中考化学实验-专题15 定性定量分析实验的探究（原卷版）

专题15定性定量分析实验的探究我国高铁创造的中国速度令世界瞩目，某学习小组对高铁建设中的钢铁锈独进行探究。【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关。【查阅资料】炭粉可加快铁的锈蚀，炭粉不与盐酸反应。【设计实验】实验一：定性探究铁锈蚀的因素取四枚大小相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如下表。试管编号ABCD一周后铁钉表面现象有一层铁锈无明显变化无明显变化有较厚铁锈(1)对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀是铁与空气中的（填化学式）发生化学反应。(2)得到无氧蒸馏水可采用煮沸的方法，是因为氧气在水中的溶解度随温度的升高而（填“升高”或“降低”）。(3)对比A和D试管中实验现象，说明铁锈蚀快慢与（填名称）有关。由此现象对比可知，轮船在海里航行比在河流里航行更(填“难”或“易”)生锈。(4)生活中铁制品易生锈而铝制品不易生锈的原因是。（用化学方程式表示）实验二：定量探究影响铁锈蚀的因素小组设计了图2装置。检查气密性，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaC1溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上（此时没有推动注射器活塞），采集数据。(5)根据图3，说明铁生锈是（填“放热”或“吸热”）反应，t2一t3这段时间反应并未停止但温度却开始降低，原因是。(6)根据图4，对比AB段和BC段说明，根据图4，分析t3时刻后压强突然变大的原因是。实验三：探究影响铁锈蚀消耗氧气速率的因素同学们想知道炭粉的量对铁粉生锈快慢的影响，于是用上述装置完成了如下4组实验。实验过程中的数据记录如下(实验中其他条件均相同)。实验①②③④铁粉与活性炭的质量比0.8:12:13.5:18:1液面不再上升时所需时间/min20121115(7)上述实验是探究对铁锈蚀消耗氧气速率的影响，由此可得出的结论是。(8)你认为影响铁锈蚀消耗氧气速率的因素还有，请你设计实验进行验证。实验四：测定部分生锈的铁粉中铁的含量(9)连接如下图装置。取部分生锈的铁粉（铁和氧化铁的混合物）0.6g于锥形瓶中，加入足量稀盐酸进行实验。完全反应后，测得生成气体体积为0.2L，已知该条件下氢气密度为0.09g/L，根据以上数据，计算出该固体中铁的质量分数为。(10)学习小组有同学提出：用这种方法测得的气体体积不够准确，可能会导致测定的铁的质量分数变大，可能的原因是（填选项字母）。a.装置气密性不好

b.铁与盐酸反应放热c.生成的气体会部分滞留在锥形瓶中

d.没有减掉加入的盐酸的体积实验五：研究水样的pH、水中溶解氧浓度与钢铁腐蚀速率的关系。查阅相关文献得到如下资料(11)左图表示水样温度22℃、氧含量6mL·L-1时，钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH<4时，钢铁腐蚀速率明显增大的原因是。(12)右图表示温度22℃、pH=7时，钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过20mL·L-1时，钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是。1．（2023·四川·统考中考真题）下表为某核心期刊刊文中氢气制备对比实验的数据（将锌粒压成薄锌片增大了表面积）。下列不能由实验得出的结论是编号20mL硫酸的质量分数1g锌的形状0～3min产生氢气体积（mL）①20%锌粒31.7②20%薄锌片50.9③30%锌粒61.7④30%薄锌片79.9A．Zn是金属活动顺序表中氢前金属B．锌粒产生氢气的体积总是比薄锌片少C．增大硫酸的质量分数能加快产生氢气D．增大锌与酸的接触面积能加快产生氢气2．（2023·吉林长春·吉林省实验校考三模）控制变量是科学探究的重要方法、请结合下列实验，回答相关问题：每10mL含量钙≥200uP钾≥15Up偏硅酸≥180uP

实验一比较吸入和呼出气体成分

实验二探究燃烧的条件

实验三探究铁生锈的条件(1)实验一中，用胶头滴管滴入的液体是。(2)实验二中，能观察到燃烧现象的是（选填“a”、“b”或“c”）处。(3)实验三中，通过对比试管d和e中的现象，说明铁生锈要与接触。3．（2023·海南·统考中考真题）小林看到自热食品中的发热包产品说明如右图所示，咨询老师后得知该配方中氧化钙和铝粉的质量相等，为了探究其发热原理，设计了如下实验，实验结果记录如下(室温25℃)。序号实验方案最高温度/℃达到最高温度所需时间/min开始降温时间/min15.0g氧化钙15水6812.52381.13.835.0g铝粉15水无明显变化42.5g氧化钙2.5g铝粉15水431.22.554.0g氧化钙1.0g碳酸钠15水2917.564.0g铝粉1.0g碳酸钠15水无明显变化72.0g氧化钙2.0g铝粉1.0g碳酸钠15水968.113.4(1)序号2的实验方案为。(2)根据实验结果，该发热包与纯氧化钙发热包相比具有的优势是。(3)查阅资料可知，该发热包的反应原理如下：a．(反应启动)b．C．(主要放热)①请把反应c的化学方程式补充完整。②根据反应c的相关信息，写出该发热包使用时的注意事项：。4．（2023·贵州贵阳·模拟预测）我国化学家侯德榜创立的侯氏制碱法，为世界制碱工业作出了突出贡献。在工业生产所得的碳酸钠产品中往往会混有少量的氯化钠。某校化学兴趣小组同学想探究某产品中碳酸钠的质量分数，经讨论后设计了如下两种实验方案。【查阅资料】碱石灰的主要成分是CaO和NaOH。【设计与实验】方案甲：“气体质量法”

（1）按上图所示连接好装置，检查装置气密性后加入一定质量的碳酸钠样品于装置A中。（2）打开止水夹K通入一段时间的氮气后，称量装置C的质量，并记录。（3）关闭止水夹K，打开分液漏斗活塞向A装置中注入足量的稀硫酸，关闭活塞。（4）待装置A中无气泡产生后打开止水夹K，再次通入氮气一段时间后，关闭止水夹K，第二次称量装置C的质量，并记录。（5）计算。【分析与讨论】①装置A中发生反应的化学方程式为。②装置B中浓硫酸的作用是。③步骤(4)中再次通入氮气的目的是。④装置D的作用是。方案乙：“沉淀质量法”

写出上述流程中相关反应的化学方程式：。【得出结论】同学们经过实验，最终都计算出了样品中碳酸钠的质量分数。请你根据方案乙中测定的相关数据，求出样品中碳酸钠的质量分数为×100%(用含有m、n的代数式表示)。【反思与交流】同学们经过讨论认为方案乙优于方案甲，理由主要是(填字母序号)。A．节约能源

B．操作简便

C．保护环境5．（2023·广西柳州·统考一模）硬水加热时易产生水垢，很多工业用水需要对硬水进行软化处理。小组同学利用1.5%的肥皂水比较水的硬度。【查阅资料】硬水含较多可溶性钙、镁化合物；软水不含或含较少可溶性钙、镁化合物。I．探究水的硬度、肥皂水的用量与产生泡沫量的关系【进行实验】向蒸馏水中加入和的混合溶液，配制两种不同硬度的硬水。用蒸馏水和两种硬水完成三组实验，记录如下：组别第1组第2组第3组实验操作

实验序号①②③④⑤⑥⑦⑧⑨混合溶液用量/滴0001x1222肥皂水用量/滴510205102051020产生泡沫量少多很多无少多无无少【解释与结论】(1)在水溶液中完全以离子形式存在，写出钙离子、氯离子的化学符号、。(2)对比②和⑧可知，肥皂水能区分软水和硬水，依据的现象是。(3)设计第2组实验时，为控制水的硬度相同，⑤中x应为。(4)第2组实验的目的是。(5)由上述三组实验得到的结论是。Ⅱ．比较不同水样的硬度【进行实验】用四种水样完成实验，记录观察到泡沫产生时所需肥皂水的用量。实验操作水样肥皂水用量/滴

市售纯净水2煮沸后的自来水6自来水9湖水14【解释与结论】(6)硬度最大的水样是。(7)继续实验，发现山泉水的硬度大于自来水的硬度，其实验方案为：（提示：实验方案需要写全操作、现象、结论）。6．（2023·北京·统考中考真题）下图是一个趣味变色实验，同学们对混合后溶液变色时间的影响因素进行探究。资料：碘酒为碘()的乙醇溶液；淀粉遇变蓝，在本实验中作为指示剂，指示是否存在。【进行实验】向烧杯A中加入一定体积的溶液、水和淀粉溶液。向烧杯B中加入一定体积的碘酒、水和2粒维生素C片，将两只烧杯中的溶液混合，记录混合后溶液由无色变为蓝色的时间。序号烧杯A烧杯B变色时间溶液体积溶液总体积碘酒体积溶液总体积①1032225595②1032525193③1032102539④532525399⑤203252578说明：本实验中，溶液总体积可看作是各液体的体积之和【解释与结论】(1)溶液中，溶质是；(2)①②③的目的是。(3)由②④⑤可以得到的结论是。(4)①中，若将碘酒体积改为，则混合后溶液变色时间(填“”或“”或“”)。【继续实验】(5)补做实验证明了维生素C用量对混合后溶液变色时间也有影响。实验方案：向烧杯A中加入溶液、水、淀粉溶液，。(6)同学们进一步证明了与维生素C能发生反应，实验是向烧杯中依次加入碘酒、水、淀粉溶液，再加入维生素C片，实验过程中观察到。7．（2023·云南红河·统考一模）某兴趣小组对铁生锈的影响因素进行探究。Ⅰ．探究铁生锈的条件【进行实验】如下图所示，取三根洁净无锈的铁钉，分别放置在三个不同环境中，一周后观察铁钉生锈情况并记录如下。

【实验现象】(1)铁钉无明显变化的试管是（填字母）。对比实验（填字母），可以得出铁生锈与氧气有关。【解释与结论】由上述实验可知，铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触。Ⅱ．探究NaCl溶液的浓度对铁生锈速率的影响【进行实验】室温下，取大小、形状相同的光亮铁丝，用下图装置完成实验并记录如下。

实验编号烧瓶内液体（用于浸润铁丝）用量放置不同时间，导管内液面上升高度（cm）1小时2小时3小时①2.0mL蒸馏水0.10.73.2②1.5mL蒸馏水＋0.5mL10%NaCl溶液0.31.55.0③1.0mL蒸馏水＋1mL10%NaCl溶液0.83.37.9④0.5mL蒸馏水＋amL10%NaCl溶液1.14.79.1【解释与结论】(2)导管内液面上升的原因是铁生锈消耗氧气，导致瓶内气压外界气压，水倒流入导管中。(3)实验编号④中的a＝。(4)依据实验①~④，可以得出的结论是。【反思与评价】(5)综合上述实验结果和生活经验，下列说法合理的是_______。A．铁粉可放入某些食品包装内，用来吸收氧气和水分，以防止食品腐败B．铁制品的防护需尽量避免与水、氧气、氯化钠接触C．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）是利用铁粉的缓慢氧化将化学能转变为热能8．（2023·福建厦门·统考二模）民间有谚语：“草本灰，单积攒，土地壮棵又增产”。草木灰是一种重要的农家肥，碳酸钾含量高。【提出问题】如何提取草木灰中的碳酸钾并测定其含量？【查阅资料】不同草木灰的钾含量(以碳酸钾表示)如下表：草木灰种类小灌木灰稻草灰小麦秆灰棉壳灰棉秆灰向日葵杆灰K2CO3(%)8.662.6320.2632.2816.4451.97【设计与实验】(1)表格中碳酸钾含量最高的草木灰是，选用这种秸秆灰提取碳酸钾。实验I：提取草木灰中的碳酸钾并测定其含量第一步：燃烧秸秆，收集草木灰，称取20.00g。第二步：按图1所示装置，用水浸洗草木灰并过滤，浸洗滤渣2次，合并滤液。第三步：蒸发滤液，烘干得到9.90g固体。(2)图1实验中，搅拌器的作用是，使用温度计的目的是。(3)根据图2，搅拌器转速控制在每分钟转，浸取时间为分钟，比较适宜。(4)取第三步所得固体，加入足量稀硫酸，测得产生的二氧化碳为，求第一步收集的草木灰中碳酸钾的质量分数。(已知：。根据化学方程式写出计算的过程)实验Ⅱ探究影响钾浸取效率的其他因素按图1所示装置，选择最佳的每分钟钾浸取转数和时间，以水作浸取液，用水浸洗草木灰，改变草木灰粒径与灰水质量比，测定钾浸取效率，结果如下表所示：①②③④草木灰粒径/mma0.1900.3180.675灰水质量比钾浸取效率x0.540.820.650.52(5)通过实验①②可探究灰水质量比对钾浸取效率的影响，实验①中。(6)由实验②④可得到的结论是，可能的原因是。(7)欲探究浸洗温度对钾浸取效率的影响，请简述实验操作方案。9．（2023·辽宁大连·统考二模）某同学发现，用粗锌(含少量铜)与稀硫酸反应时生成气体的速率比纯锌快。他提出猜想：锌与稀硫酸反应时加入硫酸铜也能改变气体生成的速率，并设计下列实验进行探究。【实验步骤】取4支试管编号，分别放入足量、颗粒大小相似的等量锌粒，再将所加试剂按表中比例混合后加入试管，测量60秒内生成气体的体积。(说明：所加硫酸铜溶液密度与水接近)试管编号1234所加试剂及体积(mL)30%稀硫酸30303030硫酸铜溶液00.513水2019.5V1760秒内收集气体的体积(mL)22616556(1)V=；各试管中均需加入一定量的水，目的是。(2)1号试管中发生反应的化学方程式为；此组实验的作用是。(3)对比2、3号试管，4号试管收集的气体体积减少，推测其原因为。(4)从数据可知，60秒内硫酸铜对锌与稀硫酸反应生成气体速率的影响是。10．（2023·四川乐山·统考二模）利用传感器实时监测，将实验过程中某些因素（酸碱性、气压等）的变化以数据、图像的形式呈现出来，这种方法极大丰富了实验研究的方法，被称为“数字化实验”。某校化学研究小组同学利用数字化实验室。对初中化学常见的实验进行了探究活动，请回答：(1)探究二氧化碳与水的反应

①图1中可观察到甲试管中的紫色液体变为红色，乙试管的作用是；②由图2坐标图中的曲线可知，烧杯内溶液的酸性逐渐变（填“强”或“弱”）。(2)比较块状碳酸钙、碳酸钙粉末与稀盐酸反应的速度

①图3中，乙试管中稀盐酸的浓度C%应为。稀盐酸与碳酸钙反应的化学方程式为。②按图4所示进行实验，倾斜锥形瓶使小试管内的稀盐酸流入瓶中与固体接触发生反应，瓶内气压的变化如坐标图所示。对比分析坐标图中的点（选填a~d）可知：两个锥形瓶内达到相同的压强时，碳酸钙粉末与稀盐酸反应所需时间更短。11．（2023·重庆渝北·统考模拟预测）某学习小组围绕暖宝宝中材料开展实验探究。【实验目的】探究树脂、蛭石作用；食盐水的最佳质量分数；质量比。【实验仪器】大、小烧杯，试管，量筒，胶头滴管，玻璃棒，电子天平，酒精灯，铁架台，温度传感器。【实验药品】铁粉（100目，目：颗粒大小单位），150目活性炭粉，质量分数为5%、10%、20%的食盐水，30目、80目、150目的树脂、蛭石。【实验内容】（1）实验1：取四个相同体积的烧杯，编号1-4，依次加入活性炭粉、10%食盐水，再向1、2、3号烧杯中加入30目、80目、150目树脂各，最后各加入铁粉，迅速搅拌，并用温度传感器测水温，数据见图1。实验结论：树脂颗粒大小对反应影响（填“大”或“小”），树脂在实验中的作用是。（2）实验2：取三个相同体积的烧杯，依次加入活性炭粉、铁粉、质量分数为5%、10%、20%食盐水各，迅速搅拌，用温度传感器监测水温达40℃时，所需时间见图2，实验结论：食盐水质量分数过高、过低都会使反应速率降低，最佳质量分数为。（3）实验3：取三个相同体积烧杯，编号为5、6、7。各加入10%食盐水，然后在5号烧杯加入铁粉、活性炭；6号烧杯加入铁粉、活性炭；7号烧杯加入铁粉、活性炭。迅速搅拌，用温度传感器监测，5、6号烧杯中水温达到50℃时所需的时间分别为，7号烧杯中的水未升温。实验结论：铁和活性炭最佳质量比为。（4）实验4，用铁与氧气反应测空气中氧气的含量，实验装置见图3，测得的数据如下表：实验前的体积实验后的体积集气瓶内空气烧杯内蒸馏水烧杯内剩余蒸馏水请利用上述数据计算：空气中氧气含量的体积分数为。【实验评价】暖宝宝制作评价量表项目

分数1分2分3分发热持续时间1小时以下1-3小时3小时以上平均发热温度35℃以下或55℃以上35℃-45℃45℃-55℃蛭石无有有分析蛭石作用是，研制暖宝宝到生活使用时还需考虑问题。（请描述一项）12．（2023·安徽阜阳·统考二模）某“暖宝宝”取暖贴的透气无纺布袋内装有铁粉、活性炭、氯化钠、水等物质，兴趣小组同学对此展开探究。【活动一】用铁钉探究铁的锈蚀某同学用相同的铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计了下图所示的实验。

(1)该实验中，能形成对比的一组实验是（填字母）(2)该实验中将蒸馏水煮沸的目的是。(3)经过一周的观察，试管B和试管C中的铁钉无明显变化，试管A中的铁钉明显锈蚀，说明铁锈是铁与发生化学反应生成的。【活动二】用“暖宝宝”中的物质探究铁的锈蚀用无纺布袋装入干燥的铁粉、活性炭和氯化钠，分别放在锥形瓶底部，进行下图所示的实验。(4)图1所示实验，锥形瓶在短时间内发烫，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到，打开无纺布袋，黑色粉末有部分变成色，图2和图3所示实验均无明显现象。(5)与【活动一】所示实验相比较，图1所示实验可在短时间内完成，除了铁粉的因素外，你对活性炭与氯化钠作用的合理猜测是（写出1点即可）。【活动三】用“暖宝宝”测定空气里氧气的含量(6)利用【活动二】中图1所示实验，测定空气里氧气的含量。①实验时，需要获得的数据有锥形瓶内空气的体积、；实验时需要注意的事项是（写出1点即可）。②与用红磷测定空气里氧气的含量的实验相比，实验利用“暖宝宝”测定空气里氧气的含量的优点是（写出1条即可）。13．（2023·云南昆明·统考一模）某化学兴趣小组的同学设计了以下实验，探究教材实验6-2中“碳还原氧化铜”的最佳实验方法。【实验原理】(1)写出教材实验6-2中碳和氧化铜反应的化学方程式。【实验探究】实验Ⅰ：取质量比为的木炭粉和氧化铜混合物进行实验，根据实验现象对实验效果进行评分（评分越高，效果越好）。装置序号AB装置实验现象黑色固体中有极少量红色固体出现红热现象，黑色固体中有少量红色固体实验效果评分3.54.1(2)通过实验Ⅰ可得出的结论是装置（填“A”或“B”）实验效果较好。实验Ⅱ：化学兴趣小组的同学在查阅资料后提出了猜想：木炭粉和氧化铜的质量比、木炭的颗粒大小会影响实验效果。于是用实验Ⅰ中效果较好的装置再次进行了实验，根据实验现象对实验效果进行评分。实验组第一组第二组实验序号①②③④⑤⑥⑦⑧木炭粉和氧化铜的质量比木炭颗粒细细细细极细极细极细极细实验效果评分6.36.95.13.87.89.26.84.0(3)实验③中。【实验结论】(4)通过实验组合______（填标号）可得到结论：木炭粉和氧化铜质量比为时效果最好。A．①②③④ B．①②⑦⑧ C．⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥【拓展延伸】(5)碳还原氧化铜得到的铜中可能含有氧化亚铜，氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：。化学兴趣小组的同学们为验证反应所得红色固体中是否含有氧化亚铜，取一定量红色固体样品，加入足量的稀硫酸，观察到（填写实验现象），说明所得红色固体中含有氧化亚铜。14．（2023·河北唐山·统考二模）我国科学家首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式变为可能，也为推进“碳达峰”和“碳中和”目标实现的技术路线提供一种新思路。某兴趣小组对淀粉展开了探究。【查阅资料】淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。【实验1】利用如图所示装置对比淀粉与二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。

(1)连接装置的接口顺序是a→（填字母编号）。实验数据记录如下表所示：实验5%过氧化氢溶液的体积/mL催化剂种类及质量收集10mL气体所需时间/s①40淀粉0.5g②40二氧化锰0.5g③40淀粉2g(2)实验②中发生反应的化学方程式为。(3)若得出二氧化锰的催化效果比淀粉好，则得到此结论的实验证据应该是。(4)比较实验①和实验③的目的是。【实验2】(5)取少量淀粉在硬质玻璃管中隔绝空气加强热，观察到玻璃管内出现水雾，说明淀粉中含有（填元素名称）。(6)实验结束后观察到试管中残留有黑色固体，小组同学猜测该黑色固体是碳单质，于是进行下列实验进行验证。实验步骤实验现象实验结论①取少量黑色固体于燃烧匙内，加热至