初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

（本题7分）某校化学兴趣小组经查阅资料得知：铝是重要的轻金属，广泛应用于航空、电讯和建筑等领域。铝也有其特殊的性质：①铝的熔点是660℃，氧化铝的熔点高达2054℃。②铝虽比锌活泼，但是将铝和锌分别投入稀硫酸中，铝比锌反应慢得多。③尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质(空气、水)隔绝，但“奇怪”的是铝制容器仍不能用来盛放和腌制咸菜。为此该小组进行了“铝表面氧化膜”的探究实验，其过程如下，请完成填空：
【实验1】用坩埚钳夹住一块擦去氧化膜的铝片，放在酒精灯火焰上灼烧，铝片表面接触火焰的部分变暗片刻后变软；轻轻摇动，会左右摇晃，却不像蜡烛那样滴落。
问题：
（1）请写出在空气中灼烧铝片的化学方程式                           ；
（2）铝片接触火焰的部分不像蜡烛那样滴落的原因是                    。
【实验2】取2条未用砂纸打磨过的铝片，一片浸入CuCl₂稀溶液中，其表面很快析出较多红色粉末状固体；而另一片浸入CuSO₄稀溶液中现象一直不明显。
问题：试猜测产生这种现象差异的因素是
【实验3】用砂纸打磨一铝片使其表面较粗糙，再将其放入CuSO₄稀溶液中，直到2-3分钟后，铝片表面才有少量红色固体附着。
问题：试写出铝片表面附着红色固体的化学方程式：                       ；
【实验4】向实验2的CuSO₄稀溶液中滴入3-5滴NaCl稀溶液，铝片表面逐渐有红色固体析出。
【实验5】向实验2的CuSO₄稀溶液中滴入3-5滴Na₂SO₄稀溶液，铝片表面现象一直不明显。
问题：根据实验2、3、4、5的现象可以得出的结论是                    。

勇往直前学习活动小组的同学正在做一个探究实验，他们准备了以下实验用品：铁
架台、干燥洁净的几支试管、洁净无锈的4枚铁钉、植物油、久置的蒸馏水、胶塞、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。

【分析思考】他们探究的问题是（1）_______________；
【实验准备】小冰检查实验用品时，发现有一种不符合实验要求，请你写出这种用品（2）_________________，
并提出你的解决办法（3）_________________________；
【实验观察】一切用品按要求准备就绪，同学们按照图
示进行了探究实验，B中植物油的作用是（4）________
________________________________________________，10天后，他们会观察
到的实验现象是（5）_________________________________________________。
【实验总结】铁生锈的条件是（6）_____________________________________。
【实验拓展】爱思考勤实践的小城补充了D试管中的实验，发现这只试管中的
铁钉锈蚀最严重，根据此实验和学过的金属的化学性质，小城知道，使用铁制
品时，要尽量避免与（7）___________物质接触；
【实验感悟】金属的锈蚀每时每刻都在发生着，金属的防护刻不容缓！

根据下图四个化学实验，回答问题：（提示：Cu与Zn的合金称为黄铜）

（1）描述实验a中的实验现象            。
（2）要证明Cu、Zn、Ag的活动性顺序，必须要做的实验是          （填实验序号）。
（3）在c实验后的剩余溶液中，一定有的溶质是            ，可能有的溶质是         ，为了确定可能有的溶质，可加入          （填选项序号）
Ⅰ．氯化钡溶液   Ⅱ．氢氧化铜   Ⅲ．氢氧化钠溶液   Ⅳ．锌粒
（4）为了测定d中稀硫酸的溶质质量分数，取20g该黄铜样品于烧杯中，向其中分4次加入该稀硫酸，充分反应。每次所用稀硫酸的质量及剩余固体的质量记录于下表：

	加入稀硫酸的质量（g）	充分反应后剩余固体的质量（g）
第1次	25	16.75
第2次	25	13.5
第3次	25	m
第4次	25	12.0

 
试回答下列问题：
Ⅰ．上述表格中m的值为              ；
Ⅱ．该稀硫酸的溶质质量分数是多少？（根据化学方程式计算）

学习了金属的化学性质后，某兴趣小组进行了如下实验：将足量镁条加入到氯化铁溶液中，观察到镁条表面有气泡产生，一段时间后，有黑色固体粉末生成．
【提出问题】产生气体是什么物质？
【作出猜想】猜想一：可能是氧气；
猜想二：可能是氢气；
猜想三：可能是二氧化碳．
【交流讨论】大家思考后，一致认为猜想三不合理，其理由是                   。
【实验与结论】

实验步骤	现象	结论
①先用试管收集该气体，再将带火星的木条伸入试管		猜想一不成立
②用尖嘴导管将气体导出并引燃，同时在上方放一块干冷的玻璃片	该气体能燃烧，且玻璃片上有                出现	猜想二成立

 
【继续探究】用pH试纸测得氯化铁溶液pH约为2，说明氯化铁溶液中含有较多的         离子。

铁、铝、铜是常见的三种金属。同学们发现生活中的铝和铜制品表面一般不用防锈，而铁制品一般需要做防锈处理。
【提出问题】这是不是因为铁、铝、铜三种金属中铁的活动性最强呢?
【实验探究】同学们对这三种金属的活动性顺序展开了探究，请你参与探究并填写空格。
将粗细相同的铁丝、铝丝、铜丝分别插入体积相同、溶质质量分数也相同的稀盐酸中：

操作				根据现象得出金属活动性顺序
片刻后现象	有少量气泡	无气泡	无气泡	Fe>Al，Fe>Cu
几分钟后现象	有少量气泡	有大量气泡	无气泡

 
【讨论交流】为什么同一个实验得出了两种结论呢?同学们带着这个疑问查阅了相关资料，明白了铝丝在稀盐酸中短时间内无气泡，是因为铝表面致密的氧化膜会先与盐酸反应。
【反思评价】做金属性质实验时需将金属进行打磨，打磨的目的是________。
【实验验证】为了进一步确认铁、铝、铜这三种金属的活动性顺序，同学们又将两根粗细相同的、打磨过的铁丝分别插入硫酸铝溶液、硫酸铜溶液中：

操作			根据现象得出金属活动性顺序
现象	无明显现象		Al>Fe>Cu

 
写出铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式_________________。
【拓展迁移】(1)若只有一支盛有少量稀盐酸的试管，只需合理安排金属丝的插入顺序(能与盐酸反应的要一次将盐酸消耗完)，也能证明铁、铝、铜这三种金属的活动性顺序。金属丝的插入顺序为________________。
(2)金属被人类大规模开发利用的大致年限也与金属活动性顺序有关，请写出铁、铝、铜三种金属材料被人类利用的先后顺序________________。

化学兴趣小组的同学们探究用 $Fe$从含 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$和 $CuS{O}_4$的溶液中获取金属 $Cu$的原理．请你一起参与探究．
（1）实验依据：金属活动顺序．请在下表对应的方框内填入铁和铜的元素符号．

（2）意外发现：小明将光亮的铁丝插入含 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$和 $CuS{O}_4$的废液中，一段时间后取出，意外地发现铁丝表面没有变红．
（3）提出问题： $Fe$为什么没有从废液中置换出 $Cu$？
（4）提出假设：小丽认为在铁丝表面可能有 $Cu$析出，但被 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液溶解了．
（5）验证假设：提供的主要实验用品：洁净的铁丝和铜丝各两根，相同体积、相同浓度的 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液三份[ $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液显黄色]．

实验操作	实验现象和数据	结论
①准确称量洁净的铁丝和铜丝的质量	铁丝质量为ag， 铜丝质量为bg	\
②将铁丝插入 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量	铁丝质量为mg，（m＜a），溶液有黄色变为浅绿色	一定有生成（填化学式）
③将铜丝插入 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量	铜丝质量为ng（n＜b）	铜（填"能"或"不能"）与 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液反应
④另取相同质量、相同粗细的洁净铁丝和铜丝互相缠绕，插入 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、分别称量铁丝和铜丝的质量	铁丝质量较轻 铜丝质量不变	Fe、 $Cu$共存时优先与 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$溶液反应

（6）实验结论：小丽的假设（选填"成立"或"不成立"），理由是；
（7）思考与交流：
①兴趣小组的同学们通过对上述实验的分析，找到了用 $Fe$从含 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$和 $CuS{O}_4$的溶液中提取金属 $Cu$的关键，并且最终实验获得了成功，其实验成功的关键是：．并且反应充分．
②已知 $Fe$和 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$发生化合反应．请按反应顺序写出用 $Fe$从含 $F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3$和 $CuS{O}_4$的溶液中获取金属 $Cu$的化学方程式：；．

小强同学分别取溶质质量分数相同的稀盐酸，大小、形状都相同的某种金属X、Al、Cu 进行实验，实验现象记录如下：

		Al	X	Cu
现象	开始时	几乎无气泡产生	产生气泡速律慢	无气泡产生
一段时间后	产生气泡速律快	产生气泡速律慢	无气泡产生

回答下列问题：
（1）实验开始时，铝表面几乎无气泡产生的原因是                          。
（2）Cu表面始终无气泡产生的原因是                                     。
（3）三种金属的活动性由强到弱的顺序是                                  。
（4）如果金属X的活动性比铁弱，且金属X与稀盐酸反应后生成易溶于水的XCl₂。向只含有XCl₂、CuCl₂两种溶质的溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入稀盐酸，没有气泡产生。则滤液中一定含有的金属阳离子是              （用离子符号表示）。

以下是金属活动性探究实验的一部分。

①   ②   ③   ④                    ⑤     ⑥      ⑦
实验甲：Mg、Zn、Fe、Cu分别            实验乙：金属与盐溶液的作用
与10%的盐酸反应
根据实验回答下列问题：
（1）实验甲判断金属活动性强弱的依据是_______________________________，得出的金属活动性强弱顺序为________________。
（2）实验乙得出的金属活动性顺序为_____________________。
（3）两组实验中不发生反应的是________（填试管的序号）。
（4）反思与评价：若实验甲中②④改用10%的稀硫酸，①③仍用10%的盐酸进行实验，能否保证得出同样准确的实验结论？__________；实验乙只需选择其中的2个就可以得出正确的实验结论，其中必须进行的一个实验是____（填试管的序号）。

化学实验课上老师要求分组除去铁制品和锈铜币表面的锈层并对废液进行处理。请你参与并回答相关问题。
实验一：表面除锈
甲组：将锈铁器放入适量稀硫酸中，微热。观察到①溶液变成黄色，铁锈逐渐消失；②一段时间后，锈层完全消失，铁器表面有细小气泡产生；③黄色溶液逐渐变为浅绿色。
现象①发生的化学反应方程式为：____________________________________，②中铁器表面的气泡是________；大家对现象③不理解，老师补充说明了，金属铁具有还原性，能将正三价的铁离子还原成亚铁离子。
乙组：在锈铜钱中加入适量稀硫酸。观察到①绿色锈层很快消失，同时产生大量气泡，溶液变成蓝色；②将气体收集，通入澄清石灰水，石灰水变浑浊。由此，小军等同学推断，绿色锈层中肯定含有的元素有_________________。
实验二：废液回收
废液桶中收集了溶有大量FeSO₄、CuSO₄的废水，若直接排放到下水道，不仅造成重金属污染而且浪费资源。小组讨论后设计了如下除去铜离子，回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案：

请完成下列有关问题：
(1)废水在加入金属X前需进行过滤，目的是将其中             性杂质除去。
(2)金属X是   ，其加入废水后发生反应的化学方程式为                         ；
溶液Y是     ，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为                   。
(3)从滤液中获取硫酸亚铁晶体的操作方法是           。

请从下列物质中选择适当的试剂，设计不同的方法对锌、铁、铜三种金属的活动性顺序进行探究：

A．锌片

B．铁钉

C．铜片

D．硫酸铜 E.稀硫酸 F.硫酸锌 G.硫酸亚铁。

（1）方法一所选用的三种试剂是CuSO₄、ZnSO₄和____（填化学式，下同）。
（2）方法二所选用的是四种试剂是Fe、Cu、Zn和____。

金属用途广泛，其结构和性质等是化学的重要研究内容．

（1）如图是铝的原子结构示意图．下列说法不正确的是．

A．	铝原子的质子数为13
B．	在化合物中铝通常显+3价
C．	铝是地壳中含量最多的元素
D．	铝可作导线是由于它具有良好的导电性

（2）某化学小组用一定量的 $AgN{O}_3$和 $Cu（N{O}_3{）}_2$混合溶液进行了如图实验，并对溶液 $A$和固体 $B$的成分进行了分析和研究．

【提出问题】溶液 $A$中的溶质可能有哪些？
【做出猜想】
①只有 $Zn(N{O}_3{)}_2$   ② $Zn(N{O}_3{)}_2、AgN{O}_3$   ③ $Zn(N{O}_3{)}_2、Cu(N{O}_3{)}_2$   ④ $Zn(N{O}_3{)}_2、Cu(N{O}_3{)}_2、AgN{O}_3$

【交流讨论】不合理的猜想是（填标号），其理由是．
【实验探究】若猜想①成立，通过以下实验可确定固体B的成分，请将下表填写完整．

实验步骤	现象	有关反应的化学方程式
取少量固体B，滴加	有气泡产生

（3）下图是工业炼铁示意图。其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和 ；有铁生成的化学方程式为。

（4）某工厂利用废铁屑与废硫酸起反应来制取硫酸亚铁．现有废硫酸49t（ $H_{2}S{O}_4$的质量分数为10%），与足量的废铁屑起反应，可生产硫酸亚铁的质量是多少？

某班同学在做验证铁、铜、银的金属活动性顺序的实验，用到的药品有铁丝、铜丝、银丝、稀硫酸、硫酸铜溶液。实验结束后，兴趣小组的同学欲对该实验的废液进行探究，请你一起参与。
【提出问题】废液中含有什么物质？
【交流表达】（1）小明通过观察，认为废液中一定含有硫酸铜，他观察到的现象是      。
（2）小红通过分析，认为废液中一定含有硫酸亚铁，她的依据是                    
（用化学方程式表示）
【作出猜想】小华认为废液中还可能含有硫酸。
【实验验证】 ①小华测得废液的pH小于7，证明废液中含有硫酸。用pH试纸测定溶液的pH的方法是：                        。
②小新取少量废液，向其中滴加氢氧化钠溶液，也得到与小华相同的结论，小新的实验现象是                        。
通过实验与分析，同学们得出废液中含有硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸。
【拓展应用】若将废液中的溶质全部转化为硫酸亚铁，向废液中加入过量的          ，过滤，滤渣的成分是         。

某化学兴趣小组为了探究铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行了如下探究活动：
【查阅资料】铬( $Cr$)是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬( $CrS{O}_4$)。
【提出猜想】对这三种金属的活动性顺序提出了如下猜想：
猜想①： $Cr>Al>Cu$   猜想②： $Cr>Cu>Al$

猜想③： $Al>Cr>Cu$   猜想④： $Al>Cu>Cr$

【讨论交流】根据已学的金属活动性顺序和已查阅的资料分析，肯定不能成立的是猜想是和猜想(填序号)。
【实验设计及过程】请将表中的内容填写完整。

实 验 操 作	实 验 现 象	实 验 结 论
室温下，将大小相同并打磨光亮的铬片、铝片、铜片分别投入盛有体积相同、相同的稀硫酸的试管中	铬片表面产生气泡缓慢;铝片表面产生气泡较快;铜片表面	猜想(填序号)成立

【实验反思】
(1)将金属片投入稀硫酸前应先打磨金属片的目的是。

A．

除去金属表面氧化物，有利于直接反应

B．

使金属表面光亮，便于观察现象

C．

使金属表面温度升高，提高反应温度

(2)有同学提出探究金属活动性强弱还可以依据"金属与盐溶液是否发生置换反应"来判断。为了验证甲、乙、丙三种金属的括动性依次减弱，某同学设计了如下方案：
①把甲放入乙的盐溶液中
②把乙放入丙的盐溶液中
③把甲放入丙的盐溶液中
你认为该方案中的(填序号)没有必要做。

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                            。