初中化学探究题

下面是一些关于铁的实验研究，试按要求填空。

（1）模拟工业炼铁(装置图如右图)：在硬质玻璃管内加入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内空气后，再用酒精喷灯加热A处药品。
① 硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为：                 。
② 试管B中发生反应的化学方程式为：                  。
③ 该装置的主要缺点是                 。
（2）铁锈蚀的探究
某化学兴趣小组进行家庭化学实验“探究铁锈蚀的原因”，设计如下图所示。他们预设的实验结果是仅有图Ⅲ中的铁钉生锈。但经过一周时间的观察，他们发现三支试管中铁钉都生锈了。

老师在听取了同学汇报后，做了如下实验帮助同学分析原因：取4份等量自来水样，经过不同的方法处理后，用数字传感器测定水样中的溶解氧，并进行如上图(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的实验。
水样溶解氧数据如下：

自来水	1号水样	2号水样	3号水样	4号水样
处理方法	不处理	煮沸 密封迅速冷却	煮沸 密封自然冷却	煮沸 敞口冷却
溶解氧(mg/L)	5.37	0.52	0.66	3.44

[教师实验的现象记录(部分)]用2号水样进行的如图Ⅱ的实验中：一天后，铁钉有轻微生锈，从第二天到第七天，铁锈不再增加。
参考所给数据分析：①学生实验中：图Ⅰ中铁钉生锈的原因可能是                  ；
图Ⅱ中铁钉生锈的原因可能是                   。
②教师实验所记录的实验现象的原因可能是                     。

某化学兴趣小组探究常温下碳酸钠饱和溶液的酸碱度．
[猜想与假设]溶液的pH可能是（填入你的猜想与假设）：
①pH＞7；②pH            ；③pH            ．
[设计与实验]小方、小钟、小陈三位同学进行了如下实验：
小方：取pH试纸于玻璃片上，用玻璃棒蘸取碳酸钠溶液沾在pH试纸上，测得pH＞7．
小钟：取pH试纸于玻璃片上，先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用玻璃棒蘸取碳酸钠溶液沾在pH试纸上，测得pH＞7．
小陈：取pH试直接浸入碳酸钠溶液中，测得pH＞7．
[评价]以上三位同学中操作规范的是         同学，其余两位同学操作上的错误是
                        ；                       ．

某校科学研究小组同学开展“二氧化碳的制取与性质”的实验探究。

【实验原理】 $\mathit{CaC}{O}_3+2\mathit{HCl}═\mathit{CaC}{l}_2+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$

【发生装置】

（1）结合实验原理，图1中发生装置可用于实验室制取 $C{O}_2$气体的是：　 　（填字母）

【实验探究】

探究Ⅰ.影响因素探究

在制取 $C{O}_2$气体时，为了探究影响反应快慢的因素，小组同学进行了四组实验，如表所示

实验组别	甲	乙	丙	丁
大理石的质量/g、颗粒大小	m块状	m块状	m粉末状	m粉末状
盐酸的体积/mL、浓度	V稀盐酸	V浓盐酸	V稀盐酸	V浓盐酸

（2）若探究盐酸的浓度对上述反应的影响，可选择实验甲与 　 　（选填实验组别）进行对照。

探究Ⅱ.性质探究

做 $C{O}_2$与 $\mathit{NaOH}$溶液发生反应的验证实验时，同学们将 $\mathit{NaOH}$溶液加入到充满 $C{O}_2$气体且质地较软的塑料瓶中，观察到塑料瓶变扁，由此得到 $C{O}_2$与 $\mathit{NaOH}$发生反应的结论。但有同学认为上述现象产生的原因还可能是 $C{O}_2$气体溶于水导致气压减小。

为回答该同学的质疑，小科进行了如下实验：在两个250mL的烧瓶中分别充满 $C{O}_2$气体，通过注射器同时向两个烧瓶中分别注入同体积的水和 $\mathit{NaOH}$溶液，最后得到烧瓶内压强与时间的关系曲线（如图2所示）。由此，小科得出 $C{O}_2$气体溶于水会导致塑料瓶变扁，同时 $C{O}_2$与 $\mathit{NaOH}$也发生了化学反应的结论。

（3）结合图2中A、B曲线变化特点，写出能证明 $C{O}_2$与 $\mathit{NaOH}$发生了化学反应的证据 　 　。

【拓展提高】

小组同学完成某石灰石样品中 $\mathit{CaC}{O}_3$的质量分数测定，其方法是：将样品与一定量的稀盐酸反应，测定反应后生成的 $C{O}_2$质量，再根据 $C{O}_2$的质量求出样品中 $\mathit{CaC}{O}_3$的质量分数。

小组同学在实验室中组装了相应的实验装置（如图3）。小科利用该实验装置按如下步骤进行实验：

①先通一段时间的空气

②称量D装置的质量为 $m_1$

③打开分液漏斗的活塞，将稀盐酸全部加入锥形瓶，待充分反应后，关闭活塞

④再次通空气一段时间

⑤再次称量D装置的质量为 $m_2$

（4）有同学指出实验步骤③操作明显不合理，你认为该同学的理由是 　 　。

某班同学研究碱的性质时，进行如图实验，观察到有蓝色絮状沉淀产生。一段时间后，发现试管中的沉淀有些小组部分变黑，有些小组仍为蓝色。

（1）反应生成的蓝色絮状沉淀物质是 　    　。

（2）根据质量守恒定律，推测黑色物质可能是 　 　。

A.铁

B.碳

C.二氧化锰

D.氧化铜

（3）某同学认为试管中沉淀的颜色变黑可能是由于反应物的溶质质量分数较高所致。为验证猜想是否成立，他改用溶质质量分数更大的硫酸铜溶液再一次进行了实验，发现生成的蓝色絮状沉淀过一段时间并未变黑。因此，他认为自己的猜想是错误的。请回答，他能否据此否定自己的猜想？并说明理由 　                                   　。

在介绍氢气的制法时，老师告诉同学们，铝丝与一种可以用铁制容器盛装的溶液反应，也会生成氢气。

【提出问题】与铝丝反应的是什么溶液？

【交流讨论】分析后，大家一致认为该溶液不是稀盐酸或稀硫酸，原因是 　　。

同学们决定进一步探究。老师为同学们提供了该溶液。

【查阅资料】含有不同金属离子的溶液在灼烧时会产生不同颜色的火焰

钠	钙	钾
黄色	砖红色	紫色（透过蓝色钴玻璃）

【实验探究】

①小强取该溶液于试管中，向其中滴加紫色石蕊溶液，发现紫色石蕊溶液变蓝。

②小明用铂丝蘸取该溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察到火焰呈黄色。

③有同学提出应向该溶液中滴加稀盐酸，小美取该溶液于试管中，向其中加入足量的稀盐酸后，没有看到明显现象，这样做是为了排除 　　（填离子符号）的干扰。

【实验结论】该溶液为 　　溶液。

【交流反思】

①老师告诉同学们，铝与该溶液反应除了生成氢气外，还生成了一种含有AlO ₂ ^﹣的盐，请写出该反应的化学方程式 　　。

②金属铝的化学性质较活泼，而生活中使用的铝制品却耐腐蚀，原因是 　　。

某同学将打磨过的铝箔加入到氢氧化钠溶液中，结果发现也有气泡产生，为了解该气体的成分，实验小组进行了以下探究活动：

【作出猜想】

猜想一：氧气；

猜想二：氢气；

猜想三：氮气。

（1）其他同学认为猜想三是错误的，理由是 　　。

【进行实验】

分别进行实验：

（2）利用图①装置进行实验：反应一段时间后，观察到 　　，则猜想一错误。

（3）利用图②装置进行实验：反应一段时间气体验纯后，在尖嘴处点火观察到 　　，则猜想二正确。

【得出结论】

（4）氢氧化钠、水、铝能反应生成偏铝酸钠（NaAlO ₂）和氢气，请写出此反应的化学方程式 　　。

（5）铝分别与稀硫酸、氢氧化钠溶液反应，若生成等质量的氢气，则消耗掉硫酸与氢氧化钠的质量比为 　　。

（6）若本实验所用试液是在空气中敞口久置的氢氧化钠稀溶液，则观察不到明显的实验现象。其原因是 　　。（用化学方程式表示）

（7）铝块能制成铝箔是利用了铝的 　　性，铝在空气中表面形成一层致密的薄膜，具有一定的抗腐蚀性，写出相应的化学方程式 　　。

钢丝棉是一种由低碳钢制成的细丝，直径约0.125﹣0.189毫米。小科利用钢丝棉探究铁制品锈蚀的条件，实验如下：

步骤一：取3个50mL活塞润滑性良好的注射器，检查气密性后备用。

步骤二：称取3团等质量的钢丝棉（每团体积约为6cm³），A保持干燥，B用少量蒸馏水润湿，C用少量食盐水润湿，分别放入甲、乙、丙注射器中。

步骤三：移动活塞，使它们均处于46mL刻度处，再用橡皮帽封住注射孔（如图所示）。

步骤四：每隔一定时间，观察到的实验现象如表。

	5分钟	20分钟	1小时	5小时
甲	无现象	无现象	无现象	无现象
乙	出现少许锈斑，活塞未明显移动	出现明显锈斑，活塞移动少许	锈斑增多，活塞移动明显	锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处
丙	出现明显锈斑，活塞移动少许	锈斑增多，活塞移动明显	锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处	锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处

（1）检查注射器气密性：先用橡皮帽封住注射孔，用手向外拉动活塞，放手后观察到 　            　，则气密性良好。

（2）比较乙、丙实验现象得到的结论：　                              　。

（3）钢铁生锈还需要氧气，请你利用本实验数据计算出空气中氧气的体积分数为 　   　。

现有一包白色粉末，可能含有硫酸钠、碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠、硫酸铜中的一种或几种，某化学小组为确定其成分，做了以下探究：

【查阅资料】硫酸钠、氯化钡溶液均呈中性。

（1）步骤Ⅰ：取少量固体于烧杯中，加足量的水，搅拌，过滤，得到白色沉淀和无色滤液。

步骤Ⅱ：取步骤Ⅰ所得的白色沉淀于试管中，加入过量的稀硝酸，沉淀全部溶解，有气泡产生，得到无色澄清透明的溶液。

根据上述两步实验，小组同学认为白色粉末中一定不含有的物质是 　　，同时确定了白色粉末中一定含有的物质，并写出了步骤Ⅰ中产生白色沉淀的化学方程式是 　　。

（2）为了进一步确定白色粉末中可能含有的物质，小组同学利用步骤Ⅰ所得的滤液继续探究。

【讨论猜想】小组同学对滤液中溶质成分做出了多种猜想，其中滤液中含有三种溶质的猜想分别是：

猜想一： 　　；猜想二： 　　。

【实验探究】小组同学共同设计如下方案来证明诸多猜想中猜想二成立，请完成下列表格：

实验步骤	实验现象	实验结果
		猜想二成立

【实验结论】小组同学通过以上探究，最终确定了白色粉末的成分。

做完氢氧化钠与稀硫酸中和反应的实验后，兴趣小组的同学对反应后溶液中溶质的成分进行了探究，请和他们一起探究并完成以下各空；

【提出问题】溶液中溶质的成分是什么？

【做出猜想】（1）只有Na ₂SO ₄；

      （2）Na ₂SO ₄和 　　两种物质；

      （3）Na ₂SO ₄和NaOH两种物质。

【实验验证】

	实验操作	实验现象	实验结论
甲同学实验	取适量中和反应后的溶液滴于试管中，将表面打磨后的铝片放入试管的溶液中	铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出	猜想（2）成立
乙同学实验	取中和反应后的溶液少许于另一试管中，并滴加几滴无色酚酞试液	溶液变 　　色	猜想（3）成立

丙同学对甲、乙两同学结论不同产生质疑。

【查阅资料】①Na ₂SO ₄溶液显中性；②Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO ₂）和氢气，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2 　    ═2NaAlO ₂+3H ₂↑。

【交流反思】①丙同学肯定猜想（1） 　　（填"成立"或"不成立"）；

②丁同学认为猜想（2）不成立，其理由是 　　；

③该组同学经过充分讨论，一致认为猜想（3）成立；

④甲同学的实验是铝片和 　　溶液反应。

用图﹣1所示装置制取干燥的 $C{O}_2$，并对 $C{O}_2$的部分性质进行探究。

（1）装置A中发生反应的化学方程式为 　 　。

（2）①装置B中饱和 $\mathit{NaHC}{O}_3$溶液的作用是 　 　。

②装置C中试剂 $X$应该选用 　 　（填字母）。

a.稀 $H_{2}S{O}_4$

b.浓 $H_{2}S{O}_4$

c. $\mathit{KOH}$溶液

（3）收集 $C{O}_2$并验满。将集满 $C{O}_2$的锥形瓶与盛有足量 $\mathit{NaOH}$溶液的注射器和传感器密封连接，缓慢的将 $\mathit{NaOH}$溶液注入到锥形瓶中，采集信息形成图像。见图﹣2。

①检验装置D中 $C{O}_2$已经集满的方法是 　 　。

②随着反应的进行，锥形瓶中压强降低的原因是 　 　。

③反应结束后锥形瓶中的压强保持在 $40\mathit{kPa}$说明 　 　。

（4）取2mL饱和澄清石灰水于试管中，用4mL蒸馏水稀释，向其中缓慢通入足量 $C{O}_2$。测定反应体系的电导率变化如图﹣3所示。（忽略反应前后溶液体积的变化）

【查阅资料】

材料一：溶液的导电能力越强，溶液的电导率越大。

材料二：单位体积溶液中某离子的个数越多，则该离子的浓度越大，溶液的导电能力越强。相同浓度的不同离子导电能力不同。

材料三： $\mathit{Ca}（\mathit{OH}{）}_2$溶于水能完全解离出 $C{a}^{2+}$和 $O{H}^{﹣}$。

$\mathit{CaC}{O}_3$遇到溶有 $C{O}_2$的水时，能反应生成易溶于水的 $\mathit{Ca}（\mathit{HC}{O}_3{）}_2$， $\mathit{Ca}（\mathit{HC}{O}_3{）}_2$在水中能完全解离出 $C{a}^{2+}$和 $\mathit{HC}{O}_3{}^{﹣}$。

①石灰水中通入 $C{O}_2$气体，溶液的电导率先逐渐降低的主要原因是 　 　。

②反应最终电导率的稳定值低于初始值的可能原因是 　 　、　 　。

有一瓶气体，可能由O₂、CO、CO₂中的一种或几种组成为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下探究：

【查阅资料】脱氧剂（还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气）。

【实验设计】用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。

【实验步骤】①检查装置气密性；②通入一定量氮气；③通入该气体，点燃酒精灯。

【实验现象】步骤③实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。

【实验结论】该气体由 　                  　组成。

【实验反思】

（1）C装置的作用是 　                   　。

（2）步骤②通入一定量氮气的目的是 　                     　。

（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 　                   　。

实验与探究是化学学习的重要方法和内容，李明看到家里多年未用的铜制火锅上有绿色的锈迹，他对绿色锈迹的成分和性质产生了浓厚兴趣．

【查阅资料】

①绿色锈迹是碱式碳酸铜[Cu ₂（OH） ₂CO ₃]，受热易分解；

②无水硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝；

③碱石灰是CaO和NaOH的固体混合物，NaOH与CO ₂反应生成碳酸钠固体和水

④氧化铜与稀硫酸反应生成蓝色溶液，碳粉不与稀硫酸反应也不溶解在稀硫酸中．

【发现问题】

查阅资料后，该同学将少量碱式碳酸铜放入试管中加热，发现试管中的固体由绿色变成黑色，同时试管壁上有无色液滴生成．

为了进一步确定碱式碳酸铜受热分解的产物，进行了如下探究：

探究一：碱式碳酸铜受热分解生成的黑色固体成分．

【猜想与假设】该黑色固体可能是①碳粉；② 　　；③碳和氧化铜的混合物．

【设计方案】请帮助该同学完成下述实验报告：

实验操作与现象	实验结论
	猜想②正确

探究二：碱式碳酸铜受热分解还会生成CO ₂和H ₂O．

【进行实验】选择如下图所示装置进行验证

步骤一：连接A和B，打开活塞，通入一段时间的空气；

步骤二：点燃酒精灯，依次连接装置A→B→ 　　→ 　　（填"C"，"D"）；

步骤三：点燃酒精灯，观察到明显现象后，停止加热

【解释与结论】

①当观察到 　　，说明碱式碳酸铜受热分解生成了CO ₂和H ₂O，写出装置C中反应的化学方程式 　　；

②写出Cu ₂（OH） ₂CO ₃受热分解的化学方程式 　　．

【反思与评价】

上述装置中A的作用是 　　．

某化学兴趣小组用如图装置验证一氧化碳还原氧化铜，并探究其还原产物的组成．

（1）装置及反应原理探究

①B装置中浓硫酸的作用为 　 　．

②说明CO能还原CuO的现象为 　　．

③上述整套装置中发生的化学反应，其中属于化合反应的化学方程式 　　．（不考虑CO ₂和H ₂O的反应．）

（2）产物成分探究

【查阅资料】Ⅰ、一氧化碳还原氧化铜．除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu ₂O）

Ⅱ、Cu ₂O为不溶于水的红色固体

Ⅲ、Cu ₂O+H ₂SO ₄═Cu SO ₄+Cu+H ₂O

【提出问题】红色固体含有什么物质？

【猜想假设】假设一：红色固体只含Cu

假设二：红色固体只含Cu ₂O

假设三： 　　．

【实验验证】该小组为验证上述假设，取少量红色固体，加到足量稀硫酸中，观察到溶液变为蓝色，红色固体部分溶解．

【实验结论】根据上述实验结果，可知红色固体中一定含有 　　．

【数据处理】为进一步确定红色固体的成分，甲、乙两同学分别称取各自实验后的一定质量的红色固体，加到足量稀硫酸中使其充分反应，经过滤、洗涤、干燥后，称量剩余红色固体质量如表，请完善表中内容．

实验人员	红色固体（g）	剩余红色固体（g）	实验结论
甲	7.2	3.2
乙	4.08	2.48

【交流与反思】只要假设合理，方法正确，根据实验现象和数据就能得出结论．

小嘉用H₂O₂溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO₂，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H₂O₂溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H₂O₂溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。

【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？

【建立假设】水可以降低H₂O₂溶液浓度，从而减缓反应速度。

【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H₂O₂溶液进行实验，观察并比较。

【实验结论】加水降低了H₂O₂溶液的浓度，使反应速度变慢。

【交流反思】

（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H₂O₂溶液的 　 　相同。

（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 　                  　。

【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H₂O₂溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 　                         　。

（1）除探究要素不同之外，其它条件都应该是相同的，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H₂O₂溶液进行实验，为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H₂O₂溶液的速度相同。

（2）图中实验，用量筒收集生成的氧气，判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集到氧气的体积。

（3）利用如图装置，用3%的H₂O₂溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验，控制的变量是温度不同，进行该实验所基于的假设是水可以降低温度，减缓反应的速率。

故答案为：

久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈[主要成分为Cu ₂（OH） ₂CO ₃]，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究．

【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果．

【实验设计】兴趣小组同学取打磨光量的铜丝，设计了如图所示的四个实验．

【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现．

（1）实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是 　．

（2）B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是 　　．

【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的 　　共同作用的结果．

【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜．

查阅资料：Cu ₂（OH） ₂CO ₃+2H ₂SO ₄═2CuSO ₄+3H ₂O+CO ₂↑

        Cu ₂（OH） ₂CO ₃ 2CuO+H ₂O+CO ₂↑

如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：

【分析评价】①步骤Ⅱ反应过程中发生了还原反应的物质是 　　（填化学式）．

②步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是 　　．

③步骤Ⅴ过程发生反应的化学方程式为 　　．

④同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一 　　（填"＞"或"＝"或"＜"）方案二．以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是 　　（任答一点）．