初中化学还原反应探究题

某校兴趣小组对氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后的有关问题，进行了如下探究，请同学们一起参与此次探究之旅。
（1）探究一：判断氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后是否恰好完全中和？
【方案设计】小亮、小丽、小林三位同学设计了如下方案进行探究：

方案 设计者	方案步骤	方案预估现象	方案 预估结论
小亮	取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡	酚酞试液 不变色	恰好完全中和
小丽	用一根洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液沾在pH试纸上，把试纸呈现的颜色与标准比色卡对照	pH=7	恰好完全中和
小林	取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加稀硝酸和硝酸银溶液	有白色沉淀生产	盐酸过量，没有完全中和

【方案评价】请判断以上设计的三个方案中，      同学的方案是正确的。
【方案反思】请分析另外两个方案中任意一个错误的原因       。
（2）探究二：氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后，所得溶液中溶质的成分是什么？
【作出猜想】小亮猜想：溶质有NaCl、HCl、NaOH；小丽猜想：溶质只有NaCl；
小林猜想：溶质有NaCl、HCl；你的猜想：溶质有          （填化学式）。
小丽认为小亮的猜想是错误的，她的理由是                               。
【实验设计及验证】请你将下列实验报告填写完整：

实验操作	实验现象	实验结论
取反应后的溶液于试管中，加入碳酸钠溶液		小林猜想正确
	有蓝色沉淀生成	你的猜想正确

 

(14分)水在实验室和日常生活中有很多用途。
I、溶液是日常生活中的常见物质，水是最常用的溶剂。
20℃时，将等质量的甲、乙两种固体物质，分别加入到盛有100g水的烧杯中，充分搅拌后现象如图1，加热到50℃时现象如图2，甲、乙两种物质的溶解度曲线如图3。请结合图示回答下列问题：

（1）图1中一定为饱和溶液的是 
（2）图3中表示乙的溶解度曲线是   ；P点表示的含义是   。
（3）在图4所示的实验中，小烧杯内盛放的是20℃时甲物质的饱和溶液。某同学要使小烧杯内有固体析出时，他应向大烧杯的水中加入下列物质中的   （填字母）。
A．氧化钙      B．氯化钠      C．氢氧化钠       D．硝酸铵
Ⅱ、水在工业生产中也很重要。
以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”，它是目前化学工业的重要支柱之一。电解饱和食盐水可以得到多种化工产品，主要过程如下：

[资料卡：石灰水中的溶质是一种碱——Ca(OH)₂]
（4）已知气体A是密度最小的气体，B是一种碱，D是一种酸。写出金属铝和酸D反应生成气体A的化学方程式：   。
（5）B的化学式为      。
（6）工业上电解食盐水是在立式隔膜电解槽中进行，产生的Cl₂和气体A在两处逸出并分别收集、储存。
①已知20℃，S(NaCl)＝36g，则室温下，68 kg饱和食盐水中溶质的质量为      。
②电解一段时间，当收集到氯气的质量为0.71 kg时，列式计算生成的B的质量    。
③0.71 kg氯气和A完全反应生成气体C，溶于一定量的水中形成酸D。若酸D中的溶质质量分数为36.5%，则其中水的质量为   。

在一次化学实验课上，各小组同学用不同地点找来的小石块与稀盐酸反应制取二氧化碳，小明发现，相邻小组气体产生的速率比自己小组的快，于是对此现象进行探究：
此反应的化学方程式为                                         。
【提出问题】影响二氧化碳气体产生速率的因素是什么？
【作出猜想】①不同地点石块中碳酸钙含量不同；②所用盐酸的溶质质量分数不同；
③还可能是…………
【设计实验】（1）验证猜想①是否成立，设计的实验是：分别取大小相同、质量相同、                    的石块，加入质量相同、溶质质量分数相同的稀盐酸进行实验。
（2）验证猜想②是否成立，对盐酸的要求是                                。
【拓展延伸】上述实验中，小明采用了                   的研究方法。

某实验小组的同学用氢氧化钙溶液和盐酸进行酸碱中和反应的实验时，向烧杯中的氢氧化钙溶液加入稀盐酸一会后，发现忘记了滴加指示剂。因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中的溶质成分进行探究。
Ⅰ、写出该中和反应的化学方程式：        。        
Ⅱ、探究烧杯内溶液中溶质的成分。
【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么？
【猜   想】猜想一：可能是CaCl₂和Ca(OH)₂；猜想二：可能只有CaCl₂；猜想三：      。
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。
【进行实验】
实验步骤：取少量烧杯内溶液于试管中，滴入几滴酚酞溶液，振荡
实验现象：       结论：猜想一不正确
实验步骤：实验步骤取少量烧杯内溶液于另一支试管中，逐滴加入碳酸钠溶液至过量
实验现象：         结论：猜想二不正确，猜想三正确
【反思与拓展】（1）在分析化学反应后所得物质成分时，除考虑生成物外还需考虑          。
（2）根据所学化学知识，验证烧杯内溶液中的溶质含有HCl，除以上方案外，下列哪些物质单独使用也能完成该实验？      （填序号）

A．pH试纸

B．铜

C．紫色石蕊溶液

D．硝酸银溶液

（3）烧杯中的溶液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害是     （写一条）。要处理烧杯内溶液，使其溶质只含有CaCl₂，应向烧杯中加入过量的        。

小军同学在学习酸碱盐有关知识时，对一些沉淀物质的颜色产生了兴趣。老师告诉他氢氧化铜是蓝色、氢氧化铁是红褐色，让他自己探究氢氧化亚铁的颜色。下面请你和他一起探究。
【查阅资料】
（1）铁有两种氢氧化物，它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应而制得。
（2）氢氧化亚铁在空气中立即被氧化。
（3）硫酸铜溶液是蓝色，硫酸亚铁溶液是浅绿色。
【提出猜想】
氢氧化亚铁是浅绿色。
【实验过程】
在2支试管里分别加入少量FeCl₃和FeSO₄溶液，然后滴入NaOH溶液，观察现象。请补充完成下表：

	FeCl3溶液	FeSO4溶液
滴入NaOH溶液的现象	生成红褐色沉淀	先生成白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。
化学方程式	①	FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4 Fe(OH)2 +   ②  +  H2O =   ③   (完成并配平此化学方程式)

【学习交流】
（1）氢氧化亚铁是     ①      色而不是浅绿色。
（2）小军联系到CO₂与C的反应，认为FeCl₃溶液可以转化为FeCl₂溶液。你认为小军的理由是           ①                               。

实验室常用的干燥剂“碱石灰”是CaO和固体NaOH的混合物，极易与空气中水蒸汽和CO₂反应而变质。某同学对一瓶久置的“碱石灰”作了如下探究：
（1）猜想：
猜想Ⅰ：没有变质，“碱石灰”只含有CaO、固体NaOH；
猜想Ⅱ：已完全变质，“碱石灰”全部变成了CaCO₃和Na₂CO₃。
则CaO与水反应的反应方程式为                                            。
（2）实验：如图所示：

（3）判断：
a． 若Ca（OH）₂、CaCO₃和Na₂CO₃投入到水中不会放热，则由操作②现象判断：猜想Ⅱ
                    （填：成立、不成立）
b． 操作④发生化学反应的方程式为                ；由操作⑤⑥的现象判断：滤液中含有
                    （写化学式）；由此判断猜想Ⅰ          （填：成立、不成立）。
c． 综合a和b的结论，判断该样品变质情况为                      。
（4）拓展：由上述实验说明，实验室中“碱石灰”应          保存；操作③中玻棒的作用是        。

(6分)为了探究复分解反应的实质，某兴趣小组同学对H₂SO₄与Ba(NO₃)₂的反应进行如下实验探究。
【提出问题】物质发生复分解反应时，是不是所有的离子都参加了反应。
【设计实验】

实验步骤	实验操作	实验现象
第一步	取一支洁净的试管，向其中加入一定量的稀硫酸溶液，再慢慢滴加Ba(NO3)2溶液至恰好完全反应。
第二步	在上述反应后的试管中再滴加3滴紫色石蕊试液。	试管中溶液由无色变成红色

（1）写出第一步发生反应的化学方程式                                    ；在上表中准确记录第一步实验操作时的现象。
【查阅资料】盐与酸和碱一样，溶于水之后也会发生解离成组成它的离子，如：Ba(NO₃)₂在水中会解离出Ba²⁺和NO₃^-。
【实验结论】（2）上述反应的实质是        和         （填离子符号）之间发生的反应。
【应用结论】（3）碳酸钾和澄清石灰水反应的实质是         和         （填离子符号）之间发生的反应，反应后的溶液中还存在大量的                   离子，向反应后的溶液中滴加无色酚酞，溶液将变成         色。

二十一世纪是海洋开发与利用的世纪，某市规划确立了“蓝色经济”发展战略，海洋化学资源的综合利用将是重点发展领域之一。以下是某研究性学习小组在探究海水综合利用中遇到的问题，请你参与探究：
问题一、海水制镁过程中如何富集镁离子？
甲、乙、丙三位同学各自提出自己的设想：
甲：直接往海水中加入石灰乳。
乙：高温加热蒸发海水后，加入石灰乳。
丙：向晒盐后的卤水中，加入石灰乳。
通过分析比较，你认为___________的设想最为经济合理（选填“甲”、“乙”或“丙”）。
问题二、粗盐提纯过程中如何除去可溶性杂质？
【查阅资料】
粗盐中含有硫酸钠、氯化钙等可溶性杂质。
【设计实验】
提纯时，先向粗盐水中加过量的氢氧化钡溶液，目的是_____①________；再加过量的____②______，除尽杂质阳离子；滤去沉淀，向滤液中加入__③_____，将溶液的pH调为7，即得到精盐水。
问题三、海水“制碱” 的产物成分是什么？
同学们从某企业取回少量碳酸氢钠受热完全分解后的固体样品，为确定其成分，进行
了如下探究：
【提出猜想】
甲的猜想：样品中只含有碳酸钠；
乙的猜想：样品中只含有氢氧化钠；
丙的猜想：样品中含有碳酸钠和氢氧化钠。
他们做出上述三种猜想的科学依据是________________________________。 
【实验、记录与分析】

步骤	实验操作	实验现象	结论
1	取少量样品于试管中，加水完全 溶解，再加入________________	_____________________	乙的猜想 不成立
2	取步骤1反应后的溶液于试管中 ___________________________	无明显现象	只有甲的 猜想成立

【实验结论】
海水“制碱”的最终固体产物是碳酸钠。
【数据分析】
在取回的样品中加入200g7．3%的稀盐酸，恰好完全反应，请计算同学们带回了多少克固体样品？（要求有解题过程）

KOH溶液中含有H₂O、K⁺、OH^-、能使无色酚酞试液变成红色。某化学兴趣小组想探究KOH溶液使无色酚酞试液变成红色的原因。
【提出问题】KOH溶液中的什么成分使无色酚酞试液变红？
【猜想】猜想1：KOH溶液中的H₂O使无色酚酞试液变红。
猜想2：KOH溶液中的K⁺使无色酚酞试液变红。
猜想3：KOH溶液中的           （填化学式）使无色酚酞试液变红。
【实验探究】

实验操作	实验现象	结论
①用试管取少量蒸馏水，滴入1-2滴无色酚酞试液	反应② 试管内溶液不变色	猜想1不成立
②用试管取少量KCl溶液，滴入1-2滴无色酚酞试液	________________	猜想2不成立
③________________，滴入1-2滴无色酚酞试液	试管内溶液变红	________________

【讨论反思】有同学认为猜想①不需要实验验证就可以排除，你认为该同学理由是________。
【拓展】①向Ba(OH)₂溶液中滴入几滴无色酚酞试液，观察到的现象是_______________.

同学们运用对比的学习方法探究碱的性质。



（1）由上图实验一、二可知，氢氧化钠会吸收空气的           ，因此要密封保存。
（2）实验三中可观察到三个软塑料瓶变瘪的程度大小为A＞B＞C， A瓶内发生反应的化学方程式为         ，对比A瓶与           （选填“B”或“C”)瓶的实验现象可证明CO₂能与NaOH发生反应。
（3）同学们设计如下两种方案鉴别氢氧化钠溶液与氢氧化钙溶液（分别编号为A、B）。

方案一	方案二	分析
	微热（不考虑水分蒸发）	两种方案中均观察到A试管内出现白色浑浊，A中试剂为                ； 方案二的设计原理是利用了               。

 
（4）同学们看到盛有NaOH的试剂瓶上标注着“NaOH含量不少于96.0%”，开始如下探究：
【提出问题】氢氧化钠中含有什么杂质？
【查阅资料】工业制取NaOH的反应原理是：2NaCl + 2H₂O2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑，
然后蒸发溶剂获得NaOH固体（在化工生产中，原料往往不能完全转化为产品）。
【提出猜想】杂质为碳酸钠和氯化钠。
【实验探究】取样溶于水，并分成两份。
步骤①：向一份溶液中滴加酚酞试剂；
步骤②：向另一份溶液中滴加过量稀硝酸；
步骤③：向②所得溶液中继续滴加硝酸银溶液。
【实验结论】猜想正确。
请分析：
Ⅰ．步骤①中可观察到液体变                   色；
Ⅱ．步骤②所得溶液中的溶质除NaCl外，还有               ；
Ⅲ．写出步骤③中发生反应的化学方程式              ；
Ⅳ．上述实验中步骤               （填写序号）是没有必要进行的。

请你参与实验室用生石灰制取氢氧化钠固体的研究。将一定量的生石灰加入一只洁净的
烧杯中，加入碳酸钠溶液，充分反应后冷却到室温，通过过滤、洗涤、干燥得到固体A和
溶液B，请回答以下问题。
【查阅资料】NaOH 、Ca(OH)₂的溶解度

温度(℃)	0	20	40	60	80	100
NaOH的溶解度(g/100g水)	42	109	129	174	314	347
Ca(OH)2的溶解度(g/100g水)	0．18	0．16	0．14	0． 12	0．09	0．07

 
（1）固体A中的成分是什么？
【猜想与假设】
甲同学认为是：CaCO₃   乙同学认为是：CaCO₃，Ca(OH)₂
乙同学猜想可能含有Ca(OH)₂的理由是                          （用化学方程式表示）。
【实验与探究】为了验证各自的猜想，甲、乙同学分别进行了实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
甲同学：用一支洁净的试管取少量固体A，再加入过量稀盐酸。	有气泡产生	自己的猜想 正确
乙同学：用一支洁净的试管取少量固体A，加水，充分振荡，向上层清液中滴加             。	上层清液由无色变为红色	自己的猜想 正确

 
【反思与评价】同学讨论后认为，甲同学的实验          （填“能”或“不能”）证明固体A的成分，理由是                     ；
结合甲、乙两位同学的实验证明了乙同学的猜想是正确的，因此确定了固体A的成分。
（2）溶液B中溶质的成分是什么？
【猜想与假设】丙同学认为是：NaOH、Na₂CO₃   
丁同学认为是：NaOH、Ca(OH)₂    
戊同学认为是：NaOH
【表达与交流】
①结合对固体成分的探究，同学们经过讨论确定了丁同学猜想正确，理由是           ；
②同学们欲将溶液B加热浓缩，加热不久，溶液出现浑浊，只好停止加热，请解释加热时溶液出现浑浊的原因是                                ；
③同学们立即变换方案，向B溶液中加入适量的          ，过滤，将滤液加热浓缩至饱和，        、过滤、洗涤、烘干得到比较纯净的氢氧化钠固体。
④取少量制取的氢氧化钠固体溶解，进行焰色反应，观察到火焰呈        色。

如图所示，某兴趣小组在进行酸碱中和反应的实验探究时，向烧杯中氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸一会儿后，发现忘记滴加指示剂，甲同学从烧杯中取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到酚酞试液不变色。

请写出该中和反应方程式：                  。
（1）猜想与假设：
猜想一：甲同学：“两种物质已恰好完全中和，溶液呈中性”；
猜想二：乙同学：“反应后氢氧化钠过量，溶液呈碱性”；
猜想三：丙同学：                       。
甲、丙两位同学经过讨论后觉得乙同学的猜想不正确，两位同学的理由是：                        。
（2）设计并进行实验：
①为了验证自己的猜想，甲同学设计了以下实验方案：

实验步骤	实验现象	实验结论
用洁净干燥的玻璃棒蘸取少量反应后的溶液滴在干燥的pH试纸上，观察颜色变化并与标准比色卡对比。	pH   （填“＞”、“=”或“＜”）7	猜想一不成立

 
②请你设计另一个实验（与甲同学方案不同）方案，验证丙同学的猜想，并填写下表：

实验步骤	实验现象	实验结论

 
（3）拓展探究：你还能设计不同的实验方案来验证丙同学的猜想吗？

实验步骤	实验现象	实验结论

 

实验课上，张影同学向盛有澄清石灰水的烧杯中加入过量的碳酸钠溶液，生成白色沉淀，过滤后得到无色溶液，他说：“我制得了氢氧化钠溶液！”
（1）余承骏同学却说：“这种无色溶液中不一定含有氢氧化钠。”他做了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
用试管取无色溶液少许，滴入2滴无色酚酞试液	无色酚酞试液变红	无色溶液中含有氢氧化钠

 
宋楷认为余承骏的实验方案不严密，不能证实无色溶液中一定含有氢氧化钠，理由是：                                                                     。
（2）宋楷设计了另一个实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量样品于试管中，加入足量的CaCl2溶液 ②过滤，向滤液中滴加几滴硫酸铜溶液	③                           ④有蓝色沉淀生成	无色溶液中确实含有氢氧化钠

 
（3）宋楷的实验可靠性高的原因是                                      。

某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动。以下是教学片段，请你参与学习并帮助填写空格(包括表中空格)。
【演示实验】将一定量的稀硫酸加入到盛有NaOH溶液的小烧杯中。
【学生板演】该反应的化学方程式______________。
【提出问题】实验中未观察到明显现象，部分同学产生了疑问：反应后溶液中溶质是什么呢?
【假设猜想】针对疑问，大家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下：
猜想一：只有Na₂SO₄
猜想二：有Na₂SO₄和H₂SO₄
猜想三：有Na₂SO₄和NaOH
猜想四：有Na₂SO₄、H₂SO₄和NaOH
乙组同学对以上猜想提出质疑，认为有一种猜想是不合理的。不合理的猜想是
____________________。
【实验探究】(1)丙组同学取烧杯中的溶液少量于试管中，滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，溶液中一定没有____________。
(2)为了验证其余猜想，各学习小组利用烧杯中的溶液，并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液，进行如下三个方案的探究。

实验方案	测溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaCl2溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，对比比色卡，pH<7		产生白色沉淀
实验结论	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4

 
【得出结论】通过探究，全班同学一致确定猜想二是正确的。
【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定。同时指出【实验探究】(2)中存在两处明显错误，请大家反思。同学们经过反思发现了这两处错误：
(1)实验操作中的错误是____________________。
(2)实验方案中也有一个是错误的，错误的原因是_____________________。

某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理后，知道如下反应：
NaCl ＋ NH₃ ＋ CO₂ ＋ H₂O = NaHCO₃↓＋ NH₄Cl 。
【提出问题】能否在实验室模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO₃的过程呢？
【实验验证】如下图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置和药品。

请回答下列问题：
⑴ 检验A装置气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，若                                        ，说明装置不漏气。
⑵该实验中用B装置制取的气体是              （填化学式），B装置中盛装浓氨水的仪器名称为          ，本实验中使用该仪器的优点是                                           。
⑶D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置，进气口是       （填a或b），D的作用是除去HCl气体，反应的化学方程式为                                   。
⑷实验时先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH₃（溶液显碱性），再通入足量的CO₂，其原因是              （填写序号）。
① 使CO₂更易被吸收   ② NH₃比CO₂更易制取    ③ CO₂的密度比NH₃大
⑸用                        的方法将生成的NaHCO₃晶体从混合物中分离出来。
【得出结论】利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO₃ 。