北京市朝阳区三年（2020-2022）中考化学模拟题分题型分层汇编-15科学探究题

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北京市朝阳区三年（2020-2022）中考化学模拟题分题型分层汇编-15科学探究题

一、科学探究题
1．（2020·北京朝阳·统考一模）84消毒液是生活中常用的一种消毒液，主要成分为次氯酸钠(NaClO)。实验小组对其进行研究。
【查阅资料】
Ⅰ. NaClO溶液呈碱性。
Ⅱ.消毒杀菌的原理是使菌体蛋白质变性，变性程度越大，消毒液消毒杀菌效果越好。鸡蛋清中的蛋白质发生变性反应时变为白色固体物质。
Ⅲ.ORP指84消毒液的漂白能力，ORP数值越大，84消毒液的漂白能力越强。
【进行实验】
实验1：制备84消毒液
某同学制作了一种84消毒液发生器(如图所示)，用石墨作电极，电解饱和氯化钠溶液，即可制得消毒液。

实验2：在鸡蛋清中加入不同浓度的消毒液，静置15min现象如下表。
序号
2-1
2-2
2-3
2-4
实验
操作




实验现象
液体表面产生大量气泡，无其他现象
液体中产生大量白色固体
液体中产生少量白色固体
液体中产生极少量白色固体

实验3：探究84消毒液漂白性的影响因素
序号
3-1
3-2
实验操作
取烧杯倒入30mL浓度为1：100的84消毒液，将烧杯放置在距离光源 10cm处进行光照，测量ORP变化
取四个烧杯，分别倒入30mL浓度为1：100的84消毒液，并置于20°C、30°C、40°C、50°C水浴中加热，测量 ORP变化
测量数据



【解释与结论】
(1)实验1中，发生的主要反应如下，补全①的化学方程式。
①2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2↑+______ ↑   ②Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
(2)实验2的目的是_______。
(3)实验3-1的结论是_______。
(4)根据实验3-2的测量数据可知，影响84消毒液漂白性的因素有_________。
【反思与评价】
(5)由实验3可知，84消毒液储存时需注意________。
(6)生活中，84消毒液不能与洁厕灵(主要成分是盐酸)混合使用的原因是________。
2．（2020·北京朝阳·统考二模）快手美食“自热米饭”中带有一个发热包，遇水后可迅速升温至150℃，保温时间达3小时，能将生米做成熟饭。某化学小组对发热包的固体成分进行了以下探究。
【查阅资料】
①发热包可能由生石灰、铁粉、镁粉、铝粉、炭粉、氯化钠中的若干种物质组成。
②MgCl2溶液、AlCl3溶液均能与NaOH溶液发生复分解反应生成白色沉淀。
③氢氧化镁不溶于NaOH溶液，氢氧化铝可溶于NaOH溶液。
【猜想1】固体中一定存在铁粉及生石灰
【实验1】
步骤
实验操作
实验现象
实验结论
1-1
取发热包内灰黑色的固体粉末，分成两份
——
——
1-2
用磁铁多次重复靠近其中一份粉末
有部分黑色固体被磁铁吸引
_____
1-3
取另一份粉末于试管中，_____
放热，溶液变为红色
原粉末中一定含有生石灰

【猜想2】除上述物质外，还可能存在镁粉、铝粉和炭粉
【实验2】继续进行如下实验：
步骤
实验操作
实验现象
实验结论
2-1
取实验1-2的剩余固体于试管中，加入足量稀盐酸，充分反应后过滤
_____，滤液呈无色
原粉末中一定含有炭粉，至少含镁粉、铝粉中的一种
2-2
取实验2-1的滤液于试管中，逐滴加入_____溶液至过量
先产生白色沉淀，后沉淀消失，变为无色溶液


【解释与结论】
（1）实验1-2的结论是_____。
（2）补全实验1-3的操作_____。
（3）补全实验2-1的现象_____。
（4）实验2-2加入的试剂是_____。
【反思与评价】
（5）根据上述实验可知，该发热包中一定不含有的物质是_____。
（6）氢氧化铝与NaOH反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）和一种常见液态物质，该反应的化学方程式为_____。
3．（2021·北京朝阳·统考一模）20℃时，将镁条放入饱和(溶质质量分数约为17.7%)的Na2CO3溶液中，观察到持续产生较多气泡，且有白色沉淀生成。实验小组对其进行探究。
【查阅资料】①镁能与水缓慢反应生成氢气。
②Na2CO3、K2CO3溶液均显碱性，其溶液中除金属离子，CO32-外，还有OH-。
实验1：探究反应产生的气体
【猜想与假设】Ⅰ.气体是H2；Ⅱ.气体是CO2；Ⅲ.气体是H2和CO2。
【进行实验】取适量镁条、I00mL饱和Na2CO3溶液，按如图所示方案进行实验。
编号
1-1
1-2
装置


实验现象
澄清石灰水 。
气体被点燃，烧杯内壁有小液滴生成

实验2：探究持续产生较多气体的原因
【猜想与假设】Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应，从而产生较多气体
【进行实验】20℃时，利用图示装置分别完成下列实验，记录如下：
装置
编号
实验操作
实验现象

2-1
向试管中加入2mL17.7%的Na2CO3溶液
持续产生较多气泡
2-2
向试管中加入2mL1%的Na2CO3溶液
有少量气泡
2-3
向试管中加入2mL17.7%的Na2CO3溶液
持续产生较多气泡
2-4
向试管中加入2mL17.7%的X溶液
无明显现象
2-5
向试管中加入2mL1%的X溶液
无明显现象

【解释与结论】
（1）依据实验1-1、1-2的现象，可得出猜想Ⅰ正确。
①补全实验1-1的现象_______。
②实验1-2中有小液滴生成的原因是_______(用化学方程式解释)。
（2）实验2-4、2-5中加入的X是_______。
（3）得出“Na2CO3溶液浓度越大，反应更剧烈”的结论，依据的实验是_______(填编号)。
（4）实验2的结论是_______。
【反思与评价】
（5）欲进一步检验反应产生的白色沉淀中是否含有碳酸盐，所需试剂是____和____。
4．（2021·北京朝阳·统考二模）用甲、乙两组实验证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。
已知：通常状况下，1体积水约能溶解1体积二氧化碳。

（1）甲实验，证明二氧化碳能与氢氧化钠反应的现象是______，该反应的化学方程式为______。
（2）乙实验，测得瓶内气压变化如图所示。
①首先注入瓶中的药品是______（填“H2O”或“NaOH溶液”）。
②对比坐标图中的______两段曲线，可证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。
5．（2021·北京朝阳·统考二模）向饱和碳酸钠溶液中通入CO2会析出碳酸氢钠晶体而使溶液变浑浊，发生的反应为Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。某同学发现不同条件下出现浑浊的时间不同。
【提出问题】影响碳酸氢钠晶体产生速率的因素有哪些？
【猜想与假设】影响碳酸氢钠晶体产生速率的因素有：温度、试管内径、CO2流速、饱和碳酸钠溶液的体积。
【进行实验】实验装置如下图所示。每次实验时均在试管里加入1mL饱和碳酸钠溶液并测定相同浑浊程度所需时间，记录如下：
实验序号
温度（℃）
试管内径（mm）
CO2流速（个/秒）
时间（秒）
①
25
10
5~8
317
②
32
10
5~8
230
③
40
10
5~8
228
④
25
14
5~8
396
⑤
25
25
5~8
525
⑥
25
10
10~13
302
⑦
x
10
2~5
340


【解释与结论】
（1）补全锥形瓶中发生反应的化学方程式：□NaHCO3+□H2SO4=□Na2SO4+ □H2O+□CO2↑______。
（2）实验①④⑤研究的影响因素是______。
（3）得出“二氧化碳流速越快，碳酸氢钠晶体产生速率越快”的结论，依据的3个实验是⑦和______（填实验序号），⑦中x为______。
（4）结合实验①②③，可得出的结论是______。
（5）若要研究饱和碳酸钠溶液的体积对碳酸氢钠晶体产生速率是否有影响，需要控制的变量有______。
6．（2022·北京朝阳·统考一模）化学小组对市售“茶垢清洁剂”进行如下探究。

【查阅资料】
①使用方法：将“茶垢清洁剂”粉末倒入容器中，加入50℃~70℃的水，浸泡10分钟，清水冲洗即可。
②过碳酸钠是常用的洗涤助剂。它是白色固体，溶于水时分解生成碳酸钠和过氧化氢。
实验1：验证“茶垢清洁剂”的主要成分是过碳酸钠
【进行实验】在分液漏斗a中加入新配制的“茶垢清洁剂”的饱和溶液。
实验装置
实验步骤
实验现象
实验结论

Ⅰ.打开分液漏斗a的活塞，加入适量溶液后，关闭活塞，然后_______。
产生大量气泡，带火星的木条复燃
“茶垢清洁剂”的主要成分是过碳酸钠
Ⅱ.待Ⅰ中反应停止后，打开分液漏斗b的活塞，加入适量溶液后，关闭活塞，将生成的气体通入澄清石灰水。
产生大量气泡，澄清石灰水变浑浊

【解释与结论】
（1）步骤I，关闭活塞后进行的实验操作是_______，产生大量气泡的化学方程式为_______。
（2）步骤Ⅱ，分液漏斗b中的液体是_______，依据步骤Ⅱ的现象得出的结论是_______。
实验2：探究影响过碳酸钠去茶渍效果的因素
【进行实验】25℃时，取洗碗基料15g于洗碗机中，分别加入不同质量的过碳酸钠，按照不同洗涤模式对具有相同茶渍的茶杯进行洗涤，洗涤后根据去茶渍效果打分，分数越高效果越好，记录如下：
组别
第1组(常规洗涤模式)
第2组(快洗模式)
实验序号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
过碳酸钠用量/g
0
1
2
3
0
1
2
3
水的硬度/mg·kg
250
250
250
250
250
250
250
250
pH
11
11
11
11
11
11
11
11
去茶渍效果打分
2
5
7
9
2
4
6
8

【解释与结论】
（3）对比②和⑥可知，常规洗涤模式比快洗模式去茶渍效果好，依据是_______。
（4）第1组实验的目的是_______。
（5）生活中碳酸钠也是常用洗涤剂。继续实验，发现碳酸钠比过碳酸钠去茶渍效果差，其实验方案是：在25℃、水的硬度为250mg·kg-1、pH为11的条件下，取洗碗基料15g于洗碗机中，加入2g碳酸钠，_______。
7．（2022·北京朝阳·统考二模）铁系脱氧剂在食品包装中广泛使用。某同学对铁系脱氧剂进行以下探究。
【查阅资料】
①铁系脱氧剂是以铁粉为主剂，还含有活性炭、氯化钠、氯化钙、硅藻土、碳酸钠晶体等功能扩展剂。
②硅藻土主要成分为二氧化硅，不能与稀酸反应。
探究一：探究铁系脱氧剂的脱氧原理
【进行实验】在盛有干燥空气的广口瓶中进行实验，用氧气浓度传感器测定相同时间内氧气含量的变化，记录如下：
实验
序号
铁粉
碳粉
其他试剂
氧气含量

①
5.0g
0.1g
无
21%
②
5.0g
0.1g
10滴水
15%
③
5.0g
0.1g
10滴水和1.0 g NaCl
8%

(1)铁系脱氧剂脱氧的原理是铁粉与____________反应生成铁锈。
(2)欲得出“氯化钠能加快铁粉脱氧速率”，依据的实验是_____________。
探究二：探究铁系脱氧剂成分、铁粉活化程度对脱氧效果的影响
【进行实验】常温下，将5组不同配方的脱氧剂分别放入大小相同的5个锥形瓶中进行实验，实验方案如下表所示：

①
②
③
④
⑤
实验装置
铁粉活化程度
新制
新制
新制
久制
还原

铁粉质量/g
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
活性炭质量/g
0.1
0.1
0
0
0
NaCl质量/g
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
CaCl2质量/g
0
0.1
0
0
0
碳酸钠晶体质量/g
0
0
0.1
0.1
0.1
硅藻土质量/g
0.1
0
0.1
0.1
0.1

最终测得实验数据如下图所示

【解释与结论】
(3)实验过程中，均能观察到导管内水柱上升，其原因是_________。
(4)对比图1中的实验数据，可得出铁系脱氧剂最佳配方的实验是___________。
(5)设计实验③④⑤的目的是_________。
【反思与评价】
(6)欲证明铁系脱氧剂中含有碳酸盐，所需试剂是___________。
(7)检验铁系脱氧剂仍有效的实验方案是：将打开的脱氧剂置于滤纸上，并用磁铁吸引，取磁铁上的黑色粉末于试管中，加入_________。

参考答案：
1．     H2     探究不同浓度的84消毒液的消毒杀菌效果     光照时间越长，84消毒液的漂白能力越弱     温度     避光、低温     二者会发生化学反应
【详解】（1）根据质量守恒定律可知，化学反应前后原子的个数相同。则反应前有2个钠原子、2个氯原子、4个氢原子、2个氧原子，反应后有2个钠原子、2个氧原子、2个氯原子，相差2个氢原子，则补充的物质为氢气。故答案为：H2；
（2）实验2中，鸡蛋清均为2mL，但是消毒剂和水的比例不同。根据控制变量的实验思想，可以分析出，实验2中的四组实验的变量为消毒剂的浓度，则该实验的目的是为了探究不同浓度的84消毒液的消毒杀菌效果。故答案为：探究不同浓度的84消毒液的消毒杀菌效果；
（3）通过实验3-1的图像分析可知，随着光照时间的增长，ORP值在逐渐降低。根据题干的信息可知， ORP值是定量描述84消毒液的漂白能力的数值，数值越大，漂白能力越强。则可以得出结论，光照的时间越久，ORP值越低，则84消毒液的漂白能力越差。故答案为：光照时间越长，84消毒液的漂白能力越弱；
（4）通过实验3-2的数据可知，温度越高，水浴时间越长，则84消毒剂的漂白能力越弱。则可以得出，84消毒液的漂白能力与温度有关。故答案为：温度；
（5）通过实验3-1的图像分析可知，光照时间越久，84消毒液的漂白能力越弱。通过实验3-2的数据可知，温度越高，水浴时间越长，则84消毒剂的漂白能力越弱。则可以分析出，影响84消毒液的漂白能力的因素有温度、光照时间。所以在保存时，应该避光并低温。故答案为：避光、低温；
（6）根据资料可知，84消毒液的主要成分是次氯酸钠，水溶液呈碱性。而盐酸的水溶液呈酸性。两种物质混合后，会发生化学反应，从而使84消毒液的效力降低。故答案为：二者会发生化学反应。
2．     原粉末中一定含有铁粉     加水溶解，过滤后，向滤液中滴加无色酚酞溶液     产生大量气泡，有黑色固体剩余     NaOH     镁粉     Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
【详解】（1）磁铁具有铁磁性，能吸引铁，用磁铁多次重复靠近其中一份粉末，有部分黑色固体被磁铁吸引，证明原粉末中一定含有铁粉。
（2）实验1-3的实验结论是原粉末中一定含有生石灰，实验现象是放热，溶液变为红色。因为生石灰与水反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热，氢氧化钙溶液能使酚酞试液变红，所以实验1-3的实验操作是加水溶解，过滤后，向滤液中滴加无色酚酞溶液。
（3）碳粉不溶于稀盐酸，不与稀盐酸反应，铝、镁能与稀盐酸反应生成氢气和无色的氯化镁溶液、氯化铝溶液，故实验2-1的实验现象是产生大量气泡，有黑色固体剩余，滤液呈无色。
（4）因为氢氧化镁不溶于NaOH溶液，氢氧化铝可溶于NaOH溶液。实验2-2的实验现象是先产生白色沉淀，后沉淀消失，变为无色溶液，故加入的试剂是NaOH溶液，发热包中一定含有铝粉、不含有镁粉。
（5）根据上述实验可知，该发热包中一定不含有的物质是镁粉。
（6）氢氧化铝与NaOH反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）和一种常见液态物质，根据质量守恒定律，该反应的化学方程式为：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。
3．     不变浑浊          氢氧化钠##NaOH     2-1、2-2     Na2CO3溶液中的促进了镁与水的反应，从而产生较多气体     稀盐酸     澄清石灰水
【详解】（1）①根据实验结论是：气体是氢气，进行反推，氢气不能使澄清石灰水变浑浊，实验1-1的现象是：澄清石灰水不变浑浊；
②氢气燃烧生成水，所以方程式是：； 
（2）反应后溶液中有钠离子和氢氧根离子，需要排除两种离子影响，确定是碳酸根离子的影响，因此加入含有钠离子和氢氧根离子的物质，两者现象明显不同，就可以证明是碳酸根离子影响的，因此加入X为氢氧化钠溶液；
（3）得出“Na2CO3溶液浓度越大，反应更剧烈”的实验变量是浓度，其它量必须相同，所以2-1、2-2的对照可以得出这一结论；
（4）由实验操作和实验现象总结出实验结论是：Na2CO3溶液中的促进了镁与水的反应，从而产生较多气体；
（5）碳酸根离子的检验方法：加入稀盐酸，产生气体，将气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明该溶液中含有碳酸根离子，所以检验反应产生的白色沉淀中是否含有碳酸盐，所需试剂是稀盐酸和澄清石灰水。
4．     a试管内液面上升比b试管高     2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O     水     bc、de
【详解】（1）图甲中是一组对比实验，氢氧化钠与二氧化碳反生反应，则a中二氧化碳消耗的多，对应的实现现象就是试管a内液面比试管b内的液面上升的高，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，该反应的化学方程式为：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O；
（2）分析图乙中三颈烧瓶内压强变化可知：ab段压强变大，是因为水进入三颈烧瓶，气体体积被压缩，bc段压强变小是因为二氧化碳溶于水，cd段压强变大是因为氢氧化钠溶液进入三颈烧瓶，气体被压缩，de段压强显著变小是因为氢氧化钠与二氧化碳反应，对比bc和de两段压强减小的速率和幅度，可证明氢氧化钠与二氧化碳反生了反应；
①首先注入瓶中的药品是水；
②对比bc和de两段压强减小的速率和幅度，可证明氢氧化钠与二氧化碳反生了反应。
5．     2NaHCO3+H2SO4═Na2SO4+2H2O+2CO2↑     试管内径     ①⑥     25     其他条件不变时，温度越高，碳酸氢钠晶体产生速率越快     温度、试管内径、CO2流速
【详解】（1）反应前后原子种类数目不变；在配平化学方程式时，观察反应前后出现”个数”较复杂的元素，先进行配平。先计算出反应前后该元素原子的最小公倍数，用填化学式前面化学计量数的方法，对该原子进行配平，然后观察配平其他元素的原子个数，致使化学反应中反应物与生成物的元素种类与原子个数都相等。故锥形瓶中发生反应的化学方程式：2NaHCO3+H2SO4═Na2SO4+2H2O+2CO2↑。
（2）实验①④⑤中控制的变量为试管内径，故研究的影响因素是试管内径。
（3）要得出“二氧化碳流速越快，碳酸氢钠晶体产生速率越快”的结论，那么控制的实验变量为：二氧化碳流速，此外的其它因素完全相同；分析比较数据表格可知，依据的3个实验是⑦和①⑥，⑦中x为25。
（4）实验①②③控制的变量为温度越高，研究温度对实验的影响，比较数据可知其他条件不变时，温度越高，碳酸氢钠晶体产生速率越快。
（5）温度、试管内径、CO2流速都是影响实验的一些因素，若要研究饱和碳酸钠溶液的体积对碳酸氢钠晶体产生速率是否有影响，需要控制的变量有温度、试管内径、CO2流速。
6．     将带火星的木条放在c处          稀盐酸（合理即可）     溶液中含有碳酸钠     常规洗涤模式去茶渍效果打分更高     常规洗涤模式下，其他条件相同时，加入过碳酸钠的量是否影响去茶渍效果     记录去茶渍效果打分值
【详解】（1）根据步骤I的现象：产生大量气泡，带火星的木条复燃，说明打开分液漏斗a的活塞，加入适量溶液后，生成了氧气，所以分液漏斗a的溶液中有过氧化氢，检验是否生成氧气应观察将带火星的木条放在c处是否复燃；过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
（2）根据步骤Ⅱ的现象：产生大量气泡，澄清石灰水变浑浊，说明打开分液漏斗b的活塞，加入适量溶液后，生成了二氧化碳，所以分液漏斗b的溶液是稀盐酸，由此证明溶液中含有碳酸钠；
（3）洗涤后根据去茶渍效果打分，分数越高效果越好，对比②和⑥可知，常规洗涤模式比快洗模式去茶渍效果好，是因为常规洗涤模式去茶渍效果打分更高；
（4）对比①②③④可知，进行常规洗涤模式洗涤时，在水的硬度和酸碱性相同的条件下，加入过碳酸钠的量越多，去茶渍效果好越好；
（5）碳酸钠比过碳酸钠去茶渍效果差，由此可知：在25℃、水的硬度为250mg·kg-1、pH为11的条件下，取洗碗基料15g于洗碗机中，加入2g碳酸钠，记录去茶渍效果打分的结果是否小于6。
7．(1)水和氧气（或H2O和O2）
(2)②③
(3)五组脱氧剂均能消耗瓶内的氧气，使瓶内压强减小
(4)③
(5)探究铁系脱氧剂中铁粉活化程度对脱氧效果的影响
(6)稀盐酸和澄清石灰水
(7)稀盐酸，若有气泡产生，溶液变为浅绿色，则脱氧剂有效

【解析】（1）
铁生锈是铁与氧气和水共同反应的结果，故铁系脱氧剂脱氧的原理是铁粉与水和氧气反应生成铁锈；
（2）
实验②中有水没有氯化钠，相同时间内氧气浓度变为15%，实验③中有水有氯化钠，相同时间内氧气浓度变为8%，氧气浓度降低幅度更大，说明氯化钠能加快铁粉脱氧速率；
（3）
导管内水柱都上升，说明瓶内压强都变小了，即5组脱氧剂均能消耗瓶内的氧气；
（4）
脱氧剂消耗瓶内的氧气越多，瓶内压强变小的程度越大，导管内水柱上升的越高，由图1可知导管内水柱上升最高的是实验③，故铁系脱氧剂最佳配方的实验是③；
（5）
对比实验③④⑤，可知除了铁粉活化程度不同，其他的条件均相同，故③④⑤实验是为了探究铁系脱氧剂中铁粉活化程度对脱氧效果的影响；
（6）
碳酸盐能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体可以用澄清石灰水检验，故欲证明铁系脱氧剂中含有碳酸盐，需要选用的试剂为稀盐酸和澄清石灰水；
（7）
铁系脱氧剂有效是因为其中含有铁粉，检验铁系脱氧剂仍有效只需证明磁铁上的黑色粉末是铁粉即可，故可取磁铁上的黑色粉末于试管中，加入稀盐酸，若有气泡产生，溶液变为浅绿色，则脱氧剂有效。