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“科学探究”是指从学科领域或现实社会生活中选择或确定研究主题，创设一种类似于科学研究的情境，通过同学们自主、独立地发现问题，对可能的答案作出假设与猜想，并设计方案，通过实验、操作、调查、搜集证据，对获得的信息进行处理，得出初步结论。通过收集和处理信息、表达与交流等活动，使同学们获得知识、技能、方法、态度特别是创新精神和实践能力等方面的发展。近年来各地市中考题中都联系生产、生活实际，设置了研究性学习试题，且占较大分值。
一、典例评析
【例1】实验探究：下列实验1和实验2反应后天平是否平衡?请回答问题：
(1)提出假设：物质发生化学反应后，其总质量______________________________________。
(2)实验验证及结论：
实验1(如图所示)：将实验1的装置放在托盘天平上称量后取下，挤压胶头滴管，待锥形瓶内反应完成后，放回托盘天平上，观察天平是否平衡。
实验2(如图所示)：将实验2的装置放在托盘天平上称量后取下，使两种溶液混合，再放回托盘天平上并观察。请完成下表：
实验分析：用原子的观点对结论所做的解释是____________________________________。
【解析】研究性课题是依据科学探究的基本过程，提出科学假设，通过设计实验、实验验证、现象观察、推出结论，并对结论予以解释或推广应用，从而体验到知识、定律的形成过程，学会科学探究方法。
首先，依据已有知识提出假设：物质发生化学反应后，其总质量保持不变(或相等)。
其次设计实验验证，需要熟悉反应原理，具备实验操作、观察、分析、归纳能力，才能顺利进行实验，并由观察到的现象推得结论。
最后实验分析，用原子的观点解释实验结论：因物质发生化学反应时，反应前后原子的种类、数量和质量都没有改变，故从理论上证明了实验结论的正确性。
【例2】催化剂在生产、生活和科研中有着重要作用。实验室用过氧化氢分解制氧气，常用MnO2作催化剂。
[提出问题]其他物质能作过氧化氢分解的催化剂吗?
[猜想]甲同学认为CuO或Fe2O3可以代替MnO2，因为按物质的简单分类，MnO2、CuO、Fe2O2都属于____________________________。
[设计实验]甲同学按下面步骤进行实验：
①在试管中加入5mL5％的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；
②用精密的天平准确称量O.5 g Fe2O3红色粉末，并将其加入一试管中；
③在步骤②的试管中加入5mL5％的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；
④待步骤③的试管中没有气泡后，进行“某一操作”将固体洗净，干燥、称量，得红色固体的质量仍为0.5g。
[现象]甲同学观察到步骤①中的现象为______________，步骤③中带火星的木条复燃。
[反思]步骤④中进行的“某一操作”是______________。乙同学认为在步骤④后还需增加一个实验，请你写出该实验的操作方法和现象________________________________________________。
[结论]通过以上实验步骤得出的结论是________________________________________________。
请你举一生活中应用催化剂的事例________________________________________________。
【解析】要探究一种物质能否可作某一反应的催化剂，必须要根据催化剂概念中的“一变、两不变”来设计实验。首先要证明该物质是否能加快这一反应速率；其次再证明该物质的质量和化学性质在反应前后是否发生了改变。因此，甲同学设计了实验①②③④。可是甲同学设计的实验只能证明Fe2O3能加快过氧化氢分解的速率以及Fe2O3在化学反应前后的质量没有变化，却没有证明Fe2O3在反应后的化学性质是否发生了改变，故乙同学认为在步骤④后还应增加一个实验。
参考答案：氧化物；带火星的木条没有复燃；过滤；把步骤④中的0.5g固体放入试管中，加入5mL5％的过氧化氢溶液中，把带火星的木条伸入试管，观察到木条复燃；Fe2O3可作这个反应的催化剂；人们消化吸收食物要靠酶的催化作用来完成。
【例3】[实验设计]如图所示中的A、B、C、D是CO2与NaOH溶液反应的四种方案：
[实验操作]图A：取下玻璃塞，打开活塞，滴下少量NaOH浓溶液；
图B：用适当的方法取下橡皮塞，晃动试管；
图C：挤压胶头滴管，滴加少量NaOH浓溶液；
图D：用注射器向塑料瓶中注入少量NaOH浓溶液，振荡。
[问题与思考](1)对于图A～D，你认为能达到实验目的装置有_______________(填字母编号)，并从中任选一种按要求填空，该装置的编号以及对应的实验现象是_____________________。若向E装置通入CO2气体也能证明CO2和NaOH溶液发生了反应，则应观察到___________________。
(2)如何取下B装置中的橡皮塞(只要求回答一种方法)_________________。对于B装置，有的同学心存疑虑，他认为CO2要溶于水并能和水反应，而B中大量的NaOH溶液中既有NaOH又有H2O，怎能说明它是和NaOH发生反应呢?请你告诉他，只补充做个实验，就可消除他的疑虑。
(3)根据你现有的知识思考：要想用上述装置产生类似的实验现象，还可换成气体和_________________溶液相互组合(各填一种即可)。
【解析】本例是一道实验设计题，构思巧妙，设计新颖、独特，在设计上有三新：①实验装置图新，该装置图既考查实验原理，又联系学生生活实际；②设问方式新，该设问把对化学知识的考查设计成实验验证题型，考查学生对物质化学性质的认识；③思想观念新，该例把对物质化学性质的考查设计成了学生主动探究、亲身体验、共享实验研究的快乐的新题型，体现了新的教育理念。
CO2与NaOH溶液发生反应，使容器内 的压强减小，从而达到实验目的，本实验设计要注意实验基本操作。
参考答案：(1)ABCD。现象：A．水倒吸进圆底烧瓶中；B．水槽中NaOH溶液上升到试管中；C．气球胀大；D_塑料瓶变瘪(变扁、内凹等)。b瓶中左导管无气泡冒出或b瓶的右导管中液面不上升。
(2)戴上橡胶手套或用镊子等在液面下取下橡皮塞。CO2与水反应的对比。
(3)SO2、HCI等；KOH、NH3·H2O等。
【例4】 已知明矾的化学式为KAI(SO4)2·12H2O，它在水中能全部离解成自由移动的钾离子(K )、铝离子(Al3 )和硫酸根离子(SO2-4)。某同学为了探究明矾的净水原理，做了如下实验，请完成实验报告：
【解析】这是“发现式”的探究题，解题时要求利用已学知识进行整理和发现。解“发现式”题的思维策略是：第一，要认真分析题给信息，确定欲探求的规律；第二，要对题中的文字信息、表格全方位地进行对比分析，发现具有普遍性的结论；第三，把自己通过分析比较得出的规律性结论与所给信息加以对照，看有没有与客观事实相违背的规律。只有这样，才能正确地将所要探究的规律完整地总结出来。
生活中有许多类似的问题，看似平常，实际上有深刻的化学原理，只要我们设法去研究它们，用科学的方法去探讨，就会搞清来龙去脉，得出结论。在探究中将可能性不大的假设直接否定，可使探究活动简化、目标更明确。
题中所给的信息是明矾溶于水后能离解出三种离子：K 、Al3 、SO2-4，是其中的哪一种粒子或哪几种粒子具有净化作用呢?表中提出了四组实验结果。实验(1)是说明明矾能溶于水；实验(2)、(3)中共有三种离子，能使浑浊的天然水澄清，说明明矾具有净化作用；实验(4)中只有K 和SO24，天然水仍浑浊，说明K 、SO2-4；不具备净水作用；实验(5)中进一步进行对比实验，说明Al3 具有净化作用。综合分析，得知起净水作用的主要是Al3 。
参考答案：(1)明矾能溶于水；(2)明矾具有净水作用；(3)Al2(SO4)3具有净水作用；(4)K2SO4没有净水作用；(5)AlCl3具有净水作用；AP3 。
【例5】化学兴趣小组为了探究化学实验室的一种黑色粉末和一瓶标签破损的无色溶液(如图所示)可能是什么物质，大胆猜想并设计实验进行验证。
[发现问题]当把黑色粉末与无色溶液混合时即产生气泡。
[查阅资料]初中化学实验室常见的黑色粉末有CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉、炭粉等。
[提出假设]黑色粉末是_______________，无色溶液是______________________。(只写一种假设)
[设计实验]①向盛有少许黑色粉末的试管中加入适量的无色溶液；②检验试管中产生的气体(写出操作方法)_________________________。
[实验现象]_________________________________。
[实验结论]①该反应的化学方程式是_______________________________________________。，
②此气体是______________，原假设成立。
[讨论]若要制取该气体，应从下图中选择发生反应的装置为____________________(填序号)。
【解析】此题为实验探究题，考查了实验探究的过程和方法及常见物质的检验。初中化学中黑色粉末与无色溶液混合产生气泡有以下几种情况：
(1)MnO2与H2O2混合产生O2；
(2)铁粉与酸反应生成H2。
它们的检验方法通常为带火星的木条或燃着的木条，因这两种气体都是固体与液体的反应且反应不需要加热来制取，应选用B装置。
答案：假设一：二氧化锰(或MNO2)；双氧水(或H2O2)；用带火星的木条伸入试管中；带火星的木条复燃；①2H2O2=2H2O4 O2↑；②氧气(或O2)；B。
或假设二：铁粉(或Fe)；稀硫酸(或稀H2SO4)；把燃着的木条移近试管口；气体燃烧，火焰呈淡蓝色；①Fe 4-H2SO4=FeSO4 H2↑；②氢气(或H2)；B。
【例6】铝和铜是日常生活和生产中重要的金属。金属钛(Ti)有许多神奇的性能，越来越引起人们的关注，它是21世纪最重要的金属之一。
(1)为探究铝、铜和钛的金属活动性顺序，某化学兴趣小组进行了如下实验：
①先用砂布将金属表面擦光亮；
②将大小厚薄相等的三种金属片分别放入盛有同浓度同体积盐酸的试管中，观察到如下现象；
依上表现象，推断三种金属的活动性顺序______>________>_________。
(2)根据三种金属的性质或用途等回答下列问题：
①高层建筑常采用铝合金门窗而不采用铁门窗，其原因是什么?
②小方同学发现铜制眼镜框表面产生了少量绿色物质，经查阅资料得知该物质为铜锈，俗称铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。试根据铜锈成分猜想并写出铜在空气中生锈的化学反应方程式。
③钛和钛合金广泛用于火箭、航天飞机、船舶等，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如初，这说明金属钛具有很强的________________性。
下一小块，把它放人水中，蜡烛浮在水面上。结论：石蜡的密度比水____________。
(2)芳芳点燃蜡烛，观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中(如图)约ls后取出可以看到火柴梗的___________(填“a”、“b”或“c”)处最先碳化。结论：蜡烛火焰的____________温度最高。
(3)婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是( )。
A．反复实验，并观察是否有相同现象
B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么
C．认为与本次实验目的无关，不予理睬
D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因
(4)三位同学在探究的过程中，将短玻璃导管插入焰心，发现另一端也可以点燃。
[提出问题]导管里一定有可燃性气体，气体成分可能会是什么呢?
[猜想]贝贝认为：可能是蜡烛不完全燃烧时产生的CO；
芳芳认为：可能是蜡烛受热后产生的石蜡蒸气；
婷婷认为：可能以上两种情况都有。
[实验方案]
换一根较长的导管，并用冷的湿毛巾包住导管，然后在导管另一端做点火实验。
[现象与结论]
如果观察到_______________________________________
现象，则贝贝的猜想正确；
如果观察到_______________________________________
现象，则芳芳的猜想正确；
如果观察到________________________________________
现象，则婷婷的猜想正确。
8．某NaOH固体中含有Na2CO3。老师安排第一小组做除去NaOH溶液中
Na2CO3的实验。第二、第三小组同学做测定该固体混合物中Na2CO3质量分数的实验。
I．第一小组的同学取一定量的该固体溶于水，得到混合溶液，为了除去溶液中的 Na2CO3杂质，甲、乙、丙、丁四位同学分别选择下列试剂进行实验。其中，不合理的是_______________。
甲：适量稀盐酸。乙：过量KOH溶液。
丙：适量Ba(OH)2溶液。丁：适量CaCl2溶液。
Ⅱ．第二小组利用右图装置测定NaOH和Na2CO3的混合物中 Na2CO3的质量分数，用电子天平称量数据如下表：
(1)写出固体混合物与盐酸发生反应的化学方程式：_____________________________________________。
(2)混合物中Na2CO3的质量分数为_______________。
Ⅲ．第三组选用另一种方案测定NaOH和Na2CO3的混合物(mg)中Na2CO3的质量分数，其操作流程如下：
(1)A是____________(填化学式)。该实验要求加入的A溶液必须过量，检查A溶液已经过量的方法是____________________。
(2)B操作的名称是__________________________。该操作需要的玻璃仪器有________________________。
(3)计算混合物中Na2CO3的质量分数。
9．科学探究是奇妙的过程，请你一起参与实验探究，并填写下列空白。
(1)[提出问题]小森同学在滴加FeCl3溶液时，不小心把滴加FeCl3溶液的滴管放入到盛“双氧水”(过氧化氢)的试剂瓶中，发现有大量的气泡产生。小森联想到用二氧化锰可作过氧化氢分解的催化剂，他想FeCl3溶液能否也可以作过氧化氢分解的催化剂呢?于是他做了以下探究。
(2)[猜想与假设]FeCl3溶液能作过氧化氢分解的催化剂。
(3)[设计与实验]
(4)[讨论与反思]
已知FeCl3溶液中含有H2O、Fe3 和Cl-
三种微粒，小森同学又做了三种猜想：
猜想1：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O；
猜想2：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3 ；
猜想3：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-。
你认为最不可能的是哪一种猜想?理由是______________________________________________
小森同学又对余下的两种猜想，进行了实验探究，请你帮助他填写下表：
10．二氧化硫(SO2)的含量是空气质量监测的指标之一。请你参与兴趣小组对二氧化硫部分性质的实验探究。
(1)若雨水的pH小于5.6，表明空气受到污染。为了测定二氧化硫水溶液的pH，小明同学向一个集满二氧化 硫气体的质地较软的塑料瓶中加入适量的水，立即旋紧瓶盖，振荡，使二氧化硫充分溶解(二氧化硫能与水反应形成亚硫酸)，打开瓶塞，测定瓶中二氧化硫水溶液pH的实验操作是___________________________________。
(2)为了探究二氧化硫能否与氢氧化钠反应，小宁同学用右图所示装置进行实验，发现试管内液面上升。 小宁同学由此得到结论：二氧化硫能与氢氧化钠反应。你认为小宁同学由上述实验得出的结论是否合理?__________________(填“是”或“否”)，理由是_________________________。
(3)兴趣小组同学取刚降到热电厂附近的雨水进行测定，每隔五分钟测一次pH，其数据如下表所示：
分析上述数据变化，你可以得出的结论是_________________________________；
针对此结论，你猜测其中的原因为______________________。结合大理石被酸雨腐蚀的事实，你认为碳酸、硫酸、亚硫 酸酸性由强到弱的顺序为________________。
11．请你参与某学习小组进行研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
[研究课题]探究热水壶底部水垢的主要成分。
[查阅资料]该小组同学通过查阅资料知道，
天然水中一般都含有Ca2 、Mg2 、HCO-3等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢(主要成分为碳酸盐、碱等的混合物)。同时，他们还查阅到下列有关物质的溶解性：
[提出猜想]水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2和___________________，可能含有Ca(OH)2和_________________。
[设计方案](1)甲同学在烧杯中放人少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，取上层清液加入________________，没有白色沉淀，说明水垢中无Ca(OH)2。
(2)乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量某酸溶液；
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量(见下列曲线)；
③待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞B，从导管 A处缓缓鼓入一定量的空气；
④再次称量干燥管内物质增加的质量；
⑤重复③和④的操作，直至干燥管内物质质量不变。
讨论：
a．步骤①加入样品前还应检查_________________________，所加的酸溶液是__________________。
b．装置Ⅱ的作用是_________________；从导管A处缓缓鼓入一定量的空气时，装置Ⅰ的作用是_______________。
c．研究性小组的同学通过简单计算，认为水垢中一定含有MgCO3，理由是___________________________________________。
[实验结论]通过上述探究可知：水垢的主要成分有_________________________________________。
一、典例评析
【例1】实验探究：下列实验1和实验2反应后天平是否平衡?请回答问题：
(1)提出假设：物质发生化学反应后，其总质量______________________________________。
(2)实验验证及结论：
实验1(如图所示)：将实验1的装置放在托盘天平上称量后取下，挤压胶头滴管，待锥形瓶内反应完成后，放回托盘天平上，观察天平是否平衡。
实验2(如图所示)：将实验2的装置放在托盘天平上称量后取下，使两种溶液混合，再放回托盘天平上并观察。请完成下表：
实验分析：用原子的观点对结论所做的解释是____________________________________。
【解析】研究性课题是依据科学探究的基本过程，提出科学假设，通过设计实验、实验验证、现象观察、推出结论，并对结论予以解释或推广应用，从而体验到知识、定律的形成过程，学会科学探究方法。
首先，依据已有知识提出假设：物质发生化学反应后，其总质量保持不变(或相等)。
其次设计实验验证，需要熟悉反应原理，具备实验操作、观察、分析、归纳能力，才能顺利进行实验，并由观察到的现象推得结论。
最后实验分析，用原子的观点解释实验结论：因物质发生化学反应时，反应前后原子的种类、数量和质量都没有改变，故从理论上证明了实验结论的正确性。
【例2】催化剂在生产、生活和科研中有着重要作用。实验室用过氧化氢分解制氧气，常用MnO2作催化剂。
[提出问题]其他物质能作过氧化氢分解的催化剂吗?
[猜想]甲同学认为CuO或Fe2O3可以代替MnO2，因为按物质的简单分类，MnO2、CuO、Fe2O2都属于____________________________。
[设计实验]甲同学按下面步骤进行实验：
①在试管中加入5mL5％的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；
②用精密的天平准确称量O.5 g Fe2O3红色粉末，并将其加入一试管中；
③在步骤②的试管中加入5mL5％的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；
④待步骤③的试管中没有气泡后，进行“某一操作”将固体洗净，干燥、称量，得红色固体的质量仍为0.5g。
[现象]甲同学观察到步骤①中的现象为______________，步骤③中带火星的木条复燃。
[反思]步骤④中进行的“某一操作”是______________。乙同学认为在步骤④后还需增加一个实验，请你写出该实验的操作方法和现象________________________________________________。
[结论]通过以上实验步骤得出的结论是________________________________________________。
请你举一生活中应用催化剂的事例________________________________________________。
【解析】要探究一种物质能否可作某一反应的催化剂，必须要根据催化剂概念中的“一变、两不变”来设计实验。首先要证明该物质是否能加快这一反应速率；其次再证明该物质的质量和化学性质在反应前后是否发生了改变。因此，甲同学设计了实验①②③④。可是甲同学设计的实验只能证明Fe2O3能加快过氧化氢分解的速率以及Fe2O3在化学反应前后的质量没有变化，却没有证明Fe2O3在反应后的化学性质是否发生了改变，故乙同学认为在步骤④后还应增加一个实验。
参考答案：氧化物；带火星的木条没有复燃；过滤；把步骤④中的0.5g固体放入试管中，加入5mL5％的过氧化氢溶液中，把带火星的木条伸入试管，观察到木条复燃；Fe2O3可作这个反应的催化剂；人们消化吸收食物要靠酶的催化作用来完成。
【例3】[实验设计]如图所示中的A、B、C、D是CO2与NaOH溶液反应的四种方案：
[实验操作]图A：取下玻璃塞，打开活塞，滴下少量NaOH浓溶液；
图B：用适当的方法取下橡皮塞，晃动试管；
图C：挤压胶头滴管，滴加少量NaOH浓溶液；
图D：用注射器向塑料瓶中注入少量NaOH浓溶液，振荡。
[问题与思考](1)对于图A～D，你认为能达到实验目的装置有_______________(填字母编号)，并从中任选一种按要求填空，该装置的编号以及对应的实验现象是_____________________。若向E装置通入CO2气体也能证明CO2和NaOH溶液发生了反应，则应观察到___________________。
(2)如何取下B装置中的橡皮塞(只要求回答一种方法)_________________。对于B装置，有的同学心存疑虑，他认为CO2要溶于水并能和水反应，而B中大量的NaOH溶液中既有NaOH又有H2O，怎能说明它是和NaOH发生反应呢?请你告诉他，只补充做个实验，就可消除他的疑虑。
(3)根据你现有的知识思考：要想用上述装置产生类似的实验现象，还可换成气体和_________________溶液相互组合(各填一种即可)。
【解析】本例是一道实验设计题，构思巧妙，设计新颖、独特，在设计上有三新：①实验装置图新，该装置图既考查实验原理，又联系学生生活实际；②设问方式新，该设问把对化学知识的考查设计成实验验证题型，考查学生对物质化学性质的认识；③思想观念新，该例把对物质化学性质的考查设计成了学生主动探究、亲身体验、共享实验研究的快乐的新题型，体现了新的教育理念。
CO2与NaOH溶液发生反应，使容器内 的压强减小，从而达到实验目的，本实验设计要注意实验基本操作。
参考答案：(1)ABCD。现象：A．水倒吸进圆底烧瓶中；B．水槽中NaOH溶液上升到试管中；C．气球胀大；D_塑料瓶变瘪(变扁、内凹等)。b瓶中左导管无气泡冒出或b瓶的右导管中液面不上升。
(2)戴上橡胶手套或用镊子等在液面下取下橡皮塞。CO2与水反应的对比。
(3)SO2、HCI等；KOH、NH3·H2O等。
【例4】 已知明矾的化学式为KAI(SO4)2·12H2O，它在水中能全部离解成自由移动的钾离子(K )、铝离子(Al3 )和硫酸根离子(SO2-4)。某同学为了探究明矾的净水原理，做了如下实验，请完成实验报告：
【解析】这是“发现式”的探究题，解题时要求利用已学知识进行整理和发现。解“发现式”题的思维策略是：第一，要认真分析题给信息，确定欲探求的规律；第二，要对题中的文字信息、表格全方位地进行对比分析，发现具有普遍性的结论；第三，把自己通过分析比较得出的规律性结论与所给信息加以对照，看有没有与客观事实相违背的规律。只有这样，才能正确地将所要探究的规律完整地总结出来。
生活中有许多类似的问题，看似平常，实际上有深刻的化学原理，只要我们设法去研究它们，用科学的方法去探讨，就会搞清来龙去脉，得出结论。在探究中将可能性不大的假设直接否定，可使探究活动简化、目标更明确。
题中所给的信息是明矾溶于水后能离解出三种离子：K 、Al3 、SO2-4，是其中的哪一种粒子或哪几种粒子具有净化作用呢?表中提出了四组实验结果。实验(1)是说明明矾能溶于水；实验(2)、(3)中共有三种离子，能使浑浊的天然水澄清，说明明矾具有净化作用；实验(4)中只有K 和SO24，天然水仍浑浊，说明K 、SO2-4；不具备净水作用；实验(5)中进一步进行对比实验，说明Al3 具有净化作用。综合分析，得知起净水作用的主要是Al3 。
参考答案：(1)明矾能溶于水；(2)明矾具有净水作用；(3)Al2(SO4)3具有净水作用；(4)K2SO4没有净水作用；(5)AlCl3具有净水作用；AP3 。
【例5】化学兴趣小组为了探究化学实验室的一种黑色粉末和一瓶标签破损的无色溶液(如图所示)可能是什么物质，大胆猜想并设计实验进行验证。
[发现问题]当把黑色粉末与无色溶液混合时即产生气泡。
[查阅资料]初中化学实验室常见的黑色粉末有CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉、炭粉等。
[提出假设]黑色粉末是_______________，无色溶液是______________________。(只写一种假设)
[设计实验]①向盛有少许黑色粉末的试管中加入适量的无色溶液；②检验试管中产生的气体(写出操作方法)_________________________。
[实验现象]_________________________________。
[实验结论]①该反应的化学方程式是_______________________________________________。，
②此气体是______________，原假设成立。
[讨论]若要制取该气体，应从下图中选择发生反应的装置为____________________(填序号)。
【解析】此题为实验探究题，考查了实验探究的过程和方法及常见物质的检验。初中化学中黑色粉末与无色溶液混合产生气泡有以下几种情况：
(1)MnO2与H2O2混合产生O2；
(2)铁粉与酸反应生成H2。
它们的检验方法通常为带火星的木条或燃着的木条，因这两种气体都是固体与液体的反应且反应不需要加热来制取，应选用B装置。
答案：假设一：二氧化锰(或MNO2)；双氧水(或H2O2)；用带火星的木条伸入试管中；带火星的木条复燃；①2H2O2=2H2O4 O2↑；②氧气(或O2)；B。
或假设二：铁粉(或Fe)；稀硫酸(或稀H2SO4)；把燃着的木条移近试管口；气体燃烧，火焰呈淡蓝色；①Fe 4-H2SO4=FeSO4 H2↑；②氢气(或H2)；B。
【例6】铝和铜是日常生活和生产中重要的金属。金属钛(Ti)有许多神奇的性能，越来越引起人们的关注，它是21世纪最重要的金属之一。
(1)为探究铝、铜和钛的金属活动性顺序，某化学兴趣小组进行了如下实验：
①先用砂布将金属表面擦光亮；
②将大小厚薄相等的三种金属片分别放入盛有同浓度同体积盐酸的试管中，观察到如下现象；
依上表现象，推断三种金属的活动性顺序______>________>_________。
(2)根据三种金属的性质或用途等回答下列问题：
①高层建筑常采用铝合金门窗而不采用铁门窗，其原因是什么?
②小方同学发现铜制眼镜框表面产生了少量绿色物质，经查阅资料得知该物质为铜锈，俗称铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。试根据铜锈成分猜想并写出铜在空气中生锈的化学反应方程式。
③钛和钛合金广泛用于火箭、航天飞机、船舶等，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如初，这说明金属钛具有很强的________________性。
下一小块，把它放人水中，蜡烛浮在水面上。结论：石蜡的密度比水____________。
(2)芳芳点燃蜡烛，观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中(如图)约ls后取出可以看到火柴梗的___________(填“a”、“b”或“c”)处最先碳化。结论：蜡烛火焰的____________温度最高。
(3)婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是( )。
A．反复实验，并观察是否有相同现象
B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么
C．认为与本次实验目的无关，不予理睬
D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因
(4)三位同学在探究的过程中，将短玻璃导管插入焰心，发现另一端也可以点燃。
[提出问题]导管里一定有可燃性气体，气体成分可能会是什么呢?
[猜想]贝贝认为：可能是蜡烛不完全燃烧时产生的CO；
芳芳认为：可能是蜡烛受热后产生的石蜡蒸气；
婷婷认为：可能以上两种情况都有。
[实验方案]
换一根较长的导管，并用冷的湿毛巾包住导管，然后在导管另一端做点火实验。
[现象与结论]
如果观察到_______________________________________
现象，则贝贝的猜想正确；
如果观察到_______________________________________
现象，则芳芳的猜想正确；
如果观察到________________________________________
现象，则婷婷的猜想正确。
8．某NaOH固体中含有Na2CO3。老师安排第一小组做除去NaOH溶液中
Na2CO3的实验。第二、第三小组同学做测定该固体混合物中Na2CO3质量分数的实验。
I．第一小组的同学取一定量的该固体溶于水，得到混合溶液，为了除去溶液中的 Na2CO3杂质，甲、乙、丙、丁四位同学分别选择下列试剂进行实验。其中，不合理的是_______________。
甲：适量稀盐酸。乙：过量KOH溶液。
丙：适量Ba(OH)2溶液。丁：适量CaCl2溶液。
Ⅱ．第二小组利用右图装置测定NaOH和Na2CO3的混合物中 Na2CO3的质量分数，用电子天平称量数据如下表：
(1)写出固体混合物与盐酸发生反应的化学方程式：_____________________________________________。
(2)混合物中Na2CO3的质量分数为_______________。
Ⅲ．第三组选用另一种方案测定NaOH和Na2CO3的混合物(mg)中Na2CO3的质量分数，其操作流程如下：
(1)A是____________(填化学式)。该实验要求加入的A溶液必须过量，检查A溶液已经过量的方法是____________________。
(2)B操作的名称是__________________________。该操作需要的玻璃仪器有________________________。
(3)计算混合物中Na2CO3的质量分数。
9．科学探究是奇妙的过程，请你一起参与实验探究，并填写下列空白。
(1)[提出问题]小森同学在滴加FeCl3溶液时，不小心把滴加FeCl3溶液的滴管放入到盛“双氧水”(过氧化氢)的试剂瓶中，发现有大量的气泡产生。小森联想到用二氧化锰可作过氧化氢分解的催化剂，他想FeCl3溶液能否也可以作过氧化氢分解的催化剂呢?于是他做了以下探究。
(2)[猜想与假设]FeCl3溶液能作过氧化氢分解的催化剂。
(3)[设计与实验]
(4)[讨论与反思]
已知FeCl3溶液中含有H2O、Fe3 和Cl-
三种微粒，小森同学又做了三种猜想：
猜想1：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O；
猜想2：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3 ；
猜想3：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-。
你认为最不可能的是哪一种猜想?理由是______________________________________________
小森同学又对余下的两种猜想，进行了实验探究，请你帮助他填写下表：
10．二氧化硫(SO2)的含量是空气质量监测的指标之一。请你参与兴趣小组对二氧化硫部分性质的实验探究。
(1)若雨水的pH小于5.6，表明空气受到污染。为了测定二氧化硫水溶液的pH，小明同学向一个集满二氧化 硫气体的质地较软的塑料瓶中加入适量的水，立即旋紧瓶盖，振荡，使二氧化硫充分溶解(二氧化硫能与水反应形成亚硫酸)，打开瓶塞，测定瓶中二氧化硫水溶液pH的实验操作是___________________________________。
(2)为了探究二氧化硫能否与氢氧化钠反应，小宁同学用右图所示装置进行实验，发现试管内液面上升。 小宁同学由此得到结论：二氧化硫能与氢氧化钠反应。你认为小宁同学由上述实验得出的结论是否合理?__________________(填“是”或“否”)，理由是_________________________。
(3)兴趣小组同学取刚降到热电厂附近的雨水进行测定，每隔五分钟测一次pH，其数据如下表所示：
分析上述数据变化，你可以得出的结论是_________________________________；
针对此结论，你猜测其中的原因为______________________。结合大理石被酸雨腐蚀的事实，你认为碳酸、硫酸、亚硫 酸酸性由强到弱的顺序为________________。
11．请你参与某学习小组进行研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
[研究课题]探究热水壶底部水垢的主要成分。
[查阅资料]该小组同学通过查阅资料知道，
天然水中一般都含有Ca2 、Mg2 、HCO-3等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢(主要成分为碳酸盐、碱等的混合物)。同时，他们还查阅到下列有关物质的溶解性：
[提出猜想]水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2和___________________，可能含有Ca(OH)2和_________________。
[设计方案](1)甲同学在烧杯中放人少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，取上层清液加入________________，没有白色沉淀，说明水垢中无Ca(OH)2。
(2)乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量某酸溶液；
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量(见下列曲线)；
③待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞B，从导管 A处缓缓鼓入一定量的空气；
④再次称量干燥管内物质增加的质量；
⑤重复③和④的操作，直至干燥管内物质质量不变。
讨论：
a．步骤①加入样品前还应检查_________________________，所加的酸溶液是__________________。
b．装置Ⅱ的作用是_________________；从导管A处缓缓鼓入一定量的空气时，装置Ⅰ的作用是_______________。
c．研究性小组的同学通过简单计算，认为水垢中一定含有MgCO3，理由是___________________________________________。
[实验结论]通过上述探究可知：水垢的主要成分有_________________________________________。