专题01 教材基本实验的探究（原卷版）

专题01教材基本实验的探究化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。I．探究钢铁锈蚀的基本条件（1）一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟(填化学式)等物质作用的过程。（2）D中铁钉比C中铁钉锈蚀程度严重，说明。（3）使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。II．探究食盐水对钢铁腐蚀速率的影响用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度，数据如下表所示：实验组生铁粉末质量食盐水浓度3min时瓶内氧气浓度实验①3.5g4%18.96%实验②3.5g8%18.56%实验③3.5g16%18.28%实验④3.5g24%17.99%（4）该实验探究的是对钢铁腐蚀速率的影响，其实验结论是。（5）查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜(其原理如图所示)，并促使铁发生一系列反应得到Fe(OH)3，Fe(OH)3在空气中风化失水后变成氧化铁。①氯离子破坏钢筋表面的钝化膜的过程中，从阳极向阴极转移的微粒是。②钢筋锈蚀过程中得到氧化铁的反应方程式为。III．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。步骤3：将盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，同时采集数据见下表：序号盐酸pH压强p/kPa溶解氧/mg·L-1p反应前p反应后DO反应前DO反应后开始降低所需时间/s实验①2.090.891.85.24.3131实验②3.090.891.55.03.768实验③4.090.890.34.93.424实验④5.090.890.54.93.798实验⑤6.090.890.64.43.7175（6）步骤1中检查装置气密性的方法为。（7）实验1和实验2反应后压强变大的主要原因是(用化学方程式表示)。（8）进行实验3时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。其原因是。（9）分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有___________。A．当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快B．稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关C．铁粉和盐酸，氧气的反应可以同时发生1．（2023·江苏常州）某兴趣小组同学设计实验验证人体呼吸作用产生二氧化碳。Ⅰ、知识链接（1）人类进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸，通过酶的催化作用，把糖类等有机物转化为二氧化碳和水。葡萄糖（C6H12O6）在人体内参与呼吸作用的化学反应方程式为。Ⅱ、实验验证（2）初始实验：如图1所示，甲同学通过导管向澄清石灰水中吹气，观察到澄清石灰水变浑浊，于是得出结论：人体呼吸作用产生二氧化碳。

①澄清石灰水变浑浊的化学反应方程式为。②经过讨论，同学们认为图1实验不足以得出正确结论，原因是吸入的空气中。（3）改进实验：同学们改进实验装置如图2所示。检验气密性良好后，在A、B瓶中装入等浓度等体积、足量的澄清石灰水。乙同学对着同一套装置吹嘴做了相同时长、相同气流速度的吸气和呼气，通过单向阀控制后的吸气步骤和呼气步骤气流方向如图2所示，观察现象。①实验时做相同时长、相同气流速度的吸气和呼气动作的目的是，便于对比实验现象。②实验过程中若观察到现象，则说明人体呼吸作用产生二氧化碳。（4）数字化实验：同学们又进行如图3所示实验，把氧气浓度、二氧化碳浓度和湿度传感器探头放入有少量空气的保鲜袋中，打开仪器开始采集数据，然后向袋内呼出气体。采集的数据如图4所示，纵坐标为某一气体体积分数（%），横坐标为时间（s）。

①实验中没有进行数据采集的其余气体的主要成分为。②能说明人体呼吸作用产生二氧化碳的曲线是。③根据图4中信息，推断Z曲线在下降后又略有上升的可能的原因是。2.某兴趣小组对“人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同”进行探究。（1）小明进行了实验并得出结论如下表，请补充完整。实验实验操作实验现象解释与结论①收集两瓶呼出的气体//②向其中一瓶气体中加入澄清的石灰水，振荡消石灰水变_______化学方程式为_____③向另一瓶气体中插入燃着的木条燃着的木条熄火呼出气体中二氧化碳含量高，导致木条熄灭（2）小红认为实验③的结论不正确，并查阅到相关资料。【资料卡片】Ⅰ.经测定，人体吸入空气和呼出气体中各成分的体积分数大约是：气体成分氮气氧气二氧化碳水蒸气其他气体吸入的空气(%)78210.030.070.9呼出的气体(%)781641.10.9Ⅱ.用氧气、二氧化碳传感器在烧杯顶部测量杯内两支蜡烛从点燃到全部熄灭后，杯内氧气和二氧化碳的浓度变化如图。Ⅱ.将燃着的木条插入含20%氧气和80%二氧化碳的集气瓶中，木条能正常燃烧。请结合以上资料，简述小红认为实验③结论不正确的理由。_______3.下面为“去除粗盐中难溶性杂质并计算产率”的实验操作示意图：（1）请将上述操作进行合理排序：（填序号）、计算；请改正操作④中的错误。（2）操作②中，用玻璃棒不断搅拌的目的是________。（3）过滤后，如果滤液仍然浑浊，其原因可能是________。（4）通过以上操作只能除去粗盐中难溶性杂质，欲除去可溶性杂质如MgCl2、CaCl2，得到纯净的NaCl，还需依次用到NaOH溶液、Na2CO3溶液和稀盐酸（三种药品均过量）；①碳酸钠溶液要过量的原因是_______；②稀盐酸的作用是_______。4．一些金属易生锈，某小组同学设计如图实验，对金属锈蚀进行探究。【实验一】取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入表格的试管中，进行实验。实验图示生锈时间8min较长时间不生锈5min3min1min（1）通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越(填“慢”或“快”)；在(填“酸性”、“碱性”或“中性”)环境中铁钉生锈速率较快。【实验二】为探究铁锈的成分，用图1所示装置(夹持仪器已省略)进行实验(每步反应和吸收均完全)。【查阅资料】无水硫酸铜能吸收水而变蓝，碱石灰既能吸收水也能吸收CO2。（2）请指出如图所示实验装置的一个明显缺陷：。（3）一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式是。（4）将铁锈样品加热，样品逐渐变黑，无水硫酸铜逐渐变蓝，由此推知铁锈中除铁外一定还含有元素，从而推断出空气中的参加了铁生锈反应。【实验记录】铁锈样品的质量/g装置B的质量/g装置C的质量/g反应前23.2232.4198.2反应后239.6211.4（5）根据中表数据推算，可确定铁锈的成分，用FexOy•nH2O表示，则n=；若减少D装置，x︰y的值(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。【实验三】镁带久置空气中，表面因锈蚀而变黑，此黑色物质是碱式碳酸镁、带结晶水的碳酸镁和氢氧化镁的混合物。（6）欲通过实验探究镁带在空气中的锈蚀的条件，用如图2所示装置，试管内可选用的物质如下：①O2；②水；③CO2；④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水。至少需要选用(填“数字序号”)，才能达到探究镁带锈蚀的条件。（7）请写出镁带在空气中锈蚀，生成碱式碳酸镁[Mg3(OH)2(CO3)2]的化学方程式：。5．（2023安徽合肥模拟）某校兴趣小组对空气中氧气的含量展开了探究。【课本实验】甲组同学按照课本要求进行了实验，实验装置如图。（1）实际测得结果比理论值偏小，可能的原因是(填字母)。A．红磷的量不足 B．实验过程中，没有夹紧弹簧夹C．装置未完全冷却就打开弹簧夹 D．点燃红磷后，燃烧匙伸入集气瓶中太慢（2）(填“能”或“不能”)用蜡烛代替红磷进行实验。【改进实验】为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，科学兴趣小组对课本实验进行了创新改进。实验步骤：①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封；②将足量食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A．弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为0，如图甲所示；③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图乙所示；④用刻度尺测量出AO段和AB段的长度，将数据记录在表格中；⑤洗涤、干燥实验装置，重复上述实验。实验次数AO/mmAB/mm1523.5109.52525.5110.03527.0110.5（3）根据表格中的实验数据，计算空气中氧气的体积分数为(精确到0.01％)。【思考讨论】（4）实验步骤③中，将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的是。（5）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果(填“偏大”“偏小”或“不变”)。6．（2023·安徽联考一模）小明按照如图所示连接实验装置，塑料袋中充有少量空气，一段时间后向塑料袋中吹入一定量呼出气体，利用氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器测定塑料袋中气体浓度的变化，测定结果如图所示。下列说法不正确的是A．曲线②代表人呼出气体中CO2含量 B．35s时开始向塑料袋中呼入气体C．人呼出气体中CO2含量高于O2 D．人呼出气体中N2含量和空气一样7．（2023·四川成都）学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠（化学式，相对分子质量为314，白色固体）和二氧化锰。制氧过程的反应为：，该反应为放热反应。

【活动一】认识制氧机（1）观察窗的作用是。（2）加湿仓的作用是。【活动二】选择制氯剂实验一：过氧化氢小组设计了图2实验装置，用表中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水，锥形瓶中加入，注入溶液，记录并处理内数据如图3。编号浓度/体积/①59.11②152.89③251.66④301.37

（3）检查图2装置气密性的操作是。（4）反应的化学方程式为。（5）④比③产氧量少，可能的原因是。实验二：过碳酸钠往锥形瓶中加入过碳酸钠、和水，待反应完全后收集到约水（产生氧气的量与上表中药品得到氧气的最大量相等）。其它药品质量不变，再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理内数据如图4。

（6）。（氧气密度为，忽略其它因素的影响）。（7）由图4可得出的结论是。【活动三】制作供氧器（8）综合分析，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是。（9）学习小组利用身边物品自制了如图5的简易供氧器。与真实产品对比中，形成的观点不正确的是______（填字母）。

A．产氧和洗气装置组合不用一体化 B．内部气体流向采用高进低出方式C．特定需求是选择制氧方法的重要依据 D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准8．某化学研究小组为验证氢气在空气中燃烧是否有过氧化氢产生进行了如下实验。资料：①一定条件下，氢气在空气中燃烧除生成水外，还可能生成过氧化氢；②过氧化氢溶液能使无色的淀粉碘化钾溶液变成蓝色。【实验一】氢气的制取如图所示，将注射器内的稀硫酸注入到盛有锌粒的锥形瓶中。

（1）观察到锌粒表面有的现象，反应的化学方程式为。（2）该装置使用注射器的优点是。【实验二】氢气的燃烧研究小组设计了如下图所示的实验装置，首先在A、B、C三支试管中分别加入1mL淀粉碘化钾溶液，随后点燃氢气并收集液体产物，实验现象记录如下表。

试管编号实验现象A溶液呈无色B溶液呈蓝色C溶液呈无色（3）点燃氢气之前，还需要进行的操作是。（4）由试管（填标号）的实验现象可知，氢气在空气中燃烧有过氧化氢生成。（5）对比AB两试管的实验现象可知，冰毛巾的作用之一是防止生成的过氧化氢分解。则试管A中溶液不变蓝的原因是（用化学方程式表示）。（6）通过本实验可以得到氢气在空气中燃烧生成过氧化氢所需要的条件是。（7）反应物种类和条件相同时，若反应物的量不同，生成物可能不同。除了氢气之外，试再举一例说明：。9．如图为探究粒子性质的实验装置。（1）连接好装置。打开止水夹，推动注射器的活塞，注入空气。通过现象，说明该装置气密性良好。再关闭止水夹，拔下注射器。（2）用注射器抽取30mL浓氨水，重新接入该装置，打开止水夹，推动注射器的活塞将浓氨水通过导管挤入装置下端两侧玻璃管内，此时观察到玻璃管内湿润的酚酞滤纸条。该现象能说明：①分子在；②氨水具有的一条物理性质。（3）将装置下端玻璃管底部同时没入装有等体积的热水和冷水的烧杯中，发现（填“左侧”或“右侧”）玻璃管内湿润的酚酞滤纸条变红的速率加快，说明。（4）小组同学对氨水的制取产生了兴趣，查阅资料后获悉，氨气溶于水可制得氨水。而氨气（NH3）可由氮气与氢气在催化剂表面合成得到，下图是合成氨过程的微观示意图，正确的顺序是_______（填序号）。A．①⑤③④② B．⑤①③②④ C．②④③⑤① D．④②③①⑤10．（2023·江苏苏州·统考三模）实验室用如图1所示装置制取CO2气体，并进行相关实验研究。

实验开始时，向锥形瓶中加入一定量稀盐酸，通过pH传感器测定装置A和C中溶液pH的变化情况如图2所示。已知：CaCl2的水溶液呈中性。（1）仪器a的名称是．（2）锥形瓶内发生反应的化学方程式为。（3）装置B的作用为．（4）t1时，锥形瓶中石灰石有剩余，无气泡产生。依据如图2判断，t2时锥形瓶废液中所含溶质为．（5）t1后，显示器乙呈现的pH曲线几乎无变化，其原因是。11.（2023·江苏常州·统考二模）二氧化碳的制取与性质实验是初三化学学生基础实验的内容之一。某化学兴趣小组同学用一组注射器对该实验进行了重新设计。实验一：制取二氧化碳。

（1）实验前拉动注射器的活塞抽取部分空气后连接医用二通阀，旋紧二通阀旋钮，向下推动注射器活塞，活塞可以被推动一部分，松手后(填现象)，说明气密性良好。（2）写出步骤③抽取稀盐酸后发生的反应方程式。实验二：二氧化碳的检验与吸收。

（3）按如上步骤进行实验，通过对比②中现象，即能得出氢氧化钠溶液吸收的能力比石灰水更强。（4）写出②中左侧注射器内发生反应的方程式。（5）你认为该兴趣小组的改进装置有何优点(答一点即可)。12．科学探究是学习化学的重要方法，化学兴趣小组的同学对空气中氧气的体积分数测定做了如下探究。实验I：化学兴趣小组A为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，兴趣小组对课本实验进行了创新改进。改进后的实验装置如图1所示，根据图1回答下列问题：

（1）粗铜丝的作用是。（2）白磷从燃烧到熄灭的过程中，图中左侧玻璃管内液面的变化情况是。（3）与课本上的实验相比较，该装置的优点是。（写一条）实验Ⅱ：化学兴趣小组B用如图2所示装置（夹持装置已略去）测定空气中氧气的含量。已知①着火点是可燃物燃烧所需的最低温度，白磷的着火点为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大【实验步骤】①检查图甲装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡皮塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到液面差没有变化说明装置气密性良好。②如图乙所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡皮塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。③用激光笔点燃白磷，可观察到管A内白磷燃烧，待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同水平线，读取管B内液面读数V1（如图丙所示）④如图丁所示，打开管A上端橡皮塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡皮塞，调整管A与管B内液面处于同水平线，读取管B内液面读数V2。【数据记录与处理】（4）某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。V0/mLV1/mLV2/mL管A中氧气所占的体积（mL）管A中空气的体积（mL）空气中氧气含量（用数值列式即可）1.878.0331.61。。。重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值。13．（2023·江苏泰州二模）实验操作是化学研究物质的一种重要方法，请回答下列实验问题。（1）仪器①的名称是。（2）实验室制取并收集一瓶较纯的氢气且能控制产生氢气的速率应选择的装置组合是（从A—E中选择），反应化学方程式为。（3）检查B装置气密性的方法是：向长颈漏斗中加水至末端浸没在水面以下，从a处接注射器向外抽拉，若观察到，则气密性良好。若用装置B制取氧气，该反应的化学方程式为。（4）若要使F的两个气球悬浮在空气中，则气体甲可能是（填序号）。a.空气

b.氧气

c.氢气（5）实验室制取CO2的化学方程式为，若验证二氧化碳气体，可将仪器接口a与b相连，但装置G有错误，请将图中错误部分修改，（在答题卡上修改），若向装置G中不断通入CO2直至过量，反应中各物质的质量关系如下图，O→A段反应的化学方程式为，反应进行到M点时，瓶中含钙的化合物有（写化学式）。

14．（2023·江苏无锡联考模拟）实验是学习化学的重要途径。掌握物质的性质和用途，熟知仪器的工作原理以及使用规范是进行有效实验的前提。双氧水用于伤口消毒、环境消毒以及食品消毒，是家庭必备品。利用双氧水可以“自制吸氧仪”，如图1所示；也可以进行其它的气体制备以及性质实验，如图1、图2所示。资料：（1）氨气极易溶于水，水溶液呈碱性；（2）碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合固体。=1\*ROMANI．制氧气（图1）（1）三颈瓶中加入洗净的“铁锈”或“小石子”可以加快双氧水制氧气的反应速率，“铁锈”或“小石子”所起的作用类似于MnO2，写出三颈瓶中制取氧气的方程式；该反应属于（填“基本反应类型”）；（2）通过“流速观测仪”观测流速，借助“流速调节器”调节液体的流速，它类似于医用注射器的功效，也类似于实验室常用的（填“仪器名称”）；（3）“药液净化器”的作用是除去药液中的难溶性杂质，该装置类似于（填“实验操作名称”）。=2\*ROMANII．制氨气（图2）（4）试剂瓶中装浓氨水，三颈瓶中放入“氢氧化钠粉末”可以用于制取氨气，该原理中可以理解为氢氧化钠粉末遇水放热，促进了浓氨水的挥发。氢氧化钠粉末遇水放热是（填“化学”或者“物理”）变化；（5）实验中将产生的气体通入燃着的蜡烛，发现蜡烛逐渐熄灭了，由于不能排除水蒸气对实验的干扰，所以不能说明氨气不可燃也不助燃，要想排除干扰，需要在储气袋与止气夹间添加盛放（填“浓硫酸”或“碱石灰”）的干燥装置；=3\*ROMANIII.燃烧（图3）（6）若将储气袋2中气体从B管通入和储气袋4中气体从A管通入，发现储气袋4中的气体能够被点燃，由此你对燃烧条件新的认识是。15．（2023·江苏无锡三模）实验是科学探究的重要途径，请根据下图实验或表格回答相关问题。

（1）写出仪器a的名称。（2）A用于实验室制取二氧化碳，B中的纸风车是由紫色石蕊溶液浸泡后的滤纸晾干制成。通过对比___________(填序号)叶片的现象，说明二氧化碳与水发生了化学反应。A．ab B．bc C．ac（3）根据C中的现象，说明二氧化碳的化学性质是。（4）D中升高左侧漏斗使红磷露出水面，红磷不燃烧，原因是