初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

实验室有一份氯化钠和氯化钡混合物样品。兴趣小组同学设计了如下实验方案，分离提纯氯化钠并测定样品中氯化钠的质量百分含量，请回答下列问题：

（1）用托盘天平称量样品前对天平进行的第一步操作是　　。

（2）向溶液①中加入足量Na₂CO₃溶液的目的是　　。该小组同学用如图所示装置进行操作Ⅱ，请指出操作中存在的两处错误：　　、　　。

（3）下列关于操作Ⅲ的说法正确的是　　（填序号）。

a．该操作中用到的玻璃仪器有酒精灯、玻璃棒、蒸发皿

b．该操作中用玻璃棒不断搅拌的目的是防止局部温度过高，造成液滴飞溅

c．当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热

d．停止加热后，立即将蒸发皿直接放在试验台上。

（4）样品中氯化钠质量百分含量为　　。

现有一包不纯的 Na₂SO₄固体，可能含有Fe（NO₃）₃、CaCO₃、NaC1、MgCl₂、Ba（OH）₂中的一种或几种，现做如下实验：

（1）取少量固体溶于足量水，过滤得白色固体A和无色滤液B，则原固体一定不含　　。

（2）取固体A，加入足量稀HCl，固体完全溶解，则原固体一定不含　　，一定含有　　。

（3）取少量滤液B．滴加NaOH溶液，无明显现象，则原固体一定不含　　。

（4）另取少量滤液B，先滴加过量　　溶液，静置，再滴加AgNO₃溶液，出现白色沉淀，则原固体还含有NaCl。

实验课上，老师给了同学们一包红色粉末，该粉末可能是铜粉和氧化铁（Fe ₂O ₃）粉末中的一种或两种，为确定该粉末的成分，同学们进行了如下探究，请你参与其中并回答问题。

[提出猜想]甲组：铜粉；乙组：氧化铁粉末；丙组： 　　。

[设计实验]

方案1：取少量红色粉末放入试管中，滴加足量的 　　（从下列试剂中选择：氯化钠溶液、稀盐酸、氢氧化钠溶液）振荡，若甲组猜想正确，则实验现象为 　　。

方案2：取8g红色粉末放入硬质玻璃管中，先通入CO，然后用酒精喷灯加热一段时间（实验装置如图1所示），停止加热并继续通入CO至装置冷却。

若乙组或丙组猜想正确，则硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是 　　。实验时要先通CO再加热的目的是 　　。

[数据处理]

等装置完全冷却到室温，称量硬质玻璃管内剩余固体质量为mg。若乙组猜想正确，则m的取值范围是 　    。

[实验反思]

图1虚线框内的装置是用于吸收CO ₂；并收集CO，请从图2（广口瓶内均为氢氧化钠溶液）中选择最合适的装置 　　（填序号）。

某固体混合物中可能含有氢氧化钠、硝酸钠、氯化钠，硫酸钠、碳酸钠。为了研究该混合物的成分，某同学按下列流程进行了实验（各步均恰好完全反应）：

根据流程图回答问题：

（1）反应③的化学方程式为　　，反应④的化学方程式为　　。

（2）根据实验现象推断该混合物中一定含有的物质是　　（填化学式）。

（3）该同学为了进一步确定固体混合物的组成，取样品20.9g（其中含钠元素质量为6.9g），按上述流程图进行实验，产生11.65g白色沉淀A，产生2.2g气体W．通过计算，确定该混合物中还含有的物质是　　（填化学式），其质量为　　g。

冬季雾霾频发，某校社会实践小组的同学们，对某地区雾霾的成分、成因、危害及防治产生了浓厚的兴趣并开启了项目性学习之旅。

[信息检索]雾是浮游在空中的大量微小水滴。霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分可能含有可溶性硫酸盐、硝酸盐，铵盐、不溶性有机物、黑碳、金属元素和其它元素。

[提出问题]某地霾的成分是什么？

[实验准备]选择该地重度雾霾天气，用SDLKC﹣1000型大流量TSP采样器在室外采集大气中的可吸入颗粒物10g。

活动一：探究霾中是否含有铵盐和硫酸盐。

实验方案	实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	取5g样品，加少量熟石灰末，混合、研磨		含有铵盐
方案二	取5g样品，加适量水，充分溶解后过滤，向滤液中滴加	有白色沉淀生成	含有硫酸盐

[总结反思]工业上应加强对污染企业的监管，农业上应合理施用化肥。

活动二：探究霾中是否含有黑碳。同学们设计了如图所示的创新实验。（将活动一得到的残渣，干燥后置于中间凹槽内）

[实验步骤]①滴入过氧化氢溶液制取O₂，排出装置内空气后，再在导管口接上气球。

②向右边的凹槽内滴入澄清的石灰水，

③接通电源，用热电阻丝点燃残渣

[实验现象]残渣剧烈燃烧，澄清石灰水浑浊，气球变大。

[实验结论]霾中含有黑碳。装置内澄清石灰水变浑浊的化学方程式是　　。

[交流研讨]某同学对“霾中含有黑碳”的结论产生质疑，理由是　　。

活动三：查阅资料，霾中还含有Al、Na、Zn、Pb、Hg、Cd等金属元素，其中的有害元素除Cd外，还有　　。

[能力发展]请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表：

项目	雾霾频发的成因	控制雾霾频发的做法	政府采取的应急措施
①	能源结构不同	推广太阳能发电	人工降雨
②	烧散煤取暖		向空中或地面洒水
③		推广新能源汽车	私家车限号出行

[检出进度]小组同学没有进行的探究项目是　　。

化学实验过程经常会产生定量的废液，经过无害化处理可有效防止水体污染。在一次实验课上，兴趣小组的同学们完成了NaOH溶液和Na₂CO₃溶液的鉴别，并对废液成分展开探究。

活动一 通过小组合作，同学们完成了如图所示的三组小实验。实验中生成白色沉淀的化学方程式是　　（写一个）。

活动二 小雪将六支试管中的剩余物倒入一个洁净的大烧杯中（ 如图），充分搅拌、静置，观察到杯内上层是无色溶液，下层有白色沉淀。由此可以确定：上层溶液中一定不含有的离子是　　、以及一定含有的离子。小组同学对上层溶液中还可能含有的离子进行了如下探究。

[提出问题]上层溶液中还可能含有什么离子？

[猜想与假设]上层溶液中还可能含有OH^﹣、CO₃^2﹣、Ca²⁺中的一种或几种。

[进行实验]

实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	①取少量溶液于试管中，滴加无色酚酞溶液 ②继续滴加稀盐酸	①溶液变红 ②产生气泡	①有OH^﹣ ②有CO3^2^﹣无Ca^2+
方案二	取少量溶液于试管中，　　（合理即可）（指示剂除外）	（合理即可）	①有CO3^2^﹣，无Ca^2+②有OH^﹣

[反思与评价]

（1）经过综合分析，最终确定上层溶液中肯定存在的离子有　　。

（2）将烧杯内物质过滤，滤渣回收，向滤液中加入适量　　（ 合理即可）进行处理后再排放。

2019年5月，187个国家签署了限制塑料废物交易协定，应对“白色污染”挑战。已知某种塑料的组成元素中有碳、氢两种元素，还可能有氧、氯元素中的一种或两种。为了测定其组成，某化学兴趣小组进行如下的探究。

[查阅资料]①无水氯化钙固体可做干燥剂；②有机物中的氯元素燃烧后通常转化为氯化氢。

[设计实验]兴趣小组设计并进行了如图所示的实验。（装置气密性良好）

实验过程中，在装置C中观察到　　现象，证明该塑料样品中含有氯元素，该反应的化学方程式是　　。

[记录数据]6.35g样品在A装置中充分燃烧，反应产物被完全吸收后，测得相关实验数据如表。

装置	B	C	D	E
反应后装置 增加的质量/g	1.80	3.65	0.09	8.80

[分析与结论]根据以上数据分析与计算，6.35g样品中氢元素的质量为　　g，该塑料样品的组成元素是　　。

[反思评价]电炉加热前要先通一会儿氧气，目的是　　。

小苏打和食盐是厨房中常见物质。现有一包白色固体，可能由碳酸氢钠、氯化钠中的一种或两种物质组成。某科学小组同学展开了系列研究。

（一）定性分析

[实验目的]确定白色固体的组成

[实验方案]：如图1所示：

[实验结论]小明同学经过上述实验得出结论：该白色固体由碳酸氢钠、氯化钠两种物质组成。

（1）步骤①发生反应的化学方程式是　　；

（2）步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替，如　　；

（3）科学小组认真研究讨论后认为，此方案不能得出小明同学的结论。一致认为将上述方案中使用的一种试剂进行调换，如仍出现上述现象，则小明同学的结论正确。调换措施是　　。

（二）定量分析

[实验目的]测定该白色固体中碳酸氢钠的质量分数

[实验方案]该小组利用图2所示的实验装置（固定装置已略去，装置气密性良好）进行实验，每一步反应均完全进行。

（1）首先称取a克该样品放入装置甲中，然后进行有关实验操作，正确的顺序是　　（填序号，可重复选择）

a．称量装置丙的质量

b．打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹

c．打开分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞

（2）如果没有装置乙，会造成测定结果　　（填“偏大”“偏小”或“不变”）；

（3）装置丁的作用是　　。

（三）拓展交流

经査阅材料：将二氧化碳气体持续通入一定量的氢氧化钠溶液中会先后发生以下两个化学反应：

①2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O    ②Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃

小明同学将5g二氧化碳气体通入100g 5%的氢氧化钠溶液中，充分反应后，所得溶液的溶质是　　

（填化学式）。

老师给了同学们一包红色粉末，该粉末可能是铜粉和氧化铁（Fe₂O₃）粉末中的一种或两种。同学们对该粉末进行了定性与定量研究。

（1）定性实验：

实验方案	实验现象	实验结论
取少量红色粉末放入试管 中，滴加足量的稀盐酸振荡	红色粉末全部消失，溶液呈棕黄色	粉末为Fe2O3
		Cu粉

写出“红色粉末全部消失”发生反应的化学方程式　　。

（2）定量实验：

取该粉末4g放入硬质玻璃管中，先通CO，然后再用酒精喷灯加热一段时间，停止加热继续通入CO至装置冷却。实验装置如图：

①实验时，先通CO再加热的目的是　　。

②若该粉末全部是氧化铁，在硬质玻璃管中观察到的实验现象是　　。B装置是用于吸收二氧化碳并收集CO，其中盛放的试剂最好是　　。

A．NaOH溶液

B．稀盐酸

C．水

如果该实验没有装置B、C，实验造成的危害是　　。

③若该粉末为铜粉和氧化铁的混合物，待装置完全冷却至室温，称量硬质玻璃管内剩余固体的质量为mg。则m的取值范围是　　。

证据推理是科学探究的基本方法。已知某无色溶液A中的溶质可能是NaCl和Na₂CO₃或两者之一，另有一种无色溶液B，其中的溶质可能是NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄或两者之一。按图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述（设过程中所有发生的反应都恰好完全反应）。

试根据实验过程和图示提供的信息，进行分析推理，填写以下空白：

（1）气体C的化学式为　　。

（2）将气体F通入紫色石蕊试液，试液变　　色。

（3）在溶液G中，一定存在的阳离子是　　（填写离子符号）。

（4）写出步骤③中生成沉淀H的化学方程式：　　。

（5）根据上述实验，在样品溶液B中，能够确定存在的溶质是　　（填写化学式），得出此结论的理由是

　　。

钙元素是一种重要的金属元素，它可组成氯化钙、氢氧化钙等多种物质。

（1）氢化钙（CaH₂）固体是登山运动员常用的能源提供剂。某实验探究小组的同学通过查阅资料得知，氢化钙在常温下能与水反应生产氢氧化钙和氢气，请你写出该反应的化学方程式　　。

（2）该实验探究小组将Na₂CO₃溶液滴加到Ca（OH）₂溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，经检验滤渣的成分是碳酸钙。

[提出问题]

滤液中溶质的成分是什么？

[猜想与假设]

猜想一：NaOH

猜想二：NaOH和Ca（OH）₂

猜想三：NaOH和　　；

猜想四：NaOH、Na₂CO₃和Ca（OH）₂

经过讨论，大家认为猜想四不合理，原因是　　。

[实验过程]

实验步骤	现象	结论
步骤I：取滤液，向其中滴入适量Na2CO3溶液		猜想二不成立
步骤II：另取滤液，向其中加入足量　　溶液	产生气泡	猜想　　成立

[拓展延伸]

在分析反应后所得物质的成分时，除考虑生成物外，还需考虑　　。

某化学兴趣小组的同学，通过咨询老师准备用亚硫酸钠溶液与浓硫酸反应来制备一定量的SO₂ （Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）＝Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O）。老师给他们提供了一瓶亚硫酸钠溶液并告知该瓶溶液放置时间可能较长，不知是否变质。兴趣小组的同学分成甲、乙两小组对该瓶亚硫酸钠溶液成分进行实验探究。

【提出问题】①该瓶溶液中溶质的成分是什么？

②该瓶溶液中亚硫酸钠的质量分数是多少？

【查阅资料】

（1）Na₂SO₃有较强还原性，在空气中易被氧气氧化：2Na₂SO₃+O₂═2Na₂SO₄；

（2）Na₂SO₃能与酸反应产生SO₂气体；

（3）SO₃^2﹣、SO₄^2﹣均能与Ba²⁺反应产生白色沉淀，BaSO₃可溶于稀盐酸。

【作出猜想】

猜想1：没有变质，成分是Na₂SO₃；

猜想2：完全变质，成分是Na₂SO₄；

你认为还可能有的猜想3　　。

【实验探究Ⅰ】甲、乙两组分别进行实验探究溶液是否变质：

小组	实验操作	现象	结论
甲组	取少量样品于试管中加入过量稀盐酸；	产生气泡	没有变质，还是Na2SO3
乙组	取少量样品于试管中加入氯化钡溶液，再加入足量稀盐酸。		已部分变质

【评价】有同学质疑甲组方案不合理，理由是　　。

【实验探究Ⅱ】

甲组设计如下实验测定Na₂SO₃溶液的溶质质量分数。（注：空气中二氧化碳的影响忽略不计）

（1）连好装置并检查装置气密性，在锥形瓶中放入126g该样品；

（2）实验前称量C装置的质量；

（3）关闭活塞K，用注射器推入浓硫酸至不再产生气泡；

（4）打开活塞K，缓缓鼓入一定量的氮气，关闭活塞K；

（5）再次称量C装置的质量发现比反应前增重6.4g

由此，计算出该溶液中Na₂SO₃的质量分数为　　；

【解释】若没有进行第4步操作，则测得亚硫酸钠溶液的溶质质量分数比实际的　　（填“偏小”或“偏大”）。

乙组仍使用第一次实验的原理，进行如下实验测定Na₂SO₃溶液的溶质质量分数。

第一步：称取试样ag；

第二步：在溶液中加入过量氯化钡溶液和足量稀盐酸；

第三步：过滤、洗涤、烘干沉淀；

第四步：称量沉淀的质量为bg；

第五步：计算溶液中Na₂SO₃的溶质质量分数。

试完成下列问题：

（1）加入氯化钡溶液过量的目的是　。

（2）第三步操作要洗涤沉淀的原因是　　。

【反思】由此可得出，保存亚硫酸钠时应　　。

某气体可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气中的一种或几种。某兴趣小组利用图中的实验装置设计实验，探究气体的成分。请用符合题目要求的装置序号填空（装置可以重复使用，除杂试剂均足量）。

提示：CO+CuO Cu+CO ₂，H ₂+CuO Cu+H ₂O；无水硫酸铜粉末遇水变蓝色。

（1）若检验气体中是否存在水蒸气，可将该气体通入装置 　　。

（2）将气体依次通过装置 　　，可检验并除去该气体中的二氧化碳。

（3）若检验气体中是否存在一氧化碳，可将该气体依次通过装置 　　。

（4）将气体依次通过装置 　　，可一次性确定该气体的成分。

向Na₂CO₃溶液中加入一定量MgCl₂溶液，出现白色沉淀。某同学经过过滤、洗涤、低温烘干得白色固体，并进行如下探究：

【猜测】白色固体可能是：①MgCO₃；②Mg（OH）₂；③　　。

【资料】MgCO₃、Mg（OH）₂加热易分解，生成对应的两种氧化物。

【实验1】

（1）取适量白色固体，充分加热，将产生的气体通过装有无水硫酸铜的U形管，观察到现象为　　，则猜测①不成立。

（2）另取适量白色固体于试管中，加入　　，产生大量气泡，则猜测②不成立。有同学查阅资料得知上述固体应为碱式碳酸镁[aMgCO₃•bMg（OH）₂•4H₂O]，其不溶于水，加热易分解，工业上常用作阻燃剂。

【实验2】

（3）为进一步确定白色固体的组成，该同学取适量白色固体，充分加热至质量不再改变，并使产生的气体全部缓缓通过如图所示装置，测定生成气体的质量。

实验中浓硫酸的作用　　，浓NaOH溶液的作用　　。

实验数据：

①加热后剩余固体质量2.0g：②浓硫酸增重0.9g：③浓NaOH溶液增重1.76g。则a：b＝　　。

【拓展】

（4）如果将甲、乙装置顺序颠倒，则a：b的值会　　（填“变大”、“变小”或“不确定”）。

（5）写出该碱式碳酸镁受热分解的化学方程式　　。

（6）工业上用碱式碳酸镁作阻燃剂，其可能的原因有：①分解时吸热，降低了燃烧物的温度；②生成的二氧化碳、水等非可燃性气体，稀释了可燃物周围的氧气浓度；③　　。

小明在登山的过程中发现山上的岩石是红色的，他根据所学知识猜测岩石中可能含有氧化铁，为了验证猜想并到测定其含量，小明进行了以下探究：

【查阅资料】

①一定温度下，CH ₄可将Fe ₂O ₃还原为单质铁，若温度控制不当，还可生成少量的Fe ₃O ₄．②单质铁和Fe ₃O ₄均能被磁铁吸引。

【实验探究】

（1）小明利用A装置进行实验。在点燃酒精喷灯之前先通入一段时间CH ₄，目的是 　　。

（2）小明将A装置中得到的固体经过水洗、过滤、干燥处理后，再通过B装置进行实验，观察到仪器a中的现象为 　　，从而得出了岩石中含有氧化铁的结论。

（3）小明将反应后的B装置冷却到室温，根据量筒内水的体积V（产生气体的体积），通过有关计算求出了岩石中氧化铁的质量分数。

【评价反思】

实验后小明经过认真反思，认为：

（1）在实验中对甲烷的使用没有"物尽共用"，请你给出一条合理建议： 　　。

（2）若B装置的固体含有一定量的Fe ₃O ₄，则会导致测得的岩石中氧化铁的质量分数比实际含量 　    （填"偏高"、"偏低"或"不变"），请你利用处理后的固体，CuSO ₄溶液、磁铁等试剂及用品，结合资料所给信息，设计实验证明是否含有Fe ₃O ₄ ；