初中化学实验探究物质的性质或变化规律解答题

某污水中除含有少量泥沙外，还含有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^﹣、SO等离子，为充分利用资源，科研小组设计了如下流程回收几种离子：

（1）①②③④步骤均有一个相同的操作步骤；此操作步骤必须用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、　　；

（2）沉淀B的化学式为　　；

（3）加入过量稀盐酸可除去的物质有　；

（4）步骤③中反应的方程式为　　．

Na₂CO₃和NaHCO₃有很多相似的化学性质，例如它们都能与稀盐酸反应生成　　气体。某学习小组对它们的鉴别方法产生了探究兴趣。

【提出问题】如何鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃呢？

【查阅资料】（1）NaHCO₃固体受热分解生成碳酸钠和两种氧化物。

（2）Ca（HCO₃）₂可溶于水。

（3）通常状况下，NaHCO₃是一种白色晶体，溶解度小于Na₂CO₃的溶解度，饱和的Na₂CO₃溶液中通入CO₂气体，可生成NaHCO₃。

【作出猜想】猜想一：可用酚酞溶液鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

猜想二：可用加热的方法鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃固体。

猜想三：可用澄清石灰水鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

猜想四：可用CO₂气体鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

小组同学一致认为猜想一不正确，理由是　　。

【实验探究】请你与小组同学一起探究。

	实验操作	实验现象	实验结论
实验1	分别取少量的Na2CO3和NaHCO3 固体于试管中加热，并将产生的气体通入澄清石灰水	加热Na2CO3时，澄清石灰水无变化；加热NaHCO3时，澄清石灰水变浑浊
实验2	分别取少量Na2CO3和NaHCO3溶液于试管中，加入澄清石灰水	两支试管中均产生了白色沉淀	猜想三 不正确
实验3	往盛有饱和Na2CO3和NaHCO3溶液的两支试管中分别通入足量的CO2气体	观察到	猜想四 正确

【问题讨论】

同学们对实验2的实验现象进行分析。从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析，Na₂CO₃溶液与澄清石灰水发生反应的本质原因是　　，该反应的基本类型是　　。石灰水与NaHCO₃溶液也能反应生成白色沉淀，老师指出其反应原理较复杂，有待于今后学习中进一步探究。

【拓展应用】

除去固体Na₂CO₃中混有的少量NaHCO₃，可用的方法是　　（用化学方程式表示）。

课堂上，老师取20g蔗糖放入小烧杯中，加少量水使它润湿，注入10mL浓硫酸，搅拌，同学们看到蔗糖先变黑后“发酵”形成“黑面包”，同时还闻到了刺激性气味，同学们判断黑色固体是碳，原因是浓硫酸具有强　　．

形成“黑面包”的主要原因是什么？在老师的指导下，同学们开展了探究活动．

【猜想与假设】浓硫酸与碳反应，生成大量气体使黑色固体膨胀．

【查阅资料】

Ⅰ．浓硫酸与碳在加热条件下反应，生成物中有SO₂、CO₂两种气体．

Ⅱ．SO₂是一种具有刺激性气味的气体，能与Ca（OH）₂溶液反应生成白色沉淀．

Ⅲ．SO₂能使品红溶液褪色，而CO₂不能．

【实验探究】

为验证碳与浓硫酸在加热条件下生成的气体产物，同学们在老师指导下设计并进行如图实验：

【事实与结论】

（1）请将能得出对应结论的实验现象填入表中．

验证气体	实验现象	实验结论
SO2		有SO2产生
CO2		有CO2产生

（2）碳与浓硫酸反应的化学方程式是　　．

（3）浓硫酸与碳在加热条件下产生大量的SO₂和CO₂，使黑色固体膨胀，形成“黑面包”，猜想成立．

【反思与交流】

（1）小明同学提出，因老师的演示实验没有进行加热，所以同学们的探究实验无意义，其他同学一致否定了他的说法，理由是　　．

（2）若B、E中试剂交换，　　（填“能”或“不能”）得出有CO₂产生的结论，理由是　　．

（3）C中酸性高锰酸钾溶液的作用是　　．

氢氧化钾是一种常见的碱．某化学兴趣小组的同学依据绿色化学的核心及原则，利用所学的化学知识，设计了制备氢氧化钾的方案，同时还可制得纯碱等物质，具体流程如图所示（部分反应、条件和产物已经略去）：

【提出问题1】溶液C中的溶质除氢氧化钾外，还含有什么？

【猜想与假设1】猜想1：K₂CO₃   猜想2：Ca（OH）₂

【实验与探究1】小林同学设计了如下实验对猜想进行探究

实验操作	实验现象	实验结论
取少量溶液C于试管中，滴加稀盐酸		猜想1错误

同学们经过讨论分析后认为小林的实验结论不严密，理由是　　．

【提出问题2】固体D中的成分是什么？

【猜想与假设2】小军同学经分析认为一定含有CaCO₃，原因是　　（用化学方程式表示）；可能还含有　　．

【实验与探究2】请你设计一个简单可行的实验方案，证明固体D中存在猜想与假设2中可能还含有的物质　　（所用试剂只能为溶液）．

【表达与交流】由反应①和反应②原理制备纯碱的方法就是我国著名的“侯氏制碱法”，请写出反应①的化学方程式　　．

【反思与评价】请你写出以上物质制备流程方案中体现绿色化学的核心及原则的一点　　．

孔雀石主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃ （难溶于水），还含有少量SiO₂（难溶于水、不与稀硫酸反应）、Fe₂O₃等杂质。现以孔雀石为原料制取胆矾（CuSO₄•5H₂O）的部分工艺流程如图。

请回答：

（1）滤渣b的化学式为　　。

（2）溶液c中的溶质有（写化学式）：H₂SO₄、　　、　　。

（3）盐溶液d的颜色为　　；实验室蒸发溶液时用到的玻璃仪器有　　（写1种）

（4）在气体a生成CaCO₃的过程中，发生反应：CO₂+CaCl₂+2NH₃+H₂O＝CaCO₃↓+2X，X的名称为　　；孔雀石与稀硫酸反应生成气体a的化学方程式为　　。

某同学进行如图两个实验：

（l）甲实验中反应的化学方程式为　　；

（2）乙实验观察到的现象是　　，溶液由蓝色变成无色

（3）把甲、乙反应后的溶液倒入同一烧杯，发现有白色沉淀生成。他决定对白色沉淀的成分进行探究。

[查阅资料]硫酸钡不溶于酸。

[提出猜想]白色沉淀为：Ⅰ．　　；Ⅱ．Mg（OH）₂和BaSO₄；Ⅲ．Mg（OH）₂和MgCO₃。

[实验方案]

实验操作	实验现象与结论
过滤、洗涤白色沉淀备用；向白色沉淀中加入盐酸至过量	①若沉淀全部溶解，且无其它现象；猜想Ⅰ成立；其化学反应方程式为　　。 ②若　　且无气体产生，猜想Ⅱ成立。 ③若沉淀完全溶解，　　，猜想Ⅲ成立。

[拓展与思考]如果猜想Ⅲ成立，产生此结果的原因是做甲实验时　　；上述白色沉淀的成分不可能出现的组合是Mg（OH）₂、MgCO₃和BaSO₄，原因是　　。

小明在课外阅读中得知：氢氧化铜受热会分解生成氧化铜Cu（OH）₂═CuO+X，于是用CuSO₄溶液与KOH溶液反应制取氢氧化铜，并对氢氧化铜进行加热。

（1）生成物X的化学式为　　。

（2）制取氢氧化铜的化学方程式为　　。

（3）小明在加热氢氧化铜时，发现蓝色固体先变成黑色；继续高温灼烧黑色固体变成红色，同时有气体产生。为弄清这种红色固体的成份，进行了如下的探究：

[查阅资料]Cu和Cu₂O均为红色固体，且Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O。

[提出猜想]红色固体是：Ⅰ．CuⅡ．Cu₂OⅢ．　　。

[进行实验]

操作	现象	结论
①取灼烧后的红色固体1.44g于试管中，加入足量稀硫酸，加热并充分震荡，静置。	溶液由无色变蓝色，固体减少。	1.44g红色固体一定有：
②过滤、洗涤、干燥。	得红色固体

[结论分析]

①据上述实验现象，小明认为猜想Ⅲ正确。但有同学认为小明的判断不严谨，因为猜想　　也有相同现象。

②氧化铜高温灼烧由黑色变成红色的化学方程式为：　　。

③如要确定1.44g红色固体成分，还需要补充的操作是　　，再通过　　得出结论。

日常生活中，人们利用碳酸钠溶液具有碱性，清洗餐具上的油污，碱性越强，去油污的效果越好，小菁决定对影响碳酸钠溶液碱性的因素展开探究，请你参与．

用不同温度的水，配制溶质质量分数分别为2%、6%和10%的碳酸钠溶液，依次测量溶液的pH，记录数据如下表：

实验编号	a 1	a 2	a 3	b 1	b 2	b 3	c 1	c 2	c 3
溶质质量分数	2%	2%	2%	6%	6%	6%	10%	10%	10%
水的温度（℃）	20	40	60	20	50	60	20	40	70
溶液pH	10.90	11.18	11.26	11.08	11.27	11.30	11.22	11.46	11.50

请你分析表中数据回答：

（1）溶液碱性最强的是       （填实验编号）．

（2）要得出碳酸钠溶液的溶质质量分数变化与pH变化关系的结论，可选择的一组实验是       （填实验编号），结论是       ．

（3）在一定温度范围内，温度的变化与碳酸钠溶液的pH变化关系是       ．

（4）将10%的碳酸钠溶液从20℃持续升温到70℃，所测得的pH如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70
溶液pH	11.22	11.35	11.46	11.48	11.50	11.50

①当温度介于20℃～40℃时，温度对碳酸钠溶液的pH影响比较       （选填"大"或"小"）．

②小菁将适量碳酸钠粉末洒在沾有油污的餐具上，并冲入适量的热水，再进行擦洗，达到较好的洗涤效果，这是因为     ．

（5）碳酸钠溶于水，有部分碳酸钠能与水发生反应生成氢氧化钠，致使溶液呈碱性．实验室鉴别碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液可选用的试剂是      （填标号）．

a．酚酞试液 b．稀盐酸 c．氯化钠溶液 d．氯化钙溶液

（6）欲使碳酸钠溶液中的碳酸钠完全转化为烧碱，可在溶液中加入足量的物质（写名称）：      或      ，并充分搅拌，有关反应的化学方程式为         （写一个）．

为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1～2.5g进行系列实验。

[查阅资料]①氧化铜（CuO）为黑色固体。

②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O+Cu。

[进行实验]

实验1：取质量比1：11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，进行实验。

序号	1﹣1	1﹣2
装置
反应后物质的颜色、状态	黑色粉末中混有少量红色固体	红色固体有金属光泽，混有极少量黑色物质

实验2：取一定量的混合物，用1﹣2装置进行实验。

序号	木炭粉与氧化铜的质量比	反应后物质的颜色、状态
2﹣1	1：9	红色固体有金属光泽	混有少量黑色物质
2﹣2	1：10		混有很少量黑色物质
2﹣3	1：11		混有极少量黑色物质
2﹣4	1：12		无黑色物质
2﹣5	1：13		混有较多黑色物质

【解释与结论】

（1）配平化学方程式：　 　C+　 　CuO $\frac{\underset{¯}{\mathit{高温}}}{}$　 　Cu+　 　CO₂↑。

（2）实验1﹣2中，证明产生了CO₂的现象是　 　。

（3）实验1的目的是　                  　。

（4）实验2的结论是　                                               　。

[反思与评价]

（5）实验2没有进行质量比为1：14的实验，理由是　                    　。

（6）为检验2﹣4的红色固体中是否含Cu₂O，所需试剂是　       　。

科学兴趣小组的同学在学了俗称为苏打的碳酸钠后，得知它还有一个俗称为小苏打的"兄弟"，这个"兄弟"的性质是否和它相似？它们之间能发生转化吗？

小明查阅了资料，将相关信息整理如表：

俗名	苏打 纯碱	小苏打
化学式	Na 2CO 3	NaHCO 3
构成微粒	Na ^+ CO 3 ^2 ^﹣	Na ^+ HCO 3 ^﹣
溶解度（常温）	21.5克	9.6克
两者的转化	Na 2CO 3+CO 2+H 2O═2NaHCO 3	2NaHCO 3 Na 2CO 3+CO 2+H 2O

下面是小明同学进行的探究：

（1）用试管取适量NaHCO ₃溶液，向试管中滴加酚酞试液，观察试液颜色变化。此实验的目的是 　　。

（2）在研究Na ₂CO ₃与NaHCO ₃转化时，小明觉得Na ₂CO ₃转化为NaHCO ₃过程中，由于NaHCO ₃溶于水，整个过程不会有明显现象。老师笑着对小明说："做实验吧，实验会告诉你答案。"于是小明在老师的指导下，向饱和的Na ₂CO ₃溶液中通入CO ₂，起初无明显现象，继续不断地通入CO ₂，溶液中出现了白色沉淀。这让小明很疑惑：NaHCO ₃溶于水，为什么还有白色沉淀呢？小明经过思考，明白了白色沉淀产生的原因是 　　。

（3）在小明同学的带动下，兴趣小组又对NaHCO ₃的其他性质进行了探究，发现两"兄弟"既有相似的性质也有不同的个性。从微观角度分析，造成两"兄弟"不同个性的原因是 　　不同。

某同学发现家里的铜质水龙头表面出现了一层绿色的锈渍，经查阅资料，了解到这层锈渍的化学成分是碱式碳酸铜[Cu ₂（OH） ₂CO ₃]，并对Cu ₂（OH） ₂CO ₃受热完全分解后的产物进行探究。

【查阅资料】（1）碱式碳酸铜受热分解生成水蒸气、二氧化碳和一种黑色固体。

（2）白色无水硫酸铜遇水变成蓝色。

【提出猜想】该同学根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出以下猜想：

①可能是碳   ②可能是氧化铜   ③可能是碳和氧化铜的混合物。

他猜想的依据是 　 　，且碳和氧化铜都是黑色的。

【实验探究】实验Ⅰ：按如图进行实验，证明分解产物中有H ₂O和CO ₂（图中夹持装置省略）

实验Ⅱ：为验证猜想，他做了如下实验：向盛有少量黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，振荡，待完全反应后静置，观察现象。

【实验分析及结论】

实验Ⅰ中：证明产物中有水生成的依据是 　 　；澄清石灰水变浑浊，产物中有 　 　生成。

实验Ⅱ中：因为 　 　且溶液变成蓝色，所以猜想②正确，故碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为 　 　。

通过上述实验及结论分析可知，铜质水龙头生锈过程中与水、二氧化碳、 　 　有关。

【实验反思】为了防止铜质水龙头生锈，通常可采取的有效措施是 　 　。

【拓展应用】依据碱式碳酸铜受热分解的产物及所学酸碱盐的知识，该同学认为可以用稀盐酸除去铜质水龙头表面的锈渍，反应的化学方程式为 　 　。

已知：CO₂和SO₂既有相似性也有差异性。请回答相关问题：

气体		CO2	SO2
制备		石灰石与盐酸		Na2SO3与70%硫酸
相似性	溶解性	能溶于水	易溶于水
	与澄清石灰水反应	二者都产生白色浑浊
差异性	与KMnO4溶液	不反应	气体被吸收，溶液逐渐褪色

（1）化石燃料的气体产物中有CO₂和SO₂等物质，其中SO₂是形成　　的主要物质（填一污染名称）。

（2）制取CO₂的化学方程式是　　，可用于收集CO₂装置是　　。（选填如图序号）。

（3）写出Na₂SO₃与70%硫酸反应的化学方程式　　，制备SO₂发生装置用　　。（选填如图序号）。

（4）将收集满SO₂的试管倒扣在水中观察到的现象是　　。

（5）结合已知信息，请你设计实验证明化石燃料燃烧的气体产物中有CO₂（写出操作、试剂、现象、结论）　　。

已知：铝在常温下能与O₂反应，在铝表面形成一层氧化薄膜；Al₂O₃能溶于NaOH溶液。某课外小组对“铝与氯化铜溶液反应”进行如下探究。

①测得CuCl₂溶液的pH＜7；

②将铝片放入CuCl₂溶液中，没有观察到现象；

③取出铝片用NaOH溶液浸泡一段时间，再取出铝片洗净后放入CuCl₂溶液中，观察到铝表面产生无色气泡。

请回答下列问题：

（1）步骤①观察到CuCl₂溶液呈　　色，该溶液呈　　性（选填“酸”、“碱”或“中”）。

（2）步骤③中还可能观察到的现象是　　，产生此现象的化学方程式是　　。

（3）步骤②中没有现象的原因是　　。

（4）小组对步骤③产生的气体提成以下猜想：

a．可能是Cl₂；   b．可能是O₂；   c．可能是　　；

小组讨论得出c成立，理由是　　。

某校化学兴趣小组的同学在查阅资料时发现，H₂和CO都具有还原性，工业上常用于冶炼金属．该小组的同学为了探究H₂的还原性，他们设计了如下装置进行实验探究．

请你帮助该小组回答下列有关问题：

（1）装置a的名称是　　．

（2）A是一种实验室制取气体的发生装置，下列条件下，能够用A作发生装置的是（填编号）　　．

①液、液加热反应制气体     ②固、固加热反应制气体

③固、液不加热反应制气体     ④固、液加热反应制气体

（3）该小组的同学用盐酸和锌粒来制取氢气，则从A中出来的气体常含有氯化氢气体和水蒸气，在探究氢气的还原性时必须除去这两种气体，以防对实验结果造成干扰，则装置B中盛放的是　　，C中盛放的是　　．

（4）在实验过程中若观察到装置D中红色的固体粉末逐渐变成黑色，E装置中浓硫酸增重，则D中发生反应的化学方程式为　　．

如图一是某食品标签，小颖看到食品添加剂中有“碳酸氢铵”，感觉很惊讶，“碳酸氢铵”是臭粉啊，怎么可以放进食品？于是开展了以下探究，请你帮助完成下列相关问题。

（1）分析食品成分：营养物质：配料中含有多种营养物质，其中富含糖类的有　　；

食品添加剂：主要是盐类，酸类等物质。

（2）查阅资料：①食用级碳酸氢铵比较纯净，可作膨松剂，一般用在油炸食品中，水蒸食品中不用；

②常温常压下，1体积水约能溶解600体积氨气，其水溶液呈弱碱性。

（3）产生疑惑：臭粉为何可以作膨松剂？为何一般适用于油炸食品而不适用于水蒸食品？

（4）实验设计：实验装置如图，图二是检验装置，图三是收集装置，取适量碳酸氢铵分别置于两试管中，按如图进行实验。

（5）现象与分析：①图二：反应过程中的现象是　　，C中澄清石灰水变浑浊，当B中不再有气泡冒出时，A装置试管中固体消失、　　。

②图三：装置E的作用是　　，F中收集到氨气，说明氨气具有　　性质，取下F，塞上橡皮塞，用注射器向F中注入少量水，看到的现象是　　，拔出橡皮塞闻到氨味。

（6）解释与结论：①有臭味的碳酸氢铵添加到食品中，如果油炸，则含有的少量碳酸氢铵受热时完全分解，产生的气体使食品膨胀，且生成物可以迅速挥发而离开食品，没有残留物，其臭味会消失，碳酸氢铵发生反应的化学方程式是　　

②添加碳酸氢铵的食品如果水蒸，则　　。

通过上述探究小颖明白了：高纯度的碳酸氢铵可以作为食品添加剂，但同一食品添加剂并不适合所有食品，使用食品添加剂需严格控制用量。