初中化学探究题

工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄。为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析。
【资料1】草酸晶体（H₂C₂O₄·3H₂O）在浓H₂SO₄作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄·3H₂OCO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是       （填字母编号）。

【资料2】碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物，可以吸收水分和二氧化碳；
【资料3】浓硫酸具有吸水性，可以干燥气体；
【资料4】氢氧化钠溶液和石灰水类似都可以与二氧化碳反应，但吸收能力比石灰水强
【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

（2）实验前应先                       。
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是       （填字母编号）。
a.浓硫酸        b.澄清的石灰水      c.氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是                        。
（5）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式                             。
【数据分析与计算】
【资料5】铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
铁的质量分数	77.8％	70.0％	72.4％

（6）称取铁红样品10.0 g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则        ＜ m ＜       。
②待充分反应、冷却后，将D中的固体放入足量的稀硫酸溶液中，产生氢气质量为0.27g，则此铁红样品中铁的质量分数是多少？[写出详细计算过程]
【实验评价】
（7）反思：请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷                  。

水通常是可用来灭火的，但有时水却是可引火的。同学们将少量超氧化钾(KO₂)粉末用棉花包裹没有任何变化。(已知棉花和超氧化钾不反应)但如果将少量水滴到包有超氧化钾粉末的棉花上，则棉花迅速发生剧烈的燃烧(比在空气中燃烧还剧烈)。同学们对此产生好奇，在老师的指导下，完成了如下实验探究。
【提出问题】     。
【猜想与假设】1．超氧化钾和水反应生成     。2．     。
【设计与实施】为了验证猜想，有同学提出如下实验方案：向盛有KO₂的试管中滴加适量水，若看到有气泡产生，证明猜想1成立。在上述实验的试管口拴上一个气球，若气球变鼓，证明猜想2成立。你是否同意该实验方案，你的理由是     。
在老师的指导下，同学们又进一步完善该方案并用下图所示装置进行实验验证。

【实验结论】超氧化钾与水发生的化学反应，满足了棉花燃烧的条件。

某课外活动小组的同学查阅资料得知，传统腌制松花蛋的主要配料是氧化钙、纯碱和食盐。小组同学将这三种物质混合后加入适量的水搅拌、过滤得滤渣和滤液，对滤液中溶质的成分进行探究。
【猜想与假设】
甲同学认为：可能是NaCl、Na₂CO₃、Ca(OH)₂
乙同学认为：可能是NaCl、NaOH、Na₂CO₃
丙同学认为：可能是NaCl、NaOH、Ca(OH)₂
丁同学认为：可能是NaCl、NaOH
请回答20～22题。
【交流与评价】
（1）经过讨论，大家一致认为_        同学的猜想不合理。
【活动与探究】
（2）乙同学取原滤液向其中倾倒一定量的稀盐酸观察到有大量气泡产生，于是得出该滤液中的溶质是NaCl、NaOH、Na₂CO₃的结论，证实了自己的猜想。丙同学取原滤液向其中加入Na₂CO₃溶液无现象，据此否定了自己的猜想；他又重新取原滤液，向其中加入CaCl₂溶液观察到_                        ，得出了和乙同学相同的结论。丁同学为了验证上述结论也取原滤液向其中滴加了少量稀盐酸，却发现无气泡产生。
【解释与结论】
（3）大家经过分析找出了丁同学所用试剂与乙同学相同，却没有看到气泡的原因。你认为可能的原因是                                            。经过上述四位同学的共同努力，大家终于对滤液中溶质的成分得出了正确结论。

实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题】该样品中含有哪些物质？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：已完全变质，该样品中只含Na₂CO₃；
猜想Ⅱ：部分变质，该样品中含有NaOH和Na₂CO₃。
则NaOH变质反应的化学方程式为________________________________；
【查阅资料】
碱性的Na₂CO₃溶液可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应；
【实验探究】为确定该样品的成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量样品溶于水，加入                    ；	白色沉淀产生	该反应的化学方程式为
（2）将上述反应后的混合液过滤，取滤液加入              ；		证明猜想Ⅱ成立。

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的研究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝   ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂ ③Cu₂O与稀H₂SO₄反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H₂SO₄，实验现象为       ，结论为红色固体中含有Cu₂O．
方案2 装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O．

（1）为确保探究的科学、合理、安全．实验中还应采取的措施有     ；（填序号）
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓H₂SO₄的洗气瓶
（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O．写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式                        
方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行     次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a，b应符合的数学关系式为     。

某化学兴趣小组根据以下图示进行模拟炼铁的实验，并对产物成分及含量进行探究。

【提出问题】无色气体A有哪些成分？黑色固体B可能是什么？
【查阅资料】（1）常温下，一氧化碳能与氯化钯(PdCl₂)溶液反应生成钯(不溶于水)、 二氯化碳和氯化氧。
（2）铁的氧化物都能与稀盐酸、稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。
【提出猜想】猜想1：无色气体A一定是C0₂，原因是       （用化学方程式表示）。
猜想2：黑色固体B全部是铁。
【交流与讨论】小华认为猜想1不一定正确，无色气体中除了CO₂外，可能含有CO。
【探究反思】（1）为验证小华的衍箍l，大家按以下图示进行实验，过程与现象如下：

①当X现象为        时，可以确定猜想1是错误的，写出产生该现象的化学方程式：                   。
②Ⅱ中无明显现象，但可以往Ⅱ中滴加足量        (填试剂名称或化学式)证明气体在Ⅱ中确实已发生了反应。
（2）为验证猜想2，大家称取7g黑色固体B，按以下图示进行实验探究，过程与现象如下：

①经过分析，大家确定猜想2是错误的，理由是                   。
②为了进一步确定黑色固体C的成分，你的方法是                   (写出实验操作、现象及结论)。
③实验结束后，称得红色固体的质量为6．4g，则黑色固体B中铁单质的质量分数为               。

下列实验操作流程图中的A、B、C分别是Al、Fe、Cu中的一种，请回答以下问题：

（1）A是         ，B是          （填化学式）。
（2）A、B、C三种金属的活动性顺序是      >       >       。
（3）写出步骤①所涉及的一个化学方程式                                      。
（4）操作a的名称是                 。
（5）步骤②所发生化学反应的基本类型是         （选填“化合”、“分解”、“置换”或“复分解”）反应。

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的研究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝   ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂ ③Cu₂O与稀H₂SO₄反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H₂SO₄，实验现象为        ，结论为红色固体中含有Cu₂O．
方案2 装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O．

（1）为确保探究的科学、合理、安全．实验中还应采取的措施有      ；（填序号）
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓H₂SO₄的洗气瓶
（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O．写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式                        
方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行      次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a，b应符合的数学关系式为      。

甲同学误把H₂O₂溶液当作酸与Fe₂O₃粉末混合，发现有大量气泡产生。他联想到MnO₂可作为H₂O₂分解的催化剂，那么，Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂呢？请你一起参与探究，并填写下列空白。
【猜想】Fe₂O₃能作为H₂O₂分解的催化剂。
【实验验证】甲同学依次设计了三个实验：
实验一 取一定量的H₂O₂溶液于试管中,观察到有极少量气泡产生，伸入带火星的木条，没有复燃。说明H₂O₂溶液常温下缓慢分解。
实验二 在实验一的试管中加入W g Fe₂O₃粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，木条复燃。说明                                             ；
实验三 待反应结束后，将试管里的不溶物滤出，并洗涤、干燥、称量,固体质量仍为W g。说明                                                           ；
【实验结论】甲同学认为，Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂。
【反思评价】乙同学认为要证明甲同学的结论正确，仅做这三个实验还不充分，需要再补充一个探究实验。探究                                             。
【拓展】下表是丙同学探究影响H₂O₂分解因素时所记录的部分数据，通过对数据分析，你能得出什么结论？                                                 。
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间：

(8分) 2011年5月1日,我国实施“醉驾入刑”的新规，引起西园中学化学探究小组的注意，并设计如图实验，对人酒后呼出的气体与空气组成进行比较(不比较水蒸气)．

【查阅资料】重铬酸钾溶液与乙醇反应，溶液由黄色变成浅绿色．
【提出假设】
猜想1:呼出的气体中含有乙醇；
猜想2:呼出的气体中        含量比空气的低；
猜想3:呼出的气体中        含量比空气的高。
【实验方案】
（1）按如图装置取气，得空气、呼出气体样品分别于A、C集气瓶中,取多瓶气样备用．
（2）图中澄清石灰水的作用是                  ．
（3）请填写空格

实验步骤	预期现象和结论
①向C集气瓶中伸入燃着的木条	火焰          ，证明猜想        成立
②同时向A、C集气瓶中加入等量的	若C集气瓶中        ，且较明显，证明猜想3成立
③分别向A、C集气瓶中加入少量重铬酸钾溶液	若                ，证明          ．

(4分)课外小组同学利用下图所示装置制取二氧化碳，并对其性质进行研究。

（1）若打开止水夹K₁，关闭K₂，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，C中发生反应的化学方程式为                 。通过分析A中的现象可证明CO₂具有的性质是                                       。
（2）若打开止水夹K₂、K₄，关闭K₁、K₃，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，当观察到       的现象时，证明E中CO₂已集满。关闭止水夹K₂、K₄，打开K₃，从分液漏斗向E中加入适量的氢氧化钠溶液。该实验中，能证明CO₂与NaOH确实发生了化学反应的现象是               。

只有氧气才能支持燃烧吗？某学习小组对这个问题进行如下探究。
【信息给予】钠是一种银白色的金属，能与空气中的氧气与水蒸气反应。

【提出问题1】除氧气外，是否还有其他物质也能支持燃烧。
【实验一】如图，向盛有金属钠（Na）的硬质玻璃管中通入纯净、干燥的CO₂，当观察到澄清石灰水中刚好出现浑浊时，点燃酒精灯，同时继续缓缓通入CO₂，钠剧烈燃烧，产生白烟，燃烧结束后玻璃管中有黑色颗粒和白色固体生成。
【得出结论】二氧化碳           （“能”或“不能”）支持某些物质燃烧。
【反思评价】点燃酒精灯前，要先向玻璃管中通会二氧化碳，其目的是____      _____。
【提出问题2】黑色颗粒和白色固体是什么？
【猜想与假设】黑色颗粒可能是                        （用化学式填写）。
【实验二】如图，现象：黑色颗粒逐渐减少，澄清石灰水_________   __________。
【得出结论】实验二证明：黑色颗粒的猜想是正确的。
【猜想与假设】某同学对白色固体的成分做出猜想：（Ⅰ）碳酸钠  （Ⅱ）氢氧化钠。
你认为猜想          （填序号）一定是错误的，理由是                         。
【计算】在消毒剂高铁酸钠（化学式为Na₂FeO₄）中，①铁元素的化合价为          ；
②41.5克高铁酸钠与多少克二氧化碳中所含氧元素的质量相等？（列式计算）

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体。在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来。
（1）实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有
                        、                              的性质。
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学认为棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：                        、  b：                      两个条件。
［提出问题］：在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
［查阅资料］：1、在常温下Na₂O₂和CO₂能发生化学反应。
2、无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色。
［设计实验］：经过讨论后，小组同学设计了如下图2的实验进行探究。


［实验步骤］：①检查整套装置的气密性；②把相关的试剂放入对应的仪器内（D装置的U型管内放有足量的Na₂O₂固体，烧杯内盛有饱和的澄清石灰水），并按图2组装整套实验仪器；③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象。
注：整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。
［实验现象］：①无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；③饱和的澄清石灰水变浑浊。
［实验分析］：①浓硫酸的作用是：                               。
②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是                               。
［得出结论］：①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应将           能转化为热能，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件。
［拓展提高］：①Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，小明认为生成的固体是NaOH，小红认为是Na₂CO₃，同学们经过思考后认为        同学的猜想是错误的，理由是：                                                       。
②Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式是                                           。

小明买了一种“汽泡爽”的冲调饮料。
【饮料说明】
①主要原料：柠檬酸（C₆H₈O₇）和小苏打（NaHCO₃）；
②使用说明：将一包“汽泡爽”粉末倒入玻璃杯中，加入200 mL冷水，看到有大量气泡快速生成，待粉末完全溶解，就得到一杯果味饮料。
小明观察了饮料说明后，他借助化学实验的方法，探究“汽泡爽”产生气体的成分，以及加水温度对产生气体量的影响。
【实验一】探究“汽泡爽”产生气体的成分。
（1）小明阅读资料发现：“汽泡爽”原料中的柠檬酸（C₆H₈O₇）和小苏打（NaHCO₃）粉末混合后加水，可以发生以下反应，填写生成气体的化学式。
3NaHCO₃ + C₆H₈O₇ ="===" C₆H₅O₇Na₃ +  3H₂O  + 3          ↑
（2）为了检验该气体，小明选择的试剂是          。
【实验二】探究加水温度对产生气体量的影响。
（1）小明先用冷水和热水各冲了一杯饮料，品尝时发现冷水冲的饮料中气泡较多，热水冲的饮料中气泡较少。当他摇动杯子时，发现有大量气泡从水中逸出。他查阅资料发现：随着温度升高，气体在一定量的水中溶解的量会迅速降低。于是小明设计了如下实验方案，请填写表中空白。

实验序号	加入水的体积	加入水的温度	收集到的气体的体积
1	200 mL	15℃	a（待记录）
2		50℃	b（待记录）

（2）在老师的帮助下，小明采用相同的两套实验装置（如下图）分别完成上述实验，在A中加入水，再加入一袋“汽泡爽”，迅速塞紧胶塞。量筒C用于收集A中产生的气体所排出的液体，冷却至室温后读取数据。B中油层的作用是          。

（3）通过实验，小明测得：a =" 64" mL，b =" 132" mL，由此获得结论：“汽泡爽”产生气体的量与加水温度有关系。但是老师看到小明的实验报告后却指出：两套装置中，“汽泡爽”产生气体的总量应该近似相等，与温度关系不大，其本质原因是          。
（4）通过反思，为了证明老师的观点，小明继续利用（3）中已反应完的两套装置，又做了一步实验，发现两套装置最终收集到的气体的总量确实相近，他的实验操作是          。

某学校实验小组的同学，在实验室里将稀硫酸和氯化钡溶液混合后，发现产生白色沉淀，他们将反应后的溶液进行过滤，得到滤液，滤液中溶质的成分是什么呢？于是他们进行了如下探究。
【提出问题】：反应后滤液中溶质的成分是什么？
【猜想与假设】：端端同学认为反应后滤液中的溶质是HCl
默默同学认为反应后滤液中的溶质是HCl、H₂SO₄
硕硕同学认为反应后滤液中的溶质是H₂SO₄和BaCl₂
【探究与交流】：：（1）请说出端端同学猜想的理由                                   ；
（2）上述哪位同学的猜想不正确         ；请说明理由                               ；
（3）默默同学为了证明自己的猜想，向反应后的滤液中加入几滴石蕊溶液，紫色石蕊溶液变红，于是认为自己猜想正确，请对他的结论进行评价                                       。
（4）经过同学们多次实验证明端端、默默的猜想都是错误的，滤液中的溶质应该是                。