热点04 控制变量方法专题（解析版）（苏州专版）

热点04控制变量方法专题化学思想和方法系列1.控制变量方法【题型特点】当研究多个因素之间的关系时，往往先控制保持一个或多个量不变，调整另一个或多个量改变，来探究这些量之间的关系。控制变量的实验往往同时有对比实验，对比实验不同条件下的不同实验现象，运用对比分析的方法找出不同条件对实验结果的影响。控制变量法是化学中常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，这一方法可以使研究的问题简单化。通过控制变量法可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论，这一思想是初中化学中的一种主要探究方式。【主要考查内容】1.催化剂对反应速率的影响2.二氧化碳与水反应的探究：3.物质燃烧条件的探究；4.铁锈蚀条件的探究；1.催化剂对反应速率的影响2.二氧化碳与水反应的探究：3.铁钉锈蚀条件的探究设计方案一周以后的实验现象结论把洁净的铁钉放在干燥的试管中,并放入用棉花包裹的氯化钙干燥剂,用橡皮塞密封试管口。铁钉表面无变化铁钉生锈不只是与氧气有关系.把洁净的铁钉全部浸在盛有煮过蒸馏水的试管中，将植物油滴在水面上密封。铁钉表面无变化铁钉生锈不只是与水有关系把洁净的铁钉一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置铁钉表面有铁锈生成铁生锈是铁与水和氧气共同作用的结果4.(1)探究燃烧条件的实验装置.（2）实验设计中运用的实验方法A.对比实验法：铜片上的白磷和红磷是一组对比实验，是为了说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。铜片上的白磷和水中的白磷是一组对比实验，是为了说明需要与氧气接触。B.控制变量法：把白磷放在水中，通过液封二隔绝空气，是为了提供燃烧所需的任意条件而控制另一个条件。例1.（2023年山东省青岛市崂山区中考一模）实验设计的严谨性直接会影响实验结论的准确性。下列实验设计不能达到实验目的的是A．探究铁钉生锈需要氧气B．探究溶剂种类对溶解性的影响C，验证质量守恒定律D．验证生石灰遇水放热A.A B.B C.C D.D【答案】C【解析】A、左边铁钉与水和氧气共同接触，会生锈，右边铁钉只与水接触，不会生锈，对比说明铁钉生锈需要氧气，该实验设计能达到实验目的，不符合题意；B、分别将等量的碘加入等量的水和汽油中，碘能溶于汽油中，但不会溶于水中，对比说明探究溶剂种类对溶解性的影响，该实验设计能达到实验目的，不符合题意；C、锌与盐酸反应生成的氢气会逸散到空气中，则天平不平衡，不能用于验证质量守恒定律，该实验设计不能达到实验目的，符合题意；D、生石灰和水反应放热，则装置温度升高，压强增大，U型管液面会左低又高，该实验设计能达到实验目的，不符合题意。故选C。例2．（2023年广东省广州市增城区中考一模）下列实验、现象、结论的描述都正确的是选项实验现象结论A探究金属活动性无明显现象铜的活动性比铝强B探究燃烧的条件白磷1燃烧，白磷2不燃烧白磷1的着火点比白磷2高C探究催化剂的种类①②中看到有大量气泡生成，木条复燃MnO2不是过氧化氢分解的唯一催化剂D探究二氧化碳的密度大小下层蜡烛先熄灭二氧化碳的密度比空气大A.A B.B C.C D.D【答案】D【解析】A、将未打磨的铝片加入硫酸铜溶液中，无明显现象，是因为铝片表面有一层致密的氧化铝薄膜，应先打磨除去铝片表面的氧化膜，否则无法得出正确的实验结果，不符合题意；B、白磷1与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，白磷2温度达到了着火点，但是隔绝氧气，不燃烧，说明燃烧需要与氧气接触，白磷1和白磷2的着火点相同，不符合题意；C、该实验中，①②中均看到有大量气泡生成，木条复燃，说明硫酸铜溶液和二氧化锰均能加快过氧化氢的分解速率，要想验证硫酸铜溶液是过氧化氢分解的催化剂，还需验证化学反应前后，其质量和化学性质是否改变，不符合题意；D、蜡烛由下到上依次熄灭，蜡烛熄灭，说明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，下层蜡烛先熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，符合题意。故选D。例3．（2023年山东省枣庄市台儿庄区中考一模）某化学兴趣小组设计了如图所示实验来探究燃烧的条件。已知白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃，下列说法错误的是A.白磷1燃烧而白磷2不燃烧说明燃烧需要空气B.白磷1燃烧而红磷不燃烧说明燃烧需要温度达到着火点C.气球的作用是防止燃烧产生的P2O5污染空气D.通氧气可使白磷2燃烧，升高水温可使红磷燃烧【答案】D【解析】A、白磷1与空气接触，温度达到了着火点，燃烧，白磷2温度达到了着火点，但是隔绝空气，不燃烧，说明燃烧需要空气，不符合题意；B、白磷1与空气接触，温度达到了着火点，燃烧，红磷与空气接触，但是温度没有达到着火点，不燃烧，说明燃烧需要温度达到着火点，不符合题意；C、白磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，气球可以防止燃烧产生的五氧化二磷散逸到空气中，污染空气，不符合题意；D、通入氧气，可使白磷2与氧气接触，且温度达到了着火点，燃烧，升高水温，最多只能达到100℃，不能达到红磷的着火点，红磷不能燃烧，符合题意。故选D。1．（2023年广东省佛山市三水区、顺德区中考一模）取等质量的金属开展如图探究，下列说法正确的是A.对比甲乙可探究：镁比铁的金属活动性强B.对比乙丙可探究：镁比锌的金属活动性强C.对比乙丁可探究：反应的剧烈程度与反应物间的接触面积有关D.对比丙丁可探究：反应的剧烈程度与酸的浓度有关【答案】C【解析】【分析】根据控制变量的原则，除探究要素不同之外，其它条件都应该是相同的。A、甲和乙中，除了金属种类不同外，酸的种类不同，不能用于探究镁比铁的金属活动性强，故A说法错误；B、乙和丙中，除了金属种类不同外，酸的浓度不同，不能用于探究镁比锌的金属活动性强，故B说法错误；C、乙和丁中，除了镁片和镁粉（即反应物的接触面积）不同外，其它条件均相同，根据等质量的镁粉反应的比镁片剧烈，可探究反应的剧烈程度与反应物间的接触面积有关，故C说法正确；D、丙和丁中，除了酸的浓度不同，金属的种类也不同，不能用于探究反应的剧烈程度与酸的浓度有关，故D说法错误；故选C。2．（2023年广东省佛山市南海区中考一模）下列实验方案，不能达到相应实验目的的是A.探究分子运动与温度有关B.探究二氧化锰对过氧化氢分解的影响C.探究铁生锈的条件之一：铁与水接触D.通过电解水并验证气体产物成分，探究水的组成【答案】C【解析】A、该实验中，一段时间后，上下集气瓶中颜色相同，说明分子在不断运动，且浸入热水中的变化速率更快，说明温度越高，分子的运动速率越快，不符合题意；B、该实验中，加入二氧化锰的，产生气泡，能使带火星的木条复燃，不加二氧化锰的，带火星的木条不能复燃，说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，不符合题意；C、该实验中，左边试管中的铁钉与氧气和水接触，生锈，右边试管中铁钉只与水接触，不生锈，说明铁生锈需要与氧气接触，符合题意；D、该实验中，电解一段时间后，将燃着木条分别放在a、b端，打开活塞，a端木条燃烧的更旺，说明a端反应生成了氧气，b端气体燃烧，放出淡蓝色火焰，说明b端生成了氢气，即电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成，不符合题意。故选C。3．（2023年陕西省西安市雁塔区陕西师范大学附属中学中考一模）已知白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃。如图实验，三支试管里面充满氮气，初始温度25℃，升温至60℃后，用注射器同时向②③试管中迅速注入足量氧气。下列说法有误的是A.只有②中有燃烧现象B.由①②现象说明可燃物达者火点未必燃烧C.若继续水浴升温，则③中一定会燃烧D.该实验能总结出燃烧的条件【答案】C【解析】A.试管①中白磷没有与氧气接触，试管②中白磷与氧气接触，且温度达到可燃物的着火点，试管③中红磷与氧气接触，但温度没有达到可燃物的着火点，则只有②中有燃烧现象，该选项说法正确；B.①中白磷的温度达到着火点，但却没有燃烧，说明可燃物达到着火点未必燃烧，该选项说法正确；C.正常情况下水的沸点是100℃，水浴温度最高达到100℃无法达到红磷的着火点240℃，所以红磷不能燃烧。③一定不会燃烧。该选项说法错误。D.由①②现象对比说明燃烧需与氧气接触，由②③现象对比说明燃烧需要可燃物温度达到可燃物的着火点，该选项说法正确；故选C。4．（2023年山东省济宁市嘉祥县中考一模）某兴趣小组为探究影响化学反应速率的因素，使用等量的同种钙片和白醋开展四组实验，分别测得产生的二氧化碳浓度随时间的变化曲线如图所示。选取CO2浓度从0-8%为研究对象，下列实验结果的分析，正确的是①③为研磨成粉末状钙片②④为片状钙片A.对比②③，温度越高，反应速率越快B.对比②③，反应物接触面积越小，反应速率越慢C.对比①④，反应物接触面积越大，反应速率越快D.对比①②③④，④的反应速率最慢【答案】D【解析】A、根据控制变量唯一的原则，②③温度和钙片的形状均不同，对比②③，无法得出温度越高，反应速率越快，故A错误，不符合题意；B、根据控制变量唯一的原则，②③温度和钙片的形状均不同，对比②③，无法得出反应物接触面积越小，反应速率越慢，故B错误，不符合题意；C、根据控制变量唯一的原则，①④温度和钙片的形状均不同，对比①④，无法得出反应物接触面积越大，反应速率越快，故C错误，不符合题意；D、由图可知，对比①②③④，④中二氧化碳的浓度升高的慢，故④的反应速率最慢，故D正确，符合题意；故选D。5．（2023年天津市西青区中考一模）通过下列实验可以得出的结论，其中不合理的是（）A.甲实验中黄铜片能在铜片上刻画出痕迹可以说明黄铜的硬度比铜片大B.乙实验既可以说明分子在不停的运动着，又可以说明氨水显碱性C.丙实验既可以说明二氧化碳易溶于水，又可以说明二氧化碳具有酸性D.丁实验既可以说明一氧化碳具有还原性，又可以说明一氧化碳具有可燃性【答案】C【解析】【分析】A、合金的硬度一般比成分金属大，黄铜片能在铜片上刻画出痕迹，可以说明黄铜的硬度比铜片大，说法正确；B、碱性溶液可以使酚酞变红色，实验中可观察到A烧杯中的溶液逐渐变红，由此乙实验既可以说明分子在不停的运动着，又可以说明氨水显碱性，说法正确；C、丙实验现象是矿泉水瓶变瘪，可以说明CO2能溶于水，不能说明二氧化碳具有酸性，说法错误；D、能使澄清石灰水变浑浊的气体是一氧化碳与氧化铁反应生成的二氧化碳，从而证明一氧化碳具有还原性，最后剩余的CO能够被点燃，可证明CO具有可燃性，说法正确。故选C。6．（2022·四川绵阳·中考真题）某化学兴趣小组设计了如图所示实验来探究燃烧的条件。已知白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃，下列说法错误的是（）A．白磷1燃烧而白磷2不燃烧说明燃烧需要空气B．白磷1燃烧而红磷不燃烧说明燃烧需要温度达到着火点C．气球的作用是防止燃烧产生的P2O5污染空气D．通氧气可使白磷2燃烧，升高水温可使红磷燃烧【答案】D【解析】A、白磷1与空气接触，温度达到了着火点，燃烧，白磷2温度达到了着火点，但是隔绝空气，不燃烧，说明燃烧需要空气，不符合题意；B、白磷1与空气接触，温度达到了着火点，燃烧，红磷与空气接触，但是温度没有达到着火点，不燃烧，说明燃烧需要温度达到着火点，不符合题意；C、白磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，气球可以防止燃烧产生的五氧化二磷散逸到空气中，污染空气，不符合题意；D、通入氧气，可使白磷2与氧气接触，且温度达到了着火点，燃烧，升高水温，最多只能达到100℃，不能达到红磷的着火点，红磷不能燃烧，符合题意。故选D。7．（2022·山东日照·中考真题）如图所示，把同样大小的滤纸碎片和乒乓球碎片分开放在一块薄铜片的两侧，加热铜片的中部，下列实验现象或结论正确的是（）A．乒乓球碎片不是可燃物，不能燃烧B．实验过程中滤纸碎片先燃烧，乒乓球碎片后燃烧C．铜片导热和滤纸碎片燃烧都是物理变化D．实验说明燃烧的条件之一是温度需要达到着火点【答案】D【解析】A、乒乓球是可燃物，可以燃烧，A说法不正确；B、滤纸碎片和乒乓球碎片都与氧气接触，在加热过程中，由于乒乓球碎片的着火点较低，首先燃烧起来，B说法不正确；C、铜片导热过程没有产生新物质，属于物理变化，滤纸碎片燃烧说出产生新物质，属于化学变化，C说法不正确；D、滤纸碎片和乒乓球碎片都与氧气接触，在加热过程中，由于乒乓球碎片的着火点较低，首先燃烧起来，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，D说法正确。综上所述：选择D。8．某实验小组利用如图所示仪器探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下：Ⅰ．用MnO2、CuO，Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液温合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂，大小相同的海藻酸钠微球，备用。Ⅱ．取30粒含MnO2的海藻酸钠微球，采用甲图装置进行实验，改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图（见乙图）。下列说法不正确的是（）A．从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是氧化铬或氧化铁 B．每次实验时，海藻酸钠微球的数量应保持相同 C．用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落可能是因为橡皮塞被冲开 D．实验中压强增大主要是因为产生了气体，且反应放热【答案】A【解析】A、从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是氧化铬或氧化铁错误，氧化铬或氧化铁催化效果太慢，错误符合题意，故选项正确；B、每次实验时，海藻酸钠微球的数量应保持相同正确，因为控制变量法只能控制一个变量，正确但不符合题意，故选项错误；C、用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落可能是因为橡皮塞被冲开正确，正确但不符合题意，故选项错误；D、实验中压强增大主要是因为产生了气体，且反应放热正确，正确但不符合题意，故选项错误；故选：A。9．(2022年陕西省中考B卷）如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是（）A．甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀C．乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重D．丙中，导管内上升一段水柱【答案】C【解析】A、甲中，水面上用植物油封住，阻止了氧气溶于水，只有植物油上部分锈蚀，而乙中铁钉水上水下都锈蚀，消耗更多的氧气，所以气体含氧气的体积分数不相等，故A说法正确；B、甲中，水面上用植物油封住，阻止了氧气溶于水，铁钉在植物油内的部分因为没有接触到氧气而没有锈蚀，故B说法正确；C、乙中，铁钉锈蚀最严重是水面接触处，因为此处铁钉与氧气和水接触最充分，故C说法错误；D、因为乙中铁钉锈蚀消耗了氧气，使装置内的压强减小，产生了压强差，在大气压的作用下，将丙烧杯中水部分压入导管中，故D说法正确。故选C。10．（2022湖南湘西州中考）为验证铁、铜、银的金属活动性顺序，某同学设计了以下四组实验。下列说法错误的是（）A．通过实验①、②，能验证金属活动性：Fe＞Cu B．通过实验①、②、③，能验证金属活动性：Fe＞Cu＞Ag C．实验④中X为Cu，Y为FeSO4，能验证金属活动性：Fe＞Cu D．实验④中X为Cu，Y为AgNO3，能验证金属活动性：Cu＞Ag【解析】A、①中产生气泡，是因为铁和稀硫酸反应生成了氢气，说明铁排在氢前面，②中铜与硫酸不反应，说明铜排在氢后面，能验证金属活动性：Fe＞Cu，故正确；B、①中产生气泡，是因为铁和稀硫酸反应生成了氢气，说明铁排在氢前面，②中铜与硫酸不反应，说明铜排在氢后面，能验证金属活动性：Fe＞Cu，③中铁表面析出银白色固体，是因为铁和硝酸银反应生成了银，说明铁比银活泼，不能比较铜和银的活泼性，故错误；C、若X是铜，则Y是硫酸亚铁，是因为铜不能和硫酸亚铁反应，说明铁比铜活泼，故正确；D、若X是铜，则Y是硝酸银，铜表面析出银白色固体，是因为铜和硝酸银反应生成了银，说明铜比银活泼，故正确。故选：B。11.为探究铁生锈的影响因素，某兴趣小组做了如下实验：（实验方案）将3枚洁净铁钉同时置于如图所示环境下的试管中，观察铁钉锈蚀情况。（实验现象）一周后，___________（填序号）中铁钉明显生锈。（获得结论）（1）对照实验Ⅰ、Ⅱ，可知铁锈蚀的条件之一为___________。（2）对照实验Ⅱ、Ⅲ，可知铁锈蚀的条件之一为___________。结论：铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果。（拓展探究）小明联想起海边的铁器很容易生锈、从而猜测氯化钠（食盐的主要成分）能加快铁的锈蚀。请帮他设计一个实验方案验证猜测。简单操作：___________，当观察到___________，即可证明小明的猜想正确。（反思交流）放学后小明告诉妈妈关于防止厨房菜刀生锈的做法：（1）___________；（2）___________（合理即可）。【答案】Ⅱ水氧气在两支试管中放入等量的蒸馏水和食盐水，分别再放入铁钉食盐水中的铁钉先生锈用完后洗净擦干如果粘上食盐后立即清洗（合理即可得分）【解析】实验现象：Ⅱ中的铁钉与水和氧气同时接触，一周后最易生锈；获得结论：（1）Ⅰ是在干燥的空气中，铁不与水接触，Ⅱ是铁与水和氧气同时接触，说明铁生锈需要水；（2）Ⅱ是铁与水和氧气同时接触，Ⅲ中是铁只与水接触，说明铁生锈需要氧气；拓展探究：要想证明氯化钠能加速铁的锈蚀，则设计的实验方案中只能是否含有食盐的差别，其他的量都需要控制，设计一个实验方案验证猜测：在两支试管中放入等量的蒸馏水和食盐水，再放入铁钉；当观察到食盐水中的铁钉先生锈，即可证明小明的猜想正确。反思交流：要防止厨房菜刀生锈，可以使用后洗净擦干，或涂抹一层油，如果粘上食盐等要立即清洗干净。12.（2021湖南郴州）下图为探究燃烧条件的实验装置，已知：白磷有毒，且燃烧时产生的P2O5对环境有污染。（1）对比图1中铜片上的白磷和热水中的白磷的现象，说明燃烧的条件之一是______。（2）图2和图1相比，图2的优点是______；已知P2O5+3H2O=2H3PO4，请写出P2O5与NaOH溶液反应的化学方程式：______。（3）图3中“水火相容”的壮观景象给我们启示，灭火时应选择合适的方法，下列处理方式正确的是______。A．油锅着火：用水浇灭B．室内起火：打开门窗C．图书馆内图书起火：用二氧化碳灭火器（4）“纸火锅”是用纸来代替铁锅，纸不会燃烧的原因是______。（5）经上述实验探究，请预测白磷在实验室的保存方法______。【答案】（1）需要氧气（2）防止污染大气P2O5+6NaOH=2Na3PO4+3H20（3）C（4）温度低于纸的着火点（5）加水密封保存（或保存在水中）【解析】（1）铜片上的白磷与热水中的白磷温度都达到了着火点，但是热水中的白磷隔绝了氧气，铜片上的白磷燃烧、热水中的白磷不燃烧，说明燃烧需要与氧气接触；（2）图2与图1相比，图2在密闭容器中进行，不会污染空气；五氧化二磷和水反应生成磷酸，则五氧化二磷和氢氧化钠反应生成磷酸钠和水，该反应的化学方程式为：P2O5+6NaOH=2Na3PO4+3H20；（3）A、油锅着火：不能用水浇灭，因为油的密度比水小，会覆盖在水的表面，继续燃烧，错误；B、室内起火，打开门窗，会加速空气流通，增加氧气的含量，使火燃烧的更旺，错误；C、图书馆内图书起火：用二氧化碳灭火器，不会因留下痕迹，而损坏图书，正确。（4）“纸火锅”是用纸来代替铁锅，纸不会燃烧的原因是：水蒸发带走了热量，温度低于纸的着火点，故不会燃烧；（5）白磷着火点较低，容易自燃，应保存在水中。13．（2022山东烟台中考）某兴趣小组利用图一装置探究O2浓度、温度等条件对物质燃烧的影响，进行了以下操作。①点燃蜡烛后伸入广口瓶，立即塞紧橡皮塞，观察到蜡烛在瓶内燃烧，白磷不燃烧。②待蜡烛自动熄灭，装置冷却后，在t1时，将滴管中的水全部滴入广口瓶，铝盒中的白磷开始燃烧。图二是广口瓶内O2浓度随时间变化的图像。（1）图二中0﹣t1时间内，曲线下降的原因是。（2）生石灰的作用是。（3）盛放在铝盒中的白磷燃烧，说明金属铝具有良好的性。（4）本实验能得出的结论是（填序号）。A.可燃物燃烧氧气必须充足B.白磷燃烧结束后广口瓶内没有O2存在C.蜡烛燃烧需要O2的最低浓度高于白磷燃烧需要O2的最低浓度【答案】（1）蜡烛燃烧消耗氧气；（2）与滴管中的水进行反应放热，引燃白磷；（3）导热；（4）C。【解析】（1）蜡烛燃烧需要氧气，故图二中0﹣t1时间内，曲线下降的原因是蜡烛燃烧消耗氧气；（2）生石灰与水反应生成氢氧化钙并放出大量的热，且将滴管中的水全部滴入广口瓶后，铝盒中的白磷开始燃烧，故生石灰的作用是与滴管中的水进行反应放热，引燃白磷；（3）盛放在铝盒中的白磷燃烧，说明金属铝具有良好的导热性；（4）A、当蜡烛熄灭以后，白磷仍然能燃烧，故“可燃物燃烧氧气必须充足”说法错误，该选项不符合题意；B、根据图二并不能判定白磷燃烧结束后广口瓶内没有O2存在，故该选项不符合题意；C、根据图二及实验现象可知蜡烛燃烧需要O2的最低浓度高于白磷燃烧需要O2的最低浓度，故该选项符合题意。故选：C。14．（2022年江西省中考）“世界棉花看中国，中国棉花看新疆”，棉花在化学实验中也常被使用。(1)实验①中棉花、细沙和小卵石在净水中的作用是__________。(2)实验②中棉花上蘸有的酒精能燃烧，而棉花上蘸有的水不能燃烧，说明燃烧的条件之一是_______。如果加热蘸有水的棉花时间较长，可观察到的现象是______。(3)实验③的目的是探究铁钉生锈的条件。试管c内棉花中放氯化钙的目的是________。实验几天后观察到试管_________(填序号)中的铁钉生锈，从而得出铁生锈的条件是与空气和水同时接触。【答案】(1)过滤(或除去水中的难溶性杂质等)(2)

需要可燃物

棉花燃烧(或棉花变黑等)(3)

作干燥剂(或吸水等)

a【解析】(1)实验①中棉花、细沙和小卵石在净水中的作用均是过滤，可除去难溶性杂质；(2)实验②中棉花上蘸有的酒精属于可燃物，能燃烧，而棉花上蘸有的水，不属于可燃物，不能燃烧，说明燃烧需要可燃物；如果加热蘸有水的棉花时间较长，水加热后蒸发，温度达到棉花的着火点，棉花燃烧，观察到棉花燃烧(或棉花变黑等)；(3)试管c内棉花中放氯化钙，可以作干燥剂，吸收试管中的水分，防止影响实验结果；试管a中铁钉与空气和水接触，生锈，试管b中铁钉只与水接触，不生锈，试管c中铁钉只与空气接触，不生锈，说明铁生锈的条件是与空气和水同时接触。15．（2022山东烟台中考）学习完金属的化学性质，兴趣小组进行了如图所示的实验。【查阅资料】硝酸铜溶液呈蓝色，硝酸亚铁溶液呈浅绿色，硝酸锌溶液呈无色。【实验一】同学们进行如图一所示的实验，验证铁、锌、铜、银四种金属活动性强弱。（1）试管①中观察到的实验现象是。试管③中反应的化学方程式是。（2）你认为通过上述图一所示的三个实验能否验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性强弱（填“能”或“不能”）。【实验二】在完成实验一的过程中，同学们将试管①②③内反应后的物质都倒入废液缸中（如图二）。小组同学对废液缸中混合物的成分产生了探究兴趣。待混合物充分反应后，过滤，得到滤渣和浅绿色滤液。（3）小明将铁丝放入浅绿色滤液中，一段时间后，铁丝表面没有发生变化。由此判断滤液中含有的溶质是（填化学式）。（4）探究滤渣的成分【提出问题】滤渣的成分是什么？【作出猜想】小明的猜想：银、铜、铁、锌你的猜想：猜想Ⅰ；猜想Ⅱ：银、铜、铁【分析思考】同学们认为小明的猜想不正确，结合上述的实验现象分析，小明的猜想不正确的原因是。【进行实验】实验证明猜想Ⅱ正确，请你完成下列实验方案。实验步骤实验现象结论取少量滤渣样品，。。猜想Ⅱ正确【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑。【答案】（1）有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色；Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag；（2）能；（3）Zn(NO3)2、Fe(NO3)2；（4）【作出猜想】银、铜；【分析思考】锌与硝酸亚铁不能共存；【进行实验】加入稀盐酸（合理即可）；有气泡生成（合理即可）；【反思交流】反应物是否有剩余。【解析】（1）试管①中铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，故观察到的实验现象是有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色；试管③中铜和硝酸银反应生成银和硝酸铜，反应的化学方程式是Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag；（2）试管①中铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，说明铁比铜活泼，试管②中锌与硝酸亚铁反应，说明锌比铁活泼，试管③中铜和硝酸银反应说明铜比银活泼，故通过上述图一所示的三个实验能否验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性锌＞铁＞铜＞银；（3）将铁丝放入浅绿色滤液中，一段时间后，铁丝表面没有发生变化。说明滤液中无硝酸银和硝酸铜，硝酸亚铁溶液是浅绿色，硝酸锌肯定有，由此判断滤液中含有的溶质是硝酸锌和硝酸亚铁，化学式分别为Zn(NO3)2、Fe(NO3)2；（4）【作出猜想】由于滤液中无硝酸铜和硝酸银，则银和铜都被置换出来，滤渣中肯定有银和铜，铁可能有，故你的猜想：猜想Ⅰ是银、铜；【分析思考】小明的猜想不正确，滤渣中肯定没有锌，因为锌能与硝酸亚铁反应，即锌与硝酸亚铁不能共存；【进行实验】猜想Ⅱ正确，即有铁，铁与盐酸反应生成氢气，故取少量滤渣样品，加入稀盐酸，有气泡生成，猜想Ⅱ正确（合理即可）；【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑反应物是否有剩余。16.（2021成都）某学习小组对铁锈蚀进行探究。【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？【查阅资料】①氯化钙固体可作干燥剂。②一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。③常温常压，氢气密度是dg/mL.【设计与实验】实验一：定性探究铁锈蚀的因素取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表1.试管一周后现象A铁钉表面有一层铁锈B铁钉表面无明显变化C铁钉表面无明显变化D铁钉表面有较厚铁锈（1）对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的________发生化学反应。（2）对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与________有关。（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是________________。写出除铁锈的化学方程式________________。（4）实验二：定量探究铁锈蚀的因素小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶，t,时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。图2图3图4据图3，t2时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是________________。（5）据图4，对比AB段和BC段说明________________，分析t3时刻压强突然变大的原因是________________。（6）实验三：测定铁锈含量图5将实验二烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥，得mg固体，连接图5装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。完全反应后，常温常压下测得生成气体体积为VmL,则该固体中铁锈质量分数表达式为________________。（7）该实验条件下测得铁锈质量分数偏小的原因是________，解决方法是________________。（8）【反思与评价】与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是________________。【答案】（1）氧气和水蒸气

（2）氯化钠

（3）铁锈疏松多孔,能吸附氧气和水蒸气.会加快铁的锈蚀；Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

（4）铁生锈放出的热量小于装置散失的热量

（5）加氯化钠溶液前,铁锈蚀较慢；铁锈蚀消耗氧气,装置内压强减小,注射器内盐酸被吸入烧瓶,反应产生较多氢气

（6）eq\f(m-2-28dV,m)×100%（7）氢气未干燥,含有水蒸气；在乙,丙装置间加一个干燥装置

（8）使用铁粉和加入碳粉,加快了铁锈蚀的速率【解析】（1）A中铁钉与空气和水接触，生锈，B中铁钉只与蒸馏水接触，没有与氧气接触，C没有水，不生锈，对比ABC可以得出，铁生锈需要与氧气和水接触；（2）A无氯化铵生锈速度慢，D有氯化钠生锈速度快，说明铁锈蚀与氯化钠有关；

（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是铁锈疏松多孔,能吸附氧气和水蒸气.会加快铁的锈蚀,铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水，化学方程式为Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

（4）据图，t2时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是铁生锈放出热小于装置散失的热量。

（5）对比AB段和BC段说明加氯化钠溶液前，铁锈蚀慢，t3时刻压强土壤变大的原因是铁锈蚀消耗氧气，装置内压强减小，注射器内盐酸被吸入烧瓶，反应产生较多氢气。

（6）设铁的质量为xFe+H2SO4＝FeSO4+H2↑563xVdgeq\f(56,2)＝eq\f(x,Vdg)

x=28vdg

则该固体中铁锈质量分数表示是为eq\f(m-2-28dV,m)×100%（7）该实验氢气为干燥，含有水蒸气，故得到氢气体积偏大，计算铁质量分数偏大，铁锈的质量分数偏小，解决方法是在乙、丙装置间加一个干燥装置。

（8）实验1是铁钉，实验二是铁粉，实验二铁锈蚀明显更快的原因是使用铁粉和加入碳粉，加快了铁锈蚀的速率。17.（重庆市第一中学2021-2022学年度上期期末考试）设计实验方案，分析实验原理，解决实验问题是化学重要的学科思想（1）图一三个实验均可用于测定空气中O2含量，测得实验过程中密闭容器内O2体积分数随时间的变化关系如图二所示，依据图中信息分析。①AB均利用铁生锈能消耗_______进行测定。②若要比较准确地测定空气中O2的含量最佳实验是______(填“A”“B”或C”)。（2）铜在潮湿空气中生锈是与CO2、O2和H2O共同作用的结果，仿照铁生锈设计如下实验①C中Cu的作用____________________________（用方程式表示）②AD对比证明Cu生锈需要_____________，D中尾部NaOH溶液的作用是__________________________③实验有不合理的地方，将B稍作改进即可达目的，在方框内完成装置改进图并标出具体物质。______【答案】（1）①氧气②A（2）①2Cu+O2eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))2CuO②CO2防止空气中的二氧化碳进入装有铜片的试管，从而影响实验结果③【解析】（1）①图一中的三个实验均可用于测定空气中O2含量，分析图一和图二，在反应后，氧气的体积分数降低，说明反应消耗了氧气，通过以上分析可知，AB均利用铁生锈能消耗氧气进行测定；②观察图二，可以看出曲线A能快且多的消耗氧气，故若要比较准确地测定空气中O2的含量最佳实验是A；（2）①C中Cu的作用是消耗空气中的氧气，铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，其化学方程式为：2Cu+O2eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))2CuO；②AD作为对比实验，唯一的变量是A中铜片与二氧化碳接触，而D中不含二氧化碳，故AD对比证明Cu生锈需要二氧化碳；空气中也含有二氧化碳，实验结束后装置冷却，装置内压强变小，若不添加尾部的NaOH溶液，空气就会进入装有铜片的试管，影响对比实验的结果，故D中尾部NaOH溶液的作用是：防止空气中的二氧化碳进入装有铜片的试管，从而影响实验结果；③B是为了验证铜片在干燥无氧的条件下不生锈，根据图一图二分析，“浸润NaCl溶液滤纸，撒有Fe、C粉的棉花”可以吸收空气中的氧气，但氧气的密度比空气大，所以“浸润NaCl溶液滤纸，撒有Fe、C粉的棉花”应伸到试管的中下部才能接触并确保耗尽氧气，故画作：。18.某化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，用如图1所示的装置进行了两次实验。在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水（过氧化氢溶液）注入试管中，利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图Ⅱ所示。（1）在检查装置的气密性后，小组同学开始实验时注入双氧水的方法是______（填序号）。A快速推注射器活塞B缓慢推注射器活塞（2）根据相同时间注射器内氧气的体积不同，可比较两种催化剂的催化效果，通过图像除了能得出二氧化锰催化效果比氧化铜好，还能得出的结论是______。（3）由氧化铜催化的反应，t1～t2时间段反应速率逐渐变慢，原因可能是____。【拓展延伸】同学们在老师的指导下设计实验继续探究。（4）如图Ⅲ，向两支试管分别加入等质量不同浓度双氧水，再加上等质量、等浓度的FeCl3溶液，分别用气压传感器测定两试管中气体压力变化曲线，如图Ⅳ。请你思考：①保证实验准确性，请你设计向两试管中加入FeCl3溶液的具体操作是_____。②请你从曲线中找出FeCl3溶液对双氧水分解影响的一条规律性结论：_________________________，写出该反应的化学反应方程式________。【答案】（1）B（2）催化剂不能改变生成氧气的量（3）随着反应的进行，过氧化氢溶液浓度在不断下降（4）①分别用注射器吸取等量、等浓度的FeCl3溶液同时注入两支试管中②FeCl3溶液对浓度大H2O2溶液分解促进效果更好2H2O2eq\o\ac(\s\up7(FeCl3),\o(===,====))2H2O+O2↑【解析】（1）开始实验时注入双氧水的方法是缓慢推注射器活塞，防止反应剧烈，放