初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

(11分)废铁屑的主要成份是铁，同时还有少量铁锈(Fe₂O₃)，动物饲料硫酸亚铁的生产工艺之一如下图所示：

（1）在反应器中发生反应的化学方程式除Fe₂(SO₄)₃＋Fe=3FeSO₄外还有：                    ；                                             。
（2）滤液M中肯定含有的溶质的化学式是                       ；
（3）在实验室中完成操作A的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和       ；
（4）滤液M经过操作B可得硫酸亚铁晶体(FeSO₄·7H₂O)。已知硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成如下表：

温度/℃	0	10	30	40	50	60	64	70	80	90
溶解度/g	15.6	20.5	33.0	40.4	48.8	55.0	55.3	50.6	43.7	37.2
析出晶体	FeSO4·7H2O	FeSO4·4H2O	FeSO4·H2O

根据溶解度表，硫酸亚铁晶体(FeSO₄·7H₂O)冷却结晶温度最高不超过      ℃；
（5）在化学反应中，若有元素化合价变化的反应定义为氧化还原反应。下列反应类型肯定是氧化还原反应的是    (填字母编号)；
A.化合反应          B.置换反应      C.分解反应      D.复分解反应
在氧化还原反应中，若有元素的化合价升高，必有元素的化合价降低，且元素化合价升降总数相等。
将无水硫酸亚铁(FeSO₄)隔绝空气加强热，分解产物有三氧化二铁和另两种氧化物，试写出该反应的化学方程式                                      。

以下是某同学进行的两个实验探究
实验一：从含少量铜粉的银、锰（Mn）混合金属粉末中分离出贵金属，并获得一种盐晶体，将有关三种金属随意编号为：A、B、C，并设计了如下流程：

（1） A、B、C三种金属的活动性由强到弱的顺序为   
（2）金属C是   ，操作a的名称是   。
（3）已知A的硫酸盐中A元素显+2价，请写出步骤①的反应的化学方程式：   。
实验二：研究镁条与稀盐酸反应过程中的能量变化以及反应速率的变化步骤：

⑴ 实验前需对镁条进行打磨，目的是   ．
⑵ 检查图1装置的气密性。
⑶ 将镁条放入锥形瓶中，将注射器中的稀盐酸全部压入锥形瓶中，使之反应，发生反应的化学方程式为        。
⑷ 观察注射器活塞运动变化情况，绘制出注射器内收集到的气体体积变化与时间关系的图像如图2所示。则t₁～t₂时间内反应速率逐渐减慢的主要原因是   ．
t₂～t₃时间内注射器内气体体积逐渐减少的原因       。

现有银、铜、铁三种金属，某研究小组的同学为探究银、铜、铁的金属活动性顺序，设计了三个实验：Ⅰ.将铁片浸入稀硫酸中；Ⅱ.将银片浸入稀硫酸中；Ⅲ.将铁片浸入硫酸铜溶液中。
(1)实验Ⅰ的现象是：有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色。反应的化学方程式为：_____________________________________________________；
反应产生的气体可用________的方法检验。
(2)上述三个实验还不能完全证明三种金属的活动性顺序，请你补充一个实验来达到实验目的(写出实验操作和现象)____________________________。
根据以上研究，三种金属的活动性由强到弱的顺序是____________。
(3)将银、铜、铁中的两种金属分别放入________溶液中，即可验证这三种金属的活动性强弱。
(4)将铜片加热，铜片表面变黑。同学们设计如下实验证明此黑色物质是氧化铜。

①实验操作	②实验现象
剪下一片变黑的铜片，放入试管中，加入足量的______溶液	铜片表面的黑色物质全部消失，露出红色的铜，溶液变为________色

 

化学兴趣小组对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。

实验编号	硫酸的质量分数（均取20mL）	锌的形状（均取1g）	氢气的体积（mL）（均收集3分钟）
①	20%	锌粒	31.7
②	20%	锌片	50.9
③	20%	锌粒	61.7
④	30%	锌片	79.9

 
（1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式                                          。
（2）用下图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是                      ，氢气应从       （填e或f或g）管通入。

【收集证据】（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是           。
【得出结论】（4）结论是                                                                。

兴趣小组的同学从实验室中收集一桶含有FeSO₄、CuSO₄的废液。他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下方案：

（1）操作a、b的名称是         ，其目的是除去溶液中          。步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为                                     。
（2）甲同学提出X可用金属铁，乙同学认为X可用金属锌，你认为谁的意见是正确的，理由是                 。加入过量的金属X的目的是                          。
（3）滤液1与滤液2的组成是否完全相同，       。混合在一起蒸发对获得晶体纯度是否有影响，理由是                                  。

某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：
(1)用如图所示实验探究铁生锈的条件(每支试管中均放有完全相同的洁净铁钉)：

①甲同学认为：试管A发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管_________(填试管编号)发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
②试管D和E实验的目的是进一步探究铁在_______的环境中是否更容易锈蚀。
③为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部结构发生变化，从而引起____________的变化。
(2)某同学向分别盛有等质量的铁粉和锌粒的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱。有的同学认为这种方案不够合理，理由是_________________________________________________________________________。
(3)将一定质量的铁粉放入硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中，充分反应后过滤，所得固体中一定含有的物质是________，且反应后溶液质量比反应前________(填“增大”“减小”或“不变”)。

某校同学以“比较锰、铁、铜3种金属的活动性”为课题进行探究。
提供的药品：铁片、铜片、锰片、稀盐酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硫酸锰溶液。
【作出猜想】他们考虑到铁的活动性比铜强，对3种金属的活动性顺序作出如下猜想。
猜想一：锰＞铁＞铜；
猜想二：铁＞铜＞锰；
猜想三：_________________________________________________。
【设计实验】为了验证猜想是否成立，同学们分成三组，分别针对一种猜想设计实验方案。
(1)第一组验证猜想一。实验方案是将锰片、铁片分别放入稀盐酸中，观察现象。
(2)第二组验证猜想二。实验方案是将锰片放入________中，观察现象。
(3)第三组验证猜想三。实验方案是(只用两个实验)：______________________。
【实验及结论】各组通过实验和交流，确认猜想一是正确的。第一组同学的实验现象是：___________________________________________。
【拓展探究】随后同学们对探究金属活动性的方案设计作了进一步研究。
为了验证甲、乙、丙、丁4种金属的活动性依次减弱，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把乙放入丁的盐溶液中；④把丁放入丙的盐溶液中。你认为哪个实验没有必要做？请说明理由。___________________________________________________________。

下表是某种常见金属的部分性质：

颜色、状态	硬度	密度	熔点	导电性	导热性	延展性
银白色固体	较软	2．70g／cm^3	660．4℃	良好	良好	良好

 
将该金属投入稀盐酸中，可产生大量的无色气体。根据上述信息回答以下问题：   
推断该金属的一种用途__________；     
金属的活动性比铜_______． (填“强”或“弱”)；
请自选试剂，设计实验探究该金属与铁的活动性强弱．并完成下表．

你的一种猜想
验证方法
现象
结论

 

某化工厂排出的废液中含有和。为了减少废液对环境的污染，并回收银和铜，某化学小组同学设计了如下方案进行实验：

试回答：
⑴加入的固体a是（写化学式）       。
⑵固体乙的成分有           
⑶步骤①中将滤液1与固体甲分离的操作名称是          
⑷写出步骤②中发生反应的化学方程式                  

在趣味实验课上，老师将铝片、铜片打磨后，一起插入未成熟的新鲜橙子里面，同学们看到灯泡发光感到很惊奇。老师说这就是水果电池，通常用较活泼的金属做负极，利用橙汁内可以导电的有机酸溶液形成稳定的电流。请你回答下列问题：

(1)铝、铜可做电极，利用了金属的           ；
(2)在这个水果电池中能做正极的金属是             ；
(3)为比较这两种金属的活动性顺序，除铝片和铜片外还需选用的试剂是              (写出一种即可)。

2012年1月，广西河池宜州市境内龙江河发生了镉浓度超标事件。根据该事件某化学活动小组开展了一次关于金属镉与铜、银活动性顺序的探究及镉污染事故处理方法的研讨活动。
查阅资料：①镉（Cd）是一种银白色金属，在化合物中通常表现为+2价  ②水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在      ③氯化镉能溶于水，氢氧化镉难溶于水
（一）金属镉与铜、银活动性顺序的探究

实验步骤	实验现象	实验结论
取适量镉、铜、银于试管中，加入足量	镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生	镉的活动性顺序大于铜与银
取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液	，                      。	铜的活动性顺序大于银

实验结论：活动性顺序：镉＞铜＞银
（二）对镉污染事故处理方法的讨论
小聪认为可用向受污染河段抛撒过量烧碱固体的方法除去氯化镉，反应原理用化学方程式表示为                                  。小敏认为该方案虽然有效，但有缺陷，原因是                                。受小聪与小敏启发，你认为可以用         （写俗称）代替烧碱。

Ag、Cu、Fe和Al是生产或生活中广泛使用的金属。
⑴四种金属中，不是银白色的是    。
⑵铁制品容易锈蚀，铁生锈的条件是    。生锈的废钢铁可回收重新冶炼，用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为    。
⑶根据下图所示回答：滤渣中一定有的金属是    ，滤渣与稀盐酸反应的化学方程式为    ；滤液中的溶质是    。

小红同学发现班上“化学学习园地”的金属活动性顺序表（如下图）中的Cu 、Al、Fe三张卡片掉在地上，她将三张卡片依次贴回原来的位置。
K  Ca Na Mg （ ） Zn （ ） Sn  Pb  (H) （ ） Hg Ag Pt Au
金属活动性由强到弱
⑴请在上述金属活动性顺序表的空格中填上小红同学所贴卡片上的元素符号。
⑵小红和化学兴趣小组的同学，根据所学的化学知识，用定影液（含AgNO₃）提取纯净金属银。他们设计了如下实验方案：
①a.向定影液中加入过量的锌粉，过滤；
b.向所得固体加入足量的稀硫酸，过滤，洗涤、晾干。
②a.向定影液中加入过量的铜粉，过滤；
b.向所得固体加入足量的稀硫酸，过滤，洗涤、晾干。
上述实验方案中能得到纯净金属银的是      （填“①”或“②”），其理由是                                                                                        
                             。（此空2分）
写出该方案中产生金属银的化学方程式：                                       。（此空2分）
⑶化学兴趣小组的其他同学对小红把掉下来的卡片贴的位置产生了怀疑。他们争论不休，各持己见。请你设计实验来证明小红的贴法是对的。实验所用材料和器具任选。写出实验步骤、现象及结论。（实验步骤2分，现象及结论2分）
                                                                   
                                                                   
你还有别的设计方案吗？请你再设计一个实验。同样实验所用材料和器具任选。写出实验步骤、现象及结论。（实验步骤2分，现象及结论2分）
                                                                   
                                                                   
（本小问为附加分， 4分，本题最高为16分，试卷总分不超过60分）

小张同学在课外活动中探究金属的化学性质，进行了右图所示的实验，并根据实验得出了下列结论：Ⅰ．金属都能与空气中的氧气反应；Ⅱ．部分金属能与稀盐酸发生置换反应。
⑴小张同学的结论Ⅰ不正确。你认为具体的理由是         。
⑵小张同学的结论Ⅱ中的“部分金属”指的是               。
⑶根据你已有的知识，请你补充金属的另外一点化学性质              。


⑷小张同学通过查阅资料还发现，不同金属锈蚀的条件不同。铁锈的主要成分是Fe₂O₃·xH₂O，铜锈（铜绿）的主要成分是Cu₂(OH)₂CO₃。由此可判断铁生锈、铜生锈的相同条件是必须同时接触水和氧气；铜生锈条件还需要接触     。

铁暴露在空气中会生锈。不知你注意了没有，将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，也好像是生了“锈”一样。某化学活动小组对此进行了探究。
【提出问题】切开的苹果“生锈”与什么因素有关？
【猜想与假设】猜想①：可能与空气没有关系，只是果肉内的物质自身相互反应而“生锈”。
猜想②：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”；
猜想③：可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”；
猜想④：可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”；
猜想⑤：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”，并且苹果“生锈”的速度还可能与温度有关。
【收集证据】（一）查阅有关资料：已知苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。
（二）实验探究：针对上面的猜想①至猜想⑤，化学活动小组依次设计了实验方案，进行了实验验证，并依次观察到下列实验现象。请你将他们设计的可行的实验探究方案，填写在下表中。

猜想	可行的实验方案	观察到的实验现象
猜想①	将一小块果肉浸入盛有蒸馏水的烧杯中，观察现象。	果肉表面不变色。
猜想②		果肉表面变色。
猜想③		果肉表面不变色。
猜想④		果肉表面不变色。
猜想⑤		温度高的先变色。

【得出结论】                                                  。
【反思与评价】（1）在②—⑤四种猜想中，你认为猜想          （填代号）最不合理，理由是                                                。
（2）在验证猜想①时，同学们发现，如果水不与空气隔绝，果肉放在水中时间长了也会变色，其可能的原因是                                       。
【应用】根据上述结论，要防止果汁变质，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是                                                                     。