初中化学实验探究物质的性质或变化规律解答题

铁钉是生活中常见的铁制品。学习小组对不同条件下铁钉的锈蚀和盐酸除锈时的反应进行了探究。

Ⅰ探究不同条件下铁钉的锈蚀

取四枚铁钉，按第图1所示进行实验。一天后观察到的现象如下表所示。

试管	a	b	c	d
实验现象	铁钉表面无明显变化	铁钉表面无明显变化	蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻微锈蚀	食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀

（1）由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是　　。

（2）由试管c、d中的现象可以得出的结论是　　。

（3）切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是　　。

Ⅱ探究盐酸除锈时的反应

步骤1 将一枚表面部分锈蚀的铁钉置于试管中，向其中加入稀盐酸至浸没铁钉。观察到铁钉表面的铁锈逐渐消失，无锈处有气泡产生，溶液变为黄色。

步骤2 将“步骤1”中装有铁钉和盐酸的试管长时间放置后，观察到铁钉变细，溶液变为浅绿色。

[提出问题]①“步骤1”中铁锈消失发生了什么反应？

②“步骤2”中试管长时间放置后，溶液为什么会变色？

[查阅资料]①铁锈中主要含有Fe₂O₃；

②FeCl₃溶液呈黄色，FeCl₂溶液呈浅绿色；

③K₃[Fe（CN）₆]溶液为黄色，FeCl₃溶液遇K₃[Fe（CN）₆]溶液不变色，FeCl₂溶液遇K₃[Fe（CN）₆]溶液会生成蓝色沉淀。

[实验分析]铁锈消失是因为Fe₂O₃与盐酸发生了反应，该反应的化学方程式为　　。

[提出猜想]对于问题②，实验小组提出如下两个猜想：

猜想1：溶液变色是FeCl₃与铁钉表面产生的气体反应所致；

猜想2：溶液变色是FeCl₃与铁钉反应所致。

[实验验证1]对“猜想1”进行验证的实验过程用如图2所示装置进行实验，……。

（1）仪器X的名称为　　。

（2）实验是验证　　（填气体的化学式）与溶液中的FeCl₃是否发生反应。

[实验验证2]请设计实验对“猜想2”进行验证，简述实验过程（包括操作、可能的实验现象和对应的结论）：　　。（实验中必须用到K₃[Fe（CN）₆]溶液、FeCl₃溶液和铁钉）

实验是学习化学的一条重要途径，通过实验以及对实验现象的观察，记录和分析，可以验证物质的化学性质。小明为了参加化学学科实验操作考试，在实验室练习了两个鉴别类的实验：“鉴别盐酸，氢氧化钠溶液和蒸馏水”“鉴别氢氧化钠溶液、氢氧化钙的溶液”，请完成下列各题：

（1）小明只用无色酚酞试液也将三种物质鉴别出来了，实验过程如下。请完善表格中的相关内容：

操作步骤	实验现象	实验结论
用A、B、C三只试管分别取三种待测液各5mL，分别滴入1﹣2滴无色酚酞试液，振荡		C是氢氧化钠溶液
将上面变色的溶液分成两份，	A试管中无明显现象，B试管中观察到的现象是	A是蒸馏水，B是稀盐酸，请写出该步骤中发生反应的化学方程式

（2）小明又用吹气的方法鉴别出了氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液。鉴别完毕，他将上述所有实验的废液全部倒入一个洁净的大烧杯中，得到无色溶液，请回答下列问题：

①该无色溶液中一定没有的阴离子　　（填离子符号）。混合过程中一定会观察到的现象是　　。

②该无色溶液中可能含有的溶质是　　（填化学式）。为了检验可能存在的物质，小明取无色溶液约2mL，加入镁条，若无明显现象，则没有该物质；若观察到有气泡产生，则一定有该物质存在，请写出该反应的化学方程式　　。

（3）根据小明的实验，你能得出盐酸的化学性质有　　（用字母填空）。

A．能与碱反应

B．能与活泼金属反应

C．能与碳酸盐反应

D．能与金属氧化物反应

E．能使无色酚酞试液变色

化学兴趣小组的同学对“天气瓶”（如图）是否可预测天气很好奇。他们自制了“天气瓶”，并对其晶体析出的影响因素展开了探究。

步骤：（1）称取10.0g樟脑丸溶解于40.0mL无水酒精中得溶液a。

（2）向35.0g水中依次加入2.5gKNO₃和2.5gNH₄Cl，制得溶液b。

（3）将a、b两种溶液倒入容器中混合，密封即制得“天气瓶”。

（4）模拟不同的天气情况，将制得的“天气瓶”置于不同的温度和大气压的环境中，并记录析出晶体情况如下：

	0℃	20℃	40℃
101.3kPa
100.5kPa
99.7kPa

根据以上信息回答下列问题：

（1）配制溶液a时，为加快樟脑丸的溶解，可以采用搅拌、微热、　　等方法。溶液a中的溶质以分子形式分散，所以该溶液　　（选填“能”或“不能”）导电。

（2）溶液b中NH₄Cl的质量分数是　　。

（3）为进一步探究析出的晶体中是否含有铵盐，需要的实验用品有　　（填序号）。

a．稀盐酸

b．氢氧化钠溶液

c．蓝色石蕊试纸

d．红色石蕊试纸

（4）从表格信息中可知，　　条件对“天气瓶”晶体析出的影响较大。

科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动。以下是教学片断，请你参与学习并帮助填写空格（包括表中空格）。

活动一

甲组同学向盛有一定量的氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会儿后发现有气泡产生，于是，他们停止了滴加稀盐酸。经询问老师得知该氢氧化钠溶液已变质，请你用化学方程式表示其变质的原因　　。

活动二

乙组同学向盛有一定量的氢氧化钙溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会儿后发现忘记了滴加指示剂，因此，他们停止了滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究：

【提出问题】溶液中的溶质含有什么物质？

【作出猜想】猜想一：溶质只有CaCl₂

猜想二：溶质有CaCl₂和Ca（OH）₂

猜想三：溶质有　　

【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。

【方案设计】

方案	方法步骤	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯内的溶液于试管中，加入无色酚酞溶液	酚酞不变色	猜想一正确
		酚酞变红色	猜想二正确
方案二	取少量烧杯内的溶液于试管中，加入		猜想三正确

【方案评价】小组同学通过讨论后认为：

（1）方案一能证明猜想二正确，但不能证明猜想一正确。

（2）方案二可行，但小组同学在记录时未记录完整，请你替他们补充完整。

【方案反思】（1）方案一不能证明猜想一正确的理由是酚酞在中性和酸性溶液中都不变色；

（2）某同学提出将方案一中酚酞溶液换成　　（填写一种试剂即可）同样可以得出猜想二正确。

活动三

甲、乙两组同学将各自烧杯内的剩余物倒入同一个洁净的大烧杯中，观察到先有气泡产生，后有白色沉淀出现。将大烧杯中的混合物过滤，得到滤渣和滤液。同学们对滤液中溶质成分进行再探究。

大家经过讨论一致认为滤液中一定含有的溶质是　　，为了进一步验证可能存在的溶质，请你帮助设计实验并进行验证（任写一种可能情况）：

你的猜想	实验步骤	实验现象	实验结论
滤液中可能含有			猜想正确，滤液中含有该物质

某化学兴趣小组在探究氢氧化钠的化学性质时，将二氧化碳通入盛有氢氧化钠溶液的大试管中，如图所示，结果同学们没有观察到明显现象，于是他们展开了如下探究。

探究一：二氧化碳是否与氢氧化钠溶液发生了化学反应？

取少量大试管中的液体，滴加足量的稀盐酸，观察到　　，证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应。

探究二：反应后大试管中溶液所含溶质的成分是什么？

[查阅资料]

1、CO₂与碳酸钠溶液反应：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃

2、NaHCO₃溶液呈碱性，能与NaOH反应，且与澄清石灰水反应生成白色沉淀

3、BaC1₂溶液呈中性，与Na₂CO₃反应生成白色沉淀，与NaHCO₃不发生反应

小组成员经过分析讨论，一致认为溶质的成分为Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH中的一种成几种。

[猜想假设]

猜想一：NaOH、Na₂CO₃

猜想二：Na₂CO₃

猜想三：　　

猜想四：NaHCO₃

[实验探究]

序号	实验操作	实验现象
①	取一定量大试管中的溶液于试管中，加入足量的BaCl2溶液	产生白色沉
②	过滤	/
③	取一定量的滤液于试管中，加入澄清石灰水	没有明显现象
④	取一定量的滤液于另一支试管中，滴加适量酚酞溶液

[实验结论]

根据观察到的实验现象得出猜想　　成立。

[实验反思]

化学反应是否发生，可以借助反应过程中伴随的实验现象来判断：也可以借生成物的性质来判断。

新型洗涤剂过氧碳酸钠（Na ₂CO ₄）固体，能瞬间清除衣服上的汗渍、果汁渍等顽固污渍。它与水反应生成碳酸钠和其他化合物，某学习小组对产生的其他化合物进行探究。

实验1：溶解样品。取适量洗涤剂样品于烧杯中，加入适量蒸馏水，使之完全溶解，有气泡产生并形成无色溶液a。产生的气体能使带火星的木条复燃。

[提出问题]过氧碳酸钠与水反应生成的其他化合物是什么？

[猜想与假设]猜想一：H ₂O ₂

猜想二：NaOH

猜想三：H ₂O ₂、NaOH

猜想一、二、三除了遵循质量守恒定律外，猜想H ₂O ₂的其他理由是 　　。

实验2：验证

实验步骤	实验现象	分析与结论
①取适量溶液a于小烧杯中，加入稍过量的氯化钙溶液，过滤，得到清液b	产生白色沉淀	加入稍过量氯化钙的目的是 　　。
②取适量清液b于试管中，加入过量二氧化锰，振荡		证明过氧碳酸钠与水反应有H 2O 2生成
③将步骤②所得混合物静置，取少量清液于试管中，滴加氯化铁溶液	无明显现象

[实验结论]猜想 　　正确。写出过氧碳酸钠与水反应的化学方程式： 　　。

[反思与评价]该洗涤剂保存时应密封、防潮。

某学习小组的同学在整理归纳反应规律时发现，有些化学反应发生时没有伴随明显的现象，他们就此进行了以下探究。

[提出问题]

怎样证明NaOH溶液分别与CO₂及稀盐酸发生了反应？

[分析讨论]

同学们讨论后认为，可以用两种思路探究上述反应是否发生。

思路Ⅰ：验证有　　；思路Ⅱ：验证反应物减少或消失。

[实验探究]同学们分两组分别设计方案进行探究。

组别	第一组	第二组
实验示意图

[实验结论]

（1）第一组同学将充满CO₂气体的试管倒扣在NaOH溶液中，观察到试管内液面升高，认为NaOH溶液与CO₂发生了反应。但有同学指出，还应进行CO₂与　　反应的对比实验才能得出这一结论。

（2）第二组的小文同学向丙中滴入无色酚酞溶液后，观察到溶液颜色　　，得出NaOH溶液与稀盐酸发生了反应的结论。小亮同学向丁中滴入AgNO₃溶液后，观察到有白色沉淀生成，由此他认为NaOH溶液与稀盐酸反应生成了NaCl．你认为小亮的结论是　　的（填“合理”或“不合理”）。

（3）第二组同学进一步讨论后认为，如果将乙中的溶液蒸发结晶，再将得到的晶体溶于水，若在室温下测得该溶液的pH　　（填“＞”、“＜”或“＝”）7时，则能证明有NaCl生成。

[拓展应用]第一组同学向反应后的溶液中加入某无色溶液，观察到有白色沉淀生成，也得出了NaOH溶液与CO₂发生了反应的结论。生成白色沉淀的化学方程式为　　（只写一个）。

如图是实验室制取气体的常用装置：

（1）仪器甲的名称是　　。

（2）若选B装置作为实验室制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为：　　。

（3）实验小组同学取一定浓度的盐酸和石灰石反应制取气体，反应的化学方程式为：　　。将生成的气体通入澄清石灰水中，未见变浑浊。为探究其原因，小组同学讨论后作出如下探究：

[提出猜想]A．石灰水完全变质；B．气体中有挥发出来的HCl气体。

[实验探究]小组同学设计了如下实验来探究。请你帮助完成实验，填写表中空格：

实验步骤	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量石灰水于试管中，并向试管中滴加几滴 　　试液，振荡	试液变红	石灰水未完全变质猜想A不成立
Ⅱ．将生成的气体通入硝酸银溶液中		气体中有HCl猜想B成立

写出步骤Ⅱ中反应的化学方程式　　。

[拓展延伸]实验室用上述药品和装置制取并收集一瓶纯净干燥的二氧化碳气体，装置接口连接顺序为：a→　　。（按顺序填装置接口对应的字母，全对才得分）

陈东同学在做“盐酸中和氢氧化钠”的实验时，实验前忘记向氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，导致无法判断中和反应进行的程度，于是他对反应后溶液的酸碱性进行了探究。

[探究目的]确定反应后溶液的酸碱性

[猜想与假设]反应后溶液可能呈碱性，也可能呈　　，也可能呈　　。

[实验验证]

实验操作	实验现象	实验结论
取反应后溶液少许，滴加几滴酚酞溶液		溶液呈酸性或中性

[继续验证]可以设计多种方案进行验证

实验操作	实验现象	实验结论
方案1：取反应后溶液少许，加入少量氧化铜粉末	若粉末部分或全部溶解，溶液变为蓝色	溶液呈
	若粉末不溶解，溶液不变色	溶液呈
方案2：取反应后溶液少许，加入少量	若有气体放出，溶液变为浅绿色	溶液呈酸性，反应的化学方程式是
	若	溶液呈中性

学校化学兴趣小组的同学对酸碱中和反应进行探究：

[提出问题]氢氧化钠与盐酸能否发生反应？

[查阅资料]NaCl溶液显中性。

[进行实验]甲、乙两组同学分别进行实验，甲组同学先向试管中加入约2mL氢氧化钠溶液，再滴入酚酞溶液，溶液变红，然后逐滴滴入稀盐酸，边滴加边振荡，直到溶液恰好变为无色。

[实验结论]氢氧化钠与盐酸 　能　（填"能"或"不能"）发生反应。

[发现问题]乙组同学在滴入稀盐酸的过程中，观察到有气泡产生，所以确定本组所用氢氧化钠溶液已变质，其变质的原因是 　             （用化学方程式表示）。

[猜想与假设]同学们对变质的氢氧化钠溶液的溶质成分进行探究。

猜想Ⅰ：只有碳酸钠

猜想Ⅱ： 　                 

[查阅资料]CaCl ₂溶液、Ca（NO ₃） ₂溶液都呈中性。

[进行实验]实验过程如图：

回答下列问题：

（1）适合操作（一）的X溶液是 　　。

A．Ca（OH） ₂溶液

B．CaCl ₂溶液

C．Ba（OH） ₂溶液

（2）根据（1）中所选的X溶液，生成沉淀C的化学方程式为 　　。

（3）过滤操作中玻璃棒的作用是 　　。

（4）操作（二）可以为：取少许溶液D于试管中，滴加酚酞溶液，若溶液 　　则猜想Ⅱ成立。

[实验反思]通过本实验同学们认识到，氢氧化钠溶液必须 　　保存。

教材中用图1实验来验证硫能在氧气燃烧，某化学兴趣小组对该实验进行了改进，改进后的实验装置如图2，请完成实验过程中的相关问题。

（1）根据图2进行实验，操作过程与现象记录如下：

①连接仪器，并在玻璃管中放入湿润的品红试纸及适量硫粉，向广口瓶中加入足量NaOH溶液。

②关闭止水夹，点燃酒精灯，加热，观察到硫粉熔化，并产生微弱的淡蓝色火焰。

③打开止水夹，通入氧气，观察到的现象：a．　　，b．品红试纸褪色，c．小气球变大。

④硫粉完全反应后，熄灭酒精灯，继续通入氧气，排尽玻璃管中的SO₂；待玻璃管冷却至室温时，关闭止水夹，撤下通入氧气的装置，然后应　　，并同时轻轻振荡广口瓶。

（2）问题讨论：

①图1实验设计中的不足之处是　　。

②硫在氧气中燃烧更剧烈是因为　　。

③反应过程中，玻璃管内湿润的品红试纸褪色，若改放干燥的品红试纸却不褪色，说明使品红试纸褪色的物质是　　（提示：SO₂与CO₂的性质有相似之处）。

④广口瓶中吸收SO₂的化学方程式为　　。

“如何验证酸与碱反应生成水”是以下探究过程中的研究主题，请完成以下相关问题。

【知识回顾】实验证明酸与碱可发生中和反应，如图从微观角度说明中和反应的实质是　　。

【提出问题】盐酸、硫酸等酸以酸溶液的形式存在，酸溶液与碱反应时，无法判断生成物中有“水”生成。如何设计实验验证酸与碱发生反应生成了“水”？

【查阅资料】冰醋酸即无水醋酸

                    蓝色硅胶遇水变红

【实验原理】CH₃COOH+NaOH═CH₃COONa+H₂O，是冰醋酸与NaOH固体反应的化学方程式，CH₃COONa在水溶液中可解离出自由移动的CH₃COO^﹣和Na⁺。

【进行实验】将适量的冰醋酸（CH₃COOH）、NaOH固体及几粒蓝色硅胶置于试管中，塞上橡皮塞，轻轻振荡试管，观察到的现象是　　。

【提出质疑】上述实验及实验现象，能说明“水”是化学反应生成的吗？该结论不严谨!

【解决方案】以科学严谨的态度思考，应在下列2个实验的基础上，再做上述实验。

	实验方案（写出所用试剂即可）、实验现象
实验一	试剂与现象：　试
实验二	试剂与现象：

【交流讨论】

（1）上述设计采用了　　的实验方法。

（2）冰醋酸与NaOH固体充分混合后得到的固液混合物能够导电，是因为　　。

某化学兴趣小组同学用玻璃棒蘸取饱和FeCl₃溶液在酒精灯火焰上灼烧时，随着加热时间的持续，在1分钟内观察到玻璃棒表面颜色的变化依次为：黄色、红褐色、红棕色、黑色。同学们对此现象产生了疑问，于是他们对FeCl₃溶液加热，灼烧的变化进行了探究活动。

【查阅资料】

①酒精（C₂H₅OH）具有还原性，加热条件下能与Fe₂O₃反应；

②Fe与Fe₃O₄易被磁铁吸引，FeO是一种黑色固体，不能被磁铁吸引。

【实验一】

将大约20mL饱和FeCl₃溶液在蒸发皿中加热蒸发，沸腾后发现溶液中逐渐产生红褐色浑浊。

由此得出结论：

①FeCl₃溶液呈黄绿色是因为溶液中含有　　（用离子符号表示）。

②加热饱和FeCl₃溶液时，FeCl₃易与水反应生成红褐色固体和盐酸，反应的化学方程式为　　。

③由实验可知：FeCl₃溶液通过蒸发结晶的方式　　（填“能”或“不能”）获得FeCl₃固体。

【实验二】

将实验一蒸发获得的红褐色固体转移到坩埚中灼烧，颜色由红褐色变为红棕色，此过程发生分解反应：2Fe（OH）₃ $\frac{\underset{¯}{△}}{}$　　+3H₂O。

【实验三】

同学们对玻璃棒上产生的黑色物质继续探究：联系酒精的可燃性、还原性等相关性质，对黑色物质的成分提出了猜想，经讨论认为，可能是C、Fe、FeO、Fe₃O₄四种物质中的一种或几种。

为了测定黑色物质的成分，收集黑色物质，进行了如下表实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
①取黑色粉末，用磁铁吸引，观察现象	黑色粉末全部被磁铁吸引	黑色粉末中不含的物质是
②向装有黑色粉末的试管中加入足量的盐酸，充分反应，观察现象	固体逐渐溶解，但无气泡产生	综合①②实验现象判断，此黑色物质成分是

不用火，不用电，只需拆开发热包倒入凉水，就能享用美食的自热食品，受到消费者的追捧。

[查阅资料]Ⅰ．发热包中物质的主要成分是生石灰、碳酸钠、铝粉。

Ⅱ．铝和强碱溶液反应生成氢气。

探究一：发热包的发热原理

（1）小明买了一盒自热米饭，取出发热包加入凉水，发生剧烈反应，迅速放出大量的热，写出产生该现象的主要化学反应方程式　　；同时发热包内固体物质变硬、结块。依据观察到的实验现象，小明猜想发热包内的物质可能发生多个化学反应，写出其中一个反应的化学方程式　　。

（2）发热包上的安全警示图标有“禁止明火”，其原因可能是　　。

（3）小明向使用后的发热包中加入稀盐酸，并对产生的气体展开进一步探究。

探究二：确定气体的成分

[猜想与假设]小明认为该气体可能是：a．H₂； b．　　； c．CO₂和H₂的混合气体。

[实验设计]小明同学设计如图实验装置，对气体成分进行探究。

[实验验证]甲装置中的实验现象是　　，丁装置中黑色的粉末逐渐变为红色，试管口有水珠产生，证明猜想c正确。若甲、乙装置交换位置，　　（填“能”或“不能”）确定气体中含有CO₂，写出化学方程式并说明理由　　。

[总结与反思]通过以上探究，小明做出如下反思：

A．发热包应密封防潮保存

B．能与水混合放出热量的物质均可做发热包的发热材料

C．使用后的发热包应包好按照垃圾分类投放

你认为其中正确的是　　。

在新型冠状病毒肺炎的防疫工作中，“84”消毒液常用于学校环境的消毒灭菌。某校兴趣小组对“84”消毒液的相关知识产生了兴趣，于是在老师的指导下进行如下探究：

【查阅资料】

a．“84”消毒液的主要成分是次氯酸钠（NaClO）和氯化钠，NaClO为有效成分。

b．次氯酸钠（NaClO）溶液有漂白、杀菌、消毒功效，有腐蚀性。

c．可通过电解氯化钠溶液的方法来制取次氯酸钠。

一、初识“84”消毒液：

【提出猜想】“84”消毒液对有色衣物有漂白作用。

【设计实验】

实验操作	实验现象	实验结论
向有色布条滴加适量该消毒液，放置一段时间。	有色布条　　（填“褪色”或“不褪色”）。	消毒液对有色衣物有漂白作用。

二、自制“84”消毒液：同学们在实验室通过电解氯化钠溶液来制取“84”消毒液，其反应的化学方程式是NaCl+H₂O $\frac{\underset{¯}{\mathit{通电}}}{}$NaClO+X↑，则X的化学式是　　。

三、实验拓展：在老师指导下，同学们成功制得了“84”消毒液，激发了同学们更大的探究欲望，于是还设计了提纯粗盐（主要成分是NaCl，还含有可溶性杂质MgCl₂、CaCl₂等）的实验方案：

实验步骤	实验目的或说明
（1）取一定量的粗盐样品，加入适量水完全溶解，再加入过量的氢氧化钠溶液，充分反应后过滤。	完全除去杂质MgCl2，写出反应的化学方程式：　　。
（2）往步骤（1）中滤液加入过量的　　（写化学式）溶液，充分反应后过滤。	完全除去杂质CaCl2．
（3）往步骤（2）中滤液加入过量的稀盐酸。	写出所得溶液中含有的阳离子符号：　　。

把步骤（3）中所得溶液倒入蒸发血中，用酒精灯加热蒸发结晶即可得到较纯的食盐。

【实验反思】

a．此方案最终所得NaCl比原粗盐样品中的NaCl多，其原因是　　。

b．有同学认为只需要上述实验方案中的步骤（2），不仅能完全除去杂质CaCl₂．还能完全除去杂质MgCl₂，你认为正确吗？说明理由：　　。