1、 中考化学 （河南专用） 专题二十 数字化实验题 1.(2020河南郑州外国语学校阶段检测,11)将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中,用传感器探究反应 过程中温度和压强的变化,所得图像如下图所示。从图中所获信息不正确的是( ) A.反应过程中有热量放出 B.50 s时,溶液中溶质为AlCl3和HCl C.80100 s,金属铝与稀盐酸发生反应 D.100150 s,压强减小是因为无气体生成 答案答案 D A项,由题图可知,反应过程中体系温 度升高,反应过程中有热量放出;B项,50 s之前温 度与压强变化不明显,主要是氧化铝与稀盐酸反应, 因此50 s时,溶液中溶质为AlCl3和HCl;C项,
2、80100 s 时,压强突然增大,说明铝与盐酸反应产生了大量的 氢气;D项,100 s后,压强略微减小但变化不大,而温度 明显降低,说明压强的减小是由于温度的降低所致,故 该项错误。 2.(2019河南洛阳一模,8)某同学利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量,其中燃烧匙内的白磷用电加 热装置点燃,瓶内气压用气体压强传感器测定,其变化如图乙所示。则下列分析合理的是( ) A.t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白色烟雾 B.从瓶内气压达到最高点直至t2时刻,瓶内温度始终保持不变 C.根据t2时刻瓶内的气压值,可以计算出氧气占空气体积的百分比 D.t3时刻后一段时间内瓶内气压又显著增加,其
3、原因是温度又升高了 答案答案 C A项,白磷燃烧产生大量的白烟,不是雾。B项,瓶内气压达到最高点时,说明白磷燃烧几乎将 瓶内氧气耗尽,放出的热量最多;随着时间的推移,装置逐渐冷却,气压减小;到t2时,气压减小到最小,说明 温度冷却到了室温,故B分析不合理。C项,原来瓶内的气压是100,到t2时,减小到80,气压减小了1/5,气压 减小说明体积减小,故说明氧气占瓶内空气体积的1/5,分析正确。D项,t3时刻后的一段时间内,气压迅速 回升到原始气压,说明打开止水夹后,烧杯中的水倒流入瓶内,使压强恢复到初始的100,该变化不是因为 温度的升高,故该项分析不合理。 思路点拨思路点拨 根据测定空气中氧气
4、含量的实验原理进行分析:实验开始时,白磷燃烧放出大量的热,使瓶内 气压升高;当瓶内氧气基本消耗尽时,白磷熄灭,瓶内温度开始降低,温度恢复至室温时,瓶内压强减小了 约1/5,说明瓶内气体的体积减小约1/5,证明氧气约占空气体积的1/5。 易错警示易错警示 易错选D。原因是不理解题意。t3时瓶内压强升高,是因为止水夹被打开,大气压将烧杯中的 水压入瓶内,使瓶内气体压强恢复至与大气压相同。此时瓶内温度已冷却至室温,不再变化。 3.(2020河南洛阳期末, 18)老师利用图甲装置测定空气中氧气的含量并结合现代传感器技术,测得过程 中容器内气体压强、温度、氧气浓度的变化趋势如图乙所示。 (1)t2时打开
5、止水夹,最终水面大约上升至集气瓶 刻度处。 (2)结合乙图曲线,BC段气体压强发生变化的原因是 。 答案答案 (1)1 (2)装置内氧气浓度减小 解析解析 (1)红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气,使瓶内压强减小,因为氧气约占空气体积的1/5,因此打开止 水夹后,集气瓶内液面最终约上升至1刻度处;(2)由题图乙可知,装置内氧气浓度不断减小,因此BC段压 强不断减小。 4.(2019河南焦作二模,25节选)氢氧化钠稀溶液与稀盐酸反应过程中温度和pH的变化曲线如图所示。 该实验是将 中(填写滴加溶液的顺序)。 该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。 40 s时,溶液中溶质为 。 答案答案 氢氧化钠稀溶
6、液加入稀盐酸 放热 HCl和NaCl 解析解析 由溶液pH变化的图像可知,起始溶液的pH7,可见该实验是将氢氧化 钠溶液滴加到稀盐酸中;由温度变化的曲线可知,随着反应的进行,溶液的温度逐渐升高,说明该反应 是放热反应;反应到40 s时,溶液中一定含有生成物氯化钠,此时溶液的pH7,说明盐酸过量,因此溶液 中的溶质为HCl和NaCl。 5.(2019北京,22,3分)用图1装置进行实验,先后将溶液快速全部推入,测得一段时间内压强变化如图2所 示。 (1)先推入的溶液是 。 (2)bc 段压强不变,原因是 。 (3)cd段压强变大,用化学方程式解释: 。 答案答案 (1)NaOH溶液 (2)瓶内气
7、体的量不再改变 (3)Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2 解析解析 (1)由题图2压强的变化可知,容器内的压强先变小,引起压强减小的原因是二氧化碳气体和氢氧 化钠溶液发生反应,瓶内气体的量减少,故先推入的溶液是NaOH溶液。(2)bc 段压强不变,说明容器内气 体的量不再改变,压强保持不变。(3)cd段压强变大,是由于推入的盐酸和容器中的碳酸钠发生反应,生成 CO2气体,气体的量增多,发生反应的化学方程式为2HCl+Na2CO3 2NaCl+H2O+CO2。 疑难突破疑难突破 分析涉及压强变化的实验题时,首先要明确是什么因素引起密闭装置内的压强变化,如气体 量的变化、温度的变化
8、等;再找出物质间的反应或物质的变化,利用已学物质的性质进行推理解决问 题。本题根据题图2体现出的体系中压强变化,结合题图1装置中的药品,分析二氧化碳、氢氧化钠溶 液、盐酸三种物质间的关联,在熟悉常见物质的重要反应的基础上,便可解决题目中所提出的问题。 6.(2019吉林,17,3分)某同学在做中和反应实验时,用pH传感器测得溶液的pH变化如图所示,回答下列问 题。 (1)向A点溶液中滴加紫色石蕊溶液的现象是 。 (2)曲线上 点表示酸和碱恰好完全反应。 (3)C点溶液中含有 种溶质。 答案答案 (1)溶液变为红色(1分) (2)B(1分) (3)2(或两或二)(1分) 解析解析 (1)A点溶液
9、pH7,说明碱过量,则该点溶液中的溶质共有两种:一 种是过量的碱,一种是生成的盐。 思路分析思路分析 先根据曲线上的点的位置是在pH=7的上方还是下方,判断出是酸过量还是碱过量,由此再逐 一解答。 7.(2019江苏南京,18节选)人类文明进步与金属材料发展关系十分密切。某课外兴趣小组探究金属的性 质。 (1)用等质量相同表面积的镁条,等体积不同浓度的稀盐酸,在一定条件下反应,实验结果如图所示: 对比a、b曲线,引起a曲线压强迅速增大的因素可能有 , 。 答案答案 (1)答题要点:a中的盐酸浓度大,盐酸浓度越大反应速率越快 镁与盐酸反应为放热反应,盐酸浓度越大反应越剧烈,单位时间内放出热量越多
10、,生成氢气越多,体系内压 强增大越明显 解析解析 (1)金属单质与酸的反应为放热反应,反应放出的热量使反应速率加快,但反应结束后,温度下降, 气体体积减小,压强也略有减小。对比a、b曲线,盐酸的浓度越高,反应速率越快。 8.(2019河南鹤壁一模,24)对于现象不明显的化学反应,可用数字化实验技术进行数字测定,实现反应过 程的“可视化”。某兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的氢氧化钠溶液中,用数字化实验技术测 定反应过程中溶液的pH和温度变化,结果如图1、图2所示。(本实验条件下,Na2CO3溶液和NaHCO3溶液 的pH分别约为11和8.5) (1)图1中,AB段和BC段发生反应的化学方
11、程式分别为 、 。 (2)图2中, DE段温度变化的原因是 。 答案答案 (1)2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O Na2CO3+H2O+CO2 NaHCO3+H2O (2)二氧化碳和氢氧化钠反应放热 解析解析 (1)由题意知,碳酸钠溶液的pH约为11,碳酸氢钠溶液的pH约为8.5,分析题图1可知,AB段溶液pH由 13减小到11,说明二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠;BC段溶液pH由11减小到8.5,说明持续通入二 氧化碳时,碳酸钠继续与二氧化碳反应生成了碳酸氢钠。(2)题图2中,DE段发生的反应是二氧化碳与氢 氧化钠的反应,溶液温度升高,说明二氧化碳和氢氧化钠反应放出热量。 三、简
12、答题三、简答题 9.(2019河南,22,2分)某化学兴趣小组的同学利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备, 测定铝片与足量稀硫酸反应时气体压强的变化,实验结果如图所示。 (1)开始一段时间气体压强几乎不变,其原因是什么? (2)写出m点时所发生反应的化学方程式。 答案答案 (1)铝片表面有一层致密的氧化铝薄膜,稀硫酸与氧化铝反应时不生成气体。(1分) (2)2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2(1分) 解析解析 (1)气体压强的变化与是否产生气体有关,开始一段时间气体压强没有变化,说明开始反应时没有 气体产生,原因是铝在空气中和氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,稀硫酸先
13、和外层的氧化铝反应,不 产生气体,与铝反应产生氢气时,气体压强才开始增大。(2)m点时,气体压强增大但没有达到最高点,说明 铝与硫酸仍在反应产生氢气,其化学方程式为2Al+3H2SO4Al2(SO4)3 +3H2。 10.(2020河南省实验中学一模,22)相同条件下,等质量相同表面积的镁条,分别与等体积不同浓度的a、b 两种盐酸反应,实验过程中气体压强的变化如图所示。 (1)写出镁与盐酸反应的化学方程式。 (2)开始一段时间a曲线压强增大的幅度大于b曲线,引起这种现象的因素是什么?(答出一种即可) 答案答案 (1)Mg+2HCl MgCl2+H2 (2)a盐酸的浓度比b盐酸的浓度大(或a的温
14、度比b温度高) 解析解析 镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气,该反应属于放热反应,且反应物的浓度越大,反应速率越快,放出 热量越多;浓度大的盐酸比浓度小的盐酸与镁条反应产生气泡的速率快,因此压强变化大。 11.(2020河南鼎城线上大联考,22)取等质量、相同形状的铁片、镁片、锌片,分别与足量的等体积、等 溶质质量分数的稀硫酸反应,用传感器测得反应温度随时间变化曲线如图所示。 (1)根据曲线可以得到什么结论? (2)完全反应后,三种溶液的质量由大到小的顺序是什么?(直接用加入稀硫酸中的各金属表示) 答案答案 (1)单位时间内,越活泼的金属与酸反应放出的热量越多。 (2)锌铁镁 解析解析 (1)金属与
15、酸反应放出热量,越活泼的金属与酸反应的速率越快,因此单位时间内放出的热量越多, 温度越高;(2)设金属的质量均为a,完全反应后,设镁、铁、锌分别对应的溶液的质量分别为x、y、z,由化 学方程式可知溶液质量的变化量(m)的变化为: Zn+H2SO4 ZnSO4+H2 m 65 2 65-2=63 a x 6563=ax x= Fe+H2SO4 FeSO4+H2 m 56 2 56-2=54 a y 5654=ay y= Mg+H2SO4 MgSO4+H2 m 24 2 24-2=22 63 65 a 54 56 a a z 2422=az z= 由此可知,xyz,说明三种金属反应后剩余溶液的质量
16、由多到少的顺序为锌铁镁。 22 24 a 12.(2020河南平顶山二模,24)某化学小组的同学完成了下列对比实验。如图1所示,甲、乙、丙装置中烧 瓶体积相等,且充入等体积的二氧化碳,注射器内溶液体积均相等。图1中a处连接气压传感器,装置的气 密性良好。实验时同时且迅速把注射器内液体全部注入各自烧瓶中,关闭活塞,利用气压传感器得到图2 所示的烧瓶内压强与时间的关系曲线图。 图1 图2 (1)乙装置中压强的变化对应的是哪条曲线? (2)对比图2中曲线1和曲线3可以得到哪些结论? (3)请设计实验确定实验后丙装置溶液中溶质的成分。(简要写出操作方法、现象及结论) 答案答案 (1)曲线2 (2)二氧
17、化碳能溶于水,二氧化碳能和氢氧化钠溶液反应。 (3)取少量丙装置内溶液,加足量CaCl2溶液,有白色沉淀生成,静置,向上层清液中滴加无色酚酞溶液。若 溶液变红,溶质成分为Na2CO3和NaOH;若溶液不变红,溶质成分为Na2CO3。 解析解析 (1)二氧化碳能溶于水并与水反应而被部分吸收,二氧化碳也能与碱溶液发生反应被吸收,由于氢 氧化钙微溶于水而氢氧化钠易溶于水,因此氢氧化钠溶液吸收气体的能力更强。故甲、乙、丙对应的 曲线分别是曲线1、曲线2、曲线3。(2)甲和丙装置中都有水参加反应,但丙装置内压强变化更大,说明 二氧化碳除了能被水吸收外,还能与氢氧化钠溶液发生反应。(3)丙装置中发生的反应
18、是2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O,生成物中一定含有碳酸钠;氢氧化钠溶液可能没有完全反应,因此可设计实验证明丙 装置中是否还含有氢氧化钠。 13.(2019河南信阳一模,21)H2O2可作增氧剂。常温下,用4%H2O2溶液进行实验,研究pH对H2O2分解所得 溶液中溶氧量的影响,测定结果如图。 (1)写出H2O2分解的化学方程式。 (2)分析上图得到的结论是什么? 答案答案 (1)2H2O2 2H2O+O2 (2)常温下,当溶液pH在812之间时,随pH增大,溶氧量先增大后减小,且pH在1011之间时,溶氧量达到最 大值。 解析解析 由题图可知,溶氧量开始随着溶液pH的增大而增大,但增
19、大到最大值之后,又随着溶液pH的增大 而减小。说明溶氧量受溶液pH的影响。 14.(2019说明与检测新增)如图是某实验小组同学借助传感器测定氢氧化钠与稀盐酸反应过程中溶液中 的温度变化图。请回答问题: (1)当实验进行到 s时,酸与碱恰好完全反应。 (2)有的中和反应根据有沉淀生成、溶液颜色变化等现象即可证明反应的发生。请写出一个有沉淀生 成的中和反应的化学方程式。 答案答案 (1)44 (2)H2SO4+Ba(OH)2 BaSO4+2H2O 解析解析 (1)由题图可知,随着反应的进行,溶液温度逐渐升高,说明中和反应是放热反应;当温度升到最高 点,即实验进行到44秒时,温度开始下降,说明中和
20、反应恰好结束。(2)中和反应常用的酸是硫酸和盐酸, 硫酸和氢氧化钡反应有白色沉淀生成。 易错警示易错警示 第(2)问不能写成HCl+AgOH AgCl+H2O,因为AgOH不存在或遇水分解成氧化银。 15.(2019河南平顶山三模,22)利用数据传感技术可以形象地比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速 率。某同学倾斜锥形瓶,使试管内的稀盐酸流入瓶中与碳酸钙发生反应,测得瓶内气压随时间的变化如 图所示。 (1)写出碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式。 (2)对比分析a、b点可知化学反应速率与什么因素有关? 答案答案 (1)CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 (2)反应物的接触面积(或反应
21、物颗粒大小等) 解析解析 (1)碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,由此写出化学方程式;(2)表示粉末状碳酸钙 与稀盐酸反应的图像,表示块状碳酸钙与稀盐酸反应的图像,a、b两点气压相等时,说明产生的气体体 积相等, 产生等体积气体时a用时比b短,说明a反应速率比b快,因此说明反应的速率与反应物的接触面积 有关,接触面积越大,反应速率越快。 难点突破难点突破 密闭容器中的压强相等,说明产生气体的体积相等。因此,化学反应速率可由压强相等时所 需反应时间的长短来判断,反应物接触面积越大,反应速率越快。 1.(2020山东滨州,13,3分)某校化学小组在利用硫酸和氢氧化钾两种溶液探究酸碱中和反应
22、时,利用数字 化传感器测得烧杯中溶液pH的变化图像如图所示。下列说法正确的是( ) A.图中c点所示溶液呈碱性 B.图中a点所示溶液中,含有的溶质是K2SO4和H2SO4 C.该实验是将氢氧化钾溶液逐滴滴入到盛有硫酸的烧杯中 D.由c点到d点的变化过程中没有发生化学反应 教师专用题组 答案答案 D A项,c点所示溶液pH7,呈碱性,溶液中的溶质是K2SO4和KOH,不正 确;C项,该实验是将硫酸逐滴滴入盛有氢氧化钾溶液的烧杯中,不正确;D项,b点溶液的pH=7,此时硫酸和 氢氧化钾恰好完全反应,继续加入稀硫酸,稀硫酸不和溶液中的其他物质反应,正确。 2.(2019贵州贵阳,6,2分)电导率传感
23、器可辅助探究复分解反应的实质。相同条件下,离子浓度越大,电导 率越大,溶液导电性越强。将含有酚酞的Ba(OH)2溶液平均分成两份置于两个烧杯中并插入电导率传感 器,往其中一份滴加稀硫酸,往另一份滴加硫酸钠溶液,测得溶液的电导率变化如图所示。下列说法正确 的是( ) A.乙曲线电导率减小过程中,溶液由红色变为无色 B.乙曲线对应的反应中四种离子数目都减少 C.甲曲线对应氢氧化钡与硫酸钠反应 D.甲曲线上的M点代表两种溶液恰好完全反应 答案答案 D 由题图可知M点的电导率几乎为零,可以推知M点对应的溶液中,几乎没有自由移动的离子, 氢氧化钡和稀硫酸恰好完全反应时,生成硫酸钡沉淀和水,电导率与M点一
24、致,故可判断出甲曲线对应氢 氧化钡与稀硫酸的反应,乙曲线对应氢氧化钡与硫酸钠的反应。乙曲线电导率减小过程中,氢氧化钡与 硫酸钠反应生成氢氧化钠和硫酸钡,溶液始终为红色,故A错误;氢氧化钡和硫酸钠反应过程中钡离子和 硫酸根离子数目减少,但钠离子和氢氧根离子数目不变,故B错误;甲曲线对应氢氧化钡与稀硫酸的反应, 故C错误;甲曲线上的M点代表氢氧化钡与稀硫酸两种溶液恰好完全反应,故D正确。 解题关键解题关键 本题的解题关键在于分析出M点时溶液的电导率几乎为零,溶液中几乎没有自由移动的离 子,据此可以得出M点所在甲曲线对应氢氧化钡与稀硫酸的反应。 易错警示易错警示 乙曲线表示氢氧化钡与硫酸钠反应,在反
25、应过程中虽然氢氧化钡逐渐减少直至反应完全,但 反应中又生成碱性物质氢氧化钠,故溶液不会变为无色,而是始终为红色。 3.(2019新疆,10,2分)小明将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中, 用传感器探究反应过程中温度和压 强的变化,如图所示。从图中所获信息不正确的是( ) A.反应过程中有热量放出 B.50 s时,溶液中溶质为AlCl3 C.050 s,发生Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O反应 D.100140 s,压强减小是因为温度降低 答案答案 B 未打磨的铝片和稀盐酸反应时,铝片表面的氧化铝先与盐酸反应,然后铝与盐酸反应生成氢 气。根据温度时间图像可知,随着反应的进行,温度升高
26、,说明反应过程中有热量放出,故A正确;根据压 强时间图像可知,前50 s铝片表面的氧化铝先与盐酸反应,50 s时溶液中的溶质不仅有生成的AlCl3,还 有剩余的HCl,故B不正确;050 s,发生的反应为Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O,故C正确;根据温度和压强 的变化可知,反应结束后,由于温度降低,压强减小,故D正确。 4.(2019浙江温州,33,9分)过氧化氢溶液保存时,因缓慢分解导致质量分数变小(化学方程式为2H2O2 2H2O+O2)。为探究酸碱性对过氧化氢分解快慢的影响,小明利用图甲装置,每次实验往锥形瓶中加10 克30%过氧化氢溶液,再滴加调节剂,使其pH分别从3依次调
27、至13,在60 反应温度下进行实验,获得数据 如图乙。 甲 乙 (1)氧气能用排水法收集,是因为 。 (2)根据本实验结果,对实验室常温保存过氧化氢溶液提出合理的建议: 。 (3)某次实验中,当10克溶质质量分数为30%的过氧化氢溶液分解产生0.32克氧气时,剩余过氧化氢溶液 的溶质质量分数为多少?(滴加的试剂对溶液质量的影响忽略不计,计算结果精确到1%) 答案答案 (1)氧气不易溶于水 (2)在pH约为35的酸性条件下保存 (3)解:设当产生氧气0.32克时,消耗掉过氧化氢的质量为x。 2H2O2 2H2O+O2 68 32 x 0.32克 = x=0.68克 剩余过氧化氢质量m=10克30
28、%-0.68克=2.32克 剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数H2O2%=2.32克/(10-0.32)克100%=24% 答:剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数为24%。 68 x 32 0.32克 解析解析 (1)氧气能用排水法收集是因为氧气不易溶于水;(2)根据题中实验结果,pH约为35的酸性条件下 过氧化氢分解最慢,所以实验室应在pH约为35的酸性条件下保存过氧化氢溶液。 5.(2020广东,21,10分)某实验小组探究了溶质的质量分数对H2O2分解速率的影响。实验装置如图1所示, 用注射器加入不同浓度的H2O2溶液(见下表),实验中使用传感器装置测算生成O2的质量(圆底烧瓶内气 压变化在安全
29、范围),绘制氧气质量随时间变化的曲线,如图2所示。 图1 图2 实验编号 H2O2的质量分数(%) H2O2溶液的体积(mL) 对应曲线 3.4 10.0 a 2.4 10.0 b 1.7 10.0 c(待绘制) (1)实验前需准备不同浓度的H2O2溶液,若要配制100.0 g质量分数为2.4%的H2O2溶液,需质量分数为30% 的H2O2溶液 g。 (2)根据实验探究目的,从曲线a、b中,可得出的结论是 。 (3)计算实验条件下H2O2完全分解所得氧气的质量,并写出具体计算过程(1.5%5.0%H2O2溶液的密度 取值1.0 g/mL)。 (4)在图2中画出曲线c的大致位置及趋势。 答案答案
30、 (1)8.0(2分) (2)H2O2溶液的溶质质量分数越大,分解越快(2分) (3)解:设实验条件下H2O2完全分解生成氧气的质量为x。 2H2O2 2H2O + O2(1分) 234 32 10.0 mL1.0 g/mL3.4% x(1分) =(1分) x=0.16 g(1分) 答:实验条件下H2O2完全分解生成氧气的质量为0.16 g。(与设合并1分) (4)曲线c如图所示(1分) 2 34 32 10.0 mL 1.0 g/mL3.4% x 解析解析 (1)设需要30%过氧化氢溶液的质量为m,m30%=100.0 g2.4%,m=8.0 g。(2)根据图像可以看出, 在相同时间内,曲线a上的点都高于曲线b上的点,说明曲线a对应的实验生成的氧气质量大,而曲线a表示 的是较高浓度的过氧化氢溶液的分解曲线,所以可以看出过氧化氢溶液浓度越高,过氧化氢分解速率越 快。(4)曲线c对应的实验中过氧化氢溶液浓度最小,反应速率最慢,与a和b相比,相同时间内生成的氧气 质量小,且体积相同的溶液中含有的过氧化氢质量最少,所以最终生成氧气的质量最小,因此曲线c位于 曲线b下方。
