专题3 证明化学反应发生（化学实验思维）-2023-2024学年九年级化学实验探究同步培优（通用版）

2023-2024学年九年级化学实验探究同步培优（通用版）

九年级化学实验探究同步培优

专题3证明化学反应发生（化学实验思维）

姓名：_________ 班级：_________ 学号：_________

专题设置理念

1.通过学习二氧化碳与石蕊反应初步了解到证明化学反应发生需要验证新物质的专题证明产生

2.通过类比Ca(OH)2与NaOH物质结构类推反应产物同时深入思考推出证明化学反应发生也可以证明反应物减少

一、实验探究题

1．欲证明“与能发生化学反应”，化学化学化学某化学兴趣小组进行了以下探究实验（实验装置中夹持仪器、反应发生电脑均已略去）。实验思维实验

实验一：小亮同学按图1所示装置进行实验

实验前型管两端液面相平，学年将溶液滴入试管中，年级待反应后恢复到室温，探究同步通用型管中的培优液面左高右低。

（1）小亮同学根据型管中液面高度变化得出结论：与发生了化学反应，专题证明该反应的化学化学化学化学方程式是___________________________。

（2）小明认为仅凭型管中液面高度变化，反应发生不足以得出”与发生了化学反应”的实验思维实验结论，理由是学年____________________________________。

（3）实验二：为获得充足的年级证据，兴趣小组设计了图2所示装置进行实验探究，探究同步通用并利用压强传感器测定实验过程中三颈瓶内压强的变化。

按图2所示，打开压强传感器，观察到三颈瓶内初始压强为，将滴有酚酞试液的适量氢氧化钠溶液快速推入瓶内，振荡充分反应。待压强不再减小后，再将适量的稀盐酸快速推入瓶内，振荡充分反应。待压强不再增大后，将两个注射器活塞先后拉回原位（不进行活塞操作时，活塞不能自主移动）。瓶内压强变化如图3所示。

滴有酚酞试液的溶液呈_________色。

（4）向瓶内推入适量稀盐酸后，能证明与已发生了反应的现象是_________，产生此现象的反应的化学方程式是___________________________。

（5）图3中，_________（填序号）段的压强比初始压强低，说明瓶内的水能吸收。

①段 ②段 ③段

（6）图3中，段压强远低于段压强，能够说明____________________________________。

2．实验是学习化学的一条重要途径。可供选择的实验药品有大理石、KClO3、MnO2、蒸馏水、石蕊纸花（若干）和质地软的矿泉水瓶等，相关实验装置如下图所示。

（1）Ⅰ组：实验室制取O2和CO2

仪器a的名称是_________。

（2）小明用A装置制取O2，反应的化学方程式为____________________________________，待____________________________________才开始收集；小松想制取CO2，需要补充的药品名称为_________，若制取较多的CO2应选用的装置_________（填字母）。

（3）Ⅱ组：CO2的性质

为证明二氧化碳能与水反应，实验操作为____________________________________________________________________________________________________________________

（4）用质地软的矿泉水瓶收集一瓶CO2气体，往瓶中加入约体积的蒸馏水，立即旋紧瓶盖，振动。观察到矿泉水瓶_________，得出的实验结论为___________________________。

3．欲证明“NaOH和CO2发生了化学反应”，某兴趣小组进行了以下探究：

（1）从压强变化的角度探究。

①利用图1装置进行实验，先挤压胶头滴管，再打开止水夹，观察到烧瓶内形成红色“喷泉”，原因是烧瓶内压强_________（填“大于”或“小于”）外界大气压；

②利用图2装置进行实验，分别将等体积的NaOH溶液和水同时注入盛有等体积CO2的玻璃容器中。证明CO2与NaOH溶液发生反应的实验现象是____________________________________。

（2）利用“数字化实验”探究。

利用图3装置进行实验，a点时推入NaOH溶液，b点时推入稀盐酸。

①ab段对应反应的化学方程式___________________________；

②bc段压强不变的原因是_______________________________________________________________；

③证明CO2与NaOH溶液发生反应的实验事实是_____________________________________________（根据图4曲线变化情况来回答）。

（3）氯碱工业生产的烧碱样品中常含有Na2CO3等杂质。检验烧碱样品中是否含有Na2CO3，可选择的试剂是_________（填字母）；

A．稀盐酸 B．澄清石灰水 C．酚酞

4．碱与非金属氧化物反应的研究是一项重要的课题。某兴趣小组同学以“探究CO2与NaOH溶液的反应”为主题开展项目式学习。兴趣小组同学将CO2通入NaOH溶液中，发现无明显现象，为了证明该反应发生了，他们设计了如下探究实验：

（1）【任务一】

通过做对比实验证明CO2与NaOH溶液反应：小明取一充满CO2的矿泉水瓶，加入一定量的水，立即拧紧瓶盖，振荡，发现瓶子变瘪。小明另取一相同大小的充满CO2的矿泉水瓶，向其中加入与水等体积的NaOH溶液，立即拧紧瓶盖，振荡，得到溶液A，此时观察到的现象是______________________________________________________。

（2）【任务二】

检验CO2与NaOH溶液反应的产物，小红取任务一所得溶液A少许，向其中滴加足量的稀盐酸，观察到有气泡产生。

【任务三】改进实验继续探究，小组同学设计如图实验。(装置已连接好，气密性良好，止水夹a和b已关闭，部分仪器已略去)

【查阅资料】①CO2与乙醇不反应，本实验条件下CO2在乙醇中的溶解忽略不计。

②常温下NaOH易溶于乙醇，Na2CO3微溶于乙醇。

把注射器Ⅰ中氢氧化钠的乙醇溶液注入充满CO2的三口烧瓶中，轻轻振荡，观察到的现象是___________________________。

（3）把导管d移出石灰水，打开止水夹a、b，再从导管c端往三口烧瓶中鼓入N2，目的是___________________________，过了一段时间后，先把导管d放入澄清石灰水中，接着关闭止水夹a，再把注射器Ⅱ中的稀盐酸注入三口烧瓶内，观察到三口烧瓶中产生气泡，气球变瘪还观察到_________(填现象)，从生成物角度验证了CO2与NaOH溶液发生了反应。

（4）【任务四】拓展延伸：探究溶液的pH和温度变化：兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的NaOH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，结果如图甲、图乙所示。

【查阅资料】

本实验条件下，Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5。图甲中，AB段发生反应的化学方程式为___________________________。

（5）图乙中，DE段温度变化的原因是___________________________。

（6）【反思感悟】

实验从CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化，以及_________变化等视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应，对于现象不明显的化学反应，可以通过现代技术手段进行数据测定，实现反应过程的“可视化”。

5．欲证明“CO2与NaOH发生了化学反应”，某化学兴趣小组进行以下探究实验（实验装置中夹持仪器已略去）。

（1）【实验1】按图1所示装置进行实验。

实验前U型管两端液面相平，将NaOH浓溶液滴入试管中，恢复到室温后，U型管中的液面左高右低。据此，甲同学得出“CO2与NaOH发生了化学反应”的结论。

U型管中的液面高度发生变化的原因是______________________________________________________。

（2）乙同学认为得出上述结论的证据不充足，理由是________________________________________________________________________________________。

（3）【实验2】按图2所示装置进行实验。

查阅资料：I.CaCl2溶液呈中性。

I.一定条件下可发生反应

实验步骤如下：①检查装置的气密性，往装置中装药品；

②关闭K1、K2，将注射器中的NaOH浓溶液缓缓推入A中；

③A中物质充分作用后，打开K1；

关闭K1，打开K2，将注射器活塞向上拉，C中溶液倒吸入A中。

写出步骤③中打开K1后出现的现象：__________________。上述现象仍不足以证明CO2与NaOH发生了化学反应，理由是____________________________________。

（4）步骤④中，若观察到_________（填现象），证明CO2与NaOH发生了化学反应。CO2与NaOH反应的化学方程式为___________________________。

（5）【实验3】某兴趣小组利用压强传感器研究NaOH溶液吸收CO2的情况。

实验步骤如下：

①用3个250mL的烧瓶收集满纯净的CO2，连接压强传感器，同时采集数据；

②用注射器同时等速度分别注入三种不同浓度的NaOH溶液各l5mL；

③片刻后，同时振荡烧瓶，等待反应完成，采集的数据如图3所示。

a、b、c三组实验中所用NaOH溶液的浓度由大到小的顺序是_________。

（6）t2时刻对应的操作是_________。

（7）t1时刻后b曲线呈这种形态的原因是_________________________________________________________________________________。

6．化学反应往往伴随着一些现象的发生，但CO2与NaOH溶液的反应没有明显现象，为了通过一些明显的实验现象，说明CO2与NaOH溶液发生了反应，某校研究性学习小组设计了如图所示的几个实验装置：

请你分析他们的设计示意图，回答下列问题：

（1）甲同学认为上述实验是可行的，其共同的原理是____________________________________；乙同学认为上述实验不严谨，其理由是______________________________________________________。

（2）为了进一步验证CO2与NaOH溶液已经发生反应，生成了新物质。请你设计一个简单实验检验生成的新物质。

7．实验小组的同学探究不同的配制方法对紫色石蕊溶液显色的影响。

【查阅资料】石蕊能溶于水或乙醇中。

【进行实验1】分别用某品牌的石蕊1g进行4种方法的石蕊溶液配制。

【解释与结论】

（1）方法①配制的石蕊溶液中，溶质是_________。

（2）方法④中，加蒸馏水稀释至100mL时，加入的蒸馏水体积大于20mL。说明分子具有的性质是__________________。

（3）【进行实验2】用4种方法配制的石蕊溶液进行显色实验：向被测溶液中滴加石蕊溶液。

【解释与结论】

通过实验可得出饱和碳酸钠溶液呈_________（填“酸性”或“碱性”）。

（4）向饱和二氧化碳溶液中滴加石蕊溶液呈浅红色，用化学方程式解释其原因：__________________。

（5）进行实验2时，需要控制的相同条件是：取用被测溶液的体积相同、___________________________。

（6）【反思与评价】

经实验证明，配制方法④的滤渣中还有较多未溶解的石蕊。实验方案是：向滤渣中加入50mL蒸馏水，__________________。

（7）用方法④配制的石蕊溶液进行显色实验时现象不明显，原因可能是__________________。

8．化学小组用图1装置验证二氧化碳与水的反应。

C中石蕊溶液没有变为紫色

C中石蕊溶液变为紫色

（1）A中反应的化学方程式为____________________________________。

（2）乙组C中反应的化学方程式为___________________________。

（讨论与交流）同学们认为甲组C中石蕊溶液没有变为紫色，是因为浓盐酸挥发出过多的HCl溶于石蕊溶液。

（提出猜想）盐酸的挥发性与浓度有关。

（进行实验）用图2装置研究不同浓度盐酸的挥发性。用离子传感器测定烧杯中所得溶液的氯离子浓度（氯离子浓度可以近似表示挥发出的HCl的量），实验数据见下表。

盐酸浓度与氯离子浓度的对应关系（相同时间内测得）

分析表中数据，能够得出盐酸的挥发性与浓度的关系是_________________________________________________________________________________。

（得出结论）猜想正确

（实验反思）甲组石蕊溶液变红不能证明二氧化碳与水反应。

（实验改进）甲组同学在装置A与装置B之间连接装置D。三个装置之间导管口的连接顺序是：a→→_________→b。选择饱和NaHCO3溶液除杂的原因是____________________________________。

9．某化学兴趣小组对二氧化碳的性质进行了相关探究。

【阅读资料】a．湿润的蓝色石蕊试纸遇碳酸变红色。

b．氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应，能有效吸收二氧化碳。

（1）Ⅰ、探究二氧化碳的性质。

取一个二通管，在二通管的上部和下部各放一张湿润的蓝色石蕊试纸，然后将其与二氧化碳发生装置相连，如图1所示。打开分液漏斗注人稀盐酸，写出稀盐酸与大理石发生反应的化学方程式：____________________________________。

（2）若观察到二通管中_____________________________________________，说明二氧化碳的密度比空气的大。

（3）Ⅱ、探究二氧化碳的收集方法。

【提出问题】对于二氧化碳的收集方法，兴趣小组甲同学认为只能用向上排空气法收集，乙同学认为还可以采用排水法收集。

【设计实验】

步骤①：针对提出的问题，小组同学利用图1中反应装置制取二氧化碳。

步骤②：将二通管改成锥形瓶作收集装置，并采用以下三种方法收集。

方法一：当反应装置开始产生二氧化碳15s后，用排水法收集二氧化碳气体备用。

方法二：当反应装置开始产生二氧化碳15s后，用向上排空气法收集二氧化碳备用（收集时间和方法一一样长）。

方法三：当反应装置开始产生二氧化碳15s后，用向上排空气法收集二氧化碳，将点燃的木条放在锥形瓶瓶口，待木条熄灭（视二氧化碳收集满）立即盖上玻璃片备用。

步骤③：将一定浓度的足量氢氧化钠溶液分别滴入以上锥形瓶中，利用压强传感器检测瓶内气压变化情况、二氧化碳纯度，结果如图2、下表所示：

收集二氧化碳时，15s以后再收集的目的是___________________________；根据数据可知_________（选填“甲”或“乙”）同学的说法不正确。

（4）根据实验数据分析，用燃着的木条检验二氧化碳集满是否准确，并说明理由：______________________________________________________。

（5）结合图2、3分析，除了（3），（4）结论外，还可以得到的结论是___________________________（写一条）。

10．学习二氧化碳性质时，将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中，观察到紫色石蕊溶液变红，下列是某化学兴趣小组对紫色石蕊溶液变红色原因的实验探究。

（知识储备）浓硫酸可以吸收水分。

（提出问题）是什么物质使紫色石蕊变红色的？

（提出假设）①二氧化碳使紫色石蕊变为红色。②水使紫色石变为红色。③二氧化碳和水反应生成的碳酸使紫色石蕊变为红色。

（设计实验）

请根据他们的实验，回答下列问题

（1）装置A的作用是__________________。

（2）实验过程中，B内试纸的颜色没有变化，这说明____________________________________。

（3）C装置中未通入二氧化碳之前，在紫色石蕊试纸上滴入蒸馏水，未见试纸颜色变化，说明假设________不成立（填序号，下同），之后通入二氧化碳，看到试纸变红，由此说明假设_________成立，原因是__________________（用化学方程式填空）。

（4）D中反应的化学方程式为___________________________。

…………

参考答案

1．（1）

（2）二氧化碳能溶于水，且可与水反应 （3）红

（4）有气泡生成； （5）③

（6）二氧化碳易与氢氧化钠发生化学反应

…………

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