初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

某化学兴趣小组的学生研究过量的炭粉与Fe₂O₃在高温条件下反应的气体产物成分。探究过程如下：
（1）提出假设：气体产物全部是CO₂。
（2）查阅资料：a．氮气不能与炭粉及Fe₂O₃反应。
b．高温下可以发生下列反应：2Fe₂O₃+3C4Fe+3CO₂↑  C+CO₂2CO
（3）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝空气的环境下与过量炭粉充分反应。用实验中实际测得产生气体的质量，与理论计算得到的CO₂的质量进行比较。
（4）实验装置：如右图所示。

（5）实验操作：
①称量：反应前Fe₂O₃的质量3.20 g；炭粉的质量2.00g；玻璃管C的质量48.48 g。反应后玻璃管与残留固体共52.24 g。
②加热前先通一段时间氮气，再夹紧弹簧夹T，点燃酒精喷灯加热。
（6）问题分析：①用酒精喷灯而不用酒精灯的目的是                 。
②加热前先通一段时间氮气的目的是                 。
③理论计算：若氧化铁与炭粉反应的气体产物全部是CO₂，求3.20 g氧化铁完全反应时生成CO₂的质量。（写出计算过程）
④根据实验数据计算实验中实际获得气体的质量。（写出计算过程）
（7）结论：原假设          （能、不能）成立，理由是             。
（8）兴趣小组成员小聪想到家里新换的水龙头。他从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，请你参与。
【作出猜想】
猜想1：Cr>Fe>Cu；    猜想2：Fe>Cu >Cr；    猜想3：你的猜想是            。
【查阅资料】
①铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
②铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO₄）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。

实验	试管1	试管2	试管3
实验 操作
实验 现象	铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色	铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色	铜表面无气泡

【结论与解释】
①小聪得到的结论是猜想        正确。
②实验前用砂纸打磨金属片的目的是                  。
【知识运用】
将铬片投入FeSO₄溶液中，反应         （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出化学方程式                   。

某食品包装中防腐剂的主要成分是铁粉和生石灰，某化学兴趣小组对一包久置的这种防腐剂固体样品进行探究。
【提出问题】久置固体的成分是什么？
【查阅资料】常温下，铁与氯化铁在溶液中发生反应生成氯化亚铁。
【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca(OH)₂和CaCO₃
【实验探究】方案一

实验操作	实验现象	解释或实验结论
取少量久置固体于试管中，加入足量的_________。	固体逐渐消失，有大量气泡产生，得到浅绿色溶液	固体中一定含有___ _，一定不含Fe2O3

有同学认为该方案并不能得出“一定不含Fe₂O₃”的结论，理由是：_____________________。
方案二：将久置固体研碎并用磁铁充分吸引，取剩余固体用足量蒸馏水溶解，过滤

实验操作	实验现象	解释或实验结论
1．取少量滤液于试管中，加入碳酸钠溶液	产生白色沉淀	反应的化学方程式是： ___________________
2．取滤渣于试管中，加入足量稀盐酸，将生成的气体通入澄清的石灰水	①固体逐渐消失，有大量气泡产生，得到黄色溶液 ②澄清的石灰水变浑浊	固体中一定含有______

【反思评价】通过以上实验，仍然不能确定是否含有的物质是______________________。

追求真理、勇于探究是青年学生践行社会主义核心价值观中“敬业”内涵的体现。在央视CCTV—2《是真的吗？》的报道中，主持人用1．5V电池和口香糖中的“锡纸”取火，用剪刀将“锡纸”剪成中间窄两头宽的长条，将宽的两头连接电池两极，不一会“锡纸”从窄的中间部分开始燃烧起来（如图）。

请你探究
[提出问题]①为什么“锡纸”从窄的中间部分开始燃烧起来?
②“锡纸”是锡还是铝?
[反思交流]“锡纸”从中间开始燃烧，说明窄的中间部分比宽的部分先满足的燃烧条件是（1）        ；
[设计实验]“锡纸”是锡还是铝？小明设计了如下实验，你看到（2）________________现象，证明锡纸是铝而不是锡。上述化学反应方程式为（3）___________________________________。
 
[反思交流]“锡纸”是铝箔，上述实验至少能归纳出铝箔的两点物理性质是（4）_____________________；铝箔在空气中用火烧，难以点燃，原因是（5）______________________________；
你对用铝箔包装糖果有什么看法（6）_____________________________。

(15分)人类的生活和生产都离不开金属材料。
（1）铁是目前年产量最高的金属。
①高炉炼铁时需要的主要原料有铁矿石、焦炭、_______等。
②炼铁的反应原理主要是利用CO把铁从铁矿石中______出来（填“置换”或“还原”），表示该原理的化学方程式是__                _ _。
③下列说法正确的是__________________。（填字母序号）

A．铁生锈就是铁与空气中的氧气发生的化学反应

B．回收废旧金属有利于节约金属资源

C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成氧化铁

D．在铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳来配制农药波尔多液

（2）请你参与探究几种常见金属饰品所含金属的相关活动，并回答下列问题。
【提出问题】Ⅰ．怎样鉴别真假黄金？Ⅱ．怎样确定钯的金属活动性？
【查阅资料】假黄金通常是黄铜（Cu﹣Zn合金）；
钯（Pd）呈银白色，有金属光泽，可用作饰品
【实验药品】钯（Pd）、铂（Pt）、稀盐酸、硝酸银溶液和氯化钯（PdCl₂）溶液
【实验探究】
①鉴别黄金样品的真假：取黄金样品于试管中，滴加稀盐酸后，观察样品表面有气泡产生，说明此样品为   （填“真”或“假”）黄金，其中发生的反应方程式为________。
②探究钯的金属活动性：依据生活经验，同学们猜测钯的活动性可能与银和铂相近，于是他们利用上述药品进行如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
把钯浸入硝酸银溶液中	无明显现象	钯的活动性比银    。(填“强”或“弱”)
把铂浸入氯化钯溶液中	_________	钯的活动性比铂强。

初步得出结论：钯、银、铂的金属活动性由强到弱的顺序为____        。
（3）现用一定量的AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合溶液，进行了如图所示的实验，并对溶液A和固体B的成分进行了分析和研究。

【提出问题】溶液A中的溶质可能有哪些？
【作出猜想】
①只有Zn(NO)₃
②有Zn(NO₃)₂、AgNO₃
③有Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂
④有Zn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、AgNO₃
【交流讨论】不合理的猜想是__ _____（填标号），其理由是____               ___。
【实验探究】根据下表中的实验步骤及现象，完成表中的实验结论

实验步骤	现象	实验结论
取少量固体B，滴加稀盐酸	有气泡产生	溶液A中的溶质成分符合猜想       _， 固体B中的金属成分有       _种。

 

同学们通过实验来验证Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序。实验室提供的药品有：Cu(NO₃)₂溶液、AgNO₃溶液、Fe(NO₃)₂溶液、稀盐酸、铜丝、铁丝、银丝。
（1）小华同学设计并完成了如下实验：
①把铁丝插入装有稀盐酸的试管中； ②把铜丝插入装有稀盐酸的试管中；
③把银丝插入装有稀盐酸的试管中； ④把铜丝插入装有AgNO₃溶液的试管中。
观察到①中的实验现象是                                               ，④中的化学方程式是                         。你认为小华所做的实验             （填序号）是多余的。
（2）后来，小贝只选用了上述药品中的三种，通过两步实验，也达到了实验目的。他选用的三种药品是   （写出一种药品组合即可）。
小贝还想探究Zn、Fe、Cu的活动性顺序，设计了如图的两个实验：小贝以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有同学认为不够合理，理由是                                 。

（1）考古人员在发掘出来的文物中，发现金手镯完好无损，铜镜面有少量钢锈，铁器表面则锈迹斑斑．根据以上现象，你能得到的结论是      ．
（2）铁器生锈是铁与      共同作用的结构，写出防止铁制品生锈的一种方法      ．
（3）请你设计一个实验方案，比较铝、铁、铜的金属活动性强弱      ．

小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【作出猜想】
猜想1.Cr>Fe>Cu；    猜想2. Fe>Cu >Cr；    猜想3.你的猜想是          。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO₄）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。

【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想      正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是                             。
【知识运用】
将铬片投入FeSO₄溶液中，反应      （填“能”或“不能”）进行。若能进行，
请你写出反应的化学方程式                                      。

常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。
（2）探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。说明生成的气体是_________。
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：剩余固体是_____________。
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为___________________________________。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是_______________________________。
【拓展】把赤铁矿冶炼成铁，其主要反应原理是在高温下，一氧化碳夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来，请写出化学反应方程式：______________________________________。

（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___  ___   。

小新拿来一片黄色的金属向同学们炫耀说他拣到了黄金。小宝说他曾在网上看到过，有一种铜锌合金外观和黄金很相似，常被误以为是黄金。于是他与小新开始研究。提出问题：这块黄色金属是换黄金还是铜锌合金？猜想：⑴小新认为是黄金；⑵小宝认为是铜锌合金。查阅资料：合金中的金属保持各自的化学性质，金在高温下不与氧气反应，锌在高温下与氧气反应生成白色固体。
【设计实验】①小新设计的实验是：截取一小片黄色金属放在石棉网上用酒精灯加热；②小宝设计的实验是：截取一小片黄色金属放入硝酸银溶液中。
【现象与结论】
（1）小新在实验中观察到黄色的金属变黑，则他的猜想             。黑色物质是        。
（2）小宝在实验中观察到的现象是                        ，写出反应的化学方程式              。
【反思与应用】
（3）假如你的观点和小宝的观点相同，你还可以设计的一个实验是：截取一小片黄色金属放入             溶液中。A．硫酸     B．硫酸镁    C．硫酸锌
（4）你设计的实验中能观察到的现象是                            。

食品包装袋中常用脱氧剂。某化学兴趣小组将脱氧剂封口打开，将其倒在滤纸上，
观察到脱氧剂大部分为黑色粉末，其中还夹杂着少量红色粉末。
【提出问题】该脱氧剂中的黑色、红色粉末各是什么？
【提出猜想】黑色粉末可能含炭粉、铁粉、氧化铜中的一种或几种。红色粉末可能含有氧
化铁、铜粉中的一种或几种。
【进行实验】

实验编号	实验操作	实验现象
①	取脱氧剂粉末加入足量稀硫酸	粉末几乎全部溶解，只有少量黑色粉末未溶解，有气泡产生，溶液变成黄色
②	去实验①的残渣灼烧，将内壁有澄清石灰水的小烧杯罩在上方	澄清石灰水变浑浊

【得出结论】由实验①②可知，脱氧剂中黑色粉末肯定含           。
脱氧剂中的红色粉末肯定不含         ，肯定含         ，写出相应的化学方程式          。
【拓展延伸】小明认为铁生锈时会消耗氧气，因此可用此脱氧剂（实验室可滴几滴水）测定空气中氧气的含量，装置如图所示。集气瓶的实际容积是150mL，量筒内盛100mL的水。当量筒内水面不再变化，且温度恢复至室温时，读出水面在73mL刻度处。由上述实验数据可以算出，空气中氧气的体积分数是         。本实验的测量结果与理论值不一致，原因可是                                  。

学习了金属的化学性质后，某兴趣小组进行了如下实验：将足量镁条加入到氯化铁溶液中，观察到镁条表面有气泡产生，一段时间后，有黑色固体粉末生成。
【提出问题】产生气体是什么物质?
【作出猜想】猜想一：可能是氧气；猜想二：可能是氢气；猜想三：可能是二氧化碳。
【交流讨论】大家思考后，一致认为猜想三不合理，其理由是_____________________。
【实验与结论】

实验步骤	现象	结论
①先用试管收集该气体，再将带火星的木条伸入试管		猜想一不成立
②用尖嘴导管将气体导出并引燃，同时在上方放一块干冷的玻璃片	该气体能燃烧，且玻璃片上 有         出现	猜想二成立

【继续探究】某同学想探究黑色粉末可能是铁，你想到的物理方法是             。

同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一只试管，取一次盐酸的探究方案。请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题。
（1）填表

实验步骤	观察到的现象
①在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用。	_
②在①所得的溶液中，插入        ，充分作用。	无明显现象
③在②所得的溶液中插入      ，充分作用。

结论：金属活动性Al ＞ Fe ＞ Cu
（2）将铝丝插入前应进行的操作是                                           ；
（3）小华同学认为在小刚设计的方案中，只要补充一个实验，就可得出Al ＞ Fe ＞ H ＞Cu的结论。小华要补充的实验是                                       ；
（4）小强同学认为要得到Al ＞ Fe ＞ H ＞Cu的结论，还要做将铝丝插入稀盐酸的实验，你认为（是否）    有必要做补充实验，原因是                             。

课外小科约老师继续探究铁粉和硫粉反应的实验：他们各自取一定量的铁粉和硫粉均匀混合后堆放在石棉网上，在其中插入烧红的玻璃棒，反应立即发生。拿掉玻璃棒后，反应继续剧烈进行，反应过程中有少量刺激性气味的气体x产生。反应结束后，都得到了黑色固体。老师得到的黑色固体不会被磁铁吸引，而小科的却会被磁铁吸引。
（1）铁和硫的反应是(填"放热"或"吸热"）反应。
（2）气体 $x$的化学式为。
（3）对比老师的实验结果，小科猜想自己得到的黑色固体可能是有剩余的铁或有生成的四氧化三铁。小科想验证是否有铁剩余。
老师启发小科：硫化亚铁能与稀硫酸反应，产生硫化氢气体，该气体能被氢氧化钠溶液吸收。于是，小科认为正确连接如图所示的三个装置并进行实验，如果 $a$处有水压出，就能验证有铁剩余。

①小科依次连接各装置的导管口： $e\to b\to a$。(填" $c\to d$"或" $d\to c$"）
②老师指出设计不够合理，不能就此验正猜想。请你帮小科说出不够合理的原因：。
于是小科改进了实验设计，继续进行探究…

金属用途广泛，其结构和性质等是化学的重要研究内容。
（1）下图是铝的原子结构示意图。下列说法不正确的是     。

A．铝原子的质子数为13

B．在化合物中铝通常显+3价

C．铝是地壳中含量最多的元素

D．铝可作导线是由于它具有良好的导电性

（2）某化学小组用一定量AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合溶液进行了下图实验，并对溶液A和固体B的成分进行了分析和实验探究。

【提出问题】溶液A中的溶质可能有哪些？
【作出猜想】①只有Zn(NO₃)₂
②Zn (NO₃)₂、AgNO₃
③Zn (NO₃)₂、Cu(NO₃)₂
④Zn (NO₃)₂、AgNO₃、Cu(NO₃)₂
【交流讨论】不合理的猜想是         （填标号），其理由是        。
【实验探究】若猜想①成立，通过以下实验可确定固体B的成分，请将下表填写完整。

实验步骤	现    象	有关反应的化学方程式
取少量固体B， 滴加	有气泡产生

（3）下图是工业炼铁示意图。其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和                   ；有铁生成的化学方程式为                          。

（4）某工厂利用废铁屑与废硫酸起反应来制取硫酸亚铁。现有废硫酸49 t（H₂SO₄的质量分数为10%），与足量废铁屑起反应，可生产硫酸亚铁的质量是多少？