初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

实验室制取气体常用的发生装置如图所示，回答下列问题。

（1）小刚选择A装置作为制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为　　，小明选择B装置也能作为制取氧气的发生装置，其理由是　　。与A装置相比，B装置具有的优点是　　。

（2）某实验小组的同学们在进行“二氧化碳的实验室制取和性质”的实验活动时，选取上述装置制取二氧化碳气体后，产生了许多废液。于是他们在课外兴趣小组活动时对废液的成分进行了如下探究：

[提出问题]废液的主要成分是什么？

[猜想与假设]小红的猜想：废液中只有CaCl₂；小丽的猜想：废液中还有HCl。

[查阅资料]CaCl₂溶液呈中性。

[设计与实验]①小红做了一组对比实验：取等质量的废液和CaCl₂溶液分别于两支试管中，各滴加2滴酚酞溶液后，发现溶液都不变色，认为自己的猜想是正确的。大家经过讨论，认为小红的猜想不正确，理由是　　。

②针对小丽的猜想，同学们进行了如下实验探究：

实验方案	一	二	三
实验操作
预期的现象	与标准比色卡对比pH＜7		白色沉淀
实验结论	废液中含有HCl	废液中含有HCl	废液中含有HCl，反应的化学方程式为　　。

③小牛对上述探究活动思考后，认为利用酸的化学性质还可以设计不同方案探究小丽的猜想：

操作步骤	预期的现象	实验结论
取适量废液于试管中，加入　　。		废液中含有HCl

[解释与结论]同学们根据以上实验，讨论得出废液的主要成分是CaCl₂和HCl。

[评价与反思]实验结束后，同学们对探究活动进行了如下反思：

①小强认为方案一中存在操作错误，错误的操作是　　。

②小敏认为方案三不足以证明废液中含有HCl，理由是　　。

③大家一致认为实验后的废液不能直接排放，理由是　　（写一点）。要想从废液中得到CaCl₂固体，可采用的方法是　　。

我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜．在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置(见图甲)，又能用改进的微型实验装置(见图乙)．化学兴趣小组采用图乙装置，开展以下探究活动．

【提出问题】木炭与CuO反应所得红色固体中含有什么物质？
【查阅资料】
（1）木炭与CuO的反应是：C+2CuO2Cu+CO₂↑，若该反应进行的不彻底，产物中还有氧化亚铜(Cu₂O)．
（2）Cu₂O是红色固体，能与稀硫酸反应得到铜和硫酸铜溶液：Cu₂O+H₂SO₄====Cu+CuSO₄+H₂O
【作出猜想】红色固体的成分：①全部是Cu；②全部是Cu₂O；③             ．
【实验探究】
（1）取木炭、CuO两种黑色粉末适量，再也少许CaC1₂(能降低反应温度，加快反应速率)均匀混合，然后将黑色粉末装入长柄V形玻璃管的直管内．
（2）按图乙连好实验装置，然后加热反应物；2分钟后，黑色粉末出现红热现象，同时澄清的石灰水             ，写出该反应的化学方程式______________________
（3）待玻璃管冷却后，提取里面的红色固体，进行如下的验证：

步骤	现象	结论
Ⅰ.取1.44g红色固体装入试管，滴入足量 的             ，充分反应	红色固体部分减少，溶液变 为             色	猜想   错误
Ⅱ.滤出试管中残留的红色固体，洗涤干燥 称其质量为1.04g		猜想   正确

【评价反思】
（1）使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是             (写出1条即可)．
（2）若要证明CaC1₂是该反应的催化剂，还需要验证CaCl₂的            ．

工业纯碱中含少量氯化钠。兴趣小组分别采用不同的方法测定工业纯碱样品中碳酸钠的质量分数。

（1）方法一：差量法。称取W克样品与足量的稀盐酸充分反应，生成的二氧化碳通过装有试剂X的乙装置，并利用测量乙装置增加的质量，求得样品中碳酸钠的质量分数。该方法中试剂X可选用　　。

（2）方法二：沉淀法。称取15克样品完全溶解于水中配成60克样品溶液，取三个烧杯分三次进行实验，每次加入30克氯化钙溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥所得的沉淀质量记录如表。计算样品中碳酸钠的质量分数。

（Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl）

	烧杯1	烧杯2	烧杯3
样品溶液（克）	10	20	30
氯化钙溶液（克）	30	30	30
沉淀质量（克）	2	4	5

（3）请写出提高方法一测量精确度的操作建议（写出2条）　　。

小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题．她设计并完成了下表所示的探究实验：
请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格．

【评价与反思】小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她应补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明．这两个方面的实验操作分别是：                   ．

某化学兴趣小组为研究酸的化学性质，他们将一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的试管中，观察到黑色粉末全部溶解，溶液呈 　　色，该反应的化学方程式为 　　。为进一步确定反应后所得溶液中的溶质成分，他们进行了以下实验探究。

【提出猜想】猜想一： 　　；猜想二：H ₂SO ₄和CuSO ₄

【资料查询】CuSO ₄溶液呈弱酸性，加入Zn粒时有极少量的气体产生。

【实验探究】为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如下实验方案。

方案一：取所得溶液少许于试管中，滴入石蕊试液，振荡，若观察到溶液显红色，则猜想二正确。

方案二：取所得溶液少许于另一支试管中，加入足量Zn粒，若观察到产生大量气体、 　　等现象，则猜想二正确。

【讨论交流】A、经过讨论，大家一致认为方案一是错误的，其理由是 　　。

B、要使由H ₂SO ₄和CuSO ₄组成的混合溶液中的溶质只有CuSO ₄，可向其中加入过量的 　　（填序号）。

a、CuO       b．Cu（OH） ₂    c、Cu          d．Cu（NO ₃） ₂

【拓展探究】某混合溶液由硫酸和硫酸铜溶液组成。上述小组同学又进行了如下实验：取124.5g该混合溶液于烧杯中，然后将120gNaOH溶液分六次加入其中，毎次充分反应后称量所得溶液的质量，所测数据如下表所示。

	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入NaOH溶液的质量/g	20	20	20	20	20	20
反应后溶液的质量/g	144.5	164.5	179.6	189.8	200	220
每次产生沉淀的质量/g	0	0	m	n	9.8	0

计算：

（1）上述表格中产生沉淀的质量：m＝ 　　，n＝ 　　。

（2）所加NaOH溶液中溶质的质量分数。

（3）第5次加入NaOH溶液充分反应后所得溶液中溶质的质量分数。

对空气中氧气含量测定的再认识。
Ⅰ用燃烧法测定空气中氧气含量
【实验回顾】图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。

（1） 写出红磷燃烧的文字表达式_______________。
（2） 实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内___________减小，烧杯中水倒吸到集气瓶中。用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。
【实验过程】
甲小组同学使用图1装置进行实验，实验前应先进行的操作是              ；
（1）用止水夹夹紧橡皮管；
（2）点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧瓶塞；
（3）燃烧结束，_______________________；
（4）观察并记录水面的变化情况。
【问题提出】该小组同学多次实验发现，集气瓶内上升的水面始终小于理论值。经查阅资料知：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大。
Ⅱ 改进空气中氧气含量测定的方法
【实验改进】经查阅资料可知：常温下，铁在潮湿的空气中会生锈，因为铁与空气中的氧气、少量水反应生成铁锈（其主要成分是Fe₂O₃），但速度缓慢。在有食盐（NaCl）、活性炭存在条件下，反应速度较快。乙小组选择该原理，设计了如图2所示实验装置图。

【数据处理】乙小组同学用量筒测量实验前后烧杯中水的体积，测得实验数据如下表：

根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是___________(计算结果精确到0.1%)。
【实验反思】与燃烧红磷方法相比，乙小组方法测定空气中氧气含量的优点是___________________________。
【实验再改进】在乙组实验的基础上，丙组同学设计了如图3的装置进行氧气含量的测定，其方法如下：
【实验过程】
步骤1：在注射器中放入足量脱氧剂粉末（即食盐水、铁粉、活性炭的混合物，体积为2mL），封闭。

图3
步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹。
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至______________时停止实验。
【实验再反思】
丙小组同学的方案与乙小组的方案同学相比，优点是_________________________。

市售的食用纯碱往往含有少量氯化钠，探究小组以某品牌食用纯碱为样品测定其中Na₂CO₃的质量分数，实验过程如图1：

请分析实验过程，回答：

（1）写出相关反应的化学方程式 　                             　；

（2）实验中加入“过量”CaCl₂ 溶液，目的是 　                 　；

（3）若取用样品的质量为2.2g，且实验过程中无质量损失，最终得到沉淀的质量为2g。则2.2g纯碱样品中Na₂CO₃的质量为 　 　克，该品牌食用纯碱中Na₂CO₃的质量分数为 　   　。

从事科学实验的重要环节是进行科学实验设计．科学实验的正确步骤应为：①明确实验目的；②收集有关资料；③设计合理方案；④进行科学实验．请你按照以上四个步骤，完成以下实验
设计，根据下图回答问题：

（1）在实验室中用过氧化氢(H ₂O ₂)制取氧气.
【明确实验目的】：用过氧化氢在实验室里制取氧气.
【收集有关资料】过氧化氢是一种无色液体，在二氧化锰的催化作用下，迅速分解出氧气，其反应的化学方程式为：                              。
【设计合理方案】：发生装置选用____________(填序号，下同)，收集装置选用___________。
【进行科学实验】：
（2）在实验室中，可以用加热氯酸钾(KClO ₃)和二氧化锰固体混合物制取氧气．
【明确实验目的】：                                        ．
【收集有关资料】：氯酸钾是白色的固体，二氧化锰是黑色的固体．且二氧化锰在反应中__________。
【设计合理方案】：发生装置选用____________，若选用D收集装置收集氧气，你验证集气瓶中是否已收集满的方法是                            。

已知某溶液中的溶质可能是HCl、NaOH、CaCl ₂中的一种或两种，为确定该溶液中溶质的成分及含量，进行以下实验。

（1）取少量溶液与试管中滴入2滴无色酚酞，酚酞不变色，溶液中一定不存在 　　。

（2）为了进一步测定成分及含量，重新取120g溶液于烧杯中，逐滴加入20.0%的Na ₂CO ₃溶液，测得滴加溶液的质量与产生沉淀的关系（图1）和滴加溶液的质量与烧杯中溶液的pH关系（图2）。

（已知：向盐酸中滴加碳酸钠溶液发生反应为：Na ₂CO ₃+2HCl＝2NaCl+H ₂O+CO ₂↑；CaCl ₂溶液呈中性。）回答下列问题：

①该溶液中溶质的化学式为 　 　。

②计算溶液中各溶质的质量分数。（写出计算过程）

③m ₁＝ 　 　g；m ₂＝ 　 　g。

有一包从海水中获得的粗盐，已经经过初步提纯。课外活动小组对它的成分进行探究，并将粗盐进一步提纯。

一些物质的溶解性

	OH^﹣	Cl^﹣	SO4^2^﹣	CO3^2^﹣
H^+		溶、挥	溶	溶、挥
Na^+	溶	溶	溶	溶
Ca^2+	微	溶	微	不
Ba^2+	溶	溶	不	不
Mg^2+	不	溶	溶	微

探究过程：

Ⅰ.探究一：这包粗盐中可能有的杂质是CaCl₂和MgCl₂。

现用实验验证这种假设：取样品并溶解，加入数滴NaOH溶液，无明显现象，说明粗盐中无 　   　；另取样品并溶解，加入数滴碳酸钠溶液，有白色沉淀生成。

实验证明：这包粗盐中含有的杂质是 　   　。

Ⅱ.探究二：这包粗盐中NaCl的质量分数。按下面步骤进行实验：

①称取ag的样品；

②将样品加水溶解，制成粗盐溶液；

③向粗盐溶液中加入过量的某种试剂，过滤，得到沉淀和滤液；

④将③中所得沉淀洗涤后小心烘干，称量得到bg纯净固体M；

⑤向③中所得滤液逐滴滴入稀盐酸，直到不再产生气泡为止后，移入蒸发皿蒸发，称量得到cg纯净固体N。

（1）②③⑤的步骤中，都使用到同一仪器是 　 　；它在步骤②和⑤中的操作方法相同，但目的不同，在步骤②中的目的是 　    　。

（2）步骤③中加入的试剂是 　    　；目的是 　    　。

（3）根据以上实验可知粗盐中NaCl的质量分数为 　   　（用含字母的代数式表达）。

某化学兴趣小组以A装置为核心装置设计了如图系列实验：（固定装置的仪器已省略）

按如图所示连接仪器，检查整套装置的气密性良好，添加药品，固定装置，进行实验。

（1）关闭K₂，打开K₁，将H₂O₂溶液缓缓滴入锥形瓶中，待D装置中出现连续均匀气泡时点燃C装置中的酒精灯，观察到V型管内a处的硫燃烧，现象是 　                　，试写出在D装置中反应的化学方程式 　              　，待V型管内的硫燃尽后仍要继续通一段时间的氧气，目的是 　                         　。

（2）打开K₂，关闭K₁，继续将H₂O₂溶液缓慢滴入锥形瓶，观察到装置E中

　              　（填现象），说明氢氧化钠和稀盐酸一定发生了反应。

（3）兴趣小组有同学提出疑问：E装置内反应后的废液中除酚酞以外还有哪些溶质呢？请你一起参与探究。

【作出猜想】

猜想一：NaCl

猜想二：NaCl和NaOH

猜想三：　          　。

【分析】以上有一种猜想一定错误，请写出错误猜想的序号及错误理由 　                                            　。

【资料】NaCl的水溶液呈中性。

【设计并进行实验】排除了错误猜想后，为了验证其余猜想，同学们进行了如下实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量E装置中的废液于试管中，并向其中加入①　           　。	②	猜想三正确

【交流反思】该废液未经处理不能随意倒入水池。

实验室有一瓶敞口放置的氢氧化钠固体样品，为探究样品中的成分，小科进行如下实验：

（1）操作①是加水充分溶解，操作②的名称是 　   　。

（2）沉淀B的化学式是 　    　。

（3）小科根据实验现象认为样品中一定含有氢氧化钠，请你评价小科的判断是否正确，并说明理由 　                                                 　。

有一包白色固体混合物，可能由NaCl、CuSO₄、Na₂CO₃、Na₂SO₄、BaCl₂、NaOH中的一种或几种组成，为确定其组成，兴趣小组同学进行下列实验：

（1）取少量固体溶于足量的水过滤得到白色固体A和无色滤液B，则原固体中一定不含有 　    　。

（2）向白色固体A中加入足量的稀盐酸，固体全部溶解，且有气泡生成，则原固体中一定有 　     　，一定不含有 　   　。

（3）小红同学取少量滤液B，滴加无色酚酞试液，溶液变红，她认为原固体中一定含有NaOH。你同意小红的观点吗？　 　（填“是”或“否”）。

（4）小雪同学另取一份滤液B，加入足量的BaCl₂溶液，观察到有白色沉淀生成，再向上层清液中滴加无色酚酞试液，溶液变红，则原固体中一定含有 　   　。

（5）以上实验不能确定的物质是 　   　。

氢化钙（CaH₂）是种白色细颗粒状固体，能与水发生剧烈反应，其反应的化学方程式为：CaH₂+2H₂O＝Ca（OH）₂+2H₂↑，常用作登山运动员的能源提供剂。某化学实验小组为了探究氢化钙的性质，将一定量的CaH₂加入到碳酸钠溶液中，立即产生大量气泡，且溶液变浑浊。充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，滤渣的主要成分是　　（填写化学式）。

为进步确定滤液中所含溶质的成分，他们进行了以下实验探究。

【提出猜想】猜想一：NaOH：猜想二：NaOH和Na₂CO₃；

猜想三：　　；    猜想四：NaOH、Na₂CO₃、Ca（OH）₂

经过分析，大家一致认为上述猜想　　不需要验证，肯定是错误的，原因是　　（用化学方程式表示）。

【实验探究】

方案一：取一定量的滤液于试管中，往其中滴加少量稀盐酸，无明显实验现象。

方案二：取一定量的滤液于另一试管中，往其中滴加氯化钡溶液，观察到有白色沉淀产生。

【讨论交流】根据实验现象，得出猜想　　是正确的。请解释方案一中无明显现象的原因是　　。

【拓展探究】上述小组同学将5g氢化钙样品（所含杂质不参与反应也不溶于水）加入到50g碳酸钠溶液中，充分混合后，恰好完全反应。实验测得反应过程中产生气体的质量为0.4g。计算：

（1）样品中CaH₂的质量分数为　　。

（2）原碳酸钠溶液中溶质的质量为　 。

（3）反应后溶液中溶质的质量分数为　　。（计算结果保留一位小数）

冬天饶老师配值了一瓶澄清石灰水，到了夏天石灰水变浑浊了，瓶壁和瓶底出现了少量白色固体，同学们就此白色固体的成分探究如下：

（1）猜想：①可能含有碳酸钙，生成碳酸钙的化学方程式为　　．

②可能含有的另一种物质是　　，出现该物质的原因可能是温度升高，该物质的溶解度减小，结晶析出．

（2）同学们通过实验证明了猜想②中物质的存在，请你也设计一个实验予以证明．