2022年中考化学实验探究新视角-专题一各类传感器与数据分析.docx
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1、主题1各类传感器与数据分析(大题)一、温度传感器: 吸热与放热:吸热温度降低,放热温度升高。可以理解为,温度只有被放出来才能使温度计示数升高。 化学变化一定会伴随着能量的变化,因为变化过程本身是一个打破重组的过程,故当(第一次)温度不发生改变时,反应结束。但是,因为容器不绝热,所以温度后期会缓慢恢复至室温。二、压强传感器:解答此类试题,就从一下三个方向入手 温度(成正比) 气体分子数(成正比,化学变化中被生成或者消耗) 容器体积改变:气球、注射器三、气体浓度传感器四、pH传感器:一般与溶液的电导率联合出题 五、精选试题(共15大题)1某实验探究小组用氢氧化钠溶液和稀盐酸进行中和反应的实验探究(
2、如图一),请你回答下列问题。(1)写出该化学反应方程式 。中国教*育出版网(2)兴趣小组用pH探测仪测得烧杯内溶液pH的变化(如图二),则实验中胶头滴管所加入的X溶液是_,当加入的X溶液质量为20 g时,向所得溶液中加入紫色石蕊溶液变为_色。(3)实验小组同学绘制了实验过程中温度变化图像(如图三)(实验过程中保温良好,热量散失忽略不计)。该图说明该中和反应_(吸热或者放热)。实验中各同学所得温度变化图像不同的原因可能是 ,设计实验验证你的猜想: 。来源:中%教&网*(査阅资料)电导率是衡量溶液导电能力大小的物理量,在相同条件下,电导率与离子浓度(单位体积内的离子数)成正比,上图图一反应的整
3、个过程中溶液的电导率曲线如图所示。那么,AM段导电率下降的原因是_。M点溶液中的离子个数_(填“大于”、“等于”或“小于”)P点。N点对应溶液中的离子为_(填符号)。中国&教育%出版网*#【答案】(1)NaOH+HCl=NaCl+H2O 氢氧化钠 (2) 红 (3) 放热 所用氢氧化钠溶液以及稀盐酸的浓度不同或用氢氧化钠溶液以及稀盐酸的质量不相等 控制溶液质量相同,分别用不同浓度的氢氧化钠溶液和稀盐酸进行实验,记录温度变化(合理即可) (査阅资料) 离子浓度减小 等于 Na+、Cl-、OH- 【详解】(1)氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水,反应的化学方程式为NaOH+HCl=NaCl+H2O,
4、故填:NaOH+HCl=NaCl+H2O;(2)图像中溶液的pH是从小于7逐渐的增大到大于7,故实验中胶头滴管所加入的X溶液是氢氧化钠溶液;当加入的X溶液质量为20 g时,溶液pH小于7,溶液呈酸性,所以溶液中加入紫色石蕊溶液变为红色,故填:氢氧化钠;红;(3)由温度变化图像可知,温度先增大,后恢复到原来温度,说明该中和反应放热;来源:*&中%教网实验中各同学所得温度变化图像不同的原因可能是所用氢氧化钠溶液以及稀盐酸的浓度不同或用氢氧化钠溶液以及稀盐酸的质量不相等;可采用控制变量法进行验证,控制溶液质量相同,分别用不同浓度的氢氧化钠溶液和稀盐酸进行实验,记录温度变化,故填:放热;所用氢氧化钠溶
5、液以及稀盐酸的浓度不同或用氢氧化钠溶液以及稀盐酸的质量不相等;控制溶液质量相同,分别用不同浓度的氢氧化钠溶液和稀盐酸进行实验,记录温度变化(合理即可);査阅资料:AM段导电率下降的原因是电导率与离子浓度(单位体积内的离子数)成正比,电导率减小是由于离子浓度减小造成的;M点与P点离子个数相等,反应过程中离子总数不变;N点时,是恰好完全反应后继续滴加氢氧化钠溶液,溶液中溶质有NaCl、NaOH,溶液中离子为Na+、Cl-、OH-,故填:离子浓度减小;等于;Na+、Cl-、OH-。2结合下图回答问题:某兴趣小组对CO2与NaOH溶液的反应进行了探究。实验如图 1 所示,检查装置气密性,在三颈瓶内集满
6、二氧化碳气体,再将橡皮塞连接压强传感器和计算机。实验中先将注射器内的氢氧化钠溶液(预先滴加酚酞)注入三颈瓶中,一段时间后充分振荡装置,直至压强不再改变为止,然后将注射器中盐酸压进三颈瓶中,充分振荡,最后将两个注射器的活塞都拉回原位,并用文具夹子固定,测得压强的变化如图2所示。图2中到压强变化不明显的原因是 。图2中到压强迅速下降说明氢氧化钠和二氧化碳发生了反应,写出该反应的化学方程式 。利用图2中的数据分析,溶液中的水也在吸收二氧化碳的理由是 。最终三颈瓶内溶液的颜色变为无色,蒸干溶液,获得的物质是 (不考虑指示剂)。【答案】未充分振荡,气体与溶液未充分反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+
7、H2O 将盐酸压进瓶中,充分振荡恢复到常温后,压强比原来瓶中压强小 NaCl 来源:zzstep&.com*%【分析】来源:中教*网&%到压强变化不明显说明为充分振荡,二氧化碳还没有被充分反应,压强迅速下降说明二氧化碳和氢氧化钠充分反应,化学方程式为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,将盐酸压进瓶中,充分振荡恢复到常温后,压强比原来瓶中压强小说明二氧化碳和水发生了反应变得更少了,最终变为无色说明没有碳酸钠和氢氧化钠,溶液中溶质为NaCl,可能有过量的HCl,蒸干溶液NaCl析出,HCl挥发,所以最后得到NaCl。3某化学兴趣小组对如下两个实验进行了探究:(实验一)某兴趣小组的同学利用图
8、1所示装置对氯酸钾制氧气进行了深入的探究学习。 查阅资料:氯酸钾的熔点约为356,二氧化锰的分解温度约为535。用酒精灯给物质加热,受热物质的温度一般约为400左右;氯酸钾分解时,传感器得到氧气浓度随温度的变化示意图(图2)及不同配比时氧气浓度随温度的变化示意图(图3)如下:(1)分析图2,氯酸钾熔点_(填“高于”、“等于”或“低于”)其分解温度; (2)在老师的指导下,该小组同学继续进行深入探究。以氧气的体积分数为纵坐标,温度为横坐标,得到图3所示曲线(图中的“1:2”、“1:1”、“2:1”、“3:1”、“4:1”、“5:1”指氯酸钾和二氧化锰的质量比)。根据图3,在上述氯酸钾和二氧化锰的
9、质量比中,两者质量比为_,氯酸钾分解温度最低。 (3)为证实二氧化锰的催化作用,小组同学利用图4装置进行实验,步骤如下:步骤:_;步骤:按照图4装入药品;步骤:加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体;步骤:冷却后,将装置倾斜,使左侧支管中的药品进入右侧支管,再加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体。(实验现象)步骤和步骤中,一段时间后都能观察到带火星的木条复燃,但木条复燃更快的是_(选填“步骤”或 “步骤”)。(交流反思)要想确认分解氯酸钾制取氧气的反应中二氧化锰是催化剂,还需通过实验证明二氧化锰质量和_在反应前后都没有发生变化。(实验二)该兴趣小组还利用压强传感器,对
10、MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种金属氧化物中。哪一种更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂,做了如下数字化实验探究。实验方案如下:.用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球备用。.取30粒含有MnO2海藻酸钠微球,采用图3装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如图4。中*国教&育%#出版网来源:中%国教育出&版网#(4)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是控制_相同。(5)从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是_。来源#:中教网%(计算)氯
11、酸钾用途较广,用于炸药、烟花、鞭炮、高级安全火柴,医药、摄影药剂、分析试剂、氧化剂及火箭、导弹推进剂等。在同系列的推进剂中,含氯酸钾的推进剂比含氯酸铵的推进剂燃烧得快,燃烧能够进行的最低压力较高,燃速指数很高。根据氯酸钾的化学式KClO3计算:12.25 g氯酸钾中含氧元素_g。(写出计算过程)【答案】(1)低于 (2) 1:2 (3)检查装置的气密性 (实验现象) 步骤 (交流反思) 化学性质 (4)质量 (5) MnO2 【详解】(1)分析图2,氯酸钾在接近400左右生成氧气,温度高于356,故氯酸钾熔点低于其分解温度; 中国教#育*&出版网(2)根据图3可知,在上述氯酸钾和二氧化锰的质量
12、比中,两者质量比为1:2,生成氧气所需温度最低,故此时氯酸钾分解温度最低。 (3)步骤:组装好仪器首先检查装置的气密性,防止装置漏气;实验现象:二氧化锰能催化氯酸钾分解生成氧气;步骤和步骤中,一段时间后都能观察到带火星的木条复燃,但木条复燃更快的是步骤。交流反思:催化剂改变反应速率,本身质量和化学性质不变;要想确认分解氯酸钾制取氧气的反应中二氧化锰是催化剂,还需通过实验证明二氧化锰质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。(4)探究MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种金属氧化物中,哪一种更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂,则控制的实验变量为催化剂种类不同,其它因素要完全相同,每次实验时,海
13、藻酸钠微球数应相同的原因是控制每种催化剂的质量相同。(5)由实验曲线可知,催化效果较好、反应温和的催化剂是二氧化锰。来源:中国教育出版网计算:见答案。4某兴趣小组开展“测定密闭容器中氧气的体积分数”的探究实验。(实验步骤)www&.zzstep.*c%om实验1:按图1所示装置,用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。实验2:按图2所示装置,在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。(分析实验)连接数字传感器,测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3、图4信息,实验2的测定方法更准确,判断
14、依据是_。由此可知,测定空气中氧气含量用_法测定结果误差较小。(拓展延伸1)实验小组同学将足量白磷放在集气瓶中,白磷能发生缓慢氧化从而消耗氧气,并用压强传感器测定瓶中压强的变化,根据压强的变化来计算空气中氧气的含量,实验装置及数据采集如图5。(相同条件下,气体的压强与气体所占的体积成正比。)(1)在开始200 s内压强增大,增大的原因是 。(2)用如图所示数据计算用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是_ %(结果精确到0.1%)。反应结束,瓶内剩余的主要气体的具有的化学性质是 。(拓展延伸2)“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分,达到抑制储藏物细胞呼吸的
15、目的。如图所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。(3)冰箱中常用的是“气调保鲜”。在空气分离后,进入冰箱保鲜室内的气体是_(填“富氧空气”或“富氮空气”)。w#ww*.zzste&(4)富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是_(填字母)。来源:z#zstep%.&comA1:3 B1:4 C1:5 D1:6www.zzs*tep&.com【答案】(分析实验)反应后实验2中氧气含量更低 铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数 (1) 白磷和氧气反应放出热量,温度升高,装置中压强变大 (2) 19.7% 化学性质稳定 (3) 富氮空气 (4) A 【解析】(分析实验)依据图3、图4信息,实验
16、2的测定方法更准确,判断依据是反应后实验2中氧气含量更低,消耗更彻底。由此可知,测定空气中氧气含量用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数误差较小;(1)在开始200s内压强增大,增大的原因是白磷和氧气反应放出热量,温度升高,装置中压强变大。(2)如图所示数据可知,测得的空气中氧气的体积分数是 ;反应结束,磷消耗氧气,剩余气体不和磷反应,瓶内剩余的主要气体的具有的化学性质是不和磷反应,化学性质稳定(合理即可)。(3)食物容易与氧气发生反应而变质,氮气化学性质稳定可做保护气;进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气。(4)空气中氧气与氮气的体积约为1:4;故富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是A。5燃烧是
17、我们生活中常见的现象,一组课外兴趣小组同学将烧着的蜡烛深入到装满空气的集气瓶中,发现蜡烛一会熄火。大家对蜡烛熄灭的原因产生了争论,做出猜想。甲认为:二氧化碳浓度大使蜡烛熄灭;乙认为:集气瓶中氧气耗尽,蜡烛熄火。甲用排水法收集一瓶20%的氧气和80%的二氧化碳的混合体,将烧着的蜡烛伸入集气瓶中观察到蜡烛燃烧很长时间,再缓慢熄火。得出猜想对的是_。(填“甲”或“乙”)乙设计了如图1所示的实验装置,在高燃烧匙上放一只蜡烛,低的燃烧匙上铺有生石灰(氧化钙),生石灰上放一粒白磷,在高燃烧匙的正上方放置一个装有水的胶头滴管,待蜡烛熄灭时,胶头滴管中水滴入燃烧匙中,生石灰会和水反应生成氢氧化钙,同时放出热量
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