专题10科学探究-2022-2023学年九年级化学上学期期末考试真题汇编（原卷版）

专题10科学探究1．（2022·山东菏泽·九年级期末）学习化学常常需要进行科学探究，下面是认识空气组成的实验过程。（一）追踪科学家的足迹曲颈瓶实验1二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。如图1装置所示，他把少量汞放在汞相密闭的容器里，在曲颈甑中加热汞，连续加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了五分之一，此时红色粉末质量不再增加，结束实验。他研究了剩余五分之四体积的气体，认为这些气体全部都是氮气。实验2拉瓦锡又把在汞表面上生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于实验1密闭容器里所减少的体积。他把得到的氧气加到实验1容器里剩下的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。请回答下列问题：（1）实验1，加热12天至红色粉末质量不再增加时结束实验，其原因是______。（2）写出实验2中发生化学反应的文字表达式______。（3）通过上面实验，拉瓦锡得出了空气由______组成。（二）模仿科学家的探究历程仿照这个历史上著名实验的原理，测定空气中氧气含量的实验步骤如下：①将图2中的集气瓶水面以上分为5等份，并做好标记。②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。请回答：（4）红磷燃烧的文字表达式为______。（5）该实验能证明空气中氧气含量的现象是______。（6）集气瓶中剩余气体主要是氮气，该实验说明氮气具有的性质是______（写1条）。（7）若将红磷换成木炭粉，该实验不能成功，其原因是______。（三）我们的实践用来测定空气成分的方法很多，小玲同学对图2所示实验进行研究后，提出了改进方法，如图3所示。（8）你认为小玲同学改进后的优点是______（写1条即可）。2．（2022·广西·河池市宜州区教育局教学研究室九年级期末）科学探究是学习化学的一条重要途径和有效方法。兴趣小组的同学依据教材实验对化学反应前后的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。【装置设计】甲、乙、丙三组同学分别设计了如下图所示的装置：【进行实验】(1)甲组实验可观察到红磷燃烧产生大量白烟，气球_______；反应的化学方程式为_______。(2)乙组实验可观察到天平指针向_______(填“左”或“右”)偏，产生该现象的原因是_______。(3)根据丙组实验可得出：参加化学反应的各物质的质量总和_______(填“大于”、“等于”或“小于”)反应后生成的各物质的质量总和。【分析与交流】(4)化学反应遵守质量守恒定律的原因是：化学反应中，反应前后_______没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。(5)通过对甲、乙、丙三组实验的探究，得到的启示是：验证质量守恒定律时，如果有气体参加或生成，应该在_______中进行实验。3．（2022·江苏·赣榆实验中学九年级阶段练习）科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某校化学兴趣小组的同学开展了如下探究：探究1：影响氯酸钾分解速率的因素小明把实验温度恒定在330℃或380℃，(其他实验条件见表)，并设计了以下实验。实验编号氯酸钾的质量/g催化剂及其质量/g温度/℃反应的时间/s待测值①2.0无330100②2.0氧化铁0.5330100③2.0二氧化锰0.5330100④2.0二氧化锰_______________100请回答：(1)通过比较待测值大小来判断反应的速率，则待测值指的是__________。(2)进行实验②和③，并作对比，其实验目的是____________。(3)用实验③和④探究温度对氯酸钾分解速率的影响，则④中二氧化锰的质量是_________g，控制的温度是_________℃。探究2：“富氧空气”的混制及研究一、混制“富氧空气”(1)用氯酸钾和二氧化锰混合加热制氧气，该反应的文字表达式为_____________________。(2)如图1，用纯氮气及上述实验制取的氧气，混制一瓶氧气体积分数为40%的“富氧空气”，气体应从装置中的管_____(选“a”或“b”)通入，先通入氮气排出120mL水，再通入氧气排出______mL水。二、研究“富氧空气”通过重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧的实验，得到的有关数据如图2和图3：(3)结合图2，说明空气中氧气含量与燃烧产生的温度的关系___________。(4)结合图3，简述减少燃料燃烧尾气污染的措施：___________。三、再探空气中氧气含量(5)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气探测器测定容器中剩余氧气与时间的关系如图。下列说法正确的是____。A．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与之发生反应C．三个实验中氧气均过量D．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量偏高4．（2022·陕西·延安市宝塔区九年级期末）某兴趣小组活动中，同学们按图1装置对“可燃物燃烧的条件”进行探究。探究过程中，大家对白磷燃烧生成的大量白烟是否危害人体健康提出疑问。【查阅资料】白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃，它们的燃烧产物相同，会刺激人体呼吸道，可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸(HPO3)。（1）写出白磷燃烧的化学方程式_______。【交流与讨论】白烟对人体健康有害，该实验装置必须改进。【改进与实验】同学们按改进后的图2装置(气密性良好)，分别取足量的白磷和红磷进行实验。请你帮助他们将下表补充完整。实验现象对实验现象的解释Ⅰ.a试管中白磷燃烧，热水中白磷没有燃烧Ⅱ.b试管中红磷没有燃烧（2）热水中白磷没有燃烧的原因：_______。（3）b试管中红磷没有燃烧的原因：_______。【反思与评价】（4）小林同学指出图2装置仍有不足之处，并设计了图3装置，其中气球的作用是____。【拓展与迁移】实验小结时，小朱同学说：“待a试管冷却后，如果将试管口朝下垂直伸入水面下(室温)，并取下橡皮塞，将看到液体进入试管。”这一说法得到大家的一致认同。（5）如果不考虑橡皮塞占试管的容积，且实验所用白磷足量，装置气密性良好，进入a试管内液体的体积约占试管容积的_______，理由是_______。5．（2022·安徽蚌埠·九年级期末）同学们用高锰酸钾制氧气，实验结束清洗仪器，发现加热高锰酸钾的试管内壁有用水洗不掉的黑色固体。问题一：洗不掉的黑色固体是什么？【交流讨论】同学们进行如下的分析判断。判断依据不是KMnO4和K2MnO4它们都能溶于水，其中KMnO4溶于水形成______色溶液。是MnO2MnO2是不溶于水的色固体。【实验验证】（1）向未洗净的试管中加入某种液体（该液体是______），产生了能使带火星木条复燃的气体（该气体是______）。初步证明黑色固体是MnO2。（2）向未洗净的试管中加入草酸（H2C2O2）溶液，黑色固体被除去，同时发现产生许多气泡。进一步证明原黑色固体就是MnO2。问题二：用草酸（H2C2O2）溶液除去MnO2时，产生的气体是什么？【交流讨论】根据______，可以推出产生的气体可能为CO2或______。【实验验证】经检验，产生的气体是CO2，检验CO2，气体常用______溶液，检验CO2反应的化学方程式是______。【反思提高】以上探究活动中，清除试管内壁附着的难溶物的思路是：先______，再根据其化学性质，然后选择合适试剂进行清洗。6．（2022·江苏南通·九年级期末）2021年12月9日，“太空教师”程志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，王亚平在“天宫课堂”中，将泡腾片放入蓝色水球中，失重环境下，泡腾片不断产生气泡，却始终不会离开水球。你知道产生的气体是什么吗？某研究小组对泡腾片产生的气体非常感兴趣进行了科学探究，买来了一瓶维C泡腾片(保健药品，主要成分见图1)溶于水，有许多气泡产生(如图2)。该小组同学进行如下探究。探究一：该气体的成分（1）小华说：该气体可能是CO2、O2、N2小明说：不可能含有N2，因为_________。因此该小组同学通过分析认为：该气体可能含有CO2、O2中的一种或两种。(进行实验)实验编号实验操作实验现象①将气体通入澄清的石灰水中澄清石灰水变浑浊②将带火星的木条伸入该气体中带火星的木条熄灭，没有复燃（2）(得出结论)由上述实验可知，该气体中一定含有_________。(填写化学式)探究二：二氧化碳的性质实验一实验二（3）实验一中振荡3个矿泉水塑料瓶，观察到塑料瓶变瘪的程度为A>B>C，其中变浑浊的瓶内发生反应的化学方程式为_________；对比A瓶与()。(填"B"或"C")瓶的实验现象，可证明CO2能与NaOH发生反应。（4）实验二观察到C装置中发生的现象是_________结论是_________(用化学方程式表示)。（5）实验三中观察到的现象是_________此实验除验证了CO2不燃烧、不支持燃烧还能说明CO2具有____的性质。7．（2022·广西·二塘镇中学九年级期末）蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对“蔗糖的组成”进行了探究。【查阅资料】二氧化碳通入石灰水（氢氧化钙的水溶液）生成碳酸钙和水【作出猜想】小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，所以蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。猜想的依据是___________。【实验验证】用如图所示装置进行实验。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。（1）观察到___________出现，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。（2）观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体，同学们猜测该黑色固体可能是单质碳，并继续利用图中装置，另选试剂进行了实验，得出该黑色固体是单质碳的结论。请将实验过程和现象补充完整：实验过程实验现象改通氧气，小烧杯中加入适量_______，点燃酒精灯硬质玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光，___________上述实验过程涉及两个反应，请写出其中一个反应的符号表达式：___________。【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。【拓展交流】（3）实验开始先通入一会儿氮气的原因是___________。8．（2022·北京海淀区·九年级期末）实验小组对密闭集气瓶内蜡烛燃烧时间的影响因素进行探究，装置如图。【进行实验】实验1：6个集气瓶中盛有不同配比的氧气、氮气的混合气体，分别用6支相同的蜡烛点然后测定其燃烧时间。氧气体积分数10%20%40%60%80%100%燃烧时间/s01226353025现象立即熄灭安静燃烧剧烈燃烧，烛芯长度变大，蜡烛高度变小同学们对比氧气体积分数60%～100%的现象，发现氧气体积分数越大蜡烛燃烧越剧烈，烛芯长度变大和蜡烛高度变小越显著。猜测烛芯长度或蜡烛高度可能会影响燃烧时间，继续进行实验。实验21：将集气瓶中充满空气，测定相同蜡烛高度、不同烛芯长度的蜡烛在集气瓶中燃烧的时间。烛芯长度/cm0.30.50.70.9燃烧时间/s1613118实验22：将集气瓶中充满空气，测定______的蜡烛在集气瓶中的燃烧时间。蜡烛高度/cm1357燃烧时间/s171098【分析与结论】（1）实验1的目的是探究______对蜡烛在集气瓶中燃烧时间的影响。（2）实验21的结论是______。（3）补全实验22的操作：______。【反思与评价】（4）甲同学认为实验2蜡烛熄灭的原因是氧气完全消耗。乙同学依据实验1判断甲同学的说法不严谨，支持乙同学判断的证据是______。（5）实验1中，氧气体积分数大于60%之后，氧气体积分数增大，蜡烛燃烧时间变短。结合实验2分析其原因是______。9．（2022·陕西商洛·九年级期末）某化学兴趣小组对燃烧的条件进行了以下探究。【查阅资料】红磷着火点为240℃，白磷着火点为40℃，红磷和白磷燃烧的产物相同。【探究一】如图一所示，A、C为白磷，B为红磷，用酒精灯对准A加热一段时间，C先燃烧，B后燃烧，A不燃烧。(1)写出白磷燃烧的化学方程式_______。(2)对比B、C的现象可知，其他条件相同时，着火点_______(填“高”或“低”)的物质先燃烧。【探究二】如图二所示，同学们利用Y型管的装置对燃烧条件进行了验证。【实验步骤】向Y型管中挤入过氧化氢溶液后，观察到导管口有气泡产生，烧杯中的白磷先不燃烧，一段时间后燃烧。【分析与讨论】(3)此现象说明可燃物燃烧的条件之一是_______。(4)烧杯中80℃热水的作用有_______。(5)若装置不变，欲证明可燃物燃烧的另一个条件，只需将Y型管中的某一药品更换，你的思路为_______。(6)对比图一可知，图二装置的优点是_______(写一条即可)。10．（2022·广东·清远市清新区第二中学九年级期末）实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气。小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：【提出猜想】除MnO2、CuO外，Al2O3也可以作KClO3分解的催化剂。【完成实验】按如表进行实验：测定分解温度（分解温度越低，催化效果越好）。实验编号实验药品分解温度（℃）①KClO3580②KClO3、MnO2（质量比1：1）350③KClO3、CuO（质量比l：1）370④KClO3、Al2O3（质量比1：1）390【分析数据、得出结论】（1）由实验______与实验④对比，证明猜想合理。（2）实验所用的三种催化剂，催化效果最好的是______。【反思】若要证明Al2O3也是该反应的催化剂，请你一起参与他的探究过程，并填写下列空白。（1）【问题】Al2O3能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？（2）【猜想】Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂。（3）【实验验证】实验步骤实验现象实验结论实验一在装有过氧化氢溶液的试管中，将带火星的木条伸入试管中木条不复燃常温下过氧化氢溶液不分解实验二______木条复燃______【结论】Al2O3能加快过氧化氢的分解速率，故Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂。（4）【讨论与反思】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验：实验三：【实验目的】探究______。【实验步骤】①准确称量Al2O3（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，烘干，______；④对比反应前后Al2O3的质量。【讨论】如果Al2O3在反应前后质量不变，则说明Al2O3可以作过氧化氢分解的催化剂。（5）但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究______。（6）写出过氧化氢溶液在Al2O3作催化剂的条件下反应的化学方程式：______。【拓展】下列有关催化剂的说法中正确的是______（不定选择）A．MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂B．同一个化学反应可以有多种催化剂C．催化剂只能加快化学反应的速率D．加了催化剂不能改变反应的总产量1．（2022·湖南·株洲景炎学校九年级期末）科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。学习小组对蓝绿色碱式碳酸铜晶体【Cu2(OH)2CO3】的性质进行实验探究，并基于证据进行推理分析。I、分析碱式碳酸铜的组成根据化学式可知，碱式碳酸铜晶体中Cu元素的化合价为____________价，碱式碳酸铜晶体中氢原子和氧原子的个数比为____________。Ⅱ、探究碱式碳酸铜受热的变化【设计实验】学习小组设计了如图装置(夹持仪器已略去)，并用于探究碱式碳酸铜的分解产物。注：无水硫酸铜为白色固体，遇水变蓝。【实验过程】（1）在装置丙导管a处连接一导管，并插入水中，微热试管，观察到____________，说明整套装置的气密性良好。（2）按图示加入样品和试剂，加热一段时间后，试管中固体变黑，澄清石灰水变浑浊。【实验分析】（3）装置乙中的现象是____________。（4）装置丙中发生反应的化学方程式为____________。（5）根据现象可知，碱式碳酸铜受热可分解，分解产物有____________。（6）装置乙、丙位置不能互换的理由是____________。Ⅲ、探究碱式碳酸铜与酸的作用【实验过程】取少量样品于试管中，加水，固体不溶解。继续加入足量稀硫酸，有气泡产生，得到蓝色溶液。【实验结论】碱式碳酸铜能与硫酸发生反应，生成的盐为______________。【拓展延伸】碱式盐在生活中应用广泛。碱式氯化铝【A12(OH)Cl5】是一种高效净水剂。已知碱式氯化铝与盐酸发生反应生成盐和常见的溶剂，则此反应的化学方程式为：____________。2．（2022·福建·福州十八中九年级期末）近两年新冠病毒肺炎肆虐全球，医用口罩成为急需品。某化学兴趣小组对制作医用口罩的材料进行了科学探究。探究一：口罩材料能燃烧吗？是什么样的材料制造的？实验1：取样，点燃，产生火焰，冒黑烟，有特殊气味：燃烧过程中熔化滴落的液体能拉成丝，冷却后的灰烬坚硬、不易碾碎。结论1：（1）口罩材料是合成纤维，能燃烧，具有________性。探究二：口罩材料的组成元素是什么？【查阅资料】①无水硫酸铜是白色固体，遇水变蓝色②碱石灰的成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物，在本实验中用作吸收空气中的二氧化碳③浓硫酸有吸水性，常作为干燥剂④氢氧化钠固体和溶液都可以吸收二氧化碳实验2：（2）将口罩燃烧后的气体通入如图中的装置，气体通入装置的连接顺序是______（填“AB”或“BA”）。实验时观察到A装置中的现象是______，B装置中的现象是：______。结论2：口罩的材料中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。实验3：为了确定材料的组成中是否有氧元素，同学们称取2.1g剪碎的样品放入玻璃管中，通入充足的氧气，加热（实验装置如图所示）。充分反应后，燃烧产物被完全吸收，D装置增重2.7g，E装置增重6.6g。氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳结论3：（3）口罩材料中碳元素和氢元素的质量比为______；口罩材料一定______（填“有”或“没有”）氧元素。【反思拓展】（4）实验3的操作中，通入足量的氧气使样品完全燃烧，停止加热后，还要继续通入氧气，其主要目的是______。（5）若没有F装置，则会导致________元素的测定结果偏大。3．（2022·陕西西安·九年级期末）为了探究金属的化学性质，某学校化学兴趣小组设计以下实验：【查阅资料】活泼金属和部分金属氧化物都会与酸发生反应，但金属氧化物与酸反应不产生气体。实验I：探究Fe、Cu、Ag、R四种金属的活动性顺序（R为未知金属）。【实验装置】【实验现象与结论】(1)如图A所示，将四根金属丝同时插入烧杯中。甲烧杯中可观察到的现象是________。乙烧杯中发生反应的化学方程式为_________。(2)一段时间后，将烧杯中铁丝替换为R进行实验，如图B所示。若甲、乙烧杯中R表面均有明显现象，可得出Fe，Ca，Ag，R的活动性顺序由强到弱为_________。实验II：同学们在练习“金属的化学性质”实验操作时，发现几支试管中气泡产生的速率有快有慢，于是进行如下探究。【提出问题】金属与酸反应的快慢受哪些因素影响呢？【猜想与假设】猜想一；可能与酸的浓度有关；猜想二：可能与金属的种类有关；猜想三：可能与金属的形状有关。【设计并进行实验】用如图1所示装置进行四组实验。编号盐酸的浓度（均取20mL）金属（均取2g）金属的形状收集50ml氢气所需时间/s①10%铝粉状70②10%铁片状120③10%铝片状112④20%铁片状110(3)检查图1装置气密性的方法是：关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞向右拉动一段距离，停止用力后松手，若观察到__________，则表示气密性良好。(4)要比较金属的形状对反应快慢的影响，应选择的实验编号是_________（填序号）。(5)实验①中试管外壁发烫，说明铝与盐酸的反应是放热反应，实验测得该反应中产生气体的反应速率（υ）与反应时间（t）的关系如图2所示，你认为在t2t3时间段内反应速率逐渐减慢的主要原因是________。4．（2022·陕西·西乡县第五中学九年级期末）天然气的主要成分是甲烷，某化学小组对甲烷在纯氧中燃烧的产物产生兴趣并进行探究。【提出问题】甲烷在氧气中燃烧后生成哪些物质？【查阅资料】无水CuSO4遇水变蓝。【猜想与假设】甲：CO2、H2O乙：CO、H2O丙：NH3、CO2、H2O丁：CO2、CO、H2O(1)甲同学认为丙同学的猜想是错误的，理由是______。【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在氧气中燃烧的产物依次通过下列装置（假设每步都能完全吸收）。(2)实验开始时，先进行的操作是______（填序号）。①通入甲烷燃烧产物

②加热(3)A、B装置的顺序______（填“能”或“不能”）颠倒。(4)实验中观察到A中白色粉末变为蓝色，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中黑色粉末变成光亮的红色，由此推断______同学猜想成立。(5)C中发生反应的化学方程式为______。(6)实验结束，对相关装置进行称量（忽略空气成分对实验的干扰）：装置A增重3.6g，装置B增重2.2g。那么燃烧甲烷的质量为______g。5．（2022·四川资阳·九年级期末）某化学兴趣小组的同学正在探究生锈铁钉与稀硫酸的反应情况，请你参与探究，并回答问题：【提出问题】生锈铁钉与一定量稀硫酸反应后所得溶液中的溶质是什么？【查阅资料】Fe3+与无色硫氰化钾溶液相遇出现血红色溶液。【设计实验】实验步骤实验现象①取一枚生锈铁钉用蒸馏水洗净，再置于洁净试管中、铁钉表面有红褐色的铁锈。②向步骤①的试管内加入一定量稀硫酸。铁锈逐渐溶解，溶液由无色变为______色，一会儿后产生气泡，最终溶液呈浅绿色。③当该试管内不再产生气泡