專題五 化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究（原卷版）

專題五化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究[考點(diǎn)導(dǎo)航]氣體制取實(shí)驗(yàn)??物質(zhì)的制備與性質(zhì)??化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)???[氣體制取實(shí)驗(yàn)]下面是實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳和探究二氧化碳性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，其中錯(cuò)誤的是（）A．圖甲中裝置a是長頸漏斗 B．圖乙中用點(diǎn)燃的火柴放在集氣瓶口來驗(yàn)滿 C．圖丙中二氧化碳使蠟燭火焰自上而下熄滅 D．圖丁中將收集到的二氧化碳通入澄清石灰水會(huì)發(fā)現(xiàn)溶液變渾濁實(shí)驗(yàn)室制取氣體是初中科學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，如圖是實(shí)驗(yàn)室常見的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）圖甲利用濃氨水和氫氧化鈉固體快速制取氨氣，氨氣密度比空氣小、易溶于水并能與水反應(yīng)，應(yīng)選擇的制取和收集裝置是。（填字母）（2）小科利用圖甲中裝置A制取氧氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)氣體難以收集。他提出改用圖乙裝置可以產(chǎn)生平穩(wěn)的氣流，順利完成實(shí)驗(yàn)，他的理由是。某同學(xué)做“證明雞蛋殼的主要成分是碳酸鹽，并收集純凈干燥的氣體”的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了如圖方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：（制得的CO2中常含有HCl和水蒸氣）（1）寫出所標(biāo)儀器的名稱：①。（2）描述A中發(fā)生的現(xiàn)象。（3）根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)，你認(rèn)為A裝置和裝置相連并產(chǎn)生的現(xiàn)象時(shí)就足以說明雞蛋殼的主要成分是碳酸鹽。（4）該同學(xué)想要收集瓶純凈干燥的該氣體，連接上述裝置的順序是（填寫各接口字母）。2022北京冬奧會(huì)用星星之火代替大型主火炬，體現(xiàn)了綠色辦奧理念。查閱資料發(fā)現(xiàn)。①火炬燃料主要為丙烷（C3H8），常溫常壓下為無色氣體，不易溶于水，密度比空氣大；②工業(yè)上從石油中分離出丙烷。實(shí)驗(yàn)室可用干燥的丁酸鈉、氫氧化鈉固體、氧化鈣固體混合加熱來制取丙烷，方程式為：CH3CH2CH2COONa+NaOH（固體）CaOˉ△C3H8↑+Na2CO③丙烷完全燃燒能產(chǎn)生水和二氧化碳，若氧氣不充足時(shí)，生成水和一氧化碳。一氧化碳有劇毒性，加熱時(shí)一氧化碳能將黑色的氧化銅還原為紅色的銅。（1）實(shí)驗(yàn)室制取和收集丙烷，可選用的圖甲中的裝置組合是（填編號(hào)）。（2）若丙烷燃燒后的混合氣體含有二氧化碳、水、一氧化碳，現(xiàn)用圖乙裝置進(jìn)行檢驗(yàn)，C中裝有足量的澄清石灰水溶液，則C裝置作用是：。（3）小明認(rèn)為圖乙裝置能證明水、一氧化碳，但不能證明二氧化碳的存在。利用現(xiàn)有的裝置和器材，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作也能證明二氧化碳的存在：。[物質(zhì)的制備與性質(zhì)]5．海水中蘊(yùn)含豐富的資源。（1）海水淡化是解決淡水資源不足的重要方法。下列方法中，可以使海水變?yōu)榈氖牵ㄌ钭帜感蛱?hào)）A．濾紙過濾B．吸附C．沉降D．蒸餾（2）從海水中提煉出來的重水（D2O）可作原子能反應(yīng)堆的中子減速劑和熱傳熱介質(zhì)。重水中重氫原子（D）的相對(duì)原子質(zhì)量是2，則重水中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。（3）從海水中制備純堿和金屬鎂的流程如圖所示：回答下列問題：①步驟V中所加試劑是。②寫出由貝殼得到CaO的化學(xué)方程式。鎂是一種用途很廣的金屬，目前世界上60%的鎂是從海水（海水中的溶質(zhì)主要為NaCl和MgCl2等）中提取的，其主要步驟如下：（1）已知從海水中每獲得5.8噸Mg（OH）2至少需要使用8噸NaOH或5.6噸CaO。目前市場上NaOH、CaO的價(jià)格分別是每噸8000元、每噸300元。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，生產(chǎn)過程中試劑①應(yīng)選用（選填NaOH或CaO）。（2）試劑②的化學(xué)式是。（3）無水MgCl2在熔融狀態(tài)下通電得到金屬鎂和一種常溫下為氣態(tài)的單質(zhì)，請(qǐng)寫出該過程的化學(xué)方程式。氫氧化亞鐵[Fe（OH）2]在常溫常壓下為白色固體，難溶于水，但極易被氧化為Fe（OH）3，[4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3]。為了制備白色Fe（OH）2沉淀，小寧設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)你一起完成實(shí)驗(yàn)。（1）選擇藥品：分液漏斗、試管A、試管B盛裝的物質(zhì)分別是（填序號(hào)）①稀硫酸②濃硫酸③氧化亞鐵④鐵粉⑤氫氧化鈉溶液⑥氫氧化鋇溶液（2）裝置氣密性檢查：試管B支管橡皮管用彈簧夾夾緊，打開活塞開關(guān)；②和分液漏斗的活塞開關(guān)，往分液漏斗內(nèi)注入適量的水，若觀察到現(xiàn)象，則裝置氣密性良好。（3）制備氫氧化亞鐵操作：實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氣體從活塞開關(guān)（填序號(hào)）導(dǎo)入B試管，趕出裝置中的空氣；待空氣全部被排出后，再，得到白色沉淀Fe（OH）2。中國科學(xué)院張青蓮院士是著名無機(jī)化學(xué)家、教育家，他主持測(cè)定的銦、銥、銻、銪、鈰、鉺、鍺、鋅、鏑等十種元素的相對(duì)原子量新值，被國際原子量委員會(huì)采用為國際新標(biāo)準(zhǔn)。（1）銥原子的相對(duì)原子質(zhì)量為192，核電荷數(shù)為77，則其核外電子數(shù)為。（2）2014年德國、加拿大和我國復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)的科學(xué)家合作成功制得了IrO4+，其中銥元素的化合價(jià)為。（3）鍺是重要的半導(dǎo)體材料，由鍺精礦（含GeO2、GeS2、AS2O3等）制備金屬鍺的步驟如下：①焙燒，GeS2轉(zhuǎn)化為GeO2，然后用鹽酸溶解得到GeCl4。②用Cl2將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為不易揮發(fā)的H3AsO4。③加熱混合溶液使GeCl4汽化，再冷凝為液態(tài)，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化得到GeO2。④用H2將GeO2還原為Ge，同時(shí)H2轉(zhuǎn)化為H2O。（3）步驟①鹽酸溶解GeO2的化學(xué)方程式為。（4）步驟④化學(xué)反應(yīng)基本類型是。[化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]9．一包固體可能由硝酸銅、硫酸鈉、氯化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉中的一種或幾種組成。為了探究該固體的組成，某興趣小組設(shè)計(jì)并開展以下實(shí)驗(yàn)。其中，步驟I中固體全部消失，溶液呈藍(lán)色，無氣泡產(chǎn)生，步驟II、III中均可觀察到有白色沉淀生成。下列說法正確的是（）A．步驟Ⅰ的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明原固體中一定沒有氫氧化鈉 B．步驟Ⅱ所得的白色固體中一定含有碳酸鋇 C．步驟Ⅱ所得藍(lán)色濾液中含有的陽離子只有3種 D．原固體中一定有硝酸銅、硫酸鈉，可能有氯化鈉、氫氧化鈉有一包白色固體樣品，可能由硫酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈣、氯化鋇、氯化鎂中的一種或幾種物質(zhì)組成，為探究該樣品的組成，某小組取適量樣品按下列流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問題：（1）過濾操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和。（2）濾渣a的成分是。（填寫化學(xué)式）（3）寫出反應(yīng)（1）中生成氣體的化學(xué)方程式。（4）若現(xiàn)象1“濾渣全部溶解”變?yōu)椤盀V渣部分溶解”，其他現(xiàn)象不變。則濾渣a的成分一定有。（填寫出化學(xué)式）如圖一是實(shí)驗(yàn)室的一瓶無色溶液，標(biāo)簽有殘缺，標(biāo)簽上面只留有“Na”和“8%”字樣。為確定該瓶溶液的溶質(zhì)是什么，興趣小組同學(xué)進(jìn)行了如下探究：【提出問題】這瓶溶液的溶質(zhì)是什么？【作出猜想】猜想1：NaOH；猜想2：Na2CO3；猜想3：NaHCO3；猜想4：NaCl【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論甲同學(xué)取2mL該無色溶液于試管中，滴加2滴無色酚酞溶液溶液變紅猜想2、4不成立乙同學(xué)取2mL該無色溶液于試管中，加入稀鹽酸至過量產(chǎn)生氣泡猜想1不成立【交流討論】（1）興趣小組一致認(rèn)為，甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論明顯不正確，理由是。（2）【查閱資料】①NaHCO3溶液顯堿性，不會(huì)與氯化鈣反應(yīng)②向Na2CO3溶液中逐滴加入稀鹽酸時(shí)，反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步為Na2CO3+HCl═NaHCO3+NaCl；第二步為：NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O【繼續(xù)探究】為進(jìn)一步確定溶液的成分，丙、丁同學(xué)結(jié)合查閱的資料設(shè)計(jì)了如下方法：丙同學(xué)方法：取2mL該無色溶液于試管中，加入氯化鈣溶液，觀察到產(chǎn)生白色沉淀，由此得出猜想成立。（3）丁同學(xué)方法：取2mL該無色溶液于試管中，逐滴加入稀鹽酸，仔細(xì)觀察現(xiàn)象，得出了和丙同學(xué)一樣的結(jié)論。你認(rèn)為丁同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是。（4）【拓展思考】戊同學(xué)通過如圖二所示實(shí)驗(yàn)，也得出了與丙一樣的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)方法：將2支針筒中等量等濃度且足量的稀鹽酸全部注入大試管中，觀察比較兩氣球最終大小，即可得出結(jié)論。則試管①中應(yīng)加入的試劑是。某混合氣體由CO、CO2、SO2三種氣體組成，小科對(duì)此進(jìn)行了探究；[查閱資料]①SO2能使品紅溶液褪色；②SO2易與高錳酸鉀溶液反應(yīng)而被吸收，并能使其褪色；③SO2能使氫氧化鋇溶液變渾濁；④CO和CO2均不能使品紅溶液褪色，也不與高錳酸鉀溶液反應(yīng)。[實(shí)驗(yàn)研究]為驗(yàn)證這三種氣體，小科設(shè)計(jì)并進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：[事實(shí)與結(jié)論]通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了以上三種氣體都存在。（1）能證明氣體中含有CO的現(xiàn)象是；[反思與評(píng)價(jià)]（2）若裝置按圖中的順序連接，從環(huán)境保護(hù)的角度來看還缺少；（3）小龍?zhí)岢觯鲜鲅b置中省略B也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。你是否認(rèn)同小龍的說法？請(qǐng)說明理由：。

[猜押題專練]一．選擇題（共2小題）1．某化學(xué)興趣小組用如圖所示的裝置來制取干燥的氧氣，并測(cè)定實(shí)驗(yàn)中生成的氧氣體積。裝置氣密性良好，圖Ⅰ中的燃燒匙內(nèi)裝有二氧化錳，燃燒匙可以上下移動(dòng)，干燥管內(nèi)裝有足量堿石灰（可以吸收水蒸氣）。下列說法正確的是（）A．將裝置Ⅰ分別與裝置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ連接，均能達(dá)到測(cè)定氧氣體積的目的 B．若用裝置V測(cè)量生成氧氣的體積，集氣瓶上方原有的空氣會(huì)使測(cè)量結(jié)果偏大 C．若用裝置Ⅳ收集氧氣，可將帶火星的木條放置在b處導(dǎo)管口驗(yàn)滿 D．若用裝置Ⅱ收集氧氣不需要進(jìn)行驗(yàn)滿操作2．在實(shí)驗(yàn)室制取和收集氣體的四種裝置中，下列用法不正確的是（）A．可制取O2 B．可制取CO2 C．可收集CO2 D．可收集O2二．填空題（共2小題）3．如圖是實(shí)驗(yàn)室制取、收集氧氣的裝置圖。請(qǐng)按要求回答下列問題：（1）請(qǐng)寫出圖中帶有標(biāo)號(hào)儀器的名稱：①。（2）用過氧化氫制取O2的文字表達(dá)式為。（3）要收集O2，收集裝置可選擇上述裝置中的D或者。（填上述字母序號(hào)）（4）若分別用發(fā)生裝置A或B制取O2，發(fā)生裝置A的優(yōu)點(diǎn)是（寫出一點(diǎn)）。（5）鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)中，集氣瓶底部放一定量水或者細(xì)沙的目的是。4．空氣中的二氧化碳的資源化利用是實(shí)現(xiàn)碳減排的重要途徑，以下是一種實(shí)現(xiàn)二氧化碳轉(zhuǎn)化為重要原料二甲醚（化學(xué)式為C2H6O）的途徑：（1）轉(zhuǎn)化①是二氧化碳與一種常見單質(zhì)反應(yīng)生成甲醇和水，這種單質(zhì)的化學(xué)式為。（2）轉(zhuǎn)化②是甲醇在特定條件下發(fā)生分解反應(yīng)生成二甲醚和水，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為。三．實(shí)驗(yàn)題（共2小題）5．如圖是幾種實(shí)驗(yàn)室制取氣體的發(fā)生裝置與收集裝置。（1）實(shí)驗(yàn)室可用二氧化錳與雙氧水制取氧氣，若要較好地控制產(chǎn)生氧氣的速度，應(yīng)選用裝置（填字母）；（2）D裝置收集氧氣完畢的操作順序是（按次序選填所需操作的序號(hào)）；①蓋上玻璃片②正放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上③取出集氣瓶④倒放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上（3）若用E裝置進(jìn)行排空氣法收集氧氣，氣體應(yīng)從（選填“a”或“b”）端通入。6．如圖1是實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一些裝置，根據(jù)下圖回答有關(guān)問題。（1）若用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制氧氣，應(yīng)選用的發(fā)生裝置為（填字母），若要收集較純的氧氣可選用的收集裝置為（填字母）。（2）實(shí)驗(yàn)室在常溫下用塊狀電石與水反應(yīng)制取微溶于水的乙炔氣體，該反應(yīng)必須嚴(yán)格控制加水速度，以免劇烈反應(yīng)引起發(fā)生裝置炸裂，你認(rèn)為圖中最適合制取乙炔氣體的發(fā)生裝置是（填字母）；如圖2所示裝置收集乙炔氣體，氣體應(yīng)從（填“a”或“b”）端管口通入。四．解答題（共3小題）7．侯德榜是我國著名的化學(xué)家，為純堿和氮肥工業(yè)技術(shù)的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)，他發(fā)明的侯氏制堿法大大提高了原料的利用率，其工業(yè)流程大致如圖：（1）過程①是變化（選填“物理”或“化學(xué)”）（2）過程②的化學(xué)方程式為。（3）上述流程中，為了節(jié)約成本，可循環(huán)利用的物質(zhì)是。8．海洋是巨大的資源寶庫?！爸?mèng)”學(xué)習(xí)小組模擬化工廠生產(chǎn)流程，利用海水制取純堿，設(shè)計(jì)方案如圖所示。請(qǐng)回答下列問題。（1）流程II為粗鹽精制。粗鹽中通常含有泥沙等難溶性雜質(zhì)和Ca2+、Mg2+、SO42﹣等可溶性雜質(zhì)離子。為除去上述可溶性雜質(zhì)離子，將粗鹽溶解并依次加入下列試劑：過量氫氧化鈉溶液→過量氯化鋇溶液→過量的Na2CO3溶液→過濾→適量稀鹽酸。有同學(xué)認(rèn)為，用一種試劑代替氫氧化鈉和氯化鋇兩種試劑也能達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撛噭┦恰＃?）流程III為海水“制堿”。濾液A中碳酸氫鈉是否飽和？（填“是”或“否”）。9．氫氣是一種可持續(xù)研發(fā)的新能源和工業(yè)原料。利用太陽能將水轉(zhuǎn)化為氫能是一種理想途徑。某種光分解水的過程如圖甲所示。（1）該轉(zhuǎn)化中循環(huán)利用的物質(zhì)有Fe3O4和（填化學(xué)式）。（2）與電解水相比，該方法的優(yōu)點(diǎn)是。（3）CH4﹣H2O催化重整是目前大規(guī)模制取H2的重要方法，生產(chǎn)過程中涉及的重要反應(yīng)有CH4+H2O催化劑ˉ高溫CO+3H2，CO+H2O催化劑ˉ高溫CO2+H2。向催化重整體系生產(chǎn)過程中投入一定量的CaO可吸收CO2以提高H2的百分含量。如圖乙所示，投入納米CaO時(shí)，H五．科學(xué)探究題（共4小題）10．反應(yīng)物的質(zhì)量比不同可能會(huì)影響生成物的種類，為探究碳和氧化銅反應(yīng)生成的氣體種類，小金開展了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置和方案（B、C、D裝置中藥品足量，且所有反應(yīng)均充分進(jìn)行）。反應(yīng)前的質(zhì)量反應(yīng)后的質(zhì)量A（試管+固體）m1m2B+C（廣口瓶+溶液）m3m4關(guān)于“碳和氧化銅反應(yīng)生成什么氣體”，同學(xué)們形成了如下四種猜想：猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2；猜想④：SO2和CO2。（1）小明認(rèn)為猜想④是不合理的，他的依據(jù)是。（2）若觀察到（填寫現(xiàn)象），可以排除猜想①。（3）用電子天平測(cè)定表格中的四個(gè)數(shù)據(jù)（如表所示）。若猜想②成立，則理論上m1、m2、m3、m4數(shù)值滿足的關(guān)系式是（用字母表示）。11．在老師指導(dǎo)下，小科做了如下實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)燃燃燒匙上的鈉，迅速伸入盛有CO2的集氣瓶中，蓋上玻片，鈉繼續(xù)燃燒。反應(yīng)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)：集氣瓶內(nèi)附著灰白色固體。小科獲知灰白色固體中的黑色固體成分是碳，但不清楚其中的白色固體成分是什么，于是進(jìn)行了如下探究：【提出問題】白色固體的成分是什么？【建立假設(shè)】假設(shè)一：白色固體的成分是氧化鈉；假設(shè)二：白色固體的成分是碳酸鈉；假設(shè)三：白色固體的成分是氧化鈉和碳酸鈉的混合物。（1）思考：小科建立上述假設(shè)的依據(jù)是定律。【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】步驟1：取灰白色固體于燒杯中，加入適量的水充分溶解過濾，得到濾液。步驟2：取少量步驟1中的濾液于試管中，滴加2滴酚酞試液，溶液變成紅色?！镜贸鼋Y(jié)論】白色固體的成分是氧化鈉。（2）有同學(xué)認(rèn)為通過上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論不正確，其理由是?！纠^續(xù)實(shí)驗(yàn)】（3）步驟3：取少量步驟1中的濾液于試管中，滴加足量稀鹽酸，溶液中有氣泡冒出，則假設(shè)不成立。（4）步驟4：另取少量步驟1中的濾液于試管中，（寫出具體操作及現(xiàn)象），則假設(shè)二成立。12．膨松劑是一種食品添加劑，能使食物具有松軟或蓬松的特點(diǎn)，某品牌膨松劑的成分為碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的一種或兩種，“圓夢(mèng)”學(xué)習(xí)