初中化学探究题

某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。

【提出问题】铜生锈的原因是什么？

【查阅资料】铜锈的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，俗称铜绿。

【猜想与假设】根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，理由是 　                                                 　。

【设计与实验】他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水均已煮沸过且铜片已打磨干净）。

实验编号	一	二	三	四
实验装置
实验现象	铜片不生锈	铜片不生锈	铜片不生锈	铜片生锈

在上述实验三中，控制的因素是 　      　，制取氧气的方法与加热高锰酸钾制取氧气的方法相比具有的优点是 　           　（写一条）。铜生成铜绿的化学方程式为 　                                   　。

【实验结论】他的猜想正确。

【反思与提高】

（1）生活中你会发现厨房中的铁锅与水接触的部分最容易生锈，切开的苹果不久后变成咖啡色，好像生了“锈”。这些物质“生锈”除了与水有关外，都与 　      　（填物质名称）有关。

（2）请你提出一条延长食品保质期的建议：　                        　。

（3）要除去眼镜框表面的铜绿，应选用的药品是 　        　（写一种）。

某化学兴趣小组通过探究活动学习和理解化学知识．请你一起研究学习，并回答有关问题．

研究主题：水溶液中复分解反应的实质

相关信息：一定体积的溶液中，离子的数目越多，其离子的浓度越大．电导率传感器用于测量溶液的导电性强弱，能反映离子浓度大小．相同温度下同种溶液电导率越大，离子浓度越大．

（1）实验一：恒温条件下，向一定体积一定浓度的稀Ba（OH）₂溶液中滴加2﹣3滴无色酚酞试液，插入电导率传感器，然后滴加稀硫酸，测得溶液的电导率变化如图中甲曲线所示．

①写出Ba（OH）₂与H₂SO₄反应的化学方程式　　．

②甲曲线M点时混合液体呈　　色；

③通过对甲曲线的分析，下列说法错误的是　　（填序号）．

A．M点前曲线下滑的过程中，H⁺和OH^﹣结合成H₂O，Ba²⁺和SO₄^2﹣结合成BaSO₄

B．M点时离子浓度几乎为零

C．M点后溶液电导率逐渐增大，仅由于溶液中H⁺在逐渐增大

（2）实验二：恒温条件下，向等量同浓度的稀Ba（OH）₂溶液中滴加2﹣3滴无色酚酞试液，插入电导率传感器，然后滴加稀Na₂SO₄溶液，测得溶液的电导率变化如上图乙曲线所示．

①通过对乙曲线的分析，下列说法错误的是　　（填序号）．

A．开始至完全反应过程中，电导率减小，溶液由红色逐渐变为无色

B．电导率下降到最低点时仍然较大，表明溶液中还存在较多离子

C．整个实验过程中，溶液中Na⁺数目一直增大

②N点时，溶液中含有的离子是　　（填离子符号）．

③通过比较分析，结合已学知识可知，溶液中复分解反应的实质是参与反应的离子，结合生成了沉淀、气体或水，导致其浓度　　（填“增大”或“减小”）．

（3）拓展：①请根据示例仿写离子方程式．

示例AgNO₃+NaCl＝AgCl↓+NaNO₃离子方程式：Ag⁺+Cl^﹣＝AgCl↓

仿写：BaCl₂+Na₂SO₄＝BaSO₄↓+2NaCl离子方程式：　　．

②向一定量饱和澄清石灰水中持续通入过量的CO₂气体，溶液先变浑浊后浑浊逐渐消失．请推测此过程的溶液中Ca²⁺的浓度变化情况　　．

某化学兴趣小组的同学对空气中氧气的含量进行探究。
【提出问题】空气中氧气的含量是多少?
【查阅资料】①红磷和白磷都能在空气中燃烧，都生成五氧化二磷，但红磷的着火点（可燃物燃烧所需的最低温度）为240℃，白磷的着火点为40℃。
②氧化钙能与反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热，能煮熟鸡蛋。
③生石灰的主要成分是氧化钙。
【设计方案】兴趣小组的同学将一个具有刻度和可滑动活塞的玻璃管（其中有空气和白磷）放在装有生石灰的烧杯的上方（如图所示），用此装置进行实验，请你一同参与。

【进行实验】①检查图中玻璃管的气密性。其操作步骤、现象和结论是               
②按图示装好药品后的操作是          该操作的作用是                  
【记录现象】实验过程中观察到的现象是                 
【实验结论】
【实验反思】本实验是对教材实验稍作改进而设计的，其主要优点是                
【拓展与应用】已知， 据此反应能否用镁代替磷测定空气中氧气的体积含量?

由此你对氮气的化学性质有何新的认识                            

化学兴趣小组探究金属的性质时，将一段去除氧化膜的镁条，放入一定量的稀盐酸中，有气泡产生，充分反应后静置，发现试管中有灰白色沉淀．

【提出问题】

灰白色沉淀是什么物质？

【猜想假设】

小华认为灰白色沉淀为碳酸镁（MgCO ₃），其他同学认为不需要实验就能否定小华的猜想，理由是 　　．

小宇认为由于反应后氯化镁的生成量偏多，灰白色沉淀为不能再溶解的氯化镁固体．

小彤认为灰白色沉淀为脱落的镁粉细颗粒．

【实验探究1】

实验操作	现象	结论
①取试管中的上层清液，加入适量的氯化镁固体	氯化镁固体 　　（选填"溶解"或"不溶解"）	小宇猜想错误
②取适量白色沉淀加入足量稀盐酸中	（选填"有"或"没有"）气泡冒出	小彤猜想错误

基于以上探究与分析，原有猜想均遭到了否定．

【查阅资料】

HCl+AgNO ₃═HNO ₃+AgCl↓，AgCl是一种白色沉淀．

【实验探究2】

他们又另取灰白色沉淀放入试管中加热，将蘸有硝酸银溶液的玻璃棒伸入试管内，玻璃棒上的溶液出现白色浑浊，证明产生了 　　气体．再将湿润的蓝色石蕊试纸悬于试管口，试纸变 　　色．

同学们请教老师后得知，足量的镁与稀盐酸反应时，溶液会经历从酸性到碱性且碱性逐步增强的过程，从而生成了碱式氯化镁沉淀．据文献介绍，碱式氯化镁存在多种组成结构，化学通式可表示为Mg _x（OH） _yCl _z•mH ₂O（其中2x﹣y﹣z＝0，0≤m≤6）．

【反思拓展】

（1）做镁与稀盐酸反应的实验时，镁条的用量宜少不宜多．

（2）铁片和铜片放入稀硫酸中产生的现象也不相同，据此推测出铁的活性比铜 　　．还可根据铁和硫酸铜溶液的反应来确定这两种金属的活动性强弱，该反应的化学方程式为 　　．

某兴趣小组做以下实验探究分子的运动。请回答实验中的有关问题。

（1）实验I：在盛有少量蒸馏水的小烧杯中滴入2—3滴酚酞试液，观察现象一；再向其中滴加浓氨水观察现象二。由实验I两个现象得出的结论有                ；              。
（2）实验Ⅱ（如上图中甲所示）：烧杯B中的现象是                   ；产生这一现象的原因是                     。
也有同学认为是烧杯壁上的某种物质掉落到B烧杯中产生的，请设计实验验证：                 
（3）为使实验结论准确可靠，该兴趣小组还设计了实验Ⅲ（如上图中乙所示）作为对比实验。你认为有无必要              ，理由是                          。

空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】如图是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。写出红磷燃烧的化学方程式_______________________。
步骤如下：
①用弹簧夹夹紧橡皮管。
②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子。
③_____________________________________。
④观察并记录水面的变化情况。
【实验反思】多次实验，发现集气瓶内上升的水的体积始终小于瓶内原空气体积的1/5。
【实验改进1】
I．根据铁在空气中生锈的原理（铁与氧气和水发生反应生成铁锈）设计右图实验装置，再次测定空气中氧气含量。装置中的食盐水和活性炭会加速铁生锈。

II．测得实验数据如表

测量项目	实验前	实验后
烧杯中水的体积	烧杯中剩余水的体积	集气瓶（扣除内容物）和导管的容积
体积/mL	80.0	54.5	126.0

【交流表达】（1）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁，写出该反应的化学方程式____________________________________。
（2）根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是________。（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）。
【猜想与假设】根据铁生锈的原理，某同学对最终生成的铁锈的主要成分作出猜想：
（Ⅰ）氧化铁（Ⅱ）碳酸铁，你认为猜想          （填序号）一定是错误的，理由是                              。
【实验改进2】
使用右图装置进行实验。实验前应先进行的操作是______________________。

【实验过程】步骤1：在注射器中放入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭。
步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹。
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至活塞位置不再发生变化。
【数据处理】实验中需要记录的数据是___________________________________________。
计算得出氧气约占空气总体积的1/5。
【计算】铁的氧化物有多种，116g四氧化三铁与多少g氧化亚铁（FeO）中所含的氧元素质量相等。（写出计算过程）
【实验评价】与燃烧红磷法相比，用改进实验测定空气中氧气含量的优点是____________
____________________________________________。

菱铁矿和赤铁矿一样，也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁，为测定碱式碳酸亚铁[xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O]的组成，华雪同学在老师的指导下设计了如图实验装置：

【查阅资料】

a．碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO₂和H₂O。

b．FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，可被氧化成四氧化三铁。

c．石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO₂和H₂O

【实验步骤】

（1）检查装置的　　后，准备称取3.40g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中，连接仪器。

（2）　　，鼓入一段时间空气，准确称量装置C、D、E的质量。

（3）关闭弹簧夹K，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出，再打开弹簧夹K，缓缓通空气一段时间，这样操作的目的是　　。

（4）再次准确称量装置C、D、E的质量，所得数据如下

	装置C/g	装置D/g	装置E/g
加热前	200.00	180.00	180.00
加热后	200.36	180.88	180.00

（5）图，分析表中数据可知：3.40g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H₂O的质量为　　g，CO₂的质量为　　g，装置E的作用是　　。

【实验结论】

在xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O中，氢原子与氧原子的个数之比为　　。

【实验反思】

（1）装置A的作用是　　。

（2）实验结束后，装置B中的残留固体可能全部是FeO．也可能全部是Fe₃O₄．还可能是　　。

（3）为了得到装置B中残留固体的组成，华雪同学称得装置B中残留固体质量为2.24g后，通过计算可知：残留固体的组成及各成分的质量为　　。

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是     。
【设计并完成实验】Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ．将X g氯酸钾与1.0g氧化铜均匀混合加热
【实验现象分析】Ⅲ中X的值应为          ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明                    。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和Xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，这些步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后         和          都不变。
【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的符号表达式为             。
【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是                          。
【提出问题】②MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应有何影响？

【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应的影响”，实验中为3%H₂O₂溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）
【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO₂与不同体积的3%H₂O₂溶液混合”的实验结果，从图中可以看出                    。
（2）当用“3%H₂O₂溶液8毫升与不同质量的MnO₂混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当MnO₂的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求。在此实验条件下，若MnO₂的质量有4克（一药匙），就能使下图          （填字母）烧杯中所装的3%H₂O₂溶液，其分解速度最接近实验要求。

北塘化学兴趣小组同学对实验室制备氧气的若干问题进行如下实验探究。
（一）为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响，A小组设计了以下对比实验：
a．将12．25g KClO₃与5．0g MnO₂均匀混合加热
b．将12．25g KClO₃与5．0g CuO均匀混合加热
（1）在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢。通常采用的方法有：
①测相同时间内产生O₂的体积；②测                        。
（2）试计算：12．25g KClO₃中所含氧元素质量与多少克过氧化氢中所含氧元素的质量相等？（请写出计算过程）。
（二）为探究影响双氧水分解速度的某种因素，B小组记录了如下实验数据：

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生O2的体积
I	50．0g	1%	0．1g	9mL
II	50．0g	2%	0．1g	16mL
III	50．0g	4%	0．1g	31mL

【数据处理及结论】
（3）本实验中，测量O₂体积的装置是           （选填下图1中的装置编号）。
（4）实验结论：在相同条件下，                 ，双氧水分解速率越快。
（5）C小组用如图2装置进行实验，通过比较                 也能达到实验目的。

（三）D小组在加热二氧化锰样品时，发现有气泡产生（如图3），于是他们对这个异常现象进行了探究。
     
（6）对气体成分的探究：加热二氧化锰样品，用燃着的木条靠近试管口，木条熄灭。将气体通入澄清的石灰水，发现石灰水变浑浊，产生的气体是            。
（7）对气体来源的探究：
【假设1】甲同学认为：该气体来自于试管中的空气，请你设计实验证明该假设是否成立。

实验步骤及现象	结论
按图3装置，加热空的试管，另一端的澄清石灰水没有变浑浊	假设           （填“成立”或“不成立”）。

【假设2】乙同学认为：二氧化锰样品中可能混有炭粉，炭粉发生反应生成了该气体。他通过查阅资料得知：氢氧化钠溶液会与该气体反应，从而可吸收该气体。于是他设计了如图4所示的装置进行实验，其中B装置的作用是检验A中的反应是否完全，则B中的试剂是            ，实验中观察到D处澄清石灰水变浑浊。他又用氮气代替空气（氮气不参与该实验中的任何反应），重复上述实验，发现D处澄清的石灰水也变浑浊。

【结论】通过乙同学的实验证明，二氧化锰中混有炭粉，炭粉与           反应产生了这种气体。

小华同学通过阅读课外资料得知，潜水艇中常用过氧化钠（Na₂O₂）作为供氧剂，有关反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑。

于是她用如图所的装置来制取CO₂并验证其与Na₂O₂的反应。

（1）装置B的作用是　　。

（2）反应一段时间后，装置E中收集到的气体主要是　　；反应后装置C硬质玻璃管中固体的成分是什么？高阳为此又进行了如下探究：

【猜想与假设】

猜想一 Na₂CO₃

猜想二Na₂CO₃和Na₂O₂

猜想三Na₂CO₃和NaOH

你认为还可能是　　

【设计实验】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量样品于试管中，加入足量的水，振荡	固体完全溶解，	样品中一定没有Na2O2
②取少量实验①所得溶液于另一试管中，加入过量的BaCl2溶液，振荡	有白色沉淀产生	猜想三正确
③取少量实验②所得上层清液于另一试管中，加入　　溶液，振荡	有白色沉淀产生

【反思与评价】反应后装置C硬质玻璃管中的固体含有NaOH，原因可能是　　。

节日晚会上，小英同学表演魔术“滴水生火”，向包裹着过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$）的脱脂棉上滴几滴水，脱脂棉着火燃烧，魔术表演成功。同学们很感兴趣，对此进行了探究，请你协助完成以下问题。

[查阅资料]

Ⅰ. $2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O═4\mathit{NaOH}+O_2\uparrow$，反应放出热量

Ⅱ. $\mathit{BaC}{l}_2$、 $\mathit{CaC}{l}_2$溶液显中性， $N{a}_{2}C{O}_3$溶液显碱性

（1）同学们通过认真分析，从燃烧条件的角度得出了脱脂棉能燃烧的原因 　 　。

（2）将燃烧后的残留固体在烧杯中敞口放置一段时间后，加足量水溶解，无气泡产生，同学们得出结论，残留固体中不含 　 　；同时有同学认为残留固体中可能含有 $N{a}_{2}C{O}_3$，请用化学方程式说明理由 　 　。

（3）同学们将（2）所得混合液过滤，并设计实验对滤液的溶质成分进行了探究。

序号	实验操作	实验现象	实验结论
i	取少量滤液于试管中，滴加过量 　 　溶液	有白色沉淀产生	滤液中溶质为 $N{a}_{2}C{O}_3$
ii	将i所得混合液，静置，往上层清液中滴加2～3滴酚酞溶液

（4）部分同学认为往滤液中滴加足量稀盐酸，若产生气泡，也能得出同样的结论。你认为是否正确并说明理由 　 　。

实验一 小红在完成了对蜡烛生成物的探究后，她继续探究了天然气（主要成分甲烷—CH4）燃烧后的生成物是否有水和二氧化碳生成的实验。
请你帮她完成下表：

猜想	实验步骤	实验现象	实验结论
天然气燃烧后有水生成	1.点燃天然气， 并观察现象。		天然气燃烧后生成物中有水
天然气燃烧后有二氧化碳生成	2. ，并观察现象。		天然气燃烧后生成物中有二氧化碳

 
实验二下图是小刚按课本进行的一个化学实验。

将烧杯中的酚酞溶液分别倒入A、B两个小烧杯中，另取一个小烧杯C，加入约5mL浓氨水．用一个大烧杯罩住A、C两个小烧杯，烧杯B置于大烧杯外，观察几分钟．
（1）烧杯A中的现象______________________；烧杯B中的现象______________________。
（2）根据上述现象可得到的结论是______________________。
（3）B烧杯的作用：作          实验。

化学教材 “寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】（1）氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？
（2）氧化铁与二氧化锰催化效果哪个好？
【实验探究】

实验步骤	实验现象
①分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入a g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象。	A试管中产生大量气泡，带火星木条复燃，B试管中的现象
②待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管内，如此反复多次实验，观察现象。	试管中均产生大量气泡，带火星木条均复燃
③将实验②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为a g。
④分别量取5 mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末，观察现象。

（1）A中产生的气体是             ；B试管中的现象                     。
（2）实验②、③证明：氧化铁的            和           在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；
（3）写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式                        。
（4）实验设计④的目的是                         ，若实验④观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是                           。

学校化学兴趣小组的同学知道二氧化锰能作过氧化氢（H₂O₂）分解的催化剂后，
想再探究其他一些物质如氧化铝是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他
们的探究过程，并填写下列空白。
【提出问题】Al₂O₃能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？
【作出猜想】Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	A____________	有少量气泡 木条不复燃	常温下过氧化氢溶液分解速率很慢。
实验二	在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量Al2O3，然后将带火星的木条伸入试管中	产生大量的气泡 木条复燃	B__________

【得出结论】Al₂O₃能加快过氧化氢的分解速率，故Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂。
【反思提高】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验：
实验三：
【实验目的】探究                。
【实验步骤】①准确称量Al₂O₃（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，               ，称量；④对比反应前后Al₂O₃的质量。
【交流讨论】如果Al₂O₃在反应前后质量不变，则说明Al₂O₃可以作过氧化氢分解的催化剂。
【提出新的问题】但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究             。

某化学课堂正在进行，以下是教学片断。请你参与他们的学习并完成相关任务。

【演示实验】老师按如图所示连接好装置，加入NaHCO ₃粉末，点燃酒精灯，对试管预热后集中加热，烧杯中澄清石灰水变浑浊，说明生成了CO ₂．继续加热至无气体产生后撤出导管，熄灭酒精灯。

【问题提出】实验后，同学们对试管中剩余的固体粉末产生了兴趣：剩余粉末由什么物质组成？

【猜想假设】在老师的指导下，同学们对固体粉末作出了如下猜想：

猜想一：NaOH；猜想二：NaOH和Na ₂CO ₃；猜想三：Na ₂CO ₃。

【实验探究】

实验方案	实验操作	实验现象
方案一	取适量粉末溶于水后向溶液中滴入2滴酚酞溶液，摇匀	溶液由无色变红色

小明根据实验现象认为猜想一成立。小组讨论后，大家认为小明的结论不合理，理由是 　　。

实验方案	实验操作		实验现象	实验结论
方案二	步骤一	取适量粉末溶于水后加 入过量的BaCl 2溶液		猜想一不成立
	步骤二	取步骤一的上层清液加入MgCl 2溶液2﹣3mL	无明显现象	猜想三成立

【评价交流】小华认为步骤二也可以用MgSO ₄代替MgCl ₂，大家不同意他的观点，理由是 　　。

【拓展延伸】请你总结上述实验成果，写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式 　　。