人教版初中化学中考专题练——实验探究题（5）（提高）


人教版初中化学中考专题练——实验探究题（5）（提高）
一、实验探究题
1.某化学兴趣小组试利用镁铝合金废料制备硫酸铝晶体，并对硫酸铝晶体
[Al2(SO4)3·nH2O]进行热重分析，其实验流程如下：
资料：①镁不与氢氧化钠溶液反应；  ②NaAlO2+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+NaHCO3；
③硫酸铝晶体易溶于水，不溶于酒精。

（1）在镁铝合金中加入NaOH溶液，发生反应的化学反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+________，固体B与稀硫酸的化学反应方程式为________。
（2）操作Ⅱ包含的实验步骤有：蒸发浓缩、________、________、洗涤、干燥。
（3）操作Ⅱ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤，选用无水乙醇不用水洗涤的的原因是
①________；②________。
（4）若初始时称取的镁铝合金废料的质量为18.0g，得到固体A的质量为7.2g，硫酸铝晶体的质量为133.2g（假设每一步的转化率均为100%，合金废料中不含溶于碱的杂质）。计算得硫酸铝晶体的化学式为________（写出计算过程）。
（5）取上述硫酸铝晶体进行热重分析，其热分解主要分为三个阶段：323K～523K，553K～687K，当温度在1043K以上不再失重同时生成一种气体，其热分解所得固体的质量随温度变化如图。根据图示数据计算确定每步分解的产物，写出：
①失重第一阶段分解产物的化学式________，
②失重第三阶段反应化学方程式________。

2.氧化钙和氢氧化钠固体的混合物俗称“碱石灰”，实验室常用作干燥剂。碱石灰在空气中久置会变质，某实验小组为确定一瓶久置的碱石灰样品的成分，设计了如图所示实验流程：

（1）固体A中一定含有________(填化学式)。
（2）【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
【猜想】溶液B中的溶质可能为：猜想①：NaOH；
猜想②：Na2CO3；
猜想③：NaOH和Na2CO3；
猜想④：Ca(OH)2和(2)________ (填化学式)。
（3）【设计方案并进行实验】甲、乙同学分别设计如下方案并进行探究：
甲同学：取少量溶液B于试管中，滴加足量的稀盐酸，产生大量气泡，则溶液B中的溶质是Na2CO3。
乙同学：取少量溶液B于试管中，滴加几滴酚酞试液，溶液变成红色，则溶液B中的溶质一定含有NaOH。
【反思与评价】丙同学认为上述两位同学的实验结论均有不足之处，他认为溶液B中一定含有Na2CO3 ， 可能含有NaOH。为进一步确定溶液B中是否含NaOH，丙同学做了如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
①取少量溶液B于试管中，加入过量CaCl2溶液
(3)________
猜想③正确
②过滤，取上层清液滴加CuCl2溶液
(4)________
（4）实验步骤②中发生反应的化学方程式为________，该步骤中的CuCl2溶液还可以用________代替。
（5）【小结与反馈】实验过程中，同学们发现向样品中加水时会放出大量的热。综合以上探究，下列对样品成分分析正确的是     (填字母)。
A.一定有NaOH
B.一定有Na2CO3
C.一定有CaO
D.至少有NaOH、CaO中的一种
3.某兴趣小组的同学对一包久置的生石灰干燥剂产生了好奇，于是他们对这包干燥剂的 成分展开探究。
（提出问题）
这包干燥制是否变质．成分是什么?
（猜想假设）
猜想一：全部是CaO；
猜想二：是CaO和Ca(OH)2的混合物；
猜想三：全部是Ca(OH)2；
猜想四：是Ca(OH)2和CaCO3：的混合物。
（1）（实验探究）
取部分该干燥剂于试管中，加水后无放热现象，说明这包干燥剂中不含________。
（2）继续向试管中滴加足量稀盐酸，有气泡出现，说明这包干燥剂中含有________。
（3）为了进一步确定这包干燥剂中有无其他成分，小组同学设计了以下三种方案。另取部分干燥剂于烧杯中，加水并搅拌．静置后取上层清液于三支试管中。请你参与实验，并填写表中的空白：
实验方案
方案一
方案二
方案三
实验操作



实验现象
溶液由无色变红色
澄清溶液变浑浊
________
写出方案二发生反应的化学方程式：________。
（实验结论）
通过以上实验探究，得出猜想________成立。
（拓展迁移）
小组同学反思了生石灰干燥剂变质的原因．认识到实验保存氧化钙应注意________。
4.小红同学进行酸碱中和反应的实验(如图所示)。她向氢氧化钠溶液中滴加一定量稀盐酸后，想起氢氧化钠溶液中事先没有滴加指示剂。为了确定盐酸与氢氧化钠的反应程度，她从烧杯中取了少量溶液于试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到试管中溶液颜色没有变化。于是她对烧杯中的溶液进行了以下探究:

（1）实验过程中，玻璃棒的作用是________。写出氢氧化钠和盐酸反应的化学方程式________。
（2）小红认为此时烧杯中的溶液可能有以下三种情况:
①盐酸与氢氧化钠恰好完全反应；②氢氧化钠有剩余；③盐酸有剩余。
小明同学却判定不可能是“氢氧化钠有剩余”，他的理由是________。
（3）他们共同设计了一个实验方案，欲对上述其他两种可能情况进行验证。请根据相关内容填写下表:
实验方法
可能观察到的现象
结论
将少量锌粒放入试管中，然后从烧杯中取适量溶液至试管中
________
盐酸过量
无明显现象
盐酸与氢氧化钠恰好完全反应
（4）经过讨论，他们认为利用下列几种物质代替锌粒，也可以达到验证目的，你认为其中错误的是_______(填字母)。
A.硫酸钠粉末
B.氢氧化铜
C.生锈的铁钉
（5）下列曲线能够表示小红所做实验中溶液pH可能的变化趋势是________(填字母)。

（6）氢氧化钠是实验室常用药品，下列相关说法中，正确的是_________________(填字母)。
A.称量:可将NaOH固体直接放在天平左边托盘上进行称量
B.溶解:NaOH固体溶于水时放出热量
C.应急:先用大量水冲洗皮肤上的NaOH溶液，再涂上3%~5%稀盐酸
D.保存:NaOH固体易吸收空气中的水蒸气和CO2 ， 应密封保存
5.            
（1）某饮用水中含有较多Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2 ， 该水属于________（填“硬水”或“软水”），常用来烧开水的铝制水壶壶底有一层水垢。某实验小组对该水垢进行探究实验。
（2）[提出问题]该水垢的主要成分是什么？
[查阅资料]
①水垢主要是由两种化合物组成的混合物。
②CaCO3、Mg（OH）2难溶于水，Ca（OH）2、MgCO3微溶于水。
[猜想与假设]猜想一：Mg（OH）2、Ca（OH）2；猜想二：________；
猜想三：CaCO3、Mg（OH）2；猜想四：Ca（OH）2、MgCO3。
[设计实验]
实验步骤
实验现象
解释或结论
①取适量水垢于试管中加入足量水，充分振荡，再滴入几滴酚酞溶液
无明显现象
说明水垢中没有________（填化学式）
②取①的上层清液滴入稀盐酸中
无明显现象
说明水垢中没有________（填化学式）
③将①中上层液体倒出，向试管中加足量盐酸，并将涂有澄清石灰水的玻璃片盖在试管口
试管中的现象________，玻璃片上石灰水变浑浊
说明水垢中有CaCO3
④向③实验后的试管中加入足量氢氧化钠溶液
出现白色沉淀
说明水垢中有Mg（OH）2
（3）[结论与反思]
①通过以上实验得出结论猜想三成立。
②请说出理由：________。
（4）写出实验③中CaCO3与盐酸反应的化学方程式：________。
[拓展与提升]已知CaCO3、Mg（OH）2既能溶于盐酸也能溶于醋酸。如果让你处理该水壶中水垢，最好选择盐酸还是醋酸？说说你选择的理由：________。
6.氯气是一种重要的工业原料。下图是实验室制取收集氯气以及验证氯气性质的实验装置图。
[查阅资料]氯气是一种黄绿色的剧毒气体，密度大于空气。
制取氯气的化学方程式：2KMnO4+16HCl═2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O。
氯气与水反应的化学方程式：Cl2+H2O═HCl+HClO。

（1）A中仪器①的名称是________，实验时连接好仪器，要先________（填操作名称）再装药品。
（2）从A装置中出来的Cl2混有H2O和________（填化学式），C装置中的试剂是________，C装置的导管应该与D装置导管口________（填“a”或“b”）端连接。
（3）E中红色布条不褪色，F中红色布条褪色，说明Cl2没有漂白性，而是Cl2与水反应生成的________（填化学式）有漂白性。
（4）G中出现淡黄色沉淀，说明反应生成了硫单质，该反应的化学方程式为________。
（5）H是尾气（Cl2）处理装置，反应的化学方程式为________。
7.             
（1）如图所示，某兴趣小组在进行酸碱中和反应的实验探究时，向烧杯中氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸一会儿后，发现忘记滴加指示剂，甲同学从烧杯中取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到酚酞试液不变色，请写出该中和反应方程式：________

（2）猜想与假设：
猜想一：甲同学：“两种物质已恰好完全中和，溶液呈中性”；
猜想二：乙同学：“反应后氢氧化钠过量，溶液呈碱性”；
猜想三：丙同学：________
甲、丙两位同学经过讨论后觉得乙同学的猜想不正确，两位同学的理由是：________
（3）设计并进行实验：
①为了验证自己的猜想，甲同学设计了以下实验方案：
实验步骤
实验现象
实验结论
用洁净干燥的玻璃棒蘸取少量反应后的溶液滴在干燥的pH试纸上，观察颜色变化并与标准比色卡对比.
pH________（填“>”、“=”或“铜
（2）金属与盐酸的接触面积有关；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
（3）相同时间内注射器中收集的氢气体积（或注射器中收集相同体积的氢气时所用的时间）；盐酸的浓度
（4）开始由慢变快，一段时间后，由快变慢
（5）铝和稀盐酸反应放热，使生成的气体受热膨胀体积偏大；盐酸挥发出的氯化氢气体混入氢气中，使生成气体体积偏大
（6）92.3%
（7）D
【解析】【解答】（1）① 在试管中取少量盐酸，插入铜丝，铜不与盐酸反应，试管中还是盐酸溶液。
② 在①所得的溶液中，插入铁丝，充分作用，铁丝与盐酸反应会生成氯化亚铁和氢气，所以会观察到有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色。故填：有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色。
③ 在②所得的氯化亚铁溶液中插入铝丝，充分作用，铝会置换出铁，所以会看到铝丝表面有黑色固体析出，溶液由浅绿色变为无色。故填：铝丝表面有黑色固体析出，溶液由浅绿色变为无色。结论：由①②铜不与盐酸反应而铁能与盐酸反应可得，铁的活动性强于铜；由③铝可以置换出铁得出，铝的活动性强于铁，从而得出金属的活动性：铝>铁>铜。故填：铝>铁>铜。
（2）猜想与假设：影响化学反应速率快慢的因素有：反应物的浓度、反应温度以及反应物的接触面积，所以影响金属与盐酸反应快慢的因素，除了金属的种类外，还可能有：盐酸的浓度、反应时的温度和金属与盐酸的接触面积。故填：金属与盐酸的接触面积有关。
交流讨论：铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，反应的化学方程式： 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 。故填： 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 。
（3）分析数据：因为要对比的是反应速率快慢，所以实验中记录的数据可能是：相同时间内注射器中收集的氢气体积（或注射器中收集相同体积的氢气时所用的时间）；对比实验②③数据可知，盐酸浓度不同导致金属与酸反应的速率不同。故填：相同时间内注射器中收集的氢气体积（或注射器中收集相同体积的氢气时所用的时间）；盐酸的浓度。
（4）拓展延伸1：根据坐标曲线可以看出，反应开始由慢变快，一段时间后，由快变慢，这是因为锌与稀盐酸反应放出热量使温度升高，试管外壁发烫，开始时温度升高对反应速率的影响较盐酸浓度变小对反应速率的影响大，一段时间后，盐酸浓度变小对反应速率的影响较温度升高对反应速率的影响更大。故填：开始由慢变快，一段时间后，由快变慢。
（5）拓展延伸2 ：图丙为测得的室温下足量的铝片与20ml  10%的稀盐酸反应产生氢气的量与时间关系曲线，发现实验测得的实际值比通过计算得到的理论值偏大，即得到的实际气体体积比理论值偏大，可能的原因有：铝与盐酸的反应放热，放出的热量使生成的气体膨胀，体积偏大；反应过程中放热，盐酸中的氯化氢气体可能挥发出来，混入生成的气体中，使体积偏大。故填：铝和稀盐酸反应放热，使生成的气体受热膨胀体积偏大；盐酸挥发出的氯化氢气体混入氢气中，使生成气体体积偏大。
（6）拓展延伸3 ：利用铝与盐酸产生的氢气来做下列实验，称取5.2g氧化铁样品，放入重48.48g的玻璃管中，按图丁装置连接，完全反应后，冷却至室温，称得玻璃管和固体的总质量为52.24g，硬质玻璃管和里面的药品反应前后减少的质量为 5.2g+48.48g-52.24g=1.44g ，氢气还原氧化铁得到铁和水蒸气（被浓硫酸吸收），所以硬质玻璃管和里面的药品反应前后减少的质量就是氧化铁中氧元素的质量即1.44g，所以氧化铁的质量= 氧元素的质量氧化铁中氧元素的质量分数 = 1.44g16×3112+16×3=4.8g ，样品中氧化铁的质量分数= 4.8g5.2g×100%=92.3% 。故填：92.3%。
（7）拓展延伸4: 因为盐酸过量，所以氢氧化钠加入后先发生酸碱中和反应，此过程没有沉淀生成，当盐酸反应完后，铝与盐酸反应生成的氯化铝与氢氧化钠反应生成氢氧化铝白色沉淀，沉淀的质量逐渐增加，当氯化铝反应完，生成的氢氧化铝沉淀与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠溶液，沉淀溶解质量减少直到沉淀全部溶解。所以D图像符合该变化过程。
故答案为：D。
【分析】（1）在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
（2）根据影响化学反应速率快慢的因素有：反应物的浓度、反应温度以及反应物的接触面积，反应物的本身性质，进行分析。
（3）根据控制变量法，进行分析。
（4）根据曲线进行分析。
（5）温度升高，气体的体积会膨胀。
盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体。
（6）根据硬质玻璃管和里面的药品反应前后减少的质量就是氧化铁中氧元素的质量，进行计算出氧化铁的质量。
（7）铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气。
氯化铝与氢氧化钠反应生成氢氧化铝和氯化钠。
氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水。
13.【答案】 （1）试管内液面上升；将氢氧化钠溶液换成等体积的水，重复上述实验
（2）通过溶液颜色的变化证明反应的发生
（3）2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
（4）硫酸钠；AC
（5）OH-
【解析】【解答】（1）二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，导致试管内的压强小于外界大气压，所以甲实验试管中观察到的现象是：试管内液面上升；此实验不足以证明氢氧化钠和二氧化碳发生了化学反应，因为二氧化碳能溶于水，也会产生试管内液面上升的现象，因此需补充一个对比实验：将氢氧化钠溶液换成等体积的水，重复上述实验；若上升的体积氢氧化钠的大于水的，则说足以证明氢氧化钠和二氧化碳发生了化学反应。
（2）氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，化学方程式为2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O，酚酞遇碱性溶液变红色，遇酸性、中性溶液不变色，所以反应前后溶液现象为由红色变为无色，所以酚酞溶液的作用是：通过溶液颜色的变化证明反应的发生；
（3）氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，反应的化学方程式为：2NaOH+CuSO4=CuOH2↓+Na2SO4
（4）猜想假设：丙实验试管中发生的反应是氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓反应后上层溶液为无色，说明溶液中一定没有硫酸铜，一定含有硫酸钠，可能含有氢氧化钠，所以猜想二是：硫酸钠；设计实验：要证明猜想一成立，本质上是证明存在氢氧根。
A、紫色石蕊试液遇碱变蓝色，若溶液变蓝色说明存在氢氧化钠，猜想一正确，正确；
B、硫酸根离子和钡离子反应会生成硫酸钡沉淀，不能证明猜想一、二哪个成立，不正确；
C、氢氧根离子和镁离子会生成氢氧化镁沉淀，说明存在氢氧化钠，猜想一正确，正确。
故答案为：AC。
（5）拓展延伸：碱在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子，所以原因是在它们的溶液中都含有相同的OH-。

【分析】（1）二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，水与二氧化碳反应生成碳酸。
（2）碱性溶液能使无色酚酞溶液变红色，酸性、中性溶液不能是无色酚酞试液不变色。
（3）根据氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，写出反应的化学方程式。
（4）氢氧化钠与硫酸铜反应，反应后溶液无色，所以可能是氢氧化钠有剩余，可能是恰好完全反应，进行分析。
（5）根据碱的概念进行分析。
14.【答案】 熟石灰；左边是管产生气泡，右边试管澄清石灰水变浑浊；产生白色沉淀；HCO3-；Na2CO3；48(m5-m4)17m1×100%；ABC
【解析】【解答】实验探究：由表可知，甲组实验中嗅盐与未知物研磨，产生的现象是：闻到较浓烈刺激性气味且试纸变蓝，因此，该未知物熟石灰，因为熟石灰与铵盐反应，产生刺激性气味的氨气，且氨气与水反应，生成氨水，氨水显碱性，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。故填写：熟石灰；
由表可知，甲组实验中嗅盐与稀盐酸反应，验证了嗅盐中含有CO32- ， 而碳酸根离子与氢离子结合会生成水和二氧化碳，因此，观察到的现象是：左边是管产生气泡，右边试管澄清石灰水变浑浊，故填写：左边是管产生气泡，右边试管澄清石灰水变浑浊；
由资料可知，氯化钙稀溶液与碳酸氢铵溶液不发生反应，与碳酸盐反应，生成沉淀碳酸钙和氯化铵，因此，观察到的现象是：产生白色沉淀，故填写：产生白色沉淀；
反思质疑：甲组实验中，研磨嗅盐与熟石灰，碳酸氢铵与碳酸铵产生的现象相同，滴加稀盐酸，碳酸铵与稀盐酸反应生成氯化铵、水和二氧化碳，碳酸氢铵与稀盐酸反应生成氯化铵、水和二氧化碳，产生的现象也相同，无法区别碳酸铵与碳酸氢铵，因此，乙组同学的实验目的是检验出碳酸铵，排除碳酸氢铵，碳酸铵和碳酸氢铵的阳离子相同，阴离子不同，故填写：HCO3-；
根据质量守恒定律的微观实质：化学反应前后，原子种类和数目不变可知，该反应前有：2N、10H、1C、5O、2Na，反应后有：2N、10H、2O，缺少1C、3O、2Na，由于X前的化学计量系数为1，则X的化学式为：Na2CO3 ， 故填写：Na2CO3；
数据处理：氢氧化钠固体可以吸收水蒸汽，水蒸汽来自两个方面，一方面是反应生成的水，另一方面是气体从溶液中出来带出的水，稀硫酸可以吸收氨气，因此，反应前后烧杯及烧杯内溶液的总质量变化为生成氨气的质量，该反应生成氨气的质量为：m5-m4 ，
假设嗅盐中碳酸铵的质量x,
(NH4)2CO3+2NaOH Δ__ Na2CO3+
2NH3↑+2H2O
96
34
x
m5-m4
9634=xm5-m4
x= 48(m5-m4)17
嗅盐中碳酸铵的质量分数是： 48(m5-m4)17m1×100%=48(m5-m4)17m1×100% ，
故填写： 48(m5-m4)17m1×100% ；
实验评价：A、此装置中倒置漏斗可以增大吸收面积同时防止倒吸，故正确；
B、由资料可知，氨气能与硫酸化合生成硫酸铵，化学方程式为：2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 ， 故正确；
C、停止加热一段时间后要通入一段时间空气，目的是将反应容器和导管中残余氨气全部通入稀硫酸中，被稀硫酸吸收，如果不通入一段时间空气，会使测定结果偏小，故正确，故填写：ABC。

【分析】氨气遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝色，能与硫酸化合生成硫酸铵。
根据铵盐的特性进行分析。
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。
氯化钙与碳酸铵反应，生成碳酸钙沉淀和氯化铵。
根据质量守恒定律可知，反应前后原子的种类和个数不变，进行分析X的化学式。
根据化学方程式，已知量是反应生成氨气的质量，未知量是参加反应碳酸铵的质量，进行计算。
氨气极易溶于水。
15.【答案】 （1）试管；集气瓶
（2）2H2O2 MnO2__ 2H2O+O2 ↑；B
（3）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 ↑；a
（4）②③④
【解析】【解答】（1）由图可知，仪器①为试管，仪器②为集气瓶，故填写：试管；集气瓶；（2）过氧化氢在二氧化锰催化下生成水和氧气，故填写：2H2O2 MnO2__ 2H2O+O2 ↑ ；该反应不需要加热，采用固液不加热型装置制取氧气，发生装置选择B，故填写：B；（3）实验室制取二氧化碳的原料为稀盐酸和石灰石，石灰石中的主要成分碳酸钙与稀盐酸的溶质氯化氢反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故填写：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 ↑ ；二氧化碳的密度比空气大，F装置的瓶口向上，因此，导管要伸入集气瓶底，故填写：a；（5）①赤铁矿主要成分是氧化铁为红色，与一氧化碳反应还原出黑色粉末铁粉，故不正确；②该实验有一氧化碳参与，因此，装置末尾应由尾气处理装置，故正确；③实验时应先通入一氧化碳，将硬质玻璃管中的空气排尽，再加热，防止空气中混有一氧化碳加热时，发生爆炸，故正确；④此装置澄清石灰水的作用是检验生成的二氧化碳气体，故正确，故填写：②③④。
【分析】该题为实验题，解题关键是掌握过氧化氢溶液制取氧气和实验室制取二氧化碳的原理，学会气体的发生装置（与反应物的状态和反应条件有关）以及气体的收集装置（与气体的密度、溶解性、是否与空气或水反应、是否污染空气有关）的选择，理解一氧化碳还原赤铁矿的实验注意事项等知识点。