初中化学探究题

某班级的探究小组同学在学习了催化剂的知识后，上网查阅，获得以下信息： (1)氯酸钾氯化钾+氧气
(2)碳+氧化铜铜+二氧化碳
(3)黑色氧化铜不溶于水，氯化钾、氯酸钾易溶于水
他们想研究氧化铜能否在氯酸钾的受热分解反应中起催化剂的作用，设计了以下的对比实验和后续操作。
①任取两份氯酸钾，分别放入两支相同的试管中，在其中一份中加入精确称量的n g氧化铜粉末。
②将两份氯酸钾同时在相同条件下正确加热，将放出的气体通入水中，观察放出气体的快慢。
③停止加热，冷却，将原来混有氧化铜的反应后的混合物加水溶解，小心过滤，得出滤出物，洗涤并干燥。
④观察滤出物的状态和颜色。
⑤将滤出物和炭粉混合，在密闭容器中高温加热，将反应后产生的气体通入澄清石灰水中，并观察实验现象。
（1）以上实验步骤，有一步不够严密，请你指出是哪一步？_________。
（2）要达到实验目的，除改进不严密的实验步骤外，还必须增加一个实验步骤，这个实验步骤是_________________________。
（3）实验⑤的目的是什么？为达到此目的，我们还可如何操作？

已知2Al+Fe₂O₃===(高温) 2Fe+Al₂O₃在化学上被称为“铝热反应”，人们可利用该反应来焊接铁轨。从反应中可以看出Al比Fe活泼，镁和氧化铜也能发生类似的反应。该反应的化学方程式为        。某活动小组在实验室中进行镁和氧化铜的反应，充分反应之后，大家对于反应后的固体剩余物产生了疑问，请你帮助他们完成探究实验。
【提出问题】反应后的固体剩余物是什么？
【做出假设】甲组同学经过讨论一致认为：反应后的固体剩余物中一定含有     。对于可能含有的物质他们做出了如下假设：乙组同学认为可能含            ；丙组同学认为可能含          。
【实验探究】经过查阅资料、回忆已学过的知识，大家决定设计如下的实验对反应后的固体剩余物进行探究。

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量反应后的固体剩余物于试管中，向其中加入足量的        。	固体部分溶解，溶液为无色。	甲组同学的结论正确。
②另取少量固体于试管中，进行与实验①一样的操作。		乙组同学的假设成立。
③另取少量固体于试管中，进行与实验①一样的操作。		丙组同学的假设成立。

【反思与拓展】对于有多种物质参加的化学反应，要判断充分反应后得到的剩余物的成分，需要考虑到         。由此联想到：在盐酸和氢氧化钠溶液发生的中和反应后的剩余溶液中滴入无色酚酞试液，若酚酞试液不变红，则反应       恰好完全反应(填“一定”或“不一定”)。

X混合气体由H₂、CO、CH₄的成分组成，为检验气体的成分设计了如下的实验装置（注：夹持装置未画出；无水硫酸铜遇水由白色变成蓝色，可用于检验水的存在）：

【查阅资料】
（1）CO和二氯化钯（PdCl₂）溶液反应产生黑色钯（Pd）：CO+PdCl₂+H₂O=CO₂+Pd↓+2X，该反应中X的化学式是              。
（2）在高温条件下，H₂可还原氧化铁，产生铁和水。在高温条件下，CH₄也可与Fe₂O₃反应：4Fe₂O₃+nCH₄  8Fe +nCO₂+2nH₂O，其中n的值为      （填数字）。
【提出假设】关于X混合气体的组成，同学们提出下列假设：
①H₂和CO    ②H₂和CH₄      ③CO和CH₄      ④H₂、CO和CH₄
【实验现象】A中出现黑色固体；C中固体逐渐变为黑色；D固体变为蓝色；E中溶液变浑浊。
【问题讨论】
（3）根据以上实验现象，甲同学和老师一致认为：可排除假设      （填假设序号）。
（4）根据以上实验现象，乙认为可排除“假设①”。你认为乙的结论是否正确？     。
（5）丙同学认为：要验证剩余的假设是否成立，需要在A、B之间增加装置H，但该装置未画完整，请在答题卡中将装置画完整。
（6）丁同学利用改进后的装置进行实验，测得实验中装置D质量增加m₁g，装置E和F质量增加的总和为m₂g，若m₁∶m₂=       （填写比值），则“假设③”成立。

围绕一瓶NaOH固体是否变质的问题，同学们展开了探究活动。查阅资料：NaOH变质生成Na₂CO₃。甲同学用酚酞溶液检验NaOH是否变质。你认为他能否成功     ，理由是                ；乙同学取少量固体于试管中，滴加某种试剂，有大量气泡产生，由此证明NaOH已经变质。你认为所加试剂为     。
丙同学欲弄明变质的固体中是否还存在NaOH，请你帮助他完成以下探究方案。

探 究 步 骤	预计现象	实 验结论
（1）取少量固体溶于水，向其中滴加足量的         溶液	产生白色沉淀	固体中含有碳酸钠
（2）向（1）所得溶液中滴加酚酞溶液	酚酞溶液变红	证明                。

同学们都知道 $CuS{O}_4$溶液呈蓝色，那么，你们知道是溶液中什么微粒使 $CuS{O}_4$溶液呈蓝色吗？
基于初中所学知识，下面主要采用不同的思维方式对该问题进行探讨．
（说明：以下溶液皆为稀溶液，在稀溶液中 $S{O_4}^{2-}$、 $C{l}^{-}$呈无色．）
思路一：采用归纳法，由具体事实推理概括出一般原理或结论．
下图一：请比较A、B、C、D、E五支试管中所盛试剂的颜色与所含微粒，进行分析．

对 A、B、C的分析是：，说明 $C{u}^{2+}$的存在使 $CuS{O}_4$、 $CuC{l}_2$溶液显蓝色．
对分析，可以说明，在水溶液中， $N{a}^{+}$是无色的．
对A、D的分析是：，说明A中是 $C{u}^{2+}$使 $CuS{O}_4$溶液显蓝色．对B、E分析同理．
对A、B、C、D、E 还可推理：水是无色液体，作为溶剂，溶解 $CuS{O}_4$、 $CuC{l}_2$等物质时，溶液的颜色主要受溶质的影响．
思路二：采用加入试剂发生化学反应的方法将溶液中的 $C{u}^{2+}$除去或保持溶液中 $C{u}^{2+}$的存在，观察溶液颜色是否变化的方法．
例1：如图二所示的方法是除去溶液中的 $C{u}^{2+}$．该反应的化学方程式为：．
例2：请选择一种试剂与 $CuS{O}_4$溶液反应，保持溶液中 $C{u}^{2+}$的存在．其化学方程式是：．
上述研究方法是用不同的思维方式，从不同的切入点研究同一个问题，但总体思路仍然是对比实验设计的一般思路．

在化学兴趣小组活动中，小山把一标有“生石灰干燥剂”的小纸袋带到学校进行实验。干燥剂是否变质？小山设计并进行了如下实验，请你帮他完成实验报告。
（1）

实验步骤	实验现象	结论
①		干燥剂中含有CaO
②取少量用样品制得 的溶液于试管中， 滴入几滴酚酞试液		干燥剂中含有Ca(OH)2 干燥剂部分变质

（2）既然干燥剂中已含有Ca(OH)₂，小山又猜想还可能有另一种物质生产，原因是      
                 （用化学方程式表示）。请你设计实验证明小山的猜想（简要写出实验步骤、现象及结论）                                                           
                                                                             。
（3）小西认为步骤②不严密，理由是                                            。

小亮在实验室发现一瓶盛有无色溶液的试剂瓶，其标签破损，从残余部分只能看出溶质质量分数为10%，具体是什么物质无法辨认。老师告诉他，这瓶溶液可能是氢氧化钠、氯化钠、氢氧化钙或是碳酸钠中的一种。
（1）小亮查阅氢氧化钙常温下的溶解度为0.18g后，认为该溶液不可能是氢氧化钙，理由是                                           。
（2）小亮取少量样品于试管中，滴加            试液，试液变红色，该溶液不可能是 
        （填写化学式），理由是                                      。
（3）为了确定该溶液的成分，小亮同学继续进行下列实验，请一起参与，并填写下列实验报告。
[设计实验方案]方案甲：选择氯化钙溶液来确定该溶液的成份；
方案乙：选择稀盐酸来确定该溶液的成份。
[进行实验]你愿意选择方案      （选填“甲”或“乙”）进行实验。

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量溶液于试管中，滴加            。		该溶液是碳酸钠溶液。 有关反应的化学方程式为：                                。

[实验反思]有同学认为还可以用一种常见的碱溶液来确定，那么它是           溶液。
②小亮经过反思，向同学们提出如下建议，你认为合理的是             （填序号）。
A.倾倒液体时应注意保护标签不被腐蚀        
B.要有严谨的科学实验的态度
C.无法辨认的药品，直接倒掉，无需保留

万州中学初三一班的学生为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验，请你与他们一起完成以下探究活动。

【对固体猜想】Ⅰ：全部是NaOH；Ⅱ：全部是Na₂CO₃；Ⅲ：        。
【查阅资料】经查阅资料可知，常见的盐溶液中，Na₂CO₃溶液显碱性，CaCl₂溶液显中性
【实验和推断】
(1)向无色溶液中加入A溶液，现象a为有气泡产生，则A溶液是             ，说明氢氧化钠已经变质。
(2)由(1)可知氢氧化钠已经变质，重新取适量的无色溶液，加入足量的A（CaCl₂溶液）除去Na₂CO₃，请写出这二者反应的化学方程式            ， 当实验现象             （提示：现象a和b），则猜想Ⅲ成立。

(6分)牙膏中的填充剂一般为碳酸钙、二氧气硅、氢氧化铝，其中“黑妹”牙膏用的填充剂是碳酸钙，请你设计实验验证其填充剂是碳酸钙，完成下列实验报告：

实验操作步骤	实验现象和结论

(5分)有一包粉末，可能由NaCl、MgCl₂、FeCl₃、Na₂CO₃、Na₂SO₄中的一种或几种组成。为了探究该粉末的组成，进行了如下实验：
（1）取样加水溶解，得到无色透明溶液。
（2）取（1）所得溶液少许，加入NaOH溶液，观察，没有明显现象。
（3）另取少量粉末，滴加稀盐酸，观察，也没有明显现象。
根据上述实验可得到的结论是：原粉末一定不含          ，可能含有的物质是       。

传统腌制松花蛋的主要配料是氧化钙、纯碱和食盐．某活动小组将这三种物质混合后加入适量水搅拌、过滤后，对滤液中溶质的成分进行探究：
【猜想与假设】
甲同学猜想：可能是 $NaCl$、 $Ca(OH{)}_2$、 $N{a}_{2}C{O}_3$
乙同学猜想：可能是 $NaCl$、 $NaOH$、 $N{a}_{2}C{O}_3$
丙同学猜想：可能是　
丁同学猜想：可能是 $NaCl$、 $NaOH$

【交流与评价】大家一致认为甲同学的猜想不成立，理由是．
【活动与探究】

实验步骤	实验现象及相关的化学方程式	实验结论
乙同学取一定量的滤液于试管中，向其中加入一定量的盐酸	有大量气泡产生，写出所有可能发生的化学反应方程式	乙同学的猜想成立
丙同学	实验现象	丙同学的猜想不成立
丁同学取一定量的滤液于试管中，向其中滴加少量盐酸	无气泡产生	乙同学的猜想不成立

【解释与结论】丁同学的结论是否正确（填"正确"或"不正确"）．丁同学和乙同学使用了相同的试剂，却没有看到气泡产生，你认为可能的原因是．

通过一年的学习，小明知道了氧气的实验室制法有多种途径．结合下列装置图，按要求回答问题．

（1）请你在 $C$处写出另一种实验室制取氧气的方法．
A．加热高锰酸钾      B．分解过氧化氢溶液         C．

（2）写出标号仪器的名称： $a$．若用加热高锰酸钾制取氧气，写出反应的化学方程式，应选用的气体发生装置（填写字母序号，下同）．
（3）小明了解到，向鱼池中撒入过氧化钙固体可增加鱼池中的含氧量．
【提出问题】实验室能否用过氧化钙固体与水反应制取氧气？
【查阅资料】 $2Ca{O}_2+2H_{2}O=2Ca(OH{)}_2+O_2$↑

实验装置的选择	实验主要过程及现象
气体发生装置应选 收集较纯净的氧气应选	检查装置的气密性，将水加入过氧化钙中，开始有较多细小气泡放出，随后放出气泡的速度减缓，只收集到极少量气体．该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到少量气体，振荡后又有少量细小气泡缓慢放出

【实验结论】．
【分析与反思】过氧化钙与水反应"开始有较多细小气泡放出，随后放出气泡的速度减缓"的原因可能是．

同学们都知道 $CuS{O}_4$溶液呈蓝色，那么，你们知道是溶液中什么微粒使 $CuS{O}_4$溶液呈蓝色吗？
基于初中所学知识，下面主要采用不同的思维方式对该问题进行探讨．
（说明：以下溶液皆为稀溶液，在稀溶液中 $S{O_4}^{2﹣}、C{l}^{﹣}$呈无色．）
思路一：采用归纳法，由具体事实推理概括出一般原理或结论．
下图一：请比较 $A、B、C、D、E$五支试管中所盛试剂的颜色与所含微粒，进行分析．

对 $A、B、C$的分析是：　，说明 $C{u}^{2+}$的存在使 $CuS{O}_4、CuC{l}_2$溶液显蓝色．
对　分析，可以说明，在水溶液中， $N{a}^{+}$是无色的．
对 $A、D$的分析是：　，说明 $A$中是 $C{u}^{2+}$使 $CuS{O}_4$溶液显蓝色．对 $B、E$分析同理．
对 $A、B、C、D、E$ 还可推理：水是无色液体，作为溶剂，溶解 $CuS{O}_4、CuC{l}_2$等物质时，溶液的颜色主要受溶质的影响．
思路二：采用加入试剂发生化学反应的方法将溶液中的 $C{u}^{2+}$除去或保持溶液中 $C{u}^{2+}$的存在，观察溶液颜色是否变化的方法．
例1：如图二所示的方法是除去溶液中的 $C{u}^{2+}$．该反应的化学方程式为：　．
例2：请选择一种试剂与 $CuS{O}_4$溶液反应，保持溶液中 $C{u}_{2+}$的存在．其化学方程式是：　．
上述研究方法是用不同的思维方式，从不同的切入点研究同一个问题，但总体思路仍然是对比实验设计的一般思路．

某学习小组做镁带在空气中燃烧实验时，发现生成物中有黑色固体．针对这一现象，他们开展了如下探究活动．请仔细阅读并完成下列探究报告．
【探究目的】探究镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的．
【分析猜想】分析空气中各种成分，寻找猜想依据．
空气成分之一：，化学性质稳定，一般不与其它物质反应．
空气成分之二：氧气，与镁反应生成的氧化镁是色固体．
空气成分之三：水蒸气，打磨光亮的镁带放入沸水中，表面会附有白色固体并产生大量气泡；再向沸水中滴入无色酚酞试液，呈现红色．则镁在沸水中反应的化学方程式为：．如果将镁带放到水蒸气中，也会发生上述反应，但产生的不是黑色固体．
空气成分之四：氮气、二氧化碳．猜想：可能是镁与 $N_2$或 $C{O}_2$反应生成黑色固体．
【实验一】镁带与氮气的反应
（一）获取氮气
（1）把空气液化，然后蒸发，先蒸发出来的气体就是氮气．这种方法属于（选填"物理"或"化学"）方法．但在实验室里空气不易被液化．
（2）以下是获取氮气的方法及装置，其中得到氮气较纯的是．（填字母）

（二）燃烧镁带，观察现象
将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛 $N_2$的集气瓶中，瓶内壁附着一层淡黄色的固体．
（三）实验结论：镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁．该反应的化学方程式是．
【实验二】将燃着的镁带伸入盛 $C{O}_2$的集气瓶中，镁带剧烈燃烧，瓶内出现白色固体和黑色固体． $C{O}_2$与镁发生了置换反应，生成的黑色固体物质是．
【探究结论】镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中 $C{O}_2$反应产生的．

实验室有一瓶无色溶液，标签模糊，依稀可见 $S{O}_4$．为探究该溶液中是否有硫酸根，化学兴趣小组的同学设计以下甲、乙方案，并取样品实验、记录相关现象．

请根据上述信息，完成下列问题：
（1）方案甲得出的结论是：不能确定无色溶液中是否含有硫酸根．理由．
（2）方案乙得出的结论是：无色溶液中含有硫酸根．则加入足量稀 $HCl$的作用是；如果加入稀 $HCl$有气泡产生，则可能发生反应的化学方程式是　．（写1个）
（3）另取无色溶液少许，滴入紫色石蕊试液，溶液变红．若溶液中只含有一种阳离子，则方案乙中产生白色沉淀的化学方程式为．