科学探究题 较难0.4 引用2 组卷133
草酸（H2C2O4）又名乙二酸，是一种有机酸，易溶于水，广泛存在于植物食品中。草酸不稳定，在浓硫酸的催化作用下，草酸固体受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究：
【提出问题】生成物中有哪几种碳的氧化物？
【实验猜想】猜想1：只有CO；猜想2：只有CO2；猜想3：_______ ；
【设计实验】兴趣小组同学设计了如图实验
【实验探究】
（1）观察到A装置中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有CO2气体生成，请写出A装置中的化学反应方程式_______ 。
（2）通过观察_______ ，_______ ，这两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO。
【实验结论】实验探究证明：猜想3成立，草酸分解的化学方程式是_______ 。
（1）B装置的作用是_______ ；C装置的作用是_______ 。
（2）D装置中浓硫酸在实验过程中体现的性质属于_______ （填“物理性质”或“化学性质”）。
（3）该实验装置的设计还有一处明显不足，请提出改进措施 （写一条）_______
【提出问题】生成物中有哪几种碳的氧化物？
【实验猜想】猜想1：只有CO；猜想2：只有CO2；猜想3：
【设计实验】兴趣小组同学设计了如图实验
【实验探究】
（1）观察到A装置中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有CO2气体生成，请写出A装置中的化学反应方程式
（2）通过观察
【实验结论】实验探究证明：猜想3成立，草酸分解的化学方程式是
（1）B装置的作用是
（2）D装置中浓硫酸在实验过程中体现的性质属于
（3）该实验装置的设计还有一处明显不足，请提出改进措施 （写一条）
18-19九年级上·山东烟台·期末
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某校化学兴趣小组同学探究发现：铜绿[Cu2（OH）2CO3]受热分解后，除生成CO2和水蒸气外，试管中还有一些黑色粉末状固体．请回答下列问题：
（1）写出标号a的仪器名称________
（2）实验室分解铜绿选用的发生装置为________ （填序号）．初中实验室制取CO2________ 也可用E（长进短出），试分析其原因：________ ．
（3）若向澄清的石灰水中通入少量CO2， 可观察到的现象：澄清石灰水变浑浊．用化学方程式表达：________ ．
（4）充分反应后，兴趣小组对试管中的黑色粉末状状固体进一步探究
a．[提出问题]黑色固体是什么？
b．[猜想与假设]黑色固体可能是：Ⅰ．氧化铜Ⅱ．炭粉Ⅲ．________ ．
c．[查阅资料]炭粉和氧化铜均为黑色固体．炭粉不与稀酸反应，也不溶于稀酸．而氧化铜可与稀酸反应而溶解．
d．[设计实验方案]向试管中的黑色固体滴加足量的试剂为________ （填序号）
（A．H2SO4 B．NaOH C．NaCl D．H2O），完成下列实验报告：
如果猜想Ⅰ正确，猜想Ⅰ所发生反应的化学方程式为： ________ ．
（1）写出标号a的仪器名称
（2）实验室分解铜绿选用的发生装置为
（3）若向澄清的石灰水中通入少量CO2， 可观察到的现象：澄清石灰水变浑浊．用化学方程式表达：
（4）充分反应后，兴趣小组对试管中的黑色粉末状状固体进一步探究
a．[提出问题]黑色固体是什么？
b．[猜想与假设]黑色固体可能是：Ⅰ．氧化铜Ⅱ．炭粉Ⅲ．
c．[查阅资料]炭粉和氧化铜均为黑色固体．炭粉不与稀酸反应，也不溶于稀酸．而氧化铜可与稀酸反应而溶解．
d．[设计实验方案]向试管中的黑色固体滴加足量的试剂为
（A．H2SO4 B．NaOH C．NaCl D．H2O），完成下列实验报告：
| 实验现象 | 实验结论 |
| 黑色固体全部溶解，溶液呈蓝色 | 猜想Ⅰ正确 |
| 猜想Ⅱ正确 | |
| 猜想Ⅲ正确 |
在CO2复习课上，小组合作激发了师生学习的热情：
（一）老师设计了如下图所示的实验装置，既可用于制取CO2，又可用于探究CO2性质。
说明：①装置I 中盛放的药品是石灰石和稀盐酸。
②装置III 中在小试管外壁贴有４片试纸：其中两端的两片用紫色石蕊溶液润湿，中间两片用紫色石蕊溶液浸过并晒干。
（1）实验时，打开K1，关闭K2，可用来制备CO2。Ⅰ中反应的化学式表达式为_________________ ，检验II 中气体收集满的方法是 ________________ 。
（2）实验时，关闭K1，打开K2，可用于探究CO2的性质。实验时III 中出现的现象是___________ ，有关反应的化学式表达式为______ ，该实验说明CO2具有的性质是_______________ 、 _____________ 。
（二）同学们把一瓶CO2气体（排空气法收集，并已验满）倒扣在盛水的水槽中，有的小组没有观察到水压入瓶中，有的小组观察到少量水压入瓶中。针对课堂中出现的现象，化学小组的同学在课外进行了探究。
【提出问题】按教材的说法“1体积水大约能溶解1体积CO2”，水槽中的水足够把集气瓶中的CO2气体全部溶解，为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢？
【作出猜想】①排空气法收集到的CO2气体可能不纯。
②____ 。
③……
【进行实验】小组同学分别用排空气法和排水法各收集2瓶CO2，重复图B实验，在不同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数，数据如下表。（已知：CO2在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小）
【得出结论】课堂中同学们没有观察到预期实验现象的原因是________ 。
【实验反思】该实验引发了同学们对向上排空气法收集CO2的纯度及CO2收集方法的思考。
（1）向上排空气法收集CO2的纯度。
小组同学用容积为150mL 的集气瓶，装入部分水，留一定量的空气，用CO2排出这些水。用此法收集到占空气体积分数不同的CO2气体，再将燃着的木条伸入集气瓶中，观察是否熄灭。试验不同浓度的CO2使燃着的木条熄灭的情况，实验结果如下表 。
上表中X的值为________ 。
（2）排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）CO2气体，记录所需时间，如下表所示。
①每次收集气体时，需要反应开始一段时间后再收集，其原因是_______ 。
②综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：________ 。
（一）老师设计了如下图所示的实验装置，既可用于制取CO2，又可用于探究CO2性质。
说明：①装置I 中盛放的药品是石灰石和稀盐酸。
②装置III 中在小试管外壁贴有４片试纸：其中两端的两片用紫色石蕊溶液润湿，中间两片用紫色石蕊溶液浸过并晒干。
（1）实验时，打开K1，关闭K2，可用来制备CO2。Ⅰ中反应的化学式表达式为
（2）实验时，关闭K1，打开K2，可用于探究CO2的性质。实验时III 中出现的现象是
（二）同学们把一瓶CO2气体（排空气法收集，并已验满）倒扣在盛水的水槽中，有的小组没有观察到水压入瓶中，有的小组观察到少量水压入瓶中。针对课堂中出现的现象，化学小组的同学在课外进行了探究。
【提出问题】按教材的说法“1体积水大约能溶解1体积CO2”，水槽中的水足够把集气瓶中的CO2气体全部溶解，为什么集气瓶中的水面不上升或上升很少呢？
【作出猜想】①排空气法收集到的CO2气体可能不纯。
②
③……
【进行实验】小组同学分别用排空气法和排水法各收集2瓶CO2，重复图B实验，在不同时间测得压入的水量占集气瓶容积的百分数，数据如下表。（已知：CO2在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小）
| 气体样本 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 收集方法 | 向上排空气法 | 向上排空气法 | 排水法 | 排水法 |
| 2小时 | 13.7% | 15.0% | 15.3% | 15.1% |
| 24小时 | 35.7% | 56.3% | 94.2% | 93.6% |
【实验反思】该实验引发了同学们对向上排空气法收集CO2的纯度及CO2收集方法的思考。
（1）向上排空气法收集CO2的纯度。
小组同学用容积为150mL 的集气瓶，装入部分水，留一定量的空气，用CO2排出这些水。用此法收集到占空气体积分数不同的CO2气体，再将燃着的木条伸入集气瓶中，观察是否熄灭。试验不同浓度的CO2使燃着的木条熄灭的情况，实验结果如下表 。
| 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | |
| 集气瓶中预留水的体积 | 60mL | 45mL | 42mL | 39mL |
| CO2的体积分数 | 40% | 30% | X | 26% |
| 燃着的木条状况 | 灭 | 灭 | 灭 | 不灭 |
（2）排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）CO2气体，记录所需时间，如下表所示。
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 排水法 | 35" | 43" | 43" | 43" |
| 排空气法 | 1'57" | 1'15" | 1'4" | 1'12" |
②综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：
某兴趣小组在学习了二氧化碳制取的研究课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。
[提出问题]二氧化碳能不能用排水法收集？
[作出猜想] Ⅰ．不能用排水法收集，理由是___________ 。
Ⅱ．能够用排水法收集。
[查阅资料] Ⅰ．CO2不与碳酸氢钠反应，且难溶于饱和的碳酸氢钠溶液。
Ⅱ． CO2能与氢氧化钠发生反应(氢氧化钠溶液与石灰水性质相似)。
[实验设计与操作]
步骤一：小组同学用图所示装置进行CO2气体的制取，在相同条件下，用如下3种方法，分别在三个规格相同的锥形瓶中收集产生的CO2气体。
方法①：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用排水法收集CO2备用，并记录从收集到集满一瓶CO2所需的时间t；
方法②：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，采取与方法①相同的时间t，用向上排空气法收集一瓶CO2备用；
方法③：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用向上排空气法收集，将燃着木条放在瓶口验满后，立即盖上玻璃片备用。
(1)请写出稀盐酸和石灰石反应的化学方程式___________ 。
(2)当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是___________ 。
步骤二：将装有50mL5%的氢氧化钠溶液的注射器与压强传感器密封连接，再插入已经收集好CO2气体的锥形瓶中(如图2所示)。将注射器的氢氧化钠溶液注入锥形瓶中，观察瓶内压强变化情况。
[实验分析与结论]
(3)用压强传感器测得密闭容器内压强随时间的变化关系如图所示。根据实验结果可知，猜想___________ (填“I”或“II”)成立。
(4)用燃着的木条验满CO2的方法___________ (填“可靠”或“不可靠”)。从收集的气体纯度考虑，方法___________ (填“①”“②”或“③”)更好。
步骤三：小组同学进一步实验，比较两种收集方法收集等体积气体所需时间及纯度情况。
(5)小组同学用氧气传感器分别测定排空气法和排水法收集的等体积两瓶 CO2气体中氧气的体积分数(数据如图)，则用排水法收集的气体中 CO2体积分数约为___________ 。
(6)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照
小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶(集气瓶容积相同)CO2气体，记录所需时间，如表所示。
综合上述实验，请你对CO2的两种收集方法做出评价：___________ 。
(7) 实验结束后，图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外还有没有稀盐酸？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)：___________ 。
(8)图1锥形瓶中饱和碳酸氢钠溶液的作用是___________ 。
(9)直接用排饱和的碳酸氢钠溶液的方法代替上图的排水法收集二氧化碳，其优点是___________ 。
[提出问题]二氧化碳能不能用排水法收集？
[作出猜想] Ⅰ．不能用排水法收集，理由是
Ⅱ．能够用排水法收集。
[查阅资料] Ⅰ．CO2不与碳酸氢钠反应，且难溶于饱和的碳酸氢钠溶液。
Ⅱ． CO2能与氢氧化钠发生反应(氢氧化钠溶液与石灰水性质相似)。
[实验设计与操作]
步骤一：小组同学用图所示装置进行CO2气体的制取，在相同条件下，用如下3种方法，分别在三个规格相同的锥形瓶中收集产生的CO2气体。
方法①：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用排水法收集CO2备用，并记录从收集到集满一瓶CO2所需的时间t；
方法②：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，采取与方法①相同的时间t，用向上排空气法收集一瓶CO2备用；
方法③：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用向上排空气法收集，将燃着木条放在瓶口验满后，立即盖上玻璃片备用。
(1)请写出稀盐酸和石灰石反应的化学方程式
(2)当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是
步骤二：将装有50mL5%的氢氧化钠溶液的注射器与压强传感器密封连接，再插入已经收集好CO2气体的锥形瓶中(如图2所示)。将注射器的氢氧化钠溶液注入锥形瓶中，观察瓶内压强变化情况。
[实验分析与结论]
(3)用压强传感器测得密闭容器内压强随时间的变化关系如图所示。根据实验结果可知，猜想
(4)用燃着的木条验满CO2的方法
步骤三：小组同学进一步实验，比较两种收集方法收集等体积气体所需时间及纯度情况。
(5)小组同学用氧气传感器分别测定排空气法和排水法收集的等体积两瓶 CO2气体中氧气的体积分数(数据如图)，则用排水法收集的气体中 CO2体积分数约为
(6)排水法和向上排空气法收集气体所需时间对照
小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶(集气瓶容积相同)CO2气体，记录所需时间，如表所示。
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 排水法 | 35" | 43" | 43" | 43" |
| 排空气法 | 1'57" | 1'15" | 1'4" | 1'12" |
(7) 实验结束后，图1中碳酸钙与稀盐酸反应后锥形瓶中的水溶液中除了生成的氯化钙外还有没有稀盐酸？请设计实验证明你的猜想(写出实验方法、现象和结论)：
(8)图1锥形瓶中饱和碳酸氢钠溶液的作用是
(9)直接用排饱和的碳酸氢钠溶液的方法代替上图的排水法收集二氧化碳，其优点是
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