初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

I．下图为实验室制取并收集氧气的部分装置图，据图回答：

（1）写出编号a的仪器名称　　。

（2）若用B装置制取O₂，写出对应的化学反应方程式　　。

（3）若用D（装满水）收集O₂，则气体应从　　（填“b”或“c”）端导入。

Ⅱ．小军同学在实验室帮老师整理药品时发现NaOH溶液试剂瓶口有一些白色固体，于是产生好奇心：这白色固体是什么？他为此进行了如下探究。

[查阅资料]①NaOH在空气中变质不会生成 NaHCO₃；

②CO₂不溶解于饱和NaHCO₃溶液中，也不与NaHCO₃反应；

③Fe（OH）₃呈红褐色，难溶于水；BaCl₂溶液呈中性。

[提出猜想]猜想一：是NaOH 猜想二：是Na₂CO₃ 猜想三：　　。

[实验探究]小军进行了下列实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量白色固体于试管中，加水溶解，再加入足量BaCl2溶液	产生白色沉淀	猜想二正确
②过滤，在滤液中加入FeCl3溶液	无红褐色沉淀生成

[问题分析]实验操作①中加入足量BaCl₂溶液的作用是　　，实验操作②还有其他实验方案吗？如有，请写出一种实验方案（必须指明试剂和现象）　　。

为了提高实验结论的准确性，小军又设计了如图2所示的实验对该白色固体的性质进行进一步探究：

[实验现象]A中有大量气泡产生，C中实验现象是　　。

[实验结论]白色固体是Na₂CO₃。

[分析与反思]小军在与老师进行交流后得知，自己所设计的实验存在一定的缺陷，他对自己实验中存在的问题进行了反思：装置B中也能产生CO₂．写出装置B中产生CO₂的化学反应方程式：　　。改进措施：将浓盐酸换为稀盐酸。

酸碱中和反应是初中阶段重要的一类反应，请你一起参与探究。

【实验探究Ⅰ】在50mL一定浓度的氢氧化钠溶液中滴加50mL一定浓度的盐酸，并用玻璃棒搅拌，观察到溶液的温度　　，由此现象小李同学得出两者能发生反应的结论。通过查阅相关资料后，小张同学发现此结论不够严谨，设计了下列3个对比实验：

①50mL一定浓度的盐酸与50mL蒸馏水混合，测量溶液温度的变化。

②50mL一定浓度的氢氧化钠溶液与50mL蒸馏水混合，测量溶液温度的变化。

③50mL一定浓度的盐酸与50mL一定浓度的氢氧化钠溶液混合，测量溶液温度的变化。

用数字化实验技术测得3个实验，溶液温度随时间变化的关系如图所示。

（1）由图可知，盐酸、氢氧化钠溶液稀释时均　　（填“放热”或“吸热”），但它们稀释时温度的变化量远　　两溶液混合时温度的变化量。

（2）从微观角度分析，此中和反应的温度变化主要是由于　　（填离子符号）两种离子发生反应放出热量的缘故。

[实验探究Ⅱ]

（1）在50mL一定浓度的氢氧化钠溶液中滴加2～3滴酚酞试液，再逐滴加入一定浓度的盐酸，并用玻璃棒搅拌，溶液颜色由红色刚好变为无色时，可说明两者发生了反应。该反应的化学方程式为　　。

（2）取一定量反应后的无色溶液加热蒸发，在蒸发的过程中，“意外”发现溶液由无色又变成红色。同学们对红色溶液中溶质的成分（酚酞除外）进行再探究。

查阅资料：酚酞在pH＜8.2的溶液中呈无色，在8.2＜pH＜14的溶液中呈红色。

作出猜想：猜想一：NaCl

猜想二：NaCl、NaOH

猜想三：NaCl、NaOH和Na₂CO₃

同学们讨论后一致认为猜想　　是错误的，理由是　　。

实验验证：取样，滴加　　，无气泡产生，猜想三错误。

原因分析：反应后无色溶液中仍存在少量NaOH，加热蒸发，当溶液的pH在　　范围内，溶液的颜色变红。

总结反思：向某碱性溶液中滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡后溶液的颜色　　（填“一定”或“不一定”）变红。

某化学实验小组利用以下装置测定某赤铁矿中氧化铁的纯度，

向赤铁矿中通入纯净的一氧化碳气体，假设赤铁矿中杂质不参与反应，请回答下列问题：

（1）实验开始时，先进行的操作是　　（填序号）

①通入一氧化碳   ②加热

（2）实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象　　。

（3）写出B装置发生的化学反应方程式是　　；装置C的作用是　　。

（4）从环境保护的角度看该实验存在的缺陷是　　。

（5）实验前称量赤铁矿的质量为20g，通入足量的一氧化碳完全反应后，B装置总质量增加了13.2g，则赤铁矿中氧化铁的纯度为　　。

某氯化钠样品中可能含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙中的一种或几种杂质。某学习小组欲探究氯化钠样品中杂质的成分设计了以下实验：

回答下列问题：

（1）步骤①中加入适量NaOH溶液的目的是　　。

（2）步骤③中加入足量稀盐酸时，能够观察到的明显现象是　　，发生此现象的化学方程式是　　。

（3）此氯化钠样品中含有的杂质是　　。

（1）用稀盐酸和氢氧化钠溶液进行中和反应实验时，反应过程溶液pH变化曲线如图所示：

①该反应的化学方程式是 　　；

②该实验操作是将 　　（写溶质的化学式）溶液逐滴加入到另一种溶液中。

（2）若用稀硫酸代替（1）中的稀盐酸，将稀硫酸逐滴加入至盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，当滴加到一定量并充分反应时，请对烧杯中溶质成分进行探究。

【提出问题】此时烧杯中的溶质成分是什么？

【猜想与假设】Ⅰ：Na ₂SO ₄Ⅱ： 　　Ⅲ：Na ₂SO ₄和NaOH

【实验与探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量上述烧杯中的溶液于试管中，滴加 　    　溶液		猜想Ⅲ正确

实验是学习化学的一条重要途径。请回答问题：

（1）如图一，观察到蜡烛燃烧时火焰分为a、b、c三层，其中温度最高的是　　（填字母序号）。

（2）如图二，取一个冷而干燥的小烧杯罩在火焰上方，观察到烧杯内壁出现　　，快速倒转烧杯，倒入少量澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。由此可知，蜡烛燃烧后的产物一定有H₂O和　　（填化学式）。

（3）如果用一个大烧杯扣住蜡烛（如图三），一段时间后，观察到蜡烛熄灭，说明燃烧需要　　。

（4）为测定某有机物的组成（如图四），往装置中先通入一段时间干燥的氮气，再将6.4g样品在氧气中燃烧后的产物（样品无剩余）依次通过装置A、B、C、D（装置中涉及的每步反应均反应完全），结果发现装置A增重7.2g，装置C增重8.8g。试分析：

①装置A中利用了浓硫酸的　　。

②装置B中红色粉末变成黑色的原因是　　（用化学方程式表示）。

③装置C中反应的化学方程式为　　。

④由此可知，该有机物化学式中碳、氧原子的个数比为　　（填最简整数比）。

某白色固体可能由BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、Na₂SO₄中的一种或几种物质组成，某兴趣小组同学为确定该白色固体的成分，进行了如下实验探究请你参与并回答相关问题。

I．初步探究：小明同学设计的实验过程及现象如图所示。

[查阅资料]BaCl₂溶液显中性

[初步结论]

（1）原白色固体中一定有的物质是　　。

（2）M溶液中的溶质一定有　　，一定没有BaCl₂。

[交流讨论]小樱同学认为：无色溶液M变红色，说明溶液M中含有碱性物质，但不能由此推导出原固体物质中是否含有NaOH．若要进一步确定，需对溶液M继续进行探究。为此同学们进行了如下的探究：

Ⅱ．继续探究

[提出问題]无色溶液M中的碱性物质是什么？

[猜想与假设]猜想一：NaOH、Na₂CO₃；

猜想二：NaOH；

猜想三：　　。

[探究与结论]

实验步骤	实验现象	实验结论
A．取少量无色溶液M置于试管中，加入过量的BaCl2溶液，振荡，静置。		猜想一正确
B．取少量实验A所得上层清液置于试管中，加入　　。	溶液由无色变成红色

步骤A中加入过量的BaCl₂溶液的目的是　　。

在老师的指导下，同学们通过交流、讨论、实验，圆满完成了这次实验探究活动。

有一包白色粉末，可能含有氢氧化钠、碳酸钠、氯化钙、碳酸钙中的一种或几种。为了确定其成分，某兴趣小组进行了如下实验（微溶性物质按可溶处理）。

[查阅资料]氯化钡溶液呈中性。

[实验探究]

实验一：取一定量白色粉末放入烧杯中，加入足量水，搅拌，静置，观察到烧杯中有白色不溶物。由此小明得出白色粉末中一定含有碳酸钙。

[讨论交流]有的同学对小明的结论提出了质疑，认为其结论不一定正确，理由是　　（用化学方程式表示）。

实验二：为进一步确定白色粉末成分，继续进行实验。

实验步骤	实验现象	实验结论
步骤Ⅰ：取实验一中的上层清液少量于试管中，加入过量的氯化钡溶液，过滤	产生白色沉淀	白色粉末中一定含有
步骤Ⅱ：取步骤Ⅰ中的滤液少量于试管中，滴加酚酞溶液		白色粉末中一定含有氢氧化钠

[实验结论] 综合以上探究， 同学们通过讨论确定了白色粉末的组成，其可能的组成有　　种情况。

[反思评价]（1）步骤Ⅰ中加入过量的氯化钡溶液的目的是　　。

（2）下列物质能替代步骤Ⅱ中酚酞溶液达到实验目的的是　　（填序号）。

①石蕊溶液

②氧化铜

③二氧化碳

④硫酸镁溶液

⑤稀盐酸

“垃圾是放错位置的资源”，废旧金属的回收利用可节约资源、减少污染。为测定某废铜屑（含铜、铜锈、氧化锌）中铜元素的含量，以便合理回收金属，化学小组取一定质量的样品，分别用如下方法获取相关数据。

说明：铜锈的成分为碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]；Cu₂（OH）₂CO₃ $\frac{\underset{¯}{△}}{}$2CuO+CO₂↑+H₂O；方法一所用部分装置如图；无水硫酸铜用于吸收水分。

（1）方法一中，过滤后所得滤液的溶质是　　；此步骤还可证明锌的金属活动性比铜强，理由是　　。

（2）结合图中装置，为测定废铜屑中铜元素的含量，方法一中需要称量并记录的数据有　　。实验中，待锥形瓶内的反应结束后，可用注射器向瓶内多次推入空气，其目的是　　。

（3）写出方法二中“……”处省略的两个实验步骤。

有位化学教师在实验室取用生石灰时，发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂（如图）。某化学兴趣小组的同学在该老师的指导下，对该生石灰样品开展了以下探究活动。

[提出问题]生石灰样品的成分是什么？

[作出猜想]生石灰样品的成分可能是CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃中的一种或几种。

[实验探究]小华同学设计如下实验进行探究。

实验	实验操作	实验现象	实验结论
①	取样品于烧杯中，加水溶解，用手触摸烧杯壁。	烧杯壁发热
②	将①中液体过滤，取少量滤液于试管中，向其中滴入　　。	溶液变红	有Ca（OH）2
③	取②中的少许滤渣于试管中，向其中滴加少量稀盐酸。		无CaCO3

[交流讨论]

（1）同学们经过讨论，发现通过实验②不能得出样品中一定含有Ca（OH）₂，理由是　　。

（2）小红同学提出实验③结论也不正确。他改进实验③，并通过实验证明生石灰样品中含有碳酸钙，他改进实验③的操作内容是　　。

（3）通过小组合作，最后得出样品中肯定含有CaO和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂．请写出生成CaCO₃的化学方程式　　。

[反思应用]

（1）生石灰要　　保存。

（2）设计和分析实验时，要充分考虑反应物的量和生成物等因素对实验结论的干扰。

（3）要确定样品中是否含有氢氧化钙，还需要学习更多化学知识才能解决。

饮水安全是脱贫攻坚“两不愁、三保障、安全”的重要内容和指标，关乎百姓生命健康，必须对天然水进行净化达标后才能饮用。

（1）在净化水的过程中常用 　 　来吸附水中的色素和异味，用二氧化氯（ClO₂）消毒杀菌，二氧化氯中氯元素的化合价为 　 　。

（2）某同学在使用“除垢剂”去除热水瓶中的水垢时，发现有气泡产生。根据水垢的主要成分含有碳酸钙等物质，猜想到“除垢剂”的有效成分中可能含有酸。于是，他分别设计了在家庭中和实验室用两类不同物质且产生两种不同现象的实验方案验证自己的猜想，请完成实验报告。

实验步骤	实验现象	实验结论
家庭中：取适量“除垢剂”于瓷碗中，向其中加入 　 　。		“除垢剂”的有效成分中一定含有酸。
实验室：取适量“除垢剂”于试管中，向其中加入 　 　。

根据实验结论，得出使用“除垢剂”时的注意事项有 　             　（写一条）。

某实验小组将少量氢化钙（CaH₂）溶于水，形成了无色透明的溶液，再向其中加入碳酸钠溶液，有沉淀产生，经过滤后得到滤渣和滤液。然后进行了滤渣验证和滤液溶质成分的探究。

（1）[查阅资料]氢化钙在常温下能与水反应生成氢氧化钙和氢气，写出该反应的化学方程式　　。

（2）[交流验证]滤渣只能是碳酸钙，用盐酸验证此滤渣的化学方程式为　　。

（3）[提出问题]滤液中溶质的成分是什么？

（4）[猜想假设]猜想一：NaOH

猜想二：NaOH和Na₂CO₃

猜想三：NaOH和　　

猜想四：NaOH、Na₂CO₃和Ca（OH）₂

（5）[讨论分析]经过讨论认为最不合理的是猜想　　，原因是　　。

（6）[实验与结论]

实验步骤	现象	结论
步骤Ⅰ：取少量滤液，向其中加入足量盐酸溶液		猜想二不成立
步骤Ⅱ：另取少量滤液，向其中滴入适量Na2CO3溶液	产生白色沉淀	猜想　　成立

（7）[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　　。

除H₂、CO能还原氧化铜外，CH₄及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH₄能与CuO反应生成Cu、CO₂和H₂O．某拓展小组同学设计了如图所示实验装置（夹持装置省略），分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。

【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。

（1）将CH₄气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有　　（填序号）；

①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质

②B装置中的固体由白色变蓝色

③C装置中溶液变浑浊

【探究Ⅱ】对气体组成的探究。

（2）气体X可能由H₂、CH₄中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。

①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有　　；

②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H₂的结论，请对此结论作出评价，并说明理由　　；

【探究Ⅲ】对未知气体的探究。

（3）将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32．根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为　　。

西藏芒康县通过晾晒盐井水提取粗盐的生产方式历史悠久。粗盐溶液过滤后仍含有多种可溶性杂质（氯化镁、氯化钙、硫酸钠等）。某化学拓展实验小组欲探究粗盐样品中可溶性杂质的成分，设计了如图所示的实验流程：

[实验分析]

（1）步骤①中加入适量氢氧化钠溶液的目的是　　。

（2）步骤③的白色沉淀是　　（填化学式）。

（3）乙同学认为步骤③中不需要加入足量稀盐酸，你是否同意他的观点？　　（填“同意”或“不同意”），请说明原因　　。

（4）根据以上实验信息，实验小组得出结论：此粗盐样品中含有的杂质是　　。

某兴趣小组为探究锡纸中的金属成分（锡纸中以一种金属为主，其它成分对实验无干扰），开展了以下探究活动。

【提出问题】锡纸中的金属是什么？

【建立猜想】根据锡纸有银白色金属光泽，并结合金属活动性、价格等因素，猜想其中的金属可能是锌、铁、铝、锡中的一种。

【探究过程】

步骤	活动内容	收集证据	分析并得出结论
步骤一	①查阅资料：金属锌在室温下很脆	锡纸未破损	锡纸中金属不是锌
	②取锡纸反复折叠
步骤二	用磁铁靠近锡纸	锡纸没有被磁铁吸引	锡纸中金属不是
步骤三	①取锡纸条放入浓度为20%的盐酸中除去可能存在的氧化膜。当观察到　　现象时，取出锡纸条并用蒸馏水清洗。 ②将处理过的锡纸条放入试管中，加入饱和硫酸锌溶液，静置观察。	②中锡纸条表面无明显现象	说明锡纸中的金属活动性比锌弱，则锡纸中金属不是铝，而是锡。

【交流评价】

小科对实验结论提出质疑：“无明显现象”并不代表没有发生反应，因为铝与硫酸锌反应[2Al+3ZnSO₄＝3Zn+Al₂（SO₄）₃]生成的金属锌为银白色，与铝颜色相同，因此无法得出结论。请在不改变反应原理的前提下运用定量方法完善实验方案，并根据预期结果得出相应结论：　；

　。

【继续探究】运用完善后的方案进行实验，分析实验结果，得出初步结论：锡纸中金属是铝。