初中化学探究题

在老师指导下，小科做了如下实验：点燃燃烧匙上的钠，迅速伸入盛有 $C{O}_2$的集气瓶中，盖上玻片，钠继续燃烧。反应结束后发现：集气瓶内壁附着黑色小颗粒，燃烧匙上粘附着灰白色固体。小科获知灰白色固体中的黑色固体成分是碳，但不清楚其中的白色固体成分是什么，于是进行了如下探究：
【提出问题】白色固体的成分是什么？
【建立假设】假设一：白色固体的成分是氧化钠；
假设二：白色固体的成分是碳酸钠；
假设三：白色固体的成分是氧化钠和碳酸钠的混合物。
【进行实验】
步骤1：取燃烧匙上灰白色固体于烧杯中，加入适量的水充分溶解，过滤，得到滤液；
步骤2：取少量步骤1中的滤液于试管中，滴加2滴酚酞试液，溶液变成红色。结论：白色固体的成分是氧化钠。有同学认为通过该实验得出的结论不正确，其理由是。
步骤3：取少量步骤1中的滤液于试管中，滴加足量稀盐酸，溶液中有气泡冒出，结论是。
步骤4：取少量步骤1中的滤液于试管中，加入过量的氯化钙溶液，出现白色沉淀，然后过滤，向所得滤液中滴加酚酞试液，无明显现象。则假设成立。

小明对铁的锈蚀进行如下探究．室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图．观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶（净容积为146mL）．当装置温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数（此时瓶内氧气含量近似为零）．记录的反应起始和结束量筒的读数以及所需时间如下表．

序号	样品	量筒起始读数／mL	量筒最终读数／mL	所需时间／min
①	1g铁粉、0.2g碳和10滴水	100	70	约120
②	1g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	70	约70
③		－	－	－

（1）实验①和②说明NaCl可以________（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率．
（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁锈蚀的过程是________（填“放热”或“吸热”）过程．
（3）实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质主要成分的化学式是________．
（4）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成．
（5）该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积分数是________％（保留3位有效数字）．
（6）现仅提供：量筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包（内含1g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl），请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积分数的实验方案，在下图框中画出实验装置示意图即可（注明滤纸包的位置）．

某化学课题小组的同学在学习完了酸、碱、盐后想探究它们之间的性质，他们来到实验室，发现一瓶久置的“碱石灰”（碱石灰的成分是CaO和NaOH的混合物），于是他们进行了如图所示的探究。

【提出问题】：滤液C中的溶质是什么？
【猜想与假设】：小龙同学认为溶质是NaOH，小江同学认为溶质是Na₂CO₃，小美同学认为溶质是NaOH、Na₂CO₃，你认为溶质是                        ；
【过程与评价】：
（1）小江同学为了证明自己的猜想，取滤液C少许于试管中，滴加足量的稀盐酸，产生大量气泡，则滤液C中溶质是Na₂CO₃，写出该反应的化学方程式________________小江同学的评价是否正确？原因是什么————--；
（2）小美同学为了证明自己的猜想，取滤液C少许于试管中，滴加少量的CaCl₂溶液，产生白色沉淀，写出该反应的化学方程式_____________.静置，向上层清夜中滴加无色酚酞溶液，无色酚酞溶液变红，则滤液C中的溶质为NaOH和Na₂CO₃，小美同学的实验结论是否正确？原因是什么？_________________
（3）经过同学们的实验证明，小江同学的猜想是错误的，则滤液C中的溶质是______实验过程中，同学们还发现向样品中加入足量的水溶解时放出大量的热，综合对滤液和滤渣成分的探究，下列对样品成分的分析正确的是______
①样品中一定含有NaOH ②样品中一定含有Na₂CO₃ ③样品中含有NaOH、CaO中的一种或两种

KOH溶液中含有H₂O、K^＋、OH^－，能使无色酚酞溶液变成红色．某化学兴趣小组想探究KOH溶液使无色酚酞溶液变成红色的原因．
[提出问题]KOH溶液中的什么成分使无色酚酞溶液变红？
[猜想]猜想1：KOH溶液中的H₂O使无色酚酞溶液变红．
猜想2：KOH溶液中的K^＋使无色酚酞溶液变红．
猜想3：KOH溶液中的________（填化学式）使无色酚酞溶液变红．
[实验探究]

实验操作	实验现象	结论
①用试管取少量蒸馏水，滴入1～2滴无色酚酞溶液	试管内溶液不变色	猜想1不成立
②用试管取少量KCl溶液，滴入1～2滴无色酚酞溶液	________	猜想2不成立
③________，滴入1～2滴无色酚酞溶液	试管内溶液变红	________

[讨论反思]有同学认为猜想①不需要实验验证就可以排除，你认为该同学理由是________________．
[拓展]①向Ba（OH）₂溶液中滴入几滴无色酚酞溶液，观察到的现象是________________________________；
②KOH固体应________保存．

硫酸是常见的酸，也是常用的化工原料．由于浓度不同，浓硫酸与稀硫酸在性质上存在较大差异，如浓硫酸具有脱水性、吸水性和强腐蚀性等．某课外兴趣小组为了探究浓硫酸的某些特性做了如下一些实验．请结合有关实验，按要求回答下列问题：
（1）用玻璃棒蘸取少量浓硫酸在滤纸上写字，过后观察，字迹显黑色，这主要是由于浓硫酸具有________性，使纸中的纤维素炭化的缘故；在洗气瓶中盛放浓硫酸，除去氢气或氧气中的水分，是利用其________性．
（2）探究浓硫酸的吸水性．兴趣小组把98％的硫酸10mL和63.3％的硫酸（用10mL 98％的硫酸与10mL水配成）约20mL分别放入两个相同的大表面皿中，称量、观察、记录、分析．根据室温环境下实验的数据绘成的曲线如下图：

①稀释浓硫酸时，应将________缓缓地注入盛有________的烧杯中并不断搅拌．
②由下图曲线你能得到的实验结论有哪些？（写两点）
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________．
（3）探究浓硫酸能否使铁钝化（钝化指在表面形成氧化膜保护层，使内层金属不再发生变化）．
可选用的实验药品有：相同铁片若干、浓硫酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等．实验仪器任选．
①兴趣小组已经完成下表实验Ⅰ和Ⅱ，请你帮他们将实验报告补充完整．

方案	实验 假设	实验方案	实验现象 与结论
Ⅰ	能发生钝化	取一铁片先插入浓硫酸中，一段时间后取出，再插入硫酸铜溶液中	无明显变化，假设成立
Ⅱ	能发生钝化	取两片相同的铁片，一片放入浓硫酸中，一段时间后取出，与另一片同时放入硫酸铜溶液中	________，假设成立

你认为方案Ⅱ与方案I相比，方案Ⅱ的优点是
________________________________________________________________________．
②请你选用提供的药品再设计一个实验，简述实验方案________________________________．
③某同学将一铁片插入盛有98％的浓硫酸的试管中，无明显变化，再给试管加热一段时间后，发现溶液变色并有刺激性气味气体产生，此现象说明：________________________
________________________________________________________________________．

化学小组的同学探究二氧化碳与氢氧化钠的反应．实验方案如下：

实验装置	实验步骤及操作	实验现象
	①将注射器1中的溶液推入充有CO2的瓶中	气球鼓起
②……	无明显现象
③将注射器2中的溶液推入瓶中	溶液中有气泡产生，气球变瘪
④向外拉注射器3	澄清石灰水变浑浊

（1）步骤①中气球鼓起的原因可能是____________________________________________
________________________________________________________________________．
（2）步骤②中的操作是________________________，其目的是________________________．
（3）步骤④中发生反应的化学方程式为________________________________________
________________________________________________________________________．
（4）本实验的结论是________________________________________________________．

某实验小组对不同条件下的硝酸钾的溶解情况进行了以下实验．
在甲、乙、丙三个烧杯中分别放入20g硝酸钾晶体，再分别加入50.0g冷水、热水与酒精，充分搅拌后（保持各自的温度不变），结果如下图所示．

（1）甲烧杯中溶液是________（填“饱和”或“不饱和”）溶液．
（2）由以上实验可得出结论：影响物质溶解度的因素有________、________．
（3）将乙烧杯中的溶液降温到t₁℃时，溶液恰好达到饱和状态．则t₁℃时，硝酸钾在水中的溶解度是________g．再往乙烧杯中加入10g水，改变温度至t₂℃时，溶液又恰好达到饱和状态，则t₁________t₂（填“＞”“＜”或“＝”）．
（4）经实验测定，获得不同温度时硝酸钾在水中的溶解度数据．

温度／℃	溶解度／g
20	31.6
40	63.9
50	145
60	110
70	140
80	169

分析上述数据，某温度时的硝酸钾溶解度数据可能存在较大的误差，该温度是________℃，请根据表中的数据，在坐标图中描点、绘制符合硝酸钾溶解度变化规律的曲线．

小明同学欲回收中考化学实验操作考试（考题：鉴别碳酸钠和氯化钠两瓶白色固体）用剩的药品。他对其中的一瓶药品是否纯净产生质疑，于是他在老师的指导下对其成分展开可如下探究：

【猜想与假设】猜想一：白色固体为碳酸钠；

                         猜想二：白色固体为氯化钠；

                        猜想三：白色固体为碳酸钠和氯化钠的混合物。

【设计与实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量固体药品，装入试管，加蒸馏水溶解，然后加入过量的稀硝酸，最后滴加几滴硝酸银溶液	若只有　　产生	则猜想一正确
	若只有白色沉淀生成	则猜想二正确 反应的化学方程式为
	若先有气泡产生，后有白色沉淀生成	则猜想三正确

【实验结论】小明同学根据实验现象得出猜想三正确。

【反思评价】小明同学根据实验结论领悟到：老师强调加入稀硝酸并且至过量的目的是　　。他认为，若只将实验步骤中的过量稀硝酸换成过量稀盐酸，重复以上实验操作，虽然也会产生相同的实验现象，但不能确认猜想三是否正确，理由是　　。

【归纳总结】1．在选加试剂检验物质成分时，既要考虑除尽原有的干扰物质，又要防止　　新的干扰物质。

2．在实验操作过程中，应规范操作以避免药品被　　。

一种“贴身暖宝宝”的使用说明书如下，某化学兴趣小组围绕袋内物质展开探究。

品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时

【提出问题】袋内是否含有铁粉？

【进行实验】①取出袋内粉末于滤纸上，与磁铁充分接触。②将少量磁铁吸出的粉末加入足量稀硫酸中。

【收集证据】磁铁吸出的粉末与稀硫酸剧烈反应得到浅绿色溶液、同时＿＿＿＿＿。

【得出结论】袋内含有铁粉。

【做出猜想】被磁铁吸出的铁粉能在空气中燃烧。

【获取事实】将少许铁粉撒在酒精灯火焰上，铁粉立即剧烈燃烧、火星四射。

【反思交流】铁粉燃烧反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。铁丝不能而铁粉能在空气中燃烧的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

【拓展探究】用不同燃料测定空气里氧气的含量：分别在图甲所示装置的燃烧匙内放置铁粉、红磷（均足量），电加热引燃。氧气含量随时间变化情况如图乙、图丙：

（1）温度传感器显示，实验过程中瓶内温度均＿＿＿＿＿（填“升高”或“降低”）。

（2）待铁粉熄灭并恢复至室温后，打开弹簧夹，进入瓶内的水约占原水面上方空间体积的＿＿＿＿＿。

（3）分析图乙、图丙可知，实验中消耗氧气更彻底的是＿＿＿＿＿（填“铁粉”或“红磷”，下同），消耗氧气速率更快的是＿＿＿＿＿。

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。

学习复分解反应后，某化学兴趣小组的同学对初中化学常见的四种物质稀盐酸、 $\mathit{CaC}{O}_3$粉末、 $N{a}_{2}S{O}_4$溶液、 $\mathit{BaC}{l}_2$溶液之间的反应进行如图所示的实验探究。

（1）大家一致认为试管①中不发生复分解反应，理由是 　 　。

（2）试管②中观察到的现象是 　 　。试管③中发生反应的化学方程式为 　 　。

（3）将试管③反应后的物质过滤，对滤液中溶质的成分进一步探究：

【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？

【猜想假设】猜想一： $\mathit{NaCl}$

猜想二： $\mathit{NaCl}$、 $N{a}_{2}S{O}_4$

猜想三：　 　

【设计实验】

实验操作	实验现象	结论
步骤一：取少量滤液于试管中，加入适量 $\mathit{BaC}{l}_2$溶液	无明显现象	猜想 　 　不成立
步骤二：取少量滤液于试管中，加入适量稀硫酸	有白色沉淀生成	猜想三成立

【反思拓展】

Ⅰ.探究反应后溶液中溶质的成分，既要考虑生成物，又要考虑反应物是否有剩余。

Ⅱ.依据复分解反应发生的条件，步骤二中除可用稀硫酸外，还可选用 　 　（填字母序号）也能达到同样的实验目的。

a.稀盐酸

b.氢氧化钠溶液

c.碳酸钠溶液

如图一是某食品标签，小颖看到食品添加剂中有"碳酸氢铵"，感觉很惊讶，"碳酸氢铵"是臭粉啊，怎么可以放进食品？于是开展了以下探究，请你帮助完成下列相关问题。

（1）分析食品成分：营养物质：配料中含有多种营养物质，其中富含糖类的有 　　；

食品添加剂：主要是盐类，酸类等物质。

（2）查阅资料：①食用级碳酸氢铵比较纯净，可作膨松剂，一般用在油炸食品中，水蒸食品中不用；

②常温常压下，1体积水约能溶解600体积氨气，其水溶液呈弱碱性。

（3）产生疑惑：臭粉为何可以作膨松剂？为何一般适用于油炸食品而不适用于水蒸食品？

（4）实验设计：实验装置如图，图二是检验装置，图三是收集装置，取适量碳酸氢铵分别置于两试管中，按如图进行实验。

（5）现象与分析：①图二：反应过程中的现象是 　　，C中澄清石灰水变浑浊，当B中不再有气泡冒出时，A装置试管中固体消失、 　　。

②图三：装置E的作用是 　　，F中收集到氨气，说明氨气具有 　　性质，取下F，塞上橡皮塞，用注射器向F中注入少量水，看到的现象是 　　，拔出橡皮塞闻到氨味。

（6）解释与结论：①有臭味的碳酸氢铵添加到食品中，如果油炸，则含有的少量碳酸氢铵受热时完全分解，产生的气体使食品膨胀，且生成物可以迅速挥发而离开食品，没有残留物，其臭味会消失，碳酸氢铵发生反应的化学方程式是 　　

②添加碳酸氢铵的食品如果水蒸，则 　　。

通过上述探究小颖明白了：高纯度的碳酸氢铵可以作为食品添加剂，但同一食品添加剂并不适合所有食品，使用食品添加剂需严格控制用量。

【2015年江苏省盐城市】实验室中有一瓶长期使用的氢氧化钠固体样品，某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行探究．
【发现问题】该样品中含有哪些物质？
【查阅资料】①NaOH在空气中不会转化成NaHCO₃．
②BaCl₂溶液呈中性，Ba（OH）₂是可溶性碱
③CO₂在饱和的NaHCO₃溶液中几乎不溶解
【提出猜想】猜想Ⅰ：NaOH    猜想Ⅱ：Na₂CO₃     猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃
【设计实验】

实验操作	实验现象
	步骤①：样品全部溶解 步骤②：观察到现象A

 
【收集证据】（1）若现象A是有气泡产生，则X溶液为            ，则            （填“猜想Ⅰ”、“猜想Ⅱ”或“猜想Ⅲ”）不成立．
（2）若X溶液为BaCl₂溶液，现象A是有白色沉淀生成，则产生沉淀的化学方程式是            ，取反应后的上层清液，测定其PH，当PH            7（填“＞”、“＜”或“=”），则证明猜想Ⅲ成立．
【定量分析】确定部分变质样品中Na₂CO₃的质量分数．
兴趣小组的同学用如图所示装置进行实验．

步骤如下：①按图连接好装置，并检查气密性；②准确称取该样品1.0g，放入烧瓶内；③打开活塞，滴加30.0%的稀硫酸至过量，关闭活塞；④反应结束后，量筒内液体的读数为55.0mL．（已知：室温条件下，CO₂的密度为1.6g•L^﹣1）
（1）B装置集气瓶内原有的空气对实验结果            （填“有”或“没有”）影响．饱和NaHCO₃溶液如果用水代替，则所测CO₂体积            （填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（2）计算该样品中Na₂CO₃的质量分数（写出计算过程，计算结果保留一位小数）
【实验反思】有同学指出，上述三种猜想并不全面，请再提出一种猜想            ．

【2015年广西省玉林、防城港市】玲玲在学习复分解反应时，对复分解反应的条件产生了兴趣，于是她和小组内的同学仅用以下药品展开了探究活动。
实验药品：稀硫酸、稀盐酸、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、硝酸钡溶液、氯化钠溶液、酚酞溶液
【提出问题】他们要探究的问题是                    。
【查阅资料】硝酸钡溶液显中性，且Ba²⁺有毒。
【实验探究】玲玲用上述物质做了下列几组实验

【记录和解释】
（1）组合①、②、⑤均无明显现象，其中组合         与另外两组的实质不同。为证明该不同之处，玲玲在实验过程中使用了酚酞溶液。
（2）请写出组合③的化学方程式                    。
【实验结论】他们请教老师并讨论后知道，只有当两种化合物互相交换成分，生成物中有沉淀
或                生成时，复分解反应才可以发生。
【拓展延伸】实验结束后，他们将所有废液收集在废液缸中静置，观察到白色沉淀和无色的上层清液。为了确定沉淀和清液的成分，继续展开探究。
【实验1】探究沉淀的成分。
【提出猜想】I．沉淀只有硫酸钡II．沉淀只有碳酸钡III沉淀中含有硫酸钡和碳酸钡
梅梅取少量沉淀于试管中，滴加                             （请补充完整实验操作和观察到的现象），证明了猜想III是正确的。
【实验2】探究清液的成分。
①取少量清液于试管中，向其中滴加几滴硝酸钡溶液，无明显现象。
②另取少量清液于另一只试管中，滴加几滴             ，有白色沉淀产生。
【解释与结论】探究活动结束后，小组内成员通过讨论分析，一致认为清液中含有的离子是
              （指示剂除外）。
【处理废液】为了防止污染环境，玲玲向废液缸中加入适量的              ，对废液进行处理后，将固体回收进一步处理，溶液排放。
【交流与反思】根据你对物质溶解性的了解，结合复分解反应发生的条件，请写出一种在水溶液中一般不能发生复分解反应的可溶性盐           (写化学式）。

实验小组在探究“酸与碱能否发生反应”时，进行了如图所示实验．请根据实验回答：

【探究实验一】酸能否与可溶性碱发生化学反应

甲同学进行了实验一，能观察到的明显现象是　　，同时测定反应后溶液的pH＝2，说明酸能与可溶性碱发生化学反应．

【探究实验二】酸能否与难溶性碱发生化学反应

乙同学进行了实验二，当滴入几滴稀盐酸后，发现试管②中无明显变化，于是得出“酸不能与难溶性碱反应”的结论．

丙同学对此产生质疑，并利用实验后的物质继续探究：