化学实验探究题-初中科学竞赛精选试题(详解)

1、在常温时，在室内进行二氧化碳与不同溶质质量分数氢氧化钠溶液反应的实验，装置如下图

所示：（试管是1.8cm×18cm的中型试管（约40mL），观察到NaOH液面上升17mL所用的时间见右下图）

（1）液面上升最快时，氢氧化钠溶液溶质的质量分数约为20 %。

（2）为什么氢氧化钠溶液的溶质质量分数很大时，液面上升的速度反而变慢，主要是因为表面生成Na2CO3膜阻碍CO2与NaOH反应；要使上升速度加快，应采用的实验措施是振荡试管，使不能生成Na2CO3晶膜。

2.天然水中一般都溶有Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2等物质，在加热条件下，这些溶解的物质会变成溶解度更小的碱和碳酸盐等其它物质，所以热水壶中常会形成由碱和碳酸盐等组成的水垢。

甲、乙、丙三位同学试图探究水垢主要由什么物质组成，他们确定水垢中含有Mg（OH）2,和CaCO3后，提出可能含有Ca（OH）2和MgC03的猜测。为了验证猜测，他们进行下列研究，请回答有关问题：

（1）通过实验发现，水垢中不存在Ca（OH）2，他们采用的实验方法是将水垢研细，用蒸馏水浸泡水垢，浸出液中通CO2（或加碳酸钠或滴加酸碱指示剂）。

（2）甲同学设计如图所示的装置，利用一定量的水垢与足量的稀盐酸反应，待产生气泡停止后，测量B装置增加的质量，从而推出混合物的组成。这种方案受到乙、丙同学的反对，请说明反对的理由。

答：该装置不能充分吸收产生的CO2，有部分还残留在容器中,另外有水蒸气混入等; （3）甲改进了装置后，利用正确的方法测得5 g水垢与足量的稀盐酸反应后，放出2.2g C02。请通过计算，回答该水垢的主要成分有哪些?

解：从 CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ 100 44 X 2.2 得：X＝5克。

分析：由于水垢中一定含有Mg(OH)2和CaCO3，而Mg(OH)2不产生CO2，这样的话，５克样品产生的CO2一定小于2.2克。

现在，CO2刚好是2.2克，说明原水垢中肯定还有一种比CaCO3产生CO2更多的物质。 从MgCO3+2HCl==MgCl2+H2O+CO2↑

84 44 5 Y 得：Y> 2.2克

由此可见，水垢中的主要成分一定有CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2。

3.小意和小思同学对化学计算很有心得．以下是他们解答一道计算题的实录．请你一起参与研究并完成相关问题．（计算结果精确到0.01） 【题目】已知：2KCl𝑂3

𝑀𝑛𝑂2△

2KCl+3𝑂2，将10g氯酸钾和2g二氧化锰混合后放入试管中加

热，收集所需量的氧气后，停止加热让试管冷却，称得试管内剩余固体的质量为7.2g．求生成氯化钾的质量． （1）小意很快得到（10g+2g-7.2g）是O2（填化学式）的质量，进而求出KCl的质量是7.45g．

请你简单写出小意计算KCl的质量的过程． （2）小思依据上述计算的结果发现题目数据有问题．请你通过简单的计算，论证他的发现．

所剩固体的质量=7.45g+2g=9.45g＞7.2g，所以题目有错误． （3）如何才能更正该题呢？小意和小思认为有许多方法，例如将题目中“10g氯酸钾”改为“ag氯酸钾”，其它物质的质量不变，则a的取值范围是5.2g＜a≤8.55g.

① 如果完全反应后剩余固体质量为7.2g，则氯酸钾质量为y， 𝑀𝑛𝑂2

2KCl+3𝑂2 △245 149 y 7.2g-2g 2KCl𝑂3

∴149=7.2𝑔−2𝑔 解之得：y=8.55g；

②假设氯酸钾没有反应，则其质量为：7.2g-2g=5.2g．

由于氯酸钾一定会分解，只是分解完全与否的问题，所以氯酸钾质量一定大于5.2g．

故a的取值范围是：5.2g＜a≤8.55g．

3. （2009•杭州）在课外活动中，老师要求学生自制一个总质量为400克左右，不使用电力的四轮小车，并比赛小车在摩擦力很小的水平道路上一次运行的距离谁最远．张明制作了如右图所示的一辆小车，他往试管中加入两种试剂，塞紧塞子，过一会小车向前运动了．

245

𝑦

（1）理论上，在加入的两种试剂总质量相同的条件下，请在下列试剂中选择最符合比赛要求的试剂：①锌粉、②铁粉、③铜粉、④10%的稀硫酸、⑤10%的盐酸溶液．你选择的试剂是②、⑤（填序号），在试管中发生反应的化学方程式为Fe + 2HCl === FeCl2 + H2↑；

（2）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，若要使小车的运动速度比（1）中所选试剂时快，应往试管中加入哪两种试剂①⑤（填序号，从上一小题中提供的试剂中选）？（提示：10%的稀硫酸比10%的盐酸溶液pH要大）

（3）若仍选用以上试剂，在不改变试剂质量及道路和动力的条件下，如何使张明的小车跑得更远？请提出一种改进的方法车子用密度小的材料做使质量小点（车体做成流线形等） （4）有同学根据同样的推进原理，但不进行化学反应，也能使小车运动．他选用的方法可能是向试管中加固体氢氧化钠、铵、干冰或给水加热等。

4.某学习小组的三位同学为测定镀锌铁皮的锌镀层的厚度，提出了各自的设计方案．（忽略锌镀层的氧化）

（1）甲同学的方案是先用盐酸将镀锌铁皮表面的锌反应掉，通过差量计算出锌的质量，然后再由锌的密度算出锌层的体积，最后由体积除以镀锌铁皮的面积计算得到锌层的厚度．在实际操作中，甲同学的方案存在一个很大的问题是由于铁也会与盐酸反应产生氢气，因此很难判断什么时候锌正好反应掉而铁没有反应．

（2）乙同学是通过查阅资料，知道Zn（OH）2既可以与酸也可与碱反应，于是设计了如下方案：

配制5%的盐酸1L （ρ=1.025g/cm ），需取用36.5%（ρ=1.181g/cm）的盐酸118.9mL（保留一位小数）．配制过程中用到的玻璃仪器，除烧杯外，还有量筒、玻璃棒．步骤③的操作是洗涤．

若使用的镀锌铁皮的质量为28.156g，最后称得灼烧后固体的质量为40.000g，镀锌铁皮的长5.10cm，宽5.00cm，锌的密度为7.14g/cm3，则锌层的厚度为4.28μm。

（3）丙同学的方案是通过如图所示装置，测量镀锌铁皮与强酸反应产生气体的质量来计算锌层的厚度．己知镀锌铁皮质量为18.200g，加入稀硫酸质量为140g，则稀硫酸的质量百分比浓度至少应大于22.75%．若改用浓盐酸，则测出锌的厚度会偏大（填“偏大”、“偏小”、或“无影响”）．

（4）实验后，将乙同学和丙同学的结果进行比较，发现他们对同种镀锌铁皮的测量结果差异很大，你认为谁的方案更加可靠呢？

乙同学．原因是锌和铁的原子量差异不大，镀锌铁皮中两者的比例的改变造成与酸反应后产生氢气质量的改变非常微小，对称量的要求很高．另外在实验的过程中随着气体的产生也会带走水蒸气，造成实验结果的不可靠

铁也会与盐酸反应产生氢气，因此很难判断什么时候锌正好反应掉而铁没有反应进行解答；

分析（2）设需取用36.5%（ρ=1.181g/cm3）的盐酸的质量为x 5%×1L×1.025g/cm3=36.5%×x x=140.4g 盐酸的体积=

140.4𝑔1.181𝑔/𝑐𝑚3

33

=118.9mL

56×2

由题意知40.000g为氧化铁的质量，所以铁的质量=40.000g×56×2+16×3×100%=28.000g 所以锌的质量=28.156g-28.000g=0.156g 设锌层的厚度为y

则0.156g=5.10cm×5.00cm×y×2×7.14g/cm3，y=0.000428cm=4.28μm

配制过程中用到的玻璃仪器，除烧杯外，还有量筒、玻璃棒．步骤③的操作是洗涤． （3）根据同质量的锌和铁反应消耗硫酸的质量，铁消耗硫酸的质量多，所以假设18.200g

全部是铁，设消耗硫酸的质量分数为z Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑． 56 98

18.20g 140g×z

5698

= 18.20𝑔140𝑔×𝑧z=22.75%

若改用浓盐酸，因为浓盐酸具有挥发性，会使得测的气体的质量偏大，所以导致锌的质量偏大，所以测出锌的厚度会偏大；