初中化学探究题

同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后，联想到单质碳的一些化学性质，对反应后的气体成分产生了疑问，某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究。
〔猜 想〕
①气体产物全部是CO₂ ②气体产物全部是CO ③气体产物             ①
〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
〔设计实验〕根据各自的猜想，他们共同设计了如下图的实验装置进行探究。

〔现象与分析〕

现象	结论
如果装置B        ②       ，装置C无现象	则猜想①成立
如果               ③	则猜想②成立
如果_________      ④                 __	则猜想③成立

〔结论〕实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的。
〔反思〕
（1）同学们对CO产生的原因进行了分析：
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO；
请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理_________________⑤_________________。
（2）根据上述实验，请你归纳出单质碳在工业上的重要用途        ⑥        
（3）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是        ⑦          

某化学兴趣小组取用生石灰时，发现装生石灰（CaO）的塑料试剂瓶已经膨胀破裂。他们请教老师后得知该生石灰已经变质。他们对瓶内固体的成分产生了好奇，于是他们对这瓶固体的成分展开了探究。
【提出问题】这瓶久置的生石灰的成分是什么?
【猜想假设】猜想一：全部是Ca(OH)₂
猜想二：是CaO和Ca(OH)₂的混合物
猜想三：是Ca(OH)₂和CaCO₃的混合物
你还可以作出的猜想是：    
【查阅资料】Ca(OH)₂微溶于水，能与稀盐酸反应生成氯化钙和水。
【分析判断】该固体可能含有Ca(OH)₂的原因是                           （用化学方程式表示）
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量固体，倒入适量水，充分搅拌、静置		固体中一定不含CaO
②取上层清液于试管中，通入二氧化碳	变浑浊	固体中
③另取少量固体放入试管中，	有气泡冒出	固体中一定含CaCO3

写出操作②中发生的化学反应方程式                                            。
【实验结论】
通过以上实验探究，得出猜想              成立。
【拓展迁移】
小组同学反思了生石灰干燥剂变质的原因，认识到实验室保存氧化钙应注意                    。
【数据处理】
为测定该固体中碳酸钙的质量分数，取样品10g于烧杯中加入稀盐酸50g，恰好完全反应，反应后烧杯中物质总质量为56.7g，则该固体中碳酸钙的质量分数是              （写出具体的计算过程）。

蚁酸（化学式为HCOOH）在一定条件下会分解生成两种氧化物。
【提出猜想】蚁酸分解的两种氧化物是什么
（1）甲同学根据蚁酸中含有        元素，推测出一种生成物是水；
（2）另一种生成物是气体，乙同学对该气体提出两种猜想：
猜想①：该气体是CO₂；   猜想②：该气体是             。
【实验设计】乙同学将蚁酸分解产生的气体通过如下图所示装置（铁架台未画出）：

【讨论交流】
Ⅰ．根据实验现象，A中溶液          浑浊（填“变”或“不变”），就能否认猜想①。
Ⅱ．装置B中的发生反应的化学方程式是                                           ，装置C的作用是                                     。
【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是                          。
【拓展延伸】丙同学提出：蚁酸分解生成的两种氧化物中，如果一种是水，另一种氧化物就一定不是CO₂。从理论上分析，其理由是                                  。

化学学习兴趣小组同学学习了“用红磷燃烧测定空气中氧气含量”实验之后，认为课本上实验存在不足，实验小组同学在教师的指导下将原装置改进如图所示，成功的测出空气中氧气体积分数．

以下是他们的探究过程：
【查阅资料】白磷的着火点为40℃．
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【设计实验】
①经测定，锥形瓶内空气体积为230mL，则注射器中至少应吸入_____mL 水（填整数）；
②检验装置的气密性之后，装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹；
③先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出；
④待装置冷却后打开弹簧夹．
【实验现象】白磷燃烧的现象为_________________________，文字表达式为__________________；气球的变化情况为_________________________．
【实验结论】通过该实验说明空气中氧气的体积分数约为________．
【实验反思】请结合课本装置图分析，该改进装置比课本装置有哪些优点：（答一点即可）．
____________________________

小艾在实验室观察完品红扩散实验后，想把变红的水做一个简单的处理后再排入下水道。请根据下图相关信息，回答下列问题：

（1）图1实验证明了分子具有               的性质；
（2）图2过滤操作中必须用到的玻璃仪器分别是漏斗、         、烧杯，该操作过程中共有         处错误，

（3）小艾同学将红色液体按过滤的正确操作完成后，发现过滤后的液体中仍有少量品红固体，则造成这种情况可能的原因是         。

A．滤纸破损	B．滤渣过多
C．滤纸与漏斗间有气泡	D．液面高于滤纸边缘

（4）经过重新过滤后，水中的品红固体已完全除尽。此时小艾想让水变得无色透明，应该选择的另一种净水方法是              。
（5）小刘同学拿来了下列几个简易净水装置。若对浑浊的泥水进行净化，你认为净水效果最快最好的装置是            。
           
A           B            C          D

在学习实验室制取二氧化碳时，小莉同学查阅资料发现不能用浓盐酸做反应物制取二氧化碳 ，因为浓盐酸具有较强挥发性，会导致收集到的二氧化碳不纯（含有氯化氢气体）；氯化氢气体溶于水就是盐酸（加热不易分解）。
【提出问题】氯化氢( HCl)气体显酸性吗？氯化氢气体的水溶液盐酸显酸性吗？
【进行实验】小莉同学根据二氧化碳与水反应的实验探究方法，用三朵紫色石蕊试剂染成的纸质干燥小花进行下图的三个实验：

【实验现象和结论】

	实验Ⅰ	实验Ⅱ	实验Ⅲ
现象	________________________	小花不变红	________________________
结论	水不显酸性	___________________	氯化氢溶于水形成盐酸显酸性

【实验反思】用石灰石和浓盐酸制取二氧化碳，将生成的气体通入紫色石蕊溶液中，溶液变成______色，原因是___________________________，短时间加热该红色溶液，溶液颜色变化情况是______________________。

某Fe₃O₄样品中中可能含有的杂质是Fe₂O₃和FeO其中的一种。为探究杂质
的情况设计如下方案：
【实验设计】同学们称取了34.92g该Fe₃O₄样品用图一进行了下列实验：

【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两个讨论小组。
甲组：（1）B装置中盛的是氢氧化钠溶液，吸收生成的二氧化碳（2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O），B中带孔玻璃球泡的作用是________________________________________。
（2）上述实验过程中，CO的作用有____________________（填序号）
①CO气体作为反应物
②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸     
③停止加热后，防止A中生成物被氧化
④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO₂与反应液充分接触而反应
乙组：乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们
的理由是__________________________________________________；改进为：在B装置后接一盛有浓硫酸的吸水装置，将B和该装置“捆绑”称量，从而减小误差。
【查阅资料】Fe₂O₃和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe₃O₄，再生成FeO
（黑色），最后生成Fe；利用仪器测定并绘制成反应
过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化
曲线（见下图二）。

（1）写出BC段发生反应的化学方程式：_______________________；
（2）确定：该Fe₃O₄样品中含有的杂质是____________________， 其中含Fe₃O₄的质量是__g，（不需要写出过程
（已知Fe₃O₄、FeO、Fe₂O₃中铁元素质量分数分别为72.4%、77.8%、70.0%）

、全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究。
问题一：探究铁生锈的条件。
课本实验中，铁生锈所需要时间较长，某实验小组设计如下改进实验。
（1）检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是____________________________。
（2）反应开始后，甲装置中反应现象是______________，MnO₂的作用是______________。
（3）4 min后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮。该实验说明铁生锈主要与_______和_______有关。B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是_______。
问题二：测定铁锈的组成。
铁锈的成分主要为Fe₂O₃·H₂O，还含有少量的FeCO₃。某兴趣小组设计如图装置测定锈铁钉的组成。取一高度腐蚀的干燥铁钉（含有少量铁），称其质量为20.08 g，在N₂环境中，充分加热到质量不再减少。该过程中仅考虑发生反应：Fe₂O₃·H₂OFe₂O₃＋H₂O↑，FeCO₃FeO＋CO₂↑，且不需要考虑装置中空气对本实验的影响。
（物质的相对分子质量：Fe₂O₃·H₂O－178，FeCO₃－116)

（碱石灰成分：CaO和NaOH固体混合物，能吸收二氧化碳和水）
（4）若反应前后称得C装置总质量分别为100.00 g和102.24 g，则反应生成的CO₂和水蒸气的总质量为_______g，D装置中碱石灰的作用是_______。
（5）经过改进后，测得m(H₂O)＝1.80 g，m(CO₂)＝0.44 g，请计算锈铁钉的组成。
①锈铁钉中Fe₂O₃．H₂O的质量＝________ g。
②锈铁钉中FeCO₃的质量＝_______g。
③锈铁钉中单质铁的质量分数＝______________。
（6）将20.08 g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸，充分反应后，产生的气体中是否有H₂？_______（填“有”或“无”），请通过计算说明。
[已知：①Fe₂O₃＋3H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O； ②铁在H₂ SO₄和Fe₂(SO₄)₃混合溶液中先发生的反应为：Fe＋Fe₂(SO₄)₃＝3FeSO₄。Fe₂(SO₄)₃的相对分子质量为400]

为探究分子的运动及其影响因素，化学兴趣小组的同学们进行了下列实验。

【实验药品】蒸馏水、酚酞溶液、浓氨水、40℃水、80℃水
【实验仪器】小烧杯、大烧杯、小试管、胶头滴管、温度计、______
【实验步骤】
1.向盛有20mL蒸馏水的小烧杯中加入5～6滴酚酞溶液，观察到______，得出结论是______。
2.在B烧杯中盛有20mL滴有酚酞溶液的蒸馏水，在A烧杯中的小试管内盛有5mL浓氨水，用一个大烧杯将A、B烧杯罩在一起（如右图所示），一段时间以后，观察到的现象是______，产生这一现象的原因是____________， 得出的结论是____________；
3.用上述药品和右图装置，还可以探究的问题是____________， 实验方案是____________， 通过观察________________________可得出正确结论。

某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止。为此，该小组设立研究课题：选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。
【实验一】选择合适浓度的硫酸
操作：在28℃时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：

①稀硫酸与大理石反应，在28℃时，选用硫酸的浓度最合适为                   %。
【实验二】选择合适的反应温度
操作：往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：

②在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为         ℃，在最合适反应温度时硫酸与大理石反应的化学方程式为                                                        。
③除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加                      操作，更有利于气体的制备。
④该研究小组为了研究                  对该反应速率的影响，进行了如下实验。

试管编号	A	B
试管内药品	1g块状大理石与5mL25%稀硫酸	1g粉末状大理石与5mL25%稀硫酸
现象和比较	有少量气泡	迅速产生较多气泡

根据上述实验研究，在以下硫酸和大理石反应的装置中，最佳选用           （填编号）。

“在学校的元旦联欢会上，某同学表演了‘水能生火’的魔术。他向包有过氧化钠(Na₂O₂)粉末的脱脂棉上滴水，脱脂棉燃烧起来了。”
小红看到这段话后非常感兴趣，她和同学们一起对该问题进行了探究。
[查阅资料]氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等物质能使无色酚酞溶液变红。
[提出问题]过氧化钠与水反应生成了什么物质?为什么脱脂棉会燃烧?
[猜想]①可能有一种气体和另一种物质生成②反应过程中可能有能量变化
[设计装置]如右图所示

[实验探究]
实验一：探究反应后生成的气体是什么?
（1）打开右图装置中分液漏斗的活塞，控制滴加水的速度，
观察到试管内有气泡产生，用带火星的木条靠近P处，
木条复燃。说明生成的气体是______   _______；
（2）实验中，还观察到伸入烧杯中的导管口有气泡冒出，请解释产生该现象的原因：_______________
实验二：探究反应后生成的另一种物质是什么?
（1）小军猜想另一种物质可能是Na₂CO₃，但小红通过设计实验：向溶液中滴加少量稀盐酸，无气泡产生，证实不存在 CO₃^2-；
（2）小军取反应后所得的溶液于试管中，滴入无色酚酞试液，发现酚酞试液变红色，小军预测反应中应有
生成；
[表达]由实验探究的结果，写出过氧化钠和水反应的化学方程式：_          ____。

赤铜是一种铜的氧化物，因其外观与铜粉的颜色相似，故名“赤铜”。某兴趣小组欲确证草酸晶体的热分解产物，并测定赤铜的化学式，请你参与过程分析。
【资料】1、草酸晶体（H₂C₂O₄·3H₂O）在浓硫酸作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄·3H₂O=CO₂↑+ CO↑+ 4H₂O
2、浓硫酸具有吸水性，常用作气体干燥剂；无水硫酸铜遇水分变蓝色
（1）下列可用作草酸晶体在浓硫酸作用下加热分解的装置是         （填字母编号）。

a               b           c                d
【问题讨论】

用上图所示装置进行实验（装置C中澄清石灰水足量）：
（2）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是                       。
（3）B装置的作用是                  。证明草酸晶体的热分解产物中有CO₂的现象是              ，该反应的化学方程式为                    。
（4）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                      。
【数据分析与计算】
（5）称取赤铜样品7.2g（假设样品是纯净物），用上述装置进行实验，待赤铜完全反应后，测得E装置玻璃管内固体粉末的质量为6.4克，试计算确定该赤铜的化学式。（写出计算过程）
（6）根据你求出的赤铜化学式，写出E装置中发生反应的化学方程式                。

某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式                                 ；
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。我        （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为                          ；
（3）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg₃N₂）固体③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

【做出猜想】黄色固体是Mg₃N₂。
【实验探究】请设计实验，验证猜想：

实验操作	实验现象及结论

【反思与交流】空气中N₂含量远大于O₂的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg₃N₂，为什么呢？请给出合理的解释：

某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并填空。

（1）写出图中仪器a、b的名称：a：________，b：________
（2）实验室制取氢气的化学方程式是_______________________，若用排空气法收集氢气，应选择的收集装置是__________．B装置中的长颈漏斗末端位于液面下的原因是___________________．
（3）实验室采用加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制取氧气，反应化学方程式是______________________．将装置A和C连接进行此实验，实验结束，停止加热前要先将导管移出水面，目的是__________________．若用盛满水的F装置收集氧气，应从导管________（填①或②）通入。
（4）甲烷（CH₄）是一种无色、无味、难溶于水的气体，实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物的方法制取甲烷，应选择的发生装置是________．
（5）实验室制备CO₂应选择的发生装置为________，若是用D收集CO₂检验是否收集满的方法为_________________．

在学习“石灰石和钟乳石”时，小明和老师做了如下图所示的一组对比实验。

	实验操作	实验现象
小明	用坩埚钳夹持一小块石灰石，在酒精灯的火焰上灼烧（如图1所示），2分钟后，把它投入含有酚酞的蒸馏水中	酚酞溶液不变色
老师	用坩埚钳夹持一小块石灰石，在酒精喷灯火焰上灼烧（如图2所示），2分钟后，把它投入含有酚酞的蒸馏水中	酚酞溶液变红

根据上述实验回答下列问题：
（1）小明的实验现象说明石灰石灼烧时没有反生化学反应，其本质原因是             ；
（2）老师的实验中酚酞溶液变红，说明溶液呈         性，用化学方程式表示其原因               
（3）若老师实验时夹持的石灰石质量为10克，灼烧完全后剩余固体为5.6克（所含杂质在灼烧过程中不发生变化），请回答下列问题：
① 当石灰石完全反应后，生成CO₂的物质的量为            mol；
② 求该石灰石中CaCO₃的物质的量（根据化学方程式列式计算）。