初中化学探究题

某兴趣小组的同学探究浓硫酸与铁定（碳素钢）反应后产生气体的成分．
【查阅资料】①Fe与浓H₂SO₄反应，加热，有SO₂生成
②C与浓H₂SO₄反应，加热，有CO₂和SO₂生成
③SO₂可使澄清石灰水变浑浊
④SO₂可使品红溶液的红色褪去，而CO₂不能
⑤SO₂可与酸性KMnO₄溶液反应使其褪色，而CO₂不能
⑥碱石灰的主要成分为NaOH和Cao
【实验探究】
（1）称取24.0g铁钉放入60.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到的溶液X并收集到气体Y．甲同学通过实验测定并推知气体Y中SO₂气体的体积分数为66.7%．同学们认为气体Y中还可能还有H₂和Z气体，则Z气体可能是_______．探究实验的主要装置如图所示：

（2）装置A中试剂的作用是____________．
（3）为确认Z的存在，需要将装置甲（如图所示）接入上述装置的（填编号）     之间．装置甲中的液体名称是                 ．

（4）实验中，如果观察到装置D中           ，且装置E中           ，则可确认Y中还有H₂气体．
（5）如果需要测定限定体积气体Y中H₂的含量（H₂约为0.01g）．除可用测量H₂体积方法外，     （选填：“能”或“不能”）用称量上图中装置D、装置E的质量变化的方法，通过计算说明你判断的理由．

为探究Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，有甲、乙、丙三位同学设计了如下方案：
（1）甲同学将金属分别放入盛有盐酸的3支试管中。根据铜加入盐酸中无变化，       
         现象，判断出Al>Fe>Cu。
（2）乙同学只用一支试管，只取一次盐酸也能证明Al>Fe>Cu，他在盐酸中插入金属的顺序
是Fe       。
（3）丙同学只调整了乙同学插入盐酸中金属的顺序，也能得到正确结论。丙同学调整金属
的顺序为           。                   
【拓展应用】在CuCl₂和AlCl₃的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入盐酸，无明显现象，则滤液中一定含有的溶质是           。

(7分)某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中(如图，装置气密性良好)，一段时间后，进行观察。请你一起参与分析，并完成后续实验设计。

[观察现象]①装置中右侧导管中的液面升高。
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质。
[提出问题]导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
[理论分析]小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是      。
[猜想与假设]小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：①Fe、②Fe₂O₃、③FeCl₃、④C
四种物质。
[分析与验证]小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：
⑴小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是              。
⑵小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，理由是                  。
⑶小组同学不能确定是否含有铁，请人帮他们设计方案进行确认：

实验中学的小春和小玲同学在张老师的指导下，对呼吸作用是否产生CO₂气体进行探究。请你一同参与：
【提出问题】人呼出的气体中是否含有CO₂气体？
【设计方案并实验】
小春：在试管中加入2 mL蒸馏水，用玻璃导管向其中吹气，未发现明显现象。
小玲：在试管中加入2 mL澄清石灰水，用玻璃导管向其中吹气，溶液变浑浊。
【解释与结论】小玲的实验结果证实了呼出的气体中含有CO₂气体，其方案中的实验
原理可用符号表达式表示为___________________________________。
【评价与反思】小春的实验若继续进行，也能得到与小玲相同的结论。请你帮助设计后续方案：实验操作为_________________________________________________；实验现象是________________________________________________________。

有 $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$混合物l8.6g。为测定其中 $NaOH$的质量，将固体溶于水，并逐渐加入稀硫酸至100g时，开始产生气体；再加入稀硫酸至100g时，不再产生气体，生成气体共4.4g(提示： $N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}S{O}_4=N{a}_{2}S{O}_4+C{O}_2\uparrow +H_{2}O$)

(1)在图28中画出产生气体的质量与所加稀硫酸质量的关系曲线。
(2)求混合物中 $NaOH$的质量是多少?
(3)所用稀硫酸的溶质质量分数是多少？

在查阅资料时，小明得知 $C{O}_2$在高温条件下能与木炭反应生成 $CO$。他决定对该反应进行探究。
[提出问题] $C{O}_2$与木炭在高温条件下反应是否生成 $CO$?
[实验探究]小胡设计了如图的实验方案，并进行实验。

(1) $A$中用石灰石与稀盐酸反应生成 $C{O}_2$，反应的化学方程式为。
(2) $B$中装有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是除去 $C{O}_2$气体中混有的少量 $HCl$气体。 $C$中装有浓硫酸。其作用是。
(3) $E$中装入氢氧化钠溶液的作用是。
[实验结论]经检验 $F$处的气体为 $CO$。结论： $C{O}_2$在高温条件下与木炭反应生成了 $CO$。
[实验反思] (4)有同学对 $A$装置作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。改进后的优点是。
[实验拓展] (5)撤去 $B$，按 $A\to C\to D\to E$顺序连接。然后 $A$中用二氧化锰和过氧化氢溶液混合生成 $O_2$，反应的化学方程式为。此时要检验该实验条件下 $D$中木炭所发生反应的生成物，还需要补充和完善的实验是。

小军家的下水管道堵了。爸爸买回一种"管道通"，使用后堵塞的管道畅通无阻了。小军对此很好奇，于是想探究"管道通"中的物质成分。
【提出问题】"管道通"中的物质是什么？
【查阅资料】主要内容如下。
（1）下水管道里的淤积物主要为油污、食物残渣、毛发等。
（2）氢氧化钠是强碱，能去除油污，腐蚀毛发一类的东西，常用于疏通管道。
（3）铝粉为银灰色固体。铝与酸、碱溶液都能反应放出氢气，反应时放出大量热。
①铝与盐酸反应的化学方程式是。
②铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是.

【猜想与验证】小军打开一盒"管道通"，内有一袋白色固体颗粒和一袋银灰色粉末。
（1）猜想：白色固体颗粒为氢氧化钠。

实验操作	实验现象
①将几粒白色固体颗粒放在表面皿上，放置一会儿。	。
②将适量白色固体颗粒放入盛有适量水的试管中，并用手触摸试管外壁。	试管外壁发烫。
③向步骤②得到的溶液中放入一段羊毛线，加热一段时间。	羊毛线逐渐消失。

结论：白色固体颗粒为氢氧化钠。
（2）猜想：银灰色粉末为铝粉。

实验操作	实验现象
①按照下图安装两套仪器。
②一套仪器中加入银灰色粉末和稀盐酸；另一套仪器中加入银灰色粉末、。	都产生大量无色气体，试管外壁温度明显升高。
③待导管口有气泡均匀持续冒出时，分别收集1试管气体，验纯。	用拇指堵住试管口，移近酒精灯火焰，松开拇指，发出轻微的。
④在导管口点燃气体。	火焰颜色为。

【结论】银灰色粉末为铝粉。
【应用】使用管道通时，先将其中银灰色粉状固体添加于被堵塞的管道中，然后再加入白色固体颗粒，倒入一杯水，堵上管道口。一会儿，管道内发生化学反应。根据题目信息，推测管道内的反应现象是。
【反思】①老师告诉小军，氢氧化钾和氢氧化钠的性质非常相似。要确认猜想（1）是否正确，还需要学习如何检验钠元素的存在。
②根据本实验分析，使用"管道通"时，应注意的事项有（填一条即可）。

探究原子结构的奥秘。
【情景提供】19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1887年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
【进行实验】 1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图：

（1）放射源-放射性物质放出α粒子（带正电荷) ，质量是电子质量的7000倍；
（2）金箔-作为靶子，厚度1um，重叠了3000层左右的原子；
（3）荧光屏-α粒子打在上面发出闪光；
（4）显微镜-通过显微镜观察闪光，且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。

【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就（填"会"或"不会"）发生大角度散射。卢瑟福所说的"除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上"中的"很小的结构"指的是。
（2）1um金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明；
A．原子的质量是均匀分布的           B．原子内部绝大部分空间是空的
（3）科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为以下的 。

"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（ $N{a}_2{O}_2$)粉末的脱脂棉上滴水，脱脂棉燃烧起来．"小颖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一系列的探究．
[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）小明猜想另一种物质是 $N{a}_{2}C{O}_3$，小军认为不可能．为了证实小军的看法，请你设计一个证明 $C{O_3}^{2-}$不存在的实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
		生成物中没有 $C{O_3}^{2-}$

（2）小军取反应后所得的溶液于试管中，滴入无色酚酞试液，发现试管中的溶液变成红色，说明反应后所得的溶液呈性；

"牛肉面"是兰州的风味小吃之一，其制过程中加入了一种叫做"蓬灰"的和面剂。"蓬灰"是蓬草烧制而成的灰。某校化学兴趣小组的同学对"蓬灰"的化学成分及化学性质很感兴趣，于是进行了一些实验探究。请你帮他们填充下列实验过程的表格。
【查阅资料】含有钾元素的化合物，灼烧时火焰呈紫色。
【实验过程】

实验步骤与方法	实验现象	实验结论
（1）测 $pH$：取少量"蓬灰"样品于试管中，加入适量的水溶解，
(2)灼烧：用铂丝蘸取少量"蓬灰"溶 液并灼烧	火焰呈紫色
(3)检验 $C{O_3}^{2-}$：取少量"蓬灰"固体于试管中，向其中滴加， 将生成的气体通人澄清的石灰水		"蓬灰"中含有 $C{O_3}^{2-}$

小组同学讨论后一致认为"蓬灰"的主要成分是碳酸钾。

同学们在实验室发现了三种金属--铝、铁、铜，其中一块铜片生锈了，表面附有部分铜绿[铜绿的主要成分是 $C{u}_2(OH{)}_{2}C{O}_3$]，他们的实验探究过程如下：
（1）铜绿是铜与空气中的氧气、水和（填化学式）共同作用的结果。
（2）为探究铝、铁、铜的活动性顺序，某同学设计了一组实验：①铝片浸入稀硫酸中；②铜片浸入稀硫酸中；③铝片浸入氯化亚铁溶液中，这组实验还不能完全证明三种金属的活动性顺序。请你补充一个实验来达到实验目的（写出实验步骤、现象）。
（3）他们还想用加热的方法除去铜绿，加热时却发现铜片表面全部变黑。经查阅资料知道：①铜绿受热分解会生成黑色的氧化铜  ②酒精在不完全燃烧时会生成炭黑  ③炭黑与稀硫酸不以应。
a、他们提出猜想：该黑色物质可能是氧化铜，也可能是氧化铜和的混合物。
b、设计了下述实验方案，用于检验黑色物质。

实验步骤	实验现象	结论
剪下一片变黑的铜片，放入盛有足量稀硫酸的试管中，微热	铜片表面黑色固体全部消失，露出红色的铜，溶液变色。	此黑色固体是（填化学式）

阿里木和李明两位同学发现实验台上有序摆放整齐的药品中(见下图)，有一瓶标签破损的试剂，他们很感兴趣并进行了探究。

【提出问题】这瓶标签破损的试剂是什么溶液？
【作出猜想】
(1)阿里木猜想：可能是 $NaOH$溶液；
(2)李明猜想：可能是 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液；
(3)你的猜想：可能是溶液(任写一种)。
【实验验证】
(1)阿里木在玻璃上放一小片pH试纸，将被测液滴到试纸上，并把试纸显示的颜色与标准比色卡比较，得出pH＝10.3，他判断这瓶试剂是碱性溶液。你认为下列对阿里木的操作方法、测量结果及实验结论的评价中，正确的是(填字母)。友情提示：表中""表示正确；""表示错误。

(2)假设阿里木和李明两位同学中有一位的猜想是正确的。李明同学为验证自己的猜想，选择上图中某种试剂进行了如下实验。请你帮他完成下列实验报告。

【实验拓展】假如阿里木同学在实验中所使用的pH试纸是事先用蒸馏水润湿的，则会造成测量结果(填"偏大""偏小"或"不变")。

用熟石灰膏粉刷墙壁一段时间后，表面变硬，某化学兴趣小组中的王明同学认为是水分蒸发的原因，是物理变化；李刚同学则认为是熟石灰与空气中的二氧化碳接触生成了碳酸钙，是化学变化。(已知常温下氢氧化钙的溶解度为 $0.18g$。) 为证明上述变化的真实原因，他们共同进行了如下探究：  
第一步：取墙壁硬块样品少量研磨成粉末状，将粉末移至烧杯中加适量水搅拌、过滤，得到滤液和滤渣。李刚根据得到的滤渣推断自己的结论正确。你认为李刚的推断是否严谨?
，理由是。
第二步操作是：，
若看到现象为，证明该固体中含有碳酸钙。
第三步：取少量滤液于试管中，滴入试液，如果看到滤液颜色变为，则证明氢氧化钙部分转化为碳酸钙。

下表是某城市某日空气质量报告：

某研究性学习小组对表中首要污染物 $S{O}_2$：导致酸雨的成因进行探究。
(提示： $S{O}_2$：是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，具有与 $CO$相似的化学性质)
【探究实验】实验一：用下图所示装置进行实验。

(1) $A$装置的作用是 $S{O}_2$气体。
(2)实验过程中， $B$装置内石蕊试纸的颜色没有发生变化， $C$装置内湿润的蓝色石蕊试纸变红色，说明 $S{O}_2$与水反应生成一种。
(3) $D$装置的作用是，发生反应的化学方程式是。
实验二：往盛有水的烧杯中通人 $S{O}_2$气体，测所得溶液的 $pH$7(填">""="或"<")，然后每隔l小时测定其 $pH$，发现 $pH$逐渐变小，直至恒定，说明烧杯中溶液被空气中的氧气氧化最终生成 $H_{2}S{O}_4$。
【查阅资料】 $S{O}_2$形成酸雨的另一途径： $S{O}_2$与空气中的 $O_2$在飘尘的作用下反应生成 $S{O}_3$(飘尘的质量和性质在反应前后不发生变化)， $S{O}_3$溶于降水生成 $H_{2}S{O}_4$。在此过程中飘尘作。
【探究结论】 $S{O}_2$与空气中的氧气、水反应生成硫酸而形成酸雨。该市可能易出现酸雨。
【模拟实验】(1)由于食醋和酸雨的酸度( $pH$)差不多，因此酸雨对大理石的作用可以通过大理石碎片放在醋中来模拟。当把2.0 $g$大理石碎片放在醋中一整夜后，取出固体干燥称重，其质量可能是(醋酸钙易溶于水)。

A．

小于2.0 $g$

B．

正好2.0 $g$

C．

大于2.0 $g$

(2)这组学生还做了另一个实验，即将大理石碎片放在蒸馏水中过夜，其实验的目的是.

【知识联想】 $S{O}_2$具有与 $CO$相似的化学性质，根据右图给出的 $S{O}_2$及其化合物问的相互转化关系回答： $X$的化学式是，写出 $X$与 $N{a}_{2}S{O}_3$反应的化学方程，反应类型是。

小明同学对标签上只能看到" $S{O}_4$"的某瓶无色溶液(如下图)的成分进行如下探究：猜想其溶质可能是：
① $H_{2}S{O}_4$　② $N{a}_{2}S{O}_4$　③ $BaS{O}_4$

(1)根据溶解性可知，以上猜想中一定不成立的是。
(2)小明同学直接向试剂中加入几粒锌粒，根据现象确定其溶质是 $H_{2}S{O}_4$，并给试剂瓶贴上" $H_{2}S{O}_4$溶液"的标签。
(3)请你指出小明同学实验操作中存在的明显错误。