初中化学实验探究物质的性质或变化规律解答题

某“自加热食品”发热包的主要成分为生石灰、活性炭、铝粉、铁粉、碳酸钠和氯化钙，其使用说明如图1：

某化学兴趣小组对发热包进行了如下探究。

探究Ⅰ：发热包的发热原理

将发热包中固体倒入烧杯中，加入适量水，发生剧烈反应，水很快沸腾。反应结束后，烧杯底部有大量固体，继续加水搅拌，过滤、洗涤、干燥，得到固体混合物。

（1）发热包中的某成分与水反应放出大量的热，该反应的化学方程式是　　。

探究Ⅱ：固体混合物的成分

查阅资料：单质铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应，并产生H₂。

小组同学认为固体混合物的成分可能是：活性炭、铝粉、铁粉、碳酸钙和氢氧化钙。为进一步探究其成分，小组同学设计并进行如下实验：

（2）取少量固体于试管中，加水振荡，静置，滴入几滴酚酞溶液，溶液变为红色，证明固体中含有　　。

（3）另取少量固体于锥形瓶中，逐渐加入稀盐酸至不再产生气泡为止（如图2），反应停止后瓶底有黑色固体剩余，溶液呈浅绿色。

①反应停止后，瓶底的黑色固体为　　，判断依据是　　。

②当观察到　　现象，证明固体中含有CaCO₃。

③证明固体中含有铁粉的现象是　　。

（4）设计实验方案证明固体混合物中含有铝粉。（可供选择的试剂：CuCl₂溶液、稀盐酸、NaOH溶液）

如图是实验室制取气体的常用装置：

（1）仪器甲的名称是　　。

（2）若选B装置作为实验室制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为：　　。

（3）实验小组同学取一定浓度的盐酸和石灰石反应制取气体，反应的化学方程式为：　　。将生成的气体通入澄清石灰水中，未见变浑浊。为探究其原因，小组同学讨论后作出如下探究：

[提出猜想]A．石灰水完全变质；B．气体中有挥发出来的HCl气体。

[实验探究]小组同学设计了如下实验来探究。请你帮助完成实验，填写表中空格：

实验步骤	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量石灰水于试管中，并向试管中滴加几滴 　　试液，振荡	试液变红	石灰水未完全变质猜想A不成立
Ⅱ．将生成的气体通入硝酸银溶液中		气体中有HCl猜想B成立

写出步骤Ⅱ中反应的化学方程式　　。

[拓展延伸]实验室用上述药品和装置制取并收集一瓶纯净干燥的二氧化碳气体，装置接口连接顺序为：a→　　。（按顺序填装置接口对应的字母，全对才得分）

（1）如图为实验室制取并收集气体的装置图，回答下列问题。

①a仪器的名称是　　。

②实验室用高锰酸钾制取并收集干燥的氧气应选用的装置组合是　　（填序号）。

③若用F装置收集并测量氧气的体积，应在　　（填“d”或“e”）端连接量筒。

④实验室制取二氧化碳的化学方程式是　　，用B装置制取二氧化碳便于控制反应的发生与停止，制取时应将大理石放在　　（填“b”或“c”）处。

（2）某化学兴趣小组在学完金属活动性顺序相关知识后，他们做了钠与硫酸铜溶液反应的实验，发现并没有铜生成，而是产生蓝色絮状沉淀和少量黑色物质。于是他们进行了如下探究：

[实验探究1]取一块绿豆大小的金属钠，放入盛有20mL蒸馏水的烧杯中，发现金属钠浮在水面上，熔化成一个闪亮的小球并四处游动，发出嘶嘶的响声，收集反应产生的气体，发现该气体能燃烧。

[实验探究2]在上述反应所得溶液中滴加硫酸铜溶液，产生蓝色絮状沉淀。

[实验探究3]将蓝色絮状沉淀加热得到黑色固体。

[查阅资料]①钠在常温下能与水剧烈反应，生成一种碱和一种气体。②氢氧化铜受热易分解。③氧化铜为黑色固体。

[问题分析]①写出钠与水反应的化学方程式　　，点燃反应产生的气体前应该先　　。②写出产生蓝色絮状沉淀的化学方程式　　。

[实验结论]在金属活动性顺序中，活动性较强的金属　　（填“一定”或“不一定”）能将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

[反思与交流]钠与硫酸铜溶液反应产生少量黑色物质的可能原因是　　。

实验是学习化学的一条重要途径，通过实验以及对实验现象的观察，记录和分析，可以验证物质的化学性质。小明为了参加化学学科实验操作考试，在实验室练习了两个鉴别类的实验：“鉴别盐酸，氢氧化钠溶液和蒸馏水”“鉴别氢氧化钠溶液、氢氧化钙的溶液”，请完成下列各题：

（1）小明只用无色酚酞试液也将三种物质鉴别出来了，实验过程如下。请完善表格中的相关内容：

操作步骤	实验现象	实验结论
用A、B、C三只试管分别取三种待测液各5mL，分别滴入1﹣2滴无色酚酞试液，振荡		C是氢氧化钠溶液
将上面变色的溶液分成两份，	A试管中无明显现象，B试管中观察到的现象是	A是蒸馏水，B是稀盐酸，请写出该步骤中发生反应的化学方程式

（2）小明又用吹气的方法鉴别出了氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液。鉴别完毕，他将上述所有实验的废液全部倒入一个洁净的大烧杯中，得到无色溶液，请回答下列问题：

①该无色溶液中一定没有的阴离子　　（填离子符号）。混合过程中一定会观察到的现象是　　。

②该无色溶液中可能含有的溶质是　　（填化学式）。为了检验可能存在的物质，小明取无色溶液约2mL，加入镁条，若无明显现象，则没有该物质；若观察到有气泡产生，则一定有该物质存在，请写出该反应的化学方程式　　。

（3）根据小明的实验，你能得出盐酸的化学性质有　　（用字母填空）。

A．能与碱反应

B．能与活泼金属反应

C．能与碳酸盐反应

D．能与金属氧化物反应

E．能使无色酚酞试液变色

某化学兴趣小组同学用玻璃棒蘸取饱和FeCl₃溶液在酒精灯火焰上灼烧时，随着加热时间的持续，在1分钟内观察到玻璃棒表面颜色的变化依次为：黄色、红褐色、红棕色、黑色。同学们对此现象产生了疑问，于是他们对FeCl₃溶液加热，灼烧的变化进行了探究活动。

【查阅资料】

①酒精（C₂H₅OH）具有还原性，加热条件下能与Fe₂O₃反应；

②Fe与Fe₃O₄易被磁铁吸引，FeO是一种黑色固体，不能被磁铁吸引。

【实验一】

将大约20mL饱和FeCl₃溶液在蒸发皿中加热蒸发，沸腾后发现溶液中逐渐产生红褐色浑浊。

由此得出结论：

①FeCl₃溶液呈黄绿色是因为溶液中含有　　（用离子符号表示）。

②加热饱和FeCl₃溶液时，FeCl₃易与水反应生成红褐色固体和盐酸，反应的化学方程式为　　。

③由实验可知：FeCl₃溶液通过蒸发结晶的方式　　（填“能”或“不能”）获得FeCl₃固体。

【实验二】

将实验一蒸发获得的红褐色固体转移到坩埚中灼烧，颜色由红褐色变为红棕色，此过程发生分解反应：2Fe（OH）₃ $\frac{\underset{¯}{△}}{}$　　+3H₂O。

【实验三】

同学们对玻璃棒上产生的黑色物质继续探究：联系酒精的可燃性、还原性等相关性质，对黑色物质的成分提出了猜想，经讨论认为，可能是C、Fe、FeO、Fe₃O₄四种物质中的一种或几种。

为了测定黑色物质的成分，收集黑色物质，进行了如下表实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
①取黑色粉末，用磁铁吸引，观察现象	黑色粉末全部被磁铁吸引	黑色粉末中不含的物质是
②向装有黑色粉末的试管中加入足量的盐酸，充分反应，观察现象	固体逐渐溶解，但无气泡产生	综合①②实验现象判断，此黑色物质成分是

做酸碱实验时，小敏将稀盐酸逐滴加到氢氧化钡溶液中（如图），发现一直无明显现象，突然想起忘记加无色酚酞试液。为探究反应的进程，过程如下：（已知BaCl₂溶液呈中性）

【建立猜想】①氢氧化钡过量 ②盐酸过量 　　

【实验设计】

步骤一：取少量反应后的溶液于试管中，滴入几滴无色酚酞试液，溶液不变色，得出猜想①错误。

步骤二：继续探究

实验方案	实验操作	实验现象	实验结论
Ⅰ	重新取样，滴加少量AgNO3溶液	白色沉淀	猜想②正确
Ⅱ	重新取样，滴加足量Na2CO3溶液		猜想②正确
		白色沉淀	猜想③正确

（1）对方案Ⅰ的结论进行评价：　　。

（2）表格空白处的实验现象是：　　。

【表达交流】为确定猜想②是否正确，还可以选择的试剂有　　。

A．紫色石蕊试液 B．铜片 C．铁锈

除H₂、CO能还原氧化铜外，CH₄及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH₄能与CuO反应生成Cu、CO₂和H₂O．某拓展小组同学设计了如图所示实验装置（夹持装置省略），分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。

【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。

（1）将CH₄气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有　　（填序号）；

①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质

②B装置中的固体由白色变蓝色

③C装置中溶液变浑浊

【探究Ⅱ】对气体组成的探究。

（2）气体X可能由H₂、CH₄中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。

①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有　　；

②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H₂的结论，请对此结论作出评价，并说明理由　　；

【探究Ⅲ】对未知气体的探究。

（3）将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32．根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为　　。

某兴趣小组对“稀盐酸与石灰石是否恰好完全反应”展开了系列实验（稀盐酸与石灰石中杂质不反应）。

【实验操作】取一块状石灰石于试管中，往试管中加入5毫升稀盐酸。

【实验现象】①开始时固体表面有大量气泡；②反应停止后，试管底部有块状固体残留、固体表面无气泡；③试管内溶液无色。

【初步分析】（1）反应停止后，某同学根据上述实验现象进行初步判断，得出了石灰石没有反应完的结论。支持该同学得出这一结论的依据是　　（填上述实验现象的序号）。

【小组讨论】大家讨论后认为，要判断是否恰好完全反应，可以从液体和固体两条途径进行探究：一是探究残留液体中是否还有盐酸；二是探究残留块状固体中是否还有碳酸钙。

【继续探究】（2）对原残留液体是否还有盐酸的探究，有同学取原残留液体，滴加AgNO₃溶液、产生白色沉淀，再滴加稀硝酸沉淀不溶解。于是根据这一现象，得出了原残留液体中存在盐酸的结论。但小金认为根据这一现象是不能得出原残留液中存在盐酸的结论，小金的理由是　　。

（3）探究原残留液体中是否还有盐酸，真正需要检验的离子是　　。

（4）探究残留块状固体中是否还有碳酸钙。小丽取原残留块状固体用水洗净后加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，出现了　澄清石灰水变浑浊　的现象，于是得出残留块状固体中还存在碳酸钙。

【实验结论】在原反应结束时，稀盐酸与石灰石没有恰好完全反应，石灰石中碳酸钙有剩余。

除H₂、CO能还原氧化铜外，CH₄及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH₄能与CuO反应生成Cu、CO₂和H₂O．某拓展小组同学设计了如图所示实验装置（夹持装置省略），分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。

【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。

（1）将CH₄气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有　　（填序号）；

①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质

②B装置中的固体由白色变蓝色

③C装置中溶液变浑浊

【探究Ⅱ】对气体组成的探究。

（2）气体X可能由H₂、CH₄中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。

①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有　　；

②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H₂的结论，请对此结论作出评价，并说明理由　　；

【探究Ⅲ】对未知气体的探究。

（3）将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32．根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为　　。

新型洗涤剂过氧碳酸钠（Na ₂CO ₄）固体，能瞬间清除衣服上的汗渍、果汁渍等顽固污渍。它与水反应生成碳酸钠和其他化合物，某学习小组对产生的其他化合物进行探究。

实验1：溶解样品。取适量洗涤剂样品于烧杯中，加入适量蒸馏水，使之完全溶解，有气泡产生并形成无色溶液a。产生的气体能使带火星的木条复燃。

[提出问题]过氧碳酸钠与水反应生成的其他化合物是什么？

[猜想与假设]猜想一：H ₂O ₂

猜想二：NaOH

猜想三：H ₂O ₂、NaOH

猜想一、二、三除了遵循质量守恒定律外，猜想H ₂O ₂的其他理由是 　　。

实验2：验证

实验步骤	实验现象	分析与结论
①取适量溶液a于小烧杯中，加入稍过量的氯化钙溶液，过滤，得到清液b	产生白色沉淀	加入稍过量氯化钙的目的是 　　。
②取适量清液b于试管中，加入过量二氧化锰，振荡		证明过氧碳酸钠与水反应有H 2O 2生成
③将步骤②所得混合物静置，取少量清液于试管中，滴加氯化铁溶液	无明显现象

[实验结论]猜想 　　正确。写出过氧碳酸钠与水反应的化学方程式： 　　。

[反思与评价]该洗涤剂保存时应密封、防潮。

某同学用相同的两个玻璃罩探究蜡烛（主要含碳、氢元素）在其中的燃烧情况。

实验Ⅰ：如图甲，将三个盛有等量澄清石灰水的敞口容器编号，并等距离固定在铁丝上。在铁丝两侧点燃高、低两支蜡烛，立即用玻璃罩扣上，使铁丝处于正中位置。三个容器内石灰水变浑浊所需的时间如表格所示。

容器编号	1	2	3
时间/秒	3.2	5.0	11.1

实验Ⅱ：如图乙，将三支温度计的玻璃泡分别置于玻璃罩内的不同位置。点燃蜡烛，一段时间后，观察到B的示数明显增大，A、C示数增大不明显。

（1）根据表中数据，推测实验Ⅰ中，先熄灭的是　　（填“高”或“低”）蜡烛。

（2）通过上述实验，解释1号容器内澄清石灰水先变浑浊的原因　　。

（3）结合实验及相关知识分析，高层楼房着火时，一般情况下，合理的做法有　　（可多选）。

A．排队乘电梯依次撤离

B．向着火楼层的上方撤离

C．用湿毛巾捂住口鼻，弯腰跑离火场

D．若火势不大，可用灭火器材将火扑灭

学校化学兴趣小组的同学对酸碱中和反应进行探究：

[提出问题]氢氧化钠与盐酸能否发生反应？

[查阅资料]NaCl溶液显中性。

[进行实验]甲、乙两组同学分别进行实验，甲组同学先向试管中加入约2mL氢氧化钠溶液，再滴入酚酞溶液，溶液变红，然后逐滴滴入稀盐酸，边滴加边振荡，直到溶液恰好变为无色。

[实验结论]氢氧化钠与盐酸 　能　（填"能"或"不能"）发生反应。

[发现问题]乙组同学在滴入稀盐酸的过程中，观察到有气泡产生，所以确定本组所用氢氧化钠溶液已变质，其变质的原因是 　             （用化学方程式表示）。

[猜想与假设]同学们对变质的氢氧化钠溶液的溶质成分进行探究。

猜想Ⅰ：只有碳酸钠

猜想Ⅱ： 　                 

[查阅资料]CaCl ₂溶液、Ca（NO ₃） ₂溶液都呈中性。

[进行实验]实验过程如图：

回答下列问题：

（1）适合操作（一）的X溶液是 　　。

A．Ca（OH） ₂溶液

B．CaCl ₂溶液

C．Ba（OH） ₂溶液

（2）根据（1）中所选的X溶液，生成沉淀C的化学方程式为 　　。

（3）过滤操作中玻璃棒的作用是 　　。

（4）操作（二）可以为：取少许溶液D于试管中，滴加酚酞溶液，若溶液 　　则猜想Ⅱ成立。

[实验反思]通过本实验同学们认识到，氢氧化钠溶液必须 　　保存。

不用火，不用电，只需拆开发热包倒入凉水，就能享用美食的自热食品，受到消费者的追捧。

[查阅资料]Ⅰ．发热包中物质的主要成分是生石灰、碳酸钠、铝粉。

Ⅱ．铝和强碱溶液反应生成氢气。

探究一：发热包的发热原理

（1）小明买了一盒自热米饭，取出发热包加入凉水，发生剧烈反应，迅速放出大量的热，写出产生该现象的主要化学反应方程式　　；同时发热包内固体物质变硬、结块。依据观察到的实验现象，小明猜想发热包内的物质可能发生多个化学反应，写出其中一个反应的化学方程式　　。

（2）发热包上的安全警示图标有“禁止明火”，其原因可能是　　。

（3）小明向使用后的发热包中加入稀盐酸，并对产生的气体展开进一步探究。

探究二：确定气体的成分

[猜想与假设]小明认为该气体可能是：a．H₂； b．　　； c．CO₂和H₂的混合气体。

[实验设计]小明同学设计如图实验装置，对气体成分进行探究。

[实验验证]甲装置中的实验现象是　　，丁装置中黑色的粉末逐渐变为红色，试管口有水珠产生，证明猜想c正确。若甲、乙装置交换位置，　　（填“能”或“不能”）确定气体中含有CO₂，写出化学方程式并说明理由　　。

[总结与反思]通过以上探究，小明做出如下反思：

A．发热包应密封防潮保存

B．能与水混合放出热量的物质均可做发热包的发热材料

C．使用后的发热包应包好按照垃圾分类投放

你认为其中正确的是　　。

可燃冰的外观像冰，主要成分是甲烷水合物（甲烷分子和水分子组成）。某化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，设计了如下实验进行探究：

[提出问题]甲烷燃烧后生成哪些物质？

[查阅资料]①含碳元素的物质完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；②白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝色；③CO与人体内的血红蛋白结合，会造成人中毒缺氧。

[猜想与假设]猜想一：CO₂、H₂O；猜想二：　　；猜想三：CO₂、CO、H₂O。

[实验探究]将甲烷在一定量的纯净氧气中燃烧的产物依次通过如图所示的A～E装置（部分夹持、固定装置省略）进行验证：

（1）根据题设信息和查阅的资料推测猜想二的物质可能是　　。

（2）实验过程中观察到A中白色粉末变成蓝色，证明甲烷燃烧产物中有　　；稍后观察到B、E中澄清石灰水均变浑浊，D中红色粉末变成黑色，由此推断猜想　　成立。

（3）装置C的作用是　　；实验过程中A、B的装置顺序不能颠倒，原因是　　。

[反思与交流]

（4）日常生活中，使用含碳燃料时一定要注意通风，防止　　中毒。

K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O（三草酸合铁酸钾）为亮绿色晶体。小李和小赵同学在老师的指导下探究K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的热分解产物。

[查阅资料]①碱石灰可用于吸收CO₂、水蒸气

②含有Fe²⁺的盐溶液可与K₃[Fe（CN）₆]发生反应产生蓝色沉淀

③含有Fe³⁺的盐溶液可与KSCN发生反应生成红色溶液

[提出问题]样品完全分解后，除水蒸气外还生成哪些产物？

[猜想与假设]猜想一：气体产物中含有CO

猜想二：气体产物中含有CO₂

猜想三：气体产物中含有　　

[实验探究]

（1）探究气体产物。

小李同学对气体产物进行探究，设计如图实验（夹持装置及部分装置省略）：

实验中观察到装置B中澄清石灰水变浑浊，装置D中的固体变为红色。由此判断猜想　三　正确。

（2）探究固体产物。

小赵同学对固体产物进行如表探究：取K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O热分解后的固体产物（经实验证明无磁性）于试管中，加水充分溶解、过滤，再进行如表实验：

实验	现象	结论
取滤液加入硫酸	①	固体中含有K2CO3
取滤渣加入硫酸溶解后，分成两份	一份中加入K3[Fe（CN）6]	②	固体中含有FeO
	另一份中加入KSCN	溶液变为红色	固体中含有③　氧化铁

[实验结论]K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的热分解产物有　　种。

[拓展延伸]晒制蓝图时，用K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O作感光剂，其光解反应有FeC₂O₄生成。432g FeC₂O₄在一定条件下分解可以得到一种具有磁性的黑色固体和两种含有相同元素的气体，则两种气体质量的最简整数比为　　。