初中化学探究题

小倩同学了解到：外国人把中国称为"China"，在英文中与瓷器是同一个单词。"青花瓷"又是在中国瓷器中最具代表性的。绘制青花瓷纹饰的原料中主要含有氧化钴（CoO）。

她查阅元素周期表发现钴[读音：gǔ]元素符号为Co，在周期表中与铁元素同位于第4周期、第Ⅷ族。

【提出问题】

小倩同学产生疑问：为什么钴和铁都在第Ⅷ族呢？

【寻求帮助】

（1）[咨询老师]得知：因为铁与钴两种元素原子的结构具有相同点（见图2），使得二者的化学性质相似。因此把这两种元素放在一起。

请你帮助小倩完成下列问题：

①钴元素在元素周期表中的原子序数为 　　；一个钴原子比一个铁原子多一个 　　（填序号）。

A．中子 B．电子 C．质子 D．电子层

②铁原子与钴原子具有相同的 　　（填序号，下同）。元素的化学性质主要与原子的 　　有关，因此二者的化学性质相似。

A．核电荷数 B．核外电子数 C．电子层数 D．最外层电子数

③在化学反应中，金属钴和铁一样，也能与稀盐酸发生反应放出氢气，反应的化学方程式为 　　；钴在氧气中燃烧生成Co ₃O ₄，化学方程式为 　　。

（2）[查阅资料]钴元素有着广泛的用途：钴及其化合物在材料生产、化工生产、医疗中都有着广泛的应用。钴在电池制造中需求量增长很快，钴酸锂（已知：化学式为LiCoO ₂，锂元素化合价为+1）常用作手机电池的正极材料，其中钴元素的化合价为 　　。

【深入探讨】

[产生问题]既然钴与铁的单质具有相似的性质，那么两种元素的化合物是否也有相似的化学性质？

[设计并实验验证]

（1）根据所学知识，同学们已知下列反应可以进行，并进行实验：

FeO $\stackrel{\mathit{a．稀盐酸}}{\to }$ FeCl ₂ $\stackrel{\mathit{b．氢氧化钠溶液}}{\to }$ Fe（OH） ₂

观察记录实验现象：氧化亚铁为黑色固体；实验a中，随着稀盐酸的加入，黑色固体逐渐溶解，溶液呈现浅绿色；实验b中，加入氢氧化钠溶液后出现白色沉淀，静置在空气中，沉淀物颜色发生变化，最后变为红褐色。[查阅资料得知：原因是溶液中的Fe（OH） ₂遇空气中的氧气生成Fe（OH） ₃]

（2）同学们欲探究钴元素化合物的性质。设计并进行了如下实验：

CoO $\stackrel{\mathit{①盐酸}}{\to }$ CoCl ₂ $\stackrel{\mathit{②氢氧化钠溶液}}{\to }$ Co（OH） ₂

请你依据实验现象，完成下列问题：

Ⅰ．实验①中，取少量灰黑色的氧化钴放入试管中，加入稀盐酸，固体被溶解，溶液呈红色，写出反应的化学方程式 　　。另取一支试管加入少量氧化钴，滴入浓盐酸，固体被溶解，溶液呈绿色。说明反应后钴离子在溶液中呈现的颜色与加入酸的 　　有关。

Ⅱ．实验②中，加入氢氧化钠溶液，出现青蓝色沉淀。将试管静置在空气中，沉淀物颜色发生变化，最终变为棕色，试推测沉淀物颜色变化可能与空气中的 　　有关。

通过实验探究，同学们得出结论：铁和钴两种元素的化合物化学性质相似。

（1）如图为实验室制取并收集气体的装置图，回答下列问题。

①a仪器的名称是　　。

②实验室用高锰酸钾制取并收集干燥的氧气应选用的装置组合是　　（填序号）。

③若用F装置收集并测量氧气的体积，应在　　（填“d”或“e”）端连接量筒。

④实验室制取二氧化碳的化学方程式是　　，用B装置制取二氧化碳便于控制反应的发生与停止，制取时应将大理石放在　　（填“b”或“c”）处。

（2）某化学兴趣小组在学完金属活动性顺序相关知识后，他们做了钠与硫酸铜溶液反应的实验，发现并没有铜生成，而是产生蓝色絮状沉淀和少量黑色物质。于是他们进行了如下探究：

【实验探究1】取一块绿豆大小的金属钠，放入盛有20mL蒸馏水的烧杯中，发现金属钠浮在水面上，熔化成一个闪亮的小球并四处游动，发出嘶嘶的响声，收集反应产生的气体，发现该气体能燃烧。

【实验探究2】在上述反应所得溶液中滴加硫酸铜溶液，产生蓝色絮状沉淀。

【实验探究3】将蓝色絮状沉淀加热得到黑色固体。

【查阅资料】①钠在常温下能与水剧烈反应，生成一种碱和一种气体。②氢氧化铜受热易分解。③氧化铜为黑色固体。

【问题分析】①写出钠与水反应的化学方程式　　，点燃反应产生的气体前应该先　　。②写出产生蓝色絮状沉淀的化学方程式　　。

【实验结论】在金属活动性顺序中，活动性较强的金属　　（填“一定”或“不一定”）能将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

【反思与交流】钠与硫酸铜溶液反应产生少量黑色物质的可能原因是　　。

学习了酸、碱、盐的相关知识后，某兴趣小组同学在老师的指导下开展了以下探究活动。

实验一：验证酸、碱、盐之间能发生化学反应。

【进行实验】为了验证硫酸与碳酸钠能发生化学反应，小明做了如图1所示实验，观察到试管中的现象为　　，则证明两种物质发生了化学反应，该反应的化学方程式为　　。

【设计实验】为了验证硫酸与氢氧化钠能发生化学反应，小刚设计了如下实验方案。

实验操作	预期实验现象	实验结论
步骤一：将氢氧化钠溶液滴入稀硫酸中并振荡	溶液呈无色	硫酸与氢氧化钠能发生化学反应
步骤二：向步骤一所得无色溶液中滴加几滴酚酞溶液	溶液呈无色

请你评价小刚设计的实验方案是否可行，并说明理由　　。

【反思提高】证明无色溶液之间能发生化学反应的方法有很多，请你举出一个通过生成沉淀来证明发生化学反应的实例　　（只要求写出两种反应物）。

实验二：利用酸、碱溶于水放热的性质探究燃烧条件。

【进行实验】如图2所示，实验过程中，观察到滴水之前白磷不燃烧，滴水之后白磷燃烧。由此可推出可燃物燃烧需要的条件之一是　　。写出白磷燃烧的化学方程式　　。

【拓展延伸】有同学想利用图2装置，并且将部分药品进行更换（如图3所示），也来探究燃烧条件，你认为此实验方案是否可行并说明理由　　。

皮蛋是我国一种传统风味蛋制品。某化学课外小组的同学查阅资料后得知，腌制皮蛋的主要原料有：生石灰、纯碱和食盐。同学们向这三种物质中加入足量水，充分搅拌，过滤，对滤液中溶质的成分进行探究。

小组同学讨论后一致认为，滤液中的溶质一定含有NaOH和　　（填化学式）。一定含有NaOH的原因是①CaO+H₂O═Ca（OH）₂；②　　（用化学方程式表示）。

【提出问题】滤液中还可能含有哪些溶质？

【作出猜想】猜想①：Ca（OH）₂

猜想②：Na₂CO₃

【实验探究】同学们分别设计了如下两种方案并进行实验：

方案一：甲同学取少量滤液于试管中，通入二氧化碳气体，没有观察到明显现象。从而得出猜想②成立。同学们一致认为，通过该实验不足以得出其结论，原因是　　。

方案二：乙和丙同学分别取少量滤液于试管中，滴加稀盐酸。乙同学观察到　　，证明猜想②正确。丙同学却没有观察到明显现象，你认为原因可能是　　。

【拓展延伸】证明猜想②正确后，同学们想进一步通过实验证明滤液中存在NaOH．于是，继续进行如下探究：

【查阅资料】氯化钡溶液显中性。

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
步骤Ⅰ：取少量滤液于试管中，滴加过量氯化钡溶液，静置	有白色沉淀产生	滤液中含有NaOH
步骤Ⅱ：取步骤Ⅰ中的上层清液少量于试管中，滴加酚酞溶液

【反思评价】丁同学认为步骤Ⅱ中的酚酞溶液也可用硫酸镁溶液替代，你是否同意他的观点，并说明理由：　　。

某校同学开展以“燃烧的条件”为主题的探究实验活动，请你作为成员一起来完成下列过程。（说明：进行小组实验时，每组用到的仪器自行选择）

【实验准备】烧杯、镊子、坩埚钳、酒精灯、三脚架、水槽等

【实验过程】

组别	实验用品	实验操作	实验现象	实验结论
A	相同大小的棉花团、酒精	用棉花团分别蘸酒精和水，放到酒精格灯火焰上	1．加热片刻，	I
			2．加热较长时间后两棉花团都燃烧起来	Ⅱ
B	相同大小的滤纸和乒乓球的碎 片、薄铜片	把滤纸和乒乓球的碎片分开放在薄铜片的两侧，放在三脚架上加热铜片的中部	一侧的碎片先燃烧，一段时间后另一侧的碎片也燃烧起来	与A组中结论　　相同（填“I““Ⅱ“）
C	蜡烛		一支熄灭，一支继续燃烧	燃烧需要有氧气（或空气）

【交流讨论】同学们通过讨论，正确解释了得出A组结论I的原因：　　。

【反思提升】从安全角度考虑应注意避免因操作不当引起的烫伤烧伤等危险；从知识角度考虑有利于灭火原理的学习。

小明在实验室里进行以下实验：他首先取溶质质量分数为30%、密度为1.15g•mL^﹣1的较浓盐酸40mL与46g蒸馏水混合配制稀盐酸，再跟石灰石反应制得气体，将此气体通入澄清石灰水，但一直未见浑浊出现。为此，小明请教老师，老师建议他为弄明原因进行实验探究。下面是他探究的过程，请你帮他填答补充完整。

【提出问题】为什么制得的气体不能使石灰水变浑浊？

【猜想假设】猜想一：盐酸浓度仍过大，气体中有挥发出来的氯化氢气体

猜想二：澄清石灰水已经完全变质

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
①将所得气体通入稀硝酸和硝酸银的混合溶液中		猜想一正确 化学方程式
②吸取少量所用澄清石灰水于试管中，滴加　　，振荡。	溶液变红色	猜想二不正确

【分析结论】原来所配盐酸浓度达　　，应当将其再进行稀释。

【反思拓展】①小明的实验证明了澄清石灰水没有完全变质，但是并不能说明澄清石灰水没有变质，理由是　　。

②若除掉二氧化碳中混有的少量氯化氢气体，可选择的最佳试剂是　　（填字母序号）。

a．氢氧化钠溶液

b．水

c．饱和的碳酸氢钠溶液

d．硝酸银溶液

某兴趣小组制取气体并进行探究活动。

（1）如图1为实验室制备气体的常用装置。实验室用高锰酸钾制取并收集氧气，应选用的装置是　　（填字母），反应的化学方程式为　　。实验室制取二氧化碳应选用的发生装置是　　（填字母）。

（2）二氧化碳的用途之一是灭火，但当钠燃烧时，二氧化碳不仅不能灭火，反而会使燃烧更加剧烈。

【查阅资料】钠燃烧会生成过氧化钠（Na₂O₂），过氧化钠是一种淡黄色固体，常温下与二氧化碳或水都能发生反应。

【提出题】为什么燃烧会更加剧烈？二氧化碳和过氧化钠反应生成了什么物质？

【实验探究】将上述二氧化碳发生装置与如图2装置（气密性良好）连接。制备二氧化碳，过一段时间后，G烧杯中澄清石灰水变浑浊，a处带火星的小木条复燃。

【实验分析】

①装置E的作用是除去CO₂中的HCl气体，装置F的作用是 　。

②G烧杯中澄清石灰水变浑浊的原因是　　。

【实验结论】二氧化碳和过氧化钠反应生成氧气能使燃烧更加剧烈。结合所学知识得出CO₂与Na₂O₂反应的生成物为　 　（填字母）。

a，Na₂O和O₂ b．NaOH和O₂    c．Na₂CO₃和O₂    d．NaHCO₃和O₂

【总结提高】二氧化碳可用于灭火，但不是所有可燃物失火都可以用二氧化碳来扑灭。

实验室有一瓶白色固体，可能由Ba（NO ₃） ₂、NaCl、Na ₂CO ₃、Na ₂SO ₄中的两种或两种以上组成，某兴趣小组为确定其成分，进行了如下实验研究，请你参与完成相关问题

Ⅰ【初步探究】兴趣小组实验设计及现象如下

【初步结论】（1）原白色固体中一定有 　 　（填化学式，下同），一定没有 　。

（2）溶液M中的溶质一定有NaNO ₃，一定没有 　 　。

【交流讨论】为确定原固体的成分，需对溶液M中的溶质进行进一步确认

Ⅱ继续研究

【提出问题】溶液M中溶质的成分是什么

【提出猜想】

猜想一：NaNO ₃   猜想二：NaNO ₃、Na ₂CO ₃

猜想三：NaNO ₃、NaCl    猜想四：NaNO ₃、Na ₂CO ₃、NaCl

实验与结论

实验	步骤	现象	结论
一	取适量溶液M于试管中，滴加少量稀硝酸	有气泡产生	猜想一、三不成立
二	取实验一所得溶液于试管中，滴加适量硝酸银溶液	产生白色沉淀	猜想四成立

【反思与评价】

兴趣小组内有同学认为得出"猜想四成立"的实验设计不合理，原因是 　 　，改进措施是 　 　。

【实验结论】同学们经过交流，讨论、实验，圆满完成了这次探究活动。

某校化学兴趣小组的同学在探究碱的化学性质时，完成了如图所示的两个实验。

（1）甲实验中观察到的现象是 　 　。

（2）乙实验中发生反应的化学方程式为 　 　。

实验完毕后，小亮同学在整理仪器时，将上述实验后的废液倒入同一个洁净的废液缸中，发现混合后的废液仍然浑浊并显红色，于是引起了他的质疑和探究兴趣。

【提出问题】混合废液中可能含有的碱性物质有哪些？

【作出猜想】他断定混合废液中一定含有氢氧化钠，理由是 　 　；并对是否含有其它碱性物质作出猜想：猜想Ⅰ：Na ₂CO ₃    猜想Ⅱ：Ca（OH） ₂

【实验验证】小亮认为只要用反应物（饱和石灰水和碳酸钠溶液）就可以验证猜想。于是他对混合废液进行过滤，并取少量滤液进行了下列实验：

实验操作	实验现象	实验结论
M是		猜想Ⅱ不正确
N是		猜想Ⅰ正确

【反思与交流】

验证完毕，小刚同学受到启发，于是他又设计了一个实验，进一步验证混合废液中含有的碱性物质。他取一定量的滤液于试管中，然后逐滴滴加稀盐酸至过量，反应过程和产生的现象如图所示。分析图象数据可以得出混合废液中含有的碱性物质一定是 　 　。

【拓展应用】为了把以上废液安全排放，你的做法是 　 　。

某实验小组在探究碱的化学性质实验时，用到了氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液。

（1）甲同学不小心将这两种溶液混合在一起，结果产生 　　的现象，说明氢氧化钠溶液变质了。写出变质时发生反应的化学方程式 　　。

（2）同学们对变质的氢氧化钠溶液中溶质的成分产生了兴趣，进行如下探究：

【提出问题】氢氧化钠溶液中溶质的成分是什么？

【做出猜想】猜想一：Na ₂CO ₃

猜想二： 　　（写化学式）

【进行讨论】甲同学取少量待测液加入足量的稀盐酸，有气泡产生。认为猜想一成立。乙同学不同意甲同学的观点，理由是 　　。

【设计实验】请你验证猜想二成立，并完成实验报。

实验操作	实验现象	实验结论
①取一定量的待测液于试管中，加入 　　溶液。 ②充分反应后静置，取上层淸液加入无色酚酞溶液	______ ______	猜想二成立

【反思评价】在实验室中，氢氧化钠应 　　保存。

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 　　。

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。

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 　　．