12-化学是一门以实验为基础的科学（含培优竞赛试题）（原卷版）

1.2化学是一门以实验为基础的科学学习目标重难点1.掌握科学探究的一般步骤和方法；2.通过对蜡烛及其燃烧的探究，掌握实验中关注要点；3.通过对人体吸入的空气和呼出的气体的探究，学会科学探究方法之一……对比法。重点：鉴别蜡烛中含有碳元素和氢元素；难点：对比法中的控制变量的使用。知识01科学探究1.科学探究的过程（1）提出问题。（2）猜想与假设（猜想要科学合理，不能无科学依据）。（3）设计实验方案（实验方案要紧扣假设，要实际可行，操作上尽量简便、安全）。（4）进行实验收集证据。（5）解释与结论（结论一定是对假设的判断）。（6）反思与评价。（7）表达与交流。即学即练1．某学习小组准备对秀洲区不同水域环境中的鱼类生存状况进行探究，他们预测“污染的水质会影响鱼卵的孵化率”，这属于科学探究基本过程中的（）A．提出问题 B．作出假设 C．制订计划 D．得出结论科学探究过程基本要求提出问题①从生活、实践，学习中发现问题；②表述这些问题；③根据已知科学知识揭示矛盾作出假设①根据已知科学知识对问题提出假设；②判断假设的可检验性制定计划①拟定计划；⑦根据拟定的计划，列出所需材料和用具；③选出控制变量；④设计对照组实施计划①采用多种途径实施计划；②记录现象、数据；③评价现象，数据的可靠性得出结论①描述现象；⑦处理数据；③分析得出结沦表达和交流①撰写探究报告；②交流探究过程和结论并完善2．小明同学在化学课上提出，可用澄清石灰水来检验人呼出的气体是否是二氧化碳气体，就这一过程而言，属于科学探究环节中的A．建立假设B．收集证据C．设计实验D．做出结论2.化学实验现象的观察要点变化前物质的颜色、状态、气味等变化中物质的颜色、状态、气味等的改变，光（或火焰）、热、沉淀、气体等的产生变化后新物质的颜色、状态、气味等化学实验探究的特点（1）关注物质的性质；（2）关注物质的变化；（3）关注物质变化的过程以及对结果的解释和讨论。 1.实验方案设计的基本思路是什么？实验课题→提出实验方案→讨论方案的可行性→进行实验操作→对实验进行分析、比较、评价→确定最佳实验方案2.实验方案设计的基本原则是什么？①科学性：实验原理、实验方法和操作过程要科学、合理、准确。②可行性：设计的实验方案一定要切实可行，所选药品、仪器、装置经济可靠。③安全性：实验操作尽量防止危险性的操作，避免与有毒物质接触，如果无法避免，则应采取安全措施。④简约性：实验设计尽量简单易行。装置简单、实验操作方便，实验现象明显。3.实验设计的有哪些常见类型？（1）制备型实验设计。（2）性质型实验设计。（3）验证型实验设计。（4）计算型实验设计。（5）综合型实验设计。4.科学探究题有通常解题思路和方法是什么？（1）明确实验目的，弄清题目给的信息。（2）选择合适的化学仪器和药品。（3）设计合理的实验装置和实验操作步骤。（4）全面、准确地纪录实验过程中的现象和数据。（5）依据实验现象和纪录的数据，通过分析、计算、推理等过程，进而得出正确的结论。知识02对蜡烛及其燃烧的探究1.物理性质（1）点燃前：观察蜡烛的颜色、状态、形状、硬度，闻一闻气味等；用小刀切下一块石蜡，放入水槽，观察其在水中的现象。颜色状态形状硬度气味密度解性多样固体不固定较小无味比水小不溶于水（2）点燃时：点燃蜡烛，仔细观察燃着的蜡烛。取一根火柴梗，拿住一端迅速平放入火焰中，约1s后取出，根据火柴梗在火焰不同部位被烧的情况，推测火焰哪一部分的温度最高，哪一部分的温度最低。现象火焰分为三层，外层最明亮，内层最暗；外层火柴最先碳化，内层火柴最后碳化（甚至不碳化）结论蜡烛燃烧时的火焰分为外焰、内焰、焰心。外焰的温度最高，内焰次之，焰心最低。分别取一个干烧杯和一个用澄清石灰水润湿内壁的烧杯，先后罩在火焰上方，仔细观察烧杯壁上有什么现象发生。推测蜡烛燃烧后生成了什么物质。现象干燥的烧杯：烧杯内壁有水雾出现用澄清石灰水润湿内壁的烧杯：澄清石灰水变浑浊结论蜡烛燃烧生成了水和二氧化碳（3）熄灭时：熄灭蜡烛，观察蜡烛熄灭时有什么现象发生。用火柴去点燃刚熄灭时产生的白烟，蜡烛能否重新燃烧。现象蜡烛熄灭时有白烟产生；点燃白烟，白烟燃烧结论白烟具有可燃性，经其他实验证明是石蜡蒸气冷凝的固体。可燃物组成元素的确定（1）氢元素的确定：点燃，火焰上方罩干冷烧杯，若干冷烧杯内壁出现水雾，则组成中含有氢元素。（2）碳元素的确定：点燃，火焰上方罩一澄清石灰水润湿内壁的烧杯，若澄清石灰水变浑浊，则组成中含有碳元素。水(蒸汽)的证明：：若能使白色的硫酸铜粉末变蓝，证明产物中含有水。 即学即练1．下列有关蜡烛及其燃烧的叙述不正确的是A．用小刀从蜡烛上切下一块石蜡放入水中，发现它浮在水面B．在蜡烛火焰上方罩内壁蘸有澄清石灰水的烧杯，发现石灰水变浑浊C．蜡烛刚熄灭时产生的白烟能被点燃，说明其具有可燃性D．拿住火柴梗一端迅速平放入蜡烛火焰，约1s后取出，处于内焰的部分最先炭化2．英国科学家法拉第曾为少年儿童做过一个有趣的“母子火焰”实验，如图所示，据此实验，下列有关分析中正确的是A．子火焰中被燃烧的物质是液态石蜡B．该蜡烛的内焰温度最高C．要使该实验成功，导管不宜过长D．导管的一端要插入母火焰的中心部位是因为该处氧气充足知识03对人体呼入的空气和呼出气体的探究1.呼出气体的收集和空气的收集将集气瓶装满水，并用玻璃片盖住瓶口的一小部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住，再倒立在水槽里。向集气瓶内缓缓吹气，当集气瓶内充满呼出的气体时，在水下用玻璃片盖好瓶口，再取出正放在实验桌上即可。取一个空集气瓶，用玻璃片将瓶口盖好，这样空气样品就收集好了。2.对人体呼入的空气和呼出气体的探究图示操作现象结论用燃着的小木条检验气体①在空气中燃着的小木条继续燃烧呼出的气体中氧气浓度比空气中的小②在呼出的气体中燃着的小木条熄灭用澄清石灰水检验①在空气中滴入澄清石灰水无明显变化呼出的气体中二氧化碳浓度比空气中的大②在呼出的气体中滴入澄清石灰水，石灰石变浑浊对着干燥的玻璃片哈气①空气中的玻璃片无变化呼出的气体中水蒸气的含量比空气中的大②对着哈气的玻璃片上有水雾出现即学即练1．某同学在进行“对人体吸入的空气和呼出的气体的探究”实验中有错误的是（）A．用排水法收集呼出的气体B．用带火星的木条比较氧气的浓度C．用澄清的石灰水比较二氧化碳的浓度D．用眼镜片来比较水蒸气的含量2．用下图实验探究吸入空气和呼出气体的不同。实验2中观察到燃着的木条在呼出气体中先熄灭。下列说法正确的是A．实验1中现象可说明呼出气体中是否全部为CO2B．由实验1可推测出呼出气体与吸入空气中O2含量的高低C．实验2中现象可证明呼出气体中一定含有CO2D．由实验2可得出结论：空气中的氧气含量比呼出气体中的高题型一科学探究的步骤例1.壹元钱的硬币外观有银白色的金属光泽，有些同学认为它可能是铁制的。就这些同学的“认为”而言，应属于科学探究中的A．实验 B．观察 C．假设 D．结论变式1.某同学在化学课上提出：可用澄清石灰水来检验人呼出的气体中是否含有二氧化碳。就这一过程而言，属于科学探究环节中的是A．建立假设 B．收集证据C．设计实验 D．做出结论题型二化学科学探究的特点例1.在蜡烛及其燃烧的探究活动中，你体会到化学学习的主要特点是①关注物质的变化②关注物质的变化过程及其现象③对实验现象进行分析和比较，得出有价值的结论④关注物质的性质A．②④B．②③C．①②③④D．②③④变式1.婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯被熏黑，你认为她的以下做法不正确的是A．反复实验，并观察是否有相同的现象B．认为与本次实验无关，不予理睬C．查找资料了解蜡烛的主要成分，探究生成的黑色固体是什么D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因题型三蜡烛燃烧的实验探究例1.下列有关蜡烛及其燃烧的叙述不正确的是（）A．用小刀从蜡烛上切下一块石蜡放入水中，发现它浮在水面B．在蜡烛火焰上方罩内壁蘸有澄清石灰水的烧杯，发现石灰水变浑浊C．蜡烛刚熄灭时产生的白烟能被点燃，说明其具有可燃性D．拿住火柴梗一端迅速平放入蜡烛火焰，约1s后取出，处于内焰的部分最先炭化变式1.某化学小组按照下图探究蜡烛及其燃烧实验：（）有下列实验现象或说法，其中正确的有①实验Ⅰ中c处氧气最充足，故温度最高②实验Ⅱ中若用干冷的烧杯时，可以观察到烧杯内壁有水雾③实验Ⅱ中若用内壁沾有澄清石灰水的烧杯，可以观察到烧杯内壁无变化④实验Ⅱ中能够观察到干燥烧杯内可能被熏黑⑤实验Ⅲ中，若用燃着火柴点导管另外一端，无火焰产生⑥实验Ⅳ中，蜡烛又被点燃是因为火柴直接将蜡烛点燃的缘故⑦蜡烛熄灭时的白烟不是二氧化碳和水蒸气A．2个 B．3个 C．4个 D．5个例2.将燃着的蜡烛放在图1所示的密闭容器中，同时用氧气传感器测出密闭容器中氧气含量的变化如图2所示。下列说法正确的是A．蜡烛燃烧火焰分三层，内焰最明亮B．氧气体积分数小于一定值时，蜡烛无法燃烧C．蜡烛熄灭后，密闭容器中没有氧气D．蜡烛熄灭后，瓶内只剩二氧化碳气体变式2.同学们都点过生日蜡烛，蜡烛点燃后，发出明亮的火焰。某化学兴趣小组的同学进行了下图所示的系列实验。(1)①如图(1)所示，点燃一支蜡烛，看到的主要现象有_____(填字母序号)。a发出黄色火焰b熔化的烛液顺着蜡烛流下c发光、放热d产生淡淡的黑烟e火焰分层②将一根木条迅速插入蜡烛火焰中，片刻后取出，观察到木条表面出现了如图(2)所示的圆弧状黑斑，说明蜡烛火焰的____温度最高。(2)①如图(3)所示，取一个冷的白瓷片放置在火焰上方，片刻后取出观察，有_____产生，冷却后触摸有滑腻感，此颗粒主要成分是炭黑。②如图(4)所示，将干冷的小烧杯罩在火焰上方，发现烧杯壁有____。出现，说明蜡烛燃烧的生成物中含有水。(3)如图(5)所示，在火焰正上方罩一个漏斗，用一根燃着的火柴接近漏斗细管的斜口处，观察到火柴__，将产生的气体导出并通入澄清石灰水振荡，实验现象是____。(4)根据以上实验及现象判断，蜡烛燃烧的生成物中一定含有的物质是____。题型四人体呼出/吸入气体的实验探究例1.通过探究“我们吸入的空气和呼出的气体有什么不同”实验，得出的结论正确的是A．我们吸入的气体全部是氧气 B．我们呼出的气体全部是二氧化碳C．我们呼出的气体极易溶于水 D．我们呼出的气体中含有二氧化碳变式1.小明进行“人体呼出的气体中的CO2是否比吸入的空气中CO2含量多”的探究实验，实验操作及观察到的现象如图所示，那么小明得出的结论正确的是A．空气中不含二氧化碳B．人体只呼出二氧化碳C．人体呼出的气体中不含有氧气D．人体呼出的气体中含有的二氧化碳比空气中的二氧化碳含量多基础巩固1．下列有关蜡烛燃烧的叙述错误的是A．可观察到蜡烛燃烧产生明亮的火焰，火焰分三层B．蜡烛熔化产生“烛泪”C．在蜡烛火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯内壁有层水雾D．用燃着的火柴去点燃蜡烛熄灭时的白烟，白烟不能被点燃2．下列有关蜡烛燃烧的叙述错误的是A．蜡烛燃烧产生明亮的火焰，火焰分三层B．蜡烛熔化产生“烛泪”C．在蜡烛火焰上方罩一个干冷的烧杯，烧杯内壁有水雾生成D．用燃着的火柴去点燃蜡烛刚熄灭时产生的白烟，蜡烛不能被点燃3．“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”。下列关于蜡烛燃烧的说法正确的是A．“泪”是指石蜡燃烧生成的水B．“泪”说明蜡烛燃烧只发生物理变化C．“泪”说明化学变化的同时伴随有物理变化D．“泪”说明石蜡不能燃烧4．把一根火柴平放在蜡烛的火焰中，约1秒后取出，可观察到火柴梗A．均匀的被烧焦B．放置在外焰部分被烧黑最重C．放置在焰心部分被烧黑最重D．放置在内焰部分被烧黑最重5．兴趣小组对蜡烛及其燃烧进行了探究，根据操作和现象，观察蜡烛燃烧过程中的变化，下列说法不正确的是A．蜡烛燃烧的过程中，既有物理变化也有化学变化B．蜡烛燃烧的过程中，既有物质变化也有能量变化C．燃烧后的气体使澄清石灰水变浑浊，发生的是化学变化D．燃烧后的气体在干燥烧杯壁上冷凝成液滴时，发生的是化学变化6．某同学在进行“对人体吸入的空气和呼出的气体的探究”实验中有错误的是A．用排水法收集呼出的气体B．用带火星的木条比较氧气的浓度C．用澄清的石灰水比较二氧化碳的浓度D．用眼镜片来比较水蒸气的含量7．用下图实验探究吸入空气和呼出气体的不同。实验2中观察到燃着的木条在呼出气体中先熄灭。下列说法正确的是A．实验1中现象可说明呼出气体中是否全部为CO2B．由实验1可推测出呼出气体与吸入空气中O2含量的高低C．实验2中现象可证明呼出气体中一定含有CO2D．由实验2可得出结论：空气中的氧气含量比呼出气体中的高8．下列关于石蜡性质的描述中，错误的是A．石蜡是无色、无味且硬度较大的固体 B．石蜡难溶于水且密度比水小C．石蜡熔点低，受热易熔化成蜡油 D．石蜡可燃，有二氧化碳和水生成9．某同学在做“对人体吸入空气和呼出气体的探究”实验时，进行了如下图的实验探究。下列说法错误的是A．以上三个实验均可以证明呼出气体中二氧化碳的含量比空气中二氧化碳的含量高B．图二实验中，吸气时应打开a，关闭b；呼气时应该打开b，关闭aC．图三实验中，吸气或呼气时都不需要关闭c、dD．图三乙装置中球形干燥管的作用是防止吸气时乙中液体进入口中10．如图把氧气、二氧化碳、水蒸气(测湿度)探头放入食品保鲜袋中，开始采集数据，然后向袋内吹入气体。采集的数据经处理如图，下列说法错误的是（）A．曲线X表示二氧化碳，曲线Z表示的是氧气B．通过实验探究，呼出气体中氧气的含量比吸入空气中的氧气含量降低C．200s时没有被测定的气体所占的总体积分数为76.66%D．Y的体积分数在60s之后逐渐减小的原因是水蒸气冷凝11．几位同学对蜡烛燃烧火焰的焰心进行了以下探究。向焰心斜向插入一支细短玻璃管，发现玻璃管中无明显现象（如图）。在玻璃管的上口点燃，上口产生火焰。【猜想和假设】导管导出的气体可能由二氧化碳、一氧化碳和石蜡蒸气中的一种或几种组成。【设计实验】检验气体操作现象结论二氧化碳在未点燃的短玻璃管上口罩一个涂有澄清石灰水的玻璃片或烧杯不含二氧化碳石蜡蒸气含有石蜡蒸气一氧化碳含有一氧化碳12．某学校八年级化学兴趣小组的同学对蜡烛的燃烧进行了如下探究。(1)小明同学点燃蜡烛，观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层，如图①把一根火柴梗放在火焰中，约1s后取出可以看到火柴梗的___(填“a”或“b”或“c”)处最先变黑。结论：蜡烛火焰的___温度最高。(2)如图②，小华同学在蜡烛火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，可观察到的现象为___，再将烧杯迅速倒置，向其中加入少量澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。由此推断蜡烛燃烧后生成的物质有____(填名称)。(3)小聪同学在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是____。(填字母序号)A反复实验，并观察是否有相同现象B查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么C认为与本次实验目的无关，不予理睬D询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因(4)如图③，小丽在蜡烛火焰上方斜插入一个普通漏斗，用一燃着火柴接近漏斗颈口处，产生火焰，这是由于____。13．人体通过肺与外界进行气体交换，吸入空气中的氧气，呼出二氧化碳和水蒸气，但人体排出的二氧化碳究竟是空气中原有的，还是人体代谢的最终产物？为了证明这个问题。某同学设计了如图的装置进行了实验。（1）人吸入气体时，应打开活塞_____（填字母，下同），关闭活塞______。（2）人呼出气体时，应打开活塞_____，关闭活塞_____。此时可以观察到②瓶中的现象是____________​​​​​​​。（3）瓶①中所装试剂的作用是证明空气中的二氧化碳含量很少，不能使澄清的石灰水___________，瓶②中所装试剂的作用是证明_____________________________。将上述操作反复进行，能证明人体呼出的气体中所含的二氧化碳不是来自空气，而是人体的代谢产物。培优竞赛1．（2022年江苏省“金钥匙”科技竞赛(CESL)决赛）将一支敞口试管竖直放在盛有液氮的大烧杯中，一段时间后，试管中出现了少许浅蓝色液体，再将一支带由余烬的木条插入试管中，应该看到的实验现象是A.木条在试管上部没有复燃，在试管下部复燃B.木条在试管上部复燃，在试管下部熄灭C.木条始终没有复燃D.木条一接近试管口就复燃2．（2021年江苏省“金钥匙”科技竞赛（CESL）初赛）蜡烛在密闭容器里燃烧至熄灭，容器里O2和CO含量随时间变化的曲线如图，下列说法正确的是A.①表示CO含量的变化B.蜡烛发生了不完全燃烧C.蜡烛熄灭时容器里的氧气已耗尽D.石蜡中一定含有碳元素和氧元素3．（2022年福建省龙岩市永定区科学素养竞赛）在空气中使用蜡烛火焰灼烧铁丝，铁丝发生红热现象；停止灼烧待铁丝冷却，用滤纸擦拭铁丝，发现有黑色物质附在滤纸表面。仅根据以上实验现象能够得出的结论是A.铁丝不是可燃物B.在空气中使用蜡烛火焰无法点燃铁丝C.空气中的氧气不能与铁发生反应D.铁丝能与氧气反应，生成黑色物质4．（2022年江西赣州市会昌县研学监测）对物质燃烧实验容器中的水，其主要作用解释完全正确的是硫在氧气中燃烧测定空气中氧气含量铁丝在氧气中燃烧探究燃烧的条件集气瓶中的水：吸收放出的热量量筒中的水：吸收放出的P2O5集气瓶中的水：冷却溅落熔融物，防止集气瓶炸裂烧杯中的水：使白磷隔绝空气A.A B.B C.C D.D5．足量蜡烛（由碳、氢元素组成）在密闭集气瓶内（起始时常压）燃烧至熄灭.瓶内氧气体积分数随时间变化如图所示.下列说法正确的是（）①起始阶段蜡烛燃烧比在空气中燃烧剧烈②燃烧过程中，瓶内物质总质量不变③蜡烛熄灭是由于瓶内氧气浓度过低④若产物中二氧化碳与水分子个数相等，则反应后瓶内气体总质量增加.A．③④B．①②③C．①②④D．①②③④6．某化学兴趣小组对人体呼出气体进行了如下探究。（1）（探究一）测定呼出的气体中二氧化碳的体积分数先检查装置（图甲）的，在集气瓶中装入VmL足量氢氧化钠溶液以充分吸收二氧化碳气体，在医用输液袋中装入VmL呼出的气体，连接装置。（2）打开弹簧夹，缓慢将袋中的气体全部排出。读出量筒中液体体积为V1mL。（3）实验测出，二氧化碳的体积分数为（用V、V1表示）。（4）（探究二）人体吸入的空气与呼出的气体组成有什么不同？如图乙所示，把氧气、二氧化碳、水蒸气（测湿度）探头放入食品保鲜袋中，开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理后如图丙所示（纵坐标均为某气体体积分数（%），横坐标均为时间（S））。据图回答：表示二氧化碳体积分数变化的是（填“X、Y或Z”）。（5）Y的体积分数在60s之后逐渐减小，推测保鲜袋中可能出现的现象是。（6）实验中，200s时没有采集数据的其余气体的总体积分数为。（7）小组同学认为空气成分中“其它气体和杂质”主要是指水蒸气等，由此实验数据判断该认识是（填“正确”或“不正确”），理由是。7.（2022年福建省龙岩市科学素养大赛）小组同学进行“人体吸入和呼出气体成分”的探究。【提出假设】人体呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入气体。【查阅资料】碳酸钙不溶于水，碳酸氢钙【Ca(HCO3)2】可溶于水。【进行实验】