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科学探究
1.广东有多个海港，货船建造时使用大量钢铁材料。货船长期接触海水，钢铁防锈成为保障航行安全与船体寿命的关键问题。在教师引导下，化学兴趣小组围绕“钢铁制品的锈蚀与防护” 展开如下探究。
任务一：探究铁锈蚀的条件
小组同学利用图1装置探究铁钉生锈的条件。实验过程中观察到①中铁钉不生锈，②中铁钉第1天和第3天不生锈，第7天底部有少许锈迹，③中铁钉生锈。
图1
（1）①中无水氯化钙的作用是 。
（2）对比实验①③，可说明铁生锈与 有关，为除去③中铁钉表面的锈迹，可加入适量稀盐酸，其反应的化学方程式为 。
（3）为探究②中底部有少许锈迹的原因，小组同学用溶解氧传感器测定不同水样中的含氧量，得到数据如下表。由此分析②中铁钉生锈的原因是 。
水样 迅速冷却的蒸馏水（密封） 自然冷却的蒸馏水（密封） 自然冷却的蒸馏水（敞口）
溶解氧（mg/L） 0.52 0.66 3.44
任务二：探究影响铁生锈快慢的因素
（4）为探究影响铁生锈快慢的因素，小组同学分别向集气瓶1、2中加入用蒸馏水、食盐水浸泡（短时间）过的铁粉，塞上橡胶塞，充分振荡，并迅速将软导管同时伸入红墨水中，相同时间内观察到 ，说明食盐水能加快铁生锈。
任务三：了解货船的防锈措施
海水中含有氯化钠等盐分，同学们对货船防锈措施进行调查，记录如下：
防锈措施①给金属表面涂油喷漆。 ②部分部位使用不锈钢。③给货船外壳镶嵌比铁活泼的金属。
（5）防锈措施①②中通过隔绝空气和水达到防锈目的的措施是_______（填①或②）。
（6）下列金属满足防锈措施③的有__________（填字母）。
A.铜 B.锌 C.铝
2.粽子是端午节的传统美食，用碱水浸泡可以起到软化粽叶的作用，使其在煮粽子过程中更容易煮熟，同时还具有一定的杀菌消毒作用。兴趣小组同学围绕浸泡粽子的碱水展开如下探究活动。
【查阅资料】Ⅰ.食用碱、小苏打的水溶液都能用来配制碱水。
Ⅱ.传统碱水由草木灰浸泡过滤制得，草木灰的主要成分为钾盐，可能含有碳酸钾、硫酸钾和氯化钾中的一种或几种。
Ⅲ.AgCl和BaSO4都是既不溶于水，也不溶于酸的白色沉淀。
任务一：利用食用碱配制碱水溶液
同学们打算利用下列实验仪器和纯碱配制1000 g溶质质量分数为2%的食用碱溶液来浸泡糯米。
（1）需要称量纯碱的质量是______g。
（2）图中实验操作错误的是步骤________（填序号），步骤④中玻璃棒的作用是____________。
任务二：探究传统碱水的成分
实验操作 实验现象 实验结论
实验一：取少量过滤后的草木灰水于试管A中，加入稀盐酸 ____________ 碱水中含有碳酸钾
实验二：另取少量过滤后的草木灰水于试管B中，加入过量的硝酸钡溶液 产生白色沉淀 碱水中含有硫酸钾
实验三：取实验二的上层清液于试管C中，加入硝酸银溶液 产生白色沉淀 _______________
【反思与交流】
（3）同学们认为实验二的结论不严谨，理由是____________________（用化学方程式解释）。
（4）请你设计一步实验探究碱水中同时含有碳酸钾和硫酸钾：____________________
_____________________________________________________。（写出实验步骤和现象）
任务三：警惕“返青粽叶”的危害
（5）不法商贩将粽叶经硫酸铜浸泡后得到“返青粽叶”，人们长期食用有害健康，向粽叶浸泡后得到的溶液中加入_________可检验某粽叶是否经硫酸铜处理。
3.某化学小组同学围绕实验室制取二氧化碳进行如下探究。
任务一：探究实验室制取二氧化碳试剂的选择
某同学对实验室制取二氧化碳的试剂进行实验探究，向三份等质量的大理石中分别加入足量等质量的酸，产生CO2的体积随时间变化的曲线如图1所示。
实验编号 试剂
甲 块状大理石、10%稀硫酸
乙 块状大理石、5%稀盐酸
丙 大理石粉末、7%稀盐酸
（1）实验乙中发生反应的化学方程式为 。
（2）图中曲线Ⅲ对应的实验是 （填“甲”“乙”或“丙”）。
（3）实验室不用实验甲对应的试剂，原因是 。
任务二：探究排水法收集二氧化碳的可行性
已知通常状况下，1体积水能溶解约1体积的二氧化碳，那么能否用排水法收集二氧化碳呢？为进一步验证排水法收集二氧化碳的可行性，小组同学采用上述实验乙进行实验，利用CO2浓度传感器，测得不同时间排出的CO2浓度如图所示。
图2 图3
（4）图2中水槽内倒置漏斗的作用是 。
（5）图3中CO2浓度先逐渐增加后稳定不变的可能原因是 。
任务三：探究验满二氧化碳所需的浓度
（6）小组同学用容积为150 mL的集气瓶装入一定量的水并留有一定量的空气，用CO2排出这些水，通过改变装入集气瓶中的水量，来改变二氧化碳的体积分数，试验不同浓度的二氧化碳使燃烧的木条熄灭的情况，实验结果如表：
①分析表中数据，请你说明用燃着的木条验满二氧化碳是否可靠？并说明理由：
。
②通过上述的实验探究，小组同学归纳出利用控制变量法进行科学探究的一般思路，请你补充完整。
明确实验目的→寻找实验变量→ 控制变量单一，设计__________ → 根据现象得出结论
4.我国古代常用“火折子”保存火种，某化学兴趣小组针对“火折子”开展如下项目式学习活动。
任务一：了解“火折子”
（1）“火折子”中的竹筒、竹帽属于_________（填“合成”或“天然”）材料。
（2）“火折子”中的燃芯由硫黄粉、松香粉、硝酸钾等制成，其中硫黄粉（S）在氧气中燃烧的化学方程式为_____________。
任务二：研究“火折子”的控火原理
（3）“火折子”吹气生火原理：用火点燃后，使其半灭(仅剩火星)装入竹筒中保存，如图。需要点火时打开竹筒盖，向其中吹气，使草纸复燃。从燃烧条件分析吹气可以使草纸复燃的原因是_____________________。
（4）旋转竹帽使竹筒和竹帽上小孔的位置错开，形成密封，燃芯上的火星就会熄灭，其灭火原理是_________________。
任务三：制作并评价“火折子”
【查阅资料】①阴燃是一种发生在物体内部，没有可见火焰的燃烧现象，温度约300~400 ℃，需持续供应少量氧气。②2KNO3 2KNO2 + O2↑。
（5）制作“火折子”：按下表原料质量比进行实验，加入艾绒后将其均匀铺在纸上，卷成燃芯。硫黄着火点低是火折子燃芯易点燃的主要原因，从该角度分析表格，其他条件相同时，为使火折子易被点燃，燃芯原料中硫黄、松香、硝酸钾的最佳质量配比是_______。
（6）在实验过程中，某同学发现自己制作的火折子呈阴燃状态后，不用吹气火折子就能快速剧烈燃烧，请你解释可能的原因是____________________________。
（7）结合火折子的燃烧原理，兴趣小组同学讨论并制定了“火折子”的项目评价量表，请你将其设计的项目评价量补充完整。
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 吹气能快速生火，且不易熄灭 _______________ 吹气生火较慢，且较易熄灭
指标二 盖上盖子，火种能保持很长时间 盖上盖子，火种能保持较长时间 盖上盖子，火种熄灭
5.暖身贴可持续发热，能用于身体局部热敷。某品牌暖身贴的发热包内含有铁粉、活性炭、吸水树脂(具有吸水、保水功能)、盐。兴趣小组对发热包的发热原理开展探究活动。
(1)验证发热包中含有铁粉:将未使用的发热包中原料取出，进行实验。
步骤 操作 现象 结论
Ⅰ 将磁铁靠近原料 部分黑色粉末被磁铁吸引 原料中含有铁粉
Ⅱ 将磁铁吸引的黑色粉末加入试管内，加入适量　　　　，振荡 黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色
(2)探究发热包的发热原理:打开使用后的发热包，发现其中有红棕色物质，同学们猜想发热包的发热原理可能与铁钉(含Fe、C等)生锈的原理相同。利用图1装置(夹持装置已略去)进行实验。
步骤Ⅰ：组装好仪器后，需进行的操作为　　　　　　　　　　　。
步骤Ⅱ：向三颈烧瓶内加入一定量铁粉、活性炭和氯化钠，向注射器内加入少量蒸馏水。
步骤Ⅲ：进行以下操作，测得装置内O2的体积分数和温度变化如图2。正确的操作顺序为　　　　　　(用①②③④表示)。
①推动注射器，向装置内注入蒸馏水，静置 1 000 s。
②打开弹簧夹a、b，向装置内迅速充满干燥的空气，关闭弹簧夹a、b，静置1 000 s。
③打开弹簧夹a、b，向装置内迅速充满干燥的CO2，关闭弹簧夹a、b, 静置1 000 s。
④打开弹簧夹a、b，向装置内迅速充满干燥的O2，关闭弹簧夹a、b, 静置1 000 s。
图1 图2
由实验可知，发热包的发热原理与铁钉生锈的原理　　　　(填“相同”或“不同”)。
(3)拓展应用:另取图1装置，加入未使用的发热包中原料，并注入少量蒸馏水。一段时间后，装置内O2的体积分数降至2.8%，由此预测该原料还可用作　　　　(填字母)。
A. 除味剂 B. 脱氧剂 C. 补铁剂
(4)新考法辩论 反思交流:经过本次探究，结合已有知识可知“铁生锈”有利有弊，我们要辩证地看待问题，让科学更好地服务于生活。结合实例谈一谈对“铁生锈”利弊的理解。
6. 我国制浆造纸工业约57%的原料来源于废纸，兴趣小组开展废纸回收的项目探究。
(1)废水检测
【提出猜想】造纸厂的废水可能含有氢氧化钠、硫酸钠、亚硫酸钠(Na2SO3)中的两种或三种。
【查阅资料】Na2SO3化学性质与Na2CO3相似，能与酸反应，其水溶液呈碱性。
【实验探究】
序号 操作 现象 结论
1 取少量废水于试管中，滴加几滴　　　　溶液 溶液由无色变为红色 废水含有NaOH
2 另取少量废水于试管中，滴加足量BaCl2溶液，过滤 产生白色沉淀
3 向实验2的滤渣中滴加足量稀盐酸 产生气泡，　　　　废水含有Na2SO3和Na2SO4
【分析反思】实验3反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。甲同学认为实验1的结论不严谨，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【实验优化】向实验1反应后的溶液滴加足量BaCl2溶液，若观察到　　　　　　　　　,则可证明废水中含有NaOH。
(2)废水处理
用稀硫酸处理废水时发生中和反应，该反应的微观实质为　　　　　　　　　　　　　。
(3)废纸再造
造纸厂使用含NaOH的试剂对废纸进行脱墨。试剂中NaOH的含量与处理后残余油墨关系如图1所示。当NaOH用量为　　　　%时，脱墨效果最佳。
图1　　　　　　　　　　　　　　　　图2
(4)漂白优化
小组同学查阅到常见的漂白工艺,如图2所示。经综合考虑，小组推荐造纸厂选用　　　　(填序号)号工艺，理由是　　 　　　　。
7. 氧气是生命活动的必需气体，“制氧机”在生产生活中有重要的应用。某校实践小组的同学以制氧机为主题开展了相关的实践活动。
任务一：认识制氧机
【实地调研】同学们走访制氧机专卖店，得知针对不同用途，现存在多种制氧机：①保健型氧疗：富氧膜制氧机；②呼吸疾病患者氧疗：分子筛式制氧机；③特定场合的快速制氧：化学药剂制氧机。【小组交流】图1是“沸石分子筛”制氧机的简易流程：以空气为原料，空气经过分子筛时氮气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气。该过程采用的是　　　　(填“物理”或“化学”)方法制氧，图中代表的是　　　　(填“氮分子”或“氧分子”)。
图1
任务二：探究化学药剂制氧机的工作原理
【查阅资料】小组同学查阅资料，发现某市售制氧机的工作原理示意图如图2，反应仓中A试剂为过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2),其遇水会分解生成Na2CO3和H2O2,B试剂为MnO2,可促进H2O2分解，快速产生氧气。
【进行实验】同学们设计如下实验验证过碳酸钠遇水后的反应产物。
实验步骤 实验现象 实验结论
①向试管中加入1.5 g过碳酸钠样品，并向其中加入0.2 g二氧化锰，然后向其中加入一定量蒸馏水，一段时间后，将一根带有火星的木条伸入试管中，观察现象 　　　　　　　　　　　　 反应产物中含有H2O2
②待步骤①试管中无气泡冒出时，取少许溶液于另一试管中，加入　　　　　　　　 产生白色沉淀 反应产物中含有Na2CO3
【反思交流】(1)步骤①中H2O2分解的化学方程式为　　　 　　　。
(2)图2中加湿过滤仓除加湿功能外，还可起到　　　　　　　　　　　(写一条)的作用。
图2
任务三：制作及评价简易制氧机
【制备原料】同学们查阅资料得知,向饱和碳酸钠溶液中加入过氧化氢溶液,可制备过碳酸钠。已知过碳酸钠的产率与反应温度的关系如图3，结合制备过碳酸钠原料的性质,温度过高时,过碳酸钠产率反而降低的原因可能是　　　　　　　　　　　　。
图3
【成果分享】同学们通过上述学习,了解了制氧机的相关知识,并动手制作了简易家用制氧机。请你再提出一条制作简易家用制氧机时应考虑的因素:　　　　　　　　　　 　。
8. 学习了“常见的酸、碱、盐”后，某化学兴趣小组为探究NaHCO3和NaOH的性质，设计并进行了如下实验。
【实验一】探究NaHCO3固体的稳定性
该小组用如图1所示装置进行实验。
图1
(1)实验进行一段时间后，观察到甲中　　　　(填实验现象)时，证明有水生成；乙中澄清石灰水变浑浊，原因是　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
实验结论：NaHCO3固体受热能分解。
【实验二】探究NaHCO3溶液的酸碱性
取少量NaHCO3溶液于试管中，向其中滴加1~2滴酚酞溶液，溶液变为浅红色。
(2)实验结论：NaHCO3溶液呈　　　　性。
【实验三】探究NaHCO3溶液的稳定性
常温下，在密闭容器(如图2)中放入盛有100 mL蒸馏水的烧杯，开启CO2传感器，测得容器内CO2浓度基本不变；将蒸馏水换成NaHCO3的稀溶液，开启CO2传感器，测得容器内CO2浓度增大。
图2
(3)用100 mL蒸馏水做实验的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)实验三的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【实验四】数字化实验探究NaOH的性质
常温下，取一定量的NaOH溶液，分成两等份。
向一份NaOH溶液滴入稀盐酸，用传感器测定该过程中的变化，测定结果如图3曲线M。
向另一份NaOH溶液先通入一定量的CO2，充分反应后得到溶液X。再向溶液X中滴入相同质量分数的稀盐酸，同时用传感器测定变化，得到随盐酸体积变化曲线N(未在图3坐标系中画出)。
图3
(5)溶液X的pH　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)A点的pH。
(6)曲线N上横坐标为10时，对应溶液中的溶质是　　　　　　　(填化学式)。
9. 某兴趣小组同学在学习金属的化学性质后，在实验室用一定质量的铝片和稀盐酸分别进行了如下实验:
甲组:将打磨后的铝片放入试管中，不断滴加稀盐酸(如图1所示)，观察到产生无色气体，溶液呈无色;
乙组:将打磨后的铝片直接放入盛有稀盐酸的试管中(如图2所示)，观察到产生无色气体，溶液中出现灰黑色沉淀。
实验前打磨铝片的目的是除去表面的　　　　(填化学式)， 写出甲组实验中产生无色气体的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　，针对乙组同学试管中产生的异常现象，同学们进行了如下探究。
【提出问题】铝与稀盐酸反应过程中出现的灰黑色沉淀是什么
【查阅资料】①铝在颗粒较小时为灰黑色；铝在无水乙醇中几乎不溶解；②氯化铝固体为白色颗粒或粉末，易溶于无水乙醇。
【作出猜想】猜想一:该灰黑色沉淀中含有铝
猜想二:该灰黑色沉淀中含有　　　　
猜想三:该灰黑色沉淀中含有难溶于酸的物质
【实验设计】小组同学取上述灰黑色沉淀,分别进行了如下实验。
实验 实验操作 实验现象 实验结论
1 向盛有灰黑色沉淀的试管中加入足量无水乙醇 固体部分溶解 灰黑色沉淀中含有　　　　
2 向盛有灰黑色沉淀的试管中加入适量稀硫酸 　　　　　　 灰黑色沉淀中含有铝
【得出结论】通过实验可以证明猜想二正确。
【继续实验】小组同学认为产生灰黑色沉淀可能与盐酸浓度有关，于是设计了如下实验:取0.1 g铝片和5 mL不同浓度的盐酸进行实验。记录实验结果如下:
盐酸浓度 4.0 % 2.8 % 2.1 % 1.4 %
实验现象 出现灰黑色沉淀 出现少量灰黑色沉淀 出现少量灰黑色沉淀 出现极少量灰黑色沉淀
【分析与结论】由实验可知，盐酸浓度在1.4 %~4.0 %时，　　　　　　。
【实验反思】为进一步探究产生的灰黑色沉淀可能与盐酸中的Cl-有关，请设计实验方案:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出实验方案及实验现象即可)。
参考答案
（1）吸收试管内的水分 （2）水（或H2O) Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O （3）煮沸并迅速冷却的蒸馏水中含有少量氧气 （4）集气瓶2连接的导管内红墨水液柱较高 （5）①
（6）BC
2.任务一：（1）20 （2）② 引流
任务二：有气泡产生 碱水中含有氯化钾 （3）Ba(NO3)2+K2CO3=== BaCO3↓+2KNO3 （4）取少量碱水于试管中，加入过量的稀硝酸，再滴加硝酸钡溶液。若先有气泡产生，后产生白色沉淀，则碱水中既含有碳酸钾又含有硫酸钾（合理即可）
任务三：（5）氢氧化钠溶液（合理即可）
3.（1）CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑ （2）丙 （3）稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙会覆盖在大理石表面，阻碍反应的进行 （4）增大二氧化碳与水的接触面积 （5）二氧化碳在水中不再溶解 （6）①不可靠；因为二氧化碳的体积分数超过28%后，燃着的木条就已经能熄灭 ②对比实验
4.（1）天然 （2）S＋O2 SO2 （3）提供充足的氧气，使可燃物燃烧更充分
（4）隔绝氧气（或空气） （5）20:4:5 （6）制作火折子过程中KNO3用量过多（或燃芯卷得太松） （7）吹气生火较慢，且不易熄灭
(1)稀盐酸(或稀硫酸等，合理即可） (2)检查装置的气密性 ②③④① 相同 (3) B (4)利：发热包内铁生锈放热，可利用此性质制作暖宝宝取暖，发热过程中消耗氧气和水，可用作食品保存的“双吸剂”等；弊：铁生锈会造成金属资源的浪费等(合理即可)
6.【实验探究】 无色酚酞 滤渣部分溶解
【分析反思】 BaSO3＋2HCl = BaCl2＋H2O＋SO2↑　 亚硫酸钠水溶液呈碱性，也能使无色酚酞溶液变红
【实验优化】 溶液红色不褪去 (2)氢离子和氢氧根离子结合成水分子(或H+＋OH－= H2O)
1 (4) 2 环保性高，成本适中，纸张白度稳定性高　
7.【小组交流】 物理，氧分子
【进行实验】 试管中有气泡产生，带有火星的木条复燃 氯化钙溶液
观测产氧速率
【制备原料】温度过高时，过氧化氢分解速率加快，导致原料减少，过碳酸钠产率降低
【成果分享】要保证装置的气密性良好(或要考虑制氧剂的添加方便性等，合理即可）
8.　(1)出现无色液滴 　
(2)碱 (3)作对照实验 (或作空白实验)
(4)常温下，NaHCO3溶液不稳定，能产生CO2
(5)小于 (6)NaCl或NaCl、NaHCO3(合理即可)
Al2O3
【作出猜想】 氯化铝 【实验设计】 氯化铝 固体溶解，有气泡产生
【分析与结论】盐酸浓度越大，产生灰黑色沉淀的质量越大
【实验反思】取0.1 g铝片，用5 mL浓度分别为4.0％、2.8％、2.1％、1.4％的硫酸进行实验，若观察到有灰黑色沉淀出现，则与Cl－无关，若无明显现象，则与Cl－有关
图1
(1)2H2O2 2H2O＋O2↑　
Ca(OH) 2 ＋ CO2 = CaCO3↓＋ H2O　
2Al＋6HCl =2AlCl3＋3H2↑
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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