初中化学探究题

某化学兴趣小组同学看完天宫课堂后，对“泡腾片实验”中产生的气体成分有了浓厚兴趣。他们在老师的指导下，对气体的成分进行探究。

查阅资料：（1）某泡腾片的主要成分是碳酸钠（ $N{a}_{2}C{O}_3$）和柠檬酸（ $C_6{H}_8{O}_7$）。

（2）常温时，柠檬酸为白色晶体，是一种重要的有机酸，易溶于水，具有酸的通性， $175℃$以上时会分解，柠檬、柑橘等水果中含有柠檬酸。

（3）碳酸不稳定，易分解。

[猜想与假设]

依据质量守恒定律分析：该气体可能是 $C{O}_2、O_2、CO、H_2$中的一种或几种，但从安全角度考虑该气体中不可能含有 $CO$和 $H_2$。

猜想一：该气体是 $C{O}_2$

猜想二：该气体是＿＿＿＿＿。

猜想三：该气体是 $C{O}_2$和 $O_2$

[设计与实验]

实验序号	实验操作	实验现象
实验一		澄清石灰水变浑浊
实验二		带火星的木条没有复燃

根据上述实验现象分析判断猜想＿＿＿＿＿正确。

[反思与交流]

（1）实验二中饱和氢氧化钠溶液的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）甲同学认为：该气体通入紫色石蕊溶液中，若石蕊溶液变红，也能确定该气体中一定含有二氧化碳。

乙同学认为：甲同学的实验方案不严谨，泡腾片中的柠檬酸可能随气流进入紫色石蕊溶液使其变红。可对甲同学实验后的溶液稍微加热，若观察到红色溶液变回紫色，才能确定使紫色石蕊溶液变红的物质不是柠檬酸，其理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

粗盐中除含泥沙等不溶性杂质外，还含有少量的可溶性杂质（如 $MgC{l}_2$、 $CaC{l}_2$等），工业上以粗盐为原料制取精盐的生产流程如图所示。

请回答下列问题：

（1）“操作1”的名称是＿＿＿＿＿。

（2）向滤液F中加入稀盐酸发生中和反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

新冠疫情期间，口罩成为人们与病毒隔离的重要屏障。某实验小组为了弄清口罩的构造和关键材料的化学组成，进行了以下实验探究。

Ⅰ.探究口罩的构造

取一个医用口罩，用剪刀将其剪开，观察到里面有银白色的金属条，口罩分三层。查阅资料得知内外层为无纺布，中间层为熔喷布，成分均为聚丙烯。用显微镜观察，中间层最致密，测得孔径小于 $0.5\mu m$。

（1）大部分飞沫直径集中在 $0.74～2.12\mu m$。口罩能有效防止病毒通过飞沫传播的原理相当于化学实验中的 ＿＿＿＿＿（填操作名称）。

Ⅱ.探究熔喷布的元素组成

聚丙烯属于有机物，含有碳元素，还可能含有氢、氧元素。实验小组取 $1.4g$熔喷布，设计如图所示装置进行实验（部分夹持装置略去），实验过程中观察到装置B中 $U$形管内固体变为蓝色，C中澄清石灰水变浑浊。

已知：无水 $CuS{O}_4$为白色固体，吸水后变成蓝色晶体。

（2）装置B的作用是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）装置C中发生反应的化学方程式是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）实验时，若装置B和C调换位置，对实验产生的影响是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（5）实验过程中持续通入干燥 $O_2$，熔喷布在装置A中完全燃烧，测得装置B质量增加 $1.8g$，装置C、D质量共增加 $4.4g$。通过计算判断：

①熔喷布中是否含有氧元素？＿＿＿＿＿（填“含有”或“不含有”）。

②聚丙烯分子中碳原子与氢原子的个数比是 ＿＿＿＿＿。

某校学生用盐酸和碳酸钙制备 $C{O}_2$，产生了大量废液。兴趣小组通过以下探究确定废液处理方案。

（1）废液成分的确定

①写出制备 $C{O}_2$的化学方程式_______。

②推测废液所含溶质

推测一：_______ 推测二： $CaC{l}_2$和 $HCl$

③若要用一种药品验证哪种推测成立，可选择的有哪些？_______(填标号)

A．

石蕊溶液

B．

$AgN{O}_3$溶液

C．

锌粒

D．

$CuO$粉末

（2）废液的处理

实验表明废液中的溶质是 $CaC{l}_2$和 $HCl$，小组决定用 $N{a}_{2}C{O}_3$除去它们。

【提出问题】如何估算 $N{a}_{2}C{O}_3$固体的用量？

【进行实验】取 $100mL$废液样品于烧杯中，逐滴滴加 $5.3\%$的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液，用 $pH$传感器测定滴加过程中溶液的 $pH$。实验结果如图所示。

【结果讨论】

①a→b阶段，观察到烧杯中的现象是_______。

②b点后曲线平缓阶段，反应的化学方程式为_______。

③c点时，取少量烧杯中的清液于试管中，滴加 $CaC{l}_2$溶液，有白色沉淀生成，说明处理 $100mL$废液，所需 $5.3\%$的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液的体积_______ $120mL$。(填“大于”“等于”或“小于”)

④将烧杯中的沉淀过滤、干燥、称重，质量为 $4g$。若处理 $10L$该废液，理论上需要 $N{a}_{2}C{O}_3$固体___ $g$。(实验所用 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液的密度近似看做 $1g/c{m}^3$)

陶瓷是火与土的结晶，是中华民族文化的象征之一

（1）下列中学实验室常见用品中，材质为陶瓷的是 (填标号)。

A．

烧杯

B．

集气瓶

C．

蒸发皿

D．

坩埚钳

（2）烧制陶瓷的原料为黏土，某黏土的成分如下表，所列出的四种氧化物中属于非金属氧化物的是_______。(写化学式)

成分	二氧化硅	氧化铝	氧化铁	氧化镁	其它
质量分数/%	$69.51$	$14.15$	$2.55$	$1.31$	$12.48$

（3）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”描述的是著名的青瓷。

①手工制作陶瓷的过程如下图，陶瓷丰富的色彩与烧制过程中的还原反应有关。燃料(以木炭为例)在窑体内燃烧，通过两步反应生成 $CO$，化学方程式为_______、_______。

②青瓷的“翠色”来源十分复杂。涉及窑体内的 $CO$和瓷器表面粙料中的氧化铁在高温下反应生成氧化亚铁，化学方程式为_______。

（4）古代窑炉(如下图)构造不断变迁。为了提高窑体内 $CO$的体积分数，下列措施中可行的有哪些？ 。(填标号)

A．	相对增加燃料用量	B．	相对增加空气鼓入
C．	增加排气口数量	D．	减少排气口数量

天然气的主要成分为甲烷，燃烧可能会产生 $CO$，为了检验天然气燃烧后的气体产物成分，进行如下实验：

（1）实验开始时，点燃 $D$处酒精灯之前，先通一会儿 $N_2$，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2） $A$中无水 $CuS{O}_4$变蓝，说明气体产物中含有水； $B$中澄清石灰水变浑浊，证明气体产物中含有＿＿＿＿＿（填化学式）。

（3） $C$装置中发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）实验中观察到 $D$装置中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿， $E$装置中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，说明气体产物中还有 $CO$。

（5） $F$处为尾气处理装置，下列装置中合理的是＿＿＿＿＿。

（1）如图1为实验室制取并收集气体的装置图，请回答下列问题。

①仪器a的名称是 　    　。

②若用A装置制取氧气，写出对应的化学方程式 　                　。

③若需收集一瓶较纯净的氧气，应选用的装置是 　 　（填装置序号）。

④若用C装置收集一瓶二氧化碳气体，其验满的方法是 　                    　。

⑤二氧化硫是一种有刺激性气味的有毒气体，比空气的密度大，易溶于水且与水反应。若用F装置收集二氧化硫气体，则气体应从 　 　（填“b”或“c”）端导入。

（2）电解饱和食盐水可以制得氢氧化钠、氯气（Cl₂）和氢气，并进而生产具有消毒、漂白作用的漂白液。

①粗盐中的难溶性杂质可通过溶解、　 　操作除去，以免破坏电解装置。

②写出电解饱和食盐水的化学方程式 　                              　。

③某同学想知道某一瓶放置一段时间的漂白液是否变质，设计了下列探究实验。

【查阅资料】

Ⅰ.制取漂白液（有效成分为NaClO）的原理：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；

Ⅱ.在空气中NaClO易发生反应：2NaClO+H₂O+CO₂═Na₂CO₃+2HClO，HClO能使有色布条褪色，且HClO含量越高，漂白效果越好；HClO易分解，分解后丧失漂白作用；

Ⅲ.Ca（ClO）₂易溶于水。

【提出问题】放置一段时间的漂白液是否变质？

【提出猜想】

猜想1：未变质，溶液中主要成分为NaCl、NaClO

猜想2：部分变质，溶液中主要成分为NaCl、NaClO、Na₂CO₃

猜想3：全部变质，溶液中主要成分为NaCl、Na₂CO₃

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
ⅰ取适量该溶液于烧杯中，放入有色布条		猜想3不成立
ⅱ另取适量该溶液于试管中，滴入适量氯化钙溶液	产生白色沉淀	猜想 　 　成立

写出实验操作ii中产生白色沉淀的化学方程式 　                  　。

【拓展应用】由【查阅资料】和图2可知，需控制pH约为 　 　时（填整数），漂白液具有最佳漂白能力。

某化学兴趣小组以A装置为核心装置设计了如图系列实验：（固定装置的仪器已省略）

按如图所示连接仪器，检查整套装置的气密性良好，添加药品，固定装置，进行实验。

（1）关闭K₂，打开K₁，将H₂O₂溶液缓缓滴入锥形瓶中，待D装置中出现连续均匀气泡时点燃C装置中的酒精灯，观察到V型管内a处的硫燃烧，现象是 　                　，试写出在D装置中反应的化学方程式 　              　，待V型管内的硫燃尽后仍要继续通一段时间的氧气，目的是 　                         　。

（2）打开K₂，关闭K₁，继续将H₂O₂溶液缓慢滴入锥形瓶，观察到装置E中

　              　（填现象），说明氢氧化钠和稀盐酸一定发生了反应。

（3）兴趣小组有同学提出疑问：E装置内反应后的废液中除酚酞以外还有哪些溶质呢？请你一起参与探究。

【作出猜想】

猜想一：NaCl

猜想二：NaCl和NaOH

猜想三：　          　。

【分析】以上有一种猜想一定错误，请写出错误猜想的序号及错误理由 　                                            　。

【资料】NaCl的水溶液呈中性。

【设计并进行实验】排除了错误猜想后，为了验证其余猜想，同学们进行了如下实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量E装置中的废液于试管中，并向其中加入①　           　。	②	猜想三正确

【交流反思】该废液未经处理不能随意倒入水池。

实验桌上有一瓶敞口放置的氢氧化钠溶液，同学们对其是否变质进行实验探究。

【提出问题】敞口放置的氢氧化钠溶液是否变质呢？

【猜想与假设】

猜想Ⅰ：没有变质。

猜想Ⅱ：　     　。

猜想Ⅲ：部分变质。

【实验探究】

同学们分别设计了不同方案进行探究，请你协助完成相关内容。

（1）小军设计的实验方案

实验步骤	实验现象	结论
①取一定量的NaOH溶液于试管中，滴加无色酚酞溶液	溶液变成红色	猜想Ⅲ成立
②向①的试管中滴加过量的稀盐酸	有 　    　产生

（2）小慧设计的实验方案

实验步骤	实验现象	结论
①取一定量的NaOH溶液于试管中，滴加过量的BaCl2溶液	有白色沉淀产生	猜想Ⅲ成立
②实验①结束后进行过滤，向得到的滤液中滴加 　         　。	溶液变成蓝色

【反思与评价】

（3）同学们讨论认为，小军的实验结论不严密，理由是 　                  　。

【拓展实验】

（4）小慧实验②中所加的试剂替换为下列 　   　操作，也可以实现相同的目的。

a.测溶液的pH

b.滴加MgSO₄溶液

c.通入CO₂

d.滴加稀盐酸

（5）若要除去NaOH溶液中混有的Na₂CO₃，涉及反应的化学方程式为 　                   　。

2021年全球新冠疫情形势依然严峻，除了打疫苗、戴口罩、勤洗手外，还需要科学、正确、安全地消毒。84消毒液、H₂O₂溶液都是常用的消毒剂，某兴趣小组对这两种消毒剂进行了如下探究活动：

【实验】取少量84消毒液置于试管中，滴加H₂O₂溶液，有大量气泡产生，经检验产生的气体是氧气；

【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠（化学式为NaClO）；

【提出问题】在上述反应中，NaClO的作用是什么？

【作出猜想】

猜想一：NaClO类似分解H₂O₂溶液制取氧气时MnO₂的作用，作催化剂；

猜想二：NaClO与H₂O₂溶液发生化学反应，作 　             　；

【实验探究】

（1）按入图所示组装实验装置（固定装置省略），加入药品前的操作是 　           　。

（2）实验Ⅰ：按入图装置经注射器甲注入10mL水，观察到注射器乙活塞向右移动10mL；（忽略大气压、摩擦等其他因素对测量结果造成的影响，下同）

（3）实验Ⅱ：先向锥形瓶中加入20mL 84消毒液，再按如图装置将25mL H₂O₂溶液平均分5次经注射器甲注入锥形瓶中，待注射器乙活塞不再向右移动后，记录每次气体的总体积，数据见表：

/	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
H2O2溶液/mL	5	5	5	5	5
注射器乙中气体的总体积/mL	35	70	85	a	b

表中的数据a＝　   　；

【实验结论】根据表中数据判断 　    　（填“猜想一”或“猜想二”）是正确的，依据是 　                                                 　。

【反思评价】通过该实验说明消毒剂混用可能会影响消毒的效果，因此生活中在使用各种消毒剂时不能随意混用，应科学使用，注意安全。

达州市九年级学生在5月份进行了实验操作考试，某实验室的老师准备实验药品时发现一瓶氢氧化钠固体未盖瓶塞。对于该固体是否变质，老师让三位同学通过实验来探究：

【提出问题】氢氧化钠是否变质？变质程度如何？

【猜想与假设】

猜想Ⅰ：没有变质，全部是NaOH；

猜想Ⅱ：部分变质，固体是NaOH和Na₂CO₃；

猜想Ⅲ：全部变质，全部是Na₂CO₃。

氢氧化钠变质的原因 　                     　（用化学方程式表示）。

【设计并进行实验】取一定量的固体溶于水配制成溶液，分成三份，三位同学按照自己的方案进行以下实验：

	实验操作	实验现象	实验结论
小李	向第一份溶液中加入无色酚酞试液	溶液变红	猜想Ⅰ成立
小王	向第二份溶液中滴加几滴稀盐酸	无明显现象	猜想Ⅰ成立
小陈	向第三份溶液中加入CaCl2溶液		猜想Ⅲ成立

【分析讨论】

①小王和小陈认为碳酸钠溶液也能使无色酚酞试液变红，因此小李的结论不正确。

②经过讨论他们认为通过小王的实验不能得出样品中一定不含Na₂CO₃，原因是 　                                            　。

【得出结论】综合三位同学的实验操作和现象可以得出猜想 　 　成立。

实验结束后大家将废液倒入同一个废液缸内观察到废液呈红色，且有白色沉淀。为了不污染环境，他们向废液缸里加入一定量的稀盐酸后得到无色澄清溶液，所得溶液中溶质（酚酞除外）种类最多时，溶液中所含有的离子有 　                　（填离子符号）。

【反思与拓展】

（1）大家一致认为实验室的NaOH必须密封保存。

（2）已知：①Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃

②NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O

如果向NaOH溶液中通入一定量的CO₂气体，反应后所得溶液中溶质的组成有 　 　种情况（不考虑CO₂和H₂CO₃作溶质）。

实验室常利用下列装置制取并探究气体的有关性质，请你根据所学知识回答下列问题：

（1）仪器甲的名称是 　          　；

（2）氧气与世间万物如影随形，动植物呼吸、燃料燃烧、钢铁冶炼等都需要氧气，实验室利用B装置制取氧气时所发生反应的化学方程式为 　               　，若要收集一瓶干燥的氧气，装置接口连接顺序为b→　 　→　 　→　 　；

（3）甲烷是一种密度小于空气，难溶于水且具有可燃性的气体，实验室里也可利用上述装置通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法来制取，则制取装置为 　   　。某同学将一定量的甲烷气体置于盛有氧气的密闭容器中点燃，反应结束后测得容器中CO和CO₂的总质量为37.6g，同时测得水的质量为36g，请根据数据写出该反应的化学方程式 　                               　。

该同学对甲烷的其它化学性质产生了兴趣：

【提出问题】甲烷除了可燃性外，还具有什么化学性质？

【查阅资料】无水硫酸铜遇水变成蓝色

【作出假设】甲烷具有还原性

【设计并进行实验】该同学按如图装置进行实验：

【实验现象与结论】

通入甲烷加热一段时间后才观察到A装置中黑色固体变为红色，B装置中无水硫酸铜变为蓝色，C装置中氢氧化钙溶液变浑浊。根据现象写出甲烷与氧化铜发生反应的化学方程式 　                　。通过实验证明，甲烷具有还原性。

【反思与评价】

实验时，先向装置中通入一段时间的氮气，再通入甲烷加热的目的是 　            　。

某学习小组对铁锈蚀进行探究。

【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？

【查阅资料】

1.氯化钙固体可作干燥剂。

2.一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。

3.常温常压，氢气密度是dg/mL。

【设计与实验】

实验一：定性探究铁锈蚀的因素

取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表1。

表1

试管	一周后现象
A	铁钉表面有一层铁锈
B	铁钉表面无明显变化
C	铁钉表面无明显变化
D	铁钉表面有较厚铁锈

（1）对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的 　        　发生化学反应。

（2）对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与 　      　有关。

（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是 　                    　。写出除铁锈的化学方程式 　                     　。

实验二：定量探究铁锈蚀的因素

小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶，t₁时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。

（4）据图3，t₂时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是 　             　。

（5）据图4，对比AB段和BC段说明 　               　，分析t₃时刻后压强突然变大的原因是 　                                              　。

实验三：测定铁锈含量

将实验二烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥，得mg固体，连接图5装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。

（6）完全反应后，常温常压下测得生成气体体积为VmL，则该固体中铁锈质量分数表达式为 　　                 。

（7）该实验条件下测得铁锈质量分数偏小的原因是 　             　，解决方法是 　                      　。

【反思与评价】

（8）与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 　                  　。

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 　                                   　。

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 　   　。