初中化学探究题

某化学兴趣小组的同学在学习九年级《化学》下册中的资料卡片"石笋和钟乳石的形成"时，发现难溶于水的碳酸钙当遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO ₃+CO ₂+H ₂O═Ca（HCO ₃） ₂，联想到实验室中澄清石灰水与二氧化碳反应会生成碳酸钙：Ca（OH） ₂+CO ₂═CaCO ₃↓+H ₂O，对长时间向碱溶液中通入CO ₂反应后溶液中的溶质组成产生了浓度的兴趣。

【提出问题】一定量CO ₂与NaOH溶液反应后的溶质组成是什么？

【查阅资料】（1）通入少量CO ₂反应的化学方程式为： 　　。

（2）通入过量CO ₂，反应的化学方程式为：Na ₂CO ₃+CO ₂+H ₂O═2NaHCO ₃。

（3）碳酸氢盐都是可溶于水的。BaCO ₃难溶于水。

（4）碳酸氢钠溶液呈碱性。

【提出猜想】(1）溶质为NaOH和Na ₂CO ₃；（2）溶质为Na ₂CO ₃；

（3）溶质为 　　（填化学式）；（4）溶质为NaHCO ₃。

【设计实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）用玻璃棒蘸取反应后溶液，滴在pH试纸上	pH＝9	该溶液显碱性
（2）取反应后溶液少许于试管中，向其中滴加过量的BaCl 2溶液	有 　　生成	猜想（4）不成立
（3）取步骤（2）中的上层清液，滴入稀盐酸	有气泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【得出结论】猜想（3）成立。

【讨论交流】(1）有同学提出，实验步骤（1）是多余的。你认为该实验设计是否需要？ 　　（填"需要"或"不需要"）。

（2）同学们又一次把目光投向了教材，发现遇热或压强变小时：Ca（HCO ₃） ₂＝CaCO ₃↓+CO ₂↑+H ₂O，纷纷提出，干粉灭火器中用NaHCO ₃灭火的反应原理与之相似，试写出NaHCO ₃受热分解的化学方程式： 　 。

【反思应用】（1）同学们回忆起实验室检验二氧化碳的情景，心想：如果向澄清石灰水中不断通入二氧化碳，会看到怎样的现象呢？请你描述一下： 　　。

（2）老师投影图片﹣新化县的梅山龙宫，冷水江市的波月洞，涟源市的藏经阁，双峰县的药王洞…宛如人间仙境的美丽溶洞，竟然是文中两个简单的化学反应创造？!同学们不禁对大自然的鬼斧神工咋不决口，纷纷表示"娄底那么大，我想去看看"。

实验探究物质的组成成分以及含量 ； 碱的化学性质 ； 盐的化学性质 ； 书写化学方程式、文字表达式、电离方程式 ．

某学习小组对粗盐中杂质（难溶性和可溶性）的去除展开相关探究．

（1）粗盐中难溶性杂质去除的实验步骤为①溶解，②过滤，③ 　　（写操作名称），④计算产率．

（2）步骤②中需要用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、 　　（写仪器名称），其中玻璃棒的作用是 　　．

（3）【提出猜想】

    甲同学：该粗盐中含有难溶性杂质外，是否还含有可溶性杂质？

（4）【查阅资料】]

①粗盐中可能含有镁盐（Mg ²⁺）和硫酸盐（SO ₄ ^{2 ﹣}）等可溶性杂质．

②一些物质的溶解性表

阳离子 阴离子	OH ^﹣	CL ^﹣	SO	CO
Na ^+	溶	溶	溶	溶
Ba ^2+	溶	溶	不	不
Mg ^2+	不	溶	溶	不

说明："溶"表示该物质可溶于水，"不"表示该物质不溶于水．

③Mg（OH） ₂为白色物质，不溶于氢氧化钠溶液；BaSO ₄为白色物质，不溶于盐酸；

MgCO ₃，BaCO ₃为白色物质都能溶于盐酸．

（5）【实验设计】

①取少量除去难溶性杂质后的盐，溶于水配成溶液．

②取少量所配溶液于试管中，滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，继续滴加氢氧化钠溶液，沉淀不溶，说明该盐含有可溶性的 　　盐．

③另取少量所配溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀不溶，说明该盐含有可溶性的 　　盐．

（6）【实验结论】该盐含有可溶性杂质 　　．

（7）【实验拓展】以下为乙同学设计的去除食盐中可溶性杂质的试验流程：

①该实验过程中，除杂试剂都要过量，原因是 　　．

②过量Na ₂CO ₃溶液用来除 　　离子（填离子序号）．

实验探究是科学探究的重要形式，请参与以下探究活动并回答问题：

（一）测定空气里氧气的含量

（1）A装置是人教版教材设计的"测量空气里氧气的含量"的实验装置，教材实验所需试剂是水和 　　（填物质名称），实验前向集气瓶内加入少量水后将水面上方空间准确分为五等分，该操作中一定要使用的仪器是 　　；

（2）小华用A装置测定的氧气含量偏低，可能的原因是 　　（任答一点）

（3）B装置也可用于测量空气中氧气的含量，其实验原理用化学方程式可表示为 　　；

（4）使用B装置进行实验时需交替缓慢推动两个注射器活塞的原因是 　　，实验结束后移开酒精灯，恢复到室温后读数即可计算出氧气含量，B装置的优点是 　　（任写一点）

（二）实验异常现象探究

在学校实验室开放日，小明用氯化钙、碳酸钠、碳酸氢钠的饱和溶液与稀盐酸等药品设计了复分解反应发生条件的验证实验，请参与他的实验过程。

【查阅资料】20℃时部分物质的溶解度：NaHCO ₃9.6g；Ca（HCO ₃） ₂16.6g

【实验设计】小明用稀盐酸和上述三种饱和溶液设计出如图所示的四个验证实验

【实验预测】小明依据所学的"复分解反应发生条件"的规律预测，在Ⅰ～Ⅳ四个实验操作中能发生复分解反应的共有 　　（填数字）个。

【发现问题】小明在实验Ⅱ中的操作中发现产生了白色沉淀X？

【提出假设】小明认为X可能是Ca（HCO ₃） ₂、 　　、 　　（填化学式）中的一种或几种；

【理论计算】小明依据化学反应方程式经理论计算发现，X不可能是Ca（HCO ₃） ₂；

【实验探究】将实验Ⅱ中的白色沉淀X过滤后，取少量X固体于试管中并加适量水振荡，再滴入几滴酚酞试液，观察到溶液颜色无变化，说明X一定不是 　　（填化学式）；另取少量X固体滴加稀盐酸产生的无色气体能使澄清石灰水变浑浊，则X一定是 　　（填化学式）

【拓展延伸】小明查询得知：高浓度的碳酸氢钠溶液可与氯化钙溶液反应生成白色沉淀，许多化学反应事实也证实；在不同条件下（如浓度、温度、颗粒物大小等），物质可能体现出不同的化学性质，请举例说明 　　。

蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对"蔗糖的组成"进行了探究。

【作出猜想】小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，故蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。

【实验验证】

方案一：小明将蔗糖在氧气中燃烧，检验生成物中有水和二氧化碳，得出结论"蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的"。

小刚认为该方案不合理，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素，理由是 　             　。

方案二：小刚用如图所示装置进行实验，实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。

（1）观察到 　　出现，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。

（2）观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体，他猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行了验证单质碳的实验。实验过程和现象如表：

实验过程	实验现象
，点燃酒精	①硬纸玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光； ②

写出上述实验过程中一个反应的化学方程式： 　         　。

【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。

【拓展交流】

（1）方案二中，先通入一会儿氮气的原因是 　　。

（2）查阅资料得知蔗糖的化学式为C ₁₂H ₂₂O ₁₁，小红发现：蔗糖分子中氢原子数目是氧原子数目的倍，但是，蔗糖中氧元素质量却是氢元素质量的8倍。导致出现这种情况的原因是 　　。

在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体．某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用．

（1）【推断】观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是 　　．

（2）探究B装置中剩余固体成分是什么？

【查阅资料】

1．碎瓦片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物

2．铁的氧化物中，只有Fe ₂O ₃是红棕色，其余均为黑色，只有Fe ₃O ₄能被磁铁吸引．

【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引

【猜想与假设】

猜想一：剩余固体是Fe ₃O ₄

猜想二：剩余固体是 　　

【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为 　　

（3）【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe ₂O ₃（假设转化过程中铁元素无损耗），增加的质量为x，则x的取值范围为 　　．

航天科技飞速发展，密闭的飞船舱中是如何获得氧气并净化舱里的空气呢？为探究其反应原理，某化学兴趣小组的同学，在老师的指导下．进行了如下实验探究．

【查阅资料】常温下，过氧化钠（Na ₂O ₂）固体与水反应，生成氢氧化钠和氢气，过氧化钠固体与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气．

【实验目的】探究二氧化碳与过氧化钠反应成氧气，并收集干燥纯净的氧气

【实验步骤】该小组同学根据实验目的，作出了如下实验设计，请你参与并回答下列问题：

（1）写出标号仪器的名称：a； 　　，b． 　　．

（2）实验室常用装置B来制取二氧化碳，反应的化学方程式为： 　　，现要得到纯净干燥的CO ₂与Na ₂O ₂反应，选择装置的组合顺序是B→ 　　E→F （填装置编号），你选择该装置的目的是： 　　．

（3）若要收集到纯净干燥的氧气，还需将上述所得氧气先通装置C、E，最后用装置G来收集，其中装置C中反应的化学方程式为 　　．装置E 的作用是： 　　，证明气G中氧气你收满的方法是： 　　．

【反思与评价】

（4）反应后装置F中的过氧化钠固体是否完全反应？

取少量该固体与试管中，加入水后观察到有 　　产生，说明过氧化钠没有完全反应．

（5）某同学还想到实验室用装置A也能制得氧气，反应的化学方程式为： 　　，但小组同学讨论后一致认为，飞船舱内不能用此法提供氧气请说明理由： 　　（合理即可）．

某学习小组对酸与碱发生中和反应进行探究，请你参与实验。

实验活动一：用酸碱指示剂探究酸与碱反应的过程。

【实验1】小组同学设计并进行如下实验。

实验编号	实验方法与操作	实验现象	解释与结论
①	取3mL溶质质量分数为4%的NaOH溶液于试管中，滴1、2滴酚酞溶液		加入稀盐酸后，NaOH溶液中 　　（填离子符号）浓度减小，进而证明酸与碱能发生反应。
②	向上述溶液逐渐滴入稀盐酸，振荡	溶液刚好褪色
③	向上述刚好褪色的溶液中再滴2滴溶质质量分数为4%的NaOH溶液，振荡后，再次滴入微量稀盐酸，振荡

（1）配制50g溶质质量分数为4%的NaOH溶液，所需水的质量是 　　g。

（2）向上述刚好褪色的溶液中加入 　　（填字母序号）也能达到实验目的。

A.MgCl ₂溶液

B.稀H ₂SO ₄

C.AgNO ₃溶液

D.Ba（OH） ₂溶液

实验活动二：用变色硅胶验证酸与碱反应生成了水。

【查阅资料】Ⅰ.变色硅胶吸水后由蓝色变为红色。

Ⅱ.无水醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水。

【实验2】小组同学在老师的指导下，进行如图所示的三个实验。

【讨论与交流】

（3）证明无水醋酸与氢氧化钠反应有水生成的现象是 　　。小芳认为【实验2】不严密，还应补充的实验是 　　。

（4）实验过程中，观察到丙的U形管内液面左低右高，出现该现象的原因可能是无水醋酸与氢氧化钠反应时放热或 　　。

松材线虫病是危害松树植物的一种毁灭性流行病。病原线虫从松树的伤口进入，寄生在树脂道中，大量繁殖后遍及全株，造成水分输送受阻、蒸腾作用降低、树脂合成急剧减少。

目前，防治松材线虫主要措施是给松树"注射"一种有效成份是苦参碱的免疫激活剂。注药方法是在松树树干基部斜钻出一个小孔，在小孔上插入药剂瓶（如图），依靠树体自身的输导功能将药液运输到树体各个部位，达到防治松材线虫病的目的。

已知每瓶药剂的质量是50克，苦参碱的质量分数为0.3%．欲利用质量分数30%的苦参碱原液，配制这样的免疫激活剂50000瓶，需要原液的质量是多少？

最近，国外研究人员发明了一种在锌原子周围聚合咪唑钠（C ₃H ₃N ₂Na）和苯并咪唑（C ₇H ₆N ₂）两种有机物的新型玻璃，与硅原子周围聚合各种无机物的传统玻璃相比，具有更好的透光性和延展性。

（1）硅元素与锌元素之间最根本的区别是 　　不同。

（2）新型玻璃具有更好的延展性，这属于物质的 　　（选填"物理"或"化学"）性质。

（3）请列式计算咪唑钠（C ₃H ₃N ₂Na）中碳元素的质量分数。

小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：

步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O ₂从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满O ₂后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器收集20mLO ₂后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。

步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝其现象如表所示。

观察对象	现象
①干燥的普通铁丝	没有明显变化
②潮湿的普通铁丝	较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝	没有明显变化

（1）步骤1中，检查U形管内是否已充满O ₂的方法是 　　。

（2）铁制品锈蚀的条件之一是需要 O ₂，在此实验中能支持此条件的证据是 　　。

（3）通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是 　　。

某化学兴趣小组通过探究活动学习和理解化学知识．请你一起研究学习，并回答有关问题．

研究主题：水溶液中复分解反应的实质

相关信息：一定体积的溶液中，离子的数目越多，其离子的浓度越大．电导率传感器用于测量溶液的导电性强弱，能反映离子浓度大小．相同温度下同种溶液电导率越大，离子浓度越大．

（1）实验一：恒温条件下，向一定体积一定浓度的稀Ba（OH）₂溶液中滴加2﹣3滴无色酚酞试液，插入电导率传感器，然后滴加稀硫酸，测得溶液的电导率变化如图中甲曲线所示．

①写出Ba（OH）₂与H₂SO₄反应的化学方程式　　．

②甲曲线M点时混合液体呈　　色；

③通过对甲曲线的分析，下列说法错误的是　　（填序号）．

A．M点前曲线下滑的过程中，H⁺和OH^﹣结合成H₂O，Ba²⁺和SO₄^2﹣结合成BaSO₄

B．M点时离子浓度几乎为零

C．M点后溶液电导率逐渐增大，仅由于溶液中H⁺在逐渐增大

（2）实验二：恒温条件下，向等量同浓度的稀Ba（OH）₂溶液中滴加2﹣3滴无色酚酞试液，插入电导率传感器，然后滴加稀Na₂SO₄溶液，测得溶液的电导率变化如上图乙曲线所示．

①通过对乙曲线的分析，下列说法错误的是　　（填序号）．

A．开始至完全反应过程中，电导率减小，溶液由红色逐渐变为无色

B．电导率下降到最低点时仍然较大，表明溶液中还存在较多离子

C．整个实验过程中，溶液中Na⁺数目一直增大

②N点时，溶液中含有的离子是　　（填离子符号）．

③通过比较分析，结合已学知识可知，溶液中复分解反应的实质是参与反应的离子，结合生成了沉淀、气体或水，导致其浓度　　（填“增大”或“减小”）．

（3）拓展：①请根据示例仿写离子方程式．

示例AgNO₃+NaCl＝AgCl↓+NaNO₃离子方程式：Ag⁺+Cl^﹣＝AgCl↓

仿写：BaCl₂+Na₂SO₄＝BaSO₄↓+2NaCl离子方程式：　　．

②向一定量饱和澄清石灰水中持续通入过量的CO₂气体，溶液先变浑浊后浑浊逐渐消失．请推测此过程的溶液中Ca²⁺的浓度变化情况　　．

化学兴趣小组探究金属的性质时，将一段去除氧化膜的镁条，放入一定量的稀盐酸中，有气泡产生，充分反应后静置，发现试管中有灰白色沉淀．

【提出问题】

灰白色沉淀是什么物质？

【猜想假设】

小华认为灰白色沉淀为碳酸镁（MgCO ₃），其他同学认为不需要实验就能否定小华的猜想，理由是 　　．

小宇认为由于反应后氯化镁的生成量偏多，灰白色沉淀为不能再溶解的氯化镁固体．

小彤认为灰白色沉淀为脱落的镁粉细颗粒．

【实验探究1】

实验操作	现象	结论
①取试管中的上层清液，加入适量的氯化镁固体	氯化镁固体 　　（选填"溶解"或"不溶解"）	小宇猜想错误
②取适量白色沉淀加入足量稀盐酸中	（选填"有"或"没有"）气泡冒出	小彤猜想错误

基于以上探究与分析，原有猜想均遭到了否定．

【查阅资料】

HCl+AgNO ₃═HNO ₃+AgCl↓，AgCl是一种白色沉淀．

【实验探究2】

他们又另取灰白色沉淀放入试管中加热，将蘸有硝酸银溶液的玻璃棒伸入试管内，玻璃棒上的溶液出现白色浑浊，证明产生了 　　气体．再将湿润的蓝色石蕊试纸悬于试管口，试纸变 　　色．

同学们请教老师后得知，足量的镁与稀盐酸反应时，溶液会经历从酸性到碱性且碱性逐步增强的过程，从而生成了碱式氯化镁沉淀．据文献介绍，碱式氯化镁存在多种组成结构，化学通式可表示为Mg _x（OH） _yCl _z•mH ₂O（其中2x﹣y﹣z＝0，0≤m≤6）．

【反思拓展】

（1）做镁与稀盐酸反应的实验时，镁条的用量宜少不宜多．

（2）铁片和铜片放入稀硫酸中产生的现象也不相同，据此推测出铁的活性比铜 　　．还可根据铁和硫酸铜溶液的反应来确定这两种金属的活动性强弱，该反应的化学方程式为 　　．

菱铁矿和赤铁矿一样，也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁，为测定碱式碳酸亚铁[xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O]的组成，华雪同学在老师的指导下设计了如图实验装置：

【查阅资料】

a．碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO₂和H₂O。

b．FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，可被氧化成四氧化三铁。

c．石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO₂和H₂O

【实验步骤】

（1）检查装置的　　后，准备称取3.40g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中，连接仪器。

（2）　　，鼓入一段时间空气，准确称量装置C、D、E的质量。

（3）关闭弹簧夹K，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出，再打开弹簧夹K，缓缓通空气一段时间，这样操作的目的是　　。

（4）再次准确称量装置C、D、E的质量，所得数据如下

	装置C/g	装置D/g	装置E/g
加热前	200.00	180.00	180.00
加热后	200.36	180.88	180.00

（5）图，分析表中数据可知：3.40g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H₂O的质量为　　g，CO₂的质量为　　g，装置E的作用是　　。

【实验结论】

在xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O中，氢原子与氧原子的个数之比为　　。

【实验反思】

（1）装置A的作用是　　。

（2）实验结束后，装置B中的残留固体可能全部是FeO．也可能全部是Fe₃O₄．还可能是　　。

（3）为了得到装置B中残留固体的组成，华雪同学称得装置B中残留固体质量为2.24g后，通过计算可知：残留固体的组成及各成分的质量为　　。

小华同学通过阅读课外资料得知，潜水艇中常用过氧化钠（Na₂O₂）作为供氧剂，有关反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑。

于是她用如图所的装置来制取CO₂并验证其与Na₂O₂的反应。

（1）装置B的作用是　　。

（2）反应一段时间后，装置E中收集到的气体主要是　　；反应后装置C硬质玻璃管中固体的成分是什么？高阳为此又进行了如下探究：

【猜想与假设】

猜想一 Na₂CO₃

猜想二Na₂CO₃和Na₂O₂

猜想三Na₂CO₃和NaOH

你认为还可能是　　

【设计实验】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量样品于试管中，加入足量的水，振荡	固体完全溶解，	样品中一定没有Na2O2
②取少量实验①所得溶液于另一试管中，加入过量的BaCl2溶液，振荡	有白色沉淀产生	猜想三正确
③取少量实验②所得上层清液于另一试管中，加入　　溶液，振荡	有白色沉淀产生

【反思与评价】反应后装置C硬质玻璃管中的固体含有NaOH，原因可能是　　。

某化学课堂正在进行，以下是教学片断。请你参与他们的学习并完成相关任务。

【演示实验】老师按如图所示连接好装置，加入NaHCO ₃粉末，点燃酒精灯，对试管预热后集中加热，烧杯中澄清石灰水变浑浊，说明生成了CO ₂．继续加热至无气体产生后撤出导管，熄灭酒精灯。

【问题提出】实验后，同学们对试管中剩余的固体粉末产生了兴趣：剩余粉末由什么物质组成？

【猜想假设】在老师的指导下，同学们对固体粉末作出了如下猜想：

猜想一：NaOH；猜想二：NaOH和Na ₂CO ₃；猜想三：Na ₂CO ₃。

【实验探究】

实验方案	实验操作	实验现象
方案一	取适量粉末溶于水后向溶液中滴入2滴酚酞溶液，摇匀	溶液由无色变红色

小明根据实验现象认为猜想一成立。小组讨论后，大家认为小明的结论不合理，理由是 　　。

实验方案	实验操作		实验现象	实验结论
方案二	步骤一	取适量粉末溶于水后加 入过量的BaCl 2溶液		猜想一不成立
	步骤二	取步骤一的上层清液加入MgCl 2溶液2﹣3mL	无明显现象	猜想三成立

【评价交流】小华认为步骤二也可以用MgSO ₄代替MgCl ₂，大家不同意他的观点，理由是 　　。

【拓展延伸】请你总结上述实验成果，写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式 　　。