初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

某化学兴趣小组对课本介绍的三种金属Mg、Fe、Cu的金属活动性进行探究。
【提出假设】a：Fe金属活动性比Mg强，
b：Mg金属活动性比Fe强
【查阅资料】在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属活动性越强。
【实验设计】同温下，取质量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。
【回答问题】（1）三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是

A．除去氧化膜，利于直接反应	B．使表面不平整，易反应
C．使表面光亮，易观察现象	D．使反应金属温度相同，易反应

（2）填写下表中的有关现象和结论：

	Fe	Mg	Cu
与盐酸反应现象	放出气泡速度缓慢	放出气泡速度快	_________________
结  论	原假设中_______不正确（填“a”、“b”、“ab”），理由___                               ____；三种金属的金属活动性顺序为____＞_____＞______。

 

小光同学学习化学后知道，镁在氧气中燃烧会生成白色的氧化镁固体。但他在空气中点燃镁条时，却发现在生成的白色固体中还夹杂着少量的淡黄色固体。
【提出问题】为什么会生成淡黄色固体?
【查阅资料】小光查阅资料，记录了下列几种物质的颜色：

物质	MgO	MgCl2	Mg3N2	Mg（NO3）2	MgCO3	Mg（OH）2
颜色	白色	白色	淡黄色	白色	白色	白色

其他同学认为不必查阅氯化镁的是_________________________；
【提出猜想】分析资料：小光认为淡黄色固体可能是由镁与空气中的____反应生成的；
【实验探究】小光设计实验证实了自己的猜想，他的方案可能是__________________；
【实验结论】根据小光的实验结果，写出镁条在空气中燃烧时发生的两个反应的化学方程_______________________、________________________；
【反思与评价】通过上述实验，你对燃烧的认识______________________________。

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。

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。

铜制器物在潮湿环境中表面会产生绿色的锈迹，俗称铜绿。某化学学习小组对铜绿成分产生了浓厚兴趣。
【提出问题】铜绿中除铜元素外还有其它什么元素？
【查阅资料】①无水硫酸铜遇水变蓝色；
②碳与一般的酸不反应；
③CuO+H₂SO₄(稀)=CuSO₄+H₂O。
【实验探究】该小组同学找到了一些铜绿粉末并进行了如下实验：

【观察分析】A装置中绿色粉末变为黑色；
B装置中无水硫酸铜变为蓝色；
C装置中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为           。
【实验结论】铜绿中除铜元素外还有     、     和碳等元素。
【交流讨论】根据铜绿的组成，小组同学对A装置中产生的黑色粉末的成分有如下两种不同的猜想：
（1）全部为CuO     （2）CuO和C的混合物
【深入探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	①	猜想（1）正确
②①取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	②	猜想（2）正确

【实验结论】化学学习小组同学通过实验证明猜想（1）正确。
【反思应用】根据铜绿中所含元素，可知铜生锈不仅与空气中的氧气、水有关，还可能与空气中的       等有关；要保护博物馆里的青铜器，减缓生锈，我们可以减少青铜器与          接触。

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

 

京京在做金属与盐溶液的实验时,意外发现铝放入硫酸铜溶液后产生了无色无味气体,于是对此进行探究。
【提出猜想】①欢欢认为该气体可能是氧气②迎迎认为该气体可能是氢气③晶晶认为该气体可能是二氧化硫。欢欢认为晶晶的猜想错误，理由是                   。
【进行探究】

实验操作	实验现象	结论
①__________________________	木条不复燃	欢欢猜想不成立
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		迎迎猜想成立

【反思与探究】铝为什么能与硫酸铜溶液反应产生该气体?京京思考除与水有关外，还与什么粒子有关呢？资料表明硫酸铜在水中会产生铜离子和硫酸根离子。为此京京又进行以下实验：

实验操作	实验现象	实验结论
把铝丝放入20%的Na2SO4溶液	无气泡产生
	有气泡产生	产生气泡与铜离子有关

由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有           物质。

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                     。

(5分)某化学兴趣小组的学生，发现金属R不在初中学到的金属活动性顺序表中，该小组为了了解R与常见金属铝、铜的金属活动性顺序，进行如下探究活动：
【作出猜想】他们考虑到铝的活动性比铜强，对三种金属的活动性顺序作出如下猜想：
猜想一：Al>Cu>R，猜想二：       ，猜想三：R> Al>Cu，
【查阅资料】R是一种银白色的金属，在R的盐溶液中只有+2价R的盐溶液呈蓝色，常温下铝的表面会形成一层致密的氧化膜；硫酸铝、氯化铝、硝酸铝的溶液均为无色。
【实验探究】为了探究哪一种猜想成立，甲、乙、丙三位同学分别针对猜想一、猜想二、猜想三设计实验方案并展开实验探究。

猜想	主要操作	主要现象	实验结论
猜想一	打磨R丝，并将其插入到硫酸铜溶液中.	R丝表面覆盖了一层红色的物质.	猜想一   (填“成立”或“不成立”)
猜想二	打磨粗细相同的R丝、铝丝、铜丝，分别将它们插入到体积相同、溶质质量分数也相同的稀硫酸中.	①R丝表面产生气泡缓慢，溶液由无色逐渐变成蓝色. ②铝丝表面产生气泡较快. ③铜丝表面没有气泡产生.	猜想二成立.
猜想三	将打磨过的铝丝插入到 溶液中.	无明显现象.	猜想三成立

【交流反思】究竟哪种猜想成立？三位同学经讨论交流，发现丙同学在实验前没有打磨铝丝，这可能会导致实验结论错误。于是他们先打磨铝丝，再将其插入到丙同学做实验用过的溶液中，一段时间后，溶液的颜色      ；进而确认猜想三不成立，猜想二成立。
【归纳总结】探究结束后，他们总结得出：通过金属与      反应或金属与盐溶液反应可以比较金属活动性强弱。

(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。

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。

(9分)某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。生成的是什么气体呢？同学们决定进行探究。探究前老师提示，该反应生成的气体只有一种，硫酸铜溶液中可能混有硫酸。
【提出猜想】
①生成的气体可能是SO₂或O₂或H₂。
【查阅资料】
①SO₂与二氧化碳化学性质相似，如它也能使澄清石灰水变浑浊。
②浓硫酸具有强烈的吸水性，可做气体的干燥剂。
③H₂与CO均可以还原金属氧化物。
【方案设计】甲同学设计了如下实验方案，验证猜想的气体。

甲同学认为：若观察到                                   ，则气体为SO₂。
若观察到                                                ，则气体为O₂。
【实验探究】
①实验开始时，应先将收集到的气体从a处通入一段时间后，再点燃 C 处酒精灯。
这样操作的目的是                                             。
②实验过程中发现 A 装置中溶液不变浑浊， C 装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，试管壁上有水滴生成；
【实验结论】①生成的气体是          。
②铁放入该硫酸铜溶液中所发生反应的化学方程式为                。
【实验反思】
乙同学认为甲同学的实验方案操作复杂，他只需一盒火柴即可确定该气体成分。你认为乙同学的实验方案是                。

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_____________。

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"）。

某同学在电视寻宝节目中，看到一些铜制文物上有绿色的锈迹，并对绿色锈迹产生了探究兴趣。
【查阅资料】
①绿色锈迹是碱式碳酸铜[Cu₂(OH)₂CO₃]，受热易分解。
②无水硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝。
③碱石灰是CaO和NaOH的固体混合物，NaOH与CO₂反应生成碳酸钠固体和水。
④氧化铜与稀硫酸反应生成蓝色溶液，碳粉不与稀硫酸反应也不溶解在稀硫酸中。
【发现问题】
查阅资料后，该同学将少量碱式碳酸铜放入试管中加热，发现试管中的固体由绿色变成黑色，同时试管壁上有无色液滴生成。
为了进一步确定碱式碳酸铜受热分解的产物，进行了如下探究：
探究一：碱式碳酸铜受热分解生成的黑色固体的成分。
【猜想与假设】该黑色固体可能是①碳粉；②          ；③碳和氧化铜的混合物。
【设计方案】请帮助该同学完成下述实验报告。

实验操作与现象	实验结论
	猜想②正确

探究二：碱式碳酸铜受热分解还会生成CO₂和H₂O。
【进行实验】选择如下图所示装置进行验证。

步骤一：连接A和B，打开活塞，通入一段时间的空气。
步骤二，关闭活塞，依次连接装置A→B→   →    （填“C”、“D”）。
步骤三：点燃酒精灯，观察到明显现象后，停止加热。
【解释与结论】
①当观察到                         ，说明碱式碳酸铜受热分解生成了CO₂和 H₂O，写出C中反应的化学方程式                                      。
②Cu₂(OH)₂CO₃受热分解的化学方程式                              。
【反思与评价】
上述装置中A的作用是                                          。