初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

某学校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：①取5只250mL集气瓶，向5只集气瓶中分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5．②用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1﹣5号瓶中的水排去．③将带火星的木条依次插入1﹣5号瓶中，把观察到的现象和计算数据，填入下表．

集气瓶标号	1	2	3	4	5
集气瓶中收集氧气的体积	25mL	50mL	75mL	100mL	125mL
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃

试回答下列问题：
（1）从观察到的现象知，使带火星的木条复燃所需氧气的最小体积分数介于　　号瓶至　　号瓶之间]
（2）实验室中采用分解过氧化氢的方法制取氧气，其反应的文字表达式为　　，反应类型属于　　
（3）根据以上实验事实，下列说法中正确的是　　
A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B．集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃
C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃
（4）当4号瓶收集氧气为100mL时，那么瓶中实际氧气所占的体积分数为　　%，上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈．（如你能再设计一个实验来说明此问题可奖励2分）．

工业烧碱（NaOH）具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。某化学学习小组同学围绕工业烧碱展开系列研究。
探究一：工业烧碱中是否含有碳酸钠
【查阅资料】碳酸钠和氯化钙能发生复分解反应。
小红指出可选用下列实验药品来探究：稀盐酸、酚酞试液、CaCl₂溶液。
（1）小组同学经过讨论后，一致认为使用                 药品不能达到探究目的，理由是                                                                  。
（2）请根据选用的实验药品完成下列实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量工业烧碱样品配成溶液后，滴加过量		工业烧碱中含有碳酸钠，产生实验现象的化学方程式：                         。

   探究二：测定工业烧碱样品的纯度
小组同学利用下图所示装置测定工业烧碱样品的纯度（固定装置省略）

【实验步骤】
①按图连接装置，并检查装置的气密性；
②称量一定量的烧碱样品和干燥管C的质量；
③打开弹簧夹K，鼓入N₂一段时间；
④接入装置C、D，关闭弹簧夹K，装置A中加入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
⑤重复步骤③操作，至干燥管C质量不再增加。
试回答下列相关问题：
（1）装置B中浓硫酸的作用是                       ；已知碱石灰的主要成分是CaO和NaOH，则装置D的作用是                                                    。
（2）步骤③操作的目的是                                 ；如果步骤⑤没有重复步骤③的操作，则测定烧碱样品的纯度将              （选填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
（3）步骤⑤中干燥管C质量不再增加，说明                           ，写出NaOH与生成的气体反应的化学方程式：                                                。
（4）下列操作会影响到测量结果的是              （填序号）。
A．把稀硫酸改为稀盐酸                  B．稀硫酸过量
C．鼓入N₂时间较长                      D．省略装置D

在汽油中加入适量乙醇（C₂H₅OH）作为汽车燃料，可节省石油资源并适当减少汽车的尾气污染。
（1）乙醇俗称         ，它是          （填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）写出乙醇燃烧的化学方程式                             。
（3）单质C充分燃烧时生成CO₂，不充分燃烧时生成CO。想知道乙醇的燃烧产物一定含有H₂O外其它产物是什么？某同学设计了下列探究实验。
【提出问题】乙醇燃烧后的产物一定含有H₂O外其它产物是什么？
【查阅资料】浓硫酸具有吸水性，能干燥H₂、CO₂、CO等气体。
【猜   想】
猜想1：只含有CO₂；猜想2：只含有CO；猜想3：含有             。
【实验探究】限选试剂及仪器：浓硫酸、石灰水、氧化铜、酒精灯、广口瓶、导管、硬质玻璃管、胶塞等

实验操作	实验现象	结论
①将乙醇燃烧的产物通入盛有足量的石灰水的广口瓶中。	。	猜想3成立
②继续将①中的气体通过盛有浓硫酸的广口瓶，再通过盛有热的         。	黑色氧化铜变成红色。

 

利用下图装置进行实验。

实验装置	实验过程
	【实验1】探究可燃物燃烧的条件 ① 在A、B中各放一小块白磷（着火点为40℃），A中加入约1/3试管的80℃水，A、B中白磷均不燃烧； ② 从a处通入O2使A中热水恰好完全进入B中，A中白磷燃烧，B中白磷不燃烧； ③              ，B中白磷燃烧。
【实验2】探究MnO2在H2O2分解中的作用 ① A中加入约1/3试管的H2O2溶液，B中放入一面粘有MnO2的玻璃片，A、B中均无明显现象； ② 从c处抽气，使A中液体进入B中，观察到玻璃片上粘有MnO2的一面产生大量气泡，另一面无明显变化。

回答下列问题：
（1）实验1：步骤③中的操作是              。能说明“可燃物燃烧需要温度达到着火点”的实验现象是                    。
（2）实验2：B中反应的化学方程式是               。该实验能否得出“MnO₂是H₂O₂分解的催化剂”的结论？你的判断及理由是              。

不少溶洞里的地下河水是含有MgCl₂和CaCl₂的硬水。下表是某化学兴趣小组设计的软化硬水实验方案，请你一起来完成。

实验操作	现象	结论或化学方程式
步骤Ⅰ：取少量硬水样品于试管中，向其中滴加Ca(OH)2溶液，直到反应完全。	有白色沉淀产生。	MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2
步骤Ⅱ：向上述试管中滴加        溶液，直到反应完全。		化学方程式：
步骤Ⅲ：　　　　　 (填操作 名称)。	除去沉淀物。	得到澄清滤液。
步骤Ⅳ：用两试管取等量的上述滤液和原硬水样品，分别滴加      　 ，振荡。	盛有滤液的试管中          。	证明硬水已软化。

【拓展】经过上述实验后得到的软水还含有一种可溶性杂质。要得到纯净水，
可以将滤液再进行            操作。

老师从实验室带来了7瓶不同的无色溶液（如下图所示），其中3、7号试剂瓶标签完全破损，4、5号试剂瓶标签部分破损。根据查阅药品记录表可知，3、4、5、7号溶液分别是NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、石灰水、CaCl₂溶液中的一种。在老师的指导下，化学小组同学进行了下述实验。
（已知： Na₂CO₃溶液与CaCl₂溶液能发生复分解反应）

（1）分别取3、4、5、7号溶液于4支试管中，向其中分别滴加1号溶液，发现3、4、5号溶液变红，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）。
（2）分别取4号、5号溶液于两支试管中，加入足量的2号溶液，发现均有气泡产生，
小组同学利用上述试剂，经过下述实验最终确定了两份溶液的成分。

实验操作及现象	实验结论
	4号溶液是Na2CO3溶液，5号溶液是变质的NaOH溶液。

写出5号溶液中加入足量的2号溶液发生反应的化学方程式       、        。
（3）取3号溶液于试管中，逐滴加入一定量的6号溶液，观察到溶液变浑浊，过滤，则滤液中溶质的组成可能为NaOH；Na₂CO₃；       （将其他情况补充完整）。
查阅资料可知：Ca(OH)₂ + NaHCO₃ CaCO₃↓+ NaOH + H₂O
NaOH + NaHCO₃ Na₂CO₃ + H₂O

某同学在商店买到一种“果冻蜡烛”（见图）。他想对“果冻蜡烛”进行探究。

【提出问题】“果冻蜡烛”是否含有碳、氢、氧元素。
【查阅资料】“果冻蜡烛”可完全燃烧，燃烧时无烟尘，燃烧过程和熄灭时无异味；
【探究实验】（请完成下列实验报告）

步骤	现象	实验结论
（1）点燃“果冻蜡烛”，并在火焰上方罩一个干冷的小烧杯。	烧杯内壁有无色小液滴产生。	“果冻蜡烛”燃烧生成            。
（2）迅速倒转小烧杯，向其中加入适量澄清石灰水，振荡。	。	“果冻蜡烛”燃烧生成二氧化碳。

【实验结论】该同学分析：水是由氢元素和氧元素组成，二氧化碳是由碳元素和氧元素组成，因此“果冻蜡烛”含有碳、氢、氧元素。
【反思与评价】你认为该同学得出的实验结论是否正确？            （填“正确”或“不正确”），请说明原因                                         。

下图是某兴趣小组设计的四个实验装置，其中实验不能够成功的是

A．实验①证明CO2能与NaOH溶液反应

B．实验②鉴别化肥为铵态氮肥

C．实验③探究铁生锈的两个条件

D．实验④用浓硫酸干燥氨气

化学兴趣小组同学对“铁生锈的条件”进行实验探究。
【进行实验】

实验	实验操作	实验现象	实验结论
1	A         B	一段时间后， A中铁丝表面有红色固体生成 B中铁丝无明显变化
2	C            D	一段时间后， C中 D中铁丝无明显变化	铁生锈需要与O2接触

某同学在家中发现，炒完菜的铁锅表面容易生锈。
【猜想与假设】可能是食盐对铁生锈的速率产生了影响。
【进行实验】该小组用实验装置E、F同时进行实验。其中集气瓶的容积相同，量筒内盛有等体积的水，F中集气瓶内另加入了某种物质。

实验装置	实验过程	实验结论
E                    F	一段时间后，打开止水夹，记录实验过程中量筒内剩余水的体积（每次测量时间间隔不等，实验数据见下表）。E中铁丝和F中另加入的物质表面均出现红色物质。	食盐可以加速铁的生锈

实验记录表

次数	1	2	3	4	5	6
量筒中剩余水的体积/mL	E	68	57	44	30	30	30
F	71	65	56	a	30	30

（1）实验装置F中，集气瓶内另加入的物质是                 。
（2）实验记录表中，a的取值范围是              。
【反思与应用】结合上述实验，谈谈你对家中铁锅使用的建议：              。

某化学兴趣小组按照课本实验方法（如下图），做木炭与氧化铜反应的实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。

【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？
【查阅资料】铜有+1 和+2 两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4 或-4。
【猜想与假设】
（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为          。
（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象
更加明显，减少出现暗红色固体的情况。
【分析与交流】
（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是          ；反应的化学方程式为                    。
（2）小周建议用图乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的好处是          。
【实验与结论】
同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙          后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，          （填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应。不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是          （填“吸”或“放”）热反应。待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功。

为探究氢氧化钙溶液和稀盐酸反应所得溶液中溶质的成分，小鸣和同学们通过测定了反应后溶液的pH，得到了如图所示的pH曲线，请回答：

（1）由图可知该实验操作是将滴加到另一种溶液中；
（2）该反应的化学方程式为；
（3）实验过程中，小鸣取了a、b、c三处反应后的溶液于三个烧杯中，却忘了作标记，请你设计不同的方案（不再用测定pH的方法），探究三种样品分别属于哪处溶液。
【查阅资料】 $CaC{l}_2$溶液显中性， $CaC{l}_2+N{a}_{2}C{O}_3=CaC{O}_3\downarrow +2NaCl$。
【探究过程】
①分别取少量样品于三支试管中，加入酚酞试液，观察到其中一支试管内出现的现象。结论：该样品是a处溶液。
②为进一步确定b或c处溶液，又设计了以下方案：

实验步骤	实验现象	实验结论
另取余下样品少量于两支试管中，分别滴加足量的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液。		该样品为b处溶液。
	该样品为c处溶液，并推知溶液中的阳离子有。

【反思评价】探究反应后溶液中溶质的成分，除了要考虑生成物之外，还要考虑。

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
【研究课题】探究X物质的成分。
【查阅资料】（1）X物质可能由Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂、Ca(OH)₂、Mg(OH)₂、CaCO₃、BaCO₃中的一种或几种组成。
（2）X物质是通过过滤水溶液得到的沉淀。
（3）相关物质的溶解性如下表：

物 质	Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	Ca(OH)2	Mg(OH)2	CaCO3	BaCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	不溶

【设计并实施方案】
（1）由查阅资料可知X物质肯定不含可溶性的Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂。
（2）甲同学在烧杯中放入少量研碎的X物质，加入足量蒸馏水充分搅拌，静置。取上层清液滴入Na₂CO₃溶液，没有白色沉淀，说明X物质中无       (填化学式)。
（3）乙同学设计了下列实验装置，想进一步确定X物质的成分。

其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，关闭活塞b，将50gX物质的粉末放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀硫酸，充分反应。
②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；
③称量D瓶内物质明显增加的质量；
④继续鼓入空气，直至D瓶内物质质量不变；
⑤经称量，D瓶内物质增加的质量为20g。
【评价】（1）A瓶中的NaOH溶液起到            作用。若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将          （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）分析X物质的可能组成是           （有几种写几种）。

碳酸钠、碳酸氢钠是中学常见的化合物。
探究一：碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应
如图所示，将两气球内的NaHCO₃和Na₂CO₃同时倒入试管中。已知盐酸足量，且装置气密性良好。

回答下列问题：
（1）碳酸钠俗名是      。
（2）实验过程中观察到的现象是：                                     。
（3）NaHCO₃和Na₂CO₃都能与盐酸反应产生二氧化碳、水和氯化钠。任写出其中一个反应的化学方程式                    。
（4）已知NaHCO₃、Na₂CO₃的相对分子质量分别为84、106，通过计算：实验结束后，         （填“A”或“B”）试管的气球更大。
探究二：碳酸氢钠、碳酸钠固体与酸反应的热效应
【发现问题】在探究一实验过程中用手触摸试管，发现盛NaHCO₃的试管温度降低，而盛Na₂CO₃的试管温度升高。
【猜想与推测】甲同学由此推测：NaHCO₃和盐酸反应为吸热反应，Na₂CO₃和盐酸反应为放热反应。
【实验与数据】乙同学认为甲同学推测不妥，通过以下多次实验后取平均值数据记录如下：

步骤①	步骤②	步骤③	步骤④	步骤⑤
测量10mL水温/℃	加入物质0.5 g	溶解后测量溶液温度t1/℃	静置一段时间后测量溶液温度t2/℃	加入20%盐酸10 mL反应后测量溶液温度t3/℃
20	NaHCO3	18.5	20.0	20.8
20	Na2CO3	23.3	20.0	23.7

【分析与结论】
（1）由步骤①～③比较得到的结论是                             。
（2）由步骤④～⑤比较得到的结论是：                                      。
（3）结合上面探究活动，你认为甲同学推测的不妥之处是           。

像科学家一样做科学
--探究胡萝卜汁对过氧化氢分解的催化作用
体育课上，小华不慎擦伤了皮肤，她用过氧化氢溶液对皮肤进行消毒时，惊奇地发现有嘶嘶的响声，并产生大量气泡。
小华通过查阅文献获得以下信息：
信息Ⅰ：人体皮肤细胞中存在一种叫做过氧化氢酶的物质，能加快过氧化氢分解反应的速率。
信息Ⅱ：胡萝卜汁等植物细胞中也含有过氧化氢酶。
信息Ⅲ：酶是动植物体内活细胞产生的具有催化作用的生物大分子，其催化作用受温度影响。
信息Ⅳ：在没有催化剂时，60℃以下，温度对过氧化氢的分解基本没有影响。
请你在小华探究的基础上，完成以下探究活动。
（1）胡萝卜汁对过氧化氢的分解是否有催化作用？
请完成下表中的实验报告（实验步骤中应包括使用的仪器、药品和实验过程）。

实验步骤	实验现象	实验结论
		胡萝卜汁对过氧化氢的分解有催化作用。 反应的化学方程式

（2）温度如何影响胡萝卜汁的催化作用？
药品： $3\%$过氧化氢溶液、新鲜胡萝卜汁、不同温度的水（ $0℃$、 $20℃$、 $35℃$、 $55℃$）。
仪器： $15mm\times 150mm$试管 $8$支， $250mL$烧杯 $4$只、 $10mL$量筒、秒表、温度计、刻度尺。
实验：如图所示，用提供的仪器和药品，按如下步骤进行实验：
①两支试管中分别盛有胡萝卜汁和3%过氧化氢溶液；
②将①中的试管放入盛有 $0℃$水的烧杯中，恒定试管及反应物的温度；
③ $5min$以后，把过氧化氢溶液倒入装有胡萝卜汁的试管中，稍微振荡，使胡萝卜汁跟过氧化氢溶液均匀混合；
④将③中的试管放回原烧杯，恒温 $6min$；
⑤用刻度尺测量试管中泡沫状混合物的高度；
⑥按上述步骤进行实验，分别测定 $20℃$、 $35℃$、 $55℃$时泡沫状混合物的高度。

每个温度下的实验重复 $3$次，取平均值，得到如下数据：

实验编号	反应物的温度	混合恒温6min时，泡沫的高度（cm）
A	$0℃$	$1.7$
B	$20℃$	$3.8$
C	$35℃$	$6.5$
D	$55℃$	$2.1$

请回答下列问题：
①为了测定实验准确性，该实验过程中还需要控制的条件有。
②请你在下面的直角坐标系中，绘制出泡沫的高度随温度变化而变化的曲线。
（要求：需表示出横坐标和纵坐标表示的数量级单位）
③关于温度对胡萝卜汁的催化作用的影响，你的结论是。

某无色溶液可能由盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液中的一种或几种混合而成。为探究其组成，小华同学进行了如下实验：
Ⅰ、取适量样品放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液变成红色。再向试管中逐滴加入过量的氢氧化钙溶液，观察到有沉淀产生。过滤，所得滤液为红色。
(1)由实验Ⅰ中的现象可推断出样品中一定含有的物质是________(写化学式，下同)，一定不含有的物质是_________________；
为了进一步探究样品中可能含有的物质是否存在，小华继续进行了如下实验：
Ⅱ、取适量实验Ⅰ所得的红色滤液放入试管中，滴加过量的稀硝酸，溶液变为无色。再向试管中逐滴加入适量的硝酸银溶液至恰好完全反应，观察到有白色沉淀生成。过滤，所得滤液为无色。
Ⅲ、从稀硫酸、氢氧化钡溶液、氯化钡溶液、硝酸钾溶液中选择一种试剂，代替实验Ⅰ中的氢氧化钙溶液进行实验，其余的试剂及操作与实验Ⅰ的均相同。
通过实验Ⅱ和实验Ⅲ，小华得出结论：样品中可能含有的物质确实存在。
(2)实验Ⅱ所得无色滤液中，除酚酞以外，还含有的溶质为__________；
(3)实验Ⅲ中代替氢氧化钙溶液的试剂是____________溶液，可观察到的现象为_______________________。