初中化学探究题

碳酸钾是农家肥草木灰的主要成分，将它和化肥一起施用，会减少对环境的污染。为了帮助父母合理选择化肥，李明决定对碳酸钾的化学性质进行探究。
【提供信息】钠原子和钾原子的结构示意图分别为：

【实验与探究】李明参照碳酸钠的化学性质设计了如下实验：
 
【解释与结论】
（1）碳酸钾溶液能使指示剂变色，能与某些酸和反应；
（2）碳酸钾与碳酸钠的化学性质相似；
（3）从微观角度分析，二者化学性质相似的原因是和含有相同的 $C{O_3}^{2-}$。
【拓展与应用】李明建议父母最好选择(填字母序号）与草木灰混合施用。
A． $N{H}_{4}N{O}_3$   B． $CO{\left(N{H}_2\right)}_2$    C． $N{H}_{4}HC{O}_3$

某实验小组的同学利用氢氧化钙溶液和稀盐酸进行酸碱中和反应的实验时，他们在向盛有氢氧化钙溶液的烧杯中滴加一定量的稀盐酸后，才发现忘记滴加了酸碱指示剂，此时，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中所含溶质的成分进行探究。
【提出猜想】
猜想一：溶质是 $CaC{l}_2$和 $Ca{\left(OH\right)}_2$
猜想二：溶质是 $CaC{l}_2$
猜想三：溶质是 $CaC{l}_2$和 。
【查阅资料】
① $CaC{l}_2$溶液呈中性;
②有关的化学反应:
a．氢氧化钙溶液和稀盐酸进行中和反应的化学方程式为： $Ca{\left(OH\right)}_2+2HCl=CaC{l}_2+2H_{2}O$

b．碳酸钠溶液和稀盐酸反应的化学方程式为： $N{a}_{2}C{O}_3+2HCl=2NaCl+C{O}_2\uparrow +H_{2}O$

c．碳酸钠溶液和氯化钙溶液反应的化学方程式为： $N{a}_{2}C{O}_3+CaC{l}_2=2NaCl+CaC{O}_3\downarrow$

【实验设计与验证】
（1）小猛同学设计用无色酚酞溶液验证"猜想一"是否成立。取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞溶液，振荡，观察到溶液不变色。于是可以确定"猜想一"（填"成立"或"不成立"），其理由是 。
（2）小华同学设计用碳酸钠溶液验证"猜想二"和"猜想三"是否成立。取少量上述实验中烧杯里的溶液于试管中，并向试管中逐滴加入过量的碳酸钠溶液，观察到的现象是：先出现气泡，后有生成。于是可以确定成立。
【交流与反思】
经过同学们讨论和交流，发现只需用下列一种物质就能验证得出以上三种猜想中的哪一种猜想成立，请在下列物质的选项中选择出你认为合理的物质是（填序号）
A．锌粒           B．紫色石蕊溶液     C．二氧化碳

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).

人被蚊虫叮咬后,蚊虫在人的皮肤内分泌出蚁酸,使叮咬处又痛又痒.化学小组同学对蚁酸产生了浓厚的兴趣,决定对其进行探究.
【提出问题】

蚁酸的成分是什么 $？$它有什么性质 $？$

【查阅资料】

Ⅰ.蚁酸是一种有机酸,化学名称叫做甲酸,化学式为 $HCOOH$;
Ⅱ.蚁酸在隔绝空气并加热的条件下会分解生成两种氧化物.
【实验探究】
（1）向盛有蚁酸溶液的试管中滴加紫色石蕊试液,观察到溶液颜色变成色,说明蚁酸溶液显酸性;
（2）小芳同学根据蚁酸中含有元素,推测出一种生成物是水;
（3）另一种生成的氧化物是气体,小敏提出两种猜想:
①猜想Ⅰ:该气体是 $C{O}_2$;猜想Ⅱ:该气体是;
他们将蚁酸分解产生的气体通过下图的装置.

②实验时装置 $A$中无明显变化,则猜想Ⅰ(填"成立"或"不成立");若猜想Ⅱ成立,则:

③实验时装置 $B$的作用是;

④实验时装置 $C$中的现象是;

⑤实验时装置 $D$中发生反应的化学方程式为.

【讨论交流】从环保角度看,该装置存在明显的缺陷,处理方法是.

【拓展延伸】当你被蚊虫叮咬后,在叮咬处涂抹一些物质可减轻痛痒.下列物质中,你不会选择的物质是.

A．

苏打水

B．

肥皂水

C．

食醋

D．

氨水

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）。

某校化学兴趣小组对苏打（ $N{a}_{2}C{O}_3$）和小苏打（ $NaHC{O}_3$）在生活中具有何作用，如何鉴别苏打和小苏打进行了如下的探究实验活动，请你参与他们的探究过程，并回答先关问题：
【查阅资料】
信息①：相同条件下，碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液碱性强
信息②： $NaHC{O}_3$在270℃时，完全分解转化成 $N{a}_{2}C{O}_3$，而 $NaHC{O}_3$不易分解
【实验过程】
（1）按有图所示进行实验，只观察到烧杯B中的石灰石变浑浊，小试管内壁出现水珠，写出小苏打分解的化学方程式。

（2）充分利用信息知识，区分无色 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液与 $NaHC{O}_3$溶液最简单的方用是。
A、加热       B、pH试纸       C、稀盐酸
【实验过程】
（3）可用小苏打治疗轻度胃酸（主要含盐酸）过多的病人，其原因是：。

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。

某学习小组的同学做实验，向盛有少量氢氧化钠溶液的试管中通入二氧化碳，未看到明显的实验现象。

【提出问题】氢氧化钠能否与二氧化碳反应？
【猜想与假设】亮亮同学认为氢氧化钠能与二氧化碳反应；莉莉同学认为氢氧化钠不能与二氧化碳反应。
【设计与实验】亮亮同学设计了两个装置并进行实验。请你和他一起验证他的猜想。

实验步骤	实验现象	实验结论
如图一，将收集满二氧化碳的试管倒置于氢氧化钠溶液中
如图二，

【反思与评价】莉莉同学提出质疑，认为上述现象可能是二氧化碳溶于水的结果。
【设计与实验】请你设计一个实验，证明氢氧化钠确实与二氧化碳反应。

实验步骤	实验现象	实验结论
		氢氧化钠与二氧化碳反应

【交流与提高】实验证明氢氧化钠还能与二氧化硫反应，化学方程式为：
$2NaOH+S{O}_2=X+H_{2}O$，X的化学式是。

某校九（１）班同学举行"是真的吗？"化学主题活动，请你和蓓蓓一起探究。
话题１：能被磁铁吸引的物质一定是铁单质吗？
【实验验证】①将细铁丝在纯氧中完全燃烧，主要反应的化学方程式为。②将反应后的黑色固体用磁铁检验，能被吸引。
【实验结论】能被磁铁吸引的物质（填"一定"或"不一定"）是铁单质。
话题２：含有 $B{a}^{2+}$的盐一定有毒吗？
【社会调查】在医院检查胃肠疾病时，病人需服用"钡餐"（主要成分为 $BaS{O}_4$)。
【调查结论】"含有 $B{a}^{2+}$的盐一定有毒"这句话是（填"真的"或"假的"）。
【交流反思】若误服碳酸钡（ $BaC{O}_3$）,胃酸的主要成分(填化学式）会与之发生反应，形成可溶性钡盐，使人体内蛋白质变性而中毒，此时可服用（填一种即可）解毒。
话题3：向某溶液中先滴加足量稀硝酸，再滴加氯化钡溶液，若产生白色沉淀，原溶液中一定含有 $S{O_4}^{2-}$吗？
【实验回顾】向硝酸银溶液中先滴加稀硝酸，再滴加氯化钡溶液，也产生白色沉淀，反应的化学方程式是。
【实验结论】向某溶液中先滴加足量稀硝酸，再滴加氯化钡溶液，若产生白色沉淀，原溶液中不一定含有 $S{O_4}^{2-}$。
【拓展实验】向硫酸钠溶液中先滴加足量稀硝酸，再滴加氯化钡溶液，也产生白色沉淀。
【查阅资料】①硝酸具有强氧化性。向 $N{a}_{2}S{O}_3$溶液中滴加稀硝酸时，发生如下反应：
$2HN{O}_3\left(稀\right)+3N{a}_{2}S{O}_3=3N{a}_{2}S{O}_4+2NO\uparrow +H_{2}O$
②含有 $S{O_3}^{2-}$的盐统称为亚硫酸盐，亚硫酸盐都能与盐酸反应生成二氧化硫气体。
【交流反思】①向某一种钠盐溶液中先滴加足量稀硝酸，再滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀。原溶液中阴离子可能是 $S{O_4}^{2-}$，还可能是（填离子符号）。
②下列实验方案中，能证明溶液里含有 $S{O_4}^{2-}$的是（填"A"或"B"）。
A.取样，先滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，再滴加稀盐酸，沉淀不溶解
B．取样，先滴加稀盐酸，无明显现象，再滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀

超市中的许多食物用塑料保鲜膜包装后出售。塑料保鲜膜为什么可以“保鲜”呢？
【设计实验】在A、B、C三只相同的玻璃杯中，分别注入等体积的蒸馏水，并在各玻璃杯外壁标明刻度，如图所示放置一周。

【实验现象】一周后发现：A杯中的水量几乎不变；
B杯中的现象是                 ；而C杯中的水量减少较多。
【解释】请用分子的知识解释C杯中水量减少的原因                             ；
【结论】保鲜膜除了可以阻止食物中水分流失，还能隔绝          ，防止食物腐败。
【提出新问题】制作保鲜膜的材料是热固性塑料还是热塑性塑料呢？
【设计实验】在一只试管中放入少量保鲜膜碎片，用酒精灯缓缓加热，观察到碎片熔化，冷却后变成固体，加热又可以熔化。由此可知制作保鲜膜的材料是      （填“热塑性”或“热固性”）塑料。
【反思】保鲜膜虽然能延长食品的保鲜期，但大量使用后丢弃会造成            ，
所以要控制使用。

某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。

[探究一]铁生锈的条件
（1）该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于上图所示装置中，经过一段时间观察，（填装置序号）装置中出现了明显的锈迹。
他们的结论:铁生锈是因为铁与空气中的等发生了化学反应。
（2）甲同学提出了疑问:空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗？请设计实验为甲同学释疑。，观察并记录现象即可证明。
[探究二]影响铁生锈速率快慢的因素
乙同学说:妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快。这种说法对吗？同学广泛查阅资料。
资料一:导电性强的溶液都可加速铁的生锈。
资料二:海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌一锌块，能有效降低钢材被腐蚀的速率。
（3）将上述 $A$装置中的蒸馏水改为下列液体中的，可使铁生锈的速率加快。

A．

硫酸钠溶液

B．

无水乙醇

C．

蔗糖溶液

（4）一些铁制品表面覆盖了某些涂层。不同的涂层被破坏后，铁生锈的速率不同。你认为下列涂层破坏后，铁生锈的速率较快。

A．

镀锌铁

B．

镀锡铁

（5）一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属，你认为该金属可能是。

A．

银粉

B．

铜粉

C．

镁粉

[交流与思考]
（6）写出一种防止铁生锈的方法。

草木灰是农家肥料，主要含钾盐。请回答相关问题。
【分离提纯】
（1）在烧杯里放一定量的草木灰，加入水，同时用玻璃棒搅拌。浸出溶液中主要含有的金属阳离子是。
（2）把烧杯中的草木灰连同浸出液一起过滤。如果滤液仍然浑浊，处理的方法是。
（3）把滤液倒入蒸发皿里，加热，用玻璃棒搅拌。当蒸发到时，停止加热。
【成分探究】
取（3）所得的晶体少量溶于水，分到两支试管中。
（4）第一支：滴加盐酸，产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体。请写出化学方程式：
①加盐酸：；
②产生浑浊：。
（5）第二支：滴加酚酞溶液后，溶液变为色，说明溶液呈碱性。为证明溶液呈碱性是由 $C{O_3}^{2-}$引起的，再向试管中加入〔可供选择试剂：澄清石灰水、 $KCl$溶液（呈中性）、 $CaC{l}_2$溶液（呈中性）〕，此时发生反应的方程式为，当看到时即可证明。因此，草木灰（填"能"或"不能"）与铵态氮肥混合施用。

将0.4%的氢氧化钠溶液滴加到2 $ml$0.4%的盐酸中，测得混合液的 $pH$变化曲线如图。某学习小组对加入0- $Vml$氢氧化钠过程中，所得混合液 $pH$增大原因进行了如下探究：

【猜想假设】
猜想Ⅰ： $pH$增大是因为；
猜想Ⅱ： $pH$增大是因为发生了反应，写出反应方程式。
【实验探究】
为验证猜想Ⅱ，请你帮助该小组完成下列实验。（可供选择的实验用品有： $pH$计、0.4%的氢氧化钠溶液、0.4%的盐酸、水。）
（1）向2 $ml$0.4%的盐酸中加入 $Vml$0.4%的氢氧化钠溶液，用pH计测得混合液的 $pH$＝7。
（2）向2 $ml$0.4%的盐酸中加入 $Vml$，用pH计测得混合液的 $pH$7（填"＞"、"＝"或"＜"）。综合（1）和（2）证明猜想Ⅱ成立。

善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法。某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究。
I．提出问题
问题1：铁为何称为黑色金属？
问题2：铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应？
问题3：铁有多种氧化物，它们的性质有哪些差异？
问题4：钢铁厂在选矿时，如何测定铁矿石中的含铁量？
问题5：用一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？
II．解决问题
【问题1】上网查寻，有两种说法：
a．因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。
b．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。
（1）你认为正确的说法是（填"a"或"b"）。
【问题2】通过学习，已经知道铁丝在潮湿的空气中能生锈，也能在纯氧中燃烧。
（2）请写出一种防止钢铁生锈的方法。
（3）请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式 。
【问题3】查阅资料：
a．铁常见的氧化物有氧化铁( $F{e}_2{O}_3$)、四氧化三铁( $F{e}_3{O}_4$)和氧化亚铁 $FeO$)。
b．四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的化合物，它不溶于水，能与酸反应生成两种盐。
c．氧化亚铁是不溶于水的黑色粉末，能与酸反应，无磁性，也不能被磁铁吸引。
（4）请写出四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式。
（5）有一包黑色粉末；可能是铁粉、 $F{e}_3{O}_4$粉末、 $FeO$粉末中的一种，请你设计一 种实验方案进行鉴别。
【问题4】同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多。小明结合所学知识，设计了如图所示的实验装置测定某赤铁矿样品中 $F{e}_2{O}_3$的质量分数。他称取l0.0g赤铁矿，当赤钛矿中的 $F{e}_2{O}_3$全部还原为 $Fe$时，剩余固体在 $CO$的保护下冷却、称量，质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与 $CO$反应）。

（6）图中酒精灯的作用是。
（7）该赤铁矿中 $F{e}_2{O}_3$的质量分数为（列出计算过程）。
【问题5]在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的 $CO$与 $F{e}_2{O}_3$进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线，如图所示：

（8）根据图像分析，写出P点时固体成分的化学式，固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为。

课外小科约老师继续探究铁粉和硫粉反应的实验：他们各自取一定量的铁粉和硫粉均匀混合后堆放在石棉网上，在其中插入烧红的玻璃棒，反应立即发生。拿掉玻璃棒后，反应继续剧烈进行，反应过程中有少量刺激性气味的气体x产生。反应结束后，都得到了黑色固体。老师得到的黑色固体不会被磁铁吸引，而小科的却会被磁铁吸引。
（1）铁和硫的反应是(填"放热"或"吸热"）反应。
（2）气体 $x$的化学式为。
（3）对比老师的实验结果，小科猜想自己得到的黑色固体可能是有剩余的铁或有生成的四氧化三铁。小科想验证是否有铁剩余。
老师启发小科：硫化亚铁能与稀硫酸反应，产生硫化氢气体，该气体能被氢氧化钠溶液吸收。于是，小科认为正确连接如图所示的三个装置并进行实验，如果 $a$处有水压出，就能验证有铁剩余。

①小科依次连接各装置的导管口： $e\to b\to a$。(填" $c\to d$"或" $d\to c$"）
②老师指出设计不够合理，不能就此验正猜想。请你帮小科说出不够合理的原因：。
于是小科改进了实验设计，继续进行探究…