2021届中考化学实验探究通关练（三）物质变化及影响因素的探究

2021届中考化学实验探究通关练（三）

物质变化及影响因素的探究

一、单选题

1.金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。

【认识铁的腐蚀】

（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是________（填字母序号）。

A.未擦干的铁锅B.涂油漆的栏杆C.盛水的不锈钢水杯

（2）铁锈的主要成分是，其中铁元素的化合价是________。

【探究铁的腐蚀】

（3）该小组用下图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约________（选填“40”或“10”）mL刻度处，原因是________。

【拓展探究】

（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按上图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。

小强同学的实验是探究________因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是__________。

（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：__________，改进实验方案证明你的分析：__________。

二、实验题

2.某化学兴趣小组探究氯化铵、氯化钙、氯化钠三种物质溶于水过程中的热量变化。

【药品器材】水、氯化铵、氯化钙、氯化钠；烧杯、药匙、玻璃棒、量筒、温度计等。

【实验探究】各取1药匙三种物质于烧杯中分别溶于水，另还有一个烧杯只加水，用温度计测量液体温度，并记录有关数据如下：

【数据分析】

（1）表中x为__________。

（2）比较实验2与实验4，可获得的结论是__________。

（3）如果要生产一种用于冷敷的“冰袋”，上述三种物质中最合适的是__________。

【反思评价】

（4）经讨论认为本实验操作中存在的缺陷是__________（填序号，可多选）。

A.实验操作过程中没有采取较为严格的保温措施

B.加入物质的质量可能不相等

C.加入物质的种类不一样

3.溶液在生产、生活中起着十分重要的作用。某学习小组的同学对溶液的性质进行探究。

【引发思考】

生理盐水是医疗上常用的一种溶液，100mL生理盐水（某密度可近似看做）中含有0.9g医用氯化钠，该溶液中溶质的质量分数为_______。一瓶合格的生理盐水密封放置一段时间后，不会出现浑浊现象，原因是_______。

【提出问题】

溶液的某些性质是否可以通过定量实验进行验证？

【查阅资料】

电导率传感器用于测量溶液的导电性强弱；一定条件下，电导率的大小能反映离子浓度的大小。

【实验探究1】

氯化钠溶于水形成溶液的过程中氯离子浓度、电导率的测定。

第一步：读取室温为26℃，取100mL蒸馏水，加入烧杯中，放入磁力搅拌器磁珠；

第二步：校准传感器，组装仪器，设定搅拌档位；第三步：用氯离子传感器和电导率传感器同时采集数据，迅速将一定质量的氯化钠加入烧杯中。实验数据如图1所示。

分析图1实验数据：

（1）a~b段曲线呈这种形态的原因是__________。

（2）请说明实验过程中液体的电导率变化的原因__________。

【交流反思1】

如何通过实验验证氯化钠溶液是均一的？请简要说明。

______________________________

【实验探究2】

用氯离子传感器和电导率传感器同时采集数据，向一定体积、一定浓度的氯化钠溶液中慢慢加入等体积、一定浓度的硝酸银溶液，恰好完全反应。部分实验数据如图2所示。

【交流反思2】

推测c点时溶液的电导率是否为零，并说明理由。

____________________________

4.为探究影响过氧化氢分解速率的因素，某化学兴趣小组同学设计了下列实验：

【探究1】影响过氧化氢分解速率的因素。

（1）对比实验①和实验②可知：其他条件相同时溶液中溶质的质量分数越大，过氧化氢分解速率越快；得出结论：过氧化氢分解速率与溶质的质量分数有关。

（2）能得出过氧化氢分解速率与温度有关的实验是___________（填实验序号），通过实验可知，其他条件相同时，温度越高，过氧化氢分解速率越___________（选填“快”或“慢”）。

（3）小华同学提出，对比实验②和③可得出结论：过氧化氢分解速率与催化剂有关。小明认为通过对比实验②和③不能得出此结论，理由是___________。

【探究2】氧化铁能否作为过氧化氢分解反应的催化剂？如果能，效果如何？

小红同学认为还可以用其他方法证明氧化铁在化学反应前后化学性质不变，方法是__________。

【结论】过氧化氢分解速率受溶质的质量分数、温度催化剂等因素影响。

5.某班同学取用相同总质量的木炭粉和氧化铜的混合物，按图示装置进行实验。实验过程中发现有的小组“黑色固体变红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行了如下探究。

【知识回忆】碳和氧化铜反应的化学方程式为，理论上碳和氧化铜的质量比为___________。

【作出猜想】产生异常现象可能与所取用木炭粉和氧化铜的质量比有关。

【实验探究】小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物（不考虑其中杂质），分别进行实验，部分实验现象记录如下：

【交流讨论】

（1）推测实验4中“C处导管口的现象”是____________。

（2）上述探究可得出，实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在1:10~1:12之间，可观察到黑色固体明显变红，同时还可减少____________（填化学式）的排放，防止空气污染。

（3）检验实验6反应后A处试管中黑色固体物质，可滴加的试剂是____________，观察到的现象是____________。

【反思评价】分析发现，实验5中的值与理论值不符，实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解释实验中过量的黑色固体消失的原因：____________（写一个即可）。

6.丙酸钙为白色固体，易溶于水，可作食品防霉剂，国家标准规定了其用于制作面食、糕点时每千克面粉中的最大使用量。小组同学实验探究其性质和防霉的效果。

Ⅰ.探究丙酸钙的性质

【进行实验】用下图装置（夹持仪器已略去）完成实验，记录如下：

【解释与结论】

（1）②中现象说明有产生。与石灰水反应的化学方程式为________________。

（2）查阅资料得知丙酸钙与盐酸反应无气体生成。由实验②可得出的结论是________________。

Ⅱ.探究丙酸钙防霉的效果

【进行实验】分别按下列①~⑧的配方蒸制8个馒头冷却后置于密封袋中，记录如下：

【解释与结论】

（3）设计第1组实验的目的是________________。

（4）第2组，⑦中为________________。

（5）对比第1组、第2组实验可得到的结论是________________。

【反思与评价】

（6）某同学认为“制作面食、糕点时，丙酸钙用量越大越好”，你是否同意此观点，并说明理由：________________。

7.化学兴趣小组对贝壳中碳酸钙的含量进行探究。

【提出问题】

如何选择药品和设计装置进行测定？

【查阅资料】

贝壳的主要成分是，其他成分对实验影响忽略不计。

室温时，不溶于水，微溶于水。

【设计与实验】

实验一：选择药品

分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在图1的三颈烧瓶中反应，采集数据。

（1）图1中反应的化学方程式是_____________。

（2）据图2分析，选择粉末状样品的依据是_____________。
据图3分析，影响实验测定准确性的原因：一是水蒸气含量增加；二是稀盐酸挥发出的HC1气体增加。

实验二：设计装置小组设计了图4装置进行测定。

（3）打开活塞，稀硫酸进入试管，观察到的现象是_______________。反应结束后进行读数。

实验三：优化装置

在老师指导下，小组优化并设计了图5装置进行测定。

（4）加入足量稀硫酸，一段时间后反应停止。再加入氯化铵溶液，发现又产生气泡。推测加入氯化铵溶液的作用是_______________。

【数据处理】

（5）实验三中，样品质量为，加入稀硫酸体积为，加入氯化铵溶液体积为，右侧针筒最后读数为，该实验条件下，密度为，则该样品中碳酸钙质量分数表达式为_______________。

【反思与评价】

（6）与实验二相比，实验三的优点是_______________（写一条）。

8.铜制品在空气中久置表面生成绿色的铜锈（又称铜绿）。九（2）班化学实验小组设计并进行实验，探究铜锈的组成和铜生锈的条件。

（1）探究铜锈的组成

（查阅资料）①铜锈受热易分解；②硫酸铜粉末遇水由白色变为蓝色。

（进行实验）小组同学从铜器上取下适量的干燥铜锈，按右图所示装置实验（部分夹持装置已略去）。观察到B中白色粉末变为蓝色，C中澄清石灰水变浑浊。

（解释与结论）依据以上现象分析，铜锈中一定含有的元素是Cu和_____。

（2）探究铜生锈的条件

（提出猜想）根据铜锈的组成和在空气中的条件推测，铜生锈可能与和有关。

（进行实验）实验小组同学取直径、长度均相同的铜丝，并打磨光亮。设计了如下图所示的5个实验并持续观察。

（解释与结论）

①实验中使用”经煮沸隔绝空气迅速冷却的蒸馏水”，其目的是_____。

②得出“铜生锈一定与有关”的结论，依据的两个实验是_____（填编号）。

③对比实验B和C，得出的结论是_____。

④为验证猜想请将实验E补充完整，还应增加的药品是_____。

⑤由上述实验可推知，铜生锈的条件是_____。

（3）（反思与应用）

结合上述实验，你对保存铜制品的建议是_____。

参考答案

1.答案：（1）A

（2）+3

（3）40；铁腐蚀消耗，且空气中的氧气含量约占1/5

（4）温度；在一定温度范围内，温度越高，铁腐蚀越快（合理即可）

（5）50℃以后，试管内的氧气耗尽，铁钉的腐蚀停止（合理即可）；用容积较大的容器代替装置乙中的试管，分别在50℃、60℃、70℃下重复上述实验（合理即可）

解析：（1）铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。故隔绝氧气（或空气）或水可以有效防止铁制品生锈，也可以将铁制成合金，改变其内部结构，提高其抗腐蚀能力。故选项B、C都不易生锈。而A选项条件下最易生锈（既有水，又接触空气）。

（2）计算中铁元素的化合价时，可不考虑结晶水。中氧元素的化合价为-2，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则，可求得铁元素的化合价为+3。

（3）铁丝绒的腐蚀能消耗空气中的氧气。氧气约占空气体积的五分之一，50mL量筒内氧气的体积约为，故反应结束后，量筒内气体减少约10mL，故最终液面停留在约40mL刻度处。

（4）小强同学的实验是在不同温度条件下进行的对比实验，故他的实验目的是探究温度对铁的腐蚀的影响。分析数据可知，在其他条件不变、50℃以下时，温度越高，铁腐蚀得越快。

2.答案：（1）50

（2）氯化钙溶解过程中放热

（3）氯化铵

（4）AB

解析：（1）实验目的是探究氯化铵、氯化钙、氯化钠三种物质溶于水过程中的热量变化，因此水的体积要控制相等，x=50。

（2）比较实验2与实验4，往水中加入氯化钙后，液体温度升高，说明氯化钙在溶解过程中放热。

（3）要生产一种用于冷敷的“冰袋”，则需要选择溶解时吸热的物质，从表中数据可以看出三种物质中氯化铵溶解时吸热，所以选氯化铵。

（4）实验操作过程中若保温措施不当，会影响实验效果，A符合题意；加入溶质的质量必须相等，否则影响实验效果，B符合题意；实验目的是探究氯化铵、氯化钙、氯化钠三种物质溶于水过程中的热量变化，因此需要加入不同种类的物质，C不符合题意。

3.答案：【引发思考】0.9%；溶液是均一、稳定的

【实验探究1】（1）氯化钠在水中逐渐溶解，氯离子浓度不断增大

（2）蒸馏水不导电，液体的电导率几乎为零；加入氯化钠后，固体逐渐溶解，溶液中的离子浓度不断增大，溶液的电导率不断增大；氯化钠全部溶解后，溶液中的离子浓度不变，溶液的电导率不变

【交流反思1】测定氯化钠溶液中不同位置的氯离子浓度（或测定电导率密度等），数值相同即可证明

【交流反思2】不为零，因为溶液中存在钠离子和硝酸根离子

解析：本题考查溶质质量分数的计算，溶液的性质。

【引发思考】生理盐水的质量为，所以溶液中溶质的质量分数为0.9g÷100g×100%=0.9%；溶液具有均一、稳定的特征，只要外界条件不改变，溶质和溶剂不会分离。

【实验探究1】（1）氯化钠是由钠离子和氯离子构成的化合物，当氯化钠溶于水时，能解离出钠离子和氯离子，即随着氯化钠的溶解，溶液中氯离子浓度不断增大。

（2）溶液能导电与溶液中含有自由移动的离子有关，且在相同条件下，离子浓度越大，溶液的导电性越强。蒸馏水中几乎不含自由移动的离子，其电导率几乎为零；随着氯化钠的溶解，溶液中离子浓度增大，电导率随之变大；当溶液中离子浓度不再变化时，电导率也就不再变化。

【交流反思1】均一性指溶液各处性质相同，通过测定氯化钠溶液中不同位置的氯离子浓度、电导率或密度等，只要数值相同，就可以说明氯化钠溶液是均一的。

【交流反思2】氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，随着氯化银的产生，溶液中氯离子的浓度逐渐减少，直至为零；但是硝酸钠在水中能解离出钠离子和硝酸根离子，所以c点时溶液的电导率不为零。

4.答案：【探究1】（2）③④；快

（3）没有控制变量（合理即可）

【探究2】①氧气；②质量和化学性质；③加人二氧化锰的试管中产生气泡的速率快（或加入氧化铁的试管中产生气泡的持续时间长）；取步骤②中的滤渣于试管中，加入足量的稀硫酸，振荡，观察到滤渣逐渐溶解，溶液变为黄色（合理即可）

解析：

5.答案：【知识回忆】12:160（或3:40）

【交流讨论】（1）尾气不燃烧

（2）

（3）稀硫酸（或稀盐酸等，写化学式也可）；黑色固体逐渐消失，溶液由无色变蓝色

【反思评价】（或，写一个即可）

解析：【知识回忆】根据化学方程式可知理论上碳和氧化铜的质量比为12:（2×80）=12:160=3:40。

【交流讨论】（1）实验3、实验5“C处导管口的现象”均为“尾气不燃烧”，可知实验4中的“C处导管口的现象”也应为“尾气不燃烧”。

（2）根据反应前后元素种类不变，且反应物为C和，可知尾气燃烧是因为尾气中含。控制反应物比例，可减少排放，防止空气污染。

（3）由题给数据分析，的值在1:10~1:12之间，反应较完全，实验6中=1:13，即混合物中碳含量低于1:12时，应有剩余，检验其反应后A处试管中黑色固体物质，可加入酸，观察到黑色固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色。

【反思评价】实验中所用碳含量比理论值大，说明碳除了与反应外，还参与了其他反应，故过量黑色固体消失的原因可能是碳与空气中的或生成物发生了反应。

6.答案：（1）

（2）丙酸钙受热后产生的物质能与稀盐酸反应且生成二氧化碳

（3）探究丙酸钙的质量大小对丙酸钙的防霉效果是否有影响

（4）5

（5）在加入面粉质量相同、酵母质量相同以及其他条件相同时，有无蔗糖对丙酸钙的防霉效果无影响

（6）不同意。国家标准规定了丙酸钙用于制作面食、糕点时每千克面粉中的最大使用量，说明过量使用可能有害。故不是越多越好

解析：（2）实验②中澄清石灰水变浑浊，说明试管中有二氧化碳生成，可知丙酸钙受热后产生的物质能与稀盐酸反应且生成二氧化碳。

（3）对比分析第1组的几个实验，所用面粉、酵母质量均相等，没有使用蔗糖，仅改变了丙酸钙的质量，故实验目的是探究丙酸钙的质量大小对丙酸钙的防霉效果是否有影响。

（4）分析第2组实验，可知均使用了5g蔗糖，因此。

7.答案：（1）

（2）单位时间内，反应效率更高

（3）试管内有气泡产生，量气管内液面下降，水准管内液面上升

（4）促进微溶的硫酸钙溶解，使稀硫酸继续与碳酸钙反应

（5）

（6）样品能与稀硫酸完全反应，测定结果更准确

解析：本题考查物质组成的探究。实验一：（1）碳酸钙与稀盐酸反应生成氰化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为。

（2）根据图2可知，相同时间内，粉末状的样品反应时产生的二氧化碳比颗粒状多，即单位时间内，粉末状药品反应效率更高，所以选用粉末状样品。

实验二：（3）稀硫酸与碳酸钙反应有二氧化碳气体生成，具支试管内有气泡产生，二氧化碳进入量气管中使得量气管内气压增加，液面下降，液体进入水准管，使得水准管内液面上升，即现象为试管内有气泡产生，量气管内液面下降，水准管内液面上升。

实验三：（4）稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙是一种微溶性物质，会附着在碳酸钙的表面，影响反应的持续进行，当加入氯化铵溶液后，又产生气泡，由此可推测，氯化铵溶液能够促进硫酸钙溶解，使稀硫酸与碳酸钙继续反应。

（5）根据图示可知，针筒中气体体积=加入稀硫酸的体积+加入氯化铵溶液的体积+生成二氧化碳的体积，所以反应产生二氧化碳的体积为。产生二氧化碳的质量为，设样品中碳酸钙的质量为x，则：

，解得，样品中碳酸钙的质量分数为。

（6）实验三中，反应装置内加入了氯化铵溶液，能够促进硫酸钙溶解，使得碳酸钙能够完全反应，而且实验三中排除水蒸气造成的干扰，使得测量结果更加准确。

8.答案：氢元素、氧元素、碳元素；除去溶解在水中的氧气； AC  ；铜生锈需要氧气 ；集气瓶中充入氧气和二氧化碳 ；与氧气、水、二氧化碳同时接触；保存在干燥环境中   

解析： （1）依据以上现象分析，观察到B中白色粉末变为蓝色，说明反应生成了水，C中澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，根据质量守恒定律可知，铜锈中一定含有的元素是Cu和氢元素、氧元素、碳元素；

（2）①实验中使用”经煮沸隔绝空气迅速冷却的蒸馏水”，其目的是除去溶解在水中的氧气；

②得出“铜生锈一定与有关”的结论，依据的两个实验是AC，A中不含有二氧化碳，不能生锈，C中含有二氧化碳，生锈；

③对比实验B和C，得出的结论是铜生锈需要氧气，这是因为B中不含有氧气，不能生锈，C中含有氧气，生锈；

④为验证猜想，E还应增加的药品是集气瓶中充入氧气和二氧化碳；

⑤由上述实验可推知，铜生锈的条件是与氧气、水、二氧化碳同时接触；

（3）结合上述实验，铜制品应该保存在干燥环境中。