初中化学探究题

(6分)某化学学习小组的同学在实验室将一定量氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液于烧杯中充分反应。反应后溶液中的溶质是什么物质呢?大家围绕上述问题开展了下列探究活动，请你共同参与完成：
（1）氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液反应的化学方程式为                          。
（2）反应后溶液中的溶质是什么物质呢?
【猜想假设】猜想一：只有氢氧化钠     
猜想二：是氢氧化钠和碳酸钠   
猜想三：是                           。
【实验探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
步骤一：取少量溶液于试管中，滴加过量稀盐酸		猜想二不正确
步骤二：取少量溶液于试管中，滴加           溶液	产生白色沉淀	猜想一不正确、猜想三正确

   【反思交流】  
步骤二中小红认为选择另外一种不同类别的物质，也可得到同样的结论，则该物质的化学式为           。

饮用可乐时，小华对“二氧化碳的溶解性”产生了兴趣，并进行了探究。
【查阅资料】二氧化碳能溶于水。在通常情况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳。二氧化碳溶于水，既有物理变化，又有化学变化，发生化学变化的化学方程式：                              。
【提出问题】在实验室条件下，1体积的水究竟能溶解多少体积的二氧化碳呢？
【进行实验】
⑴ 将蒸馏水煮沸后，置于细口瓶中，盖上瓶塞，冷却至室温，备用。将蒸馏水煮沸的目的是             。
⑵ 制取二氧化碳，用向上排空法收集，验满后盖上玻璃片，备用。检验二氧化碳是否集满的操作方法
是                                             。
⑶ 实验①：取2支医用注射器分别抽取10mL空气和10mL备用的蒸馏水，用胶管连接（如图所示），交替推动2支注射器的活塞，反复多次。

实验②：取2支医用注射器分别抽取10mL现制的二氧   化碳气体和10mL备用的蒸馏水，用胶管连接（如图所示），交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。反复交替推动注射器活塞的作用是________________________________________。
⑷ 记录数据：

实验编号	抽取气体的体积	抽取蒸馏水的体积	充分混合后，气、液总体积
	10 mL空气	10 mL	20mL
	10 mL现制的二氧化碳	10 mL	12 mL

【得出结论】由上表所列数据可知，在实验室条件下，空气难溶于水，二氧化碳的溶解性为1体积水最多能溶解          体积的二氧化碳。
【注意：若答对本小题奖励4分，化学卷总分不超过60分。】
【反思质疑】小芳对实验②注射器内不能再溶的气体产生了疑问：这种不能再溶的气体是空气还是二氧化碳气体? 若收集二氧化碳时空气未完全排尽，也可能导致实验②的残留气体是空气,就不能再溶，则实验结论不可信。请你设计一个方案探究以上所得实验结论是否可信。写清操作步骤、现象及结论。
                                                                           
                                                                           

小明参观某养鱼池时，好奇的发现农民向养鱼池中撒一种淡黄色固体——过氧化钙，用来增加鱼池中的含氧量。
小明刚学完氧气的实验室制法，于是他想可否用过氧化钙制取氧气。
【提出问题】过氧化钙可否用于制取氧气?  
【查阅资料】部分内容如下：过氧化钙（CaO₂）室温下稳定，在300℃时分解生成氧气，主要用途可做增氧剂、杀菌剂等。
【猜想与验证】
（1）小明依据资料显示：加热过氧化钙可制取氧气。

实验装置	实验主要过程
	①检查装置气密性。操作如下：先将导管伸入液面下，用手紧握试管，观察到________，松开手后，导管口有液面上升。 ②加入过氧化钙，加热，当        ，开始收集氧气。 ③收集满一瓶气体，并将集气瓶        （填“正放”或“倒放”）在桌上。 ④停止加热。熄灭酒精灯前，应______________。 ⑤检验气体。方法是________________________。

实验结论：加热过氧化钙可制取氧气。
（2）小明联想到农民用过氧化钙增加鱼池中的含氧量，提出猜想Ⅱ．
猜想Ⅱ：过氧化钙与水反应可制取氧气。

实验装置	实验主要过程
	①检查装置气密性。 ②加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出。 ③在导管口几乎收集不到气体。 该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，振荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出。

实验结论：不能用过氧化钙与水反应制取氧气。
分析与反思：
虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小明推导出农民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是                                          。
（3）小明希望对此实验进行改进，使该反应加快，你能帮他提出建议吗？
你的合理建议：                                        。
这些建议是否可行，还需进一步通过实验验证。

某兴趣小组同学为了验证铁和铜的金属活动性强弱，进行了如下的实验研究，请你回答有关问题：
[实验探究]
（1）甲同学设计的实验方案：取用砂纸打磨过的铁丝插入到盛有硫酸铜溶液的试管中，过一会儿取出铁丝，观察到铁丝表面_____________，得出结论铁比铜活动性强。
（2）乙同学设计的方案：（实验中所用铜片，铁片大小形状相同，且表面洁净光亮）

实验步骤	实验现象	实验结论
	铜片的表面无气泡产生 铁片的表面有气泡产生	铁比铜的活动性强

[讨论交流]
（1）铁片与稀硫酸反应一段时间后溶液中可能含有的溶质是______________。
（2）实验前乙同学在配置10%的稀盐酸时，用到的仪器有烧杯、量筒、胶头滴管，还缺少的一种仪器是______________。在量取蒸馏水的体积时，若仰视读数，则会导致盐酸的溶质质量分数_________10%（填“>”“<”、“=”）
[反思评价]
你认为乙同学的方案__________（填“合理”或“不合理”），理由是：______________
[拓展应用]
农药波尔多液的主要成分是硫酸铜，不能用铁制容器盛放波尔多液的原因是：
____________________________________（用化学方程式表示）

（某白色固体可能含有氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中的一种或几种，现将该固体溶于水配成溶液后，甲同学进行了验证实验，过程如下：

（1）由甲同学的实验过程可知，该白色固体中含有　_________　．（填名称，下同）写出无色气体与澄清石灰水反应的化学方程式　_________　．
（2）乙同学经过研究改换了上述实验中的①③两种试剂，除实验现象与甲同学的完全相同外，还将白色固体的成分确定了，则乙同学是把试剂①换成了　_________　；把试剂③换成了　_________　，该白色固体的组成　_________　．

金属铁、铝、铜在生产和生活中有广泛的应用。
（1）地壳中含量最多的金属元素是             。
（2）金属铜做导线是利用其延展性和             性。
（3）铁是应用最广泛的金属。工业常用赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）和一氧化碳在高温条件下炼铁，该反应的化学方程式为_                               。
（4）实验室中用如下实验来研究铁、铝、铜三种金属活动顺序及其在活动顺序表中相对氢的位置。

①乙实验的现象为_______________________________________________
②若将上述实验之一替换掉一种药品，即可达成实验目的。说明具体的改进方法：________________________________________________
③按如图实验结束后，将乙、丙实验后的剩余物倾倒至一个烧杯中，充分反应。然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯，无气泡产生。以下说法正确的是________(填序号) 。

A．最后烧杯中的溶液不可能是无色的

B．乙实验中，CuSO4溶液一定是过量的

C．乙、丙混合过程中，可能没有发生化学反应

D．最后烧杯中的溶液，一定含有Al2(SO4)3，可能含有FeSO4

(8分) “侯氏制碱法”制得的纯碱(Na₂CO₃)中常含有少量氯化钠。某化学兴趣小组的同学拟测定某纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。
【方案一】沉淀分析法(如下图所示)。

（1）溶液M含有的溶质是CaCl₂和     ；沉淀N的化学式是     。
【方案二】气体分析法
称取该纯碱样品21.5g，加入到盛有150 g的稀盐酸的烧杯中，样品完全反应后，测得烧杯内混合物的质量为162.7 g。
（2）写出实验室检验反应中生成气体的化学方程式：     。
（3）求该纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。(写出具体计算过程)       。
（4）假如称量准确，通过计算得到的纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数比实际数值偏小，你认为其中可能的原因是     。

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。

某同学用如图所示的装置成功的探究了空气中氧气的含量(装置气密性良好，A、B中装有足量的水，且连接A、B的导管中事先也装满水)。请回答下列问题：

（1）A中能观察到的现象是                          。
（2）最终气球变得比原来还小的原因是                          。

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。

实验室中有一瓶标签受损的无色溶液，如图所示。

这瓶无色溶液中的溶质是什么呢? 化学兴趣小组的同学进行了探究。
实验员老师告诉大家，该溶液中的溶质只能是氧化钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠中的一种。
（1）大家讨论后一致认为不可能是氧化钠，理由是          。
（2）为确定该溶液中溶质的成分，同学们继续进行实验探究，最终确定这瓶溶液中的溶质是氯化钠。请只用2种试剂完成实验并书写实验报告：

实验操作	预期现象和结论
①
②

 

某兴趣小组发现了一包敞口放置的碱石灰样品，为探究其成分，同学们在实验室对这包碱石灰样品展开了探究。
【查阅资料】①碱石灰是由 $CaO$和 $NaOH$固体混合而成，通常用于吸收二氧化碳及干燥气体。②熟石灰微溶于水，且溶于水放出的热量很少可以忽略不计。③ $BaC{l}_2$溶液显中性。
【提出猜想】根据资料，同学们分析碱石灰样品的主要成分可能含有 $CaO$、 $NaOH$、 $Ca{\left(OH\right)}_2$、 $CaC{O}_3$和。
【实验探究】小组讨论后设计如下实验进行探究：

实验步骤及操作	实验现象	结  论
①取部分该样品于试管中，加少量水	无明显放热现象	碱石灰样品中不含 $CaO$和
②继续加足量水，振荡，静置	产生白色沉淀	样品中一定含有 $CaC{O}_3$
③从步骤②的试管中取少量上层清液于另一试管中，向其中滴加过量 $BaC{l}_2$溶液	产生白色沉淀
④将步骤③所得物质过滤，向滤液中滴加无色酚酞溶液	溶液变红色

【思考与分析】
小杰同学经过分析认为步骤②的结论不准确，原因是（用化学方程式表示）。
【解释与结论】
通过以上探究与分析：可以得出该碱石灰样品一定含有的物质是；实验探究步骤④所得溶液中除酚酞外还含有的溶质有。

已知 $C{O}_2$通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，继续通 $C{O}_2$气体由浑浊又变澄清， $CaC{O}_3+H_{2}O+C{O}_2=Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2$，由此某化学兴趣小组欲探究 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应后的溶质组成。
【提出问题】 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应后的溶质组成
【查阅资料】1、 $NaHC{O}_3+NaOH=N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O$

2、盐酸滴入碳酸钠溶液中，实际反应分两步进行
第一步反应： $N{a}_{2}C{O}_3+HCl=NaCl+NaHC{O}_3$
第二步反应： $NaHC{O}_3+HCl=NaCl+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$

【提出猜想】猜想1：溶质为 $N{a}_{2}C{O}_3$
猜想2：溶质为（填化学式，以下同）
猜想3：溶质为

猜想4：溶质为         
【实验方案】I甲组同学为确定 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应后所得溶液中溶质组成，设计如下实验方案。
（1）向所得溶液中加入足量的 $CaC{l}_2$溶液，若有白色沉淀生成，过滤后向溶液中加入足量的稀盐酸无气泡产生，则溶质为。
（2）向所得溶液中加入足量的 $CaC{l}_2$溶液，若无白色沉淀生成，溶液中加入足量的稀盐酸有气泡产生，则溶质为。
（3）向所得溶液中加入足量的 $CaC{l}_2$溶液，若有白色沉淀生成，过滤后向溶液中加入足量的稀盐酸有气泡产生，则溶质为 。
II乙组同学根据甲组同学的猜想，通过定量分析绘制出向所得溶液中逐滴加入稀盐酸的质量与生成二氧化碳的质量关系示意图，请根据图像确定溶质成分。

为探究氢氧化钙溶液和稀盐酸反应所得溶液中溶质的成分，小鸣和同学们通过测定了反应后溶液的pH，得到了如图所示的pH曲线，请回答：

（1）由图可知该实验操作是将滴加到另一种溶液中；
（2）该反应的化学方程式为；
（3）实验过程中，小鸣取了a、b、c三处反应后的溶液于三个烧杯中，却忘了作标记，请你设计不同的方案（不再用测定pH的方法），探究三种样品分别属于哪处溶液。
【查阅资料】 $CaC{l}_2$溶液显中性， $CaC{l}_2+N{a}_{2}C{O}_3=CaC{O}_3\downarrow +2NaCl$。
【探究过程】
①分别取少量样品于三支试管中，加入酚酞试液，观察到其中一支试管内出现的现象。结论：该样品是a处溶液。
②为进一步确定b或c处溶液，又设计了以下方案：

实验步骤	实验现象	实验结论
另取余下样品少量于两支试管中，分别滴加足量的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液。		该样品为b处溶液。
	该样品为c处溶液，并推知溶液中的阳离子有。

【反思评价】探究反应后溶液中溶质的成分，除了要考虑生成物之外，还要考虑。

在学习酸、碱、盐的性质时，某组同学将碳酸钠溶液和一瓶标签破损的溶液 $M$（如图）进行反应，有白色沉淀产生，过滤后得到澄清滤液．同学们对该实验进行了一系列的探究。

探究一： $M$溶液中的溶质是什么？
（1）【提出猜想】该组同学认为M溶液的溶质有两种可能：
①是，②是 $CaC{l}_2$。
【收集资料】 $CaC{l}_2$水溶液呈中性．
（2）【设计实验】同学们设计了如下方案并进行实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量 $M$溶液于试管中，向其中滴入	溶液变红	猜想①正确

探究二：过滤后澄清滤液中会有哪些溶质？
【提出猜想】
猜想一： $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$；
猜想二：；
猜想三： $NaOH$．
（3）【实验验证】同学们针对"猜想一"进行如下实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取样于试管中，滴入几滴稀盐酸	没有气泡产生	"猜想一"不成立

他们的实验结论是否正确？（填"是"或"否"）
（4）【继续探究】设计如下实验方案确定滤液中溶质的组成．

实验操作	实验现象	实验结论
分别取少量滤液于 $A,B$两支试管中， $A$中加入 $CaC{l}_2$溶液， $B$中加入溶液	若 $A$中产生白色沉淀， $B$中没有沉淀	"猜想一"成立
	"猜想二"成立
若 $A,B$中都没有沉淀产生	"猜想三"成立

（5）【反思与拓展】
①为防止标签被腐蚀而破损，倾倒液体时。
②在分析反应后所得溶液中溶质时，除考虑可溶性的生成物，还应考虑。