初中化学探究题

某研究性学习小组的同学用电解水的方法测定水的组成后，提出问题：“测定水的组成还有其他的方法吗？”经过讨论后，得到了肯定的答案，邀请你一起对此展开探究。
【设计方案】甲同学利用氢气还原氧化铜的原理和下图装置及药品进行实验（操作规范）。装置A中发生反应的化学方程式为       ①      ，洗气瓶B中浓硫酸的作用为        ②        

【实验探究】当玻璃管中固体由黑色转变为红色时，实验测得：①装置C的玻璃管和其中固体的总质量在反应后减少了1.6g；②装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82g，用此数据算得水中H、O元素的质量比为   ①  ，而由水的化学式算得H、O元素的质量比为      ②     。
【分析交流1】针对上述结果与理论值有偏差，乙同学认为：该装置存在缺陷，此观点得到了大家的认同，你对此改进的方法是________________。
（假设生成的水完全被D中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）。小组同学用改进后的装置重新实验得到了正确结果。
【意外发现】丙同学不小心将反应后的少量红色固体a洒落到多量稀硫酸中了，发现除了有红色固体b以外，溶液的颜色由无色变为蓝色。
【提出问题】铜与稀硫酸是不反应的，这里溶液的颜色为什么会变蓝呢？
【查阅资料】①CuO被还原的过程中会有Cu₂O生成，Cu₂O也能被还原成Cu；
②Cu₂O固体是红色的，它与稀硫酸的反应为：Cu₂O+H₂SO₄＝CuSO₄+Cu+H₂O.
【得出结论】红色固体a中含有Cu₂O。
【分析交流2】红色固体a中含 有Cu₂O是否会影响水组成的测定结果          （填“影响”或“不影响”）。
【提出猜想】针对红色固体a的成分，小组同学提出猜想①是：Cu₂O；
猜想②是：________________。
【拓展探究】丁同学利用改进后的装置及药品重新实验，通过测量反应前后固体质量的方法去确定哪种猜想成立，他已称得：①玻璃管的质量；②反应前红色固体a和玻璃管的总质量，完全反应后，你认为他还需要称量          的质量。
【教师点拨】称取一定质量的红色固体a与足量的稀硫酸充分反应后，经过滤、洗涤、干燥后再称量红色固体b的质量，也可以确定哪种猜想成立。
【定量分析】小组同学再次实验，他们开始称取质量为3.6g的红色固体a，与足量的稀硫酸完全反应后得到红色固体b为2g请通过计算说明，哪个猜想成立。

某品牌纯碱中含有少量氯化钠．某化学探究小组欲测定该品牌纯碱的纯度（即碳酸钠的质量分数）。
Ⅰ．甲组同学设计如图所示实验：

【实验步骤】①组装好如图仪器，并     ；
②称取7.0g样品放入锥形瓶中，加入少量蒸馏水溶解，并在其他装置中加入相应的药品；   
③称量装置C的质量；
④打开分液漏斗旋塞滴入稀硫酸，直到不再产生气泡为止；
⑤再次称量装置C 的总质量；   ⑥计算出样品中碳酸钠的质量分数。
【实验分析】（1）A装置中反应的化学方程式为                           ；
（2）B装置的作用是                  ；
（3）如果没有D装置则所测样品中碳酸钠的质量分数偏大的原因是         ；
（4）称得纯碱样品的质量为7.0g，实验前、后C装置（包含药品）的质量分别为61.2g和63.4g，则该纯碱样品的纯度为        （计算结果精确到0.1%）。
Ⅱ．乙组同学采用生成沉淀的方法来测定样品中纯碱的质量分数，设计了如下实验：

（1）判断加入氯化钡溶液是否过量的合适方法是      （填编号），然后观察现象判断。
A．向混合物X中滴加稀硫酸，若有白色沉淀生成则说明氯化钡已经过量
B．静置混合物X，向上层清液中继续滴加氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则氯化钡已经过量
（2）判断滤渣是否洗涤干净，可以采取向最后的洗出液中滴加          ，然后观察现象判断。
（3）根据实验数据，乙组测得样品中碳酸钠的质量分数为多少？（写出计算过程，计算结果精确到0.1%）。
【实验反思】乙组所测实验数据比甲组更准确，你认为甲组存在较大偏差的原因可能是                。

实验室有一瓶标签受到腐蚀（如图所示）的无色溶液，老师叫各小组开展探究。

【提出问题】这瓶无色溶液究竟是什么物质的溶液?
【猜想与假设】经了解得知，这瓶无色溶液原是放在存放盐溶液的柜子里。由此猜测：可能是碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中某一种的溶液。
【理论分析】为了确定该溶液，他们首先进行了分析：
（1）甲同学根据标签上的组成元素认为一定不可能是溶液。
（2）乙同学提出，碳酸氢钠、硝酸钠的溶液也不可能，他的依据是。
【设计实验】为了确定该溶液究竟是剩余两种盐的哪一种溶液，他们设计了如下实验。

实 验 操 作	实 验 现 象
①取少量该无色溶液于试管中，慢慢滴加 $BaC{l}_2$溶液。 ②静置后，倾去上层清液，向沉淀中滴加稀盐酸。	产生白色沉淀。 产生大量气泡，沉淀消失。

【实验结论】
（3）该瓶无色溶液的溶质是。生成白色沉淀的化学方程式是。
【实验反思】
（4）丙同学认为原设计的实验还可简化，同样达到鉴别的目的。丙同学设计的实验如下（将实验操作及实验现象填入相应的空格中）：

实 验 操 作	实 验 现 象

小刚在化学实验室发现，盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末。小刚叫来小军和小红，共同探究这种白色粉末的成分。
他们依据所学的化学知识，对这种白色粉末的成分作了如下猜想：
【提出猜想】①可能是NaOH；
②可能是Na₂CO₃；
③可能是NaOH与Na₂CO₃的混合物。
【实验探究】他们分别做了下面的实验。
（1）小军取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中滴加酚酞试液，溶液变为红色。由此小军认为白色粉末是NaOH。请判断小刚所得结论是否正确，并简述理由。_______，___________________。
（2）小红取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中滴加BaCl₂试液，有白色沉淀产生。由此判断白色粉末中含有______。为了验证猜想③，小红继续向溶液中滴加BaCl₂试液至不再产生沉淀，然后过滤。你认为她接下来还应进行的实验是____________________________________________________；
【实验反思】在小红所做的实验中，若把BaCl₂溶液换成Ba(OH)₂溶液是否可行？请简述理由_______，_______________________________________________________。

某化学兴趣小组的同学在做完硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应实验后，对浑浊液过滤，得到无色澄清的滤液。
（1）对滤液中溶质的成分，同学们进行了如下猜想：
猜想一：硫酸钠   
猜想二：硫酸钠与氢氧化钠
猜想三：硫酸钠与硫酸铜
经过讨论，同学们一致认为猜想       不成立，理由是                        。
（2）请你选择一种可能的猜想，进行验证，简要写出实验步骤和现象。

九年级化学兴趣小组的同学们用K₂SO₄、KCI、NH₄ HCO₃、NH₄Cl四种固体，通过混合两种固体药品的办法自制“钾，氮复合肥料”，同学们制得了成分不同的“钾，氮复合肥料”，从中抽取一份作为样品探究其成分，请回答有关问题：
限选试剂：稀HCI，稀H₂ SO₄，BaCI₂溶液，AgNO₃浴液，蒸馏水
（1）【做出猜想】
猜想1:K₂SO₄和NH₄ HCO₃；
猜想2:K₂SO₄和NH₄Cl；
猜想3:KCI和NH₄ HCO₃；
猜想4：______________。
（2）【设计方案】
①甲同学提出先用AgNO₃溶液确定是否含有KCl，你是否同意并说出理由：__________________
②乙同学提出先确定是否含有NH₄ HCO₃，则可以选择的试剂是__________________。
（3）【实验探究】（提示：碳酸氢钡溶于水）

实验操作	预期现象	结论
步骤1：__________________	_________________________	猜想2成立
步骤2：__________________	_________________________

（4）将含有可溶性杂质的某氯化钾样品3g溶于足量水中，再向所得溶液中滴人200g AgNO₃溶液（杂质不与AgNO₃溶液反应）。实验过程中，生成沉淀的质量与滴入AgNO₃溶液的质量关系如图所示。

计算：硝酸银溶液中的溶质的质量分数是多少？

过氧化钠(Na₂O₂）可用作呼吸面具的供氧剂.实验室有一瓶放置较长时间的过氧化钠样品，某研究小组对其成分和性质进行了如下探究．
【查阅资料】1.过氧化钠能与空气中水和二氧化碳反应生成氧气:
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+0₂↑,      2Na₂0₂+2C0₂==2Na₂CO₃+O₂．
【提出问题】1.过氧化钠是否变质?
【猜想与假设】
假设1:过氧化钠未变质;  假设2:过氧化钠部分变质; 假设3:过氧化钠全部变质．
【实验探究】

【提出新问题】部分变质的过氧化钠中是否含有氢氧化钠？
【实验探究】③取少量①中溶液于试管中，加人足量的氯化钙溶液，有白色沉淀生成，静置，向上层清液中滴加2滴无色酚酞试液，溶液变红．
【定性分析】
（1）由实验③可以确定①中溶液含有的溶质是___               ____(填化学式）;
（2）小明认为，由上述实验无法确定原固体样品中是否含有氢氧化钠，理由是_________。
【定量研究】称取6.04g的过氧化钠样品于锥形瓶中，加入足量的蒸馏水，共收集到气体0.64g,再向上述锥形瓶中加入足量的澄清石灰水，充分反应后，经过沉淀、过滤、干燥等，得到固体2.00g。
（1）写出加入澄清石灰水的反应方程式_____________________
（2）6.04g上述样品中，含氢氧化钠的质量_______________。
【反思与提高】过氧化钠长期暴露在空气中，最终会变质为             （填化学式）

某校兴趣小组同学准备进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上摆放的药品中（如下图），有一瓶溶液的试剂瓶未盖瓶盖且标签破损，于是决定利用现有药品对这瓶溶液进行实验探究：

【提出问题】这瓶溶液是什么溶液？
【获得信息】1.性质实验中用到含用钠元素的物质是氢氧化钠、碳酸钠和硫酸钠
2.硫酸钠溶液、氯化钡溶液都呈中性
【提出问题】这瓶溶液是：
猜想①：            ；
猜想②：氢氧化钠溶液；
猜想③：碳酸钠溶液；
【实验探究】
（1）小丽取样滴加        溶液，溶液呈红色，得出结论：猜想       不成立。理由是                                         。
（2）小刚另取样品滴加BaCl₂溶液，有      产生，小刚得出结论：猜想②不成立。小组同学讨论后认为结论不正确，理由是                      。
小组同学讨论后一致认为应如下进行实验：
【继续探究】
（3）取样品加入过量的BaCl₂溶液，加“过量”的目的是                   ；静置后，取上层清液滴入酚酞试液，溶液呈红色。在剩余物质中滴入足量的稀盐酸，固体全部溶解，固体溶解的反应的化学方程式是                      。
【实验结论】
（4）这瓶溶液是                                   。
【探究启示】
（5）实验取完药品后应                            。

化学老师师整理药品时，拿出一瓶氢氧化钙粉末,让小丽和大卫对这瓶氢氧化钙粉末的组成进行实验探究。
（1）【提出问题】这瓶氢氧化钙是否已经变质生成碳酸钙而变质？
（2）【进行猜想】①氢氧化钙全部变为碳酸钙；   
②氢氧化钙部分变为碳酸钙；
③氢氧化钙没有变质。
（3）【设计方案，进行实验探究】下表是对猜想①进行实验探究的过程示例：

实验步骤	实验现象	实验结论
取样，加适量水，搅拌，过滤 ① 取少量滤液于试管中，加酚酞试液 ② 取少量滤渣于试管中，加入盐酸	① 滤液不变色 ② 有气泡产生	氢氧化钙全部变为 碳酸钙

请你参照示例另选择其中一种猜想参与探究，完成下表。

实验步骤	实验现象	实验结论
取样，加适量水，搅拌，过滤 ①取少量滤液于试管中，加酚酞试液 ②取少量滤渣于试管中，加入盐酸	①
②

（4）【归纳总结与拓展应用】
①氢氧化钙俗称            ，农业上一般用它改良      性土壤（选填“酸”或“碱”）
②氢氧化钙变质是由于他和空气中的     发生反应，反应的化学方程式是：            ，因此，氢氧化钙应         保存。

某小组在学习"二氧化碳制取的研究"课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。
【查阅资料】
通常状况下， $1$体积水约能溶解 $1$体积二氧化碳，所得溶液 $PH$约为 $5.6$。
【提出问题】
二氧化碳能不能用排水法收集？
【实验设计与操作】
实验一、在通常状况下，测定二氧化碳溶液水所得溶液调查PH，判断二氧化碳在水中溶解度的体积。

（1）甲装置中反应的化学方程式是。
（2）实验时，需先将甲装置中的空气排尽。其操作是：开启弹簧夹、关闭弹簧夹，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气已排尽的方法是.
（3）关闭 $K_1$，打开 $K_2$, $K_3$。待丙装置中收集半瓶气体时，关闭活塞 $K_2$和 $K_3$，充分振荡丙装置。然后用 $pH$计测得如下数据：

物质	丁装置中溶液	丙装置中溶液
$pH$	$6.50$	$5.60$

分析可知，在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积（填"大于""小于""等于"）丙和丁装置中溶液的总体积。

（4）实验中，乙装置的作用是。若没有乙装置，则测出的溶液 $pH$会。
实验二：在通常状况下分别测定排空气法和排水法收集的气体中氧气的体积分数，从而得到二氧化碳的体积分数。
（5）用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图（起始时氧气的体积分数都以 $21\%$计），则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是(填"排空气"或"排水")法，两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是。

【结论与反思】
（6）由实验一、二分析，你认为二氧化碳（填"能"或"不能"）用排水法收集，能减少二氧化碳在水中溶解度的措施是。（写一条即可）

实验中，小红误将氢氧化钠溶液当成酸滴加到金属铝中，结果发现也有气泡产生，为了解该气体的成分，实验小组进行了以下探究
【提出猜想】小红猜想是氧气；小敏猜想是氢气；小雨猜想是二氧化碳
其他同学认为小雨的猜想是错误的，理由是；
【进行实验】利用图I所示的装置分别进行实验

（1）小红：反应一段时间后，将带火星的木条放在a处，观察到，则她的猜想错误。
（2）小敏：①用图II所示装置干燥从a导管出来的气体，将管口a与（填"b"或"c"）端管口连接。

②反应一段时间，点燃干燥的气体，通过对现象的分析，得出他的猜想正确。
【得出结论】铝和氢氧化钠反应生产氢气和偏铝酸钠（NaAlO₂）,
反应的化学方程式为：。
【交流讨论】有同学认为，小敏的实验方案有欠缺，步骤②中存在安全隐患，理由是。
【反思提升】许多重大科学发现，源自对试验中异常现象的大胆质疑，深入研究。下列科学成果是通过对异常现象研究得出的是（填序号）。
A．侯德榜潜心研究制碱技术发明了联合制碱法
B．拉瓦锡深入研究前人忽视的异常现象发现了氧气
C．张青莲主持测定了多种元素相对原子质量的新值

亮亮同学做镁条在空气中燃烧的实验时，发现镁条燃烧除生成白色固体（ $MgO$）外，还有少量的淡黄色固体生成。这种淡黄色固体是什么呢？亮亮在老师的指导下进行有关实验探究。
【实验探究】将该淡黄色固体投入到盛有水的烧杯中。
【实验现象】在烧杯中产生白色沉淀，并有刺激性的氨味气体产生。
【教师指导】上述反应产生的白色沉淀为 $Mg（OH{）}_2$，生成的气体为 $N{H}_3$ ；反应过程中没有任何元素化合价的改变。
【问题解决】此淡黄色固体中肯定含有镁元素和元素，判断的依据是；若该物质仅由两种元素组成，其化学式为，此物质与水反应的化学方程式为。
【相关结论】空气中氮气（ $N_2$）和氧气（ $O_2$）的体积比约为，但镁条在空气中燃烧只生成少量的淡黄色固体，由此得出的一个结论是

某化学社团的同学发现，不同物质的变化常伴随着相同的实验现象。但从化学的角度去研究，会发现其有本质的区别。
【现象分析】
实验一：向盛有一定量氢氧化钠固体的试管里加入一定量的水，迅速用带导管的橡皮塞塞紧试管口，并将导管另一端通入盛有水的试管中，振荡左侧试管（如图）。

实验二：用氧化钙代替氢氧化钠重复一次上述实验。
上述两个实验的相同现象之一是；
上述两个实验中，其中一个实验发生了化学变化，其化学方程式是；另一个实验没有发生化学变化。

【本质归纳】  ；另一个实验没有发生化学变化。
【本质归纳】
相同的实验现象，既可以由物理变化引起，也可以由化学变化引起。
【探究运用】
在探究白色粉末的组成时，要研究相同实验现象的本质区别。
实验三：有一包白色粉末可能含有硫酸钡、碳酸钾和氢氧化钡中的一种或几种，取一定量该粉末加入到盛有足量水的烧杯中，搅拌，静置，观察到烧杯中有白色不溶物。
小明同学认为，白色粉末中一定含有硫酸钡；
小意同学认为小明的结论不准确，其理由可用化学方程式表示为。
针对上述两位同学的观点，小燕同学进一步设计如下实验方案进行探究：

（1）步骤②中发生化学反应的方程式是；
（2）步骤③中，加入酚酞溶液后，若溶液E为无色，则原白色粉末的组成是（填化学式，下同）；
步骤③中，加入酚酞溶液后，若溶液E为红色，则滤液A中一定含有的溶质是，原白色粉末的可能组成是或；
（3）小鹏同学认为，只需取少量滤渣B，加入过量的稀硝酸，若看到的现象是，就足以说明原白色粉末中只含有碳酸钾和氢氧化钡。

做完氢氧化钠与稀硫酸中和反应的实验后，兴趣小组的同学对反应后溶液中的溶质成分产生了兴趣，请你与他们一起进行以下探究。
【提出问题】溶液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】（1）甲同学认为溶液中的溶质只有 $N{a}_{2}S{O}_4$一种物质。
（2）乙同学认为溶液中的溶质是 $N{a}_{2}S{O}_4$和两种物质。
（3）丙同学认为溶液中的溶质是 $N{a}_{2}S{O}_4$和NaOH两种物质。
【查阅资料】① $N{a}_{2}S{O}_4$溶液显中性。
② $Al$与强碱 $NaOH$溶液反应生成偏铝酸钠（ $NaAl{O}_2$）等物质。
【实验验证】

	实验操作	实验现象	实验结论
乙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，将表面反复打磨后的铝片放入试管的溶液中	铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出，收集气体点燃，火焰呈淡蓝色	猜想（2）成立
丙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，向试管中滴加几滴无色酚酞试液	溶液变色	猜想（3）成立

【总结反思】丁同学根据乙、丙两位同学的实验现象，首先肯定猜想（1）不成立。经过进一步分析，丁同学认为猜想（2）也不成立，他的理由是。兴趣小组的同学经过充分讨论，一致认为猜想（3）成立。
【知识拓展】（1）生活中能否用铝制品来盛放强碱性溶液？（填"能"或"不能"）
（2）乙同学的实验中铝片与 溶液发生了反应，请写出铝与该溶液发生反应的化学方程式 。

某同学在实验室发现了一瓶标签残缺的无色溶液﹙如图甲所示﹚，为确认其中的溶质，他设计并进行了如下探究活动，请回答下列问题。

【猜想与假设】其溶质可能为 $NaCl$、 $NaOH$、 $N{a}_{2}C{O}_3$和 $NaHC{O}_3$中的一种。
【资料查阅】上述四种物质的相关信息如下：

物质	$NaCl$	$NaOH$	$N{a}_{2}C{O}_3$	$NaHC{O}_3$
常温下的溶解度／g	36	109	21.5	9.6
常温下某稀溶液的pH	7	13	11	9

【探究过程】
如图乙所示，在操作①后可确定溶质不是 $NaCl$，则其实验现象应是；
在进行操作②时有无色无味得到气体产生，由此又可排除假设物质中的。
【探究结论】
你认为该溶液中的溶质可能是上述假设物质中的，你的判断依据是。
【探究反思】
（1）若上述探究结论是正确的，操作②产生的气体应是（写化学式），实验室检验该气体的实验操作及现象是 。
（2）另有同学猜想其中的溶质还可能是 $N{a}_{2}S{O}_4$，但又没有 $N{a}_{2}S{O}_4$的上述表列信息。
请你根据以上实验操作的相关现象，判断该溶液中的溶质是否是 $N{a}_{2}S{O}_4$，并叙述理由：。