初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

2009年春节联欢晚会上，刘谦的魔术表演激起了人们强烈的好奇心，并在全国范围内掀起了魔术表演的热潮。在学校科技节活动中，一位九年级同学给低年级同学表演了一组化学小魔术，请你利用所学化学知识揭开其中之谜。

魔术一“奇花变色”
道具如图25-1所示，该魔术中可观察到“铁树”上浸有无色酚酞试液的棉团由白色变为 ▲ 色。该魔术中没有涉及的性质是  ▲ （填字母序号）。
A．氨分子是不断运动的  B．氨分子有一定质量  
C．浓氨水具有挥发性    D．氨气的水溶液显碱性
魔术二“瓶吞鸡蛋”
道具如图25-2所示，将注射器中NaOH浓溶液注入瓶中，片刻后会看到鸡蛋被“吞”入瓶中。该魔术中涉及的化学反应为  ▲ （用化学方程式表示）。
魔术三“水中生火”
道具如图25-3所示，当通过导管向热水中通入氧气时，白磷在水下燃烧。该魔术说明燃烧需要的条件为：①可燃物；②达到燃烧所需要的  ▲ ；③有充足的  ▲ 。
魔术四“‘清水’变‘牛奶’”
道具如图25-4所示，当A溶液加到烧杯中，无色溶液变成白色浊液。若A为酸溶液，则A、B的可能组合：A为  ▲   ；B为  ▲ 。（只需写一组）

（10宁夏19）．某学校化学学习小组设计出如图所示装置，并进行白磷燃烧实验。

（1）当烧杯内的水受热，温度计显示30℃时，打开活塞，在盛有水的试管中有气泡均匀逸出，白磷未燃烧，关闭活塞。锥形瓶内反应的化学方程式是：___________________。白磷未燃烧的原因是                       。
（2）随着水温升高，温度计显示45℃时，再次打开活塞，白磷在水里燃烧。常言道，水火不相容。水能灭火的原因是                   。而本实验中白磷在水里还能够燃烧的原因是                                。
（3）本实验装置的A部分还可以用于制取的气体是     ，收集方法是          ；也可用于制取    气体，化学方程式是                              。

化学小组围绕燃烧与灭火的主题开展了相关活动。请你参与完成：

【知识回忆】可燃物燃烧的必备条件是          ；
【交流讨论】（1）改进后的装置（如图二）与图一相比，其优点是      。欲使图二中的红磷着火，可将试管从水中取出并    后才能对试管加热；
（2）将装有某气体的大试管口朝下垂直插入水中，使管口罩住白磷（如图三所示），结果观察到“水火相容”的奇观，则大试管中所装置气体可能是      ；
【综合应用】“水火不相容”是指水能灭火，其实水有时也可以“生火”，比如金属钾遇水会产刻着火，因为钾遇水生成H₂和一种碱，该反应是     （填“吸热”或“放热”）反应，其生成的碱的化学式为     。

某化学小组围绕燃烧与灭火的主题开展了相关活动。请你参与完成：

【知识回忆】可燃物燃烧的必备条件是            ；
【交流讨论】（1）改进后的装置（如图二）与图一相比，其优点是           。欲使图二中的红磷着火，可将试管从水中取出并          后才能对试管加热；
（2）将装有某气体的大试管口朝下垂直插入水中，使试管罩住白磷（如图三所示），结果观察到了“水火相容”的奇观，则大试管所装气体可能是          ；
【综合应用】“水火不相容”是指水能灭火，其实水有时也可以“生火”，比如钾遇水会立刻着火，因为钾遇水生成H₂和一种碱，该反应是         （填“吸热”或“放热”）反应，其反应化学方程式为                         。

为研究锌和铝的金属活动性，某研究小组进行了如下探究。
（1）小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式                                         。
（2）小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，发现前者比后者反应快，原因是     
                                                                                                        。
（3）小芳在（2）实验中，还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。
【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？
【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；AlCl₃为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇。
【提出合理假设】假设a：该灰黑色沉淀可能含有                         ；
假设b：该灰黑色沉淀可能含有AlCl₃；
假设c：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。
【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。

实验编号	实验操作	实验现象
①	加入适量稀盐酸	有微量气泡，固体全部溶解，得到澄清溶液
②	加入适量蒸馏水	固体部分溶解
③	加入适量无水乙醇	固体部分溶解

 
【得出结论】由实验①可判断假设c            （填“成立”或“不成立”），再集合②和③可得出该灰黑色沉淀的成分是                                   。
注意：若答对（4）小题奖励4分，但化学总分不超过60分。
（4）你认为①中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？              （填“能”或“不能”），分别从设计方法和操作可行性的角度，具体说明理由                   
                                                                           。

探究活动一：在室温条件下进行如图所示实验。已知：试管内的镁条和铁片表面均被打磨洁净，且形状、大小均相同；同时加入两支试管中的稀盐酸的质量和质量分数均相等。
（1） 该实验的目的是________、________。两支长颈漏斗中产生的现象的不同之处是____ ___                                             _。
（2）若实验所用的金属均过量，则甲装置中产生的H₂比乙装置中产生的H2质量________（填“多”、“少”或“相等”）。（可能用到的相对原子质量：H－1  O－16  Mg－24  Cl－35.5  Fe－56）
探究活动二：为除去铜屑中混有的少量铁屑，并测定该混合物中铁的质量分数，现有如下A、B两组实验方案。
（3）两种方案，你认为不能达到目的的是________（填“A”或“B”），理由是________。
（4）在你所选取的方案中，若采用加热烘干的方式干燥滤渣，会导致测定的铁的质量分数________（填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法判断”）。

某同学家新换了淋浴喷头,从说明书上了解到该喷头是铜制镀铬的,他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬,为了了解铬与常见金属铝铜在金属活动性顺序中的相对位置关系,进行如下探究活动:
【查阅资料】①铬(Cr)是银白色有光泽的金属,在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜;②铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO₄)溶液……
③铝是银白色有光泽的金属,能与稀硫酸反应,生成无色的硫酸铝溶液……
【实验过程】取大小相同的三种金属薄片,用砂纸打磨光亮.

	实验一	实验二	实验三
实验方案
实验现象	铬片表面产生气泡缓慢,溶液变蓝色	无明显现象	铝片表面产生气泡较快
结论	铬能与稀硫酸发生反应,反应速率较慢	铜不与稀硫酸反应	铝能与稀硫酸发生反应,反应速率较快
三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系是

 
【回答问题】(1)用砂纸打磨金属片的目的是                            
(2)实验一所发生反应的化学方程式是                                    
(3)甲同学提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸,也能得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系,你认为       (填“可行”或“不可行”).
(4)乙同学认为只要选用三种药品进行实验就可以得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系,这三种药品是                               .
【归纳】比较金属活动性强弱的方法有:
①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
②通过金属与盐溶液反应判断金属活动性强弱.

为了探究二氧化碳能否与水发生反应生成具有酸性的物质，A、B两同学分别设计了探究实验的方案。A同学的实验方案是将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，观察溶液的颜色变化，如图甲所示。B同学的实验方案是取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥的小花，按图乙进行实验，观察小花颜色变化(紫色石蕊试液遇酸变红色)。

(1)图乙中，观察到纸花的颜色变化是：I．纸花变红 Ⅱ．      Ⅲ．纸花不变色 Ⅳ．       
写出实验Ⅳ中发生反应的文字表达式：                            。
（2）哪个同学的方案合理          。
(3)该方案合理的理由是                             。

已知某合金粉末除铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。某兴趣小组在老师的指导下，对合金粉末中铁、铜的存在情况进行了探究。
【查阅资料】铝与氢氧化钠溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O＝2NaAlO₂+3H₂↑（ 产物NaAlO₂溶于水）；Fe、Cu不与氢氧化钠溶液反应。
【猜   想】猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁。
猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有       （填名称）。
猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜。
【实验探究】下列实验仅供选择的试剂：10%盐酸、30%NaOH溶液。

实验方案	实现现象	结论
①取一定量的合金粉末，加过量的               ，充分反应后过滤，滤渣备用。	粉末部分溶解，并有气体放出。	合金中一定含有        。
②取步骤①所得滤渣，加过量的                 ，充分反应。	滤渣部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色。	合金中一定含有         。

 
【探究结论】猜想3成立。
【反思】一般来说，活泼金属能与盐酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。写出铝与稀盐酸反应的化学方程式                                。

在研究“铁生锈的条件”的实验中，某兴趣小组对实验进行了创新设计，请把实验报告补充完整。

【实验目的】铁生锈条件的探究。
【实验内容】取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象。

【实验现象】实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，且试管内空气体积减小。
【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的            （填名称）发生反应的结果。
【实验思考】
（1）当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管内的水的体积约占试管体积的     。
（2）该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和                 两种现象来判断铁丝反应进行的情况。
（3）用完的菜刀要擦干存放，理由是                                        。
（4）铝比铁活泼，但铝难腐蚀，原因是                                      。

铜器长期暴露在空气中会生成铜绿（俗称铜锈）。铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜不稳定，受热分解成黑色固体物质、无色气体和水。这种黑色固体和无色液体的成分是什么呢？
查阅资料：碱式碳酸铜的化学式是Cu₂（OH）₂CO₃。稀硫酸能与Fe₂O₃、CuO等金属氧化物反应，生成盐和水。
提出猜想：某同学根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体、无色液体的成分做出了一下猜想：
①无色气体为二氧化碳；②黑色固体为氧化铜；③…
实验验证：实验装置如图。

在此实验装置中，大试管的管口略向下倾斜的目的是        。
验证①：若猜想①正确，实验过程中应该看到澄清的石灰水                          。 产生此现象的化学方程式是                                。在反应完全停止加热时，针对熄灭酒精灯和把导管移出液面这两步操作，你认为应该先进行的操作是                                。
验证②：从装置中取下大试管并冷却到室温，然后向大试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡，静置后观察实验现象。若猜想②正确，观察到得实验现象应该是                      ，发生反应的化学方程式为                               。

某工厂产生的铜屑中含有少最铁屑．现要回收利用其中的铜，需除去其中的铁屑，张山同学设计了甲、乙两个实验方案：

（1）以上两个实验方案中，从回收利用率角度考虑，你愿意选择              。
（2）两个方案中都有过滤操作，该操作中必须用到的玻璃仪器有                     
（3）写出两个实验方案中有关反应的化学方程式：
方案甲                                                                 
方案乙                                                                 
（4）你能否再设计一个不同原理的方案？写出你的方案                         
                                                                         

(8分)在日常生活中，我们发现切过咸菜的刀更容易生锈．而除锈用稀盐酸比稀硫酸快。为了进一步验证上述现象，某校师生做了以下相关分组实验，请你根据自己平时课堂学习的体验一起参与讨论并回答相关问题。
【步骤一】未打磨的铝片浸入氯化铜溶液中，迅速产生大量气泡和疏松的紫红色固体，并放热，片刻后溶液由蓝绿色变成无色。
(1)若要正视紫红色固体中是否含有氧化铜，可用   ▲   溶液(填一试剂)加以检验。
【步骤二】未打磨的铝片浸入硫酸铜溶液中，一段时间内没有明显现象。
(2)比较步骤一、二，你能得出的结论是：      ▲       。
【步骤三】打磨过的铝片浸入硫酸铜溶液中，其操作、现象和结论见下表。
(3)试将“影响因素”选项前恰当的字母序号填入答题卡指定位置。

实验操作	使用现象	对比结论
Ⅰ．一片用粗砂纸单向用力打磨3次，将其浸入硫酸铜溶液，片刻后用镊子取出。	现象一：粗砂纸打磨的在划痕处有少量气泡，附着少量疏松的紫红色固体。	现象一与现象二对比，说明 ①   ▲
现象二：粗砂纸打磨的片刻内现象不明显。
Ⅱ．一片用特细砂纸往复打磨数次，再将其浸入硫酸铜溶液，片刻后取出。	现象三：特细砂纸打磨的表面产生较多细小气泡，表面均匀附着紫红色固体。	现象三与现象一对比，说明 ②   ▲
现象四：特细砂纸打磨的表面一段时间内没有明显现象。	现象四与现象三对比，说明 ③   ▲

 
★影响因素：
A．打磨时用力程度及均匀程度不同
B．选用砂纸颗粒粗细程度不同
C．由于摩擦生热又形成了新的氧化膜
(4)比较步骤三各实验操作中用砂纸打磨的作用是：              ▲          。
(5)请仔细观察下图：

试从微观粒子变化的角度分析该反应的实质是：
                                       ▲                               。

木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史。某兴趣小组的同学为了探究木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的气体产物是什么，提出了猜想：
a、气体产物可能是二氧化碳；
b、气体产物可能是一氧化碳；
c、气体产物可能是二氧化碳和一氧化碳的混合物。
（1）如果猜想a成立，写出气体产物通入澄清石灰水反应的化学方程式     。
（2）如果猜想b成立，写出木炭还原氧化铜反应的化学方程式     。
（3）同学们设计了如下图所示装置（铁架台已略去），通过实验探究气体产物的成分。

实验过程中观察到A、E装置中的澄清石灰水均变浑浊，C装置中的澄清石灰水不变浑浊，由此可得出该气体产物的成分为     。
（4）有同学提出，从简约装置、节约实验药品的角度出发，上图装置可进行改进，去掉A、B、C装置，用如图所示的装置同样可以探究出该气体产物的成分。请你写出其实验操作过程（写出操作步骤，不需要写出现象和结论）      。

进入9年级学习化学，我们亲身体验了一系列的探究实验，感受到了化学的无穷魅力。覃浪在回顾整理下列实验中提炼了许多探究方法。
实验一、探究二氧化碳与水的反应（取四朵用紫色石蕊溶液染成紫色的干燥的小花，进行下图所示实验）

实验现象：（I）、（IV）中的小花变红。
设计（Ⅱ）、（Ⅲ）实验的目的是：   43  。
该实验的探究方法是：设计分析   44  （填“A”或“B”或“C”，获得结论。
A．仅一个单因素的实验         
B．有多种因素的对比实验 
C．用前面实验的生成物继续实验
实验二、验证二氧化碳与氢氧化钠溶液也发生了反应
我们知道，二氧化碳能使澄清石灰水发生反应生成碳酸钙而变浑浊。彩云同学查阅资料发现：氢氧化钠与氢氧化钙化学性质十分相似，也能与二氧化碳发生反应，但此反应无明显实验现象，其反应的化学方程式为：   45  。她为了能证明氢氧化钠与二氧化碳在溶液中确实发生了反应，设计了如下方案。请你将她设计的方案补充完整：

	实验步骤和方法	实验现象	实验结论	启示
方案1	向一个软塑料瓶中充满二氧化碳，再注入少量氢氧化钠溶液，盖紧瓶盖，摇动塑料瓶。	46	47	从反应物二氧化碳的减少（压强减小）来判断反应的发生
方案2	48	49	50	从生成物的存在来判断反应的发生

 
官龙同学认为彩云同学设计的方案1中，不能得出CO₂与氢氧化钠是否确实发生了反应，理由是什么？   51  。