专题15 定性定量分析实验的探究 -中考化学实验（解析版）

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。【答案】(1)H2O、O2(2)降低(3)氯化钠易(4)(5)放热铁生锈放出的热量小于热量的散失(6)NaCl溶液可加快铁锈蚀速率铁生锈消耗氧气，使得三颈瓶内压强变小，注射器中的稀盐酸被吸入三颈瓶内与铁接触发生反应产生氢气，使瓶内压强迅速变大(7)铁粉与活性炭的质量比在铁粉与活性炭质量比在0.8:1～8:1的4组实验中，当质量比为3.5:1时，铁锈蚀消耗氧气的速率最快(合理即可)(8)温度(合理即可)控制其他条件相同，取铁粉与活性炭的质量比相同的药品于图中装置，通过置于不同温度的热水中，测定液面不再上升时所需的时间(与上一空对应)(9)84%(10)bd/db(11)钢铁与水样中的H+发生反应(12)钢铁表面生成较致密的氧化膜，阻碍O2、H2O与钢铁的接触【详解】（1）对比A、B、C试管中实验现象，A既与水接触，又与氧气接触，A生锈了，B只与水接触、C只与氧气接触，B、C均没有生锈，对比说明铁锈蚀是与空气中的氧气和水蒸气发生化学反应，故填H2O、O2；（2）用煮沸的方法可得到无氧蒸馏水，是因为气体在水中的溶解度随温度升高而降低；（3）对比A和D，D中为氯化钠饱和溶液，且D生锈比较严重，则说明铁锈蚀快慢与氯化钠有关；海水中含有较多氯化钠，会加快铁生锈速度，故轮船在海里航行比在河流里航行更易生锈。（4）铝制品不易生锈，是因为在常温下，铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，反应的方程式为；（5）由图3可知，铁生锈过程中温度升高，则说明铁生锈放热；由于铁生锈后，装置中的氧气含量变少，则铁生锈速度放慢，而装置散热，则t2～t3这段时间反应并未停止但温度却开始降低，是因为生锈放热量小于热量散失；（6）注射器中装有盐酸，而铁与盐酸反应生成氯化亚铁的氢气，则t3时刻后压强突然变大的原因为：铁生锈消耗氧气，装置中的压强变小，则将注射器中的盐酸吸入，盐酸与铁反应生成氢气生成气体，使瓶内压强迅速变大；（7）由表可知，该实验中，变量是铁粉与活性炭的质量比，故是探究铁粉与活性炭的质量比对铁锈蚀消耗氧气速率的影响；由表中数据可知，相同条件下，在铁粉与活性炭质量比在0.8:1～8:1的4组实验中，当质量比为3.5:1时，液面不再上升时所需时间最短，即铁锈蚀消耗氧气的速率最快；（8）影响铁锈蚀消耗氧气速率的因素还有温度；探究温度对铁生锈消耗氧气速率的影响，变量是温度，其它因素均相同，故可设计实验：控制其他条件相同，取铁粉与活性炭的质量比相同的药品于图中装置，通过置于不同温度的热水中，测定液面不再上升时所需的时间。（9）氢气的质量为；设固体中铁的质量为x，x=0.504g则该固体中铁的质量分数为；（10）a、装置的气密性不好，则产生的气体会逸散到空气中，会测定铁的质量分数偏小，该选项不符合题意；b、铁与盐酸反应放热，则装置中的气体受热膨胀，则会使测得的氢气的体积偏大，最终测定铁的质量分数偏大，该选项符合题意；c、生成的气体会部分滞留在锥形瓶中，会测定铁的质量分数偏小，该选项不符合题意；d、没有扣掉加入的盐酸的体积，则会使测得的氢气的体积偏大，最终测定铁的质量分数偏大，该选项符合题意；故选bd。（11）当pH<4时溶液中存在游离的H+，因此钢铁腐蚀速率明显增大的原因是钢铁与水样中的H+发生反应促进钢铁腐蚀。（12）当溶解氧超过20mL·L-1时氧气与钢铁反应生成致密的氧化膜从而阻止钢铁腐蚀速率，因此钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是钢铁表面生成较致密的氧化膜，阻碍O2、H2O与钢铁的接触。金属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【答案】B【详解】A、根据锌和硫酸反应能产生氢气可知，锌的活动性比氢强，Zn是金属活动顺序表中氢前金属，故选项说法正确；B、由实验②③对比可知，锌粒产生氢气的体积不是总是比薄锌片少，故选项说法错误；C、由实验①③对比可知，增大硫酸的质量分数，反应物的浓度增大，能加快产生氢气，故选项说法正确；D、由实验③④对比可知，增大锌与酸的接触面积（锌的形状不同，锌片比锌粒的表面积更大），能加快产生氢气，故选项说法正确。故选B。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。【答案】(1)澄清石灰水(2)a(3)氧气/O2【详解】（1）实验一比较吸入和呼出气体中二氧化碳含量的不同，用等量澄清石灰水，则用胶头滴管滴入的液体是澄清石灰水，故填：澄清石灰水；（2）实验二中：a处白磷能与空气接触、温度达到着火点，具备燃烧的三个条件燃烧；b处红磷能与空气接触，温度达不到着火点，不燃烧；c处白磷达到着火点，但不能与空气接触，不燃烧，则能观察到燃烧现象的是a处，故填：a；（3）试管d中有铁、有水、有氧气，铁钉生锈；试管e中有铁、有水、无氧气，铁钉不生锈，则通过对比，说明铁生锈需要氧气，故填：氧气（或O2）。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：。【答案】(1)5.0g发热包粉末+15mL水(2)温度较低，比较安全，且保温时间长(3)使用时远离明火（合理即可）【详解】（1）该实验的目的是探究发热包的发热原理，故应设计实验与发热包进行对比，故序号2的实验方案应是5.0g发热包粉末+15mL水，目的是作对比实验；（2）由表中数据可知，该发热包与纯氧化钙发热包相比，温度较低，比较安全，且保温时间长；（3）①根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，反应物中含Al、Na、O、H的个数分别是2、2、4、6，生成物中含Al、Na、O、H的个数分别是2、2、4、0，故生成物中还应含6个H故应补充；②由反应c可知，铝和氢氧化钠、水反应生成了氢气，氢气具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故该发热包使用时的注意事项：使用时远离明火。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【答案】干燥二氧化碳（或除去二氧化碳中水蒸气）使生成的二氧化碳被C完全吸收防止空气中水和二氧化碳进入CB【分析与讨论】①装置A中是碳酸钠和稀硫酸反应，故填：；②浓硫酸具有吸水性，可以干燥气体，故填：干燥二氧化碳（或除去二氧化碳中水蒸气）；③无气泡产生后再次通入氮气的目的是使装置内残留的二氧化碳被C完全吸收，故填：使生成的二氧化碳被C完全吸收；④装置D内放有碱石灰，作用是防止空气中的水和二氧化碳进入C，故填：防止空气中的水和二氧化碳进入C；流程中涉及的反应是碳酸钠和氯化钙反应，故填：；【得出结论】方案乙中ng为生成碳酸钙的质量，可计算碳酸钠的质量，过程如下：设碳酸钠的质量为x故填：；【反思与交流】A、方案甲、乙均不需要加热，节约能源角度不存在乙优于甲的情况，不符合题意；B、乙溶解过滤、洗涤、干燥的操作比甲方案连接装置、称量要简便，符合题意；C、甲不会排放有害气体，乙也没有有害物质排放，不存在乙优于甲的情况，不符合题意；故选：B。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）。【答案】(1)Ca2+Cl-(2)②中产生泡沫量多，⑧中无泡沫(3)1(4)探究水的硬度相同时，肥皂水用量与产生泡沫量的关系(5)其他条件相同，当水的硬度相同时，肥皂水用量越多，产生泡沫越多；当肥皂水用量相同，水的硬度越小，产生泡沫越多(6)湖水(7)取5mL山泉水样品于试管中，滴加1.5%的肥皂水，观察到泡沫产生时所需肥皂水的滴数大于9滴【详解】（1）离子的表示方法：在该离子元素符号的右上角标上该离子所带的正负电荷数，数字在前，正负号在后，带一个电荷时，1通常省略，多个离子，就是在元素符号前面加上相应的数字；故钙离子表示为：Ca2+、氯离子表示为：Cl-；（2）②中为蒸馏水，不含可溶性钙、镁化合物，属于软水，⑧中加入了混合溶液，含较多可溶性钙、镁化合物，属于硬水，其他因素相同，②中产生泡沫量多，⑧中无泡沫，说明肥皂水能区分软水和硬水；（3）设计第2组实验时，为控制水的硬度相同，加入混合溶液的用量应相同，故⑤中x应为1；（4）第2组实验中，肥皂水用量不同，其他因素均相同，故目的是：探究水的硬度相同时，肥皂水用量与产生泡沫量的关系；（5）从3组实验可以看出，其他条件相同，当水的硬度相同时，肥皂水用量越多，产生泡沫越多；当肥皂水用量相同，水的硬度越小，产生泡沫越多；（6）根据题目数据可以看出，湖水产生泡沫时需要的肥皂水最多，说明湖水的硬度最大；（7）继续实验，比较山泉水和自来水的硬度，故除了水样不同，其他因素均相同，故实验方案为：取5mL山泉水样品于试管中，滴加1.5%的肥皂水，观察到泡沫产生时所需肥皂水的滴数大于9滴，说明山泉水的硬度大于自来水的硬度。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。【答案】(1)过氧化氢/H2O2(2)探究碘酒体积对混合后溶液变色时间的影响(3)相同条件下，过氧化氢溶液体积越大，变色时间越短(4)＞(5)向烧杯B中加入5mL的2%碘酒、4粒维生素C片，加入一定体积的水，使溶液总体积为25mL，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，与实验⑤对比(6)溶液由棕黄色变为蓝色，变为无色【详解】（1）过氧化氢溶液中，溶质是过氧化氢；（2）实验①②③中，碘酒体积不同，其他因素均相同，故目的是：探究碘酒体积对混合后溶液变色时间的影响；（3）实验②④⑤中过氧化氢溶液体积不同，其他因素均相同，且过氧化氢溶液体积越大，变色时间越短，说明相同条件下，过氧化氢溶液体积越大，变色时间越短；（4）由实验①②③可知，相同条件下，碘酒体积越大，变色时间越短，故①中，若将碘酒体积改为1mL，则混合后溶液变色时间＞595s；（5）补做实验证明维生素C用量对混合后溶液变色时间也有影响，则变量是维生素C用量，其他因素均相同，烧杯A中加入20mL3%H2O2溶液、10mL水、2mL1%淀粉溶液，故是与实验⑤对比，故向烧杯B中加入5mL的2%碘酒、4粒维生素C片，加入一定体积的水，使溶液总体积为25mL，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，与实验⑤对比。（6）向烧杯中依次加入碘酒、水，溶液变为棕黄色，再加入淀粉溶液，淀粉遇碘变蓝，故溶液变为蓝色，再加入维生素C片，维生素C能与碘反应，故最后溶液变为无色，故观察到溶液由棕黄色变为蓝色，再变为无色。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【答案】(1)BCAB(2)小于(3)1.5(4)在其他条件相同时，随着NaCl溶液浓度的增加，铁生锈速率加快(5)ABC【详解】（1）A中铁钉与水、氧气接触，生锈；B中铁钉只与水接触，不生锈；C中铁钉只与氧气接触，不生锈；则铁钉没有明显变化的是BC；对比AB可知，说明铁生锈需要氧气；（2）导管内液面上升的原因：铁生锈消耗氧气，导致瓶内气压降低，小于外界气压，水在外气压作用下被压入导管中；（3）分析表格，探究NaCl溶液的浓度对铁生锈速率的影响，实验①中液体2mL，实验②、③中液体都是2mL，则实验编号④中液体也是2mL，则a＝1.5；（4）分析数据，实验①～④中所得氯化钠溶液的浓度依次增大，在相同时间内导管内液面上升高度也依次变大，由实验①～④，可以得出的结论是在其他条件相同时，随着氯化钠溶液浓度的增加，铁生锈速率加快；（5）A、铁生锈的条件是同时与氧气和水接触，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；正确；B、铁生锈的条件是同时与氧气和水接触，如有氯化钠在生锈的速率加快，破坏铁生锈的条件，铁就不生锈，则铁制品的防护需尽量避免与水、氧气、氯化钠接触；正确；C、如有氯化钠在生锈的速率加快，铁生锈会放热，则暖宝宝贴（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；正确；故选ABC。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。【答案】(1)向日葵杆灰(2)加速溶解控制水温在60℃(3)50020(4)解：设第一步收集的草木灰中碳酸钾的质量为xx=6.9g答：第一步收集的草木灰中碳酸钾的质量分数是34.5%(5)0.190(6)其他条件相同时，草木灰粒径越小，钾浸取效率越高草木灰粒径越小，灰水接触面积越大，溶解越充分(7)按图1所示装置，选择最佳的每分钟钾浸取转数和时间，以300mL水作浸取液，控制草木灰粒径和灰水质量比相同，用不同温度的水浸洗草木灰，测定钾浸取效率【详解】（1）由表可知，表格中碳酸钾含量最高的草木灰是向日葵杆灰；（2）图1实验中，搅拌器的作用是：搅拌，加速溶解；该实验需要用60℃水浸洗草木灰，故使用温度计的目的是控制水温在60℃；（3）由图2可知，浸取时间均在20分钟时，搅拌器转速控制在每分钟500转和每分钟800转时，此时钾浸取效率均达到最大，且相差不大，故搅拌器转速控制在每分钟500转，浸取时间为20分钟，比较适宜，转速太高，容易导致液体溅出，也浪费能源；（4）见答案；（5）实验①②的实验目的是探究灰水质量比对钾浸取效率的影响，则变量是灰水质量比，其它因素均相同，故a=0.190；（6）实验②④中灰水质量比相同，草木灰粒径不同，且草木灰粒径越大，钾浸取效率越低，说明其他条件相同时，草木灰粒径越小，钾浸取效率越高；原因是：草木灰粒径越小，灰水接触面积越大，溶解越充分；（7）欲探究浸洗温度对钾浸取效率的影响，则变量是温度，其它因素均相同，故设计实验：按图1所示装置，选择最佳的每分钟钾浸取转数和时间，以300mL水作浸取液，控制草木灰粒径和灰水质量比相同，用不同温度的水浸洗草木灰，测定钾浸取效率。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。【答案】(1)19保证反应的溶液的总体积相同(2)作对比实验(3)生成的铜覆盖在锌表面，阻止反应进一步发生(4)硫酸铜溶液的体积越大，反应速率越快【详解】（1）要对比实验效果，除了要探究的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，本题是探究硫酸铜量的影响，那么四组反应的溶液总体积也应该相同，每组溶液的总体积为：30mL+20mL=50mL，则V=50mL-30mL-1mL=19mL；各试管中均需加入一定量的水，目的是保证溶液的总体积相同；（2）1号试管中发生的反应是：锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：；此组实验起对比实验的作用；（3）4号试管加入的硫酸铜溶液量多，可能是锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，生成的铜覆盖在锌的表面阻止反应进一步发生，则产生的氢气减少；（4）根据表格中数据可以看出，硫酸铜溶液的体积越大，则锌与稀硫酸反应速率越大。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。【答案】(1)与试管甲起对照作用强(2)10%cd【详解】（1）①图1中可观察到甲试管中的紫色液体变为红色，乙试管的作用是作对比，排除空气成分的干扰；②溶液酸性越强，pH值越小，故由图2坐标图中的曲线可知，烧杯内溶液的酸性逐渐变强；（2）①对照因素只能有1个实验变量，图3中，甲和乙试管中的实验变量是碳酸钙的形状不同，则两支试管中所用稀盐酸的浓度应该相同，故乙试管中稀盐酸的浓度应为10%；碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，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，c、d两点对应两个锥形瓶内压强相同，对比分析坐标图中的点c、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）【答案】小与不加树脂的烧杯形成对照10%2：120.2%延长暖宝宝发热的持续时间暖宝宝可以加热的最高温度，以防对人体造成低温烫伤【详解】[实验内容]（1）由图1可知，不管树脂颗粒的大小，只要是加入了树脂的烧杯，水的温度不发生变化，故树脂颗粒大小对反应影响小；树脂在实验中的作用是与不加树脂的烧杯形成对照。（2）由图2可知，当食盐水质量分数为10%时，反应速率最快，故最佳质量分数为10%；（3）因为5、6号烧杯中水温达到50℃时所需的时间分别为78s、125s，7号烧杯中的水未升温，5号烧杯升温所用时间最短，所以铁和活性炭最佳质量比为(20g):(10g)=2:1；（4）实验前：集气瓶内空气为132.0mL，烧杯内蒸馏水90.0mL，实验后：烧杯内剩余蒸馏水为63.6mL，所以空气中氧气含量的体积分数=;[实验评价]由表可知，有蛭石的暖宝宝发热持续时间比没有蛭石的暖宝宝长很多，所以蛭石作用是延长暖宝宝发热的持续时间；研制暖宝宝到生活使用时还需考虑的问题：暖宝宝可以加热的最高温度，以防对人体造成低温烫伤。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）。【答案】(1)AB（或AC）(2)除去水中溶解的氧气(3)氧气和水(4)烧杯中的水流入锥形瓶内红棕(5)加快铁锈蚀的速率(6)进入集气瓶中水的体积保持装置气密性良好更环保【详解】（1）由图可知，A与B形成对比实验，A中与氧气和水接触，会生锈，B中只与水接触，不会生锈，得出铁生锈需要与氧气接触，A与C形成对比，A中与氧气和水接触，会生锈，C中只与氧气接触，不会生锈，得出铁生锈需要与水接触，故该实验中，能形成对比实验的由A和B（或A和C）；故填：A和B（或A和C）；（2）该实验中将蒸馏水煮沸的目的是除去水中溶解的氧气；故填：除去水中溶解的氧气；（3）连续观察一周，只有A试管中的铁钉明显锈蚀，说明铁锈蚀是铁与氧气、水等发生化学反应；故填：氧气和水；（4）图1所示实验，铁粉与氧气和水反应生成铁锈,放出热量，锥形瓶在短时间内发烫，冷却至室温，打开弹簧夹，由于消耗了氧气，锥形瓶内压强减小，观察到烧杯中导管液面上升，高于烧杯内液体的高度，打开无纺布袋，黑色粉未有部分变成红棕色；图2中只与氧气接触，图3中只与水接触，铁均不会生锈，故图2和图3所示实验均无明显现象；故填：烧杯中的水流入锥形瓶内；红棕；（5）与[活动一]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，也有可能是活性炭与氯化钠加快铁粉的锈蚀；故填：加快铁锈蚀的速率；（6）①实验时，需要获得的数据有:锥形瓶内空气的体积、倒流入集气瓶内水的体积；实验时需要注意的事项是干燥的铁粉要足量，保证氧气消耗完全，装置要保证不漏气或冷却至室温后才能打开弹簧夹，保持装置气密性良好等；故填：进入集气瓶中水的体积；保持装置气密性良好；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在密闭空间进行，实验更准确，更环保等；故填：更环保。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。【答案】(1)(2)B(3)1：12(4)AC(5)红色固体减少，溶液变蓝色【详解】（1）碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故填：。（2）碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，A黑色固体中有极少量红色固体，B黑色固体中有少量红色固体，说明B实验效果较好，故填：B。（3）分析木炭粉和氧化铜质量比的规律知，实验③中X：Y=1：12，故填：1：12。（4）木炭颗粒相同时，木炭粉和氧化铜的质量比不同，比较实验效果，通过实验组合AC都可得到结论：木炭粉和氧化铜质量比为1：11时效果最好，故填：AC。（5）铜与稀硫酸不反应，氧化亚铜与硫酸反应生成硫酸铜、水和铜，若红色固体中含有氧化亚铜，加入足量的稀硫酸，观察到红色固体减少，溶液变蓝色，故填：红色固体减少，溶液变蓝色。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，加热至红热，放入盛有氧气的集气瓶中；②向集气瓶中倒入适量澄清石灰水①黑色固体剧烈燃烧，发出白光；②该黑色固体是碳单质【实验拓展】(7)淀粉在一定条件下会发生爆炸。为了避免发生粉尘爆炸事故，生产淀粉的过程中采取的措施可行的是______（填字母代号）A．密封门窗，隔绝氧气 B．严谨吸烟，杜绝火源C．轻拿轻放，减少粉尘飞扬 D．提高淀粉的着火点【答案】(1)cbd(2)(3)(4)探究催化剂的质量对催化效果（或反应速率）的影响(5)氢元素、氧元素(6)澄清石灰水变浑浊(7)BC【详解】（1）根据氧气不易溶于水，氧气的密度比水小，排出水的体积即为生成氧气的体积，所以该装置导管的连接顺序是acbd；（2）实验②中过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应方程式为：；（3）过氧化氢溶液的浓度和体积相同，催化剂质量相同的条件下收集100mL气体所用时间越短，说明反应速率越快，进一步说明所用催化剂的催化效果越好，若得出二氧化锰的催化效果比淀粉好，通过对比实验①和实验②，若t1>t2，说明二氧化锰的催化效果比淀粉好；（