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”)。

小明同学对“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。
【查阅资料】
锌的化学性质比较活泼，在常温下的空气中，表面生成一层“保护膜”，可阻止进一步氧化。该“保护膜”可以和酸反应，但不产生氢气。
【设计并实验】小兵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）小兵用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_____________________________________________________；
【评价与反思】
（5）下表是小兵第①组实验的详细数据。

时段（均为1分钟）	第1分钟	第2分钟	第3分钟	第4分钟	第5分钟	第6分钟
H2的体积	3.1mL	16.7mL	11. 9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

请描述锌与硫酸反应的先慢后快最后又变慢的原因___________________________；
（6）你认为锌与硫酸反应的快慢可能还受            因素影响？
（7）取某厂生产的生铁样品6g，与100g足量的稀硫酸充分反应后，称得剩余物质的总质量为105.8g。
①生成气体的质量为       克；
②该厂生产的生铁样品中铁的质量分数是多少？（写出具体的过程，结果精确到0.1%）
③该厂生产的生铁是否合格？          （填“合格”或“不合格”）

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

 

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

 

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)。

生活中常遇见铜制品生锈的情况。活动课上，同学们设计实验对铜锈进行了如下探究活动。
探究活动一：验证铜锈的组成
【查阅资料】
① 铜锈为绿色，其主要成分是Cu₂(OH)₂CO₃。
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。
④ 氧化铜为黑色固体，能与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液。
【进行实验1】
同学们设计了下图所示装置并进行实验。

实验操作	实验现象	实验结论
① 按上图组装仪器，装入药品。 ② 加热铜锈，直至不再有气体产生，停止加热。	绿色固体变为黑色；硫酸铜粉末变为蓝色；烧杯中液体变浑浊。	加热铜锈生成的物质有_____；铜锈由_____元素组成；烧杯中发生反应的化学方程式为______。
③ 冷却后，向试管中固体加入适量稀硫酸，稍加热。	黑色固体溶解，溶液变为蓝色。

探究活动二：探究铜生锈的条件
【进行实验2】
同学们进行了下面的4个实验，每天观察一次现象，一段时间后，发现只有实验4中的铜丝生锈了，且与水接触的部分生锈更明显。

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    。

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。

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     。

某校研究性学习小组用如图装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%．

（1）如图中A仪器的名称是    ，燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中的原因是：                                             ．
（2）如镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的    %．现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中肯定有    气体．
【发现问题】氮气是怎么减少的呢？
【查阅资料】镁条在氮气中燃烧，生成氮化镁Mg₃N₂固体，镁条还可以在二氧化碳中燃烧生成碳和氧化镁．
【假设】氮气与镁条反应而减少．
（3）通过以上探究，你会发现测定空气中氧气含量选择可燃物的时候应注意：                                         ．

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。

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                                          。

(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                                      。