初中化学实验探究物质的性质或变化规律解答题

科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。学习小组对蓝绿色碱式碳酸铜晶体[Cu₂（OH）₂CO₃]的性质进行实验探究，并基于证据进行推理分析。

I．分析碱式碳酸铜的组成

根据化学式可知，碱式碳酸铜中Cu元素的化合价为　　。

Ⅱ．探究碱式碳酸铜受热的变化

[设计实验]学习小组设计了如图装置（夹持仪器已略去），并用于探究碱式碳酸铜的分解产物。

[实验过程]

①在装置丙导管a处连接一导管，并插入水中，微热试管，观察到　　，说明整套装置的气密性良好。

②按图示加入样品和试剂，加热一段时间后，试管中固体变黑，U形管中无水硫酸铜变蓝，澄清石灰水变浑浊。

[实验分析]

①装置甲中用于加热的仪器名称为　　。

②装置丙中发生反应的化学方程式为　　。

③根据现象可知，碱式碳酸铜受热可分解，分解产物有CO₂、CuO、　　。

④装置乙、丙位置不能互换的理由是　　。

Ⅲ．探究碱式碳酸铜与酸的作用

[实验过程]取样品少量于试管中，加水，固体不溶解。继续加入足量稀硫酸，有气泡产生，得到蓝色溶液。

[实验结论]碱式碳酸铜能与硫酸发生反应，生成的盐为　　。

[拓展延伸]碱式盐在生活中应用广泛。碱式氯化铝[Al₂ （OH）Cl₅]是一种高效净水剂。写出碱式氯化铝与盐酸发生反应的化学方程式　　。

为探究CO₂与NaOH溶液发生的反应，某兴趣小组尝试用不同的方式进行实验。

【查阅资料】

Ⅰ.20℃时，几种物质在水中的溶解度见下表：

物质	Na2CO3	NaHCO3	Ca（OH）2	Ba（OH）2
溶解度/g	21.5	9.6	0.165	3.89

Ⅱ．本实验条件下，Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH分别约为11.0和8.5。

【实验探究】

（1）实验一：小雨取一充满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，小雨另取一相同的充满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X，此时观察到的现象是　　，实验中，小雨采用两只矿泉水瓶做对比实验的目的是　　。

（2）实验二：为检验CO₂与NaOH溶液反应的产物，小亮取实验一所得溶液X少许，向其中滴加BaCl₂溶液，有白色沉淀产生，该反应的化学方程式为　　，实验中不宜将BaCl₂溶液换成CaCl₂溶液的原因是　　。

（3）实验三：小华取实验一所得溶液X少许，向其中加入过量的BaCl₂溶液，振荡，静置，取上层清液，滴入1滴酚酞试液，发现溶液呈　　色，证明溶液X中有NaOH剩余。实验中，小华没有直接向少量溶液X中滴入酚酞试液，理由是　　。

（4）实验四：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1、图2所示。

图1中，BC段发生反应的化学方程式为　　。

图2中，DE段温度变化的原因是　　。

【反思感悟】

（5）实验从CO₂减少、NaOH减少，Na₂CO₃生成等物质的变化，以及　　转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”。

探究碳酸氢钠、碳酸钠分别与稀盐酸反应，研究小组进行如下两个实验：

（1）[实验1]同时将足量的稀盐酸倒入锥形瓶甲和锥形瓶乙中。

反应至5s生成气体的速率：碳酸氢钠　　碳酸钠（选填“＞”，“＜”，“＝”）。

[实验2]分别将足量的稀盐酸逐滴滴入试管甲和试管乙中，边滴边振荡。

现象为：

①试管甲中的溶液开始时显浅红色，逐滴滴入稀盐酸立即产生大量气泡，浅红色逐渐消失。

②试管乙中的溶液开始时显红色，滴入稀盐酸没有气泡产生，溶液颜色逐渐变为浅红色后，继续滴加稀盐酸有大量气泡产生，浅红色逐渐消失。

（2）[反思1]在[实验2]碳酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸，为何刚开始没有大量气泡产生？研究小组查阅资料，绘制出微观示意图。

①碳酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸，依次发生反应的化学方程式为　　、　　。

②相同浓度的碳酸氢钠溶液和碳酸钠溶液的碱性：碳酸氢钠　　碳酸钠（选填“＞”，“＜”，“＝”）。

（3）[反思2]为何[实验1]中碳酸氢钠最终产生气体的体积较大？

请你列式计算：[实验1]中两种固体完全反应后产生气体的质量各是多少（写出计算过程，结果保留到0.1g）？

（1）控制变量，设计对比试验是实验探究的重要方法。

编号	实验内容（均在室温环境下进行）		实验结论
	A	B
①
	同时打开A和B装置中分液漏斗的旋塞，观察锥形瓶中反应情况。		会影响过氧化氢的分解速率
②			会影响红墨水在蒸馏水中的扩散速率
	同时向A和B的烧杯中滴入2滴红墨水，观察烧杯中液体颜色变化快慢。

（2）观察是学习化学的重要方法。

研究小组进行如下实验，发现均有红棕色二氧化氮气体产生。

[实验1]

[实验2]

[实验3]

查阅资料：4HNO ₃ O ₂↑+4NO ₂↑+2H ₂O

C+4HNO ₃（浓） CO ₂↑+4NO ₂↑+2H ₂O

①[实验1]中所用碎玻璃与浓硝酸不发生化学反应，灼热的碎玻璃在实验中起到的作用是 　　。

②[实验2]中有红棕色气体产生，能否证明[实验2]中木炭与浓硝酸发生了反应？请做出判断，并说明理由： 　           。

③[实验3]中发现红热的木炭表面有红棕色气体产生，且生成的气体产物中检测出二氧化碳（体积分数大于0.03%），能否证明[实验3]中木炭与浓硝酸发生了反应？请做出判断，并说明理由： 　    。

碳酸钠在生产和生活中都有重要的用途。图一、图二是某兴趣小组探究碳酸钠化学性质时所做的两组实验。实验结束后，将两组实验试管中的物质分别全部倒入甲、乙两个洁净的烧杯中，据图回答。

（1）试管①中能够观察到的现象是　　。

（2）试管③中发生反应的化学方程式是　　。

（3）兴趣小组的同学完成上述实验后，为继续探究酸碱盐之间的反应，又对甲、乙烧杯内的反应混合物进行了如图所示实验，通过分析完成下列问题。

①根据上述实验分析推断，图一中试管②完全反应后所得的溶液中一定含有的溶质是　　。

②小组同学把沉淀M、N混合后置于烧杯丙中，向其中加入过量的稀盐酸，观察到的实验现象是　　。把烧杯丙中反应后的混合物与滤液C全部倒入废液缸中，反应结束后废液缸内上层溶液中，除酚酞外一定还含有的溶质是　　。

潜水器中可使用过氧化钠（Na₂O₂）固体做供氧剂，过氧化钠固体与二氧化碳反应原理是：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，为验证该反应产物，某兴趣小组进行如下实验探究。

[查阅资料]过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气。

[设计实验]小组同学利用如图装置进行实（忽略稀盐酸的挥发）。

（1）装置A中标号仪器名称：①　　，②　　。

（2）装置A中反应的化学方程式为　　。

（3）装置B的作用是　　。

（4）为防止装置E收集的氧气中混有二氧化碳，装置D中盛放的试剂是　　溶液。

（5）验证过氧化钠与二氧化碳反应产物

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
①	将带火星的木条伸入装置E中		产物中有氧气
②	反应后取装置C中少量固体于试管中，加水完全溶解		固体中有未反应的过氧化钠
③	向步骤②反应后所得溶液中加入足量稀盐酸，有气体产生，将产生的气体通入足量澄清石灰水中		产物中有碳酸钠

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体，能与二氧化碳反应生成氧气，化学反应反应方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，这一原理广泛应用于潜水艇中密闭舱的氧气再生技术，可同时完成产生氧气和吸收二氧化碳的双重功能。

课外研究小组为验证其可行性，利用石灰水、稀盐酸、浓硫酸、过氧化钠和饱和石灰水等设计并进行以下实验（见图1）：

①A是CO₂的发生装置，可选用图2中的　　（填序号），有关反应的化学方程式是　　。

②B装置的作用是　　；

③为保证干燥、纯净的CO₂气体进入D装置，装置C应选用的物质是　　；

④检验E装置集气瓶中气体的方法是　　；

⑤若装置E中石灰水出现轻微白色浑浊，原因是　 。

小红同学用碳酸氢钠作为膨松剂蒸馒头时，发现蒸热后的馒头有气孔，但膨松效果一般；在妈妈的建议下，小红在使用碳酸氢钠的同时加入一定量的食醋，蒸熟后的馒头膨松效果就理想多了，小红对碳酸氢钠作为膨松剂的作用原理进行探究。

[提出问题]碳酸氢钠作为膨松剂的作用原理是什么？

[查阅资料]膨松剂是在食品加工过程中加入的，因产生气体，能使面胚发起形成多孔组织，从而使食品具有松软或酥脆特点的一类物质，化学膨松剂中通常含有碳酸氢钠。

[做出猜想]小红同学对用碳酸氢钠在两次制作慢头过程中的作用原理做出猜想：

猜想一：　　。

猜想二：　　。

[方案设计与实施]

小红同学分别对猜想一和猜想二设计了实验方案并实施验证。

试剂和用品：碳酸氢钠、稀盐酸、澄清石灰水（仪器和其他用品自选）

	实验方案	实验现象	结论
实验一	如图，取一定量碳酸氢钠于试管a中，加热，将产生的气体通入澄清石灰水中	试管a内壁有小液滴，导管口有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊	猜想一正确
实验二			猜想二正确

[解释与结论]①依据小红同学对碳酸氢钠作为膨松剂的作用原理的实验探究，获得碳酸氢钠的两个化学性质是①　   ②　　（用化学方程式表示）。

②在有酸性物质存在时，碳酸氢钠作用效果会更好的原因是　　。

[评价与反思]①小红妈妈制作馒头时，在面团发酵后，常加入少量纯碱来调节面团的酸度。小红提出：能不能单独使用纯碱做膨松剂？要解决该问题需要设计实验验证纯碱是否具有　　的性质。

②市售膨松剂大多是复合膨松剂，一般由三类物质组成：碳酸氢钠、酸性物质、助剂（淀粉等）。结合上述探究，下列关于复合膨松剂的说法中，不正确的是　　（填序号）。

a．复合膨松剂保存时要注意防潮

b．复合膨松剂在加水揉面与蒸馒头的过程中均起到发面的作用

c．使用复合膨松剂前必须先将面进行发酵

d．在蒸馒头时复合膨松剂中助剂的作用可能是调节气体产生的速率

某实验小组设计如图所示装置，进行气体的制备和性质实验

实验试剂（用品）：大理石、氯化钠、二氧化锰、硝酸铵固体、稀盐酸、过氧化氢溶液、蒸馏水、木条、火柴、酒精灯。

选择合适的试剂（用品）按如下步骤进行实验。

（1）组装仪器，　　（填必要的操作），加入药品。

（2）关闭止水夹，推动注射器，注入液体，观察到装置A中有大量气泡冒出，气球胀大。

（3）打开止水夹，观察到装置B中导管口有气泡冒出，澄清石灰水未变浑浊，装置A中产生气体的化学方程式为　　要进一步确认该气体的成分还需进行的操作是　　，取下装置B中双孔塞，将红热的细铁丝由上到下缓慢地伸入到B装置的玻璃瓶中，细铁丝剧烈燃烧，写出反应的化学方程式　　。

（4）更换装置A中的固体和液体药品，重复步骤2中的操作，能观察到相同的实验现象。打开止水夹，观察到装置B中导管口有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊，写出装置B中反应的化学方程式　　，装置A中选择的固体和液体分别为　　和　　。

（5）继续更换装置A中的药品重复上述操作，观察到装置A中没有气泡冒出，气球变瘪。装置A中选择的固体和液体分别为　　和　　。

金属镁可与热水反应生成氢氧化镁和氢气，所得溶液呈碱性，可使酚酞溶液显紅色。某同学将镁条放在水中煮沸，趁热取出部分溶液，滴加酚酞溶液，变为红色，放置在空气中一段时间后，发现溶液的红色褪去了。

（1）镁与热水反应的化学方程式是　　。

（2）查阅资料：溶液红色褪去的原因是溶液碱性减弱。

[提出问题]导致溶液碱性减弱的原因是什么？

[假设与分析]

假设1：可能是氢氧化镁与N₂或O₂发生了反应。

假设2：可能是溶液吸收了空气中的　　。

假设3：可能是氢氧化镁的溶解度随温度的降低而　　。

由碱的性质可知，假设1不成立。

[实验探究]

实验操作	实验现象	结论
1．取上述紅色溶液，保持温度不变，在空气中放置一段时间，观察现象。	①	假设2成立
2．取上述红色溶液，②　 　，③　　观察现象。	红色褪去	假设③成立

[拓展延伸]

（3）将一小块金属钠投入硫酸铜溶液时，产生蓝色沉淀。请解释其原因：　　。

（4）除上述金属外，根据金属活动性顺序，预测　　也能跟硫酸铜溶液反应产生上述现象（举一例即可）。

对比归纳是学习化学的重要方法。请你参与下列探究活动并回答问题。

【探究活动一】探究影响木炭燃烧剧烈程度的因素

木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，说明了影响木炭燃烧剧烈程度的因素是　　。

【探究活动二】探究影响物质溶解性的因素

①同学们做了A试管和B试管的对比实验，发现 B试管中固体可溶，A试管中固体几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是　　。 ②同学们又补充了C试管所示实验，他们想探究的影响因素是　　。

【探究活动三】探究二氧化碳能否与碱溶液反应

①分别振荡三个软质塑料瓶，观察到塑料瓶变瘪 的程度由大到小的顺序为　　。 ②对比A瓶与　　瓶的实验现象，可证明二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应。

（1）某研究性学习小组为验证“氨气还原氧化铜”的实验，认真阅资料并做出以下准备。

资料准备：

I．氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，溶液呈碱性。

Ⅱ．氨气还原氧化铜的化学反应原理：2NH₃+3CuO3Cu+N₂+3H₂O。

实验准备：

请回答：

①为达成“氨气还原氧化铜”的实验目的，装置A、B、D、E的正确连接顺序　　；（填序号）

②装置A中发生反应的化学方程式　　；

③装置B观察到的现象　　，装置E的作用　　；

④将装置A产生的气体通入装置C中，石蕊试液浸泡的纸花变蓝色，原因是　　。

（2）小凡同学利用氯化钡和氢氧化钠两种试剂，从硫酸钠、硫酸镁和氯化镁三瓶未贴标签的无色溶液中鉴别出硫酸镁溶液，设计并进行以下实验。请你补齐实验内容；

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取三支洁净试管，分别倒入三种无色溶液，然后滴加　　，振荡，观察现象；
（2）

在学习“酸和碱”后，瑞娟同学对“硫在氧气中燃烧”实验进行再探究。想到实验生成的二氧化硫是非金属氧化物，提出疑问：二氧化硫能否与水反应生成酸？

为此，瑞娟同学做了如下实验：将点燃的硫伸入盛有氧气的集气瓶（有少量的水）中，反应中产生刺激性气味的气体；反应后，盖紧集气瓶口的玻璃片，振荡集气瓶；再打开玻璃片，仍能闻到刺激性气味；随后向其中滴入几滴紫色的石蕊试液，瓶中液体变为红色。

瑞娟同学产生许多困惑：这种能使石蕊试液变红色的物质是什么？怎样防止二氧化硫排放到空气中去？

瑞娟询问老师，老师告知：在涉及的反应中，二氧化硫与二氧化碳的性质相似；二氧化硫与水反应生成“亚硫酸”（化学式为H₂SO₃）；亚硫酸还可进一步与氧气反应生成硫酸。

请你帮助瑞娟同学解答下列问题：

（1）请结合如图图示中所给实验用品，设计一个实验用来验证：二氧化硫不能使石蕊变红色。

实验操作：　　。

（2）分别写出生成亚硫酸、硫酸的两个化学方程式：①　　；②　　。

（3）以上两个化学反应都属于　　反应（填基本反应类型）；亚硫酸中硫元素的化合价为　　价。

（4）亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸都能使石蕊试液变红色，从微观角度分析原因是　　；

（5）为更多的吸收二氧化硫，防止二氧化硫散发至空气中。有以下试剂，你认为用来代替集气瓶中的水最为合适的是　　（填序号）。

①饱和氢氧化钙溶液；   ②饱和氯化钠溶液；   ③浓盐酸；    ④饱和氢氧化钠溶液

水垢是日常生活中常见的物质，某兴趣小组收集了一部分水垢[主要成分CaCO₃和Mg（OH）₂，不考虑其他成分对实验的影响]并对其进行实验探究。

[查阅资料]①Mg（OH）₂受热易分解，生成MgO和H₂O；

②无水硫酸铜是白色固体，遇水变蓝色。

[探究活动一]验证水垢中的CaCO₃和Mg（OH）₂

（1）小斌取一定量水垢样品，高温灼烧，将生成的气体依次通过澄清石灰水和无水硫酸铜，观察到澄清石灰水变浑浊、无水硫酸铜变　　色。

得出结论：水垢中含CaCO₃和Mg（OH）₂。

（2）小红提出小斌的实验方案存在明显缺陷，小红的理由是　　。

[探究活动二]分离水垢中的CaCO₃和Mg（OH）₂

小林设计了如下实验流程（部分产物已略去）：

（1）过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和　　。

（2）滤液A中的溶质有　　 （用化学式表示）。

（3）加入MgCl₂溶液时，发生反应的化学方程式是　　。

（4）操作II的实验步骤是　　。

研究小组同学对铝和稀盐酸的反应进行了探究。如图1所示实验，先检查装置气密性，再将橡皮塞连接气体压力传感器，烧瓶中放入铝片和稀盐酸，塞紧瓶塞并打开仪器，一段时间后，得到如图2所示的气体压强与时间的关系曲线图。

（1）铝与稀盐酸反应的化学方程式为　　。

（2）AB段气体压力变化不明显的原因是　　；CD段气体压力逐渐下降的原因是　　。

（3）从BC段看反应的速率是先变快后变慢，导致变慢的因素有　　（填序号）

a．铝片的表面积

b．盐酸的浓度

c．温度