初中化学生活污水和工业废液的危害探究题

同学们利用硫酸、硝酸钡、氢氧化钠、碳酸钾四种物质的溶液进行探究学习．
【实验探究】如图所示， $A,B,C,D$四组同学分别进行了下列实验，请写出 $D$中发生反应的化学方程式。

【实验结论】完成实验后，四组同学将废液倒入同一个烧杯中，再将废液过滤，得到无色溶液和白色沉淀。向无色溶液中滴加紫色石蕊溶液，溶液变为红色。由此判断，产生的白色沉淀是，废液中一定不含有的离子是。
【实验拓展】为验证该溶液中可能含有的离子是否存在，设计如下实验方案进行验证．

溶液中可能含有的离子	实验步骤	实验现象	实验结论
可能含有	向滤液中滴加	产生白色沉淀	含有该离子

某实验小组的同学想用碳酸钠溶液与饱和石灰水反应来制取少量氢氧化钠．
（1）该复分解反应能发生的理由是．
（2）有人提出：实验时没有注意药品的用量，所得到的氢氧化钠溶液可能不纯．
猜想一：只含 $NaOH$.

猜想二：含有 $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$.

猜想三：．
（3）为了验证猜想一成立，请你根据可选用的试剂，完成实验设计方案并填写以下表格．可选试剂： $NaCl$溶液、稀盐酸、 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液

实验步骤	实验操作	预期现象及结论
1	取少量所得溶液于试管中，	证明原溶液中不含有 $N{a}_{2}C{O}_3$
2	另取少量所得溶液于试管中，	结合步骤1，猜想一成立

实验室中有一瓶长期使用的氢氧化钠固体样品，某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行探究．
【发现问题】该样品中含有哪些物质？
【查阅资料】① $NaOH$在空气中不会转化成 $NaHC{O}_3$．
② $BaC{l}_2$溶液呈中性， $Ba(OH{)}_2$是可溶性碱
③ $C{O}_2$在饱和的 $NaHC{O}_3$溶液中几乎不溶解
【提出猜想】猜想Ⅰ： $NaOH$

猜想Ⅱ： $N{a}_{2}C{O}_3$

猜想Ⅲ： $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$

【设计实验】

实验操作	实验现象
	步骤①：样品全部溶解 步骤②：观察到现象 $A$

【收集证据】（1）若现象 $A$是有气泡产生，则 $X$溶液为，则（填"猜想Ⅰ"、"猜想Ⅱ"或"猜想Ⅲ"）不成立．
（2）若 $X$溶液为 $BaC{l}_2$溶液，现象 $A$是有白色沉淀生成，则产生沉淀的化学方程式是，取反应后的上层清液，测定其 $PH$，当 $PH$7（填"＞"、"＜"或"="），则证明猜想Ⅲ成立．
【定量分析】确定部分变质样品中 $N{a}_{2}C{O}_3$的质量分数．
兴趣小组的同学用如图所示装置进行实验．
步骤如下：①按图连接好装置，并检查气密性；②准确称取该样品1.0 $g$，放入烧瓶内；③打开活塞，滴加30.0%的稀硫酸至过量，关闭活塞；④反应结束后，量筒内液体的读数为55.0 $ml$．（已知：室温条件下， $C{O}_2$的密度为1.6 $g/L$）
（1） $B$装置集气瓶内原有的空气对实验结果（填"有"或"没有"）影响．饱和 $NaHC{O}_3$溶液如果用水代替，则所测 $C{O}_2$体积（填"偏大"、"偏小"或"不变"）．
（2）计算该样品中 $N{a}_{2}C{O}_3$的质量分数（写出计算过程，计算结果保留一位小数）.
【实验反思】有同学指出，上述三种猜想并不全面，请再提出一种猜想．

小红和小明同学在药品柜取用药品时，发现有一瓶氢氧化钠溶液瓶盖附近"长"满白色物质。他们决定对白色物质的成分进行探究。
【提出问题】这种白色物质是什么？
【查阅资料】①氢氧化钠在空气中不会转化为碳酸氢钠
②氯化钙溶液呈中性      
③碳酸钠溶液呈碱性
【猜想假设】小红认为：白色物质全部是氢氧化钠。
小明认为：白色物质是碳酸钠和氢氧化钠的混合物
你认为：白色物质还有可能是。
【实验验证】
他们取白色固体，加水溶解配制成溶液，标记为溶液 $A$，以备实验使用。
（1）小红先取适量溶液 $A$，然后滴加酚酞溶液，溶液变红。小红由此认为自己的猜想是正确的。小明认为小红的实验不能得出这个结论，理由是。
（2）小红经过思考后，再做实验：取适量溶液 $A$，滴加少量稀盐酸，发现无气泡产生，再次认为自己的猜想是正确的。但小明认为小红的实验仍然不能得出这个结论，理由是。
（3）小明认真总结了小红的实验，也取适量的溶液 $A$，加入过量的氯化钙溶液，充分反应后过滤，向滤液中滴加酚酞溶液，观察到溶液变红，证明自己猜想正确。
【反思拓展】
（1）废液处理：实验结束后，小红、小明把废液统一倒入一个废液缸中，发现溶液呈红色，于是逐滴加入稀盐酸至刚好变为无色时，溶液中的溶质除了酚酞外，还含有（填化学式）。
（2）杂质去除：要除去部分变质的氢氧化钠溶液中的杂质，得到纯净的氢氧化钠溶液，选择的试剂可以是溶液。

同学们用高锰酸钾制氧气．制取结束清洗仪器．发现加热高锰酸钾的试管内壁有用水洗刷不掉的黑色固体．
问题一：黑色固体是什么？
【交流讨论】同学们结合实验现象和对高锰酸钾及其分解产物的了解．进行分析判断．

判断	依据
不是 $KMn{O}_4$	$KMn{O}_4$能溶于水形成紫红色溶液
不是（填化学式）	冲洗试管时出现深绿色溶液，说明该物质能溶于水
是 $Mn{O}_2$	其他实验用过 $Mn{O}_2$，知道它是不溶于水的黑色固体

【实验验证】向未洗净的试管中加入某种液体，产生能使带火星木条复燃的气体．证明上述判断正确．加入的液体是．
问题二：用什么洗掉 $Mn{O}_2$？
【交流讨论】 $Mn{O}_2$与 $BaC{O}_3$、 $Mg{\left(OH\right)}_2$、 $F{e}_2{O}_3$、 $P_2{O}_5$、 $Cu$中的某一种物质组成最相近，理由是．这种物质能与稀盐酸反应，化学方程式为，由此推测 $Mn{O}_2$也能与稀盐酸反应．

【实验验证】向未洗净的试管中加入稀盐酸，黑色固体没有变化．
【交流讨论】实验说明同一类物质的化学性质不一定相同． $Mn{O}_2$有什么化学性质，用什么试剂清洗呢？同学们请教老师后决定用草酸（ $H_2{C}_2{O}_4$）溶液试一试．
【实验验证】向未洗净的试管中加入草酸溶液，黑色固体果然被除去，同时发现产生许多气泡．
问题三：生产了什么气体？
【交流讨论】化学变化过程中元素不变，因为，所以产生的气体可能为 $C{O}_2$、 $CO$、 $H_2$、 $O_2$等．
【实验验证】经检验，产生的气体是 $C{O}_2$，检验 $C{O}_2$气体的操作和现象是：．
【反思提高】以上探究活动中，清除试管内壁附着的难溶物的思路是：先，再了解其化学性质，然后选择合适试剂进行清洗．

玲玲在学习复分解反应时,对复分解反应的条件产生了兴趣,于是她和小组内的同学仅用以下药品展开了探究活动.
实验药品:稀硫酸、稀盐酸、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、硝酸钡溶液、氯化钠溶液、酚酞溶液
【提出问题】他们要探究的问题是.

【查阅资料】硝酸钡溶液显中性,且 $B{a}^{2+}$有毒.
【实验探究】玲玲用上述物质做了下列几组实验

【记录和解释】
（1）组合①、②、⑤均无明显现象，其中组合与另外两组的实质不同.为证明该不同之处,玲玲在实验过程中使用了酚酞溶液.
（2）请写出组合③的化学方程式.

【实验结论】他们请教老师并讨论后知道,只有当两种化合物互相交换成分,生成物中有沉淀或生成时,复分解反应才可以发生.
【拓展延伸】实验结束后,他们将所有废液收集在废液缸中静置,观察到白色沉淀和无色的上层清液.为了确定沉淀和清液的成分,继续展开探究.
【实验1】探究沉淀的成分.
【提出猜想】Ⅰ.沉淀只有硫酸钡;Ⅱ.沉淀只有碳酸钡;Ⅲ.沉淀中含有硫酸钡和碳酸钡
梅梅取少量沉淀于试管中,滴加(请补充完整实验操作和观察到的现象),证明了猜想Ⅲ是正确的.
【实验2】探究清液的成分。
①取少量清液于试管中,向其中滴加几滴硝酸钡溶液,无明显现象.
②另取少量清液于另一只试管中,滴加几滴,有白色沉淀产生.
【解释与结论】探究活动结束后,小组内成员通过讨论分析,一致认为清液中含有的离子是(指示剂除外).
【处理废液】为了防止污染环境,玲玲向废液缸中加入适量的,对废液进行处理后,将固体回收进一步处理,溶液排放.
【交流与反思】根据你对物质溶解性的了解,结合复分解反应发生的条件,请写出一种在水溶液中一般不能发生复分解反应的可溶性盐(写化学式).

化学兴趣小组的同学发现实验台上一瓶标签破损的无色溶液（标签如图）。

他们提出可能是 $N{a}_{2}S{O}_4$、 $NaHC{O}_3$、 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液中的一种，于是决定对这瓶溶液进行实验探究。
查阅资料：三种物质溶液在常温下的 $pH$如下表
 
（1）小新同学认为该溶液不可能的是，理由是。
（2）标签破损的原因。
（3）为确定其成分，小新同学设计如下方案进行探究

（4）小芳认为可以设计更简单的实验方案，该方案是：（写出实验步骤、现象及结论）。

下图是甲、乙两位同学一起在实验室进行的氢氧化钠与盐酸中和反应的实验。

（说明：图中 $A_1$、 $A_2$、 $A_3$、 $B_1$、 $B_2$、 $B_3$均为溶液编号）
根据上图实验，请你与甲、乙同学一起完成下列探究：

探究环节	甲同学的探究	乙同学的探究
提出问题	$A_3$溶液为什么不变红？	$B_3$溶液中溶质成分是什么？（酚酞不计）
作出猜想	实验过程中，酚酞变质了。	猜想一： $NaCl$ 猜想二： $NaCl$、 $HCl$
实验验证	（1）取少量 $A_3$溶液于另一试管中，向其中滴加 $NaOH$溶液，溶液变红，说明甲同学的猜想（填"成立"或"不成立"）。 （2）你认为，在常温下 $A_2$溶液测出的 $pH$应（填"＞"、"＝"或"＜"）7。	取少量 $B_3$溶液加入盛有少量铁粉的试管中，观察到有无色气泡产生，固体逐渐减少，溶液由无色变为。据此，你认为乙同学的猜想（填"一"或"二"）成立。
交流反思	（1）甲、乙同学的实验中，反应均涉及到的化学方程式是。 （2） $A_3$溶液未变红，你认为原因是 $A_2$溶液中较多，加入的 $NaOH$溶液未将其完全中和。 （3）甲、乙同学经过实验对比探究，一致认为做化学实验时应注意药品用量的控制。

$A～D$是初中化学常见的物质，其中 $A$为黑色固体， $D$为蓝色沉淀，它们之间的相互转化关系如图所示，其中部分生成物和反应条件已省略。

（1） $A$物质的化学式为； $A$物质还可以与（写一种）反应生成 $B$物质。
（2）反应④的化学方程式为；
在①～④的反应中属于置换反应类型的有（填写序号）。

阅读下面科普短文（原文作者：段翰英等）。
我国制作泡菜的历史悠久。制作泡菜是把新鲜蔬菜泡在低浓度的盐水里，经发酵而成。泡菜品种繁多、风味独特、口感鲜脆。
蔬菜中含有硝酸盐。硝酸盐对人体无直接危害，但转化成亚硝酸盐后，就会产生危害。亚硝酸盐[如亚硝酸钠（ $NaN{O}_2$）]与胃酸（主要成分是盐酸）反应，产生亚硝酸（ $HN{O}_2$）和氯化物（如 $NaCl$）。亚硝酸不稳定，产生的二氧化氮进入血液与血红蛋白结合，导致中毒。
泡菜中含亚硝酸盐吗？含量有多少？含量受什么因素影响呢？
经实验测定发现，食盐水浓度和泡制时间对泡菜中亚硝酸盐含量有一定影响。下图为室温下，食盐水浓度和泡制时间与芹菜泡制过程中亚硝酸盐含量的关系。

用不同的蔬菜进行测定，变化趋势与芹菜相似。
实验表明，发酵温度对泡菜中亚硝酸盐的生成量及生成时间也具有明显的影响。泡菜发酵过程中，泡制温度较高时，亚硝酸盐含量最大值出现的早，且数值低。这与温度较高有利于乳酸菌的繁殖有关。
实验还表明，泡制过程中添加姜汁和维生素 $C$，都能有效地减少亚硝酸盐的生成。
现代医学证明，泡菜中的乳酸和乳酸菌对人体健康有益，具有抑制肠道中的腐败菌生长、降低胆固醇等保健作用。但是，有些泡菜盐分或糖分过高，对高血压和糖尿病等慢性病患者不利。另外，泡制过程也会造成某些营养素的流失。（有删改）
依据文章内容，回答下列问题。
（1）泡菜中的亚硝酸盐是由转化成生的。
（2）亚硝酸钠能与盐酸反应，该反应属于基本反应类型中的反应。
（3）室温下，用芹菜制作的泡菜，最佳食用时间是填字母序号，下同）。
A．泡制2－3天        B．泡制5－6天       C．泡制12天后
（4）下列关于制作泡菜的说法中，合理的是。
A．最好加入一些姜汁
B．最好在较低温度下泡制
C．最好加入一些富含维生素 $C$的水果
D．最佳食用期的泡菜中亚硝酸盐的含量与泡制时的食盐水浓度无关
（5）请你为喜欢吃泡菜的人提一条食用泡菜的建议：。

众所周知，酚酞溶液遇 $NaOH$溶液变红。但是，在分组实验中（如图所示），出现了意想不到的现象：有的溶液变红后褪色；有的出现白色浑浊物。

【提出问题】分组实验中，出现意想不到的现象的原因是什么呢？
【查阅资料】酚酞溶液由酚酞固体溶于酒精配制而成。
【猜想与假设】
Ⅰ．红色褪去，与 $NaOH$溶液和空气中的 $C{O}_2$反应有关。
Ⅱ．红色褪去，与 $NaOH$溶液的浓度有关。
Ⅲ．出现白色浑浊物，与酚酞溶液的浓度有关。
【进行实验】

实验	实验操作	实验现象
1	向盛有2 mL = $N{a}_{2}C{O}_3$溶液的试管中滴加5滴0.5%的酚酞溶液	溶液变红
2		1号试管0.1min红色褪去 2号试管5min红色褪去 3号试管30min红色明显变浅 4号试管120min红色无明显变化
3	取3支试管，分别加入2 mL水，……	酚酞溶液浓度/%	浑浊程度
5	大量浑浊物
2	少量浑浊物
0.5	无浑浊物

【解释与结论】
（1） $NaOH$与 $C{O}_2$反应的化学方程式为。
（2）实验1的现象表明，猜想与假设1 （填"成立"或"不成立"）。
（3）由实验2得出结论：出现"溶液变红后褪色"现象的原因是。
（4）实验3的操作步骤：取3支试管，分别加入2ml水，。
【反思与评价】
（5）依据现有实验，为了确保红色不变，若酚酞溶液浓度为0.5%，建议选用 $NaOH$溶液的浓度为%。
（6）有同学认为，仅通过实验3得出"猜想与假设Ⅲ成立"证据不足，理由是。

制作糕点常用Na₂CO₃或NaHCO₃作膨松剂，我校化学兴趣小组的同学根据Na₂CO₃和NaHCO₃的性质进行了一系列探究。
【查阅资料】
（1）溶解度比较：

（2）已知碳酸氢钠在270℃左右就能分解为碳酸钠、水和二氧化碳，而碳酸钠受热不分解。
（3）常温下，浓度相同的Na₂ CO₃溶液比NaHCO₃溶液的碱性强。
【探究一】NaHCO₃和Na₂CO溶解度差异的探究。
小方同学分别取xg两种固体粉末加入20℃10 g水中充分溶解，通过观察现象区分出碳酸钠和碳酸氢钠，x可能是_______。
A．2      B．0．96      C．0．5       D．3
【探究二】Na₂CO₃和NaHCO₃鉴别探究
【猜想与假设】
（1）甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na₂CO₃和NaHCO3溶液．
（3）乙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别．
【实验探究】（1）甲同学在两支分别盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的试管中，各加入澄清石灰水，观察到两支试管中的现象相同，均产生了白色沉淀，实验结果与猜想不一致，即不能用澄清石灰水鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（3）乙同学分别取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固体于大试管中加热（如图所示）：

①加热Na₂CO₃时，开始即见小试管中有少量气泡产生，继续加热，气泡逐渐减少，未见澄清石灰水变浑浊，
②加热NaHCO₃时，丙同学观察到实验现象与①不同，证实了自己的猜想是合理的．
【问题讨论】
小组同学对上述实验展开了讨论，对甲同学的两个实验进行了比较，并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因（如图1、图2）．请写出Na₂CO₃与澄清石灰水发生反应的化学方程式________；写出NaHCO₃与澄清石灰水混合时参与反应的离子：________．

【探究三】测定某Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中NaHCO₃的质量分数
[方案一]称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算。
（1）坩埚中发生反应的化学方程式为：                             ；
（2）实验中，需加热至恒重的目的是                               。
[方案二]利用下图装置进行实验，装置B中放有样品（整套装置气密性良好，各装置中气体吸收剂足量）。

【实验步骤】
（1）检查装置的气密性；（2）称取样品10 g，加到装置B中；（3）称量装置B、C、D的质量（含药品）；（4）连接装置；（5）加热；（6）停止加热继续通入空气；（7）再次称量装置B、C、D的质量（含药品）。
【数据记录】

【问题回答】
①上图装置C的作用是_______，装置C中一个明显的错误是______________。
②实验过程中必须向装置内通入空气，装置A中发生反应的化学方程式为_______。若没有装置A，造成测定结果_______（填“偏大”“不变”或“偏小”）
【讨论分析】
小红同学认为，表格中三组数据都可以计算该样品中NaHCO₃的质量分数，但小张认为不能用C装置的质量变化来计算，其理由是_______；改进方法：_______。小王又认为用装置D的质量差会偏大而影响计算，应增加一个操作：_______，目的是______________。
【数据处理】经过反复讨论，大家一致赞成应该利用表格中的装置B的质量变化进行计算NaHCO₃和Na₂CO₃混合物中NaHCO₃的质量分数       。
【拓展应用】固体Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通过________方法除去．

某实验小组为检验露置在空气中的NaOH固体是否变质并确定其组成，开展了以下探究活动。
【讨论与交流】
（1）NaOH能与空气中的__________（填化学式）发生反应生成Na₂CO₃。
【查阅资料】
①NaOH在空气中不会转化成NaHCO₃；
②Na₂CO₃的水溶液呈碱性。
③CaCl₂、NaCl的水溶液均呈中性。
【猜想假设】猜想一：固体全部为NaOH。
猜想二：固体全部为__________。
猜想三：固体为NaOH和Na₂CO₃的混合物。
【实验探究一】将待检固体溶于水配成溶液。按以下两种方案进行实验：
（2）方案一：用洁净的玻璃棒蘸取该溶液滴在pH试纸上，测得pH__________（填“＞”、“＜”或“=”）７，说明猜想一成立。
（3）方案二：取该溶液少许，往其中加入足量稀盐酸，有气泡产生，说明猜想_______不成立。
【归纳与总结】很明显，方案一的结论__________（填“正确”或“错误”），理由是__________。
【实验探究二】为进一步确定原固体的组成，该实验小组的同学称取42．4g待检固体于烧杯中，加入157．6g水，配成200g溶液，并将它平均分成四等份，分别加入CaCl₂溶液，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥并称量，实验数据如下表：

实验项目	1	2	3	4
加入CaCl2溶液质量	50g	100g	150g	200g
产生的沉淀质量	4g	8g	10g	10g

（4）实验小组同学根据实验数据的分析，根据实验3所得沉淀质量计算并判断猜想__________成立，有部分同学提出不必要做实验4，理由是__________。
（5）实验小组对4次实验后的沉淀经过洗涤、干燥后再称量，如果省略洗涤沉淀的步骤，对Na₂CO₃的质量计算结果影响是__________（填“偏大”或“偏小”）。
【实验探究三】
（6）实验探究一的两个方案都不完善，实验探究二虽然能得出固体的组成，但它的实验操作比较复杂，请你设计一个较简单的探究方案来验证固体的组成。

实验操作	实验现象	实验结论

某化学兴趣小组在做完制取二氧化碳的实验后（用石灰石和稀盐酸制取），对反应后反应器内的剩余溶液的溶质成分产生了兴趣，他们继续进行了以下实验探究。
【分析推断】根据制取二氧化碳的反应原理，可以确定剩余溶液中一定含有氯化钙。但其中是否含有氯化氢需要通过实验来证明。若剩余溶液显酸性（含有H⁺），说明含有氯化氢。
【查阅资料】碳酸钙不溶于水，氢氧化钙微溶于水，氯化钙溶液呈中性。
【实验过程】将剩余的溶液倒入烧杯中，微热后冷却到室温。

	实验操作	实验现象	实验结论
甲同学	取烧杯中溶液少许于试管中，向其中滴加①____________	现象：溶液变为红色	溶液显酸性（含有H^+）；溶质中有氯化氢。
乙同学	取烧杯中溶液少许于试管中，向其中加入少量锌粒	现象：②_____________
丙同学	取烧杯中溶液少许于试管中，向其中加入少量石灰石	现象：③_________________ 化学方程式为： ④______________________

【拓展提高】若要从剩余溶液中得到尽可能多的纯净的氯化钙固体，同学们认为可以向剩余溶液中加入稍过量的 ⑤__________（填化学式），经 ⑥___________、蒸发等操作后即可完成。

一辆载满20t电石的挂车，在浙江滨江区燃起熊熊大火并伴有大量黑烟。事故路面上洒落了五六百米燃着的石头。这辆货车在雨中整整燃烧了一天，消防官兵对大火也束手无措，场面让人震撼。大家对电石的化学性质产生了浓厚的兴趣，请你一起与他们完成下列探究活动．
【查阅资料】电石的主要成分是碳化钙（CaC₂），可以与水反应生成一种可燃性气体及白色固体。常见的可燃性气体中，乙炔（C₂H₂）燃烧时伴有大量黑烟。
【猜想与假设】
电石与水反应生成的可燃性气体是：氧气、氢气或乙炔（C₂H₂）；同学们做出以上猜想的依据是                   ，大家讨论后，一致认为该气体不可能是氧气，原因是                   。电石与水反应生成的白色固体是：氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙中的一种。同学们经过讨论认为白色固体不可能是氧化钙，因为氧化钙会与水反应。
【实验探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取适量电石加水反应，收集生成的气体，验纯后点燃．	气体燃烧，产生黄色火焰并伴有浓烈黑烟．	电石与水反应产生的气体是
（2）取适量反应后生成的固体于试管中，滴加过量稀盐酸．	固体溶解，	电石与水反应产生的固体不是碳酸钙
（3）取适量反应后生成的固体于试管中加水，向上层清液中滴加          ．	溶液变红	电石与水反应产生的固体是氢氧化钙

【反思交流】请根据以上实验结论写出电石与水的反应的化学方程式                  ；
载有电石货车可以在雨中整整燃烧一天而不熄灭，说明电石与水反应是       （填“吸热”或“放热”）反应。