初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

最近，国外研究人员发明了一种在锌原子周围聚合咪唑钠（C ₃H ₃N ₂Na）和苯并咪唑（C ₇H ₆N ₂）两种有机物的新型玻璃，与硅原子周围聚合各种无机物的传统玻璃相比，具有更好的透光性和延展性。

（1）硅元素与锌元素之间最根本的区别是 　　不同。

（2）新型玻璃具有更好的延展性，这属于物质的 　　（选填"物理"或"化学"）性质。

（3）请列式计算咪唑钠（C ₃H ₃N ₂Na）中碳元素的质量分数。

下面是一些关于铁的实验研究，试按要求填空。

（1）模拟工业炼铁(装置图如右图)：在硬质玻璃管内加入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内空气后，再用酒精喷灯加热A处药品。
① 硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为：                 。
② 试管B中发生反应的化学方程式为：                  。
③ 该装置的主要缺点是                 。
（2）铁锈蚀的探究
某化学兴趣小组进行家庭化学实验“探究铁锈蚀的原因”，设计如下图所示。他们预设的实验结果是仅有图Ⅲ中的铁钉生锈。但经过一周时间的观察，他们发现三支试管中铁钉都生锈了。

老师在听取了同学汇报后，做了如下实验帮助同学分析原因：取4份等量自来水样，经过不同的方法处理后，用数字传感器测定水样中的溶解氧，并进行如上图(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的实验。
水样溶解氧数据如下：

自来水	1号水样	2号水样	3号水样	4号水样
处理方法	不处理	煮沸 密封迅速冷却	煮沸 密封自然冷却	煮沸 敞口冷却
溶解氧(mg/L)	5.37	0.52	0.66	3.44

[教师实验的现象记录(部分)]用2号水样进行的如图Ⅱ的实验中：一天后，铁钉有轻微生锈，从第二天到第七天，铁锈不再增加。
参考所给数据分析：①学生实验中：图Ⅰ中铁钉生锈的原因可能是                  ；
图Ⅱ中铁钉生锈的原因可能是                   。
②教师实验所记录的实验现象的原因可能是                     。

用久置的镁条做实验时，需要用砂纸把表面的灰黑色打磨掉，直到露出光亮的银白色。实验小组同学对镁条表面“灰黑色外衣”的成分进行如下探究。
【提出问题】镁条表面“灰黑色外衣”的成分是什么？
【猜想与假设】
Ⅰ.是镁与空气中的氧气反应生成的氧化镁。
Ⅱ.是镁与空气中的二氧化碳反应生成的黑色碳单质。
Ⅲ.根据铜锈的成分是碱式碳酸铜，推测镁条表面的“灰黑色外衣”是镁在潮湿的空气中生锈得到的碱式碳酸镁。
同学们经讨论，从颜色上否定了只含有氧化镁，因为氧化镁是_____________。
【查阅资料】
① 碱式碳酸镁的性质有：受热可分解；常温下能与稀硫酸反应。
② 白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色。
③ 碳不与稀硫酸反应，但与浓硫酸在加热条件下能反应并生成CO₂、SO₂和H₂O。
同学们认为碳与浓硫酸反应生成三种产物的共同点是              （答出一点即可）。
【进行实验】
（1）同学们用久置的镁粉进行了如下实验。

实 验 装 置
实 验 现 象	①无水硫酸铜粉末逐渐由白色变为蓝色 ②澄清石灰水变浑浊
结 论	久置的镁粉中除镁元素外，还含有的元素是 久置的镁粉中含有碱式碳酸镁

（2）同学们发现，经加热一段时间后，试管中镁粉会突然“噗”地燃烧起来，出现红热，很快停止，并有黑色固体粘附在试管壁上。
①将试管取下，冷却后加入足量稀硫酸，大部分固体溶解，并有气泡出现，但黑色固体没有消失。请写出有气体生成的一个反应化学方程式__________________。
②将实验①试管中的混合物进行_________________（填操作名称），除去其中溶液，向黑色固体中加入浓硫酸，加热。黑色固体全部溶解，得澄清溶液并伴有刺激性气味的气体产生。
实验（2）说明，镁在CO₂中可以燃烧，生成了碳单质。
【实验结论】
综合上述实验现象，实验小组认为镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳和碱式碳酸镁。
【反思与评价】
有的同学提出，实验（2）不足以证明镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳，他的理由是_____________。

某化学兴趣小组的学生研究过量的炭粉与Fe₂O₃在高温条件下反应的气体产物成分。探究过程如下：
（1）提出假设：气体产物全部是CO₂。
（2）查阅资料：a．氮气不能与炭粉及Fe₂O₃反应。
b．高温下可以发生下列反应：2Fe₂O₃+3C4Fe+3CO₂↑  C+CO₂2CO
（3）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝空气的环境下与过量炭粉充分反应。用实验中实际测得产生气体的质量，与理论计算得到的CO₂的质量进行比较。
（4）实验装置：如右图所示。

（5）实验操作：
①称量：反应前Fe₂O₃的质量3.20 g；炭粉的质量2.00g；玻璃管C的质量48.48 g。反应后玻璃管与残留固体共52.24 g。
②加热前先通一段时间氮气，再夹紧弹簧夹T，点燃酒精喷灯加热。
（6）问题分析：①用酒精喷灯而不用酒精灯的目的是                 。
②加热前先通一段时间氮气的目的是                 。
③理论计算：若氧化铁与炭粉反应的气体产物全部是CO₂，求3.20 g氧化铁完全反应时生成CO₂的质量。（写出计算过程）
④根据实验数据计算实验中实际获得气体的质量。（写出计算过程）
（7）结论：原假设          （能、不能）成立，理由是             。
（8）兴趣小组成员小聪想到家里新换的水龙头。他从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，请你参与。
【作出猜想】
猜想1：Cr>Fe>Cu；    猜想2：Fe>Cu >Cr；    猜想3：你的猜想是            。
【查阅资料】
①铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
②铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO₄）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。

实验	试管1	试管2	试管3
实验 操作
实验 现象	铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色	铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色	铜表面无气泡

【结论与解释】
①小聪得到的结论是猜想        正确。
②实验前用砂纸打磨金属片的目的是                  。
【知识运用】
将铬片投入FeSO₄溶液中，反应         （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出化学方程式                   。

小新拿来一片黄色的金属向同学们炫耀说他拣到了黄金。小宝说他曾在网上看到过，有一种铜锌合金外观和黄金很相似，常被误以为是黄金。于是他与小新开始研究。提出问题：这块黄色金属是换黄金还是铜锌合金？猜想：⑴小新认为是黄金；⑵小宝认为是铜锌合金。查阅资料：合金中的金属保持各自的化学性质，金在高温下不与氧气反应，锌在高温下与氧气反应生成白色固体。
【设计实验】①小新设计的实验是：截取一小片黄色金属放在石棉网上用酒精灯加热；②小宝设计的实验是：截取一小片黄色金属放入硝酸银溶液中。
【现象与结论】
（1）小新在实验中观察到黄色的金属变黑，则他的猜想             。黑色物质是        。
（2）小宝在实验中观察到的现象是                        ，写出反应的化学方程式              。
【反思与应用】
（3）假如你的观点和小宝的观点相同，你还可以设计的一个实验是：截取一小片黄色金属放入             溶液中。A．硫酸     B．硫酸镁    C．硫酸锌
（4）你设计的实验中能观察到的现象是                            。

袋装食品中常用一种“双吸剂”保质，主要成分是铁粉和生石灰，同学们对一久置的双吸剂固体样品很好奇，设计了如下实验进行探究．
【提出问题】久置“双吸剂”的成分是什么？
【做出猜想】久置“双吸剂”中可能有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca(OH)₂和CaCO₃
【实验探究1】
取固体样品研磨，用磁铁吸引，磁铁上沾有黑色粉末，说明“双吸剂”中一定有        。再用磁铁反复吸引后，残留固体用于后续探究活动。
【实验探究2】

实验操作	实验现象	实验结论
取少量实验探究1的残留固 体放入试管中，加入蒸馏水	试管外壁不发烫	固体中一定没有        。

【实验探究3】
【实验结论】
步骤②产生白色沉淀，说明久置的“双吸剂”中含有        ，其反应的化学方程式：               。
步骤③有气泡冒出，溶液变为黄色，写出溶液变为黄色所发生的化学方程式                 ；根据步骤③的现象，说明久置的“双吸剂”中含有                 和                  。
【实验探究4】
联想到生铁是铁和碳的合金，某同学对生铁又进行了如下探究。
（1）为测定某生铁粉末状样品中铁的质量分数，进行如下实验。设计如图所示装置，实验时首先检验该装置是否密封的正确操作是         。（填序号）

A．安装好装置并在量气管内加入水，上下移动水准管，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置密封。
B．安装好装置并在量气管内加入水，上下移动水准管，若水准管中液面与量气管液面始终相平，说明装置密封。
然后将生铁与稀硫酸放入Y型管中，塞紧橡皮塞。要使生铁样品与稀硫酸开始反应的操作方法为        （填字母序号）
A．将Y型管向左倾斜，使稀硫酸缓慢流入生铁样品中。
B．将Y型管向右倾斜，使生铁样品被缓慢倒入稀硫酸中。
实验结束后，根据量气管中的气体体积和密度，计算生铁样品中铁的质量分数，若测定的结果偏低，可能的原因是               （填字母序号）。
A．实验结束读数时未调节量气管和水准管中液面相平，立即读取气体体积
B．稀硫酸过量
C．反应结束未冷却到室温立即读数
（2）若称取11.5克生铁样品，放入装有100.0g稀硫酸的烧杯中恰好完全反应，在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体，烧杯质量为60.0g）进行了四次称量
记录如表。
反应后所得溶液中溶质质量分数为多少？（结果精确到0.1%，写出计算过程，共2分）
计算过程：

反应时间	t0	t1	t2	t3
烧杯和药品的质量/g	171.5	171.3	171.1	171.1

 

小明同学在学习酸的性质时，他用大小、外形均相同的铝片分别和H⁺浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。他意外地发现：铝片与稀盐酸反应放出气泡的速度明显快于与稀硫酸反应放出气泡的速度。是什么原因导致了反应现象的差异呢？小明从微观角度分析得出，H⁺浓度相同的盐酸、硫酸中，只是所含    不同。
小明提出了如下猜想：
①Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—对反应无影响；
②Cl^—对反应无影响，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
③Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
他进行了如下实验探究：

组别	相同的铝片	H^+浓度相同的酸	反应片刻后添加某种试剂（少量）	添加试剂后的反应现象	结论
1	1g铝片	5mL盐酸	Na2SO4	无明显变化	（填离子符号，下同） Na^+和对反应无影响
2	1g铝片	5mL硫酸	NaCl	明显加快	对反应有促进作用

针对上述探究过程回答下列问题：
（1）请你将表格中的空格补充完整；
（2）上述猜想             是成立的；
（3）若将第2组实验中添加的试剂NaCl改为HCl气体，              （“能”填“不能”）完成探究任务。

(5分) 中央电视台举办的“3．15”晚会，曝出某品牌金饰品掺假的事件，引起同学们的好奇。某化学兴趣小组在老师的帮助下，对几种常见金属饰品所含的金属进行了相关的探究活动。
【提出问题】
（1）怎样鉴别真假黄金？（2）怎样确定钯的金属活动性？
【查阅资料】
（1）假黄金通常是黄铜（Cu－Zn合金）；
（2）钯（Pd）呈银白色，有金属光泽，可用作饰品。
【实验药品】钯、铂（Pt）、稀盐酸、硝酸银溶液和氯化钯（PdCl₂）溶液
【实验探究】（1）鉴别黄金样品的真假
取黄金样品于试管中，滴加稀盐酸后，观察到黄金样品表面有气泡产生，该气体是           ，说明此样品为                 （选填“真”或“假”）黄金。
（2）探究钯的金属活动性
依据生活经验，同学们猜想钯的活动性可能与银和铂相近，于是他们利用上述药品进行如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
把钯浸入硝酸银溶液中	．	钯的活动性比银弱
把铂浸入氯化钯溶液中	无明显现象	钯的活动性比铂          ．

 
初步得出结论：钯、银、铂的金属活动性由强到弱的顺序为            。
【废液处理】
（1）转化成沉淀。小组同学将所有液体倒入废液缸中，出现白色沉淀。
（2）通过科学合理的方法进一步回收金属钯。

不锈钢材料中含有的金属铬（Cr）能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性．为了解金属铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，小娟与小涛进行了如下探究活动．
【猜想和假设】根据所学知识，猜想三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系：
猜想一：Cr  Al   Cu    猜想二：Al    Cr   Cu   猜想三：
【实验和探究】
（1）小娟的实验：
取大小相同的铝、铬、铜三种金属片（用砂纸打磨光亮）
实验步骤 实验现象 解释与结论分别取三支试管，向其中入等质量、等浓度的稀硫酸然后将铝、铬、铜三种金属分别插入三支试管中．铝片表面产生的气泡较快；铬片表面产生气泡较缓慢，溶液变蓝色；铜片无明显现象．猜想       成立．铬与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO₄）溶液，该反应的化学方程式为                      ．
（2）小涛的实验：
小涛只选用了三种药品进行实验，也得出了三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系．则他选用的三种药品可能是                     ．
【总结与归纳】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有：①                         ；      ②                         ．

（1）考古人员在发掘出来的文物中，发现金手镯完好无损，铜镜面有少量钢锈，铁器表面则锈迹斑斑．根据以上现象，你能得到的结论是      ．
（2）铁器生锈是铁与      共同作用的结构，写出防止铁制品生锈的一种方法      ．
（3）请你设计一个实验方案，比较铝、铁、铜的金属活动性强弱      ．

将一小块银白色的金属钠放置在空气中会发生下列变化：
钠（ $Na$）钠的氧化物氢氧化钠溶液白色固体
【提出问题】：常温下钠与氧气反应，产物有哪些？
【查阅资料】：钠的氧化物，除氧化钠（ $N{a}_{2}O$）外还有过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$），氧化钠与过氧化钠都能与水发生反应，方程式如下： $N{a}_{2}O+H_{2}O=2NaOH$； $2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O=4NaOH+O_2\uparrow$【作出猜想】：常温下钠与氧气反应的产物．
猜想1： $N{a}_{2}O$，
猜想2： $N{a}_2{O}_2$，
猜想3：      
【实验探究一】：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量钠的氧化物加入足量蒸馏水		猜想1正确

【继续探究】：钠在空气中放置一段时间得到白色固体的成分
【作出猜想】
猜想一： $N{a}_{2}C{O}_3$
猜想二： $N{a}_{2}C{O}_3$和 $NaOH$

【实验探究二】：

实验操作	实验现象	实验结论
1．取少量白色固体加入足量	产生白色沉淀	白色固体成分 $N{a}_{2}C{O}_3$和 $NaOH$
2．过滤、取少量滤液加入

【实验反思】
（1）类比氧化铜与盐酸的反应，写出氧化钠与盐酸反应的化学方程式                。
（2）过氧化钠也能与盐酸反应，方程式为： $2N{a}_2{O}_2+4HCl=4NaCl+2H_{2}O+X$，X的化学式为   。
（3）能与酸反应只生成盐和水的氧化物称为碱性氧化物，请判断 _{$N{a}_2{O}_{2 }$}      碱性氧化物（填"是"或"不是"）。

课外小科约老师继续探究铁粉和硫粉反应的实验：他们各自取一定量的铁粉和硫粉均匀混合后堆放在石棉网上，在其中插入烧红的玻璃棒，反应立即发生。拿掉玻璃棒后，反应继续剧烈进行，反应过程中有少量刺激性气味的气体x产生。反应结束后，都得到了黑色固体。老师得到的黑色固体不会被磁铁吸引，而小科的却会被磁铁吸引。
（1）铁和硫的反应是(填"放热"或"吸热"）反应。
（2）气体 $x$的化学式为。
（3）对比老师的实验结果，小科猜想自己得到的黑色固体可能是有剩余的铁或有生成的四氧化三铁。小科想验证是否有铁剩余。
老师启发小科：硫化亚铁能与稀硫酸反应，产生硫化氢气体，该气体能被氢氧化钠溶液吸收。于是，小科认为正确连接如图所示的三个装置并进行实验，如果 $a$处有水压出，就能验证有铁剩余。

①小科依次连接各装置的导管口： $e\to b\to a$。(填" $c\to d$"或" $d\to c$"）
②老师指出设计不够合理，不能就此验正猜想。请你帮小科说出不够合理的原因：。
于是小科改进了实验设计，继续进行探究…

(5分)Ti是一种重要的航天金属材料。某学习小组对三种金属Ti、Al、Cu的金属活动性顺序进行探究。过程如下：
【提出假设】a．Ti金属活动性比Al强。    b．Al金属活动性比Cu强。
【查阅资料】钛能与盐酸反应。
【实验设计】同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量的稀盐酸中反应，观察现象。
【操作分析】三种金属加入盐酸前都先用砂布将表面擦光亮，其目的是           。
A．除去氧化膜，利于直接反应   
B．使表面光亮，易观察现象
C．使反应金属温度相同，易反应
【实验现象】

金  属	Ti	Al	Cu
与盐酸反应现象	反应缓慢	反应剧烈	无明显现象

【实验结论】（1）原假设中   不正确(填“a”、“b”或“a与b”)。
（2）三种金属的金属活动性由强至弱的顺序为        。
【结论应用】能否用铝制容器来盛装波尔多液（含硫酸铜），    (填“能”或“否”)；理由是                       。

某研究性学习小组为探究镁与水的反应，设计如下实验：
步骤1：将镁条用砂纸打磨至光亮，分成两等份。
步骤2：将一份光亮的镁条置于冷水中，几乎没有观察到任何现象。
步骤3：将另一份光亮的镁条置于热水中，观察到有气泡产生。
（1）将镁条用砂纸打磨至光亮的原因是。
（2）经百度可知，活泼金属与水反应生成对应的碱和氢气，如果金属活动性越强，生成的碱的碱性越强。某同学就向步骤3的烧杯中滴加酚酞试液，观察到镁条的表面有明显的红色出现。该反应的化学方程式：，反应类型是（基本反应类型）。
（3）步骤2和3对比可知，影响镁与水的反应速率的一个因素是。
（4）根据以上信息，若将金属钠加到硫酸铜溶液中，可能观察到的现象是。

（6分)某化学实验小组用一块表面镀锌的铁样品进行实验探究活动。
【实验探究】将表面镀锌的铁进行如图A实验，加入稀盐酸与产生氢气的质量关系如图B。

【提出问题】反应后所得的无色滤液a的溶质与固体b的成分是什么？
【猜想假设】秦思认为无色滤液a的溶质是（1）         、氯化亚铁和氯化氢。
【反思评价】请你评价秦思的猜想（2）         。
【推理判断】由无色滤液a 的成分可推知，固体b中一定含有（3）       。
【实验与结论】为验证固体b的成分，单杰向b的样品中加入一种有色物质（4）       （填化学式）溶液，产生的现象是（5）              ，据此现象，证明出固体b中的两种成分，同时得出这两种金属的活动性顺序。
【表达交流】石建向固体b中继续滴加少量稀盐酸也确定出固体b的成分，他观察到的现象是
（6）                       。
【拓展延伸】通过比较锌、铁的活动性，结合图像B在开始加入稀盐酸的过程中并没有产生氢气的现象，你认为在铁的表面镀锌的原因是（7）         ，可阻止进一步氧化。