題型05定量實驗探究1．【2019年葫蘆島市】電解水實驗如圖所示，下列說法正確的是（）A．正極得到的氣體是氫氣 B．負極得到的氣體具有可燃性 C．該實驗說明水由氫氣和氧氣組成 D．實驗結束時產(chǎn)生的氫氣和氧氣的質量比為2∶1【答案】B【解析】A、電解水實驗的結論“正氧負氫，氫二氧一”，故正極得到的是氧氣，故A錯誤；B、電解水實驗的結論“正氧負氫，氫二氧一”，故負極得到的是氫氣，氫氣具有可燃性，故B正確；C、水是由氫元素和氧元素組成的，故C錯誤；D、電解水實驗的結論“正氧負氫，氫二氧一”，產(chǎn)生的氫氣與氧氣的體積比是2：1，質量比是1∶8，故D錯誤。故選B。2．【2019年哈爾濱市】分類、類比、推理是學習化學常用的方法。隨著科學研究的進展，化學實驗的方法也從定性到定量發(fā)生了質的轉變。若按實驗方法分類，應將實驗D和_________________（填字母）分為一類，依據(jù)是____________________________。A．碳酸鈉溶液與石灰水反應B．拉瓦錫研究空氣成分C．甲烷在空氣里燃燒D．鐵釘和硫酸銅溶液反應前后質量測定【答案】B 兩個實驗都進行的是定量實驗【解析】（1）A、C實驗研究的是物質的性質，B實驗通過定量實驗測定空氣中氧氣的含量，D實驗通過定量實驗，驗證質量守恒定律，所以按實驗方法分類，應將實驗D和B分為一類，依據(jù)是：兩個實驗都進行的是定量實驗。3．如圖為電解水的裝置。（1）a管和b管產(chǎn)生的氣體的體積比為（2）通電前，為增強導電性加入了少量的硫酸鈉，再加入酚酞溶液，溶液呈無色。通電一段時間后，a試管中收集到的氣體是___________；b試管中的水溶液呈紅色，說明b試管中溶液pH_______7（填“＞”、“＜”或“＝”）。【答案】（1）2:1（2）氧氣（或O2） ＞【解析】（1）電解水時“正氧負氫，氫二氧一”（2）a試管連接正極，收集到的氣體為氧氣；水中加入了酚酞，實驗過程中b試管溶液變紅，說明溶液呈堿性，pH＞7。4．【2019·浙江省衢州市】1674年，英國化學家約翰?梅猷為測定空氣中的氧氣含量開展如下實驗（裝置如圖甲）。I．將一根長度等于玻璃鐘罩最寬部分直徑的鐵棒橫放在鐘罩里，把裝有稀硝酸的陶罐通過鐵鉤掛在鐵棒上，用繩索將小鐵塊懸掛在陶罐的正上方（鐵塊的升降通過在鐘罩外拉動或放松繩索來實現(xiàn)）。Ⅱ．調整水槽中初始水位如圖乙，再使鐵塊浸入稀硝酸中，觀察到鐵塊表面迅速產(chǎn)生大量氣泡，鐘罩內(nèi)水面下降。[稀硝酸有強氧化性，能與鐵發(fā)生如下反應：4HNO3+FeFe(NO3)3+NO↑+2H2O]Ⅲ．當水位降至接近鐘罩口時（如圖丙），立即取出鐵塊，以防氣體外逸。IV．等待一段時間后，水面穩(wěn)定在如圖丁的位置。（一氧化氮會與氧氣等物質發(fā)生如下反應：4NO+3O2+2？4HNO3）分析與評價：（1）步驟Ⅳ中的“？”處應填____________。（2）從圖丙到圖丁過程中，鐘罩內(nèi)水位上升的原因是________________________________________________________________________。（忽略溫度變化的影響）（3）小科重復了上述實驗，雖實驗時裝置氣密性良好，且鐘罩內(nèi)液面上方氣體體積均能精確測量（即測定氣體體積的誤差忽略不計），但經(jīng)過多次實驗測定，發(fā)現(xiàn)每次測得空氣的含氧量都小于SKIPIF1<0，原因是________________________________________________________________________。【答案】（1）H2O（2）一氧化氮與氧氣參加了反應，氣體減少，使鐘罩內(nèi)氣壓減小，外界大氣壓大于鐘罩內(nèi)氣壓，水被壓入鐘罩，導致鐘罩內(nèi)水位上升（3）實驗中較難控制鐵與稀硝酸反應生成的一氧化氮恰好與裝置中的氧氣完全反應，無論是一氧化氮過量還是氧氣過量，均會使測定的結果偏小【解析】（1）根據(jù)質量守恒定律可知：步驟Ⅳ中的“？”處應填水；化學式為：H2O。（2）從圖丙到圖丁過程中，鐘罩內(nèi)水位上升的原因是：一氧化氮與氧氣參加了反應，氣體減少，使鐘罩內(nèi)氣壓減小，外界大氣壓大于鐘罩內(nèi)氣壓，水被壓入鐘罩，導致鐘罩內(nèi)水位上升。（3）測得空氣的含氧量小于SKIPIF1<0，原因是：實驗中較難控制鐵與稀硝酸反應生成的一氧化氮恰好與裝置中的氧氣完全反應，無論是一氧化氮過量還是氧氣過量，均會使測定的結果偏小。5．【2019·福建省】某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數(shù)”的探究實驗。【實驗1】按圖1所示裝置，用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。【實驗2】按圖2所示裝置，在集氣瓶內(nèi)壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑（其中輔助成分不干擾實驗），利用鐵銹蝕原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。（1）實驗1中，紅磷燃燒的主要現(xiàn)象是_________________________________________。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶的原因是______________________________________________________________________________。（2）為提高實驗的準確性，以上兩個實驗都需要注意的事項是__________________________________（寫一點）。（3）實驗過程中，連接數(shù)字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據(jù)圖3，圖4信息，____________________（填“實驗1”或“實驗2”）的測定方法更準確，判斷依據(jù)是__________________________________________________________________________________。（4）結合你的學習經(jīng)驗，若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，該替代物應滿足的條件是_________________________________________（寫兩點）。【實驗3】測定用排空氣法收集到的集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)。（5）甲同學設計圖5所示裝置進行測定。濃NaOH溶液的作用是_________________________________________（用化學方程式表示）。（6）乙同學提出，僅利用圖6所示裝置，在不添加其他試劑的前提下，也能測得集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)。為達到實驗目的，操作方法是_________________________________________。【答案】（1）產(chǎn)生了大量的白煙 氧氣被消耗，集氣瓶內(nèi)氣體壓強小于大氣壓（2）裝置的氣密性要良好（3）實驗2 反應后，實驗1集氣瓶內(nèi)剩余氧氣的提積分是8.6%，實驗2集氣瓶內(nèi)氧氣幾乎要耗盡（4）能夠和氧氣反應，生成物不影響測定結果（5）2NaOH+CO2Na2CO3+H2O（6）用冰水冷卻集氣瓶，打開K【解析】（1）實驗1中，紅磷燃燒的主要現(xiàn)象是：產(chǎn)生了大量的白煙等。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶的原因是：氧氣被消耗，集氣瓶內(nèi)氣體壓強小于大氣壓。（2）為提高實驗的準確性，以上兩個實驗都需要注意的事項是裝置的氣密性要良好等。（3）實驗過程中，連接數(shù)字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據(jù)圖3，圖4信息可知，實驗2測定方法更準確，判斷依據(jù)是：反應后，實驗1集氣瓶內(nèi)剩余氧氣的提積分是8.6%，實驗2集氣瓶內(nèi)氧氣幾乎要耗盡。（4）用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，該替代物應滿足的條件是能夠和氧氣反應，生成物不影響測定結果。（5）二氧化碳與氫氧化鈉反應生成了碳酸鈉和水，化學方程式是：2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。（6）由于密封裝置內(nèi)輕體的壓強隨溫度的降低而減小，為達到實驗目的，操作方法是用冰水冷卻集氣瓶，打開K，瓶內(nèi)為溫度降低，壓強減小，氫氧換鈉溶液被吸入，吸收了二氧化碳，可以測定出集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)。6．【2019年遼寧省葫蘆島市】實驗室用氯化鈉和水配制50g質量分數(shù)為6%的氯化鈉溶液。下列說法正確的是（）A．實驗步驟：計算、量取、溶解、裝瓶、貼簽B．量取水時，用規(guī)格為50mL的量筒C．實驗過程中玻璃棒攪拌的作用是散熱D．若在量取水時俯視讀數(shù)量取，則配制溶液的溶質質量分數(shù)小于6%【答案】B【解析】A、用氯化鈉和水配制50g質量分數(shù)為6%的氯化鈉溶液，首先計算配制溶液所需氯化鈉和水的質量，再稱量所需的氯化鈉和量取水，最后進行溶解、裝瓶、貼簽，故選項說法錯誤；B、溶質質量＝溶液質量×溶質的質量分數(shù)，配制50g質量分數(shù)為6%的氯化鈉溶液，需氯化鈉的質量＝50g×6%＝3g，溶劑質量＝溶液質量﹣溶質質量，則所需水的質量＝50g﹣3g＝47g（合47mL），可用規(guī)格為50mL的量筒，故選項說法正確；C、實驗過程中玻璃棒攪拌的作用是加快溶解速率，故選項說法錯誤；D、用量筒量取水時，俯視液面，讀數(shù)比實際液體體積大，會造成實際量取的水的體積偏小，則使溶質質量分數(shù)偏大，故選項說法錯誤。故選B。7．（2019·衡陽）某同學配制25g3%的NaCl溶液，整個操作過程如圖所示。回答下列問題：（1）配制溶液的正確操作順序為_____（填序號），其中操作錯誤的是_____（填序號）（2）用量筒量取液體時，讀數(shù)時視線要與量筒內(nèi)_____保持水平。（3）經(jīng)檢測，該同學配制的溶液溶質質量分數(shù)偏小，可能的原因是_____。【答案】（1）②①⑤③④①（2）凹液面的最低處（3）用量筒量取水時，仰視液面讀數(shù)【解析】（1）配制25g3%的NaCl溶液，首先計算配制溶液所需氯化鈉和水的質量，再稱量所需的氯化鈉和量取水，最后進行溶解，故配制溶液的正確操作順序為：②①⑤③④；托盤天平的使用要遵循“左物右碼”的原則，圖中所示操作砝碼與藥品位置放反了，所以操作錯誤的是：①。（2）用量筒量取液體時，讀數(shù)時視線要與量筒內(nèi)凹液面的最低處保持水平，故填：凹液面的最低處。（3）用量筒量取水時，仰視液面，讀數(shù)比實際液體體積小，會造成實際量取的水的體積偏大，則使溶質質量分數(shù)偏小；用托盤天平稱量食鹽時，砝碼和食鹽放反了，會造成實際所取的溶質的質量偏小，則使溶質質量分數(shù)偏小（合理即可）。8．（2019·湘潭）某化學課外興趣小組欲配制80g質量分數(shù)為12%的氫氧化鈉溶液來制作“葉脈書簽”。（1）需要氫氧化鈉固體的質量為__________g。（2）稱量時，氫氧化鈉固體應放在__________（填“濾紙”或“燒杯”）中。（3）下列說法或操作正確的是__________（填字母序號）。A配制該溶液時所需的玻璃儀器中不包括玻璃棒B用量程為100mL的量筒量取所需要的水C將稱量好的固體倒入裝有水的量筒中溶解（4）在量取水的體積時，若采用仰視的方法讀數(shù)，則所配制的氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數(shù)將__________（填“偏大”或“偏小”）。（5）某同學用蒸餾水潤濕了的pH試紙來測定配制好的溶液的pH值時，他測得的結果會__________（填“偏大”、偏小”或“不變”）。（6）該興趣小組的同學提出還可以用配制好的氫氧化鈉溶液和稀鹽酸進行中和反應實驗，具體操作如下圖：在燒杯中加入10mL的氫氧化鈉溶液，滴入幾滴酚酞溶液，此時溶液呈__________色。接著加入一定量的稀鹽酸，用玻璃棒攪拌后發(fā)現(xiàn)溶液為無色，此時__________（填“能”或“不能”）得出兩者恰好中和的結論。以下操作及實驗現(xiàn)象能證明加入的鹽酸為過量的是__________（填字母序號）。A加入少量鐵粉，無明顯現(xiàn)象B滴加紫色石蕊溶液，攪拌后溶液變藍C加入碳酸鈉溶液，產(chǎn)生氣泡【答案】（1）9.6（2）燒杯（3）B（4）偏小（5）偏小（6）紅不能C【解析】（1）溶質質量=溶液質量×溶質的質量分數(shù)，配制80g質量分數(shù)為10%的氫氧化鈉溶液，需氫氧化鈉的質量=80g×12%=9.6g。（2）氫氧化鈉具有腐蝕性，稱量時，氫氧化鈉固體應放在燒杯中。（3）A、配制該溶液時所需的玻璃儀器中包括玻璃棒，需要玻璃棒攪拌，加速溶解，故選項錯誤；B、溶劑質量=溶液質量-溶質質量，則所需蒸餾水的質量=80g-9.6g=70.4g；水的密度為1g/cm3，則根據(jù)V=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=70.4cm3=70.4mL。用量程為100mL的量筒量取所需要的水，故選項正確；C、溶解應在燒杯中，量筒只能量取液體，故選項錯誤。故選B。（4）在量取水的體積時，若采用仰視的方法讀數(shù)，則所配制的氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數(shù)將偏小，因為量取的水多了。（5）氫氧化鈉溶液顯堿性，當溶液的pH大于7時，呈堿性，且pH越大，堿性越強；不能用水濕潤pH試紙，否則稀釋了待測溶液，使氫氧化鈉溶液的堿性減弱，測定結果偏小。（6）氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞溶液變紅色。接著加入一定量的稀鹽酸，用玻璃棒攪拌后發(fā)現(xiàn)溶液為無色，此時不能得出兩者恰好中和的結論，因為恰好反應，或稀鹽酸過量，都會使溶液變?yōu)闊o色。A、鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，加入少量鐵粉，無明顯現(xiàn)象，說明溶液中沒有稀鹽酸，不符合題意；B、滴加紫色石蕊溶液，攪拌后溶液變藍，說明溶液顯堿性，說明溶液中沒有稀鹽酸，不符合題意；C、加入碳酸鈉溶液，產(chǎn)生氣泡，說明溶液中有稀鹽酸，稀鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水、二氧化碳，符合題意。故選C。9．（2017?營口）某化學小組欲配制49g溶質質量分數(shù)為20%的稀硫酸來進行實驗，老師為他們提供了溶質質量分數(shù)為98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm3）．（1）通過計算，需要用到溶質質量分數(shù)為98%的濃硫酸的質量是g．（2）量取濃硫酸時仰視讀數(shù)（其他操作正確），則配制的稀硫酸的溶質質量分數(shù)（填“大于”、“小于”或“等于”）20%．（3）A和B是兩個同學稀釋濃硫酸操作的示意圖，正確的是（填“A”或“B”）．（4）玻璃棒攪拌的作用是。【答案】（1）10 （2）大于 （3）B （4）攪拌，使熱量及時地擴散【解析】（1）設需要用到溶質質量分數(shù)為98%的濃硫酸的質量為x，根據(jù)溶液稀釋前后溶質的質量不變，則49g×20%＝x×98%x＝10g．（2）用量筒量取水時，仰視液面，讀數(shù)比實際液體體積小，會造成實際量取的濃硫酸的體積偏大，則使溶質質量分數(shù)偏大．（3）稀釋濃硫酸時，要把濃硫酸緩緩地沿器壁注入水中，同時用玻璃棒不斷攪拌，以使熱量及時地擴散；一定不能把水注入濃硫酸中，故正確的是B。（4）稀釋過程中，玻璃棒的作用攪拌，使熱量及時地擴散。10．初三某化學興趣小組同學。依據(jù)教材實驗對化學反應前后質量變化進行了探究。【查閱資料】碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳氣體。【實驗裝置設計】甲、乙、丙小組同學分別設計如圖裝置：【討論與探究】（1）甲小組實驗中，白磷燃燒時，在錐形瓶底部加入少量水，其目的是：。（2）請根據(jù)乙組和丙組設計的“質量守恒定律”的實驗裝置進行探究，并按要求完成乙組和丙組。①乙組實驗結束后可觀察到天平（是或否）平衡；此反應（填“遵守”或“不遵守”）質量守恒定律。②丙組過氧化氫溶液分解反應前后各物質質量總和的測定，得出參加化學反應的各物質的質量總和（填“大于”、“等于”或“小于”）反應后生成的各物質的質量總和。該反應中二氧化錳起作用。【實驗結論】通過甲、乙、丙實驗探究，你得到的結論是：。【實驗分析】化學反應的過程是重新組合的過程，即在一切化學反應中，反應前后原子的沒有改變，原子的沒有增減，原子的也沒有變化，所以化學反應遵守質量守恒定律。【反思與交流】通過甲、乙、丙小組實驗的探究，你得到的啟示是：。【答案】【討論與探究】（1）吸收白磷燃燒時放出的熱量，讓裝置快速冷卻，同時防止錐形瓶局部驟熱而炸裂；（2）①否；遵守；②等于；催化；【實驗結論】參加化學反應的各物質質量總和等于生成的各物質質量總和；【實驗分析】原子；種類；數(shù)目；質量；【反思與交流】有氣體參加或生成的反應，應該在密閉容器中進行實驗。【解析】【討論與探究】（1）甲小組實驗中，磷燃燒時，在錐形瓶底部加入少量水，其目的是吸收白磷燃燒時放出的熱量，讓裝置快速冷卻，同時防止錐形瓶局部驟熱而炸裂；故填：吸收白磷燃燒時放出的熱量，讓裝置快速冷卻，同時防止錐形瓶局部驟熱而炸裂；（2）①乙組實驗中，鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，二氧化碳從裝置中逸出，可觀察到現(xiàn)象是燒杯內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，天平指針偏向右盤，天平不平衡；此反應中，天平失去平衡是由于二氧化碳逸出導致的，因此該反應仍然遵守質量守恒定律。故填：否；遵守；②丙組過氧化氫溶液分解反應前后各物質質量總和的測定，得出參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和；該反應中，過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，因此二氧化錳起催化作用。故填：等于；催化；【實驗結論】通過甲、乙、丙實驗探究，你得到的結論是參加化學反應的各物質質量總和等于生成的各物質質量總和；故填：參加化學反應的各物質質量總和等于生成的各物質質量總和；【實驗分析】化學反應的過程就是分子分成原子，原子不再分，而是院子重新組合得新的分子的過程，因此，一切化學反應前后，原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質量都沒有改變，所以化學反應中存在質量守恒定律；故填：原子；種類；數(shù)目；質量；【反思與交流】通過對以甲、乙、丙小組實驗的探究，得到的啟示是有氣體參加或生成的反應，應該在密閉容器中進行實驗。故填：有氣體參加或生成的反應，應該在密閉容器中進行實驗。11．U型玻璃管是常見的化學儀器，在實驗中有廣泛的應用。（1）借助U型玻璃管探究微粒的性質，如圖1所示，打開玻璃旋塞，觀察到濕潤的紅色石蕊試紙從左到右先后變藍，該實驗說明分子，濕棉花的作用是。（2）借助U型玻璃管探究鋼鐵銹蝕的條件，如圖2所示：①一段時間后潮濕的鋼絲棉有明顯銹跡，干燥的鋼絲棉沒有銹跡，此現(xiàn)象說明。②實驗結束時，細心的同學發(fā)現(xiàn)浸沒在涼開水中的鋼絲棉也有少量銹跡，說明本實驗有不完善之處，請利用原有裝置提出具體改進方案。（3）借助U型玻璃管粗略測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，如圖3所示，得出空氣中氧氣體積分數(shù)約為五分之一的實驗現(xiàn)象是。【答案】（1）分子在不停地運動；吸收氨氣防止進入空氣，污染環(huán)境（2）①鋼鐵銹蝕需要水；②在盛有涼開水的U型管兩端液面上滴加植物油（3）U型管左側液面上升到刻度4處【解析】（1）借助U型玻璃管探究微粒的性質，如圖1所示，打開玻璃旋塞，觀察到濕潤的紅色石蕊試紙從左到右先后變藍，該實驗說明分子在不停地運動；氨氣進行空氣會污染環(huán)境，所以要用濕棉花吸收氨氣防止進入空氣，污染環(huán)境；（2）①由于鋼鐵銹蝕的條件是鋼鐵與空氣和水同時接觸。所以一段時間后潮濕的鋼絲棉有明顯銹跡，干燥的鋼絲棉沒有銹跡，此現(xiàn)象說明鋼鐵銹蝕需要水；②實驗結束時，細心的同學發(fā)現(xiàn)浸沒在涼開水中的鋼絲棉也有少量銹跡，說明有少量氧氣進入了涼開水中使鋼絲生銹，為了控制變量﹣﹣氧氣，在盛有涼開水的U型管兩端液面上滴加植物油可以防止氧氣進入涼開水中；（3）借助U型玻璃管粗略測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，如圖3所示，得出空氣中氧氣體積分數(shù)約為五分之一的實驗現(xiàn)象是U型管左側液面上升到刻度4處。12．某興趣小組設計如下實驗探究質量守恒定律。（1）如圖甲，小柯將燒杯放在天平左盤，使天平重新平衡。然后取下燒杯把鐵釘放入試管中，一段時間后，再把燒杯放回天平左盤，最后天平是否平衡？。反應后試管內(nèi)溶液的質量（選填“增加”、“減少”或“不變”）。（2）如圖乙，小妍將燒杯放在天平左盤，使天平重新平衡。然后傾斜燒杯使鹽酸與石灰石粉末混合，一段時間后再把燒杯放回天平左盤，發(fā)現(xiàn)天平不再平衡。其原因是。小柯對該實驗裝置進行改進，把燒杯換成錐形瓶（如圖丙，裝置氣密性良好）。你認為能否驗證質量守恒定律并闡述理由：。（3）小妍想測定實驗所用石灰石中碳酸鈣的質量分數(shù)，取6克石灰石粉末與足量的稀鹽酸充分反應，反應后總質量減少2.2克。求石灰石中碳酸鈣的質量分