初中化学化学性质与物理性质的差别及应用探究题

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．
[知识回放]
金属活动性顺序： $K Ca Na Mg Al Zn$ $Sn Pb \left(H\right)$ $Hg Ag Pt Au$，请你在横线上填写对应金属的元素符号．
[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（ $CrS{O}_4$）溶液．
[设计实验]
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

[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 $FeS{O}_4$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．

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？

化学兴趣小组的同学对实验室一瓶没有标签的银白色金属X，展开探究活动。
【实验目的】X金属活动性顺序中的相对位置关系。
【实验探究】取形状、大小相同的X、Cu 、Zn三种金属薄片，用砂纸打磨光亮，分别放入三份等体积、等质量分数的稀硫酸溶液中，观察现象。

实验	X放入稀硫酸中	Zn放入稀硫酸中	Cu放入稀硫酸中
实验现象	金属X表面产生气泡缓慢	金属锌表面产生气泡较快	金属铜表面无气泡

【实验结论】三种金属在金属活动性顺序中的相对位置由弱到强的是          。
【问题与思考】用砂纸打磨金属片的目的是          。
【拓展探究】
（1）兴趣小组的同学将锌片放入一定量和混合溶液中，反应一段时间后，过滤，对蓝色滤液的组成进行探究。
（2）猜想：①滤液中的溶质为硝酸锌和硝酸铜；
②滤液中的溶质为硝酸锌、硝酸铜和硝酸银。
（3）请你完成下面实验，验证猜想②成立。

实验操作	实验现象	实验结论
取少量的滤液于试管中，在滤液中加入          。		猜想②成立

【归纳总结】锌和硝酸银溶液反应的化学方程式是       。

同学们即将初中毕业。在离开母校之际，整理自己的物品时，若清理出如下物品：①废作业纸；②易拉罐；③变质饼干；④生锈铁钉
（1）应该放入“不可回收垃圾箱”的是          （用序号填写）。
（2）生锈铁钉可用酸除锈，把一根生锈放入过量稀盐酸中，过一会儿，可看到现象是____________ ，此时溶液中的阳离子有______________；过一段时间，还会看到铁钉表面有________产生，产生该现象的化学方程式为_____________________ 。
（3）X、Y、Z是金属活动性顺序表中的三种固态金属，如果把X、Y、Z分别放入稀硫酸中，X溶解并产生氢气，Y、Z不反应；把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化。根据以上实验事实，回答下列问题：
① X、Y和Z的金属活动性由强到弱的顺序为                      ；
② 写出在Z表面有银析出的反应化学方程式                           。

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                             。

取铜、锌混合粉末，在空气中充分灼烧后，加入稀硫酸至固体恰好溶解，再加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液．
（1）滤渣中一定有；滤液中溶质一定有．
（2）设计实验方案，探究滤渣成分和与滤渣成分对应的滤液中溶质成分，写出实验操作、预期现象及结论．

某化工厂排放的废液中含有大量的硫酸锌和硫酸铜，化学兴趣小组的同学根据所学知识设计了一个方案，用来回收金属铜并得到硫酸锌晶体，主要过程如下图所示：

请回答下列问题：
（1）步骤②中分离物质的方法是       ，发生反应的化学方程式为                 。
（2）固体A的成分是            。
（3）步骤③中加入的B物质是         。

【改编】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）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________。
（2）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

Fe₃O₄+8HCl= FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引，那么该黑色固体不可能含有_______（化学式），
【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】初中我们还学过通过_______________________________（化学方程式）得到Fe₃O₄。

(5分)Ti是一种重要的航天金属材料。某学习小组对三种金属Ti、Al、Cu的金属活动性顺序进行探究。过程如下：
【提出假设】a．Ti金属活动性比Al强。    b．Al金属活动性比Cu强。
【查阅资料】钛能与盐酸反应。
【实验设计】同温下，取大小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。
【操作分析】三种金属加入盐酸前都先用砂布将表面擦光亮，其目的是           。
A．除去氧化膜，利于直接反应   
B．使表面光亮，易观察现象
C．使反应金属温度相同，易反应
【实验现象】

金  属	Ti	Al	Cu
与盐酸反应现象	反应缓慢	反应剧烈	无明显现象

【实验结论】（1）原假设中   不正确(填“a”、“b”或“a与b”)。
（2）三种金属的金属活动性由强至弱的顺序为        。
【结论应用】能否用铝制容器来盛装波尔多液（含硫酸铜），    (填“能”或“否”)；理由是                       。

【改编】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；
【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）全部为C  
（3）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固体全部溶解，溶液颜色变蓝	猜想（1）正确
②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
③取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	③(2分)	猜想（3）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。

在学习金属的性质时，老师拿来了三种外观酷似金、银、铜的样品，同学们对样品进行以下探究：
①用锤子砸"金"，样品粉碎；
②加入稀盐酸："金"和"铜"没有现象，"银"有大量气泡产生；
③测定密度："金" $4.9g/c{m}^3$，"银" $7.1g/c{m}^3$，"铜" $7.5g/c{m}^3$．
④查阅几种常见金属的密度，如下表：

金属	金	银	铜	铁	锌
密度（g/cm^3）	19.3	10.5	8.9	7.9	7.1

（1）根据以上探究，确定"金"是假的理由有哪些？推测"银"可能是什么金属，依据是什么？
（2）已知"铜"只有表面镀了一薄层致密的铜，内部是锌．若不粉碎"铜"，选用稀硫酸和锌粉，测定一定质量"铜"样品中铜的质量，设计实验方案．

(5分)某化学兴趣小组的学生，发现金属R不在初中学到的金属活动性顺序表中，该小组为了了解R与常见金属铝、铜的金属活动性顺序，进行如下探究活动：
【作出猜想】他们考虑到铝的活动性比铜强，对三种金属的活动性顺序作出如下猜想：
猜想一：Al>Cu>R，猜想二：       ，猜想三：R> Al>Cu，
【查阅资料】R是一种银白色的金属，在R的盐溶液中只有+2价R的盐溶液呈蓝色，常温下铝的表面会形成一层致密的氧化膜；硫酸铝、氯化铝、硝酸铝的溶液均为无色。
【实验探究】为了探究哪一种猜想成立，甲、乙、丙三位同学分别针对猜想一、猜想二、猜想三设计实验方案并展开实验探究。

猜想	主要操作	主要现象	实验结论
猜想一	打磨R丝，并将其插入到硫酸铜溶液中.	R丝表面覆盖了一层红色的物质.	猜想一   (填“成立”或“不成立”)
猜想二	打磨粗细相同的R丝、铝丝、铜丝，分别将它们插入到体积相同、溶质质量分数也相同的稀硫酸中.	①R丝表面产生气泡缓慢，溶液由无色逐渐变成蓝色. ②铝丝表面产生气泡较快. ③铜丝表面没有气泡产生.	猜想二成立.
猜想三	将打磨过的铝丝插入到 溶液中.	无明显现象.	猜想三成立

【交流反思】究竟哪种猜想成立？三位同学经讨论交流，发现丙同学在实验前没有打磨铝丝，这可能会导致实验结论错误。于是他们先打磨铝丝，再将其插入到丙同学做实验用过的溶液中，一段时间后，溶液的颜色      ；进而确认猜想三不成立，猜想二成立。
【归纳总结】探究结束后，他们总结得出：通过金属与      反应或金属与盐溶液反应可以比较金属活动性强弱。

暖水瓶内胆玻璃上镀有一层银，某活动小组利用废弃的暖水瓶内胆设计如图所示实验（其中分离混合物的操作已略去）。

资料：Ag+2HNO₃（浓）=AgNO₃+NO₂↑+H₂O   3Ag+4HNO₃（稀）=3AgNO₃+NO↑+2H₂O
⑴根据资料，不考虑反应速率的差异，实验时选用浓硝酸还是稀硝酸？说明理由。
⑵滤渣成分可能存在多种情况，推断其中成分最简单的滤渣对应的滤液中溶质的组成。
⑶设计实验对成分最复杂的滤渣进行验证，填写实验报告。

滤渣成分	实验操作及现象

杨明同学在阅读课外资料时了解到铁的氧化物有氧化铁、四氧化三铁（能被磁铁吸引）和黑色的氧化亚铁三种，这三种氧化物都能与酸发生反应而溶解。联系课堂上学过的知识，他提出了以下两个问题，请你与他一起探讨问题。
[问题1]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[查阅资料]1．四氧化三铁和氧化铁的分解温度、铁的熔点见表；
2．氧化铁高温时分解成四氧化三铁和氧气
[理论探讨]根据实验现象，并结合下表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在___      __之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe₃O₄。

	Fe3O4	Fe2O3	铁
分解温度/℃	1538	1400	—
熔点/℃	—	—	1535

[拓展延伸]
（1）Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种气体，请写出此反应的化学方程式                     。
（2）有些超市的食品密封包装袋内使用铁粉做双吸剂粉末，双吸剂的作用是           。
[问题2]实验室用一氧化碳在高温下还原氧化铁，实验结束后的固体生成物中除铁外还有可能含有其他铁的氧化物。为了进一步验证其固体成分，杨明同学又设计了如下实验：
[步骤一]将黑色固体研磨后，取少量加入足量稀盐酸溶液中固体全部溶解，观察到有气泡出现，溶液未变黄色，据此得出的结论是一定有            。
[步骤二]取步骤一研磨后的黑色固体用磁铁吸引，如果              ，说明黑色固体只有单质铁；
如果              说明黑色固体为单质铁和氧化亚铁。