初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

实验室有一瓶保存不当的试剂（如右图所示），其残缺的标签中只剩下“Na”和“10%”字样。已知它是无色液体，是初中化学常用的试剂。小华等几位同学很感兴趣，决定对其成分进行探究。
【提出问题】这瓶试剂溶质是什么？
【交流研讨】根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是   （填字母序号）。
A．酸      B．碱      C．盐
【查阅资料】①初中化学常见的含钠化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃。
②Na₂CO₃、NaHCO₃溶液都呈碱性。NaCl溶液呈中性。
③室温下（20℃）时，4种物质的溶解度的数据如下。

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度/g	36	109	215	9．6

 
【得出结论】小华根据试剂瓶上标注和上表溶解度数据判断，这瓶试剂不可能是   。
【猜想与实验】①可能是    溶液；  ②可能是NaOH溶液；  ③可能是NaCl溶液。
（1）小亮用洁净的玻璃棒蘸取该溶液,滴到干燥的pH试纸上，测得pH=11，他判断该溶液不可能是   
（2）小强为了确定该溶液的成分，进行了如下实验。

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
步骤一： 取样品于试管中，滴加足量	产生大量的气泡	猜想①正确。 步骤一发生反应的化学方程式是
步骤二：把产生的气体，通入

 
【质疑】小华则不同意小强的观点，认为溶液中有Na₂CO₃还可能有NaOH。请你帮助他完成以下探究方案：

探究步骤	预计现象	结论
步骤一：取样品于试管中，向其中滴加足量的   溶液并过滤	产生白色沉淀	溶液中既含Na2CO3，又含有NaOH
步骤二：向上述滤液中滴加酚酞试液	酚酞试液变   色

 
【反  思】NaOH溶液会因接触空气而变质，写出该反应的化学方程式     ；

水通常是可用来灭火的，但有时水却是可引火的。同学们将少量超氧化钾(KO₂)粉末用棉花包裹没有任何变化。(已知棉花和超氧化钾不反应)但如果将少量水滴到包有超氧化钾粉末的棉花上，则棉花迅速发生剧烈的燃烧(比在空气中燃烧还剧烈)。同学们对此产生好奇，在老师的指导下，完成了如下实验探究。
【提出问题】     。
【猜想与假设】1．超氧化钾和水反应生成     。2．     。
【设计与实施】为了验证猜想，有同学提出如下实验方案：向盛有KO₂的试管中滴加适量水，若看到有气泡产生，证明猜想1成立。在上述实验的试管口拴上一个气球，若气球变鼓，证明猜想2成立。你是否同意该实验方案，你的理由是     。
在老师的指导下，同学们又进一步完善该方案并用下图所示装置进行实验验证。

【实验结论】超氧化钾与水发生的化学反应，满足了棉花燃烧的条件。

有一瓶久置的氢氧化钠溶液。
（1）氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质，请写出相关反应的化学方程式：      。
变质后的产物俗称为          。
（2）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加无色酚酞试液，试液变红色，由此      （填 “能”或“不能”）得出氢氧化钠溶液变质。请说明判断的理由           。
（3）为探究氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质，设计如下表实验：
[提供信息]：a.在水中的溶解性：Ba(OH)₂可溶、Ca(OH)₂微溶、BaCO₃难溶；
b.BaCl₂溶液、Ba(NO₃)₂溶液、CaCl₂溶液、Ca(NO₃)₂溶液、NaNO₃溶液均显中性。

实验步骤	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的     溶液，并不断振荡。	有     生成。	说明原溶液中一定有碳酸钠。
Ⅱ.取步骤Ⅰ试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液。	溶液变红色。	说明原溶液中一定有   。

 
由以上实验可知，氢氧化钠溶液    （填“部分”或“全部”）变质。

(8分)在化学实验探究课上，化学老师交给化学兴趣小组一包可能含有Na₂SO₄、NaNO₂(亚硝酸钠)、NaCl(至少含有两种物质)的白色粉末，请你和同学们一起参与探究该白色粉末的主要成分。
（1）提出问题：该白色粉末的主要成分是什么？
（2）查阅资料:

（3）提出猜想：猜想Ⅰ：只含有NaCl、Na₂SO₄
猜想Ⅱ：只含有NaCl、NaNO₂
猜想Ⅲ：只含有                       
猜想Ⅳ：含有NaCl、Na₂SO₄、NaNO₂
（4）进行探究

步骤	实验操作	实验现象	结论
一	取少量固体样品于两支试管中，加蒸馏水溶解，向试管1滴入无色酚酞溶液，向试管2滴入过量的氯化钡溶液。	试管1：溶液变红色 试管2：无明显现象	一定有         ， 一定没有        。
二	另取适量固体样品于试管中，加蒸馏水溶解，滴加硝酸 银溶液	有白色沉淀产生	一定有         。

（5）通过实验，猜想    成立。
（6）写出步骤二中发生的化学方程式                                    。
（7）拓展：粗盐中常含有可溶性和不溶性杂质，粗盐提纯的基本操作步骤是溶解、          、蒸发。

维生素C(简称Vc，又名抗坏血酸)，易溶于水，易被氧化。人体缺乏Vc可能引发多种疾病。水果和蔬菜中含有丰富的Vc。某研究性学习小组对它探究如下：
探究一：测定饮料中Vc的含量。
【查阅资料】Vc能和高锰酸钾反应，使紫色的高锰酸钾溶液褪色。
【设计方案】分别向盛有1 mL等浓度高锰酸钾稀溶液的四支试管中逐滴滴加果味饮料、苹果汁、梨汁和0.04％的Vc溶液，边滴边振荡，直至高锰酸钾溶液褪色。
【实验数据】

【实验结论】分析数据可知，Vc含量最高的是       ，含量为       (各液体密度上的差别和每一滴的体积差别忽略不计)。
探究二：蔬菜放置时间的长短对其Vc含量是否有影响。
【设计方案】请你用新鲜的黄瓜、放置一周的黄瓜、高锰酸钾稀溶液和必要的仪器设计实验方案：                                               。
【实验结论】按上述方案实验，根据      这一实验结果，分析得出蔬菜放置时间的长短对其Vc含量有影响。
【实验反思】化学实验需要控制变量。下列情况不会影响到测定结果的是         。

A．每次实验所用的果汁颜色不同

B．量取的被测物质的体积不同

C．试管的大小不同

D．没有用同一规格胶头滴管滴加

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的研究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝   ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂ ③Cu₂O与稀H₂SO₄反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H₂SO₄，实验现象为       ，结论为红色固体中含有Cu₂O．
方案2 装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O．

（1）为确保探究的科学、合理、安全．实验中还应采取的措施有     ；（填序号）
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓H₂SO₄的洗气瓶
（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O．写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式                        
方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行     次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a，b应符合的数学关系式为     。

明矾[化学式为KAl(SO₄)₂·12H₂O]是一种常用的净水剂。小华同学为了探究明矾的净水原理，进行了如下实验探究：
【提出问题】明矾为什么能够净水？
【查阅资料】材料一：净水原理是，净水剂具有较大表面积或者净水剂粒子与水反应生成表面积较大的物质，把水中的细小漂浮颗粒吸附到表面，使其密度加大并下沉。
材料二：明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]在水溶液中可以解离出K⁺、Al³⁺、SO₄^2-。
【提出猜想】猜想1：K⁺能与水反应产生表面积较大的物质。
猜想2：Al³⁺能与水反应产生表面积较大的物质。
猜想3：SO₄^2-能与水反应产生表面积较大的物质。
猜想4：K⁺、Al³⁺、SO₄^2-均能与水反应产生表面积较大的物质。
【完成实验】

实验 序号	水样（稍浑浊） 体积（mL）	实验操作	观测 时间	实验现象
①	20	向水样中加入KCl溶液	5分钟	仍浑浊
②	20	向水样中加入Na2SO4溶液	5分钟	仍浑浊
③	20	向水样中加入Al2(SO4)3溶液	5分钟	变澄清
④	20	向水样中加入AlCl3溶液	5分钟	变澄清

 
【得出结论】实验        证明SO₄^2-无净水作用，实验       证明K⁺无净水作用；
猜想    成立。
【交流反思】（1）小芳同学认为实验①和④是多余的，你           （填“支持”或“不支持”）她的观点，理由是                                                   。
（2）          （填“能”或“不能”）把实验③省去。
（3）小莉同学联想到自来水的生产过程中会用到活性炭去除水中异味，他认为活性炭的作用原理与明矾相同，你同意她的观点吗？[注意：若答对本小题奖励4分，化学试卷总分不超过60分。]
       （填“同意”或“不同意”），理由是                                            。

某兴趣小组的同学为探究实验室久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验，请你与他们完成以下探究：
【提出猜想】猜想I：全部是氢氧化钠；猜想II：全部是碳酸钠；猜想III：_________________。
【实验验证】

（1）请完成猜想III；
（2）溶液1中加足量稀盐酸，产生无色、无味的气体，说明原固体中含有_________；
（3）溶液2中滴加过量BaCl₂溶液的目的是____________________________，反应的化学方程式为                            。
（4）由以上实验现象可知猜想_______正确；
（5）久置的NaOH固体变质的原因是（用化学方程式表示）____________________。

过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等。某兴趣小组展开了深入的学习：【资料卡片】：

I、制备研究：下图是制备过碳酸钠的工艺流程。

请回答问题：
（1）操作A的名称是   ，若在实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒和 。
（2）生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是                    。
（3）加入较多的氯化钠的作用是                                               。
Ⅱ、纯度测定：测定过碳酸钠样品（杂质不溶于水）中2Na₂CO₃·3H₂O₂的质量分数。
小组同学设计了如下图所示实验装置（部分仪器略去），并进行实验。

【实验步骤】：
①连接仪器，检查装置的气密性；
②将过碳酸钠样品(2．20g)和少许黑色粉末均匀混合后
置于装置A中，在量筒中加满水；
③连接仪器，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入水；
④待装置A中不再产生气泡时，停止加水，并关闭活塞；
⑤待量筒中水面不再变化时，记录其中水面刻度；
⑥根据数据进行计算。
【实验分析及数据处理】：
（4）实验中，        ，则开始收集气体。
A．刚开始出现气泡时
B．当气泡均匀连续出现时
C．若用带火星木条放在导管口部，复燃时
（5）若量筒中收集到气体的体积是224mL（换算后质量约为0．32g），计算过碳酸钠样
品中2Na₂CO₃·3H₂O₂的质量分数为多少？[已知：Mr(2Na₂CO₃·3H₂O₂)＝314，保留到0．1%
【反思】：
（6）量筒中长导管的作用是                                   

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。