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四、实验与探究题
12.化学实验小组的同学正在进行气体制取实验，请根据下列实验装置图填空。
(1)图中仪器①的名称是，仪器②的名称是。
(2)若用装置H检验某气体是否为二氧化碳，则瓶内应该装入的物质是。气体应从(填“a”或“b”)端导入，其中反应的化学方程式是。
。
(3)装置A、B和C都能用于制取二氧化碳气体，但与前两者相比较，装置C的优势是。
(4)实验室用加热无水乙酸钠固体和氢氧化钠固体的方法制取甲烷气体。在通常情况下甲烷是一种无色无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。实验室制取较纯净的甲烷，应选用的发生装置和收集装置是(填字母)。
12.化学实验小组的同学正在进行气体制取实验，请根据下列实验装置图填空。
(1)图中仪器①的名称是，仪器②的名称是。
(2)若用装置H检验某气体是否为二氧化碳，则瓶内应该装入的物质是。气体应从(填“a”或“b”)端导入，其中反应的化学方程式是。
。
(3)装置A、B和C都能用于制取二氧化碳气体，但与前两者相比较，装置C的优势是。
(4)实验室用加热无水乙酸钠固体和氢氧化钠固体的方法制取甲烷气体。在通常情况下甲烷是一种无色无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。实验室制取较纯净的甲烷，应选用的发生装置和收集装置是(填字母)。
答案
解：
(1) 锥形瓶；长颈漏斗
(2) 澄清石灰水（或氢氧化钙溶液）；a；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(3) 可以随时控制反应的发生与停止
(4) DF
(1) 锥形瓶；长颈漏斗
(2) 澄清石灰水（或氢氧化钙溶液）；a；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(3) 可以随时控制反应的发生与停止
(4) DF
解析
【分析】
本题考查初中化学气体制取的相关实验知识，需逐一分析各问题：
1. 识别常见化学仪器，牢记锥形瓶、长颈漏斗的名称；
2. 检验二氧化碳需用澄清石灰水，洗气时气体要从长管进入以充分接触溶液，反应为二氧化碳与氢氧化钙的反应；
3. 分析装置C的结构特点，其含多孔塑料片和弹簧夹，可通过压强变化控制固液分离与接触，从而控制反应的发生和停止；
4. 根据反应物状态（固体）、反应条件（加热）选发生装置，根据气体溶解性（难溶于水）选收集较纯净气体的排水法装置，组合得到对应装置。
【解析】
(1) 图中仪器①为锥形瓶，②为长颈漏斗，均为初中化学常见实验仪器；
(2) 检验二氧化碳需用澄清石灰水（氢氧化钙溶液），二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；装置H作为洗气装置，气体应从长管a端导入，使气体与澄清石灰水充分接触；反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；
(3) 装置C中，多孔塑料片放置固体药品，长颈漏斗添加液体药品：关闭弹簧夹时，试管内气体压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止；打开弹簧夹，压强减小，液体回流，固液接触，反应发生，因此其优势是可以随时控制反应的发生与停止；
(4) 制取甲烷的反应物为固体，反应条件为加热，故发生装置选固体加热型的D；甲烷难溶于水，要收集较纯净的气体，采用排水法（装置F），因此选用的发生和收集装置为DF。
【答案】
(1) 锥形瓶；长颈漏斗
(2) 澄清石灰水（或氢氧化钙溶液）；a；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(3) 可以随时控制反应的发生与停止
(4) DF
【知识点】
常见化学仪器识别；二氧化碳的检验；气体制取装置的选择
【点评】
本题围绕气体制取实验展开，涵盖仪器识别、气体检验、装置选择等核心基础知识点，考查学生对初中化学实验基本操作和原理的掌握，难度适中，是初中化学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题考查初中化学气体制取的相关实验知识，需逐一分析各问题：
1. 识别常见化学仪器，牢记锥形瓶、长颈漏斗的名称；
2. 检验二氧化碳需用澄清石灰水，洗气时气体要从长管进入以充分接触溶液，反应为二氧化碳与氢氧化钙的反应；
3. 分析装置C的结构特点，其含多孔塑料片和弹簧夹，可通过压强变化控制固液分离与接触，从而控制反应的发生和停止；
4. 根据反应物状态（固体）、反应条件（加热）选发生装置，根据气体溶解性（难溶于水）选收集较纯净气体的排水法装置，组合得到对应装置。
【解析】
(1) 图中仪器①为锥形瓶，②为长颈漏斗，均为初中化学常见实验仪器；
(2) 检验二氧化碳需用澄清石灰水（氢氧化钙溶液），二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；装置H作为洗气装置，气体应从长管a端导入，使气体与澄清石灰水充分接触；反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；
(3) 装置C中，多孔塑料片放置固体药品，长颈漏斗添加液体药品：关闭弹簧夹时，试管内气体压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止；打开弹簧夹，压强减小，液体回流，固液接触，反应发生，因此其优势是可以随时控制反应的发生与停止；
(4) 制取甲烷的反应物为固体，反应条件为加热，故发生装置选固体加热型的D；甲烷难溶于水，要收集较纯净的气体，采用排水法（装置F），因此选用的发生和收集装置为DF。
【答案】
(1) 锥形瓶；长颈漏斗
(2) 澄清石灰水（或氢氧化钙溶液）；a；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(3) 可以随时控制反应的发生与停止
(4) DF
【知识点】
常见化学仪器识别；二氧化碳的检验；气体制取装置的选择
【点评】
本题围绕气体制取实验展开，涵盖仪器识别、气体检验、装置选择等核心基础知识点，考查学生对初中化学实验基本操作和原理的掌握，难度适中，是初中化学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
13. 提升题▶为验证质量守恒定律，某兴趣小组做了以下实验进行探究。
实验一:将10 g水加入10 g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20 g。
(1)该实验(填“能”或“不能”)用于验证质量守恒定律。
实验二:如图1所示，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1~2 min。
(2)冷却后，观察到铜丝变黑，玻璃棒(填“a”或“b”)端下沉。
实验三:称取总质量为$m_1$ g的镁条和陶土网(见图2)，然后在空气中点燃镁条;反应结束后将所得物质与陶土网一起再次称量，质量为$m_2$ g。
(3)写出镁条燃烧的化学方程式:，该反应的现象是。
(4)根据质量守恒定律可知，生成氧化镁的质量大于参加反应的镁条的质量。若实验事实是$m_2 ＜ m_1$，则可能原因是。
【分析与总结】(5)根据以上实验可知，验证质量守恒定律时，对于有气体参加的反应，应在容器中进行实验。
【拓展实验】兴趣小组按图3所示装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现白色固体产物中还有少量黄色固体。查阅资料得知，镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁($\ce{Mg_3N_2}$)固体。
【反思与交流】(6)空气中$\ce{N_2}$的含量远大于$\ce{O_2}$的含量，而镁条在空气中燃烧生成的$\ce{MgO}$却远多于$\ce{Mg_3N_2}$，原因是。
实验一:将10 g水加入10 g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20 g。
(1)该实验(填“能”或“不能”)用于验证质量守恒定律。
实验二:如图1所示，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1~2 min。
(2)冷却后，观察到铜丝变黑，玻璃棒(填“a”或“b”)端下沉。
实验三:称取总质量为$m_1$ g的镁条和陶土网(见图2)，然后在空气中点燃镁条;反应结束后将所得物质与陶土网一起再次称量，质量为$m_2$ g。
(3)写出镁条燃烧的化学方程式:，该反应的现象是。
(4)根据质量守恒定律可知，生成氧化镁的质量大于参加反应的镁条的质量。若实验事实是$m_2 ＜ m_1$，则可能原因是。
【分析与总结】(5)根据以上实验可知，验证质量守恒定律时，对于有气体参加的反应，应在容器中进行实验。
【拓展实验】兴趣小组按图3所示装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现白色固体产物中还有少量黄色固体。查阅资料得知，镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁($\ce{Mg_3N_2}$)固体。
【反思与交流】(6)空气中$\ce{N_2}$的含量远大于$\ce{O_2}$的含量，而镁条在空气中燃烧生成的$\ce{MgO}$却远多于$\ce{Mg_3N_2}$，原因是。
答案
解：
(1) 不能
(2) a
(3) $\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2MgO}$；剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体
(4) 镁条燃烧生成的部分氧化镁以白烟的形式逸散到空气中，未被全部称量，导致最终称量的总质量偏小
(5) 密闭
(6) 相同条件下，氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易和氧气发生反应
(1) 不能
(2) a
(3) $\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2MgO}$；剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体
(4) 镁条燃烧生成的部分氧化镁以白烟的形式逸散到空气中，未被全部称量，导致最终称量的总质量偏小
(5) 密闭
(6) 相同条件下，氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易和氧气发生反应
解析
【分析】
1. 首先明确质量守恒定律的适用范围：仅适用于化学变化，物理变化不适用。实验一是水和酒精混合，属于物理变化，因此无法验证质量守恒定律，对应第(1)问。
2. 实验二中，铜丝加热时会与空气中的氧气发生化学反应生成氧化铜，根据质量守恒，生成的氧化铜质量等于参加反应的铜和氧气的质量之和，因此a端铜丝质量增加，玻璃棒a端下沉，对应第(2)问。
3. 镁条在空气中燃烧是镁与氧气反应生成氧化镁，书写化学方程式时要注意配平、反应条件；该反应的现象需准确描述，对应第(3)问。
4. 实验三中，若反应后总质量m2小于m1，需考虑反应过程中是否有物质逸散，镁燃烧生成的氧化镁部分以白烟形式逸散到空气中，导致称量的总质量偏小，对应第(4)问。
5. 对于有气体参加或生成的反应，气体的质量会影响称量结果，因此验证质量守恒定律时需在密闭容器中进行，对应第(5)问。
6. 空气中氮气含量远高于氧气，但镁燃烧生成的氧化镁更多，原因是氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易与氧气发生反应，对应第(6)问。
【解析】
(1) 质量守恒定律是化学变化中的规律，实验一为水和酒精混合的物理变化，不能用于验证，故填“不能”。
(2) 铜丝加热时与氧气反应生成氧化铜，质量增加，因此玻璃棒a端下沉，故填“a”。
(3) 镁在点燃条件下与氧气反应生成氧化镁，化学方程式为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2MgO}$；反应现象为：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体。
(4) 镁条燃烧时生成的部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中，未被全部称量，导致最终称量的总质量m2小于m1。
(5) 有气体参加的反应，为防止气体逸出或进入影响质量测定，需在密闭容器中进行实验，故填“密闭”。
(6) 相同条件下，氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易与氧气发生反应，因此镁条在空气中燃烧生成的MgO远多于Mg3N2。
【答案】
(1) 不能
(2) a
(3) $\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2MgO}$；剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体
(4) 镁条燃烧生成的部分氧化镁以白烟的形式逸散到空气中，未被全部称量，导致最终称量的总质量偏小
(5) 密闭
(6) 相同条件下，氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易和氧气发生反应
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写、金属的化学性质
【点评】
本题围绕质量守恒定律展开综合探究，涵盖了定律的适用范围、实验设计要求、常见反应的方程式与现象，以及实验异常结果的分析，既考查了基础知识点的掌握，又锻炼了学生的实验分析能力，是初中化学的重点题型。
【难度系数】
0.6
1. 首先明确质量守恒定律的适用范围：仅适用于化学变化，物理变化不适用。实验一是水和酒精混合，属于物理变化，因此无法验证质量守恒定律，对应第(1)问。
2. 实验二中，铜丝加热时会与空气中的氧气发生化学反应生成氧化铜，根据质量守恒，生成的氧化铜质量等于参加反应的铜和氧气的质量之和，因此a端铜丝质量增加，玻璃棒a端下沉，对应第(2)问。
3. 镁条在空气中燃烧是镁与氧气反应生成氧化镁，书写化学方程式时要注意配平、反应条件；该反应的现象需准确描述，对应第(3)问。
4. 实验三中，若反应后总质量m2小于m1，需考虑反应过程中是否有物质逸散，镁燃烧生成的氧化镁部分以白烟形式逸散到空气中，导致称量的总质量偏小，对应第(4)问。
5. 对于有气体参加或生成的反应，气体的质量会影响称量结果，因此验证质量守恒定律时需在密闭容器中进行，对应第(5)问。
6. 空气中氮气含量远高于氧气，但镁燃烧生成的氧化镁更多，原因是氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易与氧气发生反应，对应第(6)问。
【解析】
(1) 质量守恒定律是化学变化中的规律，实验一为水和酒精混合的物理变化，不能用于验证，故填“不能”。
(2) 铜丝加热时与氧气反应生成氧化铜，质量增加，因此玻璃棒a端下沉，故填“a”。
(3) 镁在点燃条件下与氧气反应生成氧化镁，化学方程式为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2MgO}$；反应现象为：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体。
(4) 镁条燃烧时生成的部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中，未被全部称量，导致最终称量的总质量m2小于m1。
(5) 有气体参加的反应，为防止气体逸出或进入影响质量测定，需在密闭容器中进行实验，故填“密闭”。
(6) 相同条件下，氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易与氧气发生反应，因此镁条在空气中燃烧生成的MgO远多于Mg3N2。
【答案】
(1) 不能
(2) a
(3) $\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}} 2MgO}$；剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体
(4) 镁条燃烧生成的部分氧化镁以白烟的形式逸散到空气中，未被全部称量，导致最终称量的总质量偏小
(5) 密闭
(6) 相同条件下，氧气的化学性质比氮气更活泼，镁更容易和氧气发生反应
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写、金属的化学性质
【点评】
本题围绕质量守恒定律展开综合探究，涵盖了定律的适用范围、实验设计要求、常见反应的方程式与现象，以及实验异常结果的分析，既考查了基础知识点的掌握，又锻炼了学生的实验分析能力，是初中化学的重点题型。
【难度系数】
0.6
