初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

研究性学习小组对碳酸钠和碳酸氢钠的性质进行探究，请你参与实验。
实验一：比较两种物质的热稳定性
设计如右图装置：小试管套装在带有支管的大试管中，整套装置气密性好，其他装置略去。

（1）为确保安全，实验结束时，在移离酒精灯前必须完成的操作是。
（2）现象与结论：装有碳酸氢钠的试管口生成较多的无色小液滴，同时试管A中有大量的气泡产生，澄清石灰水变浑浊；试管B中也有气泡产生，澄清石灰水没有明显的变化；实验结束后，经检验大、小两试管内的物质均是碳酸钠。结合以上实验，可得出结论：①碳酸氢钠受热生成的物质是碳酸钠、和。
②在受热条件下，碳酸钠比碳酸氢钠稳定。
（3）反思与讨论：加热大试管时，碳酸钠的受热温度会高于碳酸氢钠。这能否准确地说明"在受热条件下，碳酸钠比碳酸氢钠稳定"这一结论？（填"能"或"否"），理由是。
实验二：比较与盐酸反应生成相同体积二氧化碳气体的快慢
取碳酸氢钠4.2 g放入如图Ⅰ装置的锥形瓶中，取碳酸钠5.3 g放入另一相同装置的锥形瓶中，分别加入相同质量、相同浓度的盐酸（足量）。相同的条件下，通过图Ⅱ装置测量出生成气体的体积，得到时间-体积关系曲线如图Ⅲ所示。
 
图Ⅰ                图Ⅱ                         图Ⅲ
（4）已知二氧化碳不溶于该油层，图Ⅱ装置中油层的作用是。
（5）数据与分析：根据图Ⅲ曲线，可得出有关"比较与盐酸反应生成相同体积二氧化碳气体的快慢"的结论是。
（6）反思与讨论：实验中 "取碳酸氢钠4.2 $g$、碳酸钠5.3 $g$"的目的是。

某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并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？
【进行猜想】（1）小明认为黑色粉末A全部是铁粉。请写出铁粉与CuSO₄溶液反应的化学方程式              。实验过程中采取了过滤，该操作中用到的玻璃仪器有     ，        和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是       。
（2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是           。
（3）小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想。
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；                        。
【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。
【实验探究】

方案	实验操作	可能的现象	结论
①	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想①正确
②	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正确
③	取适量黑色粉末B加入足量稀盐酸	黑色粉末全部溶解	猜想②正确
④			猜想③正确

【反思评价】小娟认为方案②和方案③中得出的结论都不正确，其理由是         。
【得出结论】在高温下，一氧化碳和二氧化碳可生成铁，氧化亚铁，四氧化三铁。请写出只生成氧化亚铁的方程式           。

（1）下面是教材下册中"物质溶解时的吸热或放热现象"的活动与探究。请你一同完成该探究并回答有关问题：

水中加入的溶质	$NaCl$固体	$N{H}_{4}N{O}_3$固体	$NaOH$固体
加溶质前水的温度/℃	20	20	20
溶解现象	全部溶解	全部溶解	全部溶解
溶质溶解后溶液的温度变化	温度无明显变化	温度降低	温度升高
结论（"放热"或"吸热"）	固体氯化钠溶于水无明显放热和吸热现象	①	②

③根据物质溶解过程中发生的变化，说明 $N{H}_{4}N{O}_3$固体溶解时扩散过程吸收的热量水合过程放出的热量（填"＜"或"＞"或"＝"符号）。
（2）下图"→"表示A在一定条件下可以转化为B，"-"表示相连的两种物质间在一定条件下可以发生反应。A、B、C、D各是一氧化碳、木炭粉、氧化铜、氧气中的某一种物质，请你推断（用化学式表示）：

B是，D是 。

氧化铜能与多种物质反应，能否与氨气（ $N{H}_3$）反应呢？在老师的指导下，某同学进行了探究．（注：无水硫酸铜遇水变蓝）
【实验设计】按图设计组装好仪器，检查气密性，装入药品．

【进行实验】
（1） $A$中氧化铜全部转化成光亮的红色固体
（2） $B$中 $U$形管内物质变蓝；
（3） $C$中集气瓶内收集到一种无色气态单质，该气体用排水法收集的理由是。
（4）从 $C$中水槽里取适量液体于试管内，向试管里滴入无色酚酞试液，溶液呈色，原因是。
【实验结论】氧化铜和氨气发生反应，化学方程式是。
【继续探究】（1）测得有关数据如下表

质量	实验前	实验后
氧化铜粉末+玻璃管	$65.6g$	$59.2g$

（2） $A$中玻璃管内的反应证明，氨气的化学性质与有相似之处（填物质化学式）

有碳酸钠、硝酸银、氯化钡及稀盐酸四瓶失去标签的溶液，为鉴别它们设计实验如下：用三支试管各取少量其中的三种溶液，再分别加入少量剩下的最后一种溶液。下列推测的现象或结论中，错误的是（）

A．	若三支试管中都出现白色沉淀时，则最后加入的是硝酸银溶液
B．	若两支试管中出现气泡，一支试管中出现白色沉淀时，则最后加入的是碳酸钠溶液
C．	若三支试管中的观象分别为出现气泡、白色沉淀、无明显变化时，则最后加入的是稀盐酸
D．	若两支试管中出现白色沉淀，一支试管中无明显变化时，则最后加入的是氯化钡溶液

碱式碳酸铜[化学式为Cu₂(OH)₂CO₃，相对分子质量为222]加热完全分解后得到的黑色固体是什么呢？甲、乙、丙三位同学想通过实验探究，来确定该黑色固体的组成。
（1）提出问题： 黑色固体是什么？
（2）猜想与假设： 黑色固体可能是：①             ；②可能是炭粉；③可能是炭粉和氧化铜的混合物。请你补充猜想①。作出这些猜想的依据是                        。
（3）实验方案： 他们称取了2.22g碱式碳酸铜在试管中高温加热使之完全分解，冷却至室温，称得黑色固体产物的质量为1.6g。
（4）实验反思：① 甲同学经过思考后，认为可以排除猜想③，理由是                          （用化学方程式表示）。
② 乙同学根据质量守恒定律：化学反应前后，元素的种类和质量都不变。通过对得到的数据进行计算，排除了猜想②，他的理由是（通过计算式说明）                         。
(5)实验结论：结合甲、乙同学的探究和查阅资料，丙同学确认只有猜想①成立。
（6）实验拓展：丙同学想进一步探究该黑色固体的化学性质。他发现实验室有一瓶无色溶液，其标签严重破损（如图），

老师告诉他该瓶试剂是硫酸、硫酸钠或硫酸镁溶液中的一种。他通过查阅资料得知常温下这三种物质的溶解度如下表：

物 质	H2SO4	Na2SO4	MgSO4
常温下的溶解度∕g	与水以任意比互溶	18.0	39.0

丙同学根据以上信息，分析此溶液一定不是                溶液。为确定其成分，他取了少量黑色固体放入试管中，然后向其中滴加了一定量的该无色溶液后，发现黑色固体全部消失，溶液由无色变为蓝色。他确定该溶液为              。其反应的化学方程式为                          。

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                                            。

（10长沙47）将CO₂通入NaOH溶液中无明显现象。某学习小组的同学为了观察到CO₂与NaOH溶液反应的明显外观现象，并同时利用这一反应来验证质量守恒定律，设计了下列实验。请根据实验过程及内容，思考并回答相关问题。

（1）实验装置如图甲所示。将整套装置（包括CO₂及NaOH溶液）放在天平上称量，测得质量为78.2g。
（2）用力推压注射器活塞向密闭的软塑料瓶中注入10mLNaOH溶液（装置如图乙所示），振荡后观察到的现象有__________________________________。
（3）静置片刻后，将整套装置再次放在天平上称量，测得其质量仍为78.2g，你对这一结果的解析是______________________________________________。
（4）通过上述探究实验，你得到的启示是：①②
①若采用有气体参加或生成的反应来验证质量守恒定律，应让化学反应在____________中进行。
②为进一步证明CO₂与NaOH溶液确已发生了化学反应，你还能想到的方法是__________________________________。