初中化学探究题

某化学兴趣小组同学看完天宫课堂后，对“泡腾片实验”中产生的气体成分有了浓厚兴趣。他们在老师的指导下，对气体的成分进行探究。

查阅资料：（1）某泡腾片的主要成分是碳酸钠（ $N{a}_{2}C{O}_3$）和柠檬酸（ $C_6{H}_8{O}_7$）。

（2）常温时，柠檬酸为白色晶体，是一种重要的有机酸，易溶于水，具有酸的通性， $175℃$以上时会分解，柠檬、柑橘等水果中含有柠檬酸。

（3）碳酸不稳定，易分解。

[猜想与假设]

依据质量守恒定律分析：该气体可能是 $C{O}_2、O_2、CO、H_2$中的一种或几种，但从安全角度考虑该气体中不可能含有 $CO$和 $H_2$。

猜想一：该气体是 $C{O}_2$

猜想二：该气体是＿＿＿＿＿。

猜想三：该气体是 $C{O}_2$和 $O_2$

[设计与实验]

实验序号	实验操作	实验现象
实验一		澄清石灰水变浑浊
实验二		带火星的木条没有复燃

根据上述实验现象分析判断猜想＿＿＿＿＿正确。

[反思与交流]

（1）实验二中饱和氢氧化钠溶液的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）甲同学认为：该气体通入紫色石蕊溶液中，若石蕊溶液变红，也能确定该气体中一定含有二氧化碳。

乙同学认为：甲同学的实验方案不严谨，泡腾片中的柠檬酸可能随气流进入紫色石蕊溶液使其变红。可对甲同学实验后的溶液稍微加热，若观察到红色溶液变回紫色，才能确定使紫色石蕊溶液变红的物质不是柠檬酸，其理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

粗盐中除含泥沙等不溶性杂质外，还含有少量的可溶性杂质（如 $MgC{l}_2$、 $CaC{l}_2$等），工业上以粗盐为原料制取精盐的生产流程如图所示。

请回答下列问题：

（1）“操作1”的名称是＿＿＿＿＿。

（2）向滤液F中加入稀盐酸发生中和反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

新冠疫情期间，口罩成为人们与病毒隔离的重要屏障。某实验小组为了弄清口罩的构造和关键材料的化学组成，进行了以下实验探究。

Ⅰ.探究口罩的构造

取一个医用口罩，用剪刀将其剪开，观察到里面有银白色的金属条，口罩分三层。查阅资料得知内外层为无纺布，中间层为熔喷布，成分均为聚丙烯。用显微镜观察，中间层最致密，测得孔径小于 $0.5\mu m$。

（1）大部分飞沫直径集中在 $0.74～2.12\mu m$。口罩能有效防止病毒通过飞沫传播的原理相当于化学实验中的 ＿＿＿＿＿（填操作名称）。

Ⅱ.探究熔喷布的元素组成

聚丙烯属于有机物，含有碳元素，还可能含有氢、氧元素。实验小组取 $1.4g$熔喷布，设计如图所示装置进行实验（部分夹持装置略去），实验过程中观察到装置B中 $U$形管内固体变为蓝色，C中澄清石灰水变浑浊。

已知：无水 $CuS{O}_4$为白色固体，吸水后变成蓝色晶体。

（2）装置B的作用是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）装置C中发生反应的化学方程式是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）实验时，若装置B和C调换位置，对实验产生的影响是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（5）实验过程中持续通入干燥 $O_2$，熔喷布在装置A中完全燃烧，测得装置B质量增加 $1.8g$，装置C、D质量共增加 $4.4g$。通过计算判断：

①熔喷布中是否含有氧元素？＿＿＿＿＿（填“含有”或“不含有”）。

②聚丙烯分子中碳原子与氢原子的个数比是 ＿＿＿＿＿。

某校学生用盐酸和碳酸钙制备 $C{O}_2$，产生了大量废液。兴趣小组通过以下探究确定废液处理方案。

（1）废液成分的确定

①写出制备 $C{O}_2$的化学方程式_______。

②推测废液所含溶质

推测一：_______ 推测二： $CaC{l}_2$和 $HCl$

③若要用一种药品验证哪种推测成立，可选择的有哪些？_______(填标号)

A．

石蕊溶液

B．

$AgN{O}_3$溶液

C．

锌粒

D．

$CuO$粉末

（2）废液的处理

实验表明废液中的溶质是 $CaC{l}_2$和 $HCl$，小组决定用 $N{a}_{2}C{O}_3$除去它们。

【提出问题】如何估算 $N{a}_{2}C{O}_3$固体的用量？

【进行实验】取 $100mL$废液样品于烧杯中，逐滴滴加 $5.3\%$的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液，用 $pH$传感器测定滴加过程中溶液的 $pH$。实验结果如图所示。

【结果讨论】

①a→b阶段，观察到烧杯中的现象是_______。

②b点后曲线平缓阶段，反应的化学方程式为_______。

③c点时，取少量烧杯中的清液于试管中，滴加 $CaC{l}_2$溶液，有白色沉淀生成，说明处理 $100mL$废液，所需 $5.3\%$的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液的体积_______ $120mL$。(填“大于”“等于”或“小于”)

④将烧杯中的沉淀过滤、干燥、称重，质量为 $4g$。若处理 $10L$该废液，理论上需要 $N{a}_{2}C{O}_3$固体___ $g$。(实验所用 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液的密度近似看做 $1g/c{m}^3$)

陶瓷是火与土的结晶，是中华民族文化的象征之一

（1）下列中学实验室常见用品中，材质为陶瓷的是 (填标号)。

A．

烧杯

B．

集气瓶

C．

蒸发皿

D．

坩埚钳

（2）烧制陶瓷的原料为黏土，某黏土的成分如下表，所列出的四种氧化物中属于非金属氧化物的是_______。(写化学式)

成分	二氧化硅	氧化铝	氧化铁	氧化镁	其它
质量分数/%	$69.51$	$14.15$	$2.55$	$1.31$	$12.48$

（3）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”描述的是著名的青瓷。

①手工制作陶瓷的过程如下图，陶瓷丰富的色彩与烧制过程中的还原反应有关。燃料(以木炭为例)在窑体内燃烧，通过两步反应生成 $CO$，化学方程式为_______、_______。

②青瓷的“翠色”来源十分复杂。涉及窑体内的 $CO$和瓷器表面粙料中的氧化铁在高温下反应生成氧化亚铁，化学方程式为_______。

（4）古代窑炉(如下图)构造不断变迁。为了提高窑体内 $CO$的体积分数，下列措施中可行的有哪些？ 。(填标号)

A．	相对增加燃料用量	B．	相对增加空气鼓入
C．	增加排气口数量	D．	减少排气口数量

天然气的主要成分为甲烷，燃烧可能会产生 $CO$，为了检验天然气燃烧后的气体产物成分，进行如下实验：

（1）实验开始时，点燃 $D$处酒精灯之前，先通一会儿 $N_2$，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2） $A$中无水 $CuS{O}_4$变蓝，说明气体产物中含有水； $B$中澄清石灰水变浑浊，证明气体产物中含有＿＿＿＿＿（填化学式）。

（3） $C$装置中发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）实验中观察到 $D$装置中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿， $E$装置中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，说明气体产物中还有 $CO$。

（5） $F$处为尾气处理装置，下列装置中合理的是＿＿＿＿＿。

（1）如图1为实验室制取并收集气体的装置图，请回答下列问题。

①仪器a的名称是 　    　。

②若用A装置制取氧气，写出对应的化学方程式 　                　。

③若需收集一瓶较纯净的氧气，应选用的装置是 　 　（填装置序号）。

④若用C装置收集一瓶二氧化碳气体，其验满的方法是 　                    　。

⑤二氧化硫是一种有刺激性气味的有毒气体，比空气的密度大，易溶于水且与水反应。若用F装置收集二氧化硫气体，则气体应从 　 　（填“b”或“c”）端导入。

（2）电解饱和食盐水可以制得氢氧化钠、氯气（Cl₂）和氢气，并进而生产具有消毒、漂白作用的漂白液。

①粗盐中的难溶性杂质可通过溶解、　 　操作除去，以免破坏电解装置。

②写出电解饱和食盐水的化学方程式 　                              　。

③某同学想知道某一瓶放置一段时间的漂白液是否变质，设计了下列探究实验。

【查阅资料】

Ⅰ.制取漂白液（有效成分为NaClO）的原理：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；

Ⅱ.在空气中NaClO易发生反应：2NaClO+H₂O+CO₂═Na₂CO₃+2HClO，HClO能使有色布条褪色，且HClO含量越高，漂白效果越好；HClO易分解，分解后丧失漂白作用；

Ⅲ.Ca（ClO）₂易溶于水。

【提出问题】放置一段时间的漂白液是否变质？

【提出猜想】

猜想1：未变质，溶液中主要成分为NaCl、NaClO

猜想2：部分变质，溶液中主要成分为NaCl、NaClO、Na₂CO₃

猜想3：全部变质，溶液中主要成分为NaCl、Na₂CO₃

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
ⅰ取适量该溶液于烧杯中，放入有色布条		猜想3不成立
ⅱ另取适量该溶液于试管中，滴入适量氯化钙溶液	产生白色沉淀	猜想 　 　成立

写出实验操作ii中产生白色沉淀的化学方程式 　                  　。

【拓展应用】由【查阅资料】和图2可知，需控制pH约为 　 　时（填整数），漂白液具有最佳漂白能力。

某班同学研究碱的性质时，进行如图实验，观察到有蓝色絮状沉淀产生。一段时间后，发现试管中的沉淀有些小组部分变黑，有些小组仍为蓝色。

（1）反应生成的蓝色絮状沉淀物质是 　    　。

（2）根据质量守恒定律，推测黑色物质可能是 　 　。

A.铁

B.碳

C.二氧化锰

D.氧化铜

（3）某同学认为试管中沉淀的颜色变黑可能是由于反应物的溶质质量分数较高所致。为验证猜想是否成立，他改用溶质质量分数更大的硫酸铜溶液再一次进行了实验，发现生成的蓝色絮状沉淀过一段时间并未变黑。因此，他认为自己的猜想是错误的。请回答，他能否据此否定自己的猜想？并说明理由 　                                   　。

钢丝棉是一种由低碳钢制成的细丝，直径约0.125﹣0.189毫米。小科利用钢丝棉探究铁制品锈蚀的条件，实验如下：

步骤一：取3个50mL活塞润滑性良好的注射器，检查气密性后备用。

步骤二：称取3团等质量的钢丝棉（每团体积约为6cm³），A保持干燥，B用少量蒸馏水润湿，C用少量食盐水润湿，分别放入甲、乙、丙注射器中。

步骤三：移动活塞，使它们均处于46mL刻度处，再用橡皮帽封住注射孔（如图所示）。

步骤四：每隔一定时间，观察到的实验现象如表。

	5分钟	20分钟	1小时	5小时
甲	无现象	无现象	无现象	无现象
乙	出现少许锈斑，活塞未明显移动	出现明显锈斑，活塞移动少许	锈斑增多，活塞移动明显	锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处
丙	出现明显锈斑，活塞移动少许	锈斑增多，活塞移动明显	锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处	锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处

（1）检查注射器气密性：先用橡皮帽封住注射孔，用手向外拉动活塞，放手后观察到 　            　，则气密性良好。

（2）比较乙、丙实验现象得到的结论：　                              　。

（3）钢铁生锈还需要氧气，请你利用本实验数据计算出空气中氧气的体积分数为 　   　。

有一瓶气体，可能由O₂、CO、CO₂中的一种或几种组成为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下探究：

【查阅资料】脱氧剂（还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气）。

【实验设计】用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。

【实验步骤】①检查装置气密性；②通入一定量氮气；③通入该气体，点燃酒精灯。

【实验现象】步骤③实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。

【实验结论】该气体由 　                  　组成。

【实验反思】

（1）C装置的作用是 　                   　。

（2）步骤②通入一定量氮气的目的是 　                     　。

（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 　                   　。

小嘉用H₂O₂溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO₂，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H₂O₂溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H₂O₂溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。

【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？

【建立假设】水可以降低H₂O₂溶液浓度，从而减缓反应速度。

【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H₂O₂溶液进行实验，观察并比较。

【实验结论】加水降低了H₂O₂溶液的浓度，使反应速度变慢。

【交流反思】

（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H₂O₂溶液的 　 　相同。

（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 　                  　。

【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H₂O₂溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 　                         　。

（1）除探究要素不同之外，其它条件都应该是相同的，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H₂O₂溶液进行实验，为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H₂O₂溶液的速度相同。

（2）图中实验，用量筒收集生成的氧气，判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集到氧气的体积。

（3）利用如图装置，用3%的H₂O₂溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验，控制的变量是温度不同，进行该实验所基于的假设是水可以降低温度，减缓反应的速率。

故答案为：

某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。

【提出问题】铜生锈的原因是什么？

【查阅资料】铜锈的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，俗称铜绿。

【猜想与假设】根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，理由是 　                                                 　。

【设计与实验】他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水均已煮沸过且铜片已打磨干净）。

实验编号	一	二	三	四
实验装置
实验现象	铜片不生锈	铜片不生锈	铜片不生锈	铜片生锈

在上述实验三中，控制的因素是 　      　，制取氧气的方法与加热高锰酸钾制取氧气的方法相比具有的优点是 　           　（写一条）。铜生成铜绿的化学方程式为 　                                   　。

【实验结论】他的猜想正确。

【反思与提高】

（1）生活中你会发现厨房中的铁锅与水接触的部分最容易生锈，切开的苹果不久后变成咖啡色，好像生了“锈”。这些物质“生锈”除了与水有关外，都与 　      　（填物质名称）有关。

（2）请你提出一条延长食品保质期的建议：　                        　。

（3）要除去眼镜框表面的铜绿，应选用的药品是 　        　（写一种）。

氧气支持生命活动，也是一种重要的化工原料。

（1）实验室用如图所示的装置制取少量氧气。

①仪器a、仪器b的名称分别是 　 　、　 　。

②锥形瓶内发生反应的化学方程式是 　                     　。

（2）工业上有多种制取氧气的方法，如：

方法一：在低温、加压条件下，将空气液化。然后将温度升高至﹣196℃～﹣183℃之间，使液态氮气先蒸发，剩余液态氧气储存于钢瓶里。

方法二：利用电解水的方法制取氧气，将得到的氧气干燥。在低温，加压条件下，使之转化为液态，储存于钢瓶里。

①从构成物质的微粒视角分析，在方法一空气液化过程中，主要改变的是 　      　。

②某工厂用方法二制取氧气，发现氧气的产量略小于理论值，且所得氧气中有淡淡的鱼腥气味。从元素守恒角度分析，该鱼腥气味的气体是 　 　（填化学式或名称）。

（3）氢气和氧气在Pd基催化剂表面可反应生成H₂O₂，其微观示意图如图：

“解离”时，结构被破坏的分子是 　 　（填化学式）。

（4）为探究双氧水的分解，进行以下两个实验：

①氯化物对双氧水分解的影响。

反应条件：6.0mL 30%双氧水，0.1g氯化物，室温；实验时间：1.5h。

实验数据如表所示：

氯化物	NaCl	MgCl2	CuCl2
放出氧气的体积/mL	2.0	4.0	420.0
双氧水的分解率/%	0.30	0.60	63.18

由上表可知，双氧水保存时应绝对避免引入的离子是 　 　（写离子符号）。

②pH对双氧水分解的影响。

反应条件：6.0mL 30%双氧水，60℃；

用NaOH溶液调pH；实验时间：1.5h。

实验结果如图所示：

由图可知，pH为 　 　（填数字）时，双氧水的分解率最高。

（5）用双氧水可制得“鱼浮灵”“钙多宝”。

①“鱼浮灵”主要成分是2Na₂CO₃•3H₂O₂，可迅速增加水体含氧量，其原因是 　                   　。

②“钙多宝”主要成分是CaO₂，常温下能与水反应生成氢氧化钙和氧气。长时间存放的过氧化钙中含有主要杂质是 　   　（填化学式）、Ca（OH）₂。

某研究性学习小组对铁、铜的金属活动性及实验后的废液进行探究，设计下列实验。

Ⅰ.铁、铜金属活动性比较

实验步骤	实验现象及结论
①将Cu丝插入盛有2mL稀硫酸的试管中	Cu丝无变化，没有发生化学反应。
②将Fe丝插入盛有2mL稀硫酸的试管中	Fe丝表面有气泡产生，其反应的化学方程式为 　                　。
③将Fe丝插入盛有2mL CuSO4溶液的试管中	Fe丝表面有 　 　色物质覆盖。

结论：通过上面实验，可知Fe的金属活动性比Cu 　 　（填“强”或“弱”）。

Ⅱ.将上面①、②、③实验后的液体收集在一烧杯中，对该烧杯中的废液进行分析。

（1）甲同学观察到废液呈现蓝色，认为废液中一定含有 　      　（填化学式）。

（2）乙同学用玻璃棒蘸取废液滴到pH试纸上，把试纸显示的颜色与 　   　比较，测得废液pH＜7，表明废液中还有硫酸。

（3）丙同学设想把废液进行回收，为了将废液中的溶质全部转化为FeSO₄，采取向废液中加入过量的Fe粉，待反应完全后，过滤，滤渣的成分为 　   　（填化学式）。滤液经蒸发结晶，可得到硫酸亚铁晶体。

茶垢清洁剂能快速清除茶具上附着的茶垢，某小组同学对茶垢清洁剂进行了探究。

【查阅资料】如图1所示是某品牌茶垢清洁剂说明书中的部分内容。说明书中碳酸钠的俗称有误，应改为 　        　。

【提出问题Ⅰ】茶垢清洁剂溶于水时生成过氧化氢，是否生成氧气？

【实验1】在盛有茶垢清洁剂固体的小烧杯中，加适量常温水，完全溶解后得到无色溶液，观察到有小气泡缓慢冒出，伸入带火星的木条，木条不复燃。

【实验2】取三份等量的实验1中的溶液，分别加入甲、乙、丙三支试管中，按图2所示进行实验。观察到都较快产生气泡，且温度越高产生气泡越快；伸入带火星的木条，木条都复燃。

【表达交流Ⅰ】通过实验证明，茶垢清洁剂溶于水时生成氧气。

（1）实验1中"木条不复燃"的原因是 　                   　。

（2）实验2中丙试管内不再产生气泡后，其中溶液所含溶质与加热前溶液的不同是 　           　。

【提出问题Ⅱ】茶垢清洁剂溶于水时生成碳酸钠，是否生成氢氧化钠？

【实验3】取实验2丙试管内溶液，按如图3流程进行实验。

【表达交流Ⅱ】

（1）加入试剂X的目的是 　                       　（用化学方程式表示）。

（2）不新增试剂，检验加入的试剂X已足量的方法是 　                     　。

（3）溶液M呈 　 　色，说明茶垢清洁剂溶于水时没有生成氢氧化钠。

【反思总结】

（1）茶垢清洁剂溶于水生成了碳酸钠和过氧化氢。碳酸钠溶液有较好的去污效果，过氧化氢分解生成活性氧，可深层带走污垢。

（2）使用茶垢清洁剂时应选择 　      　的水进行溶解，去垢效果更好。