初中化学探究题

以下是甲、乙两同学对有关镁与盐酸反应的系列研究
研究一：镁与盐酸反应过程中的能量变化以及反应速率的变化：
(1) 反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是      反应（填“吸热”或“放热”）。
（2）实验测得镁片产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如下图所示，

则t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快的主要原因是                    。
研究二：反应后所得溶液的酸碱性探究：
【发现问题】
（1）反应后甲同学用pH试纸测定试管中溶液的酸碱性，发现pH小于7，
说明甲同学所得溶液呈       性（选填“酸”“碱”或“中”）。
（2）反应后乙同学的试管中镁条有剩余，向试液中滴入两滴酚酞溶液，振荡显红色，说明乙同学所得溶液呈碱性。对此现象，乙同学重复如上实验，得到同样结果。
【提出猜想】
甲同学：猜想Ⅰ：稀盐酸过量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化镁溶液pH小于7。
乙同学：猜想Ⅰ：氯化镁溶液使酚酞变红色； 猜想Ⅱ：镁与热水反应使酚酞变红色。
【实验与思考】
为验证猜想，甲、乙两同学均需测定________溶液的酸碱性，实验表明该溶液显弱酸性。
乙同学为完成猜想Ⅱ，在滴有两滴酚酞的热水中放入一段打磨过的镁条，观察到溶液很快变为红色，同时还观察到镁条表面有气体生成，收集并点燃该气体，发现能燃烧，请根据实验现象写出镁与水反应的化学反应方程式                               。
【结论】
镁与稀盐酸反应，镁反应完全后所得溶液显酸性；
镁与稀盐酸反应，镁过量时所得溶液显碱性。
【拓展与延伸】
（1）金属氯化物的水溶液可能显中性或弱酸性，与金属的活动性顺序有关，如氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，氯化钾溶液显________性。
（2）活泼金属能与水在一定条件下反应。实验发现钠与冷水剧烈反应，产生大量的气体。由此可见金属与水反应与金属的活动性顺序_________（填“有关”或“无关”）。
研究三： 金属活动性强弱与原子结构的关系：
下图为镁原子、钙原子和钡原子结构示意图，据此推测，这三种金属的活动性最强的是
__________________。

Mg                 Ca                             Ba
研究四：确定镁条的成分：
①称取3.2g表面被氧化的镁条, 放入100g稀盐酸中恰好完全反应，生成气体0.2g。求：
此镁条中金属镁的质量。（写出计算过程）
②反应后所得溶液中溶质的质量分数           。（计算结果保留一位小数）

实验台上分类摆放下列药品，兴趣小组欲利用这些药品进行铝和铜性质的探究。

①             ②           ③         ④         ⑤        ⑥   
②    Ⅰ.（1）铝的利用比铁、铜晚得多，这个事实与下列哪些因素有关           
A．铝在地壳中含量高   B．铝相对活泼，冶炼较难   C．铝的硬度小 
（2）铝制品具有很好的抗腐蚀性能，是因为铝在空气中其表面易形成致密的           。该变化的化学方程式为                            
（3）比较铝和铜的金属活动性强弱，可选用上述的         （填序号）试剂进行实验。Ⅱ.将铝片插入硫酸铜溶液中，一段时间后取出，铝片上没有明显变化，其原因是          。
兴趣小组把处理过的铝片放入硫酸铜溶液中，除铝片上有红色金属析出外,还发现有较多气泡产生，于是激发了他们的探究欲望。
【提出问题】该气体是什么呢?
【猜   想】甲同学认为可能是氧气
乙同学认为可能是氢气 
丙同学认为可能是二氧化硫
【探究实验】闻该气体的气味，发现没有气味，排除了     同学的猜想。
对余下两种气体猜想进行如下实验:

实验步骤	现象	结论
	木条不复燃	该气体不是氧气
收集一试管气体，用拇指堵住管口，移近酒精灯火焰	发出轻微的爆鸣声，并产生淡蓝色火焰	该气体是

【思维拓展】由以上探究实验可以推知，硫酸铜溶液中有       离子参与反应.         

化学能转化为电能，在生产，生活中有着重要的作用。
Ⅰ：氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型电池。
下图是氢氧燃料电池的示意图，工作时H₂和O₂反应生成水，同时提供电能，溶液的pH     （填“变大”、“变小”、“不变”）。

Ⅱ：某学校研究小组对废干电池内的黑色物质进行研究。
【查资料得知】
①废干电池内可能含有C、 MnO₂ 、NH₄Cl 、ZnCl₂等；
②NH₄Cl具有铵态氮肥的性质；
③向ZnCl₂溶液中逐滴滴入稀氨水，先生成Zn(OH)₂白色沉淀，然后沉淀溶解，生成可溶性的[Zn(NH₃)₄]Cl₂。
据此，该兴趣小组同学进行了如下实验探究：
（1）检验MnO₂的存在。兴趣小组同学设计了如下图所示的实验：

操作②的名称是            ，其中玻璃棒的作用是          。
操作③灼烧黑色滤渣时，所用主要仪器有          、玻璃棒、坩锅、三角架，在灼烧过程中会产生一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体是         （写化学式）。
操作④的试管中产生的气体能使带火星的木条复燃，该气体是       （写化学式）。
由此得到结论：滤渣中除了含          外，还含有MnO₂。
（2）猜想1：滤液中溶质的主要成分为NH₄Cl。
操作：取少量滤液加入盛有NaOH固体的试管，并稍微加热。有刺激性气味的气体产生，用湿润红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝。
实验结论：                        。
（3）猜想2：滤液中溶质的主要成分为ZnCl₂
操作：向盛有少量滤液的试管中逐滴加入            ，观察到                
                                       。
实验结论：滤液中溶质的主要成分为ZnCl₂
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有杂质CuCl₂，会加速对电池的腐蚀，不利于混合溶液的回收使用。欲除去其中的Cu²⁺,最好选用下列试剂中的             （填写字母序号）。
A．NaOH            B．Zn           C．Na₂CO₃          D．Fe

以下是甲、乙两同学对有关镁与盐酸反应的系列研究研究一：镁与盐酸反应过程中的能量变化以及反应速率的变化：

（1）实验时需将镁条进行打磨，其目的是               。
(2) 反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是      反应（填“吸热”或“放热”），化学方程式为       
（3）实验测得镁片产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如图所示，则t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快的主要原因是      。

研究二.反应后所得溶液的酸碱性探究
【发现问题】
（1）反应后甲同学用pH试纸测定试管中溶液的酸碱性，发现pH小于7，说明甲同学所得溶液呈       性，（选填“酸”“碱”或“中”）。
（2）反应后乙同学的试管中镁条有剩余，向试液中滴入两滴酚酞溶液，振荡显红色，说明乙同学所得溶液呈    性。对此现象，乙同学重复如上实验，得到同样结果。
【提出猜想】
甲同学：猜想Ⅰ：稀盐酸过量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化镁溶液pH小于7。
乙同学：猜想Ⅰ：氯化镁溶液使酚酞变红色； 猜想Ⅱ：镁与热水反应使酚酞变红色。
【实验与思考】
为验证猜想，甲、乙两同学均需测定________溶液的酸碱性，实验表明该溶液显弱酸性。
乙同学为完成猜想Ⅱ，在滴有两滴酚酞的热水中放入一段打磨过的镁条，观察到溶液很快变为红色，同时还观察到镁条表面有气体生成，收集并点燃该气体，发现能燃烧，请根据实验现象写出镁与水反应的化学反应方程式                        。
【结论】
镁与稀盐酸反应，镁反应完全后所得溶液显酸性；
镁与稀盐酸反应，镁过量时所得溶液显碱性。
【拓展与延伸】
（1）金属氯化物的水溶液可能显中性或弱酸性；与金属的活动性顺序有关，如氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，氯化钾溶液显________性。
（2）活泼金属能与水在一定条件下反应。实验发现钠与冷水剧烈反应，产生大量的气体。由此可见金属与水反应与金属的活动性顺序_______（填“有关”或“无关”）。
研究三. 金属活动性强弱与原子结构的关系
下图为镁原子、钙原子和钡离子结构示意图，据此推测，这三种金属的活动性最强的是
__________________。

如图所示，小文同学在探究酸与碱能不能发生反应的实验时，向装有稀盐酸的烧杯中滴加NaOH溶液一会儿后，发现忘记了滴加指示剂。

（1）为了确定盐酸与氢氧化钠发生了反应，她每次从该烧杯 
中取少量的溶液，进行了以下三个不同的实验。
①滴加几滴无色酚酞溶液，振荡，溶液仍无色。
②蒸发溶液，有固体析出。
③向溶液中加入镁条，无气体产生。
上述三个实验能说明盐酸与氢氧化钠发生了反应的是   。
（2）写出该中和反应的化学方程式   。

随着人们生活水平的提高，人们对于食品不但要求营养，更要求健康。市场上出现了一些不添加防腐剂的绿色食品，这种食品中有一个单独包装的保鲜剂，不会危害食品安全。某同学找来一种在空气中放置一段时间的食品保鲜剂，对它进行探究。

【查找资料】
（１）食物腐败是因为微生物在食物上生长。如右图所示，微生物只要得到养分，再加上充足的氧气和水，在适当的条件下就会迅速生长。因此，只要缺少一种条件，就可以防止食物腐败。
（２）常见的具有吸水性的物质有以下几种：
①浓硫酸    ②生石灰    ③氢氧化钠固体    ④铁粉　　⑤硅胶（化学式SiO₂。nH₂O，无色透明粒状固体，无毒无害）
【活动与探究】
（3）初步探究：你认为①～⑤的物质中，不适合做食品干燥剂的是    ，理由是    。
（4）实验探究：

实验	操作	主要现象	结论与解释
实验1 初步判断	打开这种保鲜剂的包装袋，取少量样品于试管中，进行观察。	该样品为黑色 固体	该保鲜剂一定不是             。
实验2 对该保鲜剂的有效性进行探究	向实验1的试管中加入过量的稀盐酸，振荡。	有气泡产生，溶液逐渐变成浅绿色。	该保鲜剂：             。
实验3 对该保鲜剂的成分进行探究		澄清石灰水变浑浊。	该保鲜剂中一定含有的物质是     。

【活动反思】
（5）实验2充分反应后试管中所得溶液中的溶质可能是       。(友情提示：在溶液中可发生Fe+2FeCl₃=3FeCl₂反应)。
（6）请根据食物腐败的条件分析，我们除可以使用这些保鲜剂外，还可以采用的保鲜方法是               。（写出一种即可）

某校兴趣小组同学准备进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上摆放的药品中，有一装溶液的试剂瓶未盖瓶塞且标签破损，于是决定对这瓶溶液进行实验探究：
【提出问题】这瓶溶液是什么溶液？

【提出猜想】这瓶溶液是：
猜想一：氯化钠溶液； 猜想二：氢氧化钠溶液； 猜想三：碳酸钠溶液。
【实验推断】
（1）小丽取样滴加无色酚酞溶液，溶液呈红色，得出结论：该溶液不可能是     溶液，
理由是                                           。
（2）小刚另取样滴加稀盐酸有    产生，反应的化学方程式为              ，
小刚得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。
（3）小青认为小刚的结论不完全正确，理由是       。
小组同学讨论后一致认为还需要进行如下实验：
【继续探究】为了完全除去溶液中的Na₂CO₃，另取样加入过量的CaCl₂溶液，观察到有 产生。静置后，取上层清液，滴入酚酞溶液，溶液呈红色。
【实验结论】这瓶溶液是            。
【探究启示】
实验过程中取完药品后应立即盖好瓶塞。
【拓展迁移】
若该溶液与盐酸发生中和反应，恰好完全反应的微观过程如右图所示，则反应后溶液中存在的阴、阳离子是          （填符号）。

以下是我们日常生活中常用各种清洗剂，选择适当的用品可以得到更好的清洗效果。

名称	洗涤灵	洁厕灵	炉具清洁剂	污渍爆炸盐	漂白粉
产品样式
有效成分 或功能	清洗油污	盐酸	氢氧化钠	过碳酸钠	消毒

（1）我们使用洗涤灵清洗餐具上的油污，这是因为它具有          的功能。
（2）以下物质可以使用洁厕灵清洗的是          填字母序号）。
a．铁锈        b．油渍      c．水垢（主要成分为碳酸钙和氢氧化镁）
（3）取上述一定量的炉具清洁剂，滴加几滴酚酞溶液，溶液变        色，若将洁厕灵与炉具清洁剂混合，可以发生右图所示的化学反应。图中a微粒的化学式为      。

（4）“污渍爆炸盐”溶于水后会生成Na₂CO₃和H₂O₂。将爆炸盐溶于水后，再加入足量的洁厕灵，发生的化学反应方程式为           。
（5）化学小组发现一袋包装破损的漂白粉，同学们对漂白粉其漂白作用是否失效产生了疑问。（当有效成分完全消失时，则漂白粉就完全失效；部分消失时，则为部分失效）。
I．查阅资料：
①漂白粉的主要成分是Ca(ClO)₂、CaCl₂和Ca(OH)₂，其有效成分是Ca(ClO)₂。
②Ca(ClO)₂可溶于水，漂白原理是：它在空气中发生反应： Ca(ClO)₂+H₂O+CO₂=CaCO₃↓+2HClO，
③HClO不稳定，易分解生成HCl和一种常见的单质气体。
④ CaCl₂的水溶液呈中性，HClO的水溶液呈酸性。
⑤ HClO能可使有色物质（如：品红溶液）褪色。

II．交流讨论：
该小组同学经过分析得出：HClO分解时除生成HCl外，生成的另一种常见气体是     。
III．实验探究： 下表是探究某漂白粉是否完全失效的实验，请根据表中结论，进行填空。

实验步骤	实验现象	实验结论
把少量漂白粉样品加入水中，通入足量的CO2气体，          。	。	漂白粉的漂白作用已完全失效。

IV．继续探究：同学们对某完全失效后的漂白粉的成分很感兴趣，并作进一步探究。在老师的帮助下，同学们对该失效后的漂白粉成分进行猜想：
猜想一：CaCl₂和CaCO₃；   猜想二：           ；
小明同学认为猜想中的成分CaCO₃，除漂白粉的有效成分在空气中发生反应生成外，还有其它来源，请你用化学方程式表示                。 
小聪同学进行实验证明失效后的漂白粉的成分符合猜想一，而与猜想二不符。小聪同学的实验方案是：                。

某研究性学习小组设计并进行了如下实验。
⑴甲组同学用下图装置制取干燥纯净的二氧化碳。请回答下列问题：

①仪器X的名称是　 　。实验前，关闭活塞，向X中加入水使X中液面高于试管中液面，一段时间后液面保持不变说明　 　。
②为除去CO₂中的HCl气体，B装置中盛放饱和NaHCO₃溶液，请写出该反应的化学方程式　 　。③要得到干燥的CO₂，C装置中应盛放　 　试剂。
④请说明装置B、C中试剂不能交换的原因：　 　。
⑵乙组同学围绕CO还原CuO产生的红色固体是否一定是Cu进行如下探究：
【查阅资料】①Cu₂O粉末呈红色，在酸性溶液中，Cu₂O+H₂SO₄＝Cu+ CuSO₄+H₂O 。②在空气中高温灼烧时：Cu₂O稳定，而CuO将分解生成Cu₂O和O₂。
【提出猜想】猜想Ⅰ：红色固体是Cu；
猜想Ⅱ：红色固体是Cu₂O；
猜想Ⅲ：红色固体是　 　。
【实验探究】步骤Ⅰ：取一定质量的红色固体在空气中高温灼烧，直到质量不再发生改变，称量得到固体的质量增加。说明红色固体中含有　 　，写出由Cu生成Cu₂O的化学方程式　 　。
步骤Ⅱ：取一定质量的红色固体投入稀硫酸中，充分反应后溶液呈蓝色。根据以上现象，得到猜想　 　正确。
【拓展延伸】通过称量红色固体（a g）及灼烧至质量不变时的质量（b g），可以判断红色固体的成分。则欲得到上述实验探究的结果，a、b之间应满足的关系为：128(b－a)/16　 　a（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

甲乙丙丁四位同学在探究碱溶液与酚酞作用的实验时，发现了一个意外现象：氢氧化钠溶液滴入酚酞试液，溶液变成了红色，一会儿红色就消失了。
【猜想】：甲：可能是酚酞变质的缘故；
乙：可能是氢氧化钠溶液与空气中二氧化碳反应的缘故；
丙：可能是酚酞与空气中氧气反应，使红色消失的缘故；
丁：可能与氢氧化钠溶液质量分数大小有关。
【查阅资料】：碳酸钠溶液显碱性。
【理论分析】：
(1)甲同学刚提出自己的猜想，就遭到其余三位同学的否定，三位同学的理由是
                                                        。
(2)乙同学的猜想也不正确，理由是                  。
【实验设计】
(3)为证实丙同学的猜想，还需作如下实验，请完成下表。

实验步骤	设计这一步骤的目的
1.用煮沸过的蒸馏水配制氢氧化钠溶液。	①                   。
2.在氢氧化钠溶液中滴入酚酞，并在上方滴一些植物油。	②                    。

     (4)通过以上实验，四位同学看到：溶液先变成红色，一会儿红色又消失。因此酚酞红色褪去与氧气无关。若丁同学的猜想正确，设计如下实验证明并完成有关问题：

实验方法	观察到的现象和结论
方案一：分别配制不同质量分数的氢氧化钠溶液，然后各滴加2滴酚酞试液。	质量分数小的溶液中红色不消失，质量分数大的溶液中红色会消失，则证明 ①                    。
方案二： ②                  。	③                  。

 

学习了CO₂的有关知识之后，同学们查阅资料发现Mg能在CO₂中燃烧：
2Mg + CO₂=2MgO + C，所以镁着火不能用CO₂来灭火。但没有找到有关钠能否与CO₂反应的介绍。于是同学们展开钠着火能否用CO₂来灭火的探究。
【提出猜想】钠能发生类似于CO₂与镁的反应，可能的化学方程式为                    。
【实验】将燃着的钠伸入装有CO₂的集气瓶中，钠能在CO₂中继续燃烧。
进一步【查阅资料】得知：
①Na₂O是白色固体，能与CO₂反应生成Na₂CO₃，与H₂O反应生成NaOH。
②室温下部分酸碱盐的溶解性表（氯化钡溶液呈中性）

	Ba^2+	Ca^2+	Na^+	Cu^2+
OH^–	溶	微	溶	不
CO3^2-	不	不	溶	不
Cl^-	溶	溶	溶	溶

 
基于以上资料，同学们认为钠在CO₂中燃烧的产物应该与Mg在CO₂中燃烧的产物情况有所不同，并对产物提出了以下几种猜想：
① Na₂O、C       ②           、C     ③ NaOH、C      ④ Na₂O、Na₂CO₃、C
通过理论分析，猜想                  （填序号）肯定是错误的。
【验证猜想】（最终猜想④是正确的）

步骤	实验操作	主要实验现象	结论(燃烧产物判断)
（1）	取少量产物于试管中，加适量水中，振荡，静止		燃烧产物中肯定有炭
（2）	取（1）所得少量上层清液，加入
（3）

 
在步骤（3）中也可以通过加入        试剂的方法进行检验（任写一种与（3）中所加不同种类的试剂）。
【结论】猜想④正确。金属钠着火不能用二氧化碳灭火。

学习碳酸钠知识时，老师做碳酸钠溶液和澄清石灰水反应演示实验，并对浑浊液过滤，得到澄清滤液。课堂上老师的提问和同学们的回答如图所示。

（1）请写出碳酸钠溶液和澄清石灰水反应的化学方程式是                     。
（2）假设你是丁同学，请你提出一个与甲、乙、丙同学不同的猜想，你的猜想是 。
（3）某同学认为乙同学的猜想不合理的，请帮他说明理由                     。
（4）甲同学针对自己的猜想进行了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取样于试管中，滴入几滴稀盐酸	没有气泡产生	猜想不成立

你认为甲同学的实验设计是否正确        ？其理由是              。
（5）请你设计实验，证明自己的猜想。

实验步骤	实验现象	实验结论

（6）若滤液含有Na⁺、OH^—和CO₃^2—的混合溶液，某同学加适量的CaCl₂除去CO₃^2—制得NaOH溶液。该方法是否正确      ？其理由是                    。

小华同学为探究实验室中三种碳酸盐：碳酸氢铵、碱式碳酸铜、碳酸钙的性质，进行了以下实验：
【实验1】
小华打开盛放碳酸氢铵固体的试剂瓶，闻到有氨臭气味，用湿润的    色石蕊试纸检验，试纸变    ，证明是氨气。
取少量碳酸氢铵固体于试管中，加入少许水振荡。完全溶解后,，向溶液中滴入几滴酚酞试液，观察到溶液为无色。将试管放入60℃热水中加热，很快观察到碳酸氢铵溶液中有大量气泡产生，并闻到较浓的氨臭味，同时，溶液由无色逐渐变为红色。
（1）实验证明，碳酸氢铵易分解产生氨气，同时产生另一种气体和水。写出碳酸氢铵分解的化学方程式                 。
（2）溶液中的酚酞由无色逐渐变为红色的原因是               ；
（3）小华根据碳式碳酸铜和碳酸钙分解的条件，得出这三种固体的热稳定性由强到弱的顺序是       >         >     。
（4）根据实验，小华联想到农村在存放“碳铵”（碳酸氢铵）化肥时应该注意               。
【实验2】
小华各取三种固体试剂少许于试管中，分别加入1mL 1:2的盐酸溶液。观察到三支试管中均有            的现象，其中，       与盐酸反应的速率最快。
（1）由实验可知，三种碳酸盐均能与稀盐酸反应，写出碱式碳酸铜与盐酸反应的化学方程式                。
（2）根据实验现象，你认为实验室    （能或否）用碳酸钙固体粉末代替石灰石与盐酸反应制取二氧化碳，原因是               。

某学校研究小组对废干电池筒内的黑色物质（可能含有C、MnO₂、ZnCl₂、NH₄C1等）进行研究，实验过程如下：

（1）实验①②③中都使用了同一种玻璃仪器，它在操作②中的作用是      。
（2）实验③中发生的化学反应的方程式是           。
（3）实验④中发生的化学反应的方程式是            ，基本类型是       。
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有杂质CuCl₂，会加速对电池的腐蚀，欲除去CuCl₂，而不引入其他杂质，最好选用下列试剂中的   (填序号字母)。
A．NaOH      B．Zn     C．Fe       D．Na₂CO₃

小亮发现家中施肥用的碳酸氢铵（NH₄HCO₃）减少了，并闻到了一股刺激性的气味．他很好奇，于是和同学们进行探究，请你一同参与：
[提出问题]碳酸氢铵减少的原因是什么？
[猜想假设]碳酸氢铵受热易分解，产物可能为水、二氧化碳、氨气．
[实验设计]小明设计了如图所示的装置甲，小刚设计了装置乙进行实验（实验装置中的铁架台均省略）．
                 
甲                                             乙
（1）小明根据现象                         ，证明实验后生成了水和氨气．
（2）根据B中澄清石灰水            ，证明产物中有二氧化碳生成．
[实验结论]碳酸氢铵受热易分解，生成了水、二氧化碳、氨气。
[实验评价]在上述同学们的探究活动中，你觉得      装置不科学，该装置的问题是               。另一个装置的优越性还有哪些                            。
[实验反思]根据以上实验，你认为化肥碳酸氢铵在保存时应注意的问题是                     。
[拓展探究]（1）小红同学认为若将装置B中澄清石灰水改为NaOH溶液，再经过某实验操作，也可以证明碳酸氢铵分解后有二氧化碳生成，请你帮她设计并完成实验：

实验步骤	实验现象	反应的化学方程式

（2）除用以上方法，你还可以设计何种实验方案（要求所选用的物质与（1）属于不同类别）