实验探究01 物质组成和性质探究
一、标签受损成分的探究
1．（2022 黔南州模拟）实验室有一瓶常用的无色液体的标签模糊了（如图），为确定该瓶溶液的溶质是什么，同学们进行了如下探究。
【提出问题】这瓶溶液的溶质是什么？
【作出猜想】
猜想一：氢氧化钠
猜想二：碳酸氢钠
猜想三：碳酸钠
猜想四：硝酸钠
【查阅资料】碳酸氢钠溶液显碱性，碳酸氢钠溶液不与氯化钙溶液反应。
【实验探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
（1）小风取2mL该无色溶液于试管中，滴加 溶液变红 猜想一、二成立 猜想三、四不成立
（2）小丽取2mL该无色溶液于试管中，加入3mL稀盐酸 立即产生气泡 猜想 不成立
【交流讨论】
（1）同学们认为小风的实验结论不正确，理由是 。
（2）为了确定该无色溶液的溶质到底是什么，小红继续进行实验：取2mL该无色溶液于试管中，滴加氯化钙溶液，边加边振荡，观察到产生白色沉淀，由此得出猜想 成立，反应的化学方程式为 。
【应用提升】
现实验室中有两瓶失去标签的无色溶液，已知它们分别是碳酸钠溶液和稀盐酸中的一种，下列四种试剂中，不能将上述无色溶液一次鉴别出来的是 （填字母序号）。
A.紫色石蕊溶液
B.铜片
C.氢氧化钡溶液
D.氢氧化钠溶液
【答案】故答案为：无色酚酞溶液；一、四；
交流讨论：（1）碳酸钠溶液显碱性，也能够使无色酚酞溶液变红；
（2）三；CaCl2+Na2CO3＝2NaCl+CaCO3↓。
应用提升：BD。
【解析】解：实验探究：由结论猜想一、二成立，猜想三、四不成立可知溶质可能是氢氧化钠或者碳酸钠，结合实验现象溶液变红可推出实验步骤为：取2mL该无色溶液于试管中，滴加无色酚酞溶液，因为无色酚酞遇到显碱性的物质（氢氧化钠或者碳酸氢钠）会变红。取2mL该无色溶液于试管中，加入3mL稀盐酸，由实验现象立即产生气泡可推知，该溶质可能含有碳酸钠和碳酸氢钠，因为两者与稀盐酸反应均会生成二氧化碳气体，由此可知猜想二、三成立，猜想一、四不成立。故答案为：无色酚酞溶液；一、四；
交流讨论：（1）小风的实验结论不正确，理由是碳酸钠溶液显碱性，也能够使无色酚酞溶液变红；故答案为；碳酸钠溶液显碱性，也能够使无色酚酞溶液变红；
（2）取2mL该无色溶液于试管中，滴加氯化钙溶液，振荡，观察到产生白色沉淀，由此得出猜想三成立，因为碳酸钠会与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，对应反应的化学方程式为CaCl2+Na2CO3＝2NaCl+CaCO3↓。故答案为：三；CaCl2+Na2CO3＝2NaCl+CaCO3↓。
应用提升：A.紫色石蕊溶液遇到显碱性的物质（碳酸钠）会变蓝，遇到酸性物质（稀盐酸）会变红，所以能将无色溶液一次鉴别出来，故A正确。
B.铜属于氢后金属，所以铜片与碳酸钠溶液、稀盐酸均不会反应，所以不能将无色溶液一次鉴别出来，故B错误。
C.氢氧化钡溶液与碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀，与稀盐酸反应无明显现象，所以能将无色溶液一次鉴别出来，故C正确。
D.氢氧化钠溶液与碳酸钠不反应，与稀盐酸反应无明显现象，所以不能将无色溶液一次鉴别出来，故D错误。
故答案为：BD。
2．（2022 北流市模拟）在整理实验室时，同学发现9瓶不同的溶液（见如图1所示），其中5、6、7、8、9号试剂瓶标签完全破损，3、4号试剂瓶标签部分破损。查阅药品记录单可知，3、4、5、6、7、8、9号溶液分别是20%浓氨水、10%NaOH溶液、饱和石灰水、10%Na2CO3溶液、10%CuSO4溶液、10%CaCl2溶液、10%稀盐酸中的一种。化学小组同学进行了以下实验探究。
【实验目的】①给试剂瓶贴上正确的标签；②探究部分溶液混合发生的反应。
【查阅资料】①CaCl2溶液呈中性，能与Na2CO3发生复分解反应；
②Ca（OH）2+NaHCO3═CaCO3↓+NaOH+H2O
NaOH+NaHCO3═Na2CO3+H2O。
【实验探究】
（1）7瓶标签缺失的试剂瓶中，打开5号试剂瓶瓶塞后闻到刺激性气味，7号试剂瓶溶液呈蓝色。5号、7号试剂瓶中的溶液分别是 、 。
（2）分别取3、4、6、8、9号溶液于5支试管中，向其中分别滴加1号溶液，发现3、4、6号溶液变红色，说明这3种溶液呈 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）；由该实验可确定的溶液为 （写出试剂瓶编号及相应的溶液名称）。
（3）分别取8号5.55g和9号3.65g溶液，混合均匀后，逐滴加入3号溶液（如图2所示）。首先观察到有气泡冒出，然后有沉淀析出。加入3号溶液的质量与产生气体或沉淀的质量关系如图3所示，加入3号溶液的质量与溶液pH的变化关系如图4所示。根据图示完成下列问题：
①滴加3号溶液是 ；9号溶液是 ；
②图4中h→k段发生反应的化学方程式为 。
（4）取6号溶液于试管中，逐滴加入一定量的2号溶液，观察到溶液变浑浊，过滤，则滤液中含有的溶质可能为①NaOH；②Na2CO3；③NaOH和Na2CO3；④NaOH和Ca（OH）2；⑤ 。
【实验反思】分析上述实验，下列说法不正确的是 （填字母序号）。
A．碳酸氢钠既能与碱反应，又能与酸反应
B．4号试剂可能是部分变质的氢氧化钠溶液
C．该实验无法确定各种试剂，没有完成实验目的①
D．图3中b→c段反应过程中溶液的pH变化情况可用图4中h→k段表示
【答案】（1）20%浓氨水；10%CuSO4溶液。
（2）碱性；6号溶液为饱和石灰水。
（3）①10%Na2CO3溶液；10%稀盐酸溶液。
②Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl。
（4）NaHCO3 和 Na2CO3。
【实验反思】C。
【解析】解：（1）根据题目信息可知，具有刺激性气味的是20%的浓氨水，而蓝色溶液含有铜离子，符合此要求为10%CuSO4溶液，所以5号为20%浓氨水，7号为10%硫酸铜溶液；
故答案为：20%浓氨水；10%CuSO4溶液。
（2）加入酚酞溶液变红，说明溶液都显碱性；3、4都含有钠元素，6号显碱性，则根据题目信息可知6号溶液为饱和石灰水；
故答案为：碱性；6号溶液为饱和石灰水。
（3）①3号加入后先产生气体，说明是盐酸与碳酸钠的反应，3号带有钠元素，所以3号为10%碳酸钠溶液，则8号和9号从10%氯化钙溶液和10%稀盐酸中选择，生成气体质量为0.22g，设需要消耗盐酸的质量为m，
2HCl+Na2CO3＝2NaCl+H2O+CO2↑
73 44
m 0.22g
m＝0.365g，则需要10%稀盐酸溶液质量＝0.365g÷10%＝3.65g，所以9号为10%稀盐酸溶液，8号为10%氯化钙溶液；
故答案为：10%Na2CO3溶液；10%稀盐酸溶液。
②h→k溶液pH为7，说明溶液中溶质为中性，此时氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，书写化学方程式注意配平及沉淀符号，所以化学方程式为
故答案为：Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl。
（4）碳酸氢钠与氢氧化钙恰好反应，则溶质为氢氧化钠，若碳酸氢钠有剩余，恰好与生成的氢氧化钠反应完毕，则溶质为碳酸钠，若碳酸氢钠为全部反应，则溶质为氢氧化钠和碳酸钠，若氢氧化钙过量，则溶质为氢氧化钙与氢氧化钠，碳酸氢钠过量，则溶质为碳酸氢钠和碳酸钠；
故答案为：NaHCO3 和 Na2CO3。
【实验反思】A、碳酸氢钠可与氢氧化钠反应，也可与盐酸反应，选项A正确；
B、氢氧化钠吸收二氧化碳会变为碳酸钠，所以溶质可能是氢氧化钠或碳酸钠，选项B正确；
C、经过实验已经确定各物质名称，选项C错误；
D、b→c段是碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，溶液pH为7，符合h→k段表示，选项D正确；
故答案为：C。
3．（2022 陕西模拟）同学们从试剂柜中拿出一瓶标签破损的无色溶液，只能依稀看到“SO4”的字样。
【提出问题】这瓶到底是什么溶液呢？
【做出猜想】同学们根据药品柜中保存药品，做出如下猜想：
猜想一：可能是H2SO4溶液
猜想二：可能是BaSO4溶液
猜想三：可能是Na2SO4溶液
猜想四：可能是CuSO4溶液
猜想五：可能是（NH4）2SO4溶液
【讨论交流】经过讨论，大家一致认为猜想二、四不成立，理由是： 。
【查阅资料】Na2SO4溶液呈中性，（NH4）2SO4溶液呈酸性
【实验探究】分别取少量瓶内试液于试管中进行如下实验：
实验操作 实验现象 实验结论
（1）加入 后加热，在试管口放一根湿润的无色酚酞试纸 无刺激性气体产生，酚酞试纸不变色 猜想五不成立
（2）加入紫色石蕊试液 猜想三不成立
为进一步证实猜想一是否成立，同学们又取两份瓶内试液进行了下列实验：
实验操作 实验现象 实验结论
（3）加入少量铁粉 猜想一成立，溶液是硫酸溶液。
（4）加入一根生锈的铁钉 铁锈消失，溶液由无色变黄色
硫酸除铁锈的化学反应方程式为 。
【反思】有同学认为向该待测试液中加入Ba（NO3）2溶液，也能证明该溶液是硫酸，简述你的看法和原因： 。
【答案】（1）20%浓氨水；10%CuSO4溶液。
（2）碱性；6号溶液为饱和石灰水。
（3）①10%Na2CO3溶液；10%稀盐酸溶液。
②Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl。
（4）NaHCO3 和 Na2CO3。
【实验反思】：C。
【解析】解：【讨论交流】由于原溶液是无色溶液，所以猜想二、四不成立，因为硫酸钡不溶于水、硫酸铜溶液为蓝色；故答案为：硫酸钡不溶于水、硫酸铜溶液为蓝色；
【实验探究】（1）加入某试剂后无刺激性气体产生，酚酞试纸不变色，则是利用铵盐遇到碱受热后会生成氨气的性质对铵盐进行鉴别，所以加入的是氢氧化钠，由现象知猜想五也不成立；故答案为：氢氧化钠；
（2）通过以上操作，目前只有猜一和三未被证明，加入紫色石蕊后，由结论猜想三不成立可知溶液不是中性，即为酸性，即现象是溶液变红，猜想一成立；故答案为：溶液变红；
（3）铁遇到硫酸会生成氢气，所以能看到气泡；故答案为：出现气泡；
铁锈和硫酸反应的方程式为：3H2SO4+Fe2O3＝Fe2（SO4）3+3H2O；故答案为：3H2SO4+Fe2O3＝Fe2（SO4）3+3H2O；
【反思】有同学认为向该待测试液中加入Ba（NO3）2溶液，现象是产生白色沉淀，这只能证明硫酸根离子的存在，不能证明阳离子是什么，可能是氢离子也可能是其它阳离子如钠离子，即根据加入Ba（NO3）2溶液后的现象只能推知该溶液可能是硫酸也可能是硫酸盐，所以该同学的结论不正确。故答案为：我认为不正确，入Ba（NO3）2溶液后的现象只能推知该溶液可能是硫酸也可能是硫酸盐。
4．（2022 庐阳区二模）酸在工业、医药等领域的应用特别广泛，其中最常见的就是盐酸和硫酸。化学兴趣小组对酸的相关性质展开了如下项目式探究：
【任务一】初识盐酸和硫酸
（1）某瓶酸溶液由于标签被腐蚀（如图1），无法看清药品名称和化学式。根据残留的部分信息可以判断出该酸为： （写出化学式）。
【任务二】探究酸的共性
实验①：小组同学用紫茄子皮自制了酸碱指示剂，滴加至盐酸和硫酸中都能变成桃红色。
实验②：分别将大小相同的金属铝、锌、铁放入等体积等浓度的稀硫酸溶液中，观察实验现象，结果发现铝表面开始时并没有气泡产生。
实验③：向某固体滴加足量稀盐酸溶液，产生大量气泡。
（2）盐酸、硫酸都能使指示剂变色的本质原因是溶液中都含有 （写出离子符号）。
（3）写出铁与稀硫酸反应的化学方程式 ；铝和稀硫酸反应为什么刚开始没有气泡产生 。
（4）小组同学根据实验③中的现象判断该固体一定是活泼金属。你认为他的说法是否正确？理由是： 。
注意：若答对以下问题可奖励3分，化学试卷总分不超过40分
【任务三】再探盐酸和硫酸
盐酸和硫酸中酸根离子不同，与其它物质反应，也可体现酸的个性。
【进行实验】：同学对这个问题进行了如下探究：用滴定管分别向Ba（OH）2溶液中匀速滴加稀盐酸和稀硫酸，观察现象并绘制出电导率随时间变化的曲线（如图2）。
【查阅资料】1.电导率传感器可通过电脑软件记录溶液中导电情况；
2.电导率与溶液中离子浓度有关。
【进行实验】
（5）向Ba（OH）2溶液中匀速滴加稀盐酸（如图3），并绘制出曲线1，其中曲线1点M处烧杯中溶液溶质有 （写化学式）。曲线2表示的是向Ba（OH）2溶液中匀速滴加稀硫酸时溶液的导电性的变化情况，该反应的微观本质如图4，将图补充完整。
【分析与结论】
（6）根据该实验，下列所得结论正确的是 （填序号）
A．溶液离子浓度越大，电导率越强
B．N点和Q点是中和反应的结束点
C．随着酸的不断增加，电导率最终趋近于稳定值
D．往氢氧化钡溶液中滴加盐酸和硫酸溶液时现象相同
【答案】【任务一】（1）HCl；
【任务二】（2）H+；
（3）Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑；铝表面有一层致密的氧化铝薄膜；
（4）不正确，碳酸盐或碳酸氢盐和酸反应也会产生气泡；
【分析与结论】（5）BaCl2和Ba（OH）2；
；
（6）ABC。
【解析】解：【任务一】（1）某瓶酸溶液由于标签被腐蚀，无法看清药品名称和化学式。根据残留的部分信息中的有刺激性气味、分子量为：36.46，可以判断出该酸为盐酸，故答案为：HCl；
【任务二】（2）盐酸在水溶液中解离出氢离子和氯离子，硫酸在水溶液中解离出氢离子和硫酸根离子；盐酸、硫酸都能使指示剂变色的本质原因是溶液中都含有H+，故答案为：H+；
（3）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；铝表面有氧化膜，氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，所以一开始没有气泡产生；故答案为：Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑；铝表面有一层致密的氧化铝薄膜；
（4）小组同学根据实验③中的现象判断该固体一定是活泼金属是不正确的，碳酸盐或碳酸氢盐和酸反应也会产生气泡；故答案为：不正确，碳酸盐或碳酸氢盐和酸反应也会产生气泡；
【分析与结论】（5）向氢氧化钡溶液中匀速滴加稀盐酸，氢氧化钡和盐酸反应生成氯化钡和水，在一开反应是溶液中离子数目不减少，但是随着稀盐酸的加入和反应生成水，溶液质量增大，溶液的中自由运动的离子浓度减小；当盐酸和氢氧化钡恰好完全反应，溶液的中自由运动的离子浓度最小，当盐酸过量，溶液中的离子数目增加，溶液的中自由运动的离子浓度有所变大；故其中曲线1点M处盐酸不足，氢氧化钡没有反应完，其中曲线1点M处烧杯中溶液溶质有：氢氧化钡和氯化钡，故答案为：BaCl2和Ba（OH）2；
曲线2表示的是向氢氧化钡溶液中匀速滴加稀硫酸时溶液的导电性的变化情况，氢氧化钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水；故答案为：；
（6）A.由曲线1和曲线2对比可知：氢氧化钡和盐酸反应生成氯化钡和水，氯化钡可溶于水，不是沉淀；氢氧化钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水；当氢氧化钡分别恰好与稀盐酸、稀硫酸反应时；与稀盐酸溶液中有钡离子和氯离子；而与稀硫酸时，溶液中没有自由运动的离子，所以溶液离子浓度越大，电导率越强，故A正确；
B.向氢氧化钡溶液中匀速滴加稀盐酸，氢氧化钡和盐酸反应生成氯化钡和水，开始时，溶液中离子数目不减少，但是随着稀盐酸的加入和反应生成水，溶液质量增大，溶液的中自由运动的离子浓度减小；当盐酸和氢氧化钡恰好完全反应，溶液的中自由运动的离子浓度最小，当盐酸过量，溶液中的离子数目增加，溶液的中自由运动的离子浓度变大；向氢氧化钡溶液中匀速滴加稀硫酸，氢氧化钡和硫酸反应生成硫酸钡和水，开始时，溶液中离子数目是一直减少，但是随着稀硫酸的加入和反应生成水，溶液的质量增大，溶液的中自由运动的离子浓度减小；当硫酸和氢氧化钡恰好完全反应，溶液的中自由运动的离子浓度最小，当硫酸过量，溶液中的离子数目增加，溶液的中自由运动的离子浓度有所变大；故N点和Q点是中和反应的结束点，故B正确；
C.随着酸的不断增加，溶液中的离子浓度慢慢与酸的浓度接近，电导率最终趋近于稳定值，故C正确；
D.往氢氧化钡溶液中滴加盐酸和硫酸溶液时现象不相同，氢氧化钡和盐酸反应生成氯化钡和水，氯化钡可溶于水，不是沉淀；氢氧化钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水，故D错误。
故答案为：ABC。
5．（2022 日照一模）小明在实验室发现一瓶久置且标签受损的药品（如图），根据你的判断该药品不可能是 。
A.氧化物
B.酸
C.碱
D.盐
经查阅药品管理记录发现，此药品可能是氢氧化钾。
【查阅资料】：①KOH与NaOH的化学性质相似，在空气中容易变质。
②K2CO3溶液呈碱性，KCl溶液呈中性。
KOH变质的原因是 （用方程式解释）。
小明欲对其成分进行实验探究，他做了如下猜想。
【猜想假设】：
猜想I：成分可能是KOH；
猜想II：成分可能是 ；
猜想III：成分可能是K2CO3。
【进行实验】：
实验操作步骤 实验现象 实验结论
（1）取少量样品于试管中，加入足量的稀盐酸 有气泡产生 假设 Ⅰ 不正确
（2）另取少量样品于试管中，加水溶解，加入过量 的 溶液，振荡，静置 有白色沉淀产生 猜想Ⅱ正确
（3）取（2）中上层清液，滴加无色的酚酞试液
为了除去已经变质的物质提纯KOH，小明设计了如图2方案：
①操作1、2、3中都要用到的一种玻璃仪器是 ；在操作3的作用是 。
②下列溶液，可以用作a溶液的是 。
A.稀盐酸
B.氯化钡溶液
C.氢氧化钡溶液
D.澄清石灰水
【拓展应用】：完全变质的KOH也有利用价值，从K2CO3的组成或性质看，K2CO3在农业上的用途是
（填一种即可）。
【答案】B。
【查阅资料】CO2+2KOH＝K2CO3+H2O。
【猜想与假设】KOH、K2CO3。
【进行实验】（1）Ⅰ。
（2）氯化钙（答案合理即可）。
（3）溶液变为红色。
①玻璃棒；防止液体沸腾溅出。
②CD。
【拓展应用】用作化肥（答案合理即可）。
【解析】解：含有钾元素，不符合酸的特点，酸阳离子为氢离子，所以不属于酸，故选B；
故答案为：B。
【查阅资料】二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，书写化学方程式注意配平，所以化学方程式为CO2+2KOH＝K2CO3+H2O；
故答案为：CO2+2KOH＝K2CO3+H2O。
【猜想与假设】若氢氧化钾部分变质，则此时为氢氧化钾和碳酸钾；
故答案为：KOH、K2CO3。
【进行实验】（1）有气泡产生，说明含有碳酸钾，所以猜想Ⅰ不成立；
故答案为：Ⅰ。
（2）猜想Ⅱ成立，说明含有氢氧化钾和碳酸钾，加入该溶液产生白色沉淀，因此可以加入氯化钙溶液，也可以是氯化钡溶液、硝酸钙溶液、硝酸钡溶液等，答案合理即可；
故答案为：氯化钙（答案合理即可）。
（3）在（2）去除了碳酸钾，此时再加入酚酞，看到溶液变为红色，证明含有氢氧化钾；
故答案为：溶液变为红色。
①操作1为溶解，操作2为过滤，操作3为蒸发，都需要用玻璃棒；玻璃棒在蒸发中不断搅拌，避免液体沸腾溅出；
故答案为：玻璃棒；防止液体沸腾溅出。
②为了去除碳酸钾，而又不引入新杂质，因此需要加入含有钙离子或者钡离子的物质：
A、稀盐酸与氢氧化钾也会反应，最后无法制备氢氧化钾固体，选项A错误；
B、氯化钡与碳酸钾反应生成碳酸钡和氯化钠，氯化钠无法去除，无法制备氢氧化钾固体，选项B错误；
C、氢氧化钡与碳酸钾反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钾，可以制备氢氧化钾固体，选项C正确；
D、澄清石灰水中的氢氧化钙与碳酸钾反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钾，可以制得氢氧化钾固体，选项D正确；
故答案为：CD。
【拓展应用】碳酸钾含有钾元素，可以作为化肥使用，也可以用于酸性土壤改良，答案合理即可；
故答案为：用作化肥（答案合理即可）。
二、混合物中各成分的探究
6．（2023 海陵区校级模拟）铜以及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
Ⅰ.铜的应用
（1）我国是世界青铜器之乡。如图为三星堆青铜立人像，立人像表面出现绿色物质，主要成分是碱式碳酸铜[化学式为Cu2（OH）2CO3]，根据化学式推测可能是铜和氧气、水、 等物质反应的结果。碱式碳酸铜被认为是“无害锈”，请结合图2分析原因是 。
（2）生活中常用铜作导线，主要是利用铜具有良好的 性。
Ⅱ.铜的冶炼
（3）西汉时《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，其中涉及的化学方程式为 ，属于 反应。（填基本反应类型）
（4）我国古代制黄铜的原理如图3所示。
①混合均匀前常将炉甘石、木炭等原料粉碎，其目的是 ；
②高温还原过程中涉及的主要反应有C+2Cu2O4X+CO2↑，则X的化学式为 ；得到的黄铜与纯铜相比硬度 ；
③为了测定某铜锌混合物中铜的质量分数，取10g该混合物粉末加入足量稀硫酸，产生氢气0.1g。试求：该混合物中铜的质量分数。（写出计算过程）
Ⅲ.铜的性质
某学习小组将螺旋状铜丝灼烧至红热，迅速伸入足量的质量分数为25%的稀硫酸中，观察到溶液中有红色固体产生，将铜丝取出洗净；重复上述实验2～3次，红色固体逐渐增多，沉淀后滤出红色固体，滤液呈浅蓝色。
【提出问题】红色固体是什么？
【查阅资料】
①Cu与O2在高于900℃时会反应生成红色的Cu2O。
②Cu2O+H2SO4═Cu+CuSO4+H2O；Cu2O+H22Cu+H2O。
③无水硫酸铜为白色固体，遇水会变为蓝色。
【提出猜想】同学们认为红色固体全部是Cu，不含Cu2O。
【实验验证】学习小组取经过干燥的红色固体，采用如图4装置验证猜想。
（5）实验时，先向装置中通入一段时间氢气，再开始加热，目的是 。
（6）实验中观察到 （填实验现象），说明红色固体中含有Cu2O。
【继续追问】Cu2O能与H2SO4发生反应，为什么稀硫酸足量但固体中仍含有Cu2O？
【提出猜想】可能是由于稀硫酸的浓度随着反应的进行逐渐减小，Cu2O与H2SO4反应变慢，Cu2O没有完全反应，故红色固体中仍含有Cu2O。
【设计方案】请你设计实验方案验证Cu2O与H2SO4反应快慢与稀硫酸的浓度有关，简述实验方案 。（实验中须使用的试剂：Cu2O、质量分数为5%和40%的稀硫酸）
【答案】（1）二氧化碳；铜锈蚀后生成的碱式碳酸铜形成致密的膜层，阻碍了内层的铜被进一步锈蚀；
（2）导电；
（3）Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；置换；
（4）①增大反应物接触面积，使反应更充分；
②Cu；高；
③67.5%。
（5）排出装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（6）D中白色固体变蓝；
【设计方案】取等质量的Cu2O分别加入等体积5%的稀硫酸和40%的稀硫酸中观察，40%的稀硫酸溶液变蓝的速度明显高于5%的稀硫酸溶液，得出结论：稀硫酸的浓度越大，Cu2O与H2SO4反应越快。
【解析】解：（1）铜在潮湿的空气中生锈是与空气中的氧气、水和二氧化碳反应生成碱式碳酸铜，化学方程式应为2Cu+O2+CO2+H2O＝Cu2（OH）2CO3；其原理类似Al在空气中具有良好的防腐蚀性，即铜锈蚀后生成的碱式碳酸铜形成致密的膜层，阻碍了内层的铜被进一步锈蚀。
（2）铜具有良好的导电性，故常被用作导线。
（3）铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的化学反应，该反应属于置换反应。
（4）①将炉甘石、木炭等原料粉碎，其表面积增大，物料间接触更加充分，反应也更加充分。
②反应物的原子种类数目为：1C、4Cu、2O，生成物的原子种类数目为1C、2O、4X，化学反应前后原子的种类数目不变，故X为Cu；合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性也更好，黄铜与纯铜相比硬度高。
③设该混合物中锌的质量为x，
Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.1g
x＝3.25g
则该混合物中锌的质量分数为。
则该混合物中铜的质量分数为1﹣32.5%＝67.5%。
答：该混合物中铜的质量分数67.5%。
（5）实验时，应先将产生的氢气通入装置C中，排净装置内空气，因为氢气是可燃性气体，混有气体的氢气，加热可能会发生爆炸，所以待排尽装置内空气，再开始加热；
（6）若红色固体中有Cu2O和氢气一起加热时，反应会生成铜和水，生成的水会使无水硫酸铜粉末变蓝，所以可以观察到D中白色固体变蓝，说明红色固体中含有Cu2O；
【设计方案】设计实验时应注意唯一变量原则，题干要求“设计实验方案验证Cu2O与H2SO4反应快慢与稀硫酸的浓度有关”，故设计：取等质量的Cu2O分别加入相同试管中等体积5%的稀硫酸和40%的稀硫酸中观察，40%的稀硫酸溶液变蓝的速度明显高于5%的稀硫酸溶液，得出结论：稀硫酸的浓度越大，Cu2O与H2SO4反应越快。
7．（2023 秦都区校级一模）为探究盐酸的化学性质，某化学小组做了如下实验：
（1）试管A中可观察到紫色石蕊溶液变为 色。
（2）要全面验证酸的化学性质，试管B中的固体是 （填化学式，写一种即可）。
（3）将反应后试管D、E中的废液倒入一个洁净的烧杯中，观察到烧杯中先有气泡产生，后有白色沉淀出现。将烧杯中的混合物过滤，得到白色沉淀和无色滤液。同学们对滤液中溶质的成分进行探究。
【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？
【作出猜想】
猜想一：NaCl
猜想二：NaCl和CaCl2
猜想三：
猜想四：NaCl、CaCl2和Na2CO3
同学们一致认为猜想四不成立，理由是 （用化学方程式解释）。
【设计实验】请完成实验报告。
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量滤液于试管中，滴加适量的碳酸钠 溶液 无明显现象 猜想三成立
取少量滤液于试管中，滴加适量稀盐酸
【交流反思】
滤液中一定没有HCl，理由是 。
【答案】（1）红；
（2）Fe（合理即可）；
（3）【作出猜想】NaCl和Na2CO3；CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl；
【设计实验】有气泡产生；
【交流反思】最终混合后烧杯内有白色沉淀，说明盐酸已经反应完了。
【解析】解：（1）紫色石蕊溶液遇酸性溶液变红，遇碱性溶液变蓝，稀盐酸具有酸性，所以试管A中可观察到紫色石蕊溶液变为红色；
（2）由于酸可以和酸碱指示剂、碱、盐、金属氧化物和金属反应，题干中缺少的是金属，根据金属活动性顺序表可知，能与稀盐酸反应的金属有：镁、铝、锌、铁等；
（3）【作出猜想】试管D发生的反应为：稀盐酸与氢氧化钙溶液反应，生成氯化钙和水，试管E发生的反应为：稀盐酸与碳酸钠溶液反应，生成氯化钠和水、二氧化碳；将反应后试管D、E中的废液倒入一个洁净的烧杯中，观察到烧杯中先有气泡产生，说明试管D中有稀盐酸剩余，试管E中有碳酸钠剩余，二者反应，有二氧化碳气体生成，有气泡产生；后有白色沉淀出现，说明混合后溶液中没有稀盐酸，有剩余的碳酸钠与氯化钙溶液反应，生成氯化钠和碳酸钙沉淀，所以滤液中溶质一定含有生成的氯化钠、可能含有未反应的氯化钙或碳酸钠中的一种，即包括猜想一和猜想二；猜想三应是：NaCl和Na2CO3；
猜想四不成立，理由是碳酸钠和氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，其反应的化学方程式为：CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl；
【设计实验】实验的结论是猜想三成立，说明溶液中含有NaCl和Na2CO3，碳酸钠和稀盐酸反应，生成氯化钠、水和二氧化碳生成，所以观察到有气泡产生；
【交流反思】滤液中一定没有HCl，理由是最终混合后烧杯内有白色沉淀碳酸钙，所以说明盐酸已经反应完了。
8．（2023 苏州模拟）金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具，在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题：
Ⅰ.铁与铁的化合物
（1）金属在生产和生活中有着广泛的用途，铁是目前世界上使用最多的金属。如图是铁原子的结构示意图，其最外层电子数为 。
（2）铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用其中碳酸亚铁（FeCO3）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成的物质被人体吸收，能促进血红蛋白的生成，写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式 。
Ⅱ.钢铁的冶炼
《天工开物》中记载的“炒钢法”，该方法的生产过程如图所示。
资料：潮泥灰主要成分是石灰石。
（3）在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行的目的是 。
（4）不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。
Ⅲ.金属的锈蚀
（5）铁生锈的原理：
写出Fe（OH）2转化为Fe（OH）3的化学方程式 。
（6）某小组同学利用手持数据采集器，测定铁钉与不同溶液（浓度相等）接触生锈时氧气浓度的变化，装置及数据如图：
①实验所用三种溶液中，铁钉接触到 溶液（填化学式）更容易生锈。
②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象。关于铁生锈快慢的问题，你能得出的结论是： 。
（7）不但铁会生锈，其他金属也会生锈。
自然界中存在少量铜单质，古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈。铜生锈时发生反应：2Cu+X+O2+H2O＝Cu2（OH）2CO3，其中X的化学式为
Ⅳ.拓展：测定还原性铁粉的组成
还原性铁粉中含有少量FexCy，小组同学在老师的指导下进行以下实验。
【资料】：①Fe，FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物。
②FexCy不与酸反应。
③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物
【实验1】：取29.80g样品，加入足量稀H2SO4，充分反应后生成1.00gH2。
【实验2】：另取29.80g样品，按如图进行实验。
实验后A中固体全部变为红棕色，装置B的质量增加了0.44g。
（8）A中红棕色固体的化学式是 。
（9）FexCy中，x：y＝ 。
（10）若用空气（过量）替代O2进行实验，测得x：y的值 （填偏大、偏小或不变），可能的原因是 。
【答案】（1）2；
（2）FeCO3+2HCl＝FeCl2+H2O+CO2↑
（3）使空气与矿物充分接触；
（4）碳；
（5）4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3；
（6）①NH4Cl；
②氧气浓度高时腐蚀速率快，氧气浓度低时腐蚀速率慢；
（7）CO2；
（8）Fe2O3；
（9）3：1；
（10）偏小；空气中含有二氧化碳。
【解析】解：（1）据图可知：最外层电子数＝26﹣2﹣8﹣14＝2。
（2）胃酸即盐酸，碳酸亚铁与胃酸反应生成氯化亚铁、水和二氧化碳。化学方程式FeCO3+2HCl＝FeCl2+H2O+CO2↑。
（3）为使空气与矿物充分接触，反应充分，在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行。
（4）不断翻炒液态生铁，使液态生铁中的碳与氧气充分接触，发生反应而除去，即为了降低碳元素的含量，不断翻炒液态生铁。
（5）根据铁生锈的原理可知，Fe（OH）2与氧气和水反应生成Fe（OH）3，化学方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3。
（6）①据图可知，实验所用三种溶液中，铁钉接触到氯化铵（化学式为NH4Cl）溶液更容易生锈。
②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象，关于铁生锈快慢的问题，可以得出氧气浓度高时腐蚀速率快，氧气浓度低时腐蚀速率慢这一结论。
（7）化学方程式左边：2个Cu、3个O、2个H，右边2个Cu、5个O、2个H、1个C。根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，所以X的化学式为CO2。
（8）由于FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物，A中固体全部变为红棕色，含铁氧化物只有氧化铁是红棕色，故A中红棕色固体是氧化铁，化学式为Fe2O3。
（9）设29.80g样品中铁的质量为x，
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
56 2
x 1.00g
x＝28g
所以FexCy的质量＝29.80g﹣28g＝1.80g，据图可知，装置B的质量增加了0.44g，为二氧化碳的质量，二氧化碳中的碳来自于FexCy中，即FexCy中C的质量＝，所以FexCy中Fe的质量＝1.80g﹣0.12g＝1.68g。因此，FexCy中，x：y＝。
（10）由于空气中含有二氧化碳，将使FexCy中C的质量偏大，Fe的质量偏小，所以若用空气（过量）替代O2进行实验，测得x：y的值偏小。
9．（2023 安徽模拟）学习了常见的酸和碱以后，同学们用学过的酸碱知识对日常生活中的现象进行分析，下面是他们的项目式探究学习。
【探究一】2021年12月9日，我国“天宫课堂”第一课成功授课。兴趣小组同学对其中的“泡腾片实验”很好奇，于是开展如下探究。
【查阅资料】
①维生素C（C6H8O6）具有增强机体抵抗力，预防和治疗坏血病等作用。某品牌维生素C泡腾片主要成分如图二。
②柠檬酸为食用酸类，由碳、氢、氧三种元素组成，可增强体内正常代谢，适当剂量对人体无害。柠檬酸易溶于水，20°C时，其2%水溶液的pH为2.1。
【提出问题】维生素C泡腾片溶于水后产生的气体是什么？
【猜想与假设】
【猜想一】CO
【猜想二】H2
【猜想三】N2
【猜想四】O2
【猜想五】CO2
①同学甲认为猜想一和猜想二不成立，不可能含有CO和H2，因为从药品安全角度考虑，H2易燃易爆，CO易燃易爆、有毒。
②同学乙认为猜想产生的气体也不可能含有N2，因为 。
③同学丙认为该气体可能含有O2、CO2中的一种或两种。
【进行实验】
实验编号 实验操作 实验现象 实验结论
Ⅰ 将一片维生素C泡腾片放入装有水的试管中 有大量气泡产生 ——
Ⅱ 将带火星的木条伸入试管 带火星的木条没有复燃 该气体中不含O2
Ⅲ 将气体通入澄清石灰水中 澄清石灰水变浑浊 该气体中含有
【解释与结论】
（1）同学丁认为带火星的木条没有复燃，不能确定该气体中不含O2，理由是 。
（2）图二主要成分碳酸氢钠在医疗上是治疗胃酸过多的药剂之一，写出该反应的化学方程式 。
【反思与评价】联系生活常识，说说保存药品的注意事项是 。（写一条即可）
【探究二】同学们发现实验Ⅲ向饱和澄清石灰水中通入二氧化碳，结果发现开始澄清石灰水变浑浊，继续通气，发现变浑浊的石灰水又变澄清，同学们对此又展开探究。
同学们取2mL饱和澄清石灰水于试管中，用4mL蒸馏水稀释，向其中缓慢通入足量CO2。测定反应过程中的电导率变化如图三所示。（忽略反应前后溶液体积的变化）
【查阅资料】
材料一：实验中通常用电导率来表示溶液传导电流的能力；溶液的导电力越强，溶液的电导率越大。
材料二：单位体积溶液中某离子的个数越多，则该离子的浓度越大，溶液的导电能力越强。相同浓度的不同离子导电能力不同。
材料三：Ca（OH）2溶于水能完全解离出Ca2+和OH﹣。
（1）CaCO3遇到溶有CO2的水时，能反应生成易溶于水的Ca（HCO3）2，Ca（HCO3）2在水中能完全解离出Ca2+和。
（2）石灰水中通入CO2气体，溶液的电导率开始逐渐降低的主要原因是 。
（3）反应最终电导率的稳定值低于初始值的可能原因是 。
【答案】② 根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氮元素，即气体中不可能含有氮气 。
二氧化碳
带火星的木条在纯氧中可以复燃，当氧气浓度较低时，带火星的木条也不会复燃
NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑
【反思与评价】 保持干燥 。
【查阅资料】
（2） 二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，溶液中自由移动的离子浓度降低，溶液的导电能力逐渐下降，溶液的电导率逐渐降低
（3） 生成的碳酸钙并没有完全转化为碳酸氢钙 、 氢氧根离子的导电能力较碳酸氢根离子强 。
【解析】解：【提出问题】同学乙认为猜想产生的气体也不可能含有N2，因为根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物中不含有氮元素，所以生成物中也不可能含有氮元素，即不可能含有氮气；
【进行实验】Ⅲ、将气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，该气体中含有二氧化碳；
【解释与结论】（1）同学丁认为带火星的木条没有复燃，不能确定该气体中不含O2，理由是带火星的木条在纯氧中可以复燃，当氧气浓度太低时，带火星的木条也不能复燃；
（2）胃酸的主要成分是盐酸，碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应方程式为NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；
【反思与评价】由上分析可知，维生素C泡腾片溶于水会发生变化，所以日常生活在保存药品时要保持干燥；
【查阅资料】（2）石灰水中通入CO2气体，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，使溶液中自由移动的离子浓度减小，所以溶液的导电能力逐渐下降，即溶液的电导率开始逐渐降低；
（3）根据题干信息：二氧化碳与水反应生成碳酸钙沉淀和水，而CaCO3遇到溶有CO2的水时，能反应生成易溶于水的Ca（HCO3）2，Ca（HCO3）2在水中能完全解离出钙离子和碳酸氢根离子，如果最终溶液中的氢氧化钙完全转化为碳酸氢钙，则溶液中离子浓度与通入二氧化碳前相同，溶液的电导率也与通入二氧化碳前相同，但反应后最终溶液的电导率低于初始值，其原因一是生成的碳酸钙并没有完全转化为碳酸氢钙，而使氢氧根离子的导电能力较碳酸氢根离子强。
故答案为：【提出问题】根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氮元素，即气体中不可能含有氮气；
【进行实验】二氧化碳；
【解释与结论】（1）带火星的木条在纯氧中可以复燃，当氧气浓度较低时，带火星的木条也不会复燃；
（2）NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；
【反思与评价】保持干燥；
【查阅资料】（2）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，溶液中自由移动的离子浓度降低，溶液的导电能力逐渐下降，溶液的电导率逐渐降低；
（3）生成的碳酸钙并没有完全转化为碳酸氢钙；氢氧根离子的导电能力较碳酸氢根离子强。
10．（2022 阳信县校级模拟）某实验小组设计并完成了如图所示的实验。
（1）丙同学实验中所发生反应的化学方程式为 。乙同学实验试管中的反应现象 。
【在阅资料】CaCl2、NaCl的溶液是中性，Na2CO3溶液显碱性。
【实验探究一】确定甲、乙同学上述实验后所得溶液中的溶质。
（2）取甲所得溶液少许，加入石蕊试液，溶液显红色，甲所得溶液中一定含有的溶质是 （写化学式）。
（3）取乙所得溶液少许，加入酚酞试液，溶液显红色，乙所得溶液中一定含有的溶质是NaCl、Na2CO3。
【实验探究二】确定甲、乙同学上述实验所得溶液混合后的成分。
（4）甲、乙同学把上述实验所得溶液倒入同一废液缸中，观察到先有气泡产生，后有白色沉淀生成。该白色沉淀是 （写名称）。同学们将烧杯内的物质进行过滤，对所得滤液的溶质成分进行探究。
【提出猜想】
（5）甲同学猜想：NaCl；
乙同学猜想：NaCl、CaCl2；
丙同学猜想：NaCl、CaCl2、HCl；
【交流讨论】
（6）我们认为丙同学的猜想一定不正确，理由是 。
【设计实验】
请设计实验证明乙猜想正确。
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量滤液于试管中，向其中 滴加 溶液。 有白色沉淀生成 乙猜想成立。
【答案】（1）Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑；有气泡冒出；
（2）HCl；
（4）碳酸钙；
（6）HCl和碳酸钙不能共存，因此不可能是丙猜想成立；
设计实验：碳酸钠。
【解析】解：（1）丙中发生的反应是铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气：Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑，乙中是碳酸钠和盐酸反应，生成二氧化碳、水和氯化钠，现象是有气泡冒出；故答案为：Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑；有气泡冒出；
（2）溶液显红色，酸星溶液会使石蕊变红，由于氯化钙溶液和氯化钠溶液都是中性，所以一定有HCl；故答案为：HCl；
（4）有白色沉淀生成，是碳酸钠和氯化钙生成的碳酸钙沉淀；故答案为：碳酸钙；
（6）盐酸和碳酸钙不能共存，因为有白色沉淀生成，所以最后酸没有剩余，所以没有HCl；故答案为：HCl和碳酸钙不能共存，因此不可能是丙猜想成立；
设计实验：猜想乙成立，则需要证明氯化钙的存在，氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀，故加入碳酸钠溶液后，如果有白色沉淀，证明由氯化钙，则证明乙猜想成立。故答案为：碳酸钠。
三、物质元素组成的探究
11．（2022 汕头二模）疫情期间我国仅用10天就建造了火神山医院，其建材使用了HDPE膜，它具有良好的抗冲击性和防潮性，某项目学习小组对HDPE膜进行了以下探究。
【查阅资料] 碱石灰的主要成分是NaOH和CaO；②HDPE膜不含氮元素
【提出问题]HDPE膜由什么元素组成？
【进行实验】称取2.8gHDPE膜，按图所示组装仪器，先通入氮气，再点燃酒精灯、通入一定量氧气使HDPE膜充分燃尽，实验中装置B、C、D、E、F对能吸收的气体均完全吸收。
【记录数据】
B装置总质量/g D装置总质量/g E装置总质量/g
点燃酒精灯前 120 120 120
实验结束后 123.6 120 128.8
【讨论交流】
（1）实验前通入氮气的目的是 ，装置B质量增加，说明HDPE膜燃烧产物有 （填化学式）。
（2）装置C中的实验现象 ，该反应化学方程式为 。
（3）装置F的作用是 。
（4）根据实验数据和现象判断：HDPE膜中一定含有 、 （填元素符号）。
（5）根据实验数据判断：HDPE膜中 （填“含”或“不含”）氧元素。
【反思评价】化学实验中如果产生了尾气，需对尾气进行处理，其目的是 。
【答案】
（1）排出装置中的空气，防止影响实验结果；H2O；
（2）铜丝表面的黑色固体变红；CuO+COCu+CO2；
（3）防止空气中的二氧化碳进入E装置；
（4）H；C；
（5）不含；
【反思评价】防止有毒物质污染环境。
【解析】解：（1）实验前，先通入氮气的目的是排出装置中的空气，防止影响实验结果。浓硫酸能够吸收水蒸气，装置B质量增加，说明HDPE膜燃烧产物中有H2O；
（2）装置C中铜丝表面的黑色固体变红，是因为氧化铜和一氧化碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为：CuO+COCu+CO2。
（3）装置F的作用是防止空气中的二氧化碳进入E装置。
（4）根据实验数据和现象判断：反应生成水和一氧化碳，说明HDPE膜中一定含有H、C元素。
（5）HDPE膜中氧元素质量：2.8g﹣（123.6g﹣120g）×﹣（128.8g﹣120g）×＝0，即不含有氧元素。
【反思评价】化学实验中如果产生了尾气，需对尾气进行处理，其目的是防止有毒物质污染环境。
12．（2022 会昌县模拟）因发现青蒿素而获诺贝尔奖的科学家屠呦呦还发现了双氢青蒿素。查阅资料可知，双氢青蒿素由碳、氢、氧三种元素组成。为测定双氢青蒿素中碳、氢、氧三种元素的质量比，兴趣小组进行了以下探究。
【设计实验】兴趣小组设计并进行了如图一所示的实验。（装置气密性良好）
将7.1g双氢青蒿素放在装置C的玻璃管中，燃烧至无固体灰分残留。
（1）装置A、B中盛放的试剂依次为 ， 。
（2）装置F的作用是 ，装置E中反应的化学方程式是 。
【记录数据】加热前，先通入空气一段时间，再称量装置D的质量、装置E和F的总质量（反应前的质量）。双氢青蒿素完全反应后，停止加热，继续通入空气一段时间，再次称量装置D的质量、装置E和F的总质量（反应后的质量）。实验数据如右表所示。
装置 反应前的质量/g 反应后的质量/g
D 74.7 80.1
E和F 80.3 96.8
【实验结论】（3）根据表中数据分析，双氢青蒿素中碳、氢、氧三种元素的质量比是 。
【拓展分析】（4）双氢青蒿素分子中碳、氢、氧三种原子的个数比是 。
【实验反思】（5）实验过程中加热前要先通入空气一段时间，该操作的作用是 。
（6）有同学建议，为使实验结果更准确，需要在装置C和D之间增加图二所示的装置，其目的是 。
【答案】（1）足量NaOH溶液；足量浓硫酸；
（2）吸收从装置E的气流中带出来的少量水蒸气；2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
（3）45：6：20；
（4）15：24：5；
（5）排除装置中空气含有二氧化碳和水蒸气的干扰；
（6）将青蒿素不充分燃烧生成一氧化碳进行转化，减少实验误差。
【解析】解：（1）装置A、B中盛放的试剂分别是足量NaOH溶液（吸收二氧化碳、足量浓硫酸（吸收水蒸气）。
（2）生石灰与水蒸气反应生成氢氧化钙，装置F可吸收从装置E的气流中带出来的少量水蒸气；装置E中是氢氧化钠，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
（3）根据表中数据分析，反应生成水的质量＝80.1g﹣74.7g＝5.4g，反应生成二氧化碳质量＝96.8g﹣80.3g＝16.5g，双氢青蒿素中碳元素质量＝16.5g×＝4.5g，氢元素质量＝5.4g×＝0.6g，氧元素质量＝7.1g﹣4.5g﹣0.6g＝2g，碳、氢、氧三种元素的质量比是4.5g：0.6g：2g＝45：6：20。
（4）双氢青蒿素分子中碳原子、氢原子、氧原子个数比＝：：＝15：24：5；
（5）实验过程中，加热前要先通入空气一段时间，该操作的作用是排出装置中的空气，防止影响实验结果。
（6）在实验过程中部分碳不完全燃烧会生成一氧化碳，碳元素转化成的一氧化碳不能转化成二氧化碳，则测出的双氢青蒿素中碳元素质量偏小，因此在装置C和D之间增加氧化铜可以将青蒿素不充分燃烧生成一氧化碳进行转化，减少实验误差。
13．（2022 海门市一模）火锅是我国独创的美食，历史悠久。固体酒精是火锅常用的一种燃料。
【固体酒精的制备】制取固体酒精的一种方法如下：步骤一：将硬脂酸固体溶解在 60℃的酒精中，并用玻璃棒充分搅拌。步骤二：将氢氧化钠固体溶解在 60℃的酒精中，并用玻璃棒充分搅拌。步骤三：将得到的两种溶液趁热混合，自然冷却即可得到固体酒精。
（1）硬脂酸与氢氧化钠溶解时，用玻璃棒不断搅拌的目的是 。实验中使用 60℃左右的酒精，温度不宜过高的可能原因是 。
（2）两种溶液混合时，硬脂酸（C17H35COOH）和NaOH发生反应生成硬脂酸钠（C17H35COONa）。其化学方程式是 。
（3）生产中，原料的质量比与固体酒精燃烧后残渣量的关系如图1所示。判断制取时硬脂酸与氢氧化钠最佳质量比为 。理论上硬脂酸与氢氧化钠恰好反应的质量比为3：0.42，实际投料时氢氧化钠稍过量的原因是 。
【燃烧产物的探究】固体酒精燃烧时，硬脂酸钠可完全转化为硬脂酸和氢氧化钠，硬脂酸和酒精均可完全燃烧。
（4）利用如图2的实验进行探究，观察到干冷烧杯内壁出现小水珠，涂有澄清石灰的烧杯内壁出现明显的白膜，由此可得出固体酒精中一定含有 元素。燃烧后，燃烧匙中有白色固体剩余。小明同学认为是NaOH，小王同学认为是燃烧生成的CO2与NaOH反应后的Na2CO3。于是进行下列实验。
（5）将白色固体加水溶解，滴入无色酚酞，溶液变红色，小明认为自己的说法正确。小王同学认为不合理，理由是 。
（6）请你设计实验方案验证白色固体是NaOH还是Na2CO3，说明白色固体是NaOH。（实验中需用药品：蒸馏水、BaCl2溶液）
【答案】（1） 加速溶解；防止酒精沸腾汽化；
C17H35COOH+NaOH＝C17H35COONa+H2O；
（3） 3：0.46；保证硬脂酸能完全反应；
（4） 碳、氢；
（5） 碳酸钠也呈碱性，可使酚酞变红；
（6）碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠，验证白色固体是NaOH还是Na2CO3，说明白色固体是NaOH的方案为：将白色固体加水溶解，滴入氯化钡溶液，若没有白色沉淀产生，说明该固体是氢氧化钠，若有白色沉淀生成，说明该固体为碳酸钠，故答案为：将白色固体加水溶解，滴入氯化钡溶液，若没有白色沉淀产生，说明该固体是氢氧化钠，若有白色沉淀生成，说明该固体为碳酸钠。
【解析】解：（1）硬脂酸与氢氧化钠溶解时，用玻璃棒不断搅拌的目的是加速溶解，实验中使用 60℃左右的酒精，温度不宜过高的可能原因是防止酒精沸腾汽化，故答案为：加速溶解；防止酒精沸腾汽化；
（2）硬脂酸（C17H35COOH）和NaOH发生反应生成硬脂酸钠（C17H35COONa）和水，该反应的化学方程式为：C17H35COOH+NaOH＝C17H35COONa+H2O，故答案为：C17H35COOH+NaOH＝C17H35COONa+H2O；
（3）硬脂酸与氢氧化钠最佳质量比为3：0.46时，燃烧残渣最小，理论上硬脂酸与氢氧化钠恰好反应的质量比为3：0.42，实际投料时氢氧化钠稍过量的原因是保证硬脂酸能完全反应，故答案为：3：0.46；保证硬脂酸能完全反应；
（4）观察到干冷烧杯内壁出现小水珠，说明反应生成了水，涂有澄清石灰的烧杯内壁出现明显的白膜，说明反应生成了二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，由此可得出固体酒精中一定含有碳、氢元素；故答案为：碳、氢；
（5）将白色固体加水溶解，滴入无色酚酞，溶液变红色是不合理的，因为碳酸钠也呈碱性，可使酚酞变红，故答案为：碳酸钠也呈碱性，可使酚酞变红；
（6）碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠，验证白色固体是NaOH还是Na2CO3，说明白色固体是NaOH的方案为：将白色固体加水溶解，滴入氯化钡溶液，若没有白色沉淀产生，说明该固体是氢氧化钠，若有白色沉淀生成，说明该固体为碳酸钠，故答案为：将白色固体加水溶解，滴入氯化钡溶液，若没有白色沉淀产生，说明该固体是氢氧化钠，若有白色沉淀生成，说明该固体为碳酸钠。
14．（2022 拱墅区模拟）甲、乙两位同学查阅资料知：CH4和CO两种气体均具有可燃性和还原性。他们想对CH4的还原性进行研究。
【提出假设】他们对CH4还原CuO的产物提出了以下假设：
假设1：Cu、CO、CO2
假设2：Cu、CO、H2O
假设3：Cu、CO2、H2O
假设4：Cu、CO、CO2、H2O
其中哪个假设不合理，并写出原因 。
【进行实验】
（1）甲同学用图1装置进行定性检验（假设药品都是足量的）。已知：白色的无水硫酸铜粉末遇水变蓝，氢氧化钠溶液可以吸收CO2，浓硫酸可以吸收水蒸气。
为了尽可能多地检验出CH4还原CuO的产物，则装置正确的连接顺序是（填写字母，装置可重复使用）：A→B→ →D
（2）乙同学用图2装置进行定量测定（假设药品都是足量的）。实验过程中记录的数据如表。
装置序号 M N P
实验前装置的质量 150 156.6 256.8
实验后装置的质量 145.6 159.3 259.0
由以上数据可推测，假设 合理。
【答案】【提出假设】假设1不合理，反应前后元素种类发生了改变。
【进行实验】（1）C→E→F→G→B。
（2）4。
【解析】解：【提出假设】根据质量守恒定律可知，反应前后元素种类不会改变，而假设1缺少氢元素，造成反应前后元素种类改变，所以假设1不成立；
故答案为：假设1不合理，反应前后元素种类发生了改变。
【进行实验】（1）甲烷与氧化铜发生反应，先经过A和B，后面需要用到其他试剂，会带出水蒸气，影响水的检验，所以先检验水，因此先经过C，接着通过澄清石灰水验证二氧化碳是否存在，再利用氢氧化钠吸收二氧化碳，为了避免水蒸气进入加热的氧化铜中，需要干燥气体后，再通入B中，通过观察氧化铜是否变色，证明是否含有一氧化碳，所以从F出来先进入G再通入B，同时为了确保一氧化碳不排入大气，需要点燃，然后利用D点燃；
故答案为：C→E→F→G→B。
（2）M减少的质量为氧元素质量，所以此时减少氧元素质量＝150g﹣145.6g＝4.4g，N增加的质量为水的质量，其中含有氧元素质量＝（159.3g﹣156.6g）×＝2.4g，P增加的质量为二氧化碳质量，其中含有氧元素质量＝（259g﹣256.8g）×＝1.6，此时两部分氧元素质量＝2.4g+1.6g＝4g，比较少的氧元素质量小，所以此时还有一氧化碳生成，因此假设4成立；
故答案为：4。
15．（2022 江津区模拟）学习小组的同学对“塑料”的元素组成进行了探究，实验装置如图所示。有所学知识回答：
查阅资料：
（1）“塑料”可能含有C、H、O中的两种或三种元素；
（2）碱石灰的主要成分是生石灰和氢氧化钠固体；
（3）20℃时，Ca（OH）2和Ba（OH）2溶解度分别为：0.165g、2.1g。
（1）装置A中发生反应的化学方程式是 。
（2）装置B中浓硫酸的作用是 。
（3）“塑料”元素组成的探究
①实验时，先往装置中通一段时间的O2再加热，实验中有下列变化。
变化1：D瓶增重变化；2：E中出现浑浊。
根据变化 （填“1”或“2”），可知塑料中含有C元素。
②根据上述变化仍无法确定塑料的元素组成，还需要测定 （填序号），并进行定量分析才能得出结论。
a.实验前C中“塑料”的质量
b.D瓶增重的质量
c.E瓶增重的质量
（3）讨论与反思
①C中用Ba（OH）2溶液而不用Ca（OH）2溶液的原因是： 。
②若没有F装置，会使测得的碳元素质量 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
【答案】（1）2H2O22H2O+O2↑。
（2）吸收水蒸气。
（3）①2.
②abc。
（3）①相同条件下，氢氧化钡的溶解度比氢氧化钙大，能够充分吸收二氧化碳。
②偏大。
【解析】解：（1）装置A中过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，发生反应的化学方程式：2H2O22H2O+O2↑。
故填：2H2O22H2O+O2↑。
（2）装置B中浓硫酸的作用是吸收水蒸气。
故填：吸收水蒸气。
（3）①根据变化2，可知塑料中含有C元素，是因为变化中，澄清石灰水变浑浊，说明反应生成了二氧化碳，进一步说明塑料中含有碳元素。
故填：2.
②根据上述变化仍无法确定塑料的元素组成，还需要测定验前C中“塑料”的质量、D瓶增重的质量（反应生成水的质量）、E瓶增重的质量（反应生成二氧化碳的质量），根据水的质量可以计算塑料中氢元素质量，根据二氧化碳的质量可以计算塑料中碳元素质量，根据塑料质量、氢元素质量、碳元素质量可以计算塑料中氧元素质量。
故填：abc。
（3）①C中用Ba（OH）2溶液而不用Ca（OH）2溶液的原因是：相同条件下，氢氧化钡的溶解度比氢氧化钙大，能够充分吸收二氧化碳。
故填：相同条件下，氢氧化钡的溶解度比氢氧化钙大，能够充分吸收二氧化碳。
②若没有F装置，空气中的二氧化碳能够进入E装置，导致测定的二氧化碳质量偏大，会使测得的碳元素质量偏大。
故填：偏大。
四、金属活动顺序的探究
16．（2023 定远县校级一模）为探究金属M与Fe、Zn的金属活动性强弱，某兴趣小组同学设计了如图实验装置。
【探究一】探究三种金属的活动性
实验操作 实验现象
1.将三种金属片分别置于容器中，关闭止水夹K1、K2。 无
2.向容器甲中注入适量稀盐酸，充分反应 产生气泡，Fe片完全消失
3.打开止水夹K1，使甲中溶液全部进入乙中 无任何现象
4.打开止水夹K2，使乙中溶液全部进入丙中，并充分反应 产生气泡，Zn片表面变黑。最终仍有固体存在
【结论1】三种金属的活动性由强到弱为 。
【探究二】探究反应后丙中溶液和固体的成分
【提出猜想】同学们对反应后丙中溶液成分作出如下猜想：
猜想①只有ZnCl2
猜想②有ZnCl2、FeCl2
猜想③有ZnCl2、FeCl2和HCl
【讨论与交流】小组同学经过分析发现，上述猜想中有一个不成立。
请你结合【探究一】中的实验现象判断，猜想 不成立!
【实验验证】为证明另两个猜想究竟哪一个成立，同学们有进行下面的实验：
取适量丙中溶液于另一支试管，插入Zn片，无任何现象。
【结论2】猜想 成立。
【分析与反思】根据【结论2】 （填“能”或“不能”）确定反应后丙中固体的成分，理由是 。
【答案】
【结论1】Zn＞Fe＞M；
【讨论与交流】③；
【结论2】①；
【分析与反思】不能；可能是锌和氯化亚铁恰好完全反应，也可能是锌过量，不能确定锌是否存在。
【解析】解：【结论1】向容器甲中注入适量稀盐酸，充分反应，产生气泡，Fe片完全消失，说明铁的位置排在氢的前面，即Fe＞H；打开止水夹K1，使甲中溶液全部进入乙中，
无任何现象，说明M不能与氯化亚铁溶液反应，则M的金属活动性比铁弱，即Fe＞M；打开止水夹K2，使乙中溶液全部进入丙中，并充分反应，产生气泡，Zn片表面变黑，说明锌的位置排在氢的前面，即Zn＞H；说明锌的金属活动性比铁强，即Zn＞Fe；则三种金属的活动性由强到弱为Zn＞Fe＞M。
【讨论与交流】产生气泡，是因为锌能与稀盐酸反应生成氯化锌溶液和氢气；Zn片表面变黑，是因为锌和氯化亚铁溶液反应生成氯化锌溶液和铁，最终仍有固体存在，锌、铁均能与稀盐酸反应，则说明最终滤液中一定不含盐酸，则猜想③不成立。
【结论2】取适量丙中溶液于另一支试管，插入Zn片，无任何现象，说明滤液中不含氯化亚铁，否则Zn片表面会变黑，则猜想①成立。
【分析与反思】可能是锌和氯化亚铁恰好完全反应，也可能是锌过量，不能确定锌是否存在，根据【结论2】不能确定反应后丙中固体的成分。
17．（2022 全南县模拟）小明发现家用电热水壶内胆标注“304”字样。为了解其含义及材质成分，兴趣小组开展了如下探究。
【查阅资料】①食品级304不锈钢是指含铬18%、镍8%以及其他金属和非金属的不锈钢。
②铬（Cr）是一种银白色金属在空气中能形成一层致密的氧化膜。
【交流讨论】（1）“304不锈钢”属于是 （选填“合成材料”、“金属材料”或“复合材料”）。
（2）“304不锈钢”加入铬的目的是 。
【提出问题】铬、铁、铜金属活动性强弱顺序如何？
【猜想与假设】
猜想1：Cr＞Fe＞Cu；
猜想2：Fe＞Cr＞Cu；
猜想3： 。
【查阅资料】铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【进行实验】取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮，再分别放入装有等量等浓度的稀硫酸的试管中。
实验步骤 实验现象 实验结论
①将铁片放入稀硫酸中 铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色 猜想 成立
②将铬片放入稀硫酸中 铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色
③将铜片放入稀硫酸中
【反思评价】
（1）比较金属与酸反应快慢，需控制的变量有 。（填序号）
A.金属片的质量
B.加入酸的时间
C.试管体积
D.酸溶液中溶质的质量分数
（2）步骤②中发生反应的化学方程式为 。
【答案】【交流讨论】（1）金属材料；
（2）防止304不锈钢锈蚀；
【猜想与假设】Fe＞Cu＞Cr；
【进行实验】无明显现象；1；
【反思评价】（1）AD；
（2）Cr+H2SO4＝CrSO4+H2↑。
【解析】解：【交流讨论】（1）食品级304不锈钢是指含铬18%、镍8%以及其他金属和非金属的不锈钢。所以“304不锈钢”是合金，属于金属材料。故答案为：金属材料；
（2）因为铬在空气中能形成一层致密的氧化膜；所以“304不锈钢”加入铬的目的是防止304不锈钢锈蚀。故答案为：防止304不锈钢锈蚀；
【猜想与假设】根据猜想1和2，可推知猜想3为：Fe＞Cu＞Cr。故答案为：Fe＞Cu＞Cr；
【进行实验】取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮，再分别放入装有等量等浓度的稀硫酸的试管中。铜排在氢的后面，所以铜不与稀硫酸反应，所以③将铜片放入稀硫酸中的实验现象是无明显现象；根据实验①②③的实验现象可知，金属活动性Cr＞Fe＞Cu，所以猜想1成立；故答案为：无明显现象；1；
【反思评价】（1）比较金属与酸反应快慢，需控制的变量有：金属片的质量和酸溶液中溶质的质量分数，故选：AD；
（2）步骤②中铬片与稀硫酸反应生成硫酸铬，化学方程式为：Cr+H2SO4＝CrSO4+H2↑。故答案为：Cr+H2SO4＝CrSO4+H2↑。
18．（2023 濉溪县校级一模）金属在生产生活中有着重要的用途。某化学兴趣小组的同学在老师的指导下对金属的有关性质进行如下探究：
【探究一】比较金属活动性
【实验方案】如图所示，向四支试管中分别加入等体积等质量分数的稀硫酸，分别放入相同形状大小的锌片、铁片、铜片，铁片与铁粉质量相等。
【实验现象】试管A、B.、中均产生气泡，C中无明显现象。
（1）由试管B、C中现象可推出两种金属的活动性强弱是：铜比铁 （填“强“或“弱”）。
（2）通过比较A、D的反应现象，不能得出铁、锌两种金属的活动性强弱，原因是 。
（3）试管B、D中铁片和铁粉均无剩余，所得溶液溶质质量分数：B D（填“＞”或“＜“或“＝”）。
【探究二】铜与硫酸反应
老师告诉同学们，铜在一定条件下能与硫酸反应。同学们在老师的帮助下继续实验。取大小相同的光亮足量铜片，依次加入配制好的不同浓度的硫酸中，用酒精灯充分加热，观察到的现象如表所示：
铜片与不同浓度硫酸溶液加热后的实验现象
浓度 31% 43% 54% 63%
实验现象 加热20min，铜片表面光亮 加热20min，铜片表面光亮 加热20min，铜片表面光亮 加热20min，铜片表面光亮
浓度 72% 81% 86% 92%
实验现象 加热9min后，铜片表面开始变黑，20min时反应剧烈 加热5min后，铜片表面开始变黑，10min时反应剧烈 加热3min后，铜片表面开始变黑，10min时反应剧烈 加热2min后，铜片表面开始变黑，5min时反应剧烈
铜片表面都有很多气泡产生，同时产生刺激性气味的气体，溶液变成蓝色
（4）根据表格中反应现象，铜与浓硫酸反应会生成水和 ， （填化学式），三种物质中所含的氧元素化合价都为 。
注意：若答对（5）、（6）两小题奖励3分，化学总得分不超过40分。
【拓展延伸】
（5）分析表格，请写出铜与硫酸发生反应的条件： 。
（6）同学们发现铜片与浓硫酸反应一段时间后，不再有气泡冒出，反应停止，铜片依然存在，向其中滴入紫色石蕊溶液发现变为红色。请说明反应停止的原因 。
【答案】（1）弱；（2）金属与酸的接触面积不同；
（3）＝；
（4）CuSO4；SO2；﹣2；
（5）硫酸的浓度大于63%，且加热；
（6）随着反应的进行，浓硫酸的质量分数逐渐变小，稀硫酸与铜不反应。
【解析】解：（1）分析B、C实验现象可知，铁片表面有气泡，铜片表面无现象，则两种金属的活动性强弱是Fe＞Cu，即铜的金属活动性比铁弱；
（2）试管A中的锌为锌片，试管D中的铁为铁粉，它们与酸的接触面积不同，则无法比较铁、锌两种金属的活动性强弱；
（3）试管B、D中铁片和铁粉均无剩余，说明铁都反应完了，铁片与铁粉质量相同，则生成硫酸亚铁的质量相同，生成氢气的质量也相同，且加入的是等体积、等质量分数的稀硫酸，所以所得溶液溶质质量分数相同；
（4）依据质量守恒定律，分析表中实验现象可知，有刺激性气味气体产生，说明有SO2生成，形成蓝色溶液，说明有CuSO4生成，则铜与硫酸会生成水和SO2、CuSO4生成，三种物质中所含的氧元素化合价都为﹣2价；
（5）分析表中实验数据和实验现象可知，当硫酸浓度大于63%时开始反应，则铜与硫酸发生反应的条件是硫酸的浓度大于63%，且加热；故填：硫酸的浓度大于63%，且加热；
（6）随着反应的进行，浓硫酸的质量分数逐渐变小，稀硫酸与铜不反应随着反应的进行，浓硫酸的质量分数逐渐变小，稀硫酸与铜不反应。
19．（2022 蚌埠一模）为研究“影响金属与酸反应剧烈程度的因素”，兴趣小组的同学进行了如下探究。
【提出问题】金属与酸反应的剧烈程度受哪些因素的影响？
查阅资料：已知9.8%H2SO4溶液和7.3%HCl溶液中H+浓度相同，但酸根离子不同。
【作出假设】猜想Ⅰ.可能与酸根离子有关；猜想Ⅱ.可能与盐酸的浓度有关；猜想Ⅲ.可能与 有关。
【实验探究】实验所用金属均已用砂纸打磨。
（1）实验一：为探究猜想Ⅰ，小明同学分别在两支试管中放入相同质量、相同表面积的铝，然后分别加入等体积、等浓度的稀硫酸，一支试管中加入少量硫酸钠，向另一支试管中加入少量 （填序号），做对比实验。
A.硫酸铜
B.氯化钠
C.浓盐酸
通过对比实验，观察到现象 ，则猜想一成立。
（2）实验二：为探究猜想Ⅱ，小王同学利用下图1装置进行对照实验，使等质量且过量的锌片分别与等体积、浓度为5%和15%的稀盐酸反应。该实验中比较化学反应速率的方法是 。检查该装置气密性的方法是 。
（3）实验三：小军同学用压强传感器替换注射器进行数字化实验，测得两次实验压强随时间的变化关系曲线如图2所示。请你根据该图中信息：
①反应时A曲线始终高于B曲线可以得出的结论： 。
②化学反应结束后A、B两条曲线都下降的原因是 。
【拓展延伸】已知一种金属加入比它活动性弱的两种金属化合物的混合溶液中，先置换出活动性最弱的金属。小强同学向一定质量的硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入锌粉，溶液质量与加入锌的质量关系如图3所示。在A点时，溶液里含的金属阳离子有 （写离子符号），BC段发生反应的化学方程式为 。
【答案】【作出假设】金属和盐酸的接触面积（合理即可）；
（1）B；产生气泡的速率不同；
（2）比较相同时间内生成氢气的体积大小或比较生成相同体积的氢气所需时间的长短：关闭分液漏斗的活塞，然后用手向左推注射器的活塞，松开手后，若活塞能恢复到原来的刻度，说明装置的气密性是良好的；
（3）①盐酸的浓度越大，产生的氢气越多（或盐酸的浓度越大，反应的速率越快）；
②热量慢慢散失，温度降低，装置内的压强减小；
【拓展延伸】Zn2+、Ag+、Cu2+；Zn+Cu（NO3）2＝Cu+Zn（NO3）2。
【解析】解：【作出假设】影响金属与酸反应速率的因素有：温度、金属的种类、金属和酸的接触面积和酸的浓度；故答案为：金属和盐酸的接触面积（合理即可）；
（1）实验一：为探究猜想Ⅰ（可能与酸根离子有关），小明同学分别在两支试管中放入相同质量、相同表面积的铝，然后分别加入等体积、等浓度的稀硫酸，一支试管中加入少量硫酸钠，向另一支试管中加入少量氯化钠，做对比实验，通过对比实验，观察到产生气泡的速率不同，则猜想一成立；故答案为：B；产生气泡的速率不同；
（2）注射器的作用是通过注射器往右移动的体积判断生成氢气的体积，该实验中比较化学反应速率的方法是比较相同时间内生成氢气的体积大小或比较生成相同体积的氢气所需时间的长短；该装置气密性的检查方法是关闭分液漏斗的活塞，然后用手向左推注射器的活塞，松开手后，若活塞能恢复到原来的刻度，说明装置的气密性是良好的；故答案为：比较相同时间内生成氢气的体积大小或比较生成相同体积的氢气所需时间的长短：关闭分液漏斗的活塞，然后用手向左推注射器的活塞，松开手后，若活塞能恢复到原来的刻度，说明装置的气密性是良好的；
（3）①反应时A曲线始终高于B曲线可以得出的结论：盐酸的浓度越大，产生的氢气越多；盐酸的浓度越大，反应的速率越快；故答案为：盐酸的浓度越大，产生的氢气越多（或盐酸的浓度越大，反应的速率越快）；
②该反应放出热量，因此化学反应结束后A、B两条曲线都下降的原因是热量慢慢散失，温度降低，装置内的压强减小；故答案为：热量慢慢散失，温度降低，装置内的压强减小；
【拓展延伸】根据一种金属加入到两种活动性均比它弱的金属化合物溶液的混合液中，会先置出最弱的金属。再置换出第二种金属。该金属会先和最弱的金属盐溶液反应。因此，开始时锌和硝酸银反应，A点所示溶液中的溶质是硝酸锌、硝酸银和硝酸铜，溶液中的金属阳离子是锌离子、银离子和铜离子，在B点硝酸银完全反应，硝酸铜开始反应，锌和硝酸铜反应生成铜和硝酸锌和铜，化学方程式为：Zn+Cu（NO3）2＝Cu+Zn（NO3）2；在C点时硝酸铜反应完，因此在D点时固体为铜、银和过量的锌；故答案为：Zn2+、Ag+、Cu2+；Zn+Cu（NO3）2＝Cu+Zn（NO3）2。
20．（2022 鼓楼区二模）兴趣小组的同学对金属的某些性质进行相关探究。
【实验回顾】用图甲所示装置制取氢气。
（1）锌与稀硫酸反应的化学方程式为 。
（2）可用排水法收集氢气的原因是 。
（3）在金属活动性顺序里，金属能否置换出盐酸、稀硫酸中的氢，判断依据是 。
【发现问题】小路同学为验证上述“判断依据”，将纯锌片和纯铜片插入稀硫酸中，实验过程中偶然将两种金属触碰（如图乙），发现铜片表面产生了气泡。经检验，产生的气体仍是氢气。
【提出问题】图乙中哪种金属参与了反应？该反应的原理是什么？
【进行实验】在老师指导下，小路同学设计并进行了如下实验：
步骤1：另取纯锌片和纯铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中（如图丙），观察现象；
步骤2：用导线将纯锌片和纯铜片连接，并在两金属片之间串联一个电流表（如图丁），观察现象。
（4）步骤1观察到的现象是 。
（5）步骤2中，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转。可推知该过程中 能转化为 能。
【分析解释】图戊为步骤2的微观原理示意图（提示：图中的e﹣表示电子）。
（6）氢气是由 （填“锌片”或“铜片”）与稀硫酸反应产生的。
（7）请根据图示，从微观角度描述在铜片表面产生氢气的过程 。
【反思拓展】
（8）若按图己进行实验，电流表指针发生偏转。则石墨碳棒上 （填“有”或“没有”）气泡产生。
（9）若将图中稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流表指针也发生偏转。则 （填“锌片”或“石墨碳棒”）上会出现红色固体。
【延伸应用】一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀。造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是 （填字母）。
A.银块
B.铜块
C.锡块
D.锌块
【答案】实验回顾：（1）Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；
（2）氢气难溶于水，且与水不反应；
（3）在金属活动性顺序里，金属是否位于氢前；
进行实验：（4）锌片逐渐溶解，并产生气泡，铜片无明显现象；
（5）化学；电；
分析解释：（6）锌片；
（7）在该反应中，锌原子失去电子，电子通过导线传递到铜片处，铜片处的氢离子得到失去的电子形成H2；
反思拓展：（8）有；
（9）D。
【解析】解：实验回顾：（1）锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；故答案为：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；
（2）氢气难溶于水，且与水不反应，故可用排水法收集氢气；故答案为：氢气难溶于水，且与水不反应；
（3）在金属活动性顺序里，氢前金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，氢后金属不能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，故依据是：在金属活动性顺序里，金属是否位于氢前；故答案为：在金属活动性顺序里，金属是否位于氢前；
进行实验：（4）取纯锌片和纯铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，锌能与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜和稀硫酸不反应，故现象为：锌片逐渐溶解，并产生气泡，铜片无明显现象；故答案为：锌片逐渐溶解，并产生气泡，铜片无明显现象；
（5）步骤2中，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转，说明产生了电流，可推知该过程中化学能转化为电能；故答案为：化学；电；
分析解释：（6）由图可知，该反应中，锌失去的电子通过导线传递到铜片上，铜片处的氢离子得到电子形成H2，故氢气是由锌片与稀硫酸反应产生的；故答案为：锌片；
（7）从微观角度描述：在该反应中，锌原子失去电子，电子通过导线传递到铜片处，铜片处的氢离子得到失去的电子形成H2；故答案为：在该反应中，锌原子失去电子，电子通过导线传递到铜片处，铜片处的氢离子得到失去的电子形成H2；
反思拓展：（8）在该反应中，锌失去的电子通过导线传递到石墨碳棒上，石墨碳棒处的氢离子得到电子形成H2，故石墨碳棒上有气泡产生；故答案为：有；
（9）若将图中稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流表指针也发生偏转，是因为锌失去的电子通过导线传递到石墨碳棒上，石墨碳棒处的铜离子得到电子形成铜，故石墨碳棒上有红色固体出现；故答案为：石墨碳棒；
延伸应用：一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀，故为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属比铁活泼，锌比铁活泼，铁比锡、铜、银活泼。
故答案为：D。
1实验探究01 物质组成和性质探究
一、标签受损成分的探究
1．（2022 黔南州模拟）实验室有一瓶常用的无色液体的标签模糊了（如图），为确定该瓶溶液的溶质是什么，同学们进行了如下探究。
【提出问题】这瓶溶液的溶质是什么？
【作出猜想】
猜想一：氢氧化钠
猜想二：碳酸氢钠
猜想三：碳酸钠
猜想四：硝酸钠
【查阅资料】碳酸氢钠溶液显碱性，碳酸氢钠溶液不与氯化钙溶液反应。
【实验探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
（1）小风取2mL该无色溶液于试管中，滴加 溶液变红 猜想一、二成立 猜想三、四不成立
（2）小丽取2mL该无色溶液于试管中，加入3mL稀盐酸 立即产生气泡 猜想 不成立
【交流讨论】
（1）同学们认为小风的实验结论不正确，理由是 。
（2）为了确定该无色溶液的溶质到底是什么，小红继续进行实验：取2mL该无色溶液于试管中，滴加氯化钙溶液，边加边振荡，观察到产生白色沉淀，由此得出猜想 成立，反应的化学方程式为 。
【应用提升】
现实验室中有两瓶失去标签的无色溶液，已知它们分别是碳酸钠溶液和稀盐酸中的一种，下列四种试剂中，不能将上述无色溶液一次鉴别出来的是 （填字母序号）。
A.紫色石蕊溶液
B.铜片
C.氢氧化钡溶液
D.氢氧化钠溶液
2．（2022 北流市模拟）在整理实验室时，同学发现9瓶不同的溶液（见如图1所示），其中5、6、7、8、9号试剂瓶标签完全破损，3、4号试剂瓶标签部分破损。查阅药品记录单可知，3、4、5、6、7、8、9号溶液分别是20%浓氨水、10%NaOH溶液、饱和石灰水、10%Na2CO3溶液、10%CuSO4溶液、10%CaCl2溶液、10%稀盐酸中的一种。化学小组同学进行了以下实验探究。
【实验目的】①给试剂瓶贴上正确的标签；②探究部分溶液混合发生的反应。
【查阅资料】①CaCl2溶液呈中性，能与Na2CO3发生复分解反应；
②Ca（OH）2+NaHCO3═CaCO3↓+NaOH+H2O
NaOH+NaHCO3═Na2CO3+H2O。
【实验探究】
（1）7瓶标签缺失的试剂瓶中，打开5号试剂瓶瓶塞后闻到刺激性气味，7号试剂瓶溶液呈蓝色。5号、7号试剂瓶中的溶液分别是 、 。
（2）分别取3、4、6、8、9号溶液于5支试管中，向其中分别滴加1号溶液，发现3、4、6号溶液变红色，说明这3种溶液呈 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）；由该实验可确定的溶液为 （写出试剂瓶编号及相应的溶液名称）。
（3）分别取8号5.55g和9号3.65g溶液，混合均匀后，逐滴加入3号溶液（如图2所示）。首先观察到有气泡冒出，然后有沉淀析出。加入3号溶液的质量与产生气体或沉淀的质量关系如图3所示，加入3号溶液的质量与溶液pH的变化关系如图4所示。根据图示完成下列问题：
①滴加3号溶液是 ；9号溶液是 ；
②图4中h→k段发生反应的化学方程式为 。
（4）取6号溶液于试管中，逐滴加入一定量的2号溶液，观察到溶液变浑浊，过滤，则滤液中含有的溶质可能为①NaOH；②Na2CO3；③NaOH和Na2CO3；④NaOH和Ca（OH）2；⑤ 。
【实验反思】分析上述实验，下列说法不正确的是 （填字母序号）。
A．碳酸氢钠既能与碱反应，又能与酸反应
B．4号试剂可能是部分变质的氢氧化钠溶液
C．该实验无法确定各种试剂，没有完成实验目的①
D．图3中b→c段反应过程中溶液的pH变化情况可用图4中h→k段表示
3．（2022 陕西模拟）同学们从试剂柜中拿出一瓶标签破损的无色溶液，只能依稀看到“SO4”的字样。
【提出问题】这瓶到底是什么溶液呢？
【做出猜想】同学们根据药品柜中保存药品，做出如下猜想：
猜想一：可能是H2SO4溶液
猜想二：可能是BaSO4溶液
猜想三：可能是Na2SO4溶液
猜想四：可能是CuSO4溶液
猜想五：可能是（NH4）2SO4溶液
【讨论交流】经过讨论，大家一致认为猜想二、四不成立，理由是： 。
【查阅资料】Na2SO4溶液呈中性，（NH4）2SO4溶液呈酸性
【实验探究】分别取少量瓶内试液于试管中进行如下实验：
实验操作 实验现象 实验结论
（1）加入 后加热，在试管口放一根湿润的无色酚酞试纸 无刺激性气体产生，酚酞试纸不变色 猜想五不成立
（2）加入紫色石蕊试液 猜想三不成立
为进一步证实猜想一是否成立，同学们又取两份瓶内试液进行了下列实验：
实验操作 实验现象 实验结论
（3）加入少量铁粉 猜想一成立，溶液是硫酸溶液。
（4）加入一根生锈的铁钉 铁锈消失，溶液由无色变黄色
硫酸除铁锈的化学反应方程式为 。
【反思】有同学认为向该待测试液中加入Ba（NO3）2溶液，也能证明该溶液是硫酸，简述你的看法和原因： 。
4．（2022 庐阳区二模）酸在工业、医药等领域的应用特别广泛，其中最常见的就是盐酸和硫酸。化学兴趣小组对酸的相关性质展开了如下项目式探究：
【任务一】初识盐酸和硫酸
（1）某瓶酸溶液由于标签被腐蚀（如图1），无法看清药品名称和化学式。根据残留的部分信息可以判断出该酸为： （写出化学式）。
【任务二】探究酸的共性
实验①：小组同学用紫茄子皮自制了酸碱指示剂，滴加至盐酸和硫酸中都能变成桃红色。
实验②：分别将大小相同的金属铝、锌、铁放入等体积等浓度的稀硫酸溶液中，观察实验现象，结果发现铝表面开始时并没有气泡产生。
实验③：向某固体滴加足量稀盐酸溶液，产生大量气泡。
（2）盐酸、硫酸都能使指示剂变色的本质原因是溶液中都含有 （写出离子符号）。
（3）写出铁与稀硫酸反应的化学方程式 ；铝和稀硫酸反应为什么刚开始没有气泡产生 。
（4）小组同学根据实验③中的现象判断该固体一定是活泼金属。你认为他的说法是否正确？理由是： 。
注意：若答对以下问题可奖励3分，化学试卷总分不超过40分
【任务三】再探盐酸和硫酸
盐酸和硫酸中酸根离子不同，与其它物质反应，也可体现酸的个性。
【进行实验】：同学对这个问题进行了如下探究：用滴定管分别向Ba（OH）2溶液中匀速滴加稀盐酸和稀硫酸，观察现象并绘制出电导率随时间变化的曲线（如图2）。
【查阅资料】1.电导率传感器可通过电脑软件记录溶液中导电情况；
2.电导率与溶液中离子浓度有关。
【进行实验】
（5）向Ba（OH）2溶液中匀速滴加稀盐酸（如图3），并绘制出曲线1，其中曲线1点M处烧杯中溶液溶质有 （写化学式）。曲线2表示的是向Ba（OH）2溶液中匀速滴加稀硫酸时溶液的导电性的变化情况，该反应的微观本质如图4，将图补充完整。
【分析与结论】
（6）根据该实验，下列所得结论正确的是 （填序号）
A．溶液离子浓度越大，电导率越强
B．N点和Q点是中和反应的结束点
C．随着酸的不断增加，电导率最终趋近于稳定值
D．往氢氧化钡溶液中滴加盐酸和硫酸溶液时现象相同
5．（2022 日照一模）小明在实验室发现一瓶久置且标签受损的药品（如图），根据你的判断该药品不可能是 。
A.氧化物 B.酸 C.碱 D.盐
经查阅药品管理记录发现，此药品可能是氢氧化钾。
【查阅资料】：①KOH与NaOH的化学性质相似，在空气中容易变质。
②K2CO3溶液呈碱性，KCl溶液呈中性。
KOH变质的原因是 （用方程式解释）。
小明欲对其成分进行实验探究，他做了如下猜想。
【猜想假设】：
猜想I：成分可能是KOH；
猜想II：成分可能是 ；
猜想III：成分可能是K2CO3。
【进行实验】：
实验操作步骤 实验现象 实验结论
（1）取少量样品于试管中，加入足量的稀盐酸 有气泡产生 假设 Ⅰ 不正确
（2）另取少量样品于试管中，加水溶解，加入过量 的 溶液，振荡，静置 有白色沉淀产生 猜想Ⅱ正确
（3）取（2）中上层清液，滴加无色的酚酞试液
为了除去已经变质的物质提纯KOH，小明设计了如图2方案：
①操作1、2、3中都要用到的一种玻璃仪器是 ；在操作3的作用是 。
②下列溶液，可以用作a溶液的是 。
A.稀盐酸 B.氯化钡溶液 C.氢氧化钡溶液 D.澄清石灰水
【拓展应用】：完全变质的KOH也有利用价值，从K2CO3的组成或性质看，K2CO3在农业上的用途是
（填一种即可）。
二、混合物中各成分的探究
6．（2023 海陵区校级模拟）铜以及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
Ⅰ.铜的应用
（1）我国是世界青铜器之乡。如图为三星堆青铜立人像，立人像表面出现绿色物质，主要成分是碱式碳酸铜[化学式为Cu2（OH）2CO3]，根据化学式推测可能是铜和氧气、水、 等物质反应的结果。碱式碳酸铜被认为是“无害锈”，请结合图2分析原因是 。
（2）生活中常用铜作导线，主要是利用铜具有良好的 性。
Ⅱ.铜的冶炼
（3）西汉时《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，其中涉及的化学方程式为 ，属于 反应。（填基本反应类型）
（4）我国古代制黄铜的原理如图3所示。
①混合均匀前常将炉甘石、木炭等原料粉碎，其目的是 ；
②高温还原过程中涉及的主要反应有C+2Cu2O4X+CO2↑，则X的化学式为 ；得到的黄铜与纯铜相比硬度 ；
③为了测定某铜锌混合物中铜的质量分数，取10g该混合物粉末加入足量稀硫酸，产生氢气0.1g。试求：该混合物中铜的质量分数。（写出计算过程）
Ⅲ.铜的性质
某学习小组将螺旋状铜丝灼烧至红热，迅速伸入足量的质量分数为25%的稀硫酸中，观察到溶液中有红色固体产生，将铜丝取出洗净；重复上述实验2～3次，红色固体逐渐增多，沉淀后滤出红色固体，滤液呈浅蓝色。
【提出问题】红色固体是什么？
【查阅资料】
①Cu与O2在高于900℃时会反应生成红色的Cu2O。
②Cu2O+H2SO4═Cu+CuSO4+H2O；Cu2O+H22Cu+H2O。
③无水硫酸铜为白色固体，遇水会变为蓝色。
【提出猜想】同学们认为红色固体全部是Cu，不含Cu2O。
【实验验证】学习小组取经过干燥的红色固体，采用如图4装置验证猜想。
（5）实验时，先向装置中通入一段时间氢气，再开始加热，目的是 。
（6）实验中观察到 （填实验现象），说明红色固体中含有Cu2O。
【继续追问】Cu2O能与H2SO4发生反应，为什么稀硫酸足量但固体中仍含有Cu2O？
【提出猜想】可能是由于稀硫酸的浓度随着反应的进行逐渐减小，Cu2O与H2SO4反应变慢，Cu2O没有完全反应，故红色固体中仍含有Cu2O。
【设计方案】请你设计实验方案验证Cu2O与H2SO4反应快慢与稀硫酸的浓度有关，简述实验方案 。（实验中须使用的试剂：Cu2O、质量分数为5%和40%的稀硫酸）
7．（2023 秦都区校级一模）为探究盐酸的化学性质，某化学小组做了如下实验：
（1）试管A中可观察到紫色石蕊溶液变为 色。
（2）要全面验证酸的化学性质，试管B中的固体是 （填化学式，写一种即可）。
（3）将反应后试管D、E中的废液倒入一个洁净的烧杯中，观察到烧杯中先有气泡产生，后有白色沉淀出现。将烧杯中的混合物过滤，得到白色沉淀和无色滤液。同学们对滤液中溶质的成分进行探究。
【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？
【作出猜想】
猜想一：NaCl
猜想二：NaCl和CaCl2
猜想三：
猜想四：NaCl、CaCl2和Na2CO3
同学们一致认为猜想四不成立，理由是 （用化学方程式解释）。
【设计实验】请完成实验报告。
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量滤液于试管中，滴加适量的碳酸钠溶液 无明显现象 猜想三成立
取少量滤液于试管中，滴加适量稀盐酸
【交流反思】
滤液中一定没有HCl，理由是 。
8．（2023 苏州模拟）金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具，在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题：
Ⅰ.铁与铁的化合物
（1）金属在生产和生活中有着广泛的用途，铁是目前世界上使用最多的金属。如图是铁原子的结构示意图，其最外层电子数为 。
（2）铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用其中碳酸亚铁（FeCO3）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成的物质被人体吸收，能促进血红蛋白的生成，写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式 。
Ⅱ.钢铁的冶炼
《天工开物》中记载的“炒钢法”，该方法的生产过程如图所示。
资料：潮泥灰主要成分是石灰石。
（3）在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行的目的是 。
（4）不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。
Ⅲ.金属的锈蚀
（5）铁生锈的原理：
写出Fe（OH）2转化为Fe（OH）3的化学方程式 。
（6）某小组同学利用手持数据采集器，测定铁钉与不同溶液（浓度相等）接触生锈时氧气浓度的变化，装置及数据如图：
①实验所用三种溶液中，铁钉接触到 溶液（填化学式）更容易生锈。
②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象。关于铁生锈快慢的问题，你能得出的结论是： 。
（7）不但铁会生锈，其他金属也会生锈。
自然界中存在少量铜单质，古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈。铜生锈时发生反应：2Cu+X+O2+H2O＝Cu2（OH）2CO3，其中X的化学式为
Ⅳ.拓展：测定还原性铁粉的组成
还原性铁粉中含有少量FexCy，小组同学在老师的指导下进行以下实验。
【资料】：①Fe，FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物。
②FexCy不与酸反应。
③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物
【实验1】：取29.80g样品，加入足量稀H2SO4，充分反应后生成1.00gH2。
【实验2】：另取29.80g样品，按如图进行实验。
实验后A中固体全部变为红棕色，装置B的质量增加了0.44g。
（8）A中红棕色固体的化学式是 。
（9）FexCy中，x：y＝ 。
（10）若用空气（过量）替代O2进行实验，测得x：y的值 （填偏大、偏小或不变），可能的原因是 。
9．（2023 安徽模拟）学习了常见的酸和碱以后，同学们用学过的酸碱知识对日常生活中的现象进行分析，下面是他们的项目式探究学习。
【探究一】2021年12月9日，我国“天宫课堂”第一课成功授课。兴趣小组同学对其中的“泡腾片实验”很好奇，于是开展如下探究。
【查阅资料】
①维生素C（C6H8O6）具有增强机体抵抗力，预防和治疗坏血病等作用。某品牌维生素C泡腾片主要成分如图二。
②柠檬酸为食用酸类，由碳、氢、氧三种元素组成，可增强体内正常代谢，适当剂量对人体无害。柠檬酸易溶于水，20°C时，其2%水溶液的pH为2.1。
【提出问题】维生素C泡腾片溶于水后产生的气体是什么？
【猜想与假设】
【猜想一】CO
【猜想二】H2
【猜想三】N2
【猜想四】O2
【猜想五】CO2
①同学甲认为猜想一和猜想二不成立，不可能含有CO和H2，因为从药品安全角度考虑，H2易燃易爆，CO易燃易爆、有毒。
②同学乙认为猜想产生的气体也不可能含有N2，因为 。
③同学丙认为该气体可能含有O2、CO2中的一种或两种。
【进行实验】
实验编号 实验操作 实验现象 实验结论
Ⅰ 将一片维生素C泡腾片放入装有水的试管中 有大量气泡产生 ——
Ⅱ 将带火星的木条伸入试管 带火星的木条没有复燃 该气体中不含O2
Ⅲ 将气体通入澄清石灰水中 澄清石灰水变浑浊 该气体中含有
【解释与结论】
（1）同学丁认为带火星的木条没有复燃，不能确定该气体中不含O2，理由是 。
（2）图二主要成分碳酸氢钠在医疗上是治疗胃酸过多的药剂之一，写出该反应的化学方程式 。
【反思与评价】联系生活常识，说说保存药品的注意事项是 。（写一条即可）
【探究二】同学们发现实验Ⅲ向饱和澄清石灰水中通入二氧化碳，结果发现开始澄清石灰水变浑浊，继续通气，发现变浑浊的石灰水又变澄清，同学们对此又展开探究。
同学们取2mL饱和澄清石灰水于试管中，用4mL蒸馏水稀释，向其中缓慢通入足量CO2。测定反应过程中的电导率变化如图三所示。（忽略反应前后溶液体积的变化）
【查阅资料】
材料一：实验中通常用电导率来表示溶液传导电流的能力；溶液的导电力越强，溶液的电导率越大。
材料二：单位体积溶液中某离子的个数越多，则该离子的浓度越大，溶液的导电能力越强。相同浓度的不同离子导电能力不同。
材料三：Ca（OH）2溶于水能完全解离出Ca2+和OH﹣。
（1）CaCO3遇到溶有CO2的水时，能反应生成易溶于水的Ca（HCO3）2，Ca（HCO3）2在水中能完全解离出Ca2+和。
（2）石灰水中通入CO2气体，溶液的电导率开始逐渐降低的主要原因是 。
（3）反应最终电导率的稳定值低于初始值的可能原因是 。
10．（2022 阳信县校级模拟）某实验小组设计并完成了如图所示的实验。
（1）丙同学实验中所发生反应的化学方程式为 。乙同学实验试管中的反应现象 。
【在阅资料】CaCl2、NaCl的溶液是中性，Na2CO3溶液显碱性。
【实验探究一】确定甲、乙同学上述实验后所得溶液中的溶质。
（2）取甲所得溶液少许，加入石蕊试液，溶液显红色，甲所得溶液中一定含有的溶质是 （写化学式）。
（3）取乙所得溶液少许，加入酚酞试液，溶液显红色，乙所得溶液中一定含有的溶质是NaCl、Na2CO3。
【实验探究二】确定甲、乙同学上述实验所得溶液混合后的成分。
（4）甲、乙同学把上述实验所得溶液倒入同一废液缸中，观察到先有气泡产生，后有白色沉淀生成。该白色沉淀是 （写名称）。同学们将烧杯内的物质进行过滤，对所得滤液的溶质成分进行探究。
【提出猜想】
（5）甲同学猜想：NaCl；
乙同学猜想：NaCl、CaCl2；
丙同学猜想：NaCl、CaCl2、HCl；
【交流讨论】
（6）我们认为丙同学的猜想一定不正确，理由是 。
【设计实验】
请设计实验证明乙猜想正确。
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量滤液于试管中，向其中 滴加 溶液。 有白色沉淀生成 乙猜想成立。
三、物质元素组成的探究
11．（2022 汕头二模）疫情期间我国仅用10天就建造了火神山医院，其建材使用了HDPE膜，它具有良好的抗冲击性和防潮性，某项目学习小组对HDPE膜进行了以下探究。
【查阅资料] 碱石灰的主要成分是NaOH和CaO；②HDPE膜不含氮元素
【提出问题]HDPE膜由什么元素组成？
【进行实验】称取2.8gHDPE膜，按图所示组装仪器，先通入氮气，再点燃酒精灯、通入一定量氧气使HDPE膜充分燃尽，实验中装置B、C、D、E、F对能吸收的气体均完全吸收。
【记录数据】
B装置总质量/g D装置总质量/g E装置总质量/g
点燃酒精灯前 120 120 120
实验结束后 123.6 120 128.8
【讨论交流】
（1）实验前通入氮气的目的是 ，装置B质量增加，说明HDPE膜燃烧产物有 （填化学式）。
（2）装置C中的实验现象 ，该反应化学方程式为 。
（3）装置F的作用是 。
（4）根据实验数据和现象判断：HDPE膜中一定含有 、 （填元素符号）。
（5）根据实验数据判断：HDPE膜中 （填“含”或“不含”）氧元素。
【反思评价】化学实验中如果产生了尾气，需对尾气进行处理，其目的是 。
12．（2022 会昌县模拟）因发现青蒿素而获诺贝尔奖的科学家屠呦呦还发现了双氢青蒿素。查阅资料可知，双氢青蒿素由碳、氢、氧三种元素组成。为测定双氢青蒿素中碳、氢、氧三种元素的质量比，兴趣小组进行了以下探究。
【设计实验】兴趣小组设计并进行了如图一所示的实验。（装置气密性良好）
将7.1g双氢青蒿素放在装置C的玻璃管中，燃烧至无固体灰分残留。
（1）装置A、B中盛放的试剂依次为 ， 。
（2）装置F的作用是 ，装置E中反应的化学方程式是 。
【记录数据】加热前，先通入空气一段时间，再称量装置D的质量、装置E和F的总质量（反应前的质量）。双氢青蒿素完全反应后，停止加热，继续通入空气一段时间，再次称量装置D的质量、装置E和F的总质量（反应后的质量）。实验数据如右表所示。
装置 反应前的质量/g 反应后的质量/g
D 74.7 80.1
E和F 80.3 96.8
【实验结论】（3）根据表中数据分析，双氢青蒿素中碳、氢、氧三种元素的质量比是 。
【拓展分析】（4）双氢青蒿素分子中碳、氢、氧三种原子的个数比是 。
【实验反思】（5）实验过程中加热前要先通入空气一段时间，该操作的作用是 。
（6）有同学建议，为使实验结果更准确，需要在装置C和D之间增加图二所示的装置，其目的是 。
13．（2022 海门市一模）火锅是我国独创的美食，历史悠久。固体酒精是火锅常用的一种燃料。
【固体酒精的制备】制取固体酒精的一种方法如下：步骤一：将硬脂酸固体溶解在 60℃的酒精中，并用玻璃棒充分搅拌。步骤二：将氢氧化钠固体溶解在 60℃的酒精中，并用玻璃棒充分搅拌。步骤三：将得到的两种溶液趁热混合，自然冷却即可得到固体酒精。
（1）硬脂酸与氢氧化钠溶解时，用玻璃棒不断搅拌的目的是 。实验中使用 60℃左右的酒精，温度不宜过高的可能原因是 。
（2）两种溶液混合时，硬脂酸（C17H35COOH）和NaOH发生反应生成硬脂酸钠（C17H35COONa）。其化学方程式是 。
（3）生产中，原料的质量比与固体酒精燃烧后残渣量的关系如图1所示。判断制取时硬脂酸与氢氧化钠最佳质量比为 。理论上硬脂酸与氢氧化钠恰好反应的质量比为3：0.42，实际投料时氢氧化钠稍过量的原因是 。
【燃烧产物的探究】固体酒精燃烧时，硬脂酸钠可完全转化为硬脂酸和氢氧化钠，硬脂酸和酒精均可完全燃烧。
（4）利用如图2的实验进行探究，观察到干冷烧杯内壁出现小水珠，涂有澄清石灰的烧杯内壁出现明显的白膜，由此可得出固体酒精中一定含有 元素。燃烧后，燃烧匙中有白色固体剩余。小明同学认为是NaOH，小王同学认为是燃烧生成的CO2与NaOH反应后的Na2CO3。于是进行下列实验。
（5）将白色固体加水溶解，滴入无色酚酞，溶液变红色，小明认为自己的说法正确。小王同学认为不合理，理由是 。
（6）请你设计实验方案验证白色固体是NaOH还是Na2CO3，说明白色固体是NaOH。（实验中需用药品：蒸馏水、BaCl2溶液）
14．（2022 拱墅区模拟）甲、乙两位同学查阅资料知：CH4和CO两种气体均具有可燃性和还原性。他们想对CH4的还原性进行研究。
【提出假设】他们对CH4还原CuO的产物提出了以下假设：
假设1：Cu、CO、CO2
假设2：Cu、CO、H2O
假设3：Cu、CO2、H2O
假设4：Cu、CO、CO2、H2O
其中哪个假设不合理，并写出原因 。
【进行实验】
（1）甲同学用图1装置进行定性检验（假设药品都是足量的）。已知：白色的无水硫酸铜粉末遇水变蓝，氢氧化钠溶液可以吸收CO2，浓硫酸可以吸收水蒸气。
为了尽可能多地检验出CH4还原CuO的产物，则装置正确的连接顺序是（填写字母，装置可重复使用）：A→B→ →D
（2）乙同学用图2装置进行定量测定（假设药品都是足量的）。实验过程中记录的数据如表。
装置序号 M N P
实验前装置的质量 150 156.6 256.8
实验后装置的质量 145.6 159.3 259.0
由以上数据可推测，假设 合理。
15．（2022 江津区模拟）学习小组的同学对“塑料”的元素组成进行了探究，实验装置如图所示。有所学知识回答：
查阅资料：
（1）“塑料”可能含有C、H、O中的两种或三种元素；
（2）碱石灰的主要成分是生石灰和氢氧化钠固体；
（3）20℃时，Ca（OH）2和Ba（OH）2溶解度分别为：0.165g、2.1g。
（1）装置A中发生反应的化学方程式是 。
（2）装置B中浓硫酸的作用是 。
（3）“塑料”元素组成的探究
①实验时，先往装置中通一段时间的O2再加热，实验中有下列变化。
变化1：D瓶增重变化；2：E中出现浑浊。
根据变化 （填“1”或“2”），可知塑料中含有C元素。
②根据上述变化仍无法确定塑料的元素组成，还需要测定 （填序号），并进行定量分析才能得出结论。
a.实验前C中“塑料”的质量
b.D瓶增重的质量
c.E瓶增重的质量
（3）讨论与反思
①C中用Ba（OH）2溶液而不用Ca（OH）2溶液的原因是： 。
②若没有F装置，会使测得的碳元素质量 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
四、金属活动顺序的探究
16．（2023 定远县校级一模）为探究金属M与Fe、Zn的金属活动性强弱，某兴趣小组同学设计了如图实验装置。
【探究一】探究三种金属的活动性
实验操作 实验现象
1.将三种金属片分别置于容器中，关闭止水夹K1、K2。 无
2.向容器甲中注入适量稀盐酸，充分反应 产生气泡，Fe片完全消失
3.打开止水夹K1，使甲中溶液全部进入乙中 无任何现象
4.打开止水夹K2，使乙中溶液全部进入丙中，并充分反应 产生气泡，Zn片表面变黑。最终仍有固体存在
【结论1】三种金属的活动性由强到弱为 。
【探究二】探究反应后丙中溶液和固体的成分
【提出猜想】同学们对反应后丙中溶液成分作出如下猜想：
猜想①只有ZnCl2
猜想②有ZnCl2、FeCl2
猜想③有ZnCl2、FeCl2和HCl
【讨论与交流】小组同学经过分析发现，上述猜想中有一个不成立。
请你结合【探究一】中的实验现象判断，猜想 不成立!
【实验验证】为证明另两个猜想究竟哪一个成立，同学们有进行下面的实验：
取适量丙中溶液于另一支试管，插入Zn片，无任何现象。
【结论2】猜想 成立。
【分析与反思】根据【结论2】 （填“能”或“不能”）确定反应后丙中固体的成分，理由是 。
17．（2022 全南县模拟）小明发现家用电热水壶内胆标注“304”字样。为了解其含义及材质成分，兴趣小组开展了如下探究。
【查阅资料】①食品级304不锈钢是指含铬18%、镍8%以及其他金属和非金属的不锈钢。
②铬（Cr）是一种银白色金属在空气中能形成一层致密的氧化膜。
【交流讨论】（1）“304不锈钢”属于是 （选填“合成材料”、“金属材料”或“复合材料”）。
（2）“304不锈钢”加入铬的目的是 。
【提出问题】铬、铁、铜金属活动性强弱顺序如何？
【猜想与假设】
猜想1：Cr＞Fe＞Cu；
猜想2：Fe＞Cr＞Cu；
猜想3： 。
【查阅资料】铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【进行实验】取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮，再分别放入装有等量等浓度的稀硫酸的试管中。
实验步骤 实验现象 实验结论
①将铁片放入稀硫酸中 铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色 猜想 成立
②将铬片放入稀硫酸中 铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色
③将铜片放入稀硫酸中
【反思评价】
（1）比较金属与酸反应快慢，需控制的变量有 。（填序号）
A.金属片的质量
B.加入酸的时间
C.试管体积
D.酸溶液中溶质的质量分数
（2）步骤②中发生反应的化学方程式为 。
18．（2023 濉溪县校级一模）金属在生产生活中有着重要的用途。某化学兴趣小组的同学在老师的指导下对金属的有关性质进行如下探究：
【探究一】比较金属活动性
【实验方案】如图所示，向四支试管中分别加入等体积等质量分数的稀硫酸，分别放入相同形状大小的锌片、铁片、铜片，铁片与铁粉质量相等。
【实验现象】试管A、B.、中均产生气泡，C中无明显现象。
（1）由试管B、C中现象可推出两种金属的活动性强弱是：铜比铁 （填“强“或“弱”）。
（2）通过比较A、D的反应现象，不能得出铁、锌两种金属的活动性强弱，原因是 。
（3）试管B、D中铁片和铁粉均无剩余，所得溶液溶质质量分数：B D（填“＞”或“＜“或“＝”）。
【探究二】铜与硫酸反应
老师告诉同学们，铜在一定条件下能与硫酸反应。同学们在老师的帮助下继续实验。取大小相同的光亮足量铜片，依次加入配制好的不同浓度的硫酸中，用酒精灯充分加热，观察到的现象如表所示：
铜片与不同浓度硫酸溶液加热后的实验现象
浓度 31% 43% 54% 63%
实验现象 加热20min，铜片表面光亮 加热20min，铜片表面光亮 加热20min，铜片表面光亮 加热20min，铜片表面光亮
浓度 72% 81% 86% 92%
实验现象 加热9min后，铜片表面开始变黑，20min时反应剧烈 加热5min后，铜片表面开始变黑，10min时反应剧烈 加热3min后，铜片表面开始变黑，10min时反应剧烈 加热2min后，铜片表面开始变黑，5min时反应剧烈
铜片表面都有很多气泡产生，同时产生刺激性气味的气体，溶液变成蓝色
（4）根据表格中反应现象，铜与浓硫酸反应会生成水和 ， （填化学式），三种物质中所含的氧元素化合价都为 。
注意：若答对（5）、（6）两小题奖励3分，化学总得分不超过40分。
【拓展延伸】
（5）分析表格，请写出铜与硫酸发生反应的条件： 。
（6）同学们发现铜片与浓硫酸反应一段时间后，不再有气泡冒出，反应停止，铜片依然存在，向其中滴入紫色石蕊溶液发现变为红色。请说明反应停止的原因 。
（1）弱；（2）金属与酸的接触面积不同；
（3）＝；
（4）CuSO4；SO2；﹣2；
（5）硫酸的浓度大于63%，且加热；
（6）随着反应的进行，浓硫酸的质量分数逐渐变小，稀硫酸与铜不反应。
19．（2022 蚌埠一模）为研究“影响金属与酸反应剧烈程度的因素”，兴趣小组的同学进行了如下探究。
【提出问题】金属与酸反应的剧烈程度受哪些因素的影响？
查阅资料：已知9.8%H2SO4溶液和7.3%HCl溶液中H+浓度相同，但酸根离子不同。
【作出假设】猜想Ⅰ.可能与酸根离子有关；猜想Ⅱ.可能与盐酸的浓度有关；猜想Ⅲ.可能与 有关。
【实验探究】实验所用金属均已用砂纸打磨。
（1）实验一：为探究猜想Ⅰ，小明同学分别在两支试管中放入相同质量、相同表面积的铝，然后分别加入等体积、等浓度的稀硫酸，一支试管中加入少量硫酸钠，向另一支试管中加入少量 （填序号），做对比实验。
A.硫酸铜
B.氯化钠
C.浓盐酸
通过对比实验，观察到现象 ，则猜想一成立。
（2）实验二：为探究猜想Ⅱ，小王同学利用下图1装置进行对照实验，使等质量且过量的锌片分别与等体积、浓度为5%和15%的稀盐酸反应。该实验中比较化学反应速率的方法是 。检查该装置气密性的方法是 。
（3）实验三：小军同学用压强传感器替换注射器进行数字化实验，测得两次实验压强随时间的变化关系曲线如图2所示。请你根据该图中信息：
①反应时A曲线始终高于B曲线可以得出的结论： 。
②化学反应结束后A、B两条曲线都下降的原因是 。
【拓展延伸】已知一种金属加入比它活动性弱的两种金属化合物的混合溶液中，先置换出活动性最弱的金属。小强同学向一定质量的硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入锌粉，溶液质量与加入锌的质量关系如图3所示。在A点时，溶液里含的金属阳离子有 （写离子符号），BC段发生反应的化学方程式为 。
20．（2022 鼓楼区二模）兴趣小组的同学对金属的某些性质进行相关探究。
【实验回顾】用图甲所示装置制取氢气。
（1）锌与稀硫酸反应的化学方程式为 。
（2）可用排水法收集氢气的原因是 。
（3）在金属活动性顺序里，金属能否置换出盐酸、稀硫酸中的氢，判断依据是 。
【发现问题】小路同学为验证上述“判断依据”，将纯锌片和纯铜片插入稀硫酸中，实验过程中偶然将两种金属触碰（如图乙），发现铜片表面产生了气泡。经检验，产生的气体仍是氢气。
【提出问题】图乙中哪种金属参与了反应？该反应的原理是什么？
【进行实验】在老师指导下，小路同学设计并进行了如下实验：
步骤1：另取纯锌片和纯铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中（如图丙），观察现象；
步骤2：用导线将纯锌片和纯铜片连接，并在两金属片之间串联一个电流表（如图丁），观察现象。
（4）步骤1观察到的现象是 。
（5）步骤2中，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转。可推知该过程中 能转化为 能。
【分析解释】图戊为步骤2的微观原理示意图（提示：图中的e﹣表示电子）。
（6）氢气是由 （填“锌片”或“铜片”）与稀硫酸反应产生的。
（7）请根据图示，从微观角度描述在铜片表面产生氢气的过程 。
【反思拓展】
（8）若按图己进行实验，电流表指针发生偏转。则石墨碳棒上 （填“有”或“没有”）气泡产生。
（9）若将图中稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流表指针也发生偏转。则 （填“锌片”或“石墨碳棒”）上会出现红色固体。
【延伸应用】一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀。造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是 （填字母）。
A.银块
B.铜块
C.锡块
D.锌块
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