ B ①③⑥ C ②④⑥ D ①④⑤该小组经过实验确定这袋食盐是加碘食盐，同学们探究的兴趣高涨，他们仔细阅读加碘食盐包装袋上的说明后，提出问题并与其他同学讨论，继续进行实验探究．问题一：食盐是比较稳定的，而说明中强调“防热”，是否因为受热会造成碘的损失？（实验一）探究温度对碘损失率的影响．老师指导他们将一定浓度的碘酸钾溶液分成5等份，在不同温度下加热十分钟后，用硫代硫酸钠标准溶液测定碘酸钾溶液的浓度，计算碘损失率并记录如表：分析上表可得出的结论是_________．问题二：炒菜时加醋对碘的损失率是否也有影响？（实验二）探究酸碱度对碘损失率的影响．（1）此组对照实验，要控制在碘酸钾溶液的浓度和质量、加热的_________均相同，溶液的酸碱度不同的条件下进行．（2）实验需要调节溶液的酸碱性，下列物质不能选用的是_________（填字母）A氢氧化钠B纯碱粉末C食盐晶体D食醋【答案】B （实验一）温度越高，碘损失率越大 （实验二） 时间与温度 C 【解析】①根据题中信息“碘酸钾（KIO3）在酸性条件下能与KI溶液发生反应生成碘（I2）”可知所需物质有碘酸钾、KI、酸性物质，对比选项白醋呈酸性，所以有①⑥；根据信息“I2遇淀粉变蓝色”可知需要淀粉，分析选项知米汤的成分是淀粉，所以有③，故选B；【实验一】通过分析表中的数据可知，得出的结论是：温度越高，碘损失率越大；【实验二】对照实验，要控制在碘酸钾溶液的浓度和质量、加热的时间与温度均相同，溶液的酸碱度不同的条件下进行；（2）实验需要调节溶液的酸碱性，氯化钠显中性，所以不能选用的是氯化钠，故选C。7．水的组成：某兴趣小组的同学对此进行了实验探究。 (提出问题)水是由什么组成的？(查阅资料)通过电解水和点燃氢气证明燃烧产物的方法均可证明水的组成。(设计实验)兴趣小组的同学设计了如图所示的实验来探究水的组成，其中图甲是电解水的实验装置，图乙实验是将电解水产生的氢气直接缓缓地通过装有足量碱石灰(可吸收水份干燥气体)的仪器c，并在导管口d处将气体点燃，然后把盛有冷水的烧杯置于如图乙所示的位置。(实验与结论)(1)图甲中玻璃管a和玻璃管b得到气体的体积比为_____；检验b管中产物的方法是___。(2)图乙所示的实验过程中可以观察到的实验现象：导管口d处____；烧杯底部有_____。(3)写出实验甲中反应的文字表达式____；该反应属于_____(填反应的基本类型)。(4)实验甲中没有发生变化的微粒是___和___(填微粒符号)。(5)由以上探究可以得到的有关水的组成的结论是________。(反思提升)由此，你还能得出的微观结论是______(写一个)。(6)通过实验甲可以得出水具有的化学性质是：____，保持这种性质的微粒是___(用模型表示)；通过实验乙，可以得出氢气具有的化学性质是：___，保持这种性质的微粒是___(用模型表示)；空气中的氧气仍然保持其原来的化学性质，从微观上看是因为：____。【答案】（1）2：1 用带火星的木条放到b玻璃管口处，慢慢打开活塞看木条是否复燃 （2）气体燃烧，发出淡蓝色火焰 水珠出现 （3） 水氢气+氧气 分解反应 （4） H O （5） 水由氢元素和氧元素组成 化学变化中分子可分 （6）电解能够分解生成氢气和氧气 氢气能够燃烧生成水 氧分子不变 【解析】实验与结论：（1）在电解水实验中，正氧负氢，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故图甲中玻璃管a(氢气)和玻璃管b(氧气)得到气体的体积比为2：1；检验b管中产物(氧气)的方法：用带火星的木条放到b玻璃管口处，慢慢打开活塞看木条是否复燃。故填：2：1；用带火星的木条放到b玻璃管口处，慢慢打开活塞看木条是否复燃。 （2）氢气具有可燃性，且氢气燃烧生成水，故图乙所示的实验过程中可以观察到导管口d处气体燃烧，发出淡蓝色火焰，烧杯底部有水珠出现。故填：气体燃烧，发出淡蓝色火焰；水珠出现。（3）实验甲中电解水生成氢气和氧气，反应的文字表达式：水氢气+氧气，该反应符合“一变多”的特点，是分解反应。（4）水电解生成氢气和氧气，故实验甲中没有发生变化的微粒是H和O。故填：H；O。（5）电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，说明水由氢元素和氧元素组成。由此，还能得出的微观结论是化学变化中分子可分，原子不可再分。故填：水由氢元素和氧元素组成；化学变化中分子可分。（6）通过实验甲可以得出水具有的化学性质是：电解能够分解生成氢气和氧气；水由水分子构成，保持这种性质的微粒是水分子，每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，可以表示为；通过实验乙，可以得出氢气具有的化学性质是：氢气能够燃烧生成水，氢气由氢分子构成，保持这种性质的微粒是氢分子，每个氢分子由2个氢原子构成，可以表示为；空气中的氧气仍然保持其原来的化学性质，从微观上看是因为氧分子不变。8．学习了MnO2对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某同学想：CuO能否起到类似MnO2的催化剂作用呢？于是进行了以下探究。（猜想）Ⅰ、CuO不是催化剂、也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变。Ⅱ、CuO参与反应产生O2 ，反应前后质量和化学性质发生了改变。Ⅲ、CuO是反应的催化剂，反应前后 ________________ 。用天平称量0.2gCuO，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：（1）填写下表：（2）步骤①的目的是 _____________________ 。（3）步骤④需用到的实验仪器有：铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、 __________ 。（4）过氧化氢能被CuO催化分解放出O2的化学方程式为 _____________________ 。【答案】质量和化学性质不变 步骤③ ：有气泡冒出 步骤⑥结果： CuO的质量仍为0.2g 步骤⑦现象： 带火星的木条复燃 （2） 与步骤③对比,检验加入CuO前后过氧化氢溶液分解速率有无变化 （3） 玻璃棒 （4）2H2O2 2H2O+O2↑ 【解析】CuO是反应的催化剂，反应前后质量和化学性质不变，步骤③现象有气泡冒出，木条复燃；步骤⑥结果CuO的质量仍为0.2g，因为催化剂的质量不会发生变化；步骤⑦现象带火星的木条复燃，说明氧化铜的化学性质没有变化；步骤①的目的是与步骤③对比,检验加入CuO前后过氧化氢溶液分解速率有无变化。步骤④需用到的实验仪器有：铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒，作用是引流。过氧化氢能被CuO催化分解放出O2的化学方程式为2H2O22H2O + O2↑ 。9．某化学小组在老师的指导下用下图所示装置探究水的组成。 （实验记录）接通电后，在两侧玻璃管内观察到的现象是____________________________，与电正、负两极相连接的玻璃管内收集到的气体体积比约为________。※请在图中括号内标记出电的正极和负极 ______（用“+”和“－”表示）。（查阅资料）水通电分解生成的气体可能是氢气和氧气。（猜想与假设）甲：A管内收集到气体的是氢气，B管内收集到气体是氧气；乙：A管内收集到气体的是氧气，B管内收集到气体是氢气。（实验探究）甲：用燃着的木条检验两种气体；乙：用带火星的木条检验两种气体；甲在检验A管气体时观察到现象是_________________；检验B管气体时观察到________。（实验结论）水是由__________________________________；而乙同学因为实验设计与甲不同，你认为在检验__________管（填“A”或“B”）气体时可能会没有观察到预期的实验现象。（交流与讨论）在实验过程中同学们发现了中间的漏斗C内液面上升的现象。 （查阅资料：已知两种气体的密度都比水小，且分解水的质量等于生成的氢气和氧气的质量和），则请根据所给资料并结合你已经掌握的氢气和氧气的物理性质，解释C内液面上升的原因：_______________________________。【答案】（实验记录）电极周围均产生气泡，（气泡上升）液面下降，一段时间后 1:2 左“—”，右“+” （实验探究）无色气体燃烧，放热，产生淡蓝色火焰 （燃着的）木条燃烧更旺 （实验结论）氢元素和氧元素组成 A （交流与讨论） 因为分解的水的质量等于生成气体的质量，且二者的密度都比水小，所以气体所占的体积大于分解的水的体积，又因为氢气难溶于水，氧气不易溶于水，所以气体会升至玻璃管上方，将水被排入C中，C中液面上升 【分析】根据水在通电的条件下生成氢气和氧气，正氧负氢，体积比是1：2，氧气具有助燃性，氢气具有可燃性，以及氧气不易溶于水，氢气难溶于水等知识进行分析。【解析】[实验记录]水在通电的条件下生成氢气和氧气，正氧负氢，体积比是1：2，所以接通电后，在两侧玻璃管内观察到的现象是：电极周围均产生气泡，（气泡上升）液面下降，与电正、负两极相连接的玻璃管内收集到的气体体积比约为1：2，左“－”，右“+”。[实验探究]A管产生氢气，B管产生氧气，氧气具有助燃性，氢气具有可燃性，所以甲在检验A管气体时观察到现象是：无色气体燃烧，放热，产生淡蓝色火焰；检验B管气体时观察到（燃着的）木条燃烧更旺。[实验结论]化学反应前后，元素种类不变，所以水是由氢元素和氧元素组成，而乙同学因为实验设计与甲不同，在检验A管气体时可能会没有观察到预期的实验现象。[交流与讨论]因为分解的水的质量等于生成气体的质量，且二者的密度都比水小，所以气体所占的体积大于分解的水的体积，又因为氢气难溶于水，氧气不易溶于水，所以气体会升至玻璃管上方，将水被排入C中，C中液面上升。10.化学教材“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣．（提出问题）（1）氧化铁（Fe2O3）能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？（2）氧化铁与二氧化锰催化效果哪个好？（3）催化剂的质量是否对过氧化氢溶液分解的速率产生影响？（实验探究）（1）A试管中反应的符号表达式为 _________ ；B试管中的现象 ________ 。（2）实验②、③证明：氧化铁的 ___________ 和 ____ 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；（3）实验设计④的目的是 _________ ，若实验观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是 ____ 。（4）兴趣小组同学设计了如图1实验装置，利用压强传感器测不同质量二氧化锰对双氧水分解快慢的影响。在8mL3%的双氧水中分别加入了0.03g，0.06g，0.08g，0.12g，0.24gMnO2测得容器内压强的变化曲线如图2所示曲线的斜率表征催化反应的速率请观察如图，回答问题：Ⅰ根据图2可发现：该实验条件下，30s内催化分解8mL浓度为的双氧水，MnO2的最小用量为 _____ g。Ⅱ根据图2，下列说法正确的是 ________ 。a 二氧化锰用量越多，产生氧气越多b 反应容器的气密性，对实验所测数据的精确度有影响c 称量的二氧化锰质量的精确度对实验装置中最终的压强大小没有影响（知识拓展）若实验中ag氧化铁中a=0.25，则其中氧元素的质量为 __________ g。若经过精密仪器测得该氧化铁样品中铁元素和氧元素的质量比为21∶8，则该氧化铁样品中混有的另一种物质是 ___________ （填“FeO”或“Fe3O4”）【答案】（1） 有少量气泡产生，但带火星的木条不能复燃 （2） 化学性质 质量 （3）证明氧化铁与二氧化锰的催化效果哪个更好 二氧化锰的催化效果比氧化铁好 （4） 0.08 bc 0.075 FeO 【解析】（1）A试管中是氧化铁催化过氧化氢制氧气的反应，所以此反应的符号表达式为；B试管中由于只有过氧化氢，所以产生的氧气速率较慢，只有少量气泡，氧气量较少，则带火星的木条没有复燃，所以B中的现象是有少量气泡产生，但带火星的木条不能复燃。（2）实验②、③证明：氧化铁的化学性质和质量在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂，因为实验②重复做了此实验，氧化铁的催化效果不变，证明其化学性质不变、实验③是再次称量，质量仍为ag，则证明其质量在反应前后没变。（3）实验设计④的目的是证明氧化铁与二氧化锰的催化效果哪个更好，实验④观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此可以得到的结论是：二氧化锰的催化效果比氧化铁好。（4）Ⅰ根据图2可发现：该实验条件下，30s内催化分解8mL浓度为的双氧水，MnO2的最小用量为0.08g，因为当MnO2的质量为0.08g时双氧水在30s内仍能全部分解，到0.06g时双氧水没有完全分解。Ⅱ根据图2可知：a 二氧化锰用量越多，产生氧气并没有增加，只是分解速率加快，故错误；b 反应容器的气密性，对实验所测数据的精确度有影响，如果气密性不好，则压强的数据有偏差，故正确；c 由图像知，不同质量的催化剂对产物的质量没有影响，因产生的氧气质量一样则氧气的体积一样，最终的压强也是相同的，所以称量的二氧化锰质量的精确度对实验装置中最终的压强大小没有影响，故正确。故选bc。[知识拓展]若实验中ag氧化铁中a=0.25，则其中氧元素的质量为=0.075g 。若经过精密仪器测得该氧化铁样品中铁元素和氧元素的质量比为21∶8，因为氧化铁中铁元素与氧元素质量比为7∶3即21∶9，所以另一种铁的氧化物中铁氧元素的质量比应大于21∶8，氧化亚铁中铁氧元素质量比为7∶2即21∶6，四氧化三铁中铁氧元素质量比为21∶8，故选氧化亚铁。【点睛】判断铁的样品中有什么样的铁的氧化物，应利用已知的氧化铁中铁、氧元素质量比和混合物中铁、氧元素质量比来分析，混合物中的铁、氧元素质量比是平均值，若已知的质量比比平均值小，则要求的氧化物中质量比应比平均值大，否则相反。11．某化学兴趣小组对书本知识进行的一系列深入探究学习。探究一 分子运动及影响分子运动速率的因素。小明采用下图甲A-D装置进行实验，请你完成分析与讨论[分析与讨论]（1）该实验现象是C试管比B试管中的酚酞 ______________ （填“先”或“后”）变红。（2）通过该现象可得出的结论：分子在不停地的运动，其运动速率与 ___________ 有关。（3）该实验（图甲）与课本实验（图乙）相比，优点是 __________ （写一条即可）。探究二 实验证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”这一命题，小张设计下列实验方案并完成了对该命题的实验证明。实验一、操作：将氯酸钾加热，在加热过程中伸入带火星木条现象：氯酸钾直到熔化时，带火星木条才复燃结论：氯酸钾受热会分解产生氧气，但是时间长，温度较高实验二、操作：加热二氧化锰，伸入带火星木条现象：木条 __________________ 。结论：加热二氧化锰不产生氧气实验三、操作： __________________ 。现象：木条迅速复燃结论：二氧化锰能加快氯酸钾的分解，该反应符号表达式为 _________________ 。总结：二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂（1）请你帮小张同学填写实验方案中未填完的空格。（2）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出方案内的“总结”，他补充了二个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验验证。第一个方面的探究实验，其目的是证明二氧化锰在反应前后质量不变。第二个方面的探究实验，其目的是 ____________________ 。（3）用氯酸钾和二氧化锰制氧气的过程中，小英同学用如图表示相关物质的质量（m）与消耗的氯酸钾质量（M）变化关系，其中正确的是 __________ 。探究三 认识化学式丰富的内涵下表是几种常见的酯类物质，请你一起完成（1）、（2）、（3）、（4）题的填空（1）甲酸甲酯的相对分子质量为 ___________ 。（2）据表推测X的化学式 ________________ 。（3）实验测得由甲酸甲酯（C2H4O2）、甲酸乙酯（C3H6O2）组成的混合物中氢元素的质量分数为a%，试求：①a%的数值范围 __________ （精确到0.1%）。②该混合物中氧元素的质量分数为 __________ 。【答案】探究一：先 温度 能探究温度对分子运动速率的影响 探究二：不复燃 加热氯酸钾和少量二氧化锰混合物 KClO3KCl+O2 证明二氧化锰在反应前后化学性质不变 ad 探究三： 60 C4H8O2 6.7%＜a＜8.1% 1-7a% 【解析】探究一：（1）该实验现象是C试管比B试管中的酚酞先变红，因为C中的温度比较高，分子运动速率较快；故填：先。（2）通过该现象可得出的结论：分子在不停地的运动，其运动速率与温度有关，温度越高，分子运动速率越快；故填：温度。（3）该实验（图甲）与课本实验（图乙）相比，优点是能探究温度对分子运动速率的影响、环保等；故填：能探究温度对分子运动速率的影响。探究二：实验二、操作：加热二氧化锰，伸入带火星木条现象：木条不复燃。结论：加热二氧化锰不产生氧气实验三、操作：加热氯酸钾和少量二氧化锰混合物。现象：木条迅速复燃结论：二氧化锰能加快氯酸钾的分解，该反应符号表达式为：KClO3KCl+O2；总结：二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂故填：不复燃；加热氯酸钾和少量二氧化锰混合物；KClO3KCl+O2。（2）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出方案内的“总结”，他补充了二个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验验证。第一个方面的探究实验，其目的是证明二氧化锰在反应前后质量不变。第二个方面的探究实验，其目的是证明二氧化锰在反应前后化学性质不变。故填：证明二氧化锰在反应前后化学性质不变。（3）a、随着氯酸钾的消耗，氧气质量增大，该选项对应关系正确；b、加热氯酸钾和二氧化锰生成氯化钾，氯化钾的质量会从0开始增加，该选项对应关系不正确；c、过程中二氧化锰质量不变，因此固体质量不能减小到0，该选项对应关系不正确；d、反应过程中二氧化锰质量不变，该选项对应关系正确。故填：ad。探究三：（1）甲酸甲酯的相对分子质量为：12×2+1×4+16×2=60；故填：60。（2）根据甲酸甲酯、甲酸乙酯的化学式可知，乙酸乙酯的一个分子里比乙酸甲酯的一个分子里多1个碳原子、2个氢原子，因此乙酸乙酯的化学式为C4H8O2；故填：C4H8O2。（3）①甲酸甲酯（C2H4O2）中氢元素的质量分数为：；甲酸乙酯（C3H6O2）中氢元素的质量分数为：；故a的数值范围是：6.7%＜a＜8.1%；故填：6.7%＜a＜8.1%。②由甲酸甲酯（C2H4O2）、甲酸乙酯（C3H6O2）可知，甲酸甲酯分子和甲酸乙酯分子中碳原子和氢原子的个数比均为1：2，则混合物中碳元素和氢元素的质量比为（12×1）：（1×2）=6：1，混合物中氢元素的质量分数是a%，则碳元素的质量分数为6a%；则氧元素的质量分数是1-（a%+6a%）=1-7a%．故答案为1-7a%．12．某小组对H2O2溶液制取氧气进行了如下探究：（探究一）：探究不同催化剂对H2O2分解快慢的影响该小组采用了如下图所示装置进行实验，实验中催化剂均为0.4g，H2O2溶液浓度均为10％20mL，并用C装置测量收集到50mL水时的某项数据，经计算后的数据如下表： (1)检查A装置气密性的方法是：用弹簧夹夹住A装置右侧导气管，打开①的两个活塞，向其中加水，一段时间后，若____，则气密性良好。(2)从实验数据可知：相同条件下表中催化剂的催化效果由强到弱依次为____。(3)该探究实验中，需要测定的数据是___。(4)当量筒中收集到50mL水时，双氧水分解出的氧气体积实际小于50mL，原因是___。（探究二）：探究H2O2溶液浓度对分解速率的影响如图：在250mL三颈瓶中，加入MnO2均为0.5g，在恒压漏斗中加入不同浓度的H2O2溶液各20mL分别进行实验。并用温度传感器测量并绘制出瓶内温度与时间关系图。如图1所示。再将该装置的三颈瓶浸入水浴池中(该池可使瓶内的溶液温度恒定在20℃)，用上述实验中相同量的各物质重复上述实验，用气压传感器测量并绘制出瓶内气压与时间关系图。如图2所示。(5)由图1知道：H2O2溶液分解时会___热量(填“放出”或“吸收”)。(6)由图2知道：H2O2溶液浓度越高，其分解反应速率越____(填“快”或“慢”)，以10％H2O2溶液为例，25S后三颈瓶内气压由高缓慢降低的原因是___。（探究三）：探究过氧化氢消毒液的标签下图是过氧化氢消毒液的标签，结合标签中的信息，请回答：(7)为什么该消毒液要放在避光、阴凉处保存？请用文字或符号表达式说明___。(8)该瓶消毒液中至少含有____g过氧化氢，这些过氧化氢中含有的氧元素与____g氧化亚铁中含有的氧元素质量相等。【答案】（1）一段时间后，漏斗中的水不滴下（或漏斗下管口有水柱） （2） 活性炭＞CuO＞MnO2 （3）收集50mL氧气所需的时间 （4） 装置中存在少量的空气 （5）放出 （6） 快 20s反应结束，放热停止，但随着装置散热，温度会下降，使得三颈瓶内气压开始缓慢减小 （7）过氧化氢水+氧气或H2O2H2+O2 （8）3.4g 14.4g 【解析】（1）检查A装置气密性的方法是夹住右侧导气管，打开①的两个活塞，向其中加水，若一段时间后，水不滴下（或漏斗下管口有水柱），则气密性良好；（2）实验数据可知气体产生速率越快催化效果越好，所以分析表格中数据，可以得出相同条件下表中催化剂的催化效果依次为活性炭＞CuO＞MnO2；（3）为完成此探究，需要测定的数据为收集50mL氧气所需的时间；（4）装置中存在少量的空气，所以当量筒中收集到50mL水时，双氧水分解出的氧气体积小于50mL； （5）由图4可知，随着过氧化氢的分解，温度升高，这说明了H2O2溶液分解时会放出热量；（6）根据数据可知H2O2溶液浓度越高，反应速率越快，以10%H2O2溶液为例，三颈瓶内气压由高缓慢降低的原因是反应结束，温度下降，气体也因冷却而收缩，使得三颈瓶内气压开始缓慢减小；（7）过氧化氢分解生成水和氧气，在催化剂或加热条件下反应较快，文字表达式为过氧化氢水+氧气，符号表达式为H2O2H2+O2。（8）100mL=0.1L,该瓶消毒液中至少含有过氧化氢的质量为:34.0g/L×0.1L=3.4g；这些过氧化氢中含有的氧元素为3.4g×=3.2g；对应的氧化亚铁的质量为=14.4g。【点睛】实验室制取氧气：制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热。氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集。加热装置，实验结束应先移出导管，后熄灭酒精灯，防止水倒流，使试管炸裂。13．金属钴(Co)在国防工业中有重要应用。在实验室用硫酸酸浸的方法从钴矿石中提取钴元素,并探究最佳提取条件。（查阅资料）酸浸时发生如下反应：① CoO + H2SO4 === CoSO4 + H2O ② 2Co2O3 + 4H2SO4 === 4CoSO4 + O2↑ + 4H2O ③ Co2O3 + 2H2SO4 + Na2SO3 === 2CoSO4 + 2H2O + Na2SO4 反应①~③中，化合价发生改变的元素有________。（进行实验）将矿石在一定条件下酸浸4小时,测量钴元素的浸出率。部分数据如下：（解释与结论）（1）对比实验1和2，可得出的结论是___________。（2）欲得出“其他条件不变，Na2SO3用量对钴元素的浸出率有影响”的结论，需要对比的实验是____________（填序号）。（3）由上述实验可知，影响钴元素浸出率的因素有______________。（反思与评价）（4）工业生产中采用实验__________（填序号） 的提取条件更合理。【答案】（查阅资料）Co、O、S 其他条件不变，钴元素的浸出率会随着硫酸用量的增加而增加 3、4、5 （解释与结论）硫酸用量、Na2SO3用量、温度 4 【解析】查阅资料：反应①中元素的化合价均没有改变；反应②中，Co的化合价由+3价降低到+2价，氧元素由﹣2价升高到0价；反应③中，Co的化合价由+3价降低到+2价，硫元素由+5价升高到+6价。反应①～③中，化合价发生改变的元素有：Co、O、S；解释与结论：（1）由实验1和2可知，矿石用量相同、均没有使用Na2SO3、温度相同，只有硫酸用量不同，所以钴元素的浸出率也不同，对比可知，其他条件不变，钴元素的浸出率会随着硫酸用量的增加而增加； （2）欲得出“其他条件不变，Na2SO3用量对钴元素的浸出率有影响”的结论，需要矿石用量相同、硫酸用量相同、温度相同，只有Na2SO3用量不同，即需要对比的实验是3、4、5；（3）由实验1、2可知，硫酸用量影响钴元素浸出率；对比实验3、4、5可知，Na2SO3用量对钴元素的浸出率有影响；对比实验2、3可知，温度对钴元素的浸出率有影响。由上述实验可知，影响钴元素浸出率的因素有：硫酸用量、Na2SO3用量、温度；反思与评价：（4）根据表格提供的数据可以看出，在硫酸的用量为6.31g、亚硫酸钠的用量为0.43g、温度为65℃时，钴元素的浸出率最高，工业生产中采用实验4的提取条件更合理。【点睛】在解答对比实验的结论问题时，不要直接写结论，遗忘“在相同条件下或其他条件不变”的关键词。14．某小组做课本实验（即镁在空气中燃烧）时，发现生成物中有少许黑色固体，针对这一现象，他们开展了以下探究，请仔细阅读并完成探究报告。（探究目的）探究黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的。（分析猜想）分析空气中各种成分，寻找猜想依据：空气成分一：氧气； 空气成分二：水蒸气；空气成分三：氮气； 空气成分四：二氧化碳；空气成分五：稀有气体：化学性质很稳定，一般不与其它物质反应。（实验一）镁带与氧气的反应（一）制取氧气并探究氯酸钾和二氧化锰制氧气的实验中反应物与催化剂的最佳质量比。实验中采用如图1、2所示装置，取20g氯酸钾，分成10等份，每份2g，分别装入10支试管中。在10支试管中分别加入不同质量的二氧化锰，分别测量二氧化锰与氯酸钾在不同质量比时，生成200mL氧气所消耗的时间。实验记录的数据如表：请回答下列问题：（1）请写出该实验中发生反应的化学方程式：___________；（2）为了完成本实验，方框内应选择图2气体收集装置中的_____（填字母）；（3）分析上述数据，你认为利用此法制氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为____；（4）分析上表数据，结合影响化学反应速度的因素分析，当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速度变低的原因是___________。（二）燃烧镁带，观察现象将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛满氧气的集气瓶中，产生大量白烟，生成白色固体。实验结论：镁与氧气反应生成白色的氧化镁。（实验二）镁带与水蒸气的反应实验装置如下图所示：（1）装置A中放入几粒沸石或碎瓷片的目的是_________；（2）实验开始时，应先点燃A处酒精灯，等观察到水沸腾后，再点燃B处酒精灯，这样做的目的是__________；（3）生成的气体通入肥皂液中，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中，说明生成的气体是_______；实验结论：镁粉能和水蒸气反应，但装置B中并没有产生黑色固体。（实验三）镁带与氮气的反应（一）获取氮气：方法1：工业上把空气液化，然后蒸发，先蒸发出来的气体就是氮气，这是利用液氧、液氮的________（填具体的物理性质）不同。方法2：以下是获取氮气的方法及装置（装置中使用的固体药品均过量），其中得到氮气较纯的是____________（填字母）。（二）燃烧镁带，观察现象将0.72g打磨光亮的镁带在氮气中充分燃烧，实验结束后，集气瓶内壁附着一层淡黄色的固体，称得其质量为1.00g。实验结论：镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁，试根据数据求出氮化镁的化学式为___________（写出计算过程）。（探究结论）根据以上信息，可以推理得出镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中的二氧化碳反应产生的，该黑色固体是__________（写出化学式）。【答案】（实验一） C 1:3 二氧化锰用量过多，氯酸钾的质量分数降低，反应物间的接触面积减小 （实验二）防止水暴沸 排尽装置中的空气 氢气 （实验三）沸点 B Mg3N2 C 【解析】[实验一]（1）氯酸钾在二氧化锰作催化剂、加热条件下发生反应生成氯化钾、氧气，反应反应的化学方程式为：；（2）收集一定体积的氧气，应该选用量筒，当集气瓶中的水较少时，水易从长导气管排出，故氧气从短导气管进入，导气管不能伸入量筒的底部，否则会占有一定的体积，影响氧气体积的测量，故方框内应选择图2气体收集装置中的C；（3）分析上述数据可知，当二氧化锰与氯酸钾的质量比为1:3时，生成200mL氧气的时间是最短的，即反应速率最快，故利用此法制氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1:3；（4）二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速度变低的原因是二氧化锰用量过多，氯酸钾的质量分数降低，反应物间的接触面积减小。[实验二]（1）装置A中放入几粒沸石或碎瓷片的目的是防止水暴沸；（2）实验开始时，应先点燃A处酒精灯，等观察到水沸腾后，再点燃B处酒精灯，这样做的目的是排尽装置中的空气，防止镁与空气中的气体反应；（3）生成的气体通入肥皂液中，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中，说明生成的气体具有可燃性，密度比空气的密度小，该气体是氢气；[实验三]镁带与氮气的反应（一）获取氮气：方法1：工业上把空气液化，然后蒸发，先蒸发出来的气体就是氮气，这是利用液氧、液氮的沸点不同。方法2：硫磺是硫的俗称，硫、木炭燃烧都生成气体，使得到的氮气不纯，而红磷燃烧生成五氧化二磷固体，燃烧后无气体生成，可得到较纯的氮气，故选B。（二）将0.72g打磨光亮的镁带在氮气中充分燃烧，实验结束后，集气瓶内壁附着一层淡黄色的固体，称得其质量为1.00g。根据质量守恒定律，参加反应的氮气的质量为：1.00g-0.72g=0.28g，故氮化镁中氮元素的质量为0.28g，，镁元素的质量为0.72g，设氮化镁的化学式为MgxNy，则，解得，氮化镁的化学式为Mg3N2。[探究结论]根据以上信息，可以推理得出镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中的二氧化碳反应产生的，该黑色固体是碳单质。温度30℃水浴50℃水浴80℃水浴100℃水浴煮沸碘损失率（%）00.30.6715.56步骤③现象步骤⑥结果步骤⑦现象结论_____________带火星的木条复燃。_______________溶液中有气泡放出，_________________猜想Ⅰ、Ⅱ不成立；猜想Ⅲ成立。实验步骤实验现象①分别量取5mL15%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象A试管中产生大量气泡，带火星木条复燃，B试管中的现象：……②待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管内，如此反复多次实验，观察现象试管中均产生大量气泡，带火星木条均复燃③将实验②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag④分别量取5mL15%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末，向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象酯的名称甲酸甲酯甲酸乙酯乙酸甲酯乙酸乙酯化学式C2H4O2C3H6O2C3H6O2X催化剂种类气体产生速率(mL/s)二氧化锰3.5氧化铜4.5活性炭5.8实验矿石用量/g硫酸用量/gNa2SO3用量/g温度/℃钴元素的浸出率/%185.7112.6208556.39285.716.3108549.98385.716.3106543.33485.716.310.436573.95585.716.310.866574.77实验编号12345678910二氧化锰的质量/g0.10.20.330.40.50.6611.323二氧化锰与氯酸钾的质量比1：201：101：61：51：41：31：22：31：13：2生成200mL氧气时间/秒235186162147133117143160211244