初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

碳酸氢钠（NaHCO₃）俗称小苏打，常用于食品和医药工业。某化学兴趣小组的同学对碳酸氢钠的性质进行探究。
实验一：探究碳酸氢钠溶液的酸碱性
取碳酸氢钠溶液少许，滴加无色酚酞溶液变红，由此可知碳酸氢钠溶液呈      性。
实验二：探究碳酸氢钠的热稳定性
[查阅资料]碳酸氢钠受热容易分解，生成水、二氧化碳气体和一种常见的固体物质。
[进行实验]为验证碳酸氢钠受热时会分解，兴趣小组的同学取一定质量的碳酸氢钠到铜片上加热，如下图所示。

（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有      生成。
（2）充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，倒入适量的澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊。写出该反应的化学方程式：                                  。
（3）兴趣小组的同学认为充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na₂CO₃。
①兴趣小组的同学猜想的依据是                               。
②请设计实验检验反应后的固体产物是NaOH还Na₂CO₃，并填入下表：

实 验 操 作	预期实验现象	结   论
取少量固体产物，向其中加入            。	有气泡产生	固体产物是Na2CO3，而不是NaOH。

（4）写出碳酸氢钠加热分解的化学方程式                                  。

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。

某化学兴趣小组拟用下图装置对某粗锌样品进行纯度检测。请填写以下实验报告。

(1)实验目的：                                    ；
(2)实验步骤：
①称取10．0 g粗锌置于铜网中，按图示装置组装后，称得仪器和药品总质量为120．0 g。
②将铜网插入足量的稀盐酸中，有关反应的化学方程式为                           ；
③反应完全后，称得装置总质量为119．8 g，则粗锌的纯度为        ；
(3)问题探究：(已知碱石灰为．Na()H和CaO的混合物)
①该实验中碱石灰的作用是                                ；若不用碱石灰，则所测得的粗锌纯度将        ；(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
②若将粗锌换成石灰石，原实验方案        ；(填“能”或“不能”)用于石灰石样用于石灰石样品纯度的测定，理由是                                        。

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

实验室里某小组正在探究一个问题。根据设计方案，小英向试管中加入2mL氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞溶液，溶液显红色。然后她又用滴管连续滴入一定量的稀硫酸，溶液由红色变为无色。
（1）他们探究的问题是____________（填Ⅰ或Ⅱ）
Ⅰ．酚酞溶液遇酸、碱溶液能显示不同颜色吗？   Ⅱ．酸和碱溶液能发生反应吗？
（2）大家对小英得到的无色溶液继续探究。小斌认为反应后溶液中的溶质是硫酸钠，小亮认为溶质有两种，它们是________________________。同学们根据以下两种方案进行实验后，一致认为小亮的观点是正确的。请你补填下表的空缺。

实验操作	实验现象	实验结论
方案一：取少许反应后的溶液置于试管中，向其中加入石蕊试液。	溶液显红色	小亮的观点正确。
方案二：取少许反应后的溶液置于试管中，向其中加入           。

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_______________________。

小红同学为了探究二氧化碳与水反应的生成物，做了如下实验：向盛有石蕊试液的试管中通入二氧化碳，观察到紫色石蕊试液变成红色，为了探究是什么物质使紫色石蕊试液变红了，小红同学作了大胆猜想，并用石蕊试液染成紫色的干燥小花设计了下列四个实验方案来验证自己的猜想（如下图）

（1）请和小红仪器来完成下表：

猜想	实验方案	实验现象	结论
可能是CO2使石蕊变红	C	小花不变色
	B	小花不变色	猜想错误
可能是CO2和水发生反应的生成物使石蕊变红			猜想正确

（2）小红同学做了一个对比实验来确定CO₂于水反应生成具有酸性的物质，此对比实验方案是       （填上图中的实验方案序号），生成该酸的化学方程式为                                            。