题型 实验探究题&

一、科学探究题

1. 难度：中等

（2019牡丹江改编）人类对金属的使用历经了青铜器时代、铁器时代，而铝的使用比铜和铁晚得多。

（提出猜想）使用金属的早晚可能和金属的活动性顺序有关。

（知识回顾）铝在常温下就能与氧气反应，写出该反应的化学方程式_____；铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但高温时能与氧气反应。

（归纳总结）铝比较活泼，铁、铜次之。

（实验探究）为了进一步探究铝、铁、铜的活动性顺序，兴趣小组设计了如下实验：

小明在实验前对金属进行打磨，目的是_____；

步骤	现象	结论
①	甲、乙试管中都有气泡产生，乙试管中的溶液_____，丙试管中无现象	三种金属的活动性顺序为_____
②取打磨过的铝片放入新配制的硫酸亚铁溶液中	铝片的表面有黑色固体生成，溶液颜色变浅

（反思评价）小刚认为上述实验方案可以优化，一次性比较出三种金属的活动性顺序，他选用的药品是_____。

（表达交流）小组同学一致认为实验后的废液直接排放会腐蚀管道并造成污染，需要倒入废液缸中处理。小组同学向废液中加入适量的_____除掉了他们实验后废液中的Cu^2＋和H^＋。

（拓展延伸）矿物资源有限，而且不能再生。请你写出一条保护金属资源的有效途径：_____。

2. 难度：简单

我国发行的第五套人民币中，铸造1元、5角和1角硬币的主要材料含有铁、镍(Ni)、铜等。某化学兴趣小组的同学对三种金属的活动性强弱十分感兴趣，在老师的帮助下进行了以下探究：

（知识回顾）根据金属活动性顺序可知金属铁比铜活泼，铁可以从铜的盐溶液中将铜置换出来，写一个表示该反应的化学方程式___________。

（猜想与假设）根据所学知识，猜想三种金属的金属活动性顺序：

猜想一：Fe＞Cu＞Ni　

猜想二：Ni＞Fe＞Cu

猜想三：_________

兴趣小组的同学设计了以下方案来进行探究。

（实验设计一）取三根用砂纸打磨过的三种金属丝，分别插入盛有稀盐酸的试管中。一段时间后观察到插有铁丝和镍丝的试管中________________，插有铜丝的试管中无明显现象。说明铁丝和镍丝均能与稀盐酸反应，铜丝不与稀盐酸反应，证明猜想______错误。只用稀盐酸无法比较出以上三种金属的活动性顺序。

（实验设计二）把一根打磨光亮的铁丝插入到盛有NiCl₂溶液的试管中，一段时间后观察到铁丝表面有金属固体析出，结合（实验设计一），可知猜想________成立。

（反思与交流）在NiCl₂溶液和CuCl₂溶液的混合液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤得到滤渣和滤液，向滤渣中加入足量稀盐酸，有气泡出现，则滤渣中一定存在的物质是_____(填化学式，下同)，滤液中可能含有的物质是_________________。

3. 难度：困难

兴趣小组在课外实验中意外发现：将镁条放入Na₂CO₃溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成。小组同学对此进行了系列探究活动。

探究1：反应产生的气体是什么？

（作出猜想）小组同学经查阅资料和讨论，根据化学变化过程中元素不变，且反应物中含有_____三种元素，作出如下猜想：

①氢气；②二氧化碳；③氢气和二氧化碳。

（实验1）取适量镁条、100 mL Na₂CO₃溶液于反应装置A中，按如图1所示方案进行实验，B中石灰水不变浑浊；C处气体燃烧，烧杯内壁有水珠。说明猜想①正确。

（1）反应装置A应选用图2中的_____（填写序号）。

（2）小组同学讨论认为，上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。你的改进方案是_____。

探究Ⅱ：快速产生气体的原因是什么？

（查阅资科）镁与水缓慢反应生成氢气：Na₂CO₃溶液显碱性，其溶液中除Na⁺、CO₃^2﹣外，还有OH⁺。

（作出猜想）可能是Na₂CO₃溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。

（实验2）按图3所示方案进行实验。G、I中缓慢产生气泡，H中快速产生较多气泡，说明是CO₃^2﹣而不是Na⁺、OH^﹣促进了镁与水的反应。

（1）G中实验的作用是_____。

（2）试剂X是_____。

探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO₃？

（实验3）取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO₃．试剂Y及实验现象为_____，该反应的化学方程式为_____。

反思交流：有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发，通过深入研究而实现的。

4. 难度：中等

（2019安徽改编）某兴趣小组为探究金属活动性强弱，分别做了镁、铝、铜与稀盐酸反应的实验。

（1）比较金属活动性强弱：铝比铜_____（填“强”或“弱”）。写出镁与稀盐酸反应的化学方程式：_____。

（2）小芳同学做镁与稀盐酸反应的实验时，发现试管中出现灰白色沉淀，该小组同学对灰白色沉淀的成分进行如下探究：

（提出假设）假设一：含有氯化镁；假设二：含有镁粉；假设三：含有氢氧化镁；……

（查阅资料）①氯化镁易溶于水；②在一定条件下，镁可与冷水缓慢反应。

（设计并进行实验）各取少量灰白色沉淀加入2支试管中，进行如下实验：

编号	实验操作	实验现象
实验1	加入适量蒸馏水，搅拌	沉淀未见减少
实验2	加入适量稀盐酸	沉淀全部溶解，没有气泡产生

（得出结论）由实验1可知，假设_____不成立；由实验2可知，沉淀中不含_____。

（实验反思）实验后同学们请教老师得知，灰白色沉淀的主要成分是碱式氯化镁，碱式氯化镁受热易分解产生氯化氢气体。于是小芳再取少量灰白色沉淀于试管中加热，并将蘸有紫色石蕊溶液的滤纸条悬于试管口，预期的实验现象是_____。

（3）为探究镁与稀盐酸反应生成碱式氯化镁的条件，该小组同学进行了如下实验：在小烧杯中加入一定量稀盐酸和去除氧化膜的镁带，观察实验现象，并测量溶液pH的变化。结果见下表：

时间/min	0	2	4	8	12	16	20	24
溶液pH	2.0	5.3	7.0	8.6	9.3	9.8	10.0	10.0
实验现象	－	镁带溶解较快，产生大量气泡，无沉淀生成	镁带缓慢溶解，产生气泡速度减慢，溶液变浑浊，烧杯底部有灰白色沉淀

根据表中信息回答下列问题：

①请描述溶液pH变化的规律并解释原因：_____。

②请对生成碱式氯化镁的条件提出猜想，并设计实验证明猜想：_____。