11 新素养 科学探究与实践 合金中除含金属外,也可以含有非金属。已知某铝合金粉末除含铝、铜外,还含镁和硅中的一种或两种。小冬设计实验对该铝合金粉末进行探究。
【查阅资料】Ⅰ. 硅不能与盐酸反应;Ⅱ. 铜、镁不能与氢氧化钠溶液反应;Ⅲ. 铝、硅能与氢氧化钠溶液反应且得到相同的气体。硅与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 $\ce{Si + 2NaOH + H_{2}O = Na_{2}SiO_{3} + 2H_{2}\uparrow}$,足量的铝与氢氧化钠溶液反应后,溶液中只有 $\ce{Na[Al(OH)_{4}]}$ 和水,则铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为
【提出猜想】猜想一:该粉末中除含铝、铜外,还含有镁。猜想二:该粉末中除含铝、铜外,还含有硅。猜想三:该粉末中除含铝、铜外,还含有
【设计实验】

【实验结论】猜想三正确。
【查阅资料】Ⅰ. 硅不能与盐酸反应;Ⅱ. 铜、镁不能与氢氧化钠溶液反应;Ⅲ. 铝、硅能与氢氧化钠溶液反应且得到相同的气体。硅与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 $\ce{Si + 2NaOH + H_{2}O = Na_{2}SiO_{3} + 2H_{2}\uparrow}$,足量的铝与氢氧化钠溶液反应后,溶液中只有 $\ce{Na[Al(OH)_{4}]}$ 和水,则铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为
$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$
。【提出猜想】猜想一:该粉末中除含铝、铜外,还含有镁。猜想二:该粉末中除含铝、铜外,还含有硅。猜想三:该粉末中除含铝、铜外,还含有
镁和硅(或Mg和Si)
。【设计实验】
【实验结论】猜想三正确。
答案:11. 【查阅资料】$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$
【提出猜想】镁和硅(或Mg 和 Si)
【设计实验】实验一:① 稀盐酸(或稀硫酸) ② 氢氧化钠溶液 实验二:① 取一定量的合金粉末,加入过量的 NaOH 溶液,充分反应后过滤 ② 取滤渣,加入过量的稀盐酸(或稀硫酸),充分反应 粉末中还含有镁
【提出猜想】镁和硅(或Mg 和 Si)
【设计实验】实验一:① 稀盐酸(或稀硫酸) ② 氢氧化钠溶液 实验二:① 取一定量的合金粉末,加入过量的 NaOH 溶液,充分反应后过滤 ② 取滤渣,加入过量的稀盐酸(或稀硫酸),充分反应 粉末中还含有镁
解析:
【分析】首先,根据查阅资料中硅与氢氧化钠的反应规律,推导铝与氢氧化钠反应的化学方程式;提出猜想时,结合题目“含镁和硅中的一种或两种”的信息,确定猜想三的内容;设计实验需利用资料中各物质的反应特性:硅不与盐酸反应、镁不与氢氧化钠反应、铝和硅能与氢氧化钠反应、铝和镁能与盐酸反应,通过分步实验检验合金成分。实验一先加稀盐酸除去铝和镁,滤渣为铜和硅,再加氢氧化钠溶液,若滤渣部分溶解且有气体,说明含硅;实验二先加过量氢氧化钠除去铝和硅,滤渣为铜和镁,再加稀盐酸,若有气体放出,说明含镁,从而验证猜想三正确。
【解析】
1. 【查阅资料】根据硅与氢氧化钠反应的形式,铝与氢氧化钠溶液反应生成$\ce{Na[Al(OH)_{4}]}$和氢气,配平得化学方程式:$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$。
2. 【提出猜想】合金除铝、铜外,含镁和硅中的一种或两种,故猜想三为:该粉末中除含铝、铜外,还含有镁和硅(或Mg和Si)。
3. 【设计实验】
实验一:① 加入过量稀盐酸(或稀硫酸),铝、镁与酸反应,铜、硅不反应,过滤除去铝、镁;② 加入过量氢氧化钠溶液,硅与氢氧化钠反应,铜不反应,滤渣部分溶解且有气体,说明含硅,符合实验结论。
实验二:① 取一定量合金粉末,加入过量NaOH溶液,充分反应后过滤(除去铝和硅);② 取滤渣,加入过量稀盐酸(或稀硫酸),充分反应,若有气体放出,说明含镁,结合实验一结论,证明猜想三正确。
【答案】
【查阅资料】$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$;
【提出猜想】镁和硅(或Mg和Si);
【设计实验】实验一:① 稀盐酸(或稀硫酸);② 氢氧化钠溶液;实验二:① 取一定量的合金粉末,加入过量的NaOH溶液,充分反应后过滤;② 取滤渣,加入过量的稀盐酸(或稀硫酸),充分反应;实验结论:粉末中还含有镁。
【知识点】化学方程式书写、物质检验、合金成分探究
【点评】本题以合金成分为探究载体,考查科学探究能力,需结合资料信息分析物质反应特性,逐步推导组成,体现化学学科的探究性。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 【查阅资料】根据硅与氢氧化钠反应的形式,铝与氢氧化钠溶液反应生成$\ce{Na[Al(OH)_{4}]}$和氢气,配平得化学方程式:$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$。
2. 【提出猜想】合金除铝、铜外,含镁和硅中的一种或两种,故猜想三为:该粉末中除含铝、铜外,还含有镁和硅(或Mg和Si)。
3. 【设计实验】
实验一:① 加入过量稀盐酸(或稀硫酸),铝、镁与酸反应,铜、硅不反应,过滤除去铝、镁;② 加入过量氢氧化钠溶液,硅与氢氧化钠反应,铜不反应,滤渣部分溶解且有气体,说明含硅,符合实验结论。
实验二:① 取一定量合金粉末,加入过量NaOH溶液,充分反应后过滤(除去铝和硅);② 取滤渣,加入过量稀盐酸(或稀硫酸),充分反应,若有气体放出,说明含镁,结合实验一结论,证明猜想三正确。
【答案】
【查阅资料】$\ce{2Al + 2NaOH + 6H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2}\uparrow}$;
【提出猜想】镁和硅(或Mg和Si);
【设计实验】实验一:① 稀盐酸(或稀硫酸);② 氢氧化钠溶液;实验二:① 取一定量的合金粉末,加入过量的NaOH溶液,充分反应后过滤;② 取滤渣,加入过量的稀盐酸(或稀硫酸),充分反应;实验结论:粉末中还含有镁。
【知识点】化学方程式书写、物质检验、合金成分探究
【点评】本题以合金成分为探究载体,考查科学探究能力,需结合资料信息分析物质反应特性,逐步推导组成,体现化学学科的探究性。
【难度系数】0.5
12 下列化学实验的基本操作,正确的是(
A.用托盘天平准确称取9.65 g固体
B.将氯化钠直接放在托盘天平上称量
C.用10 mL量筒量取5 mL液体时仰视读数
D.用10 mL量筒量取9.6 mL水
D
)A.用托盘天平准确称取9.65 g固体
B.将氯化钠直接放在托盘天平上称量
C.用10 mL量筒量取5 mL液体时仰视读数
D.用10 mL量筒量取9.6 mL水
答案:12.D
解析:
【分析】
要判断化学实验基本操作的正确性,需掌握托盘天平、量筒的使用规则:托盘天平精度为0.1g,称量时不能直接放置药品;量筒读数需视线与凹液面最低处相平,且量筒精度为0.1mL,选择量筒应选量程接近的。逐一分析选项:A选项托盘天平无法精确到0.01g;B选项氯化钠不能直接放托盘;C选项量筒仰视读数操作错误;D选项10mL量筒可精确量取9.6mL水,操作正确。
【解析】
1. 托盘天平精度:托盘天平只能精确到0.1g,无法准确称取9.65g固体,故A错误;
2. 托盘天平称量要求:称量固体药品时,不能直接放在托盘上,应在两托盘各放一张相同称量纸后再放药品,故B错误;
3. 量筒读数方法:量筒读数时视线需与液体凹液面最低处相平,仰视读数会导致实际量取体积偏大,操作错误,故C错误;
4. 量筒使用:10mL量筒精度为0.1mL,可用于量取9.6mL水,操作正确,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
托盘天平的使用、量筒的使用
【点评】
本题考查化学实验基本操作,属于基础知识点,需牢记常见仪器的精度与操作规范,难度较低。
【难度系数】
0.8
要判断化学实验基本操作的正确性,需掌握托盘天平、量筒的使用规则:托盘天平精度为0.1g,称量时不能直接放置药品;量筒读数需视线与凹液面最低处相平,且量筒精度为0.1mL,选择量筒应选量程接近的。逐一分析选项:A选项托盘天平无法精确到0.01g;B选项氯化钠不能直接放托盘;C选项量筒仰视读数操作错误;D选项10mL量筒可精确量取9.6mL水,操作正确。
【解析】
1. 托盘天平精度:托盘天平只能精确到0.1g,无法准确称取9.65g固体,故A错误;
2. 托盘天平称量要求:称量固体药品时,不能直接放在托盘上,应在两托盘各放一张相同称量纸后再放药品,故B错误;
3. 量筒读数方法:量筒读数时视线需与液体凹液面最低处相平,仰视读数会导致实际量取体积偏大,操作错误,故C错误;
4. 量筒使用:10mL量筒精度为0.1mL,可用于量取9.6mL水,操作正确,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
托盘天平的使用、量筒的使用
【点评】
本题考查化学实验基本操作,属于基础知识点,需牢记常见仪器的精度与操作规范,难度较低。
【难度系数】
0.8
13 下列有关物质的鉴别方案错误的是(
A.用澄清石灰水鉴别氮气和二氧化碳
B.用观察颜色的方法鉴别铁丝和铜丝
C.用闻气味的方法鉴别白酒和白醋
D.用稀盐酸鉴别碳酸钠粉末和碳酸钙粉末
D
)A.用澄清石灰水鉴别氮气和二氧化碳
B.用观察颜色的方法鉴别铁丝和铜丝
C.用闻气味的方法鉴别白酒和白醋
D.用稀盐酸鉴别碳酸钠粉末和碳酸钙粉末
答案:13.D
解析:
【分析】鉴别物质的核心是利用物质的不同性质,产生不同的明显现象。需逐一分析各选项中两种物质的性质差异,判断对应方法能否区分:A选项对比二氧化碳和氮气与澄清石灰水的反应差异;B选项对比铁丝和铜丝的颜色差异;C选项对比白酒和白醋的气味差异;D选项对比碳酸钠和碳酸钙与稀盐酸反应的现象差异,最终找出错误方案。
【解析】逐一分析各选项:
A. 二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀,使澄清石灰水变浑浊,而氮气不与澄清石灰水反应,无明显现象,因此可以鉴别,方案正确;
B. 铁丝为银白色金属,铜丝为紫红色金属,二者颜色不同,通过观察颜色可鉴别,方案正确;
C. 白酒具有特殊的醇香味,白醋具有酸味,二者气味不同,通过闻气味可鉴别,方案正确;
D. 碳酸钠粉末和碳酸钙粉末都能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,实验现象均为有气泡产生,现象相同,无法鉴别,方案错误。
综上,答案选D。
【答案】D
【知识点】物质的鉴别、酸的化学性质、常见物质的物理性质
【点评】本题考查常见物质的鉴别,属于初中化学基础题型,需掌握各物质的特性,利用性质差异区分,难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】逐一分析各选项:
A. 二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀,使澄清石灰水变浑浊,而氮气不与澄清石灰水反应,无明显现象,因此可以鉴别,方案正确;
B. 铁丝为银白色金属,铜丝为紫红色金属,二者颜色不同,通过观察颜色可鉴别,方案正确;
C. 白酒具有特殊的醇香味,白醋具有酸味,二者气味不同,通过闻气味可鉴别,方案正确;
D. 碳酸钠粉末和碳酸钙粉末都能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,实验现象均为有气泡产生,现象相同,无法鉴别,方案错误。
综上,答案选D。
【答案】D
【知识点】物质的鉴别、酸的化学性质、常见物质的物理性质
【点评】本题考查常见物质的鉴别,属于初中化学基础题型,需掌握各物质的特性,利用性质差异区分,难度适中。
【难度系数】0.6
14 [2025 淄博改编]规范操作是实验成功的基础。下列操作正确的是 (

A.加热液体
B.氧气验满
C.取用稀盐酸
D.溶解食盐
B
)A.加热液体
B.氧气验满
C.取用稀盐酸
D.溶解食盐
答案:14.B
解析:
【分析】
要判断各实验操作是否正确,需牢记常见化学实验操作的规范:加热液体时试管内液体体积不能超过试管容积的1/3;氧气验满需将带火星木条放在集气瓶口;取用液体时胶头滴管不能倒置;溶解操作应在烧杯中进行,量筒不能用于溶解。逐一分析选项:A中液体体积超标,操作错误;B操作符合氧气验满要求,正确;C中胶头滴管倒置,操作错误;D中在量筒内溶解,操作错误。
【解析】
A选项:加热液体时,试管内液体体积不能超过试管容积的1/3,图中试管内液体明显超过该标准,操作错误;
B选项:氧气验满的正确操作是将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃则说明氧气已集满,图中操作符合规范,正确;
C选项:取用稀盐酸时,胶头滴管不能倒置,防止液体倒流腐蚀胶帽,图中胶头滴管倒置,操作错误;
D选项:溶解食盐应在烧杯中进行,量筒仅用于量取液体体积,不能作为溶解容器,图中操作错误。
【答案】
B
【知识点】
化学实验基本操作
【点评】
本题考查常见化学实验操作的规范,需准确记忆各操作的注意事项,属于基础实验操作题,难度适中。
【难度系数】
0.7
要判断各实验操作是否正确,需牢记常见化学实验操作的规范:加热液体时试管内液体体积不能超过试管容积的1/3;氧气验满需将带火星木条放在集气瓶口;取用液体时胶头滴管不能倒置;溶解操作应在烧杯中进行,量筒不能用于溶解。逐一分析选项:A中液体体积超标,操作错误;B操作符合氧气验满要求,正确;C中胶头滴管倒置,操作错误;D中在量筒内溶解,操作错误。
【解析】
A选项:加热液体时,试管内液体体积不能超过试管容积的1/3,图中试管内液体明显超过该标准,操作错误;
B选项:氧气验满的正确操作是将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃则说明氧气已集满,图中操作符合规范,正确;
C选项:取用稀盐酸时,胶头滴管不能倒置,防止液体倒流腐蚀胶帽,图中胶头滴管倒置,操作错误;
D选项:溶解食盐应在烧杯中进行,量筒仅用于量取液体体积,不能作为溶解容器,图中操作错误。
【答案】
B
【知识点】
化学实验基本操作
【点评】
本题考查常见化学实验操作的规范,需准确记忆各操作的注意事项,属于基础实验操作题,难度适中。
【难度系数】
0.7
15 [2025 乐山]小聪用如图所示的装置制取二氧化碳,以下说法正确的是 (

A.漏斗下端应该伸入液面以下
B.该装置不能控制反应的发生和停止
C.装置中的铜网可用铁丝网代替
D.可将石灰石换成锌粒,用来制取氢气
D
)A.漏斗下端应该伸入液面以下
B.该装置不能控制反应的发生和停止
C.装置中的铜网可用铁丝网代替
D.可将石灰石换成锌粒,用来制取氢气
答案:15.D
【解析】漏斗一边不会有气体逸散,故漏斗下端不用伸入液面以下,因为反应产生的二氧化碳气体在U形管右侧液面上方,打开弹簧夹后沿导管导出,选项A的说法不正确;该装置可通过打开、关闭弹簧夹控制固、液试剂的接触与分离,从而达到控制反应发生与停止的目的,选项B的说法不正确;将铜网换作铁丝网,铁能与稀盐酸反应生成氢气,会腐蚀铁丝网,且使产生的二氧化碳中混有氢气,选项C的说法不正确;将石灰石换成锌粒,锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,用此装置可制取氢气,选项D的说法正确。
【解析】漏斗一边不会有气体逸散,故漏斗下端不用伸入液面以下,因为反应产生的二氧化碳气体在U形管右侧液面上方,打开弹簧夹后沿导管导出,选项A的说法不正确;该装置可通过打开、关闭弹簧夹控制固、液试剂的接触与分离,从而达到控制反应发生与停止的目的,选项B的说法不正确;将铜网换作铁丝网,铁能与稀盐酸反应生成氢气,会腐蚀铁丝网,且使产生的二氧化碳中混有氢气,选项C的说法不正确;将石灰石换成锌粒,锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,用此装置可制取氢气,选项D的说法正确。
解析:
【分析】
本题考查制取气体的实验装置分析,需结合装置特点、药品性质逐一判断各选项。首先明确装置的工作原理:U形管右侧通过弹簧夹控制压强,实现固液接触/分离;再分析每个选项的正误依据。
【解析】
逐一分析各选项:
1. 选项A:该装置中,反应产生的二氧化碳气体在U形管右侧,通过导管导出,左侧漏斗端不会有气体逸散,因此漏斗下端不需要伸入液面以下,A错误;
2. 选项B:打开弹簧夹时,U形管右侧液面下降,稀盐酸与铜网中的石灰石接触,反应发生;关闭弹簧夹时,右侧气体压强增大,液面左移,固液分离,反应停止,因此该装置可控制反应的发生和停止,B错误;
3. 选项C:若将铜网换成铁丝网,铁会与稀盐酸反应生成氢气,既腐蚀铁丝网,又会使制取的二氧化碳中混有氢气,导致气体不纯,因此不能替换,C错误;
4. 选项D:锌粒与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,该装置可通过固液接触/分离控制反应,因此可将石灰石换成锌粒制取氢气,D正确。
【答案】
D
【知识点】
气体制取装置、金属化学性质、二氧化碳实验室制法
【点评】
本题通过实验装置分析,考查了气体制取的装置原理、药品选择的注意事项,需结合装置特点和物质性质逐一判断,是常见的实验分析类题目。
【难度系数】
0.5
本题考查制取气体的实验装置分析,需结合装置特点、药品性质逐一判断各选项。首先明确装置的工作原理:U形管右侧通过弹簧夹控制压强,实现固液接触/分离;再分析每个选项的正误依据。
【解析】
逐一分析各选项:
1. 选项A:该装置中,反应产生的二氧化碳气体在U形管右侧,通过导管导出,左侧漏斗端不会有气体逸散,因此漏斗下端不需要伸入液面以下,A错误;
2. 选项B:打开弹簧夹时,U形管右侧液面下降,稀盐酸与铜网中的石灰石接触,反应发生;关闭弹簧夹时,右侧气体压强增大,液面左移,固液分离,反应停止,因此该装置可控制反应的发生和停止,B错误;
3. 选项C:若将铜网换成铁丝网,铁会与稀盐酸反应生成氢气,既腐蚀铁丝网,又会使制取的二氧化碳中混有氢气,导致气体不纯,因此不能替换,C错误;
4. 选项D:锌粒与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,该装置可通过固液接触/分离控制反应,因此可将石灰石换成锌粒制取氢气,D正确。
【答案】
D
【知识点】
气体制取装置、金属化学性质、二氧化碳实验室制法
【点评】
本题通过实验装置分析,考查了气体制取的装置原理、药品选择的注意事项,需结合装置特点和物质性质逐一判断,是常见的实验分析类题目。
【难度系数】
0.5