初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

(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。

杨明同学在阅读课外资料时了解到铁的氧化物有氧化铁、四氧化三铁（能被磁铁吸引）和黑色的氧化亚铁三种，这三种氧化物都能与酸发生反应而溶解。联系课堂上学过的知识，他提出了以下两个问题，请你与他一起探讨问题。
[问题1]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[查阅资料]1．四氧化三铁和氧化铁的分解温度、铁的熔点见表；
2．氧化铁高温时分解成四氧化三铁和氧气
[理论探讨]根据实验现象，并结合下表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在___      __之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe₃O₄。

	Fe3O4	Fe2O3	铁
分解温度/℃	1538	1400	—
熔点/℃	—	—	1535

[拓展延伸]
（1）Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种气体，请写出此反应的化学方程式                     。
（2）有些超市的食品密封包装袋内使用铁粉做双吸剂粉末，双吸剂的作用是           。
[问题2]实验室用一氧化碳在高温下还原氧化铁，实验结束后的固体生成物中除铁外还有可能含有其他铁的氧化物。为了进一步验证其固体成分，杨明同学又设计了如下实验：
[步骤一]将黑色固体研磨后，取少量加入足量稀盐酸溶液中固体全部溶解，观察到有气泡出现，溶液未变黄色，据此得出的结论是一定有            。
[步骤二]取步骤一研磨后的黑色固体用磁铁吸引，如果              ，说明黑色固体只有单质铁；
如果              说明黑色固体为单质铁和氧化亚铁。

（1）探究影响锌与稀硫酸反应快慢的因素。反应过程中，用前10min内收集的氢气体积比较反应的快慢。控制其他条件相同，进行下表四组实验，获得数据如下表。

实验编号	试剂	前10 min 内产生的氢气体积(mL)
不同纯度的锌	不同体积和浓度的稀硫酸
a	纯锌	30 mL 30 %	564.3
b	含杂质的锌	30 mL 30 %	634.7
c	纯锌	30 mL 20 %	449.3
d	纯锌	40 mL 30 %	602.8

①比较实验a和实验b，可以得到的结论是               。
②为了研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需比较实验   和实验   （填编号）。
③控制其他条件相同，需控制的条件是              （例举一种条件即可）。
（2）利用锌皮和稀硫酸制取氢气，并测定锌皮中锌的质量分数
制取氢气的实验操作有：
a.收集气体；
b.向锥形瓶里装锌皮；
c.连接仪器，检查装置气密性；
d.向长颈漏斗中注入稀硫酸；
e.装配仪器。
正确的操作顺序为       。
（3）测定锌皮中锌的质量分数：已知该锌皮中含有少量杂质铁，将该锌皮放入如下图所示的盛有稀硫酸的锥形瓶中，多次实验后，取平均值所得数据如下表：

反应前	充分反应后装置及反应剩余物质质量
装置和足量的稀硫酸质量	锌皮质量
342.2g	15.8g	357.5g

 

(15分)人类的生活和生产都离不开金属材料。
（1）铁是目前年产量最高的金属。
①高炉炼铁时需要的主要原料有铁矿石、焦炭、_______等。
②炼铁的反应原理主要是利用CO把铁从铁矿石中______出来（填“置换”或“还原”），表示该原理的化学方程式是__                _ _。
③下列说法正确的是__________________。（填字母序号）

A．铁生锈就是铁与空气中的氧气发生的化学反应

B．回收废旧金属有利于节约金属资源

C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成氧化铁

D．在铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳来配制农药波尔多液

（2）请你参与探究几种常见金属饰品所含金属的相关活动，并回答下列问题。
【提出问题】Ⅰ．怎样鉴别真假黄金？Ⅱ．怎样确定钯的金属活动性？
【查阅资料】假黄金通常是黄铜（Cu﹣Zn合金）；
钯（Pd）呈银白色，有金属光泽，可用作饰品
【实验药品】钯（Pd）、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，观察样品表面有气泡产生，说明此样品为   （填“真”或“假”）黄金，其中发生的反应方程式为________。
②探究钯的金属活动性：依据生活经验，同学们猜测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	无明显现象	钯的活动性比银    。(填“强”或“弱”)
把铂浸入氯化钯溶液中	_________	钯的活动性比铂强。

初步得出结论：钯、银、铂的金属活动性由强到弱的顺序为____        。
（3）现用一定量的AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合溶液，进行了如图所示的实验，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？
【作出猜想】
①只有Zn(NO)₃
②有Zn(NO₃)₂、AgNO₃
③有Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂
④有Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、AgNO₃
【交流讨论】不合理的猜想是__ _____（填标号），其理由是____               ___。
【实验探究】根据下表中的实验步骤及现象，完成表中的实验结论

实验步骤	现象	实验结论
取少量固体B，滴加稀盐酸	有气泡产生	溶液A中的溶质成分符合猜想       _， 固体B中的金属成分有       _种。

 

化学实验室要从X、银、铜、锌四种金属混合物中分离某贵重金属。流程如下：

请回答：
（1）四种金属的活动性顺序由强到弱的是                              ；
（2）写出步骤②中产生气体的化学方程式                              ；
（3）写出步骤③中的反应现象                                        ；
（4）滤液C中一定含有的溶质是           可能含有的溶质是         ；

同学们通过实验来验证Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序。实验室提供的药品有：Cu(NO₃)₂溶液、AgNO₃溶液、Fe(NO₃)₂溶液、稀盐酸、铜丝、铁丝、银丝。
（1）小华同学设计并完成了如下实验：
①把铁丝插入装有稀盐酸的试管中； ②把铜丝插入装有稀盐酸的试管中；
③把银丝插入装有稀盐酸的试管中； ④把铜丝插入装有AgNO₃溶液的试管中。
观察到①中的实验现象是                                               ，④中的化学方程式是                         。你认为小华所做的实验             （填序号）是多余的。
（2）后来，小贝只选用了上述药品中的三种，通过两步实验，也达到了实验目的。他选用的三种药品是   （写出一种药品组合即可）。
小贝还想探究Zn、Fe、Cu的活动性顺序，设计了如图的两个实验：小贝以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有同学认为不够合理，理由是                                 。

小聪同学家新换了水龙头，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，邀请你一同参加。
【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。

【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，
请你写出反应的化学方程式                                      。

（1）目前世界上一半以上的铜用于电力和电信工业，是因为铜具有      （填字母）

A．导热性

B．延展性

C．导电性

D．金属光泽

（2）我国第四套人民币的硬币从1999年开始发行，一元为钢芯镀镍（Ni）,五角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢。在选择铸造硬币的材料时需要考虑的因素是有     （填一条即可）。
①镍能与盐酸或稀硫酸反应，生成可溶于水的正二价镍的化合物，并放出氢气。其反应没有铁与酸反应剧烈。镍与盐酸反应的化学方程式为           ．
②用镍片、硫酸亚铁溶液和         溶液做实验也能判断Ni 、Fe、Cu的金属活动性顺序。三种金属的活动性顺序为                    。
（3）若将一定质量的Zn放入CuCl₂和MgCl₂的混合溶液中，充分反应后过滤，所得滤液中一定含有的溶质是     。
（4）活动课上小明将一枚五角币放在酒精灯火焰上加热片刻，发现表面变黑。
【假设与预测】假设Ⅰ.五角币加热变黑，是因为酒精灯内焰的黑烟附着在五角币的镀铜上；
假设Ⅱ.五角币加热变黑，是因为五角币上的镀铜与 ______发生了化学反应。
【实验与事实】
实验一：用洁净的干布擦一擦五角币上的黑色物质，黑色物质不易被擦去；再另取一枚五角币放在石棉网上，用酒精灯加热片刻，五角币也变黑。
实验二：取一块铜片放入小试管中并塞上橡皮塞，然后用酒精灯加热直至试管中铜片变黑；再将铜片反转到另一面，加热片刻，铜片不再变黑。
【解释与结论】上述实验一和实验二证实，假设 __  ___   不成立。
【表达与交流】铜片在空气中加热，发生的化学反应方程式为___  ___   。

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】某同学想探究黑色粉末可能是铁，你想到的物理方法是             。

同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一只试管，取一次盐酸的探究方案。请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题。
（1）填表

实验步骤	观察到的现象
①在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用。	_
②在①所得的溶液中，插入        ，充分作用。	无明显现象
③在②所得的溶液中插入      ，充分作用。

结论：金属活动性Al ＞ Fe ＞ Cu
（2）将铝丝插入前应进行的操作是                                           ；
（3）小华同学认为在小刚设计的方案中，只要补充一个实验，就可得出Al ＞ Fe ＞ H ＞Cu的结论。小华要补充的实验是                                       ；
（4）小强同学认为要得到Al ＞ Fe ＞ H ＞Cu的结论，还要做将铝丝插入稀盐酸的实验，你认为（是否）    有必要做补充实验，原因是                             。

化学兴趣小组的同学对实验室一瓶没有标签的银白色金属X，展开探究活动。
【实验目的】X金属活动性顺序中的相对位置关系。
【实验探究】取形状、大小相同的X、Cu 、Zn三种金属薄片，用砂纸打磨光亮，分别放入三份等体积、等质量分数的稀硫酸溶液中，观察现象。

实验	X放入稀硫酸中	Zn放入稀硫酸中	Cu放入稀硫酸中
实验现象	金属X表面产生气泡缓慢	金属锌表面产生气泡较快	金属铜表面无气泡

【实验结论】三种金属在金属活动性顺序中的相对位置由弱到强的是          。
【问题与思考】用砂纸打磨金属片的目的是          。
【拓展探究】
（1）兴趣小组的同学将锌片放入一定量和混合溶液中，反应一段时间后，过滤，对蓝色滤液的组成进行探究。
（2）猜想：①滤液中的溶质为硝酸锌和硝酸铜；
②滤液中的溶质为硝酸锌、硝酸铜和硝酸银。
（3）请你完成下面实验，验证猜想②成立。

实验操作	实验现象	实验结论
取少量的滤液于试管中，在滤液中加入          。		猜想②成立

【归纳总结】锌和硝酸银溶液反应的化学方程式是       。

在学习金属的性质时，老师拿来了三种外观酷似金、银、铜的样品，同学们对样品进行以下探究：
①用锤子砸"金"，样品粉碎；
②加入稀盐酸："金"和"铜"没有现象，"银"有大量气泡产生；
③测定密度："金" $4.9g/c{m}^3$，"银" $7.1g/c{m}^3$，"铜" $7.5g/c{m}^3$．
④查阅几种常见金属的密度，如下表：

金属	金	银	铜	铁	锌
密度（g/cm^3）	19.3	10.5	8.9	7.9	7.1

（1）根据以上探究，确定"金"是假的理由有哪些？推测"银"可能是什么金属，依据是什么？
（2）已知"铜"只有表面镀了一薄层致密的铜，内部是锌．若不粉碎"铜"，选用稀硫酸和锌粉，测定一定质量"铜"样品中铜的质量，设计实验方案．

暖水瓶内胆玻璃上镀有一层银，某活动小组利用废弃的暖水瓶内胆设计如图所示实验（其中分离混合物的操作已略去）。

资料：Ag+2HNO₃（浓）=AgNO₃+NO₂↑+H₂O   3Ag+4HNO₃（稀）=3AgNO₃+NO↑+2H₂O
⑴根据资料，不考虑反应速率的差异，实验时选用浓硝酸还是稀硝酸？说明理由。
⑵滤渣成分可能存在多种情况，推断其中成分最简单的滤渣对应的滤液中溶质的组成。
⑶设计实验对成分最复杂的滤渣进行验证，填写实验报告。

滤渣成分	实验操作及现象

材料：2013年12月2日，“嫦娥三号”探测器由长征三号运载火箭发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。12月15日晚，“嫦娥三号”着陆器和巡视器（玉兔月球车）成功分离，顺利互拍，任务取得圆满成功。长征三号运载火箭主要用于发射地球同步轨道有效载荷，它的一子级和二子级使用偏二甲肼（C₂H₈N₂)和四氧化二氮（N₂O₄）作推进剂，三子级则使用效能更高的液氢(H₂)和液氧（O₂）。
（1）“长征三号”三子级火箭用液氢做燃料，其反应的化学方程式为         ，使用液氢做燃料的优点有：         （填一条）。
（2）下列有关偏二甲肼（C₂H₈N₂）的叙述正确的是        

A．由2个碳原子，4个氢原子，一个氮分子组成

B．由碳、氢、氮三种元素组成

C．由2个碳原子，8个氢原子，2个氮原子构成

D．偏二甲肼分子中碳、氢、氮的原子个数比为1：4：1

（3）“玉兔”月球车（下图）主体为长方形盒状，车底安有六个轮状的移动装置，顶部两片太阳翼可以打开，太阳翼打开可将太阳能转化成         能，为“玉兔”提供能源的还有锂电池和核电池。“玉兔号”对“车轮”要求极高。月球车底盘和车轮由铝合金材料制成，这是由于铝合金具有质轻坚硬的特性。

（4）看见玉兔车金灿灿的车身后，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

 
【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                  。

探究活动一：在室温条件下进行如图所示实验。已知：试管内的镁条和铁片表面均被打磨洁净，且形状、大小均相同；同时加入两支试管中的稀盐酸的质量和质量分数均相等。

① 该实验的目的是   ⑻    、  ⑼      。
两支长颈漏斗中产生的现象的不同之处是   
   ⑽        。
② 若实验所用的金属均过量，则甲装置中产生的H₂ 比乙装置中产生的H₂质量    ⑾     （填“多”、“少”或“一样多”）。
探究活动二：为除去铜屑中混有的少量铁屑，并测定该混合物中铁的质量分数，现有如下A、B两组实验方案。
A：称取一定质量的样品，加入足量的稀盐酸，搅拌、过滤、洗涤、干燥、称量所得固体质量。
B：称取一定质量的样品，加入一定量的硫酸铜溶液，搅拌、 过滤、洗涤、干燥、称量所得固体质量。
③ 两种方案，你认为不能达到目的是  ⑿ （填“A”或“B”），理由是  ⒀     。
④ 在你所选取的方案中，若采用加热烘干的方式干燥滤渣，会导致测定的铁的质量分数  ⒁   （填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法判断”）。