初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

某化学兴趣小组对课本介绍的三种金属Mg、Fe、Cu的金属活动性进行探究。
【提出假设】a：Fe金属活动性比Mg强，
b：Mg金属活动性比Fe强
【查阅资料】在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属活动性越强。
【实验设计】同温下，取质量相同的这三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量的稀盐酸中反应，观察现象。
【回答问题】（1）三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是

A．除去氧化膜，利于直接反应	B．使表面不平整，易反应
C．使表面光亮，易观察现象	D．使反应金属温度相同，易反应

（2）填写下表中的有关现象和结论：

	Fe	Mg	Cu
与盐酸反应现象	放出气泡速度缓慢	放出气泡速度快	_________________
结论	原假设中_______不正确（填“a”、“b”、“ab”），理由___ ____；三种金属的金属活动性顺序为____＞_____＞______。

生活中常遇见铜制品生锈的情况。活动课上，同学们设计实验对铜锈进行了如下探究活动。
探究活动一：验证铜锈的组成
【查阅资料】
① 铜锈为绿色，其主要成分是Cu₂(OH)₂CO₃。
② 白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色。
③ 碳不与稀硫酸反应。
④ 氧化铜为黑色固体，能与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液。
【进行实验1】
同学们设计了下图所示装置并进行实验。

实验操作	实验现象	实验结论
① 按上图组装仪器，装入药品。 ② 加热铜锈，直至不再有气体产生，停止加热。	绿色固体变为黑色；硫酸铜粉末变为蓝色；烧杯中液体变浑浊。	加热铜锈生成的物质有_____；铜锈由_____元素组成；烧杯中发生反应的化学方程式为______。
③ 冷却后，向试管中固体加入适量稀硫酸，稍加热。	黑色固体溶解，溶液变为蓝色。

探究活动二：探究铜生锈的条件
【进行实验2】
同学们进行了下面的4个实验，每天观察一次现象，一段时间后，发现只有实验4中的铜丝生锈了，且与水接触的部分生锈更明显。

下面是一些关于铁的实验研究，试按要求填空。

（1）模拟工业炼铁(装置图如右图)：在硬质玻璃管内加入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内空气后，再用酒精喷灯加热A处药品。
① 硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为： 。
② 试管B中发生反应的化学方程式为： 。
③ 该装置的主要缺点是 。
（2）铁锈蚀的探究
某化学兴趣小组进行家庭化学实验“探究铁锈蚀的原因”，设计如下图所示。他们预设的实验结果是仅有图Ⅲ中的铁钉生锈。但经过一周时间的观察，他们发现三支试管中铁钉都生锈了。

老师在听取了同学汇报后，做了如下实验帮助同学分析原因：取4份等量自来水样，经过不同的方法处理后，用数字传感器测定水样中的溶解氧，并进行如上图(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的实验。
水样溶解氧数据如下：

自来水	1号水样	2号水样	3号水样	4号水样
处理方法	不处理	煮沸 密封迅速冷却	煮沸 密封自然冷却	煮沸 敞口冷却
溶解氧(mg/L)	5.37	0.52	0.66	3.44

[教师实验的现象记录(部分)]用2号水样进行的如图Ⅱ的实验中：一天后，铁钉有轻微生锈，从第二天到第七天，铁锈不再增加。
参考所给数据分析：①学生实验中：图Ⅰ中铁钉生锈的原因可能是 ；
图Ⅱ中铁钉生锈的原因可能是 。
②教师实验所记录的实验现象的原因可能是 。

在学习了金属的化学性质后，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】a．可能与硫酸的质量分数有关；b．可能与锌的形状有关。
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。

（1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式______________。
（2）小兵用下图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是__________________，氢气应从_______（填e或f或g）管通入。

【收集证据】
（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的
实验编号是_______，
【得出结论】
（4）结论是________________________________________________________。
【评价与反思】
（5）锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。
______________________________________________________________________。

小光同学学习化学后知道，镁在氧气中燃烧会生成白色的氧化镁固体。但他在空气中点燃镁条时，却发现在生成的白色固体中还夹杂着少量的淡黄色固体。
【提出问题】为什么会生成淡黄色固体?
【查阅资料】小光查阅资料，记录了下列几种物质的颜色：

物质	MgO	MgCl2	Mg3N2	Mg（NO3）2	MgCO3	Mg（OH）2
颜色	白色	白色	淡黄色	白色	白色	白色

其他同学认为不必查阅氯化镁的是_________________________；
【提出猜想】分析资料：小光认为淡黄色固体可能是由镁与空气中的____反应生成的；
【实验探究】小光设计实验证实了自己的猜想，他的方案可能是__________________；
【实验结论】根据小光的实验结果，写出镁条在空气中燃烧时发生的两个反应的化学方程_______________________、________________________；
【反思与评价】通过上述实验，你对燃烧的认识______________________________。

（本题共9分）碱式碳酸铜又称铜绿，是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质。某化学兴趣小组同学发现Cu₂(OH)₂CO₃受热分解后除生成CO₂和 H₂O外，试管中还有一些黑色粉末状固体。请结合所学知识，回答下列问题：
（1）若要证明有CO₂和H₂O生成，应选择下图的装置是（填字母序号）；理由是。

（2）探究黑色粉末的成分。
【猜想与假设】
该黑色粉末可能是①碳粉、②氧化铜、③；
小明同学经过认真分析，认为上述猜想一定不正确（填序号）；其理由是；
【查阅资料】
a．碳粉与氧化铜均为不溶于水的黑色粉末；
b．氧化铜能与稀盐酸反应形成蓝色溶液；
c．碳粉既不与稀盐酸反应也不溶解在稀盐酸中。
【实验验证】
请你帮小组同学完成下述实验报告。

实验步骤	实验现象	实验结论
		猜想②正确

（3）铜绿[Cu₂ (OH)₂CO₃]受热分解的化学反应方程式：。

铜制器物在潮湿环境中表面会产生绿色的锈迹，俗称铜绿。某化学学习小组对铜绿成分产生了浓厚兴趣。
【提出问题】铜绿中除铜元素外还有其它什么元素？
【查阅资料】①无水硫酸铜遇水变蓝色；
②碳与一般的酸不反应；
③CuO+H₂SO₄(稀)=CuSO₄+H₂O。
【实验探究】该小组同学找到了一些铜绿粉末并进行了如下实验：

【观察分析】A装置中绿色粉末变为黑色；
B装置中无水硫酸铜变为蓝色；
C装置中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为。
【实验结论】铜绿中除铜元素外还有、和碳等元素。
【交流讨论】根据铜绿的组成，小组同学对A装置中产生的黑色粉末的成分有如下两种不同的猜想：
（1）全部为CuO（2）CuO和C的混合物
【深入探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	①	猜想（1）正确
②①取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	②	猜想（2）正确

【实验结论】化学学习小组同学通过实验证明猜想（1）正确。
【反思应用】根据铜绿中所含元素，可知铜生锈不仅与空气中的氧气、水有关，还可能与空气中的等有关；要保护博物馆里的青铜器，减缓生锈，我们可以减少青铜器与接触。

（1）目前世界上一半以上的铜用于电力和电信工业，是因为铜具有（填字母）

A．导热性

B．延展性

C．导电性

D．金属光泽

（2）我国第四套人民币的硬币从1999年开始发行，一元为钢芯镀镍（Ni）,五角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢。在选择铸造硬币的材料时需要考虑的因素是有（填一条即可）。
①镍能与盐酸或稀硫酸反应，生成可溶于水的正二价镍的化合物，并放出氢气。其反应没有铁与酸反应剧烈。镍与盐酸反应的化学方程式为．
②用镍片、硫酸亚铁溶液和溶液做实验也能判断Ni 、Fe、Cu的金属活动性顺序。三种金属的活动性顺序为。
（3）若将一定质量的Zn放入CuCl₂和MgCl₂的混合溶液中，充分反应后过滤，所得滤液中一定含有的溶质是。
（4）活动课上小明将一枚五角币放在酒精灯火焰上加热片刻，发现表面变黑。
【假设与预测】假设I．五角币加热变黑，是因为酒精灯内焰的黑烟附着在五角币的镀铜上；
假设II．五角币加热变黑，是因为五角币上的镀铜与______发生了化学反应。
【实验与事实】
实验一：用洁净的干布擦一擦五角币上的黑色物质，黑色物质不易被擦去；再另取一枚五角币放在石棉网上，用酒精灯加热片刻，五角币也变黑。
实验二：取一块铜片放入小试管中并塞上橡皮塞，然后用酒精灯加热直至试管中铜片变黑；再将铜片反转到另一面，加热片刻，铜片不再变黑。
【解释与结论】上述实验一和实验二证实，假设 __ ___不成立。
【表达与交流】铜片在空气中加热，发生的化学反应方程式为___ ___。

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。

用久置的镁条做实验时，需要用砂纸把表面的灰黑色打磨掉，直到露出光亮的银白色。实验小组同学对镁条表面“灰黑色外衣”的成分进行如下探究。
【提出问题】镁条表面“灰黑色外衣”的成分是什么？
【猜想与假设】
Ⅰ.是镁与空气中的氧气反应生成的氧化镁。
Ⅱ.是镁与空气中的二氧化碳反应生成的黑色碳单质。
Ⅲ.根据铜锈的成分是碱式碳酸铜，推测镁条表面的“灰黑色外衣”是镁在潮湿的空气中生锈得到的碱式碳酸镁。
同学们经讨论，从颜色上否定了只含有氧化镁，因为氧化镁是_____________。
【查阅资料】
① 碱式碳酸镁的性质有：受热可分解；常温下能与稀硫酸反应。
② 白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色。
③ 碳不与稀硫酸反应，但与浓硫酸在加热条件下能反应并生成CO₂、SO₂和H₂O。
同学们认为碳与浓硫酸反应生成三种产物的共同点是 （答出一点即可）。
【进行实验】
（1）同学们用久置的镁粉进行了如下实验。

实 验 装 置
实 验 现 象	①无水硫酸铜粉末逐渐由白色变为蓝色 ②澄清石灰水变浑浊
结 论	久置的镁粉中除镁元素外，还含有的元素是 久置的镁粉中含有碱式碳酸镁

（2）同学们发现，经加热一段时间后，试管中镁粉会突然“噗”地燃烧起来，出现红热，很快停止，并有黑色固体粘附在试管壁上。
①将试管取下，冷却后加入足量稀硫酸，大部分固体溶解，并有气泡出现，但黑色固体没有消失。请写出有气体生成的一个反应化学方程式__________________。
②将实验①试管中的混合物进行_________________（填操作名称），除去其中溶液，向黑色固体中加入浓硫酸，加热。黑色固体全部溶解，得澄清溶液并伴有刺激性气味的气体产生。
实验（2）说明，镁在CO₂中可以燃烧，生成了碳单质。
【实验结论】
综合上述实验现象，实验小组认为镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳和碱式碳酸镁。
【反思与评价】
有的同学提出，实验（2）不足以证明镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳，他的理由是_____________。

某研究性学习小组为探究镁与水的反应，设计如下实验：
步骤1：将镁条用砂纸打磨至光亮，分成两等份。
步骤2：将一份光亮的镁条置于冷水中，几乎没有观察到任何现象。
步骤3：将另一份光亮的镁条置于热水中，观察到有气泡产生。
（1）将镁条用砂纸打磨至光亮的原因是。
（2）经百度可知，活泼金属与水反应生成对应的碱和氢气，如果金属活动性越强，生成的碱的碱性越强。某同学就向步骤3的烧杯中滴加酚酞试液，观察到镁条的表面有明显的红色出现。该反应的化学方程式：，反应类型是（基本反应类型）。
（3）步骤2和3对比可知，影响镁与水的反应速率的一个因素是。
（4）根据以上信息，若将金属钠加到硫酸铜溶液中，可能观察到的现象是。

现有下列试剂：硫酸铜溶液、硝酸银溶液、硫酸铝溶液、铜片、铝片。某校九年级1班化学兴趣小组设计了下列实验方案，请你和他们一起探究银、铝、铜三种金属的活动性强弱。

实验步骤	实验现象	实验结论
把铝片打磨后，放入装有a:___ ________烧杯中，观察	铝片表面覆盖一层b:	三种金属的活动性由强到弱的顺序为： e:
把铜片打磨后，放入装有c:___________烧杯中，观察	铜片表面覆盖一层d:

写出其中一个反应的化学方程式:。

(10分)某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
（1）常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：

金属活动性由强逐渐减弱某同学用硫酸铜溶液把"铁刀变成铜刀"，其反应的化学方程式为，该反应的基本反应类型为。
（2）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。

甲
[提出问题]生成的气体中是否含有一氧化碳?
[实验与讨论]
①打开 $K$，缓缓通入干燥的氮气一段时间。
②关闭 $K$，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是。

[实验求证]
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验， $A$中的固体应选用，B中溶液为澄清石灰水，若 $A$中黑色固体出现了红色， $B$中澄清石灰水，可说明气体样品中含有一氧化碳。
[实验反思]
炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比(填"大于"、"等于"或"小于")3∶8。

小明同学对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】
a.可能与硫酸的质量分数有关；
b.可能与锌的形状有关。
【查阅资料】
锌的化学性质比较活泼，在常温下的空气中，表面生成一层“保护膜”，可阻止进一步氧化。该“保护膜”可以和酸反应，但不产生氢气。
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。

实验编号	硫酸的质量分数（均取20mL）	锌的形状（均取1g）	氢气的体积(mL)（均收集3分钟）
①	20%	锌粒	31.7
②	20%	锌片	50.9
③	20%	锌粒	61.7
④	30%	锌片	79.9

（1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式______________________________。
（2）小兵用图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是_______________________，氢气应从________（填e或f或g）管通入；

【收集证据】
（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是____________；
【得出结论】
（4）结论是_____________________________________________________；
【评价与反思】
（5）下表是小兵第①组实验的详细数据。

时段（均为1分钟）	第1分钟	第2分钟	第3分钟	第4分钟	第5分钟	第6分钟
H2的体积	3.1mL	16.7mL	11. 9mL	9.6mL	7.6mL	6.0mL

请描述锌与硫酸反应的先慢后快最后又变慢的原因___________________________；
（6）你认为锌与硫酸反应的快慢可能还受因素影响？
（7）取某厂生产的生铁样品6g，与100g足量的稀硫酸充分反应后，称得剩余物质的总质量为105.8g。
①生成气体的质量为克；
②该厂生产的生铁样品中铁的质量分数是多少？（写出具体的过程，结果精确到0.1%）
③该厂生产的生铁是否合格？（填“合格”或“不合格”）

小明同学在学习酸的性质时，他用大小、外形均相同的铝片分别和H⁺浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。他意外地发现：铝片与稀盐酸反应放出气泡的速度明显快于与稀硫酸反应放出气泡的速度。是什么原因导致了反应现象的差异呢？小明从微观角度分析得出，H⁺浓度相同的盐酸、硫酸中，只是所含 不同。
小明提出了如下猜想：
①Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—对反应无影响；
②Cl^—对反应无影响，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
③Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
他进行了如下实验探究：

组别	相同的铝片	H^+浓度相同的酸	反应片刻后添加某种试剂（少量）	添加试剂后的反应现象	结论
1	1g铝片	5mL盐酸	Na2SO4	无明显变化	（填离子符号，下同） Na^+和对反应无影响
2	1g铝片	5mL硫酸	NaCl	明显加快	对反应有促进作用

针对上述探究过程回答下列问题：
（1）请你将表格中的空格补充完整；
（2）上述猜想 是成立的；
（3）若将第2组实验中添加的试剂NaCl改为HCl气体， （“能”填“不能”）完成探究任务。