初中化学探究题

母亲节前夕，阳阳对妈妈给外婆购买的“XX牌”苏打饼干及其配料表产生了浓厚的兴趣。在化学课上，阳阳听老师说过，苏打是碳酸钠(Na₂CO₃)的一个俗名，她再仔细阅读该饼干的配料表如下：小麦粉、小苏打……。她思考：配料中小苏打有何作用?如何鉴别苏打(Na₂CO₃)和小苏打(NaHCO₃)?……
下面是阳阳进行的研究性学习过程，请你参与并回答相关问题。
【资料获悉】
1．相同条件下，Na₂CO₃溶液比NaHCO₃溶液的碱性强；
2．20℃时，Na₂CO₃、NaHCO₃的溶解度分别为21.3g和9.6g；
3．NaHCO₃在270⁰C时能发生如下分解反应：2NaHCO₃^加热Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
而Na₂CO₃受热不易分解。
【实验过程】

实验一：验证Na₂CO₃和NaHCO₃热稳定性的差异。在老师的指导下，你们按题18图所示进行实验若实验现象为                        ，则能得出NaHCO₃受热易分解，Na₂CO₃受热不易分解。
实验二：用酸碱度的差异鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃。你们若用广泛pH试纸测定相同条件下两种溶液的pH，则pH较大的是                       。
实验三：用20℃时溶解度的差异鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃
请完成下表：(忽略溶解过程中热量的变化)

实验操作	预期的现象和结论
(3)	(4)

 【交流总结】
1．配料中小苏打主要起发泡作用。
2．可以通过溶解度、酸碱度等差异来鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃。
【拓展延伸】
通过上述研究性学习过程。你们认为小苏打(NaHCO₃)除用于食品工业外，在日常生活及实验室中还有哪些应用，试举一例：                          。

松花皮蛋是我们喜爱的食品，制皮蛋料泥的原料主要是：生石灰、纯碱、草木灰（主要成分是K₂CO₃，实验中不考虑其它杂质）等，同学们对料泥进行了如下实验探究：

实验步骤	实验现象	实验结论
1、将原料按一定比例混合放入烧杯中，加适量的水搅拌、充分反应	，有白色沉淀生成	滤渣A中一定有           ．
2、将上述烧杯中的物质过滤、洗涤	得到白色滤渣A和无色滤液B
3、取少量滤渣A于试管中加水充分溶解，取上层清液滴加	上层清液由无色变成红色

小杰同学结合上述实验，推断出滤液B中的溶质是                    

化学实验老师整理药品时，拿出一瓶久置的氢氧化钙粉末，他让小刘和小赵对这瓶氢氧化钙粉末的组成进行实验探究。
（1）提出问题：这瓶氢氧化钙是否已经生成碳酸钙而变质？
（2）进行猜想：药品可能有以下三种情况。
A．氢氧化钙全部变为碳酸钙；B．氢氧化钙部分变为碳酸钙；C．               。
（3）设计实验方案、进行实验：下表是对猜想A进行实验探究的过程示例：

实验步骤	实验现象	实验结论
取样，加适量水，搅拌，过滤 ①取少量滤液于试管中，滴入酚酞试液 ②取少量滤渣于试管中，加入盐酸	①滤液不变色 ②有气泡产生	氢氧化钙全部变为碳酸钙

请你另选择一种猜想参与探究，完成下表。

实验步骤	实验现象	实验结论
取样，加适量水，搅拌，过滤 ①取少量滤液于试管中，滴入酚酞试液 ②取少量滤渣于试管中，加入盐酸	①
②

（4）原理与用途：
①农业上一般采用氢氧化钙改良      性土壤（选填“酸”或“碱”）。
②氢氧化钙变质是由于与空气中的        发生反应的缘故，因此氢氧化钙应     保存。

某化学学习小组为比较镁和铝的金属活动性强弱设计了如下实验方案。
（1）实验准备：(1)用98％的浓硫酸配制l0％的硫酸溶液。现有烧杯、玻璃棒、量筒， 还需要的仪器有            ；
【方案一】在等质量的镁条和铝片的两支试管中，分别与相同体积相同质量分数的硫酸反应，观察到镁比铝反应更剧烈，说明                                                。
[反思]：有的同学认为这种方案不够合理，理由是_________________________________。
【方案二】（1）连接仪器组装成如右图所示实验装置。某学生用抽拉法检查该装置的气密性，发现被拉出的针筒活塞一段时间后又回到原来的位置，你认为该装置是否漏气?            。

（2）依次进行镁、铝与硫酸反应，写出镁与硫酸反应的化学方程式：                         ；
要比较两种金属活动性强弱，可以测定两种金属硫酸反应得到相同体积氢气所需要的时间；还可测定              。
[拓展] 镁与铝分别与足量的质量分数为l0％稀硫酸反应，如制得相同质量的氢气,则镁与铝的质量比为                 。(2分)
【方案三】请设计一个与上述实验不同的方案，比较镁和铝的金属活动性强弱：

现有含杂质的氧化铁样品(杂质不参加反应)，为了测定该样品中氧化铁的质量分数，某同学称取该样品10g，并用如图所示的装置进行实验，得到如下两组数据：

	反应前	氧化铁完全反应后
A组	玻璃管和氧化铁样品的质量43.7g	玻璃管和固体的质量41.3g
B组	烧杯和澄清石灰水的质量180g	烧杯和烧杯中物质的质量186.8g

试回答：
（1）你认为应选择           组的实验数据来计算样品中氧化铁的质量分数，计算结果为           。
（2）这位同学所用的实验装置的不足之处                                       。

某学校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：①取5只250mL集气瓶，向5只集气瓶中分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5．②用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1﹣5号瓶中的水排去．③将带火星的木条依次插入1﹣5号瓶中，把观察到的现象和计算数据，填入下表．

集气瓶标号	1	2	3	4	5
集气瓶中收集氧气的体积	25mL	50mL	75mL	100mL	125mL
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃

试回答下列问题：
（1）从观察到的现象知，使带火星的木条复燃所需氧气的最小体积分数介于　　号瓶至　　号瓶之间]
（2）实验室中采用分解过氧化氢的方法制取氧气，其反应的文字表达式为　　，反应类型属于　　
（3）根据以上实验事实，下列说法中正确的是　　
A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B．集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃
C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃
（4）当4号瓶收集氧气为100mL时，那么瓶中实际氧气所占的体积分数为　　%，上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈．（如你能再设计一个实验来说明此问题可奖励2分）．

如图1是小红按课本进行的一个化学实验，在进行实验时我们都闻到一股难闻的刺激性气味，小明于是对原实验进行了重新设计，如图2，实验装置如下：

实验操作
a．向盛有20mL蒸馏水的烧杯中滴入3﹣4滴无色酚酞溶液，搅拌均匀，观察溶液颜色．
b．取少量上述溶液于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，观察现象．
c．在B、C试管内分别倒入5mL烧杯中的酚酞溶液（烧杯中剩余的酚酞溶液用于实验中作比较）．然后在一空烧杯中倒入适量的热水备用．另在A、D试管中分别倒入2mL浓氨水，立即用带橡皮塞的导管按实验如图2连接好，并将D试管放置在热水中，观察几分钟，
请回答：
（1）进行操作a的实验目的是　　；
（2）操作c观察到的现象是　                                          　；
（3）由此可以得到的实验结论是①　         　②　         　；
（4）对比改进前的实验还有一个优点是　              　．

在汽油中加入适量乙醇（C₂H₅OH）作为汽车燃料，可节省石油资源并适当减少汽车的尾气污染。
（1）乙醇俗称         ，它是          （填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）写出乙醇燃烧的化学方程式                             。
（3）单质C充分燃烧时生成CO₂，不充分燃烧时生成CO。想知道乙醇的燃烧产物一定含有H₂O外其它产物是什么？某同学设计了下列探究实验。
【提出问题】乙醇燃烧后的产物一定含有H₂O外其它产物是什么？
【查阅资料】浓硫酸具有吸水性，能干燥H₂、CO₂、CO等气体。
【猜   想】
猜想1：只含有CO₂；猜想2：只含有CO；猜想3：含有             。
【实验探究】限选试剂及仪器：浓硫酸、石灰水、氧化铜、酒精灯、广口瓶、导管、硬质玻璃管、胶塞等

实验操作	实验现象	结论
①将乙醇燃烧的产物通入盛有足量的石灰水的广口瓶中。	。	猜想3成立
②继续将①中的气体通过盛有浓硫酸的广口瓶，再通过盛有热的         。	黑色氧化铜变成红色。

 

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 右图曲线所示；

【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                                      。

不少溶洞里的地下河水是含有MgCl₂和CaCl₂的硬水。下表是某化学兴趣小组设计的软化硬水实验方案，请你一起来完成。

实验操作	现象	结论或化学方程式
步骤Ⅰ：取少量硬水样品于试管中，向其中滴加Ca(OH)2溶液，直到反应完全。	有白色沉淀产生。	MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2
步骤Ⅱ：向上述试管中滴加        溶液，直到反应完全。		化学方程式：
步骤Ⅲ：　　　　　 (填操作 名称)。	除去沉淀物。	得到澄清滤液。
步骤Ⅳ：用两试管取等量的上述滤液和原硬水样品，分别滴加      　 ，振荡。	盛有滤液的试管中          。	证明硬水已软化。

【拓展】经过上述实验后得到的软水还含有一种可溶性杂质。要得到纯净水，
可以将滤液再进行            操作。

某兴趣小组话动中，同学们按图1装置对“可燃物燃烧的条件”进行探究。探究过程中，大家对磷燃烧生成的大量白烟是否危害人体健康提出疑问。
【查阅资料】白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃，……燃烧产物五氧化二磷是白色固体，会刺激人体呼吸道，并能与空气中的水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸(HPO₃)。
【交流与讨论】白烟对人体健康有害，该实验装置必须改进。
【改进与实验】同学们按改进后的图2装置进行实验。

图1                 图2                   图3
请你帮助他们将下表补充完整。

实验现象	对实验现象的解释
（1）a试管中白磷燃烧，热水中白磷没有燃烧	（1）热水中白磷没有燃烧的原因是热水中的白磷没有与氧气（或空气）接触。
（2）b试管中红磷没有燃烧	（2）b试管中红磷没有燃烧的原因是                              。

【反思与评价】
（1）根据上述实验得出，可燃物燃烧的条件是                                。
（2）同学按图2完成实验后，经反思总结实验过程，又改进设计了图3实验，其中图3实验中气球的作用是         （填字母）。
A．收集生成的气体
B．防止有害物质污染空气 
C．调节试管内的气体压强，避免橡皮塞因试管内气体热膨胀而松动
【拓展与迁移】实验小结时，小朱同学说：“待a试管冷却后，如果将试管口朝下垂直伸入水面下(室温)，并取下橡皮塞，将看到液体进入试管。”这一说法得到大家的一致认同。你认为如果不考虑橡皮塞占试管的容积，实验所用白磷足量，装置气密性良好，且进入a试管内液体的体积约占试管容积的1∕5，这一现象还可以得出的结论是                 。

某同学在商店买到一种“果冻蜡烛”（见图）。他想对“果冻蜡烛”进行探究。

【提出问题】“果冻蜡烛”是否含有碳、氢、氧元素。
【查阅资料】“果冻蜡烛”可完全燃烧，燃烧时无烟尘，燃烧过程和熄灭时无异味；
【探究实验】（请完成下列实验报告）

步骤	现象	实验结论
（1）点燃“果冻蜡烛”，并在火焰上方罩一个干冷的小烧杯。	烧杯内壁有无色小液滴产生。	“果冻蜡烛”燃烧生成            。
（2）迅速倒转小烧杯，向其中加入适量澄清石灰水，振荡。	。	“果冻蜡烛”燃烧生成二氧化碳。

【实验结论】该同学分析：水是由氢元素和氧元素组成，二氧化碳是由碳元素和氧元素组成，因此“果冻蜡烛”含有碳、氢、氧元素。
【反思与评价】你认为该同学得出的实验结论是否正确？            （填“正确”或“不正确”），请说明原因                                         。

一化学兴趣小组对某月饼包装盒中的“脱氧剂”很好奇，他们观察到“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠，打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉末。
【资料获悉】①铁系“脱氧剂”的作用原理是利用铁能被氧气氧化，从而达到除氧保鲜的目的。铁被氧气氧化最终产物为红棕色的Fe₂O₃（其他产物忽略不计）。
② Fe₂O₃+3H₂SO₄="=" Fe₂(SO₄)₃+3H₂O ；Fe + Fe₂(SO₄)₃= 3FeSO₄。
③“碱石灰的干燥管”可以用来干燥氧气、氢气等气体。
【探究目的】小组同学欲探究该“脱氧剂”是否已经失效，并测定10.00g样品各成分的质量，设计了以下探究实验。
【实验探究】（假设所有操作没有损失）
步骤1：小刚用磁铁接近样品，发现磁铁吸引了部分黑色固体。
步骤2：称取10.00g样品于一烧杯中，加足量水充分搅拌溶解后，过滤，将滤渣洗涤、干燥、称得其质量为8.32g。
步骤3：按如右装置，将得到的8.32g固体与足量稀硫酸反应，用电子秤称得反应前后总质量差为0.11g。

步骤4：将锥形瓶中反应后的液体过滤，并将滤渣洗涤、干燥后，称得其质量为1.20g。
步骤5：分析测算步骤4中所得滤液得知：滤液中溶质是硫酸和硫酸亚铁 ，且最后分离出16.72g硫酸亚铁。
【交流讨论】
（1）由步骤1得出的结论是              。
（2）步骤2目的是                 。
（3）如果步骤4中滤渣没有经过洗涤，则称得的质量             1.20g（填“＞”或“＝”或“＜”）
（4）小刚认为0.11g差值即为H₂的质量，并由此计算出样品中单质铁的质量为3.08g。
小华提出在装置的a导管处应该再连接一个盛有碱石灰的干燥管，他这样做的理由
是                                                                                                                                  （5）小华还认真分析题中所给资料，他认为用产生H₂的质量计算样品中铁的质量不合理。其理由是：                                           。
【学生实验】小华将步骤3的装置进行了改进，重新称取10.00g样品进行实验，并准确测得固体与足量稀硫酸反应前后总质量差为0.14g。                                                                                   
（6）请根据以上数据，计算10g该样品中各成分的质量。（只写出结果）

我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，那么二氧化硫与水是否也能反应生成一种酸呢？某实验小组对此进行探究，设计的探究过程如下。请你回答其中的有关问题：
（1）做出假设：                                                           ；
（2）设计方案：先验证水能否使蓝色石蕊试纸变色，再验证二氧化硫气体能否使干燥的蓝色石蕊试纸变色，最后验证二氧化硫气体能否使湿润的蓝色石蕊试纸变红，实验装置和药品如图：

（3）查阅资料：你认为该实验小组需要掌握的资料内容中应包括（填序号）        
①二氧化硫易溶于水 ②酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③SO₂不与浓硫酸反应 ④二氧化硫有毒，能与碱溶液反应生成盐和水
（4）实验：
①实验过程中装置C内石蕊试纸的颜色始终没有变化，这说明                      。
②装置D中胶头滴管中的蒸馏水在二氧化硫气体生成之前滴到蓝色石蕊试纸上，未见试纸颜色发生变化，当有二氧化硫气体通过时发现湿润的蓝色石蕊试纸变红。此现象说明               ，此过程中反应的化学方程式为                                            。  
③装置E的作用是                                                      。
（5）结论：原假设                  （填“成立”或“不成立”）

化学课后，化学兴趣小组的同学在整理实验桌时，发现有一瓶氢氧化钠溶液没有塞橡皮塞，征得老师同意后，开展了以下探究：
[提出问题1] 该氢氧化钠溶液是否变质了呢？
[实验探究1]

实验操作	实验现象	实验结论
取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加稀盐酸，并不断振荡。		氢氧化钠溶液一定变质了。

[提出问题2] 该氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质呢？
[猜想与假设]
猜想1：氢氧化钠溶液部分变质。 猜想2：氢氧化钠溶液全部变质。
[查阅资料] 氯化钡溶液呈中性。
[实验探究2]

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，并不断振荡。	有         生成。	说明原溶液中一定有碳酸钠。
（2）取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液。	溶液变红色。	说明原溶液中一定有       。

[实验结论] 该氢氧化钠溶液         （填“部分”或“全部”）变质。
[反思与评价]
在上述[实验探究2]中，小明提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钡溶液，你认为该方案    （填“可行”或“不可行”），理由是                                        
[理解与应用] （1） 氢氧化钠溶液容易变质，必须密封保存。实验室必须密封保存的药品还有很多，试另举一例：                。
（2）取上述部分变质的氢氧化钠溶液100g，向其中加入足量的氢氧化钡溶液，完全反应后得到1.97ｇ白色沉淀，求上述氢氧化钠溶液中碳酸钠的质量分数。（写出计算过程）