初中化学探究题

化学社团的同学在探究金属化学性质时，进行了如图1所示的实验。

图1实验中观察到的现象是：锌片表面产生气泡，铜片表面 　 　。锌和稀硫酸反应的化学方程式为 　                           　。

实验过程中小辰意外发现：当两种金属发生触碰时（如图2），铜片表面产生了气泡。

【提出问题】图2中铜是否发生了化学反应？产生的气体是什么？

【作出猜想】同学们对产生的气体进行了以下猜想：

小知猜想是二氧化硫；小辰猜想是氧气；小彬猜想是氢气。

他们作出猜想的理论依据是 　               　。

【查阅资料】

（1）将锌片、铜片用导线连接后平行插入稀硫酸中，铜片表面产生气体。该反应过程中金属失去的电子通过导线发生了转移。

（2）二氧化硫能使品红溶液褪色。

【设计并进行实验】他们设计了图3装置进行实验，将产生的气体分别通过导管与图4中的装置连接，验证自己的猜想。

	实验操作	实验现象	实验结论
小知	连接导管a与导管d，向品红溶液中通入气体一段时间		小彬的猜想正确
小辰	选用正确方法收集气体一段时间后，向试管内伸入带火星的木条	木条不复燃
小彬	连接导管a与导管 　 　（填序号），收集气体后用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，移开拇指点火	气体燃烧，听到轻微的“噗”声

【教师释疑】图1实验中，锌与稀硫酸反应，锌失去电子，酸溶液中氢离子在锌片表面获得电子生成氢气。

【学生感悟】图3实验中，酸溶液中的氢离子从铜片表面获得 　 　（选填“锌”或“铜”）失去的电子生成了氢气。

【得出结论】图2中两种金属触碰后铜 　 　（选填“有”或“没有”）发生化学反应。

【延伸应用】制造钢制船闸门时，为防止铁被腐蚀，常在钢闸门表面安装比铁更活泼的金属。这种金属可以是 　 　。（填序号）

A.锌

B.铜

C.银

氧气支持生命活动，也是一种重要的化工原料。

（1）实验室用如图所示的装置制取少量氧气。

①仪器a、仪器b的名称分别是 　 　、　 　。

②锥形瓶内发生反应的化学方程式是 　                     　。

（2）工业上有多种制取氧气的方法，如：

方法一：在低温、加压条件下，将空气液化。然后将温度升高至﹣196℃～﹣183℃之间，使液态氮气先蒸发，剩余液态氧气储存于钢瓶里。

方法二：利用电解水的方法制取氧气，将得到的氧气干燥。在低温，加压条件下，使之转化为液态，储存于钢瓶里。

①从构成物质的微粒视角分析，在方法一空气液化过程中，主要改变的是 　      　。

②某工厂用方法二制取氧气，发现氧气的产量略小于理论值，且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味。从元素守恒角度分析，该鱼腥气味的气体是 　 　（填化学式或名称）。

（3）氢气和氧气在Pd基催化剂表面可反应生成H₂O₂，其微观示意图如图：

“解离”时，结构被破坏的分子是 　 　（填化学式）。

（4）为探究双氧水的分解，进行以下两个实验：

①氯化物对双氧水分解的影响。

反应条件：6.0mL 30%双氧水，0.1g氯化物，室温；实验时间：1.5h。

实验数据如表所示：

氯化物	NaCl	MgCl2	CuCl2
放出氧气的体积/mL	2.0	4.0	420.0
双氧水的分解率/%	0.30	0.60	63.18

由上表可知，双氧水保存时应绝对避免引入的离子是 　 　（写离子符号）。

②pH对双氧水分解的影响。

反应条件：6.0mL 30%双氧水，60℃；

用NaOH溶液调pH；实验时间：1.5h。

实验结果如图所示：

由图可知，pH为 　 　（填数字）时，双氧水的分解率最高。

（5）用双氧水可制得“鱼浮灵”“钙多宝”。

①“鱼浮灵”主要成分是2Na₂CO₃•3H₂O₂，可迅速增加水体含氧量，其原因是 　                   　。

②“钙多宝”主要成分是CaO₂，常温下能与水反应生成氢氧化钙和氧气。长时间存放的过氧化钙中含有主要杂质是 　   　（填化学式）、Ca（OH）₂。

化学是一门以实验为基础的科学，实验是科学探究的重要手段。

（1）完成“探究某种盐的性质”实验，填写下表。

试管序号	甲	乙	丙
实验操作
实验现象	红色溶液	白色沉淀	无色气体
实验结论	该盐是 　       　（选填“NaCl”“Na2CO3”“Na2SO4”），其水溶液呈 　   　性。
实验解释	丙中发生反应的化学方程式：　            　。
实验计算	全班同学完成试管乙实验，共消耗质量分数为10.4%的BaCl2溶液50g，实验后最多收集到 　    　g白色沉淀。

（2）处理“CO₂的实验室制取与检验”实验废液。全班同学完成该实验共产生1000g含HCl废液（固体已除，大理石中杂质未参加反应），不能直接排放。

【实验方案】先测定废液中HCl的质量分数，再用熟石灰处理废液至中性。

【实验操作】

①称量 　 　g NaOH固体，溶解，配制30g 5%的NaOH溶液。

②取100mL小烧杯，倒入20g废液样品，插入pH计测定溶液的pH，向废液样品中逐滴加入5%的NaOH溶液。实验过程中溶液pH变化如图所示。

③投入 　 　g熟石灰处理剩余废液（写出计算过程）。

【实验反思】有同学提出也可以根据盐酸具有挥发性直接加热废液除去杂质HCl，并得到CaCl₂。写出你的观点及理由：　                         　。

某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干个小组展开探究。以下是教学片断，请你参加学习并填写空格。

【演示实验】将一定质量的稀盐酸加入盛有NaOH溶液的小烧杯中。

【提出问题】实验中未观察到明显现象，某同学提出疑问：反应后溶液中溶质是什么？

【猜憲与假设】针对疑问，大家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下，请补上猜想二。

猜想一：只有NaCl

猜想二：　               　

猜想三：NaCl和HCl

猜想四：NaCl、NaOH和HCl

乙组同学认为有一种猜想不合理，不合理的猜想是 　   　，理由是 　        　。

【实验探究】

（1）丙组同学取烧杯中的溶液少许于试管中，滴加几滴CuCl₂溶液，　     　（填实验现象），证明溶液中一定没有NaOH。

（2）为了验证其余猜想，各学习小组利用浇杯中的溶液，并选用了老师提供的pH试纸、K₂CO₃溶液、AgNO₃溶液，进行如下三个方案的探究。

实验方案	测溶液的pH	滴加K2CO3溶液	滴加AgNO3溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，对照比色卡，pH＜7		产生白色沉淀
实验结论	溶液中有HCl	溶液中有HCl	溶液中有HCl

【得到结论】通过探究，全班同学一致认为猜想 　   　正确。

【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论的活动过程给予肯定，同时指出（2）中存在两处明显错误。同学们经过反思发现以下两处错误：

①实验操作中的错误是 　                               　。

②实验方案中也有一个错误，错误的原因是 　                                 　。

石灰石是重要的化工原料。为研究石灰石的性质和用途进行如下探究。

Ⅰ．石灰石分解的探究

取三块形状大小相近的石灰石（长宽厚约为1cm×1cm×0.2cm），一块不加热，另两块分别在酒精灯和酒精喷灯（酒精化学式为C₂H₅OH）的火焰上加热2min（假设杂质加热时不发生变化）。探究过程如图所示，实验现象见表1。

表1 不同条件下的实验现象

实验组别	实验条件	试管B中的现象
甲	未加热	无明显现象
乙	酒精灯加热	呈浅红色
丙	酒精喷灯加热	呈红色

（1）通过甲、乙、丙三组对比实验，得出影响石灰石分解的因素是 　 　。

（2）丙组实验加热石灰石时，在火焰上方倒扣一个用澄清石灰水润湿的烧杯，石灰水变浑浊，出现浑浊的化学方程式为 　                   　。此实验能否推断石灰石煅烧产生二氧化碳，并说明理由：　                                         　。

（3）丙组实验中，向试管B中逐滴滴入稀盐酸，至红色恰好褪去，轻轻晃动试管，溶液自下而上又变为红色。解释产生上述现象的原因：　                           　。

（4）为检验丙组实验中的石灰石部分分解，设计实验：取研细后的粉末少许于试管中，

　          　（补充完整实验方案）。

Ⅱ．石灰石煅烧温度的探究

【查阅资料】生石灰质量的优劣常采用“活性度”来街量。“活性度”的测定方法：取一定质量的生石灰，加入一定量的水，用指定浓度的盐酸中和，记录所消耗盐酸的体积数（单位为mL）。消耗盐酸的体积数越大，“活性度”越高。

某研究小组在电炉内煅烧石灰石样品，并测定煅烧产物（CaO）的活性度，数据见表2。

表2 不同条件下煅烧产物的活性度（mL）

煅烧时间/活性度/煅烧温度	1050℃	1100℃	1150℃	1200℃	1250℃	1300℃
12min	790	836	868	808	454	412
16min	793	856	871	845	556	530
20min	795	863	873	864	617	623

（5）石灰石煅烧的最佳温度范围为1100～1200℃的证据是 　                     　。

Ⅲ．石灰石用途的探究

（6）石灰石是高炉炼铁的原料之一。石灰石能除去铁矿石中的SiO₂，同时能提高单位时间内生铁的产率。分析加入石灰石能提高生铁产率的原因：　                        　。

某兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和相关性质进行探究。

【气体制取】

（1）实验室用大理石与稀盐酸（1：2）制取二氧化碳的化学方程式为 　         　。

（2）稀盐酸（1：2）是指浓盐酸与水按体积比1：2进行混合所得的盐酸。已知所用浓盐酸中溶质的质量分数为37%，密度为1.19g/cm³；水的密度为1g/cm³。计算所得稀盐酸中溶质的质量分数（计算结果保留一位小数）。

【实验探究】用实验证明碳酸型饮料（如汽水）中含有二氧化碳。

兴趣小组同学用如图所示的装置进行实验：打开汽水瓶盖，立即塞上带导管的橡皮塞，将导管另一端伸入装有试剂的试管中。甲、乙两位同学分别用不同的试剂进行实验。

甲同学在试管中加入少量澄清石灰水，观察到试管内 　            　，由此得到结论：该汽水中含有二氧化碳。

乙同学在试管中加入少量紫色石蕊溶液，观察到试管内 　           　，乙同学认为也能得到甲同学的结论。

【评价反思】兴趣小组的同学对甲、乙两位同学的实验方案进行评价。

（1）丙同学认为甲同学的方案比较合理，其试管中发生反应的化学方程式为 　              　。

（2）丁同学质疑乙同学的方案不够严密，认为也可能是该汽水中的柠檬酸随气体进入试管，而引起紫色石蕊溶液的变色。兴趣小组的同学针对丁同学提出的质疑进行了如下探究：

①查阅资料：柠檬酸为无色晶体，易溶于水和酒精；常温稳定，熔点153℃，熔化后沸腾前分解，分解温度约为175℃；柠檬，柑橘等水果中含有柠檬酸。

②乙同学在自己实验的基础上，未增加任何试剂，接着进行了一步实验操作，该操作是 　     　，可观察到 　            　，该反应的化学方程式为 　           　。可以确认不是因为柠檬酸而引起紫色石蕊溶液的变色。

碳酸氢钠是一种应用广泛的盐，化学小组对其进行了探究。

（1）NaHCO₃可称为钠盐或碳酸氢盐，它是由Na⁺和　   　 （填离子符号）构成，医疗上能用于治疗胃酸（含有盐酸）过多症，反应的化学方程式为　              　。

【提出问题】实验室中如何制取少量NaHCO₃？

【查阅资料】

材料一：侯氏制碱的原理：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O。

材料二：研究发现，NaHCO₃溶于水时吸收热量，Na₂CO₃溶于水时放出热量。

【实验制备】根据侯氏制碱原理设计如图1所示装置制取NaHCO₃。

反应结束后，将试管中的混合物过滤洗涤，低温烘干得白色固体。

（2）烧杯中冰水的作用是　                         　。

（3）能进一步确认该白色固体是NaHCO₃的实验方案是

　                                   （须用到的仪器和药品：试管、温度计、水）。

（4）如图2中碳酸氢钠的溶解度在60℃后无数据的原因可能是　               　。

【性质探究】

常温下，取一定量的NaHCO₃溶液于烧杯中，插入pH传感器，向烧杯中持续滴加CaCl₂溶液，有白色沉淀生成，当溶液的pH变为6.68时开始有无色气体产生。反应过程中溶液的pH随时间变化如图3所示。

【查阅资料】

材料三NaHCO₃溶于水后，少量的HCO₃^﹣能同时发生如下变化：

变化①：HCO₃^﹣+H₂O→H₂CO₃+OH^﹣；

变化②：HCO₃^﹣→CO₃^2﹣+H⁺。

材料四：溶液的酸碱性与溶液中H⁺和OH^﹣数目的相对大小有关。常温下，当单位体积溶液中OH^﹣的数目大于H⁺的数目时溶液的pH＞7，反之pH＜7；单位体积溶液中所含的H⁺数目越大，溶液的pH越小。

【交流反思】

（5）NaHCO₃溶液显　   　 （填“酸”“碱”或“中”）性，结合材料三、四从微观角度说明原因：　                                              　。

（6）根据本实验，下列说法错误的是　 　 （填字母）。

a.pH＜6.68时生成的无色气体为CO₂

b.从0～30s，单位体积溶液中H⁺数目不断增大

c.不能用CaCl₂溶液鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液

学习了常见的酸、碱、盐后，同学们对碱的化学性质进行整理归纳，并在教师的指导下进行如下实验活动。

【验证实验】

序号	实验一	实验二	实验三	实验四
实验内容
实验现象	溶液变 　 　色	产生蓝色沉淀	无明显现象	无明显现象
分析与结论	Ca（OH）2能与指示剂作用	反应的化学方程式为	无法确定是否发生反应	无法确定是否发生反应

【发现问题】

通过实验，同学们发现实验三、实验四无明显现象，无法确定是否发生了化学反应。于是继续进行探究。

【探究实验】

Ⅰ.取少量实验三中的剩余溶液，滴加 　 　溶液，溶液仍为无色，证明稀盐酸和Ca（OH）₂溶液发生了化学反应，判断依据是溶液中 　      　完全反应了。

Ⅱ.取少量实验四中的剩余溶液，滴加 　    　溶液（填盐类物质），观察到产生白色沉淀，证明CO₂和NaOH溶液发生了化学反应。

【拓展延伸】

同学们针对实验四又进行了如图所示的对比实验：将充满CO₂的两支相同的试管分别倒扣入盛有不同液体的两个烧杯中，根据试管内液面上升的高度不同，确定二者之间发生了反应。请在图中？处填上适当的内容。

【总结提升】

（1）通过上述实验验证了碱溶液的化学性质。

（2）没有明显现象的化学反应，可以通过检验反应物消失（或减少）或有新物质生成的方法证明反应发生。

某化学兴趣小组绘制碱的化学性质，设计实验如图：

同学们选取四种碱来验证碱的化学性质，设计实验如图：

（1）实验一能够观察到的明显现象是溶液由无色变为 　 　色；

（2）实验二澄清石灰水变浑浊，验证了上述知识网络图中碱能够与 　      　反应；

（3）实验三发生反应的化学方程式为 　                       　；

（4）实验四产生白色沉淀，对反应后的物质进行过滤，并对滤液中溶质的成分产生了兴趣，经分析，滤液中一定有氢氧化钠，滤液一定显 　 　（选填“酸性”、“中性”或“碱性”）；

【提出问题】滤液中溶质除了氢氧化钠还有什么呢？同学们对滤液中溶质的成分进行了猜想和实验探究。

【猜想与假设】猜想一：溶质只有NaOH；

猜想二：溶质为NaOH和 　    　；

猜想三：溶质为NaOH和Ba（OH）₂。

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
a.取少量滤液于试管中，加入过量稀盐酸	无明显现象	由a、b两个实验的现象，得出猜想一正确
b.另取少量滤液于试管中，加入过量碳酸钠溶液

【反思与评价】

Ⅰ.同学们经过讨论认为，如果只向滤液中加入过量的一种试剂，也能得出猜想一正确的结论，该试剂为 　     　；

Ⅱ.实验后的废液直接倒入下水道，会造成环境污染，需将废液处理后再排放。

某校九年级“我们爱化学”活动小组的同学，在探究木炭与CuO反应时，完成了如图实验，请回答下列问题：

Ⅰ、如图所示装置进行实验，很快发现澄清的石灰水变浑浊；

（1）请写出C与CuO反应的化学方程式 　               　；

（2）实验结束时，应 　   　（填写下列操作代号）。

①先撤出导管，再熄灭酒精灯

②先熄灭酒精灯，再撤出导管

Ⅱ、小组中华雪同学通过仔细阅读教材，认为当木炭较多、温度较高时，该反应产生的气体中可能含有CO和CO₂，小组的同学们在老师指导下设计实验进行了验证：

已知：碱石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO₂和水。

（3）仪器B中所盛试剂为 　             　，其作用为 　             　。

（4）D中玻璃管盛装的试剂为CuO，E中盛装的试剂为澄清的石灰水。若A装置产物中确有CO，则应观察到的现象有：　                            　。

（5）实验前，需检查 　              　；点燃酒精灯前，先打开K，通入N₂一段时间，其作用为 　                          　。

（6）请指出上述实验中的一项缺陷 　             　。

（7）将1.44g炭和16.0g CuO在较高温度下反应生成Cu，理论上可生成 　    　g CO。

Ⅲ、小组中吴华同学通过查阅资料发现：Cu₂O为红色固体，难溶于水，可与稀硫酸反应生成Cu和CuSO₄。

（8）请设计简单实验验证CuO和足量炭反应后所得的红色固体中是否有Cu₂O：

　                      

。

为加深对酸的主要性质的认识，通过实验解释生活中的一些现象。在学完酸的化学性质后，老师组织同学们完成了以下实验活动。

【实验内容与分析】

实验一：按如图1所示完成实验。

实验二：往生锈的铁钉中加入足量的稀盐酸。

实验三：往滴有酚酞的氢氧化钠溶液中加入一定量的稀盐酸。

实验四：往5.3克Na₂CO₃粉末中加入足量的稀盐酸。

（1）实验一中，观察到石蕊溶液变 　 　色。

（2）实验二中，观察到溶液由无色变成黄色，一段时间后有气泡产生，请解释出现这两个现象的原因 　                                                     　。

（3）实验三中，观察到溶液由红色变成无色，由此现象分析，反应后所得溶液中，溶质成分的可能组合有（不考虑酚酞） 　                     　（用化学式表示）。

（4）请计算，实验四中理论上可以生成二氧化碳的质量为 　   　克。

（可能用到的相对原子质量：H﹣1 C﹣12 O﹣16 Na﹣23 Cl﹣35.5）

【应用与拓展】

（5）结合以上实验内容，请设计实验方案除去铜粉中混有的氧化铜，得到纯净的铜 　                                                                　。

（6）小明在征得老师的同意后，继续进行了如图2所示实验。

由上述实验可以得出氢氧化钙的哪些性质 　                                  　。

某研究性学习小组对铁、铜的金属活动性及实验后的废液进行探究，设计下列实验。

Ⅰ.铁、铜金属活动性比较

实验步骤	实验现象及结论
①将Cu丝插入盛有2mL稀硫酸的试管中	Cu丝无变化，没有发生化学反应。
②将Fe丝插入盛有2mL稀硫酸的试管中	Fe丝表面有气泡产生，其反应的化学方程式为 　                　。
③将Fe丝插入盛有2mL CuSO4溶液的试管中	Fe丝表面有 　 　色物质覆盖。

结论：通过上面实验，可知Fe的金属活动性比Cu 　 　（填“强”或“弱”）。

Ⅱ.将上面①、②、③实验后的液体收集在一烧杯中，对该烧杯中的废液进行分析。

（1）甲同学观察到废液呈现蓝色，认为废液中一定含有 　      　（填化学式）。

（2）乙同学用玻璃棒蘸取废液滴到pH试纸上，把试纸显示的颜色与 　   　比较，测得废液pH＜7，表明废液中还有硫酸。

（3）丙同学设想把废液进行回收，为了将废液中的溶质全部转化为FeSO₄，采取向废液中加入过量的Fe粉，待反应完全后，过滤，滤渣的成分为 　   　（填化学式）。滤液经蒸发结晶，可得到硫酸亚铁晶体。

我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”，为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献。纯碱的用途非常广泛，某化学兴趣小组的同学对它产生了浓厚的兴趣，设计了如图两个实验，并对反应后试管中残留废液进行探究。

【实验1】往一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加无色酚酞溶液，观察到溶液变成 　 　色。

【实验2】往另一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，观察到的现象是 　     　。同学们对实验2反应后的废液中溶质成分进行探究。

【提出问题】废液中所含溶质是什么？

【作出猜想】猜想一：废液中的溶质可能是NaCl、HCl

猜想二：废液中的溶质可能是NaCl、Na₂CO₃

猜想三：废液中的溶质可能是 　　

【设计实验】同学们为验证猜想，设计了如下实验：

方案一：

实验操作与现象	反应方程式	实验结论
小芳取少量废液于试管中，滴加澄清石灰水，有白色沉淀产生		猜想二正确

方案二：小明取少量废液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，发现溶液不变红色，小明认为猜想一正确。

【进行讨论】同学们一致认为小明的实验结论不正确，理由是 　              　。

【进行总结】分析反应后溶液中溶质成分，除要考虑生成物外，还需考虑 　     　。

【拓展与应用】现有14.9克纯碱样品（含Na₂CO₃和NaCl的混合物），将其放入干净的烧杯中，加入89.5克水使其完全溶解，向所得溶液中缓慢加入一定溶质质量分数的稀盐酸（反应方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O）。产生气体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图所示，试回答下列问题：

（1）产生CO₂的质量为 　 　克。

（2）所用稀盐酸中溶质的质量分数是多少？　 　（写出具体的解题过程，下同）

（3）滴入稀盐酸至恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数是多少？

化学科技小组的同学进行了某探究实验将一定量的锌粉投入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。

（1）写出锌粉与硝酸铜反应的化学方程式是 　                      　；

（2）探究蓝色滤液的成分。

【提出问题】蓝色滤液中溶质的成分是什么？

【作出猜想】猜想一：Zn（NO₃）₂；

猜想二：Zn（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂；

猜想三：　                                　；

上述猜想中，该小组有同学直接判断猜想一不合理，理由是 　                　；

【实验设计】为进一步验证上述猜想，科技小组的同学设计了如下实验。

实验操作	实验现象	实验结论	相关化学方程式
取少量蓝色溶液于试管中，滴加①	②	猜想三成立	③

【结论分析】猜想三成立，则滤渣中一定含有 　 　。

下列图示中，A~E为实验装置或仪器，请结合所学知识回答有关问题：

（1）E图中仪器①的名称是 　   　；

（2）实验室里用A装置制备氧气的化学方程式是 　                        　；

（3）实验室里制备二氧化碳的化学方程式是 　              　，请选择图中装置或仪器，组装一套实验室里制取二氧化碳的装置，该装置从左至右的顺序是 　    　（填字母序号）。