初中化学探究题

为研究锌和铝的金属活动性，某研究小组进行了如下探究。
（1）小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式                                         。
（2）小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，发现前者比后者反应快，原因是     
                                                                                                        。
（3）小芳在（2）实验中，还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。
【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？
【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；AlCl₃为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇。
【提出合理假设】假设a：该灰黑色沉淀可能含有                         ；
假设b：该灰黑色沉淀可能含有AlCl₃；
假设c：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。
【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。

实验编号	实验操作	实验现象
①	加入适量稀盐酸	有微量气泡，固体全部溶解，得到澄清溶液
②	加入适量蒸馏水	固体部分溶解
③	加入适量无水乙醇	固体部分溶解

 
【得出结论】由实验①可判断假设c            （填“成立”或“不成立”），再集合②和③可得出该灰黑色沉淀的成分是                                   。
注意：若答对（4）小题奖励4分，但化学总分不超过60分。
（4）你认为①中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？              （填“能”或“不能”），分别从设计方法和操作可行性的角度，具体说明理由                   
                                                                           。

某同学家新换了淋浴喷头,从说明书上了解到该喷头是铜制镀铬的,他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬,为了了解铬与常见金属铝铜在金属活动性顺序中的相对位置关系,进行如下探究活动:
【查阅资料】①铬(Cr)是银白色有光泽的金属,在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜;②铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO₄)溶液……
③铝是银白色有光泽的金属,能与稀硫酸反应,生成无色的硫酸铝溶液……
【实验过程】取大小相同的三种金属薄片,用砂纸打磨光亮.

	实验一	实验二	实验三
实验方案
实验现象	铬片表面产生气泡缓慢,溶液变蓝色	无明显现象	铝片表面产生气泡较快
结论	铬能与稀硫酸发生反应,反应速率较慢	铜不与稀硫酸反应	铝能与稀硫酸发生反应,反应速率较快
三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系是

 
【回答问题】(1)用砂纸打磨金属片的目的是                            
(2)实验一所发生反应的化学方程式是                                    
(3)甲同学提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸,也能得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系,你认为       (填“可行”或“不可行”).
(4)乙同学认为只要选用三种药品进行实验就可以得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系,这三种药品是                               .
【归纳】比较金属活动性强弱的方法有:
①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
②通过金属与盐溶液反应判断金属活动性强弱.

已知某合金粉末除铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。某兴趣小组在老师的指导下，对合金粉末中铁、铜的存在情况进行了探究。
【查阅资料】铝与氢氧化钠溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O＝2NaAlO₂+3H₂↑（ 产物NaAlO₂溶于水）；Fe、Cu不与氢氧化钠溶液反应。
【猜   想】猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁。
猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有       （填名称）。
猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜。
【实验探究】下列实验仅供选择的试剂：10%盐酸、30%NaOH溶液。

实验方案	实现现象	结论
①取一定量的合金粉末，加过量的               ，充分反应后过滤，滤渣备用。	粉末部分溶解，并有气体放出。	合金中一定含有        。
②取步骤①所得滤渣，加过量的                 ，充分反应。	滤渣部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色。	合金中一定含有         。

 
【探究结论】猜想3成立。
【反思】一般来说，活泼金属能与盐酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。写出铝与稀盐酸反应的化学方程式                                。

(7分)小华同学用排水法收集了一大瓶沼气池中气体(图1中的A)，为了弄清它的成分，进行了有关实验。请你与他一起完成以下探究活动：
【对气体猜想】猜想I：全部是CH₄；   猜想Ⅱ：全部是CO；
猜想Ⅲ：是CO和CO₂的混合气体； 猜想Ⅳ：是CH₄和CO₂的混合气体。
【实验和推断】将A中的气体依次通入B、C中，在D处点燃。
    
A          B           C        D        ①       ②       ③
图1                                图2
(1)要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的         (填序号)“注水装置”。
(2)若B中石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有              气体。
(3)装置C作用是                             。
(4)若D处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想
           ”可能成立；若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH₄，理由是                                            ；要排除这种干扰可采取的措施是                                                           。
(5)采取(4)中的排除干扰措施后：若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且B中也出现浑浊，则证明“猜想          ”成立。

(8分)某兴趣小组发现一袋腌制松花蛋的泥料，配料表上的成分是氧化钙、纯碱和食盐。他们要探究在腌制松花蛋过程中都有哪些物质对鸭蛋起作用。于是取少量泥料在水中溶解，充分搅拌后过滤，取滤液探究其成分。
【猜想与假设】他们都认为滤液中一定有NaCl和NaOH。生成氢氧化钠的化学方程式为                                 。 对其他成分他们分别做出了如下猜想：
小亮猜想：还可能有Na₂CO₃
小强猜想：还可能有Ca(OH)₂和Na₂CO₃
你认为谁的猜想是错误的              ，理由是                             。你还能做出的猜想是：还可能有              。
【活动与探究】小亮取一定量的滤液于试管中，向其中滴加了几滴稀盐酸，振荡，没有气泡，于是他得出结论：没有Na₂CO₃。
请你选择CO₂以外的物质，设计一个实验方案验证你的猜想。

实验步骤	现象及相应结论

  
【反思】小强认为小亮的结论不严密，理由是                             。

金属材料被广泛的应用于我们的生活中，不仅是因为其物理性能优良，还与它们的化学性质密切相关。下面是小明同学设计测定金属铁、铜和镁的活动性的探究实验过程和实验记录，请你一起探究。
【实验目的】 测定金属铁、铜和镁的活动性强弱
【所用试剂】 稀硫酸、硝酸银溶液、光亮的薄铁片、薄铜片、薄镁片
【实验过程】
步骤Ⅰ 将铁片、铜片、镁片分别在空气中点燃片刻，观察燃烧现象；
步骤Ⅱ 将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的稀硫酸的试管中；
步骤Ⅲ 将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的硝酸银溶液的试管中。
【实验记录】用“√”表示能观察到实验现象，用“—”表示观察不到实验现象（见下表）。

⑴通过步骤Ⅰ可以得出三种金属中镁的金属活动性最强，判断依据是            
⑵运用“控制变量法”设计实验方案是化学研究的重要方法。步骤Ⅱ和步骤Ⅲ中，需要控制的实验条件除了金属的体积、溶液的体积、溶质质量分数以外，还需要控制的条件是            。写出镁和稀硫酸反应的化学方程式                     ，此反应属于        。
【实验结论】金属铁、铜和镁的活动性由强到弱的顺序是          （用元素符号表示）
【反思交流】 若利用上述试剂制取氢气，小明认为应该选择金属铁和稀硫酸反应，而不选择金属镁和稀硫酸反应，他的理由是                       。

我国道教发源地山东威海圣经山摩崖石刻，为国内罕见的大型道教石刻，可称为瑰宝。圣经山摩崖石刻的材质是大理石，主要成分是碳酸钙，现在字迹已模糊不清。摩崖石刻被腐蚀，是否是酸雨所致？试回答下列问题：
（1）酸雨的成因：即使大气没有受到污染，正常的雨水或河水也呈微弱酸性（ $pH$在5.6～7之间），原因是。酸雨的酸性比正常雨水强，是因为雨水吸收了被污染的大气中的等有害气体。大气中这些有害气体主要来自于。
（2）定量实验探究：
查阅资料及定性实验表明：

（1）醋酸和酸雨的酸性程度差不多， $pH$在5.6～3之间；

（2）酸雨（醋酸）确实能加重大理石腐蚀的程度;

（3）定性实验显示：将大理石放入 $pH$=3的醋酸溶液中，短时间内几乎看不出有气泡产生。
现提供下列仪器和试剂：
仪器：烧杯、托盘天平、镊子、量筒、胶头滴管。
药品： $pH$=6.5的普通雨水、 $pH$=3醋酸溶液、大理石薄片。
请你设计一个"定量实验方案"，证明摩崖石刻被腐蚀，主要与酸雨有关，与普通雨水无关。

实验内容及步骤	应得到的实验结果

（3）下列与保护摩崖石刻有关的说法中，你同意的是（     ）
A．了解哪种人类活动最容易引起酸雨
B．引起酸雨原因的结论应建立在科学研究的基础上
C．保护摩崖石刻要建立在有关损坏原因的科学证据的基础上
D．要从根本上预防酸雨的危害，应禁止工厂和汽车排放气体
E．要减少酸雨的危害，应研究和推广减少有害气体排放的技术
F．要从根本上保护摩崖石刻，主要应研究修复被酸雨损伤的摩崖石刻的方法与技术

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
【研究课题】探究水壶内部水垢的主要成分
【查阅资料】通过查阅资料知道，天然水和水垢所含的物质及其溶解性如下表：

物 质	Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	Ca(OH)2	Mg(OH)2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

 
【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg(OH)₂和         ，可能含有Ca(OH)₂和       。
【设计方案】
（1）甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，静置。取上层清液滴入Na₂CO₃溶液 ，如果没有白色沉淀，说明水垢中无            (填化学式)。
（2）乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。

其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀盐酸。若D瓶增重22g，则水垢全部是CaCO₃。
②待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气；
③称量D瓶内物质增加的质量；
④重复②和③的操作，直至D瓶内物质质量不变。测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如图曲线所示；

【评价】
（1）A瓶中的NaOH溶液起到                 作用。若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将          （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多。分析曲线图可知：水垢中一定含有              （化学式），理由是                                              。
（3）装置图中“？”所指处有三根导管同时穿过橡胶塞，已知：导管的直径为8mm，橡胶塞细段直径为3cm。从坚固和美观的角度考虑，请你在由图中标出应在哪三点打孔为好（用圆圈“○”表示打孔位置）。

以上实验        （填“能够”或“不能”）检测出水垢中含有Mg(OH)₂。

(6分)小林、小军和小明在实验室用如图装置做CaCO₃受热分解的实验，加热一段时问后，他们对试管内固体的成分进行探究。

【提出问题】加热CaCO₃后试管内的固体成分是什么?
【建立假设】小林的假设：CaCO₃未分解，固体成分为CaCO₃；
小军的假设：CaCO₃完全分解，固体成分为          ；
小明的假设：CaCO₃部分分解，固体成分为          。
【收集证据】(1)小军取少量固体于试管中，加适量水振荡后静置，再滴
几滴无色酚酞试液，溶液变红。可知小军加水时发生反应的
化学方程 式为————————。
(2)小明向小军实验后的试管中滴加过量稀盐酸，发现有气泡生成。
【获得结论】通过实验可知        的假设是成立的。
【交流与评价】实验结束后，在组内交流讨论过程中部分同学提出：在实验中若增加下列仪器中的         （填编号）就可以直接根据实验现象判断CaCO₃是否分解。

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）。

（1）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。过一会儿，他又发现铜片表面有银白色固体附着，这说明。
（2）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

（3）通过以上探究，四种金属的活动性由强到弱的顺序是：

钢铁是使用最多的金属材料。在今年的化学活动周中，某校兴趣小组的同学在老师指导下做了二个有关铁的实验。
实验一：用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁
实验装置如下图：

其中A是实验室用草酸（H₂C₂O₄）和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置，反应的化学方程式：
$H_2{C}_2{O}_4\underset{\mathrm{加热}}{\overset{\mathrm{浓硫酸}}{=}}{H}_{2}O+C{O}_2\uparrow +CO\uparrow$。回答下列问题。

(1)B装置中发生反应的化学方程式是.
(2)C装置无明显现象，C装置的作用是。
D装置中浓硫酸的作用是。
（3）E装置中的实验现象是 。
（4）F装置的作用是、。
实验二：铝粉和氧化铁粉末反应（铝热反应）
实验装置如下图：

图中纸漏斗由两张滤纸折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层，点燃镁条后观察到的现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入细沙中。
实验后老师作了如下提示：实验中镁条和氯酸钾的作用是提供反应所需的高温条件，铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应，属于置换反应，该反应常用于焊接钢轨。请写出该反应的化学方程式。该反应中单质铝与一氧化碳有相似的（填"氧化"或"还原"）性。
实验后同学们对金属与金属氧化物间的反应产生兴趣，激发了探究热情。
【提出问题】任何金属与金属氧化物在高温条件下都能反应吗？
同学们在请教老师后设计了如下实验方案并进行了探究。
【实验方案】

实验组别	实验操作	实验现象	结论
实验1	取Zn、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。 向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。	黑色粉末变成色 固体部分溶解，有气泡产生，水溶液呈无色。	Zn和CuO能发生置换反应。
实验2	取Mg、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。 向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。	发生爆炸，黑色粉末变成红色。 固体部分溶解，有气泡产生，水溶液呈色。
实验3	取Cu、Fe2O3粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。	粉末无变化	Cu、Fe2O3不能反应。

【实验总结】金属与金属氧化物在高温条件下有些能反应，有些不能反应。
【反思拓展】金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律和金属与的反应相似。

化学实验中常常会出现意外情况，这是提升我们学科素养的良好机会，要根据具体情况区别对待，善于发现和解决问题。例如：
(1)用高锰酸钾制氧气时，用排水法收集到的氧气呈红色。原因是，相应的改进措施是。
(2)做细铁丝在氧气中燃烧的实验时，集气瓶底部破裂。原因是，相应的改进措施是。
(3)用盐酸和碳酸钙固体反应，将得到的气体 $X$通入澄清石灰水中，始终没有发现石灰水变浑浊。针对此现象，同学们提出了自己的想法和做法，请你帮助他们完成以下探究。
[假设]
小英的假设：澄清石灰水已变质
小青的假设：气体 $X$中除了有 $C{O}_2$外，还有.

[实验探究]
Ⅰ．小英的探究：

实验目的	实验步骤	可能的实验现象	化学方程式和实验结沦
探究所用 澄清石灰 水是否变 质	①用一支试管另取少 量原澄清石灰水 ②取稀硫酸与碳酸钠 反应制取 $C{O}_2$ ③	步骤③中现象为：	步骤②中反应方程式为： 步骤③可能的反应方程式略 实验结论：

Ⅱ．小青的探究

实验目的	实验步骤	实验现象	化学方程式和实验结论
探究气体 $X$中是否含有 气体	将气体 $X$通入硝酸银 溶液		反应方程式为：实验结论：气体 $X$中含有气体

[实验反思]
Ⅲ．同学们经过讨论发现，只用一组实验装置就可以同时完成上述两个假设的探究。请你从下图中选择一组合理的装置(填序号)。

Ⅳ．在上述合理装置的第二支试管内应放入溶液，其作用是。

同学们用Na₂CO₃溶液和浓HCl来研究简易灭火器的反应原理时，对废液的成分进行探究。
[推理假设]
上述两种物质发生反应的化学方程式为                                      ，由此推测出废液中一定有NaCl，可能有Na₂CO₃或盐酸。
[实验探究]
(一)确定废液中是否含有盐酸
（1）选择试剂：根据盐酸的化学性质，同学们选用了如图所示的五种物质，其中物质x是酸碱指示剂中的      溶液。

（2）实验验证：某同学向废液中加入少量的镁粉，观察到确定废液中一定没有盐酸。
(二)确定废液中是否含有Na₂CO₃
某同学选用              测出废液的pH=l0，确定废液中一定含有Na₂CO₃。
(三)处理废液，回收利用
欲从废液中得到纯净的NaCl，请完成如下实验方案设计。

方案	加入试剂	分离方法	方案评价
	适量Ca(NO3)2溶液	过滤、蒸发结晶	不可行，理由是
	过量的	蒸发结晶	可行

 

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：确认这瓶溶液导电是什么溶液？
   
【提出猜想】 王老师提示：这瓶无色溶液只能是下了四种溶液中的一种：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】 （1）常温下，相关物质的溶解度如下：

物质	$MgS{O}_4$	$N{a}_{2}S{O}_4$	${\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$	$H_{2}S{O}_4$
溶解度	35.1g	19.5g	75.4g	与水任意比互溶

（2） ${\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$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：

实验操作	实验现象	实验结论
①取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴      溶液	溶液中有白色沉淀生成	猜想①成立
②用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在pH试纸水，并跟比色卡对照	溶液pH小于7	猜想③成立

小雅同学认为小明实验操作②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，		猜想④成立，该反应的化学方程式为

化学课外活动中，小红将稀盐酸加入盛有澄清石灰水的试管中，无明显现象；小强将稀盐酸加入盛有 $K_{2}C{O}_3$溶液的试管中，有气体生成。反应结束后，两同学把废液倒入同一废液缸中，观察到废液缸中产生少量的气泡，最终有白色沉淀生成。请回答以下问题：
（1）废液缸中最终生成的白色沉淀是。
（2）通过分析废液缸中的现象，你认为小红实验后的废液中一定含有的物质是。
（3）小强从废液缸中取出废液，过滤，对滤液进行实验探究。他认为滤液中除含有 $KCl$外，还可能含有 $K_{2}C{O}_3$，请你邦他完成下面的实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量滤液于试管中，加入_		滤液中含有 $K_{2}C{O}_3$.