初中化学探究题

"题23图"为某家长带小孩在下水道井盖小孔上点燃鞭炮发生爆炸的画面。现要探究某下水道的可燃性气体成分：

【猜想】（I）含可燃性气体 $CO$；
（II）含可燃性气体 $C{H}_4$；
（III）含可燃性气体 $CO$和 $C{H}_4$。
【收集气体】用大的可乐塑料瓶装满水，打开瓶盖用绳子吊入下水道中，用铁钩将矿泉水瓶倒转，使，将瓶提到井口迅速盖好瓶备用。
【进行实验】

【作出判断】根据上述实验现象，甲同学认为猜想III正确；而乙同学认为甲的判断不严谨。
因为猜想     也有相同的现象。如需进一步确认还应检验的存在，其方法是。
【拓展】若需要工人进入下水道清理淤泥，打开下水道井盖后应首先进行的操作是。

某研究小组利用下图所示装置探究碳的氧化物的性质（固定装置略）。已知碳酸镁加热发生类似碳酸钙的分解反应。

（1）装置 $A$中发生的反应：（用化学方程式表示）。
（2）装置 $C$的作用：，无水 $CaC{l}_2$的作用：。
（3）装置 $D$中发生的反应：（用化学方程式表示）。
（4）图中装置 $E$是安全瓶，能防倒吸，从实验安全考虑，本实验还应在装之间添加装置 $E$。

中和反应在工农业生产和生活中有广泛的应用。某学生课外兴趣小组对中和反应进行研究。
（1）对于没有明显实验现象产生的中和反应，如稀盐酸与稀氢氧化钠溶液的反应，要证明它们之间确实发生了化学反应，可通过如下实验来进行。
①盛有稀氢氧化钠溶液的烧杯中，滴加2~3滴酚酞试液，用胶头滴管吸取稀盐酸逐滴加入到上述烧杯中，边滴边用玻璃棒搅拌，当观察到现象时，说明它们之间发生了中和反应，且恰好完全反应。
②将稀盐酸逐滴匀速加入一定量的稀氢氧化钠溶液中，用数字化仪器对反应过程中溶液的温度、 $pH$进行实时测定，得到的曲线如图10、图11所示。

由图10、图11可知，稀盐酸与稀氢氧化钠溶液已发生中和反应的判断依据是。
（2）对于某些有明显实验现象产生的中和反应，如稀硫酸与氢氧化钡溶液的反应，只要将稀硫酸滴加到氢氧化钡溶液中，观察到现象，就可说明反应已经发生。该反应的化学方程式是。

铁和四氧化三铁及其他含铁物质的性质、转换、用途是初中化学常见的知识内容。某兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的带领下开展了系列研究。
I：铁和四氧化三铁的转换：
i．铁在氧气里燃烧
【探究一】探究铁丝燃烧是否需要纯氧
【实验内容】取0.33mm的铁丝，分别在体积分数为90%、70%、65%、60%、55%的氧气中进行实验，实验现象：

O2%	90%	70%	65%	60%	55%
实验现象	燃烧剧烈，燃烧时间长，效果好	燃烧比90%弱，燃烧时间短，实验成功	燃烧比70%弱，燃烧时间比70%短，实验成功	燃烧比65%弱，燃烧时间更短，实验成功	难以燃烧，只是发红

【结论】就0.33mm铁丝而言，依据上表燃烧所需氧气的最低体积分数为      ，且氧气浓度越大，燃烧越剧烈。
【反思】所有铁丝的燃烧所需氧气最低浓度为上述结论    （填“是”或“不”）合理，理由是                   。
ii：铁和四氧化三铁在转换时的应用：
在焊接两根铁轨时，为确保施工质量，工程技术人员常用到一种叫做“引火铁”的反应活性材料，“引火铁”（极细的铁粉）是一种准纳米材料，它在空气中可以自燃。某化学兴趣小组根据上述原理设计在实验室制备其过程如下：
（1）在高温条件下用普通铁粉和水蒸气反应，得到粉末状的四氧化三铁和氢气。
（2）将四氧化三铁粉末再在高温条件下经过与上述过程相反的反应生成“引火铁”粉末。请分别用以下两套装置，制取四氧化三铁和“引火铁”。
（注：装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）

填写下列空白：
（1）写出实验过程中第（1）、（2）两个步骤中的任一反应方程式：           ；
（2）在实验装置中，烧瓶B的作用是                                 ；
（3）实验时试管A中加入的固体是         ；
（4）在试管H中反应进行H₂还原Fe₃O₄前，在I出口处必须先               。
II：在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究
【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图。

【进行实验】该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66g(玻璃管的质量为60g)
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g(冷却到室温称量)
【得出结论】通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为          。
【反思与评价】一氧化碳还原氧化铁的实验中，可能会生成四氧化三铁、氧化亚铁等，那么要提高含铁量可采用的方法是                      。

$6H_{2}S{O}_4\left(浓\right)+2Fe\stackrel{△}{=}F{e}_2(S{O}_4{)}_3+6H_{2}O+3S{O}_2$小明在做铁与硫酸溶液反应的实验时，发现生成的气体有刺激性气味，于是进行了探究。
【提出问题】铁与硫酸溶液反应生成的气体为什么有刺激性气味？
【查阅资料】（1） $6H_{2}S{O}_4\left(浓\right)+2Fe\stackrel{△}{=}F{e}_2(S{O}_4{)}_3+6H_{2}O+3S{O}_2$↑
（2） $S{O}_2$可使品红溶液的红色褪去。
【进行猜想】铁与不同浓度的硫酸溶液反应，生成的气体产物中可能有二氧化硫。
【实验探究】小明用图甲所示的装置进行实验，并将 $E$中收集到的气体进行如图乙所示的爆鸣实验。

请帮助小明完成下表：

	$A$中硫 酸浓度	实验现象	$A$中生成气体成分
$B$中品 红溶液	$D$中品 红溶液	爆鸣实验
实验一	98%		不褪色	无爆鸣声	只有 $S{O}_2$
实验二	45%	稍有褪色	不褪色	有爆鸣声
实验三	25%		不褪色		只有 $H_2$

【实验结论】铁与不同浓度的硫酸溶液反应，生成的气体产物可能不同，当硫酸浓度达到足够大时，生成的气体产物中有二氧化硫。
【交流反思】（1）写出实验三中铁与硫酸反应的化学方程式：。
写出实验二中发生爆鸣反应的化学方程式：。
（2）实验一中 $C$装置的作用是。
【拓展延伸】小明又将 $A$装置进行了如右图所示的改过。试分析增加的导管伸入液面以下的原因是。该导管所起的作用是。

生石灰常用作食品干燥剂,其包装袋上除了标明主要成分为生石灰外,还提醒人们注意:不可食用,不可浸水,不可开袋,儿童勿碰.
Ⅰ．华雪同学通过探究发现,某食品包装袋中的生石灰干燥剂已经变质失效.他采用的探究方法是:取少量样品于试管中,加入少量水,用手触摸试管外壁,没有明显的放热现象.此实验中加入的水必须是少量的,理由是①.

Ⅱ．甲、乙同学想知道刚从食品袋中取出的生石灰干燥剂的成分,进行了如下探究:
【提出问题】

生石灰干燥剂中含有哪些物质 $？$

【查阅资料】

工业上用高温煅烧石灰石的方法来制取生石灰.
【猜想与假设】

猜想1:含有氧化钙、氢氧化钙
猜想2:含有氧化钙、碳酸钙
猜想3:含有氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙
【活动与探究】

甲、乙同学为了验证猜想,进行了如下实验:
甲同学实验:取少量样品于试管中,加入适量水充分反应后,再滴加几滴无色酚酞溶液,可观察到溶液呈红色.
乙同学实验:取少量样品于试管中,加入足量的稀盐酸,有无色无味的气体产生,该气体能使澄清的石灰水变浑浊.
【结论与反思】

（1）猜想②错误(填"1"或"2"或"3"). 
（2）甲同学实验中,发生反应的化学方程式是③,溶液呈红色的原因是④.

（3）乙同学实验中产生气体的化学方程式是⑤.

（4）乙同学认为甲同学的实验是多余的,因为⑥.

【总结与提升】

（1）甲、乙同学最终无法确定该生石灰干燥剂的成分,实验失败.华雪同学认为,可以通过定量实验来确定.在定量实验时一定要用到的实验操作是⑦.

（2）打开食品包装袋后,生石灰干燥剂不宜继续与食品放在一起,因为⑧,会加速食品变质.
（3）请写出工业上制生石灰的化学方程式⑨.

某同学发现，上个月做实验用的 $NaOH$溶液忘记了盖瓶盖。对于该溶液是否变质，同学们开始实验探究。
【猜想假设】
猜想（1）：该溶液没有变质，为 $NaOH$溶液。
猜想（2）：该溶液全部变质，为 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液。
猜想（3）：该溶液部分变质，为 $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$的混合溶液。
【查阅资料】 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液呈碱性
【设计方案】请你完善下表几组同学探讨的设计方案

	实验操作	可能出现的现象与结论	同学评价
第1组		若溶液变红，则猜想（2）不成立	第2组同学认为：此方案结论不正确，理由是：。
第2组		若产生白色沉淀，反应方程式是：，则猜想（1）不成立。	第3组同学认为：此方案还不能确定猜想（2）还是猜想（3）成立。
第3组	第一步 第二步	若滤液不变红，则猜想（2）成立；若滤液变红，则猜想（3）成立。	第1组同学认为：不需过滤也能达到实验目的，更简单的操作方法是：。

【探究实验】综合各小组的方案后，动手实验。
【结论与反思】NaOH溶液易与空气中CO₂反应而变质，所以要密封保存。
【拓展延伸】同学们设计了下列两套装置进行实验：

用胶头滴管吸取某种液体，锥形瓶中充入一种气体或放入一种固体物质，挤压胶头滴管。一段时间后，两装置中气球明显胀大。
（1）甲装置中可能发生反应的方程式是。
（2）若乙装置中胶头滴管吸取的是稀盐酸，则锥形瓶中放入的固体可能是。

安多夫是一种嫩肉粉，其主要成分碳酸氢钠（NaHCO₃）和氯化钠。安多夫可破坏肉质纤维结构、促进肉类吸收水分，从而使肉质松软，达到鲜嫩爽滑的目的。小张发现将拌了安多夫粉的肉类放到锅中加入食醋等调料烧煮时会产生大量的气体，他对此颇感兴趣，决定对其进行探究。
【查阅资料】
1、碳酸氢钠俗称“小苏打”、“苏打粉”、“重曹”，白色细小晶体，加热到50℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，440℃时完全分解。
2、白色无水硫酸铜遇到水会变成蓝色。
【实验探究一】对烧煮时产生的确大量气体的探究
1、小于对气体的成分进行了猜测：气体中除了醋酸气体之外，还可能含有水蒸气和CO₂。他设法收集气体样品并除去醋酸气体后，用下图实验装置进行验证。装置导气口连接顺序：气体样品。

2、小于对二氧化碳的来源作了两种猜测：
猜测①：二氧化碳可能是由               ；
猜测②：二氧化碳可能是由碳酸氢钠受热分解产生的。
针对以上猜测，小于设计了以下实验：

	实验步骤	实验现象
实验1	。	。
实验2	取安多夫样品少许加入试管中，加热使之充分反应，并把产生的气体通入澄清石灰水。	试管口出现小水珠，澄清石灰水变浑浊，试管中残留白色固体粉末。

实验结论：猜想①、②都正确
【实验探究二】测定安多夫样品中碳酸氢钠的含量
实验2中，小于发现充分反应后，试管中仍留有一些白色固体粉末，通过查阅资料发现是碳酸钠和氯化钠。小于想用测定白色固体中碳酸钠的质量来推算安多夫样品中碳酸氢钠的含量，于是称取实验2中得到的白色固体粉末6.9克，设计了如下实验方案：

（1）“操作1”的名称是     ，实验中加入过量CaCl₂溶液的目的是             。
（2）确定沉淀A是否洗涤干净的方法是                             。
（3）该安多夫样品中NaHCO₃的质量分数是多少？（写出解题过程）
（4）小明同学看到这个设计实验后，提出一个更简单的测定方法，设计思路如下：

①电子天平调零
②检查装置气密性
③装入M克安多夫样品，浓盐酸
④称药品和装置的总质量W₁克
⑤滴入浓盐酸
⑥无气泡产生后，再称整个装置的质量W₂克
⑦（W₂- W₁）减轻的质量就是二氧化碳的质量
通过化学方程式计算NaHCO₃的质量，最终达到计算安多夫样品中NaHCO₃的质量分数的目的。
【方案评价】两位同学经过多次的实验测定后发现，得到的最终结果总是比真实值偏大，请你帮他们分析结果偏大的原因可能是      。
A．所加酸的量不足
B．实验中使用了浓盐酸
C．未考虑反应过程中水的蒸发
D．未考虑生成的二氧化碳气体残留在装置内

化学课上老师为同学们做了一个“燃纸成铁”的趣味实验：将一张滤纸（成分为纤维素）用FeC1₃浓溶液润湿，在酒精灯上烘干后点燃，滤纸变黑、红热，最终生成黑褐色物质。老师告诉同学们：黑褐色物质中含有铁单质。
聪颖的小明对此进行了如下探究：
【提出问题】黑褐色物质中真的含有铁单质吗？
【探究过程】
I.理论分析
（1）小明先从反应物元素组成分析，认为：因为            ，所以反应后可能有铁单质生成。
II.实证研究
（2）为了获得实验证据，小明做了实验1。
实验1：将黑褐色物质放入稀盐酸中，发现有连续微波气泡产生，若黑褐色物质中含有铁单质，则反应的化学方程式为                            。
（3）对于实验1，小红提出了自己的疑问：由反应物的组成分析，能与稀盐酸反应产生气泡的物质不一定是铁单质，还可能是          （填化学式）。
不过，小明查阅相关的资料后得知，在此高温条件下不可能生成此类物质。
（4）为了进一步证明黑褐色物质中有铁单质，小明又做了实验2。
实验2：将黑褐色物质放入            溶液中，观察到的现象是             。
【得出结论】通过以上实验探究，证明黑褐色物质中确实含有铁单质。

红枣包装中常使用一种袋装防腐剂，品名为“504双吸剂”，其标签如图所示。同学们对一包久置的“504双吸剂”固体样品很好奇，设计实验进行探究。

【提出问题】久置固体的成分是什么？
【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下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。
久置固体中可能含有Ca(OH)₂的原因是(用化学方程式表示)               。
【实验探究1】
甲同学的方案：

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量固体放于试管中，加足量蒸馏水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液。	固体溶解时试管外壁发烫，试管底部有不溶物，溶液变红。	固体中一定含有 和氢氧化钙。
（2）另取少量固体放于试管中，滴加足量稀盐酸。	固体逐渐消失，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液。	固体中一定含有    ， 一定不含Fe2O3。
（3）将步骤（2）中产生的气体通入到澄清的石灰水中。		固体中一定含有CaCO3。

【实验质疑】
（1）乙同学认为甲同学的实验中并不能得出一定含Ca(OH)₂的结论，理由是               。
（2）丙同学认为甲同学的实验并不能得出一定不含Fe₂O₃的结论，理由是(用化学方程式表示)                       、                           。
【实验探究2】
乙、丙同学设计如下实验方案继续验证：

（1）乙、丙同学实验中又能得出固体样品中一定还含有              。
（2）乙同学经过实验测得上述滤渣C（CaCO₃ ）的质量为1.0 g，计算滤液A中含氢氧化钙的质量。（写出解题过程）
（3）丙同学经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为1.6 g，滤渣B中CaCO₃的质量为1.0 g。
【实验结论】综合上述实验以及乙、丙两位同学的实验数据，得到了久置固体的成分。

牙膏摩擦剂的类型很多，如CaCO₃，SiO₂或它们的混合物。某兴趣小组对牙膏摩擦剂的成分进行了如下探究。
【提出问题1】某品牌牙膏中是否含有CaCO₃？
【查阅资料】二氧化硅不与稀盐酸反应。
【实验方案】
①取少量牙膏于试管中，加入适量的稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明摩擦剂中含有      （填离子符号）。
②取实验①中的溶液，加入碳酸钾溶液，生成白色沉淀，请写出该反应的化学方程式      。

【提出问题2】该牙膏中CaCO₃的质量分数是多少？
【实验装置】
【实验步骤】
（1）按如图连接好装置后，发现装置     （填字母）有一处明显的错误；
（2）重新连接好装置，并     ；
（3）在B装置中加入牙膏样品8.00g；
（4）      K₁，        K₂（填“打开”或“关闭”），向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至       （填字母）中无气泡产生时，停止滴加盐酸；
（5）关闭K₂，打开K₁，缓缓      约8分钟；
（6）将C装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量。实验数据如图（已知此品牌牙膏中的其他成分不和盐酸反应，装置内试剂均足量）

【实验分析及数据处理】
（1）若没有A装置，直接通入空气，则测定结果将      （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）D装置的作用是       。
（3）据上面数据，计算该牙膏样品中碳酸钙的质量分数是       。

同学们在初中化学实验室中，发现一瓶如图所示久置的瓶口有白色固体、瓶塞丢失的无色溶液。已知原溶液可能是NaCl、NaOH或Na₂CO₃三种溶液中的一种，为确定溶液成分，同学们进行了如下探究：

（1）探究成分
①小张同学取待测液测得pH=10，他得出的关于溶液成分的结论是              。他取少量待测液于试管中，加入过量的稀HCl，看到               ，由此小张同学认为，溶液为Na₂CO₃溶液。
②小李同学对小张同学的结论提出疑问，拟进行了以下实验：取少量待测液于试管中，加入过量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，该反应方程式为               ，过滤，取滤液，（写出还需进行的操作及现象）                              。通过实验，小李认为小张结论不正确。
③同学们通过讨论认为试剂瓶原标签应该是氢氧化钠，但因吸收空气中       的而变质。
（2）测定碳酸钠的浓度
取该试剂瓶中溶液50g倒入烧杯中，再向烧杯中逐滴滴加盐酸使其充分反应至无气泡产生（假设生成的二氧化碳全部逸出）。测得加入盐酸的质量与烧杯中的物质的质量关系如下表所示。

累计加入盐酸的质量/g	0	25	37．5	50
烧杯中物质的总质量/g	50	75	85．3[来]	97．8

请你计算：
①这一测定过程中产生二氧化碳质量为      g。
②这一瓶试剂中碳酸钠的质量分数（写出计算过程）。

课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na₂CO₃、还含有少量NaCl）和石灰乳（氢氧化钙的悬浊液）为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。
【查阅资料】①碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物，可吸收二氧化碳和水；
②CO₂+Ba（OH）₂ ═ BaCO₃↓+H₂O。
【粗产品制备】
（1）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，发生反应的化学方程式为      。
（2）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得NaOH粗产品。
【粗产品成分分析】
（1）取适量粗产品溶于水得澄清溶液，加入Ba（NO₃）₂溶液出现白色沉淀，由此该粗产品中一定不含有         ，理由是                                
（2）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质。
【含量测定】Na₂CO₃含量的测定：
该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置。取20.0g粗产品，进行实验。

（1）实验过程中需持续缓缓通入空气，其目的是               。
（2）下列各项措施中，不影响测定准确度的是______（填标号）。
a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A-B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d．取消上图中Ｄ装置
（3）实验中准确称取20.0g粗产品，进行测定，测得BaCO₃质量为1.97g。则粗产品中碳酸钠的质量分数为             。
（４）有人认为不必测定C中生成的BaCO₃质量，只要测定装置C在吸收CO₂前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数．实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是                 。

一次趣味化学活动中，王老师向同学们展示了一瓶标签受损的无色溶液，如下图所示。

要求同学们进行探究：
确认这瓶溶液到底是什么溶液？
提出猜想：王老师提示：这瓶无色溶液只能是以下四种溶液中的一种：
①硫酸镁溶液、  ②硫酸钠溶液、
③硫酸溶液、    ④硫酸铵溶液。
查阅资料：
A：常温下，相关物质的溶解度如下

物质	MgSO4	Na2SO4	（NH4）2SO4	H2SO4
溶解度	35.1g	19.5g	75.4g	与水任意比互溶

B：（NH₄）₂SO₄的水溶液显酸性
【实验探究】
（1）通过查阅资料，小明同学认为猜想     （填序号）不成立，原因是                 。
（2）为确定其它几种猜想是否正确，小明同学继续进行探究：

实验步骤	实验现象	实验结论
a取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴氢氧化钠溶液	溶液中有白色沉淀生成	猜想①成立
b取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴紫色石蕊溶液		猜想③成立

小芳同学认为小明实验步骤b的结论不正确，她的理由是                    ；
（3）请你设计实验方案，确认该溶液是硫酸铵溶液并完成实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
取该溶液少许于试管中，再往该溶液加入      溶液，加热。		猜想④成立，该反应的化学方程式为

 

小明做盐酸和氢氧化钠溶液中和反应的实验时，没有加入指示剂，导致无法判断该中和反应进行的程度。请你和他一起探究所得溶液的酸碱性，并完成下列问题。
【提出猜想】所得溶液可能呈碱性，也可能呈         。
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
用试管取该溶液1～2mL，滴入1～2滴无色酚酞试液，振荡	无色酚酞试液不变色	溶液呈         。

【拓展分析】
若溶液呈碱性，他向溶液中逐渐加入硫酸铜溶液，直到不再产生沉淀为止，然后过滤，留在滤纸上的物质是        （写化学式，下同），滤液中一定含有的溶质是       。