初中化学探究题

某校兴趣小组进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上摆放的药品中（如下图），有一装溶液的试剂瓶未盖瓶盖且标签破损，于是决定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】酸、碱、盐的性质实验中用到含有钠元素的物质是氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠
【提出猜想】这瓶溶液是：猜想一：氯化钠溶液；猜想二：氢氧化钠溶液；猜想三：碳酸钠溶液。
【实验推断】（1）小华取样滴加无酚酞试液，溶液呈红色，得出结论：该溶液不可能是__________溶液。
（2）小刚另取样滴加稀盐酸有__________产生，小刚得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。
（3）小军认为小刚的结论不完全正确，理由是在空气中变质的氢氧化钠与盐酸反应也能产生气泡。
小组同学讨论后一致认为还需要进行如下实验：
【继续探究】另取样加入过量的CaCl₂溶液，观察到有______产生，设计这一步骤的目的是________；静置后，取上层清液，滴入酚酞试液，溶液呈红色。
【实验结论】这瓶溶液是__________。
【探究启示】实验取完药品后应__________。

实验室处理一批过期的化学药品，兴趣小组同学决定对一癣已经结块的氢氧化钠样品展开探究，请你参与。
[探究活动一]证明变质的样品仍然有氢氧化钠存在
资料摘要：碳酸钠的水溶液呈碱性，氯化钠、氯化钙的水溶液呈中性。
（1）氢氧化钠暴露在空气中发生变质反应的化学方程式为                         。
同学们按照如下所示的步骤进行实验：

（2）步骤②中加入过量的氯化钙溶液的目的是                                     ；固体A必定含有的物质是             （写化学式）。
（3）“后续实验”验证氢氧化钠的存在，请你简述实验步骤和产生的现象：            。
[探究活动二]测定样品中碳酸钠的质量分数
取5.3g样品与足量的稀硫酸反应，测量生成二氧化碳的体积，从而计算出碳酸钠的质量分数。实验装置如图（不考虑其他因素的影响，装置的气密性良好）：

（4）倾斜锥形瓶使样品与稀硫酸充分接触。写出甲装置中发生反应的一个化学方程式：        。
（5）量气管中水面上要加一层植物油（二氧化碳不溶于该油层），目的是                。
（6）实验测得的部分数据如下表所示：

	反应前	反应后
量气管内液面对应的刻度	42mL	262mL

根据表中的实验数据计算，反应生成的二氧化碳体积为        mL，已知在实验条件下，二氧化碳的密度为2g·L^－1，则生成二氧化碳的质量为         g。
（7）通过计算，样品中碳酸钠的质量分数为             。

中和反应是一类重要的反应。根据要求回答问题：
（1）许多物质在溶液中以离子形式存在。下图表示HCl、NaOH溶液及两者混合后溶质在溶液中的存在情况。

①盐酸具有酸的特性，是因为盐酸溶液中含有          （填微粒符号）。
②对比分析盐酸与氢氧化钠溶液混合前后溶液离子存在情况，可知两者反应时不会减少的离子是      。
③教材指出：酸与碱中和反应的结果是酸和碱各自的特性都消失。请结合上图并从微粒的角度分析，盐酸与氢氧化钠反应时，为何酸、碱各自的特性都消失？答：                    。
（2）日常生活中，凡是使酸的酸性消失或碱的碱性消失的反应均被称为“中和”。如使用碳酸氢钠（其溶液显碱性）治疗胃酸（主要成分为盐酸）过多症，就因碳酸氢钠能使胃酸的酸性消失，而称为碳酸氢钠“中和”了过多的胃酸。现有碳酸氢钠溶液、酚酞溶液和盐酸溶液，设计实验证明碳酸氢钠溶液与盐酸反应时，碳酸氢钠溶液的碱性、盐酸的酸性都将各自消失。

操作	现象	结论
实验1：往装有碳酸氢钠溶液的试管中先加入2-3滴酚酞溶液，再逐滴加入盐酸直至恰好完全反应	滴入酚酞时的现象：         ； 逐滴加入盐酸的现象： ________________。	两者反应时，碳酸氢钠溶液碱性消失
实验2：		两者反应时，盐酸溶液酸性消失

 

实验室有一瓶存放很久的氢氧化钠，李明同学认为可能变质了，到底是全部变质还是部分变质，同学们进行了探究。请你和他们一起完成以下实验探究。
同学们的猜想有：
猜想1：全部变质为碳酸钠；
猜想2：部分变质，既有氢氧化钠又有碳酸钠；
猜想3：没有变质，还是氢氧化钠。
李明小组的实验和推断：

实验步骤	实验现象	结论或解释
1、取少量样品于试管中，加入 少量           。	有气泡产生	化学方程式 猜想3不成立
2、取少量样品于试管中，加水形成溶液，再加入足量的氢氧化钙溶液。再取上层清液，加入         。	产生白色沉淀 溶液呈现红色	猜想2成立

反思与评价：张亮小组同学认为李明小组得出的“猜想2成立”的结论不正确，请你分析其原因      （用化学方程式表示），改进措施是        （也用化学方程式表示）

在浓硫酸的催化作用下，固体草酸（ $H_2{C}_2{O}_4$）受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究：
【提出问题】生成物中有哪几种碳的氧化物？
【猜测】

猜想1	猜想2	猜想3
只有 $CO$	只有	含有 $CO$和 $C{O}_2$

【设计实验】基于猜想3，依据 $CO$和 $C{O}_2$的性质，兴趣小组同学设计了如下实验：

【实验探究】
（1）观察到装置（填序号）中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有 $C{O}_2$气体生成。
（2）有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有 $CO$：
① $C$装置中澄清石灰水不变浑浊， $F$装置中；
② $E$装置中出现的现象。
【实验结论】通过实验探究证明：猜测3成立。
草酸分解的化学方程式是。
【问题讨论】
（1） $B$装置的作用是； $D$装置的作用是。
（2）装置末端酒精灯的作用是。

（6分)某化学实验小组用一块表面镀锌的铁样品进行实验探究活动。
【实验探究】将表面镀锌的铁进行如图A实验，加入稀盐酸与产生氢气的质量关系如图B。

【提出问题】反应后所得的无色滤液a的溶质与固体b的成分是什么？
【猜想假设】秦思认为无色滤液a的溶质是（1）         、氯化亚铁和氯化氢。
【反思评价】请你评价秦思的猜想（2）         。
【推理判断】由无色滤液a 的成分可推知，固体b中一定含有（3）       。
【实验与结论】为验证固体b的成分，单杰向b的样品中加入一种有色物质（4）       （填化学式）溶液，产生的现象是（5）              ，据此现象，证明出固体b中的两种成分，同时得出这两种金属的活动性顺序。
【表达交流】石建向固体b中继续滴加少量稀盐酸也确定出固体b的成分，他观察到的现象是
（6）                       。
【拓展延伸】通过比较锌、铁的活动性，结合图像B在开始加入稀盐酸的过程中并没有产生氢气的现象，你认为在铁的表面镀锌的原因是（7）         ，可阻止进一步氧化。

某校化学兴趣小组参观制碱厂后，获得以下信息并对相关问题进行研究．
【查阅资料】
①生产原料粗盐中含有少量可溶性杂质（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性杂质（不与酸反应）．
②生产原理反应：NaCl+ NH₃ + CO₂ + H₂O= NaHCO₃↓+ NH₄Cl，分离得晶体B，并使其充分受热，可分解制得纯碱，同时得到二氧化碳和水．
③氯化铵分解的化学方程式是NH₄Cl ^△ NH₃↑+HCl↑．
④部分生产流程如下图所示：

【问题讨论】
（1）①溶液A中的溶质有NaCl和           、         ，
②操作Ⅱ的名称为           ．
③流程中Na₂CO₃溶液的作用是除去粗盐中的                ．
④写出加入NaOH溶液与MgCl₂反应的化学方程式                     ．
⑤晶体B受热分解的化学方程式为                                 ．
（2）上述生产流程中可循环使用的是         （填序号）．
A．NaOH        B．NH₃        C．HCl         D．CO₂
【组成探究一】
（3）设计实验检验纯碱样品中是否混有晶体B，请完成下表

选择的装置	实验现象	实验结论

 

选择的装置（填序号）	实验现象	实验结论
		样品不含晶体B

【组成探究二】
（4）取纯碱样品加水溶解，向该溶液中加入过量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．产生沉淀的方程式为                                  ，由此确定纯碱样品含有杂质NaCl．

【组成探究三】
（5）同学们为了测定该纯碱样品的纯度，设计了如下实验：

①判断加入氯化钙溶液是否过量的方法是                       ，然后观察现象判断．
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．
A．氯化钡溶液        B．硝酸银溶液          C．碳酸钠溶液       D．稀盐酸
③根据实验数据，计算样品中碳酸钠的质量分数是多少？（写出计算过程．3分）

在化学实验技能考试中，有一题目是鉴别碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液，小红等几位同学进行了如图所示的实验。

（1）写出试管②中碳酸钠与氢氧化钙反应的化学方程式：                     。
（2）实验结束后，小红同学将①、②两支试管中的废液倒入同一个干净的烧杯中，看到废液浑浊，就对废液进行了过滤，小红等几位同学对滤液的成分又进行了探究。
【提出问题】滤液中除水外还含有哪些物质？
【猜想】小红认为：只含氢氧化钠；小明认为：可能含有氢氧化钠、碳酸钠和氢氧化钙；
小亮认为：可能含有氢氧化钠和碳酸钠；你认为还可能是                （写一种猜想）。
【讨论】你认为小红、小明、小亮三位同学中谁的猜想不合理，请说明理由：               。
【实验设计】设计一个简单的实验证明你的猜想正确。

实验步骤	实验现象	实验结论
取样于试管中，		你的猜想正确

【实验分析】小亮同学针对自己的猜想进行了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取样于试管中，滴入几滴稀盐酸	没有气泡产生	自己的猜想不成立

你认为小亮同学对实验结果判断是否正确？请说明理由：               。
【反思拓展】在分析化学反应后所得溶液中溶质的成分时，除考虑生成物外还需考虑               。

(10分)人类的生产和生活都离不开金属。

（1）在图（1）所示条件下，铁钉锈蚀最快的是试管      (填序号)，B装置说明铁生锈的条件是                  。
（2）铝的大规模开发和利用比铜和铁晚，这是因为                                  。
（3）某研究小组的同学为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序，设计如图（2）所示的三个实验(其中金属均已用砂纸打磨，且形状、大小相同；所用稀盐酸的溶质质量分数、用量也相同)。
通过观察，甲同学很快判断锌的活动性比铁强，据你分析，甲同学依据的实验现象是               ；
他发现铜片表面有银白色固体附着，这说明活动性Cu     (填“>”“<”或“=”)Ag，反应的化学方程式是                                     。
（4）乙同学认为上述实验不足以得出四种金属的活动性顺序，想再补充一个实验，请你和乙同学一起设计一个实验方案并进行实验，达到探究目的。

实验步骤	实验现象	实验结论

 

某研究性学习小组在验证“碱使酚酞试液变红”的实验时，发现一个意外现象：将酚酞试液滴入某NaOH溶液中，溶液变成了红色，可是过一会儿红色却消失。
【提出问题】是什么原因导致滴有酚酞的NaOH溶液由红色褪为无色？
【猜想与假设】他们分别对这种意外现象作如下猜想：
甲同学：可能是酚酞与O₂发生了反应；
乙同学：可能是NaOH溶液与空气中的CO₂发生了反应；
丙同学：可能与               大小有关；
【设计实验】三位同学分别设计实验验证自己的猜想：
（1）甲同学设计了如下实验，请你填写下表。

实验步骤	设计这一步骤的目的	实验现象	实验结论
①将NaOH溶液加热煮沸	①	溶液变红，过一会儿红色消失	甲同学猜想___________（填“正确”或不正确”）新课
②向冷却后的溶液中滴人酚酞，并滴一些植物油在其上方	②

（2）乙同学设计如图一装置进行实验，一段时间后，试管中溶液的红色褪去，于是认定自己的猜想正确。写出CO₂与NaOH溶液反应的化学方程式：                                   。
甲同学认为乙同学的实验不够严谨，理由是：                                     。
（3）丙同学使用了色度传感器测溶液的颜色。他在a、b、c三个比色皿中分别加入等量5%、10%、20%的NaOH溶液，然后各滴加2滴酚酞试液。溶液颜色的变化曲线如图[说明：溶液无色时色度值（透过率）为100%]。请你观察图二写出规律性结论：_____________________                。

化学小组的同学对金属的性质进行研究。
（1）小明同学通过观察打磨后的镁、锌、铁、铜四种金属，总结出金属共有的物理特征是_______。
（2）小莉将纯铜片和黄铜片相互刻画（如下图1所示），纯铜片上留下明显的划痕，说明_______。

（3）用上图2所示装置进行实验。
①小刚得出结论，镁条反应放出的热量高，它依据的现象是_______。
②观察到试管1中产生气泡的速率比2中快，小明据此得出的结论是_______，欲得此结论设计该实验时应注意_______。

实验室获取氮气有很多种途径，常见的有3种方法。
方法一：将氨气（NH₃）通过赤热的装有氧化铜的玻璃管，生成铜、氮气和水蒸气，除去水蒸气后测得氮气的密度为1．2508g/L。
方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末,测得该气体的密度为1．2572g/L。 进行实验时可选择的实验仪器如下图所示（省略夹持装置与加热装置）。
 
为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置      （选填装置编号）中加入       （填名称）以除去其它杂质气体。
方法三：将亚硝酸钠（NaNO₂）和氯化铵的饱和溶液加热，氮元素全部转化为氮气。下图是实验室用这种方法制N₂，并测定生成N₂体积的装置（部分装置略去），请回答相关问题。

【查阅资料】
（1）NaNO₂+NH₄ClNaCl+N₂↑+2H₂O  （此反应会放出大量的热）；
（2）B部分中冰盐是冷凝作用
【实验探究】
①       ；
②20℃时，取含溶质0．21g饱和NH₄Cl溶液放入烧瓶，连接装置；
③调节水准管，使其与量气管中液面相平，记录量气管中水面读数为12．0mL；
④打开分液漏斗活塞，逐滴滴入饱和NaNO₂溶液，加热至反应发生，移走酒精灯；
⑤烧瓶中不再产生气泡时，关闭活塞；
⑥待冷却至室温，调节两边液面高度相平，记录量气管中水面读数为100．0mL；
⑦处理剩余药品，整理实验台。
【实验分析及数据处理】
（1）加入药品前必须进行的实验①是                             ；
（2）步骤④中，移走酒精灯的目的是                             ；
（3）计算生成氮气的质量和密度。（4分，计算过程中以及最终数据均保留2位小数）
【解释与结论】
1892年，英国科学家瑞利（Rayleigh）发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比其他方法得到的纯氮气密度总是偏大5‰左右。若实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因
是                （已知：相同条件下，气体的相对分子质量越大，密度就越大）
【反思与评价】
（1）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏瓶之间连接的导管所起的作用是      
A．防止NaNO₂饱和溶液蒸发          B．保证实验装置不漏气
C．使NaNO₂饱和溶液顺利滴下         D．防止溶液冲入U形管
（2）科学家瑞利仅仅是从小数点第三位数的差别，发现了新物质。这启示我们在今后的学习和生活中要学习科学家的                 ．
A．严谨求实的科学态度和敢于怀疑的批判精神
B．科学研究中遇到疑惑就趁早放弃，不要浪费时间
C．不能因为微小的差异而放过一次成功的机会
D．要相信权威，权威一定是正确的

实验室中的试剂一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。某研究性学习小组发现一瓶未密闭的NaOH固体，对其成分提出以下假设，并完成了实验探究。
假设1：只含NaOH；
假设2：含NaOH和Na₂CO₃；
假设3：只含Na₂CO₃
（1）成分中可能含有Na₂CO₃的原因是（用化学方程式回答）                    。
（2）取少量样品于试管中，加入足量稀盐酸，观察到________________，说明假设2或假设3成立。
（3）进一步探究的过程如下：

①“操作1”的名称是                  ，
②“固体A”的化学式是___________。
③加入足量CaCl₂溶液的作用是                                          。
④溶液B中滴加酚酞后，观察到                          ，说明假设2成立。

灰某兴趣小组对“蜡烛燃烧的产物”进行探究。
【查阅资料】蜡烛的主要成分是石蜡，石蜡由碳、氢两种元素组成。
【作出猜想】蜡烛燃烧的产物是二氧化碳和水。
【实验验证】（1）用干冷的小烧杯罩在蜡烛火焰上，观察到                  ，证明有水生成。
（2）用涂有饱和石灰水的小烧杯罩在蜡烛火焰上，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。二氧化碳和石灰水反应的化学方程式为                                        。
小明提出质疑：石灰水变浑浊不一定是生成碳酸钙，还可能是饱和石灰水受热后          ，析出了氢氧化钙。同学们又用右上图所示的装置进行实验，1分钟后，提起锥形瓶，翻转后注入20mL饱和石灰水，加塞、振荡，观察到石灰水变浑浊，确定有二氧化碳生成。
实验中小明观察到一个意外现象：锥形瓶内壁上有少量黑色物质。
【交流讨论】经分析，同学们一致认为黑色物质是石蜡不充分燃烧生成的            。由此他们猜想还可能生成一氧化碳。
为验证一氧化碳，他们设计了如下图所示的实验。

【实验验证】（1）实验前，先在玻璃管的中部放入一团棉花，其目的是                   。
（2）将a端插入蜡烛的焰心。
（3）用酒精灯加热b端的氧化铜与水调和的糊状物，一段时间后，观察到黑色物质变成红色，证明蜡烛不充分燃烧有一氧化碳生成。
（4）为防止玻璃管中的红色物质又被氧化变成黑色，接下来的操作是：                。
【拓展应用】含碳燃料不充分燃烧会生成一氧化碳等物质，浪费资源，且污染空气。为使其充分燃烧，应采取的措施是                                      （答一条即可）。

某化学兴趣小组的四位同学对氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后，所得溶液中溶质的成分进行了探究。
【作出猜想】小马猜想：溶质有NaCl、HCl、NaOH。
小程猜想：溶质只有NaCl
小宫猜想：溶质有NaCl、HCl
小尚猜想：溶质有NaCl、NaOH
（1）老师认为小马的猜想是错误的，其理由是_______________________________
【方案设计】小程和小宫分别设计如下方案验证各自的猜想。

方案设计者	方案步骤	方案预估现象	方案结论
小程	用一根洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液沾在pH试纸上，把试纸所呈现的颜色与标准比色卡进行对照	pH＝7	小程猜想正确
小宫	取少量反应后的溶液于一支试管中，再向试管中滴加稀硝酸和硝酸银溶液	有白色沉淀生成	小宫猜想正确

（2）两位同学中________________的方案正确。
【方案反思】
（3）请分析错误方案的原因：__________________________（若都正确，不作答）。
【拓展研究】
（4）请你再设计一个实验方案验证小尚的猜想正确，填写下列实验报告。

方案步骤	方案现象	方案结论
取少量反应后的溶液于一支试管中，再向试管中滴加________ 溶液	出现蓝色沉淀	小尚猜想正确