初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是        。
（2）探究生成的气体是什么？
反应中有肥皂泡飘到空中时，用燃着的木条靠近肥皂泡，有听到爆鸣声。说明生成的气体是      。
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：剩余固体是_____________。
【实验探究】根据猜想与假设，设计实验方案加以检验。

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】                                               。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是                    。

(8分)实验室有一瓶标签受损的无色溶液，如下图所示。老师要求同学们进行探究：这瓶溶液到底是什么溶液？

【提出猜想】 提示：这瓶无色溶液只能是下列四种溶液中的一种：①硫酸镁溶液、②硫酸钠溶液、③硫酸溶液、④硫酸铵溶液
【查阅资料】
A：常温下，相关物质的溶解度如下：

物质	MgSO4	Na2SO4	H2SO4	(NH4)2SO4
溶解度	35.1g	19.5g	与水任意比互溶	75.4g

B：MgSO₄、(NH₄)₂SO₄的水溶液显酸性
请回答：
该无色溶液一定含有的离子是         ；
【实验探究】（药品可自选）
通过查阅资料（相关物质的溶解度表），小明同学认为猜想      （填序号）不成立，原因是                                               ；
为确定其它几种猜想是否正确，小明同学设计实验继续进行探究：

实验操作	实验现象	实验结论
取该溶液少许于试管中，向其中滴加 几滴     溶液	溶液中有白色沉淀生成	猜想     （填序号）成立
②用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在pH试纸上，并跟比色卡对照	溶液pH小于7	猜想③成立

小雅同学认为小明实验操作②的结论不正确，她的理由是               ，
请你写出实验操作①反应的化学方程式                               。

水是生命之源，我们应该了解水、爱护水资源．

（1）利用如图1所示的装置可以探究水的组成．通电一段时间后，两试管上方聚集无色气体，甲、乙两种气体的体积比约为2：1，经检验，甲气体是     ．此实验说明水是由    两种元素组成．
（2）饮用酸碱度或硬度过大的水都不利于人健康．可用     测定水的酸碱度．检验水是硬水还是软水，可用的物质是        ．请你说出生活中使硬水软化的一种常用方法      ．
（3）自来水消毒过程中会发生化学反应，其反应的微观过程可用图2表示：
上述物质中属于单质的是   （填化学式），D物质（HClO）中氯元素的化合价为 ，分析以上微观过程，你能总结出的一条结论是                                  ．

(14分)小涵是一个勤于思考、喜欢钻研的同学，下课后他对课上老师演示硫酸除去铁锈的实验产生了疑问，并提出问题和同学们一起探究：
【提出问题】硫酸中哪一种粒子（H₂O、H⁺、SO₄^2-）能除去铁锈？
【提出猜想】 
猜想1 能除去铁锈的粒子是H₂O
猜想2 能除去铁锈的粒子是        
猜想3 能除去铁锈的粒子是        
【设计实验】

实 验 步 骤	现    象	结     论
（1）取一支试管，放入生锈的铁钉，并加入2ml蒸馏水，振荡	铁锈没有消失	说明       不能除去铁锈
（2）取一支试管，放入生锈的铁钉，并加入2ml Na2SO4溶液，振荡		说明SO4^2-不能除去铁锈
（1）取一支试管，放入生锈的铁钉，并加入2ml稀硫酸，振荡	铁锈消失	你得出的结论是

【反思与评价】韬韬同学很快写出了硫酸除铁锈的化学方程式               ，韬韬经过思考后认为第（1）步没有必要进行，他的理由是               。

某化学兴趣小组设计了如图所示的装置，对纯碱（Na₂CO₃）和小苏打（NaHCO₃）两种固体进行实验探究

（1）写出甲、丙两种仪器的名称：_________，_________
（2）在实验过程中，观察到乙仪器中的澄清石灰水变浑浊，请写出丙仪器中发生反应的化学方程式____________________________。
（3）该实验探究利用的科学方法是______________（填“控制变量法”、“对比观察法”或“定量分析法”），实验目的是____________________________。

某化学小组在进行模拟炼铁的实验时，对产物的成分进行探究。

《提出问题》黑色粉末A可能是什么呢？
《查阅资料》铁的氧化物都能与稀盐酸，稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。
《进行猜想》小组成员一致认为：黑色粉末A不可能只有铁粉，理由是       ，
黑色粉末A加入足量CuSO₄溶液所发生反应的化学方程式是         。
小组成员，通过查阅资料，对黑色粉末A的成分进行了如下猜想：
猜想① 黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成。
猜想② 黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成。
猜想③                    。
《实验探究》

实验	实验操作	实验现象	结论
Ⅰ	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想  不正确
Ⅱ	取适量黑色粉末B于试管中，加入足量稀盐酸	黑色粉末全部溶解	猜想②正确
Ⅲ			猜想③正确

《反思评价》实验Ⅱ中得出的结论是不正确，其理由是      。
《实验结论》猜想③是正确

化学是一门以实验为基础的科学，具备基本的化学实验技能是学习化学和进行化学探究活动的基础和保证．

根据上图回答以下问题：
（1）将仪器a与d连接，一般采取的措施是                ；
（2）图乙所示的操作可能造成的后果是                    ；
（3）利用装置丙能进行的实验是            （填写序号）
A．用双氧水和二氧化锰制取氧气
B．用锌和稀硫酸制取氢气
C．用氯酸钾制取氧气
（4）图丙的气体发生装置还存在一定的不足，要使装置更加完善，可选用图丁中的    （填写仪器序号）代替图丙中的          （填写仪器名称）．

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                                            。