初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

小晨同学从课外读物中得知：在加热条件下，钠与CO₂反应的产物可能有C、CO、Na₂CO₃、Na₂O．于是设计实验对产物成分进行探究。

[查阅资料]①BaCl₂溶液呈中性

②4Na+O₂＝2Na₂O

③Na₂O+H₂O＝2NaOH

④2Na+2H₂O＝2NaOH+H₂↑

⑤CO通入PdCl₂溶液中有黑色沉淀生成

[提出问题]在加热条件下，钠与CO₂反应的产物有哪些？

[猜想假设]猜想一：产物中一定有C

猜想二：产物中一定有CO

猜想三：产物中一定有Na₂CO₃

猜想四：产物中一定有Na₂O

[实验验证]用如图所示装置（夹持装置已略去）进行实验探究。

装置A中发生反应的化学方程式为　　；装置C的作用是　　。

序号	实验操作	实验现象	实验结论
（1）	待钠完全反应后，将装置D中的固体置于烧杯中，加蒸馏水溶解	有黑色不溶物	猜想　　正确
（2）	将实验（1）所得混合物过滤，取滤液加入过量BaCl2溶液		猜想三正确
（3）	\		猜想二正确

[反思与评价]小晨同学向实验（2）所得溶液中滴入几滴酚酞溶液，溶液呈红色。于是得出结论：在加热条件下，钠与CO₂反应一定产生Na₂O．该结论是否严谨？　　（填“是”或“否”），理由是　　。

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）。

某探究小组的同学通过查阅资料得知：在加热条件下，镁不仅能与水反应还能与氯化铵溶液反应。小组同学对此产生兴趣，他们将砂纸打磨过的镁条加入氯化铵溶液中并加热，迅速产生大量气体。为确定生成气体的成分，他们进行如下探究：

[查阅资料]

（1）镁与氯化铵溶液反应生成两种气体，每种气体只含有氮、氢两种元素中的一种或两种。

（2）镁与水在加热条件下反应生成氢氧化镁和氢气。

（3）氨气是一种极易溶于水的气体，能与酸反应。

[提出问题]该气体成分是什么？

[做出猜想]猜想一：H₂和N₂

猜想二：N₂和NH₃

猜想三：　　

[进行实验]

步骤一：小组同学闻气体气味，发现该气体有刺激性气味。则猜想　　不成立。

步骤二：同学们把产生的气体通入盛有水的A装置中除去　　，再将剩余气体依次通入B、C、D装置中，一会儿后，加热试管中的氧化铜，观察到B中溶液不变色，C中无明显现象，D中黑色粉末变成红色固体，试管口有小水珠。装置C的作用是　　（合理即可），装置D中发生反应的化学方程式为　　。

[得出结论]猜想　　成立。

[拓展延伸]经过讨论，小华同学认为用点燃木条检验气体的方法代替装置D也能达到相同的探究目的。你认为是否可行？　　（填“可行”或“不可行”）。

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。

小明同学在课外阅读中得知：钠是一种活泼金属，常温下能与氧气，水发生反应，其中钠与水反应的化学方程式为：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，在实验室，该同学选取50ml一定溶质质量分数的硫酸铜溶液于烧杯中，再取绿豆大小的钠投入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和蓝色滤渣，并对滤液的成分进行探究。

[提出问题]滤液中溶质的成分是什么？

[查阅资料]已知Na₂SO₄的水溶液呈中性。

[猜想与假设]

猜想一：Na₂SO₄；

猜想二：　　；

猜想三：Na₂SO₄、CuSO₄；

猜想四：Na₂SO₄、CuSO₄、NaOH；

其中不合理的是　　；

[实验方案与验证]

实验	实验操作	实验现象	实验结论
实验一	取少量滤液于试管中，观察现象	溶液为无色	猜想　　成立
实验二	另取少量滤液于试管中，向其中滴加酚酞试剂	无明显现象	猜想　　成立
实验三	常温下，再取少量滤液，测溶液酸碱度	pH＝7	猜想　　成立

[拓展延伸]金属钠在运输、保存中应该注意　　。

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

某化学兴趣小组在实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气时，发现制得的气体有刺激性气味，于是在老师的指导下对该气体成分进行探究．

[提出问题]氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？

[查阅资料]

1．氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在；

2．氯气（Cl₂）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝．

[猜想与假设]猜想一：该气体为O₂；猜想二：该气体为Cl₂；猜想三：该气体为　．

[实验探究]

序号	实验操作	实验现象	实验结论
1	小丽用排水集气法收集A、B两瓶气体，将带火星木条伸入A中；湿润的淀粉碘化钾试纸伸入B中	A中带火星木条复燃，B中淀粉碘化钾试纸不变色	猜想　　成立
2	小岚用向上排空气法收集C、D两瓶气体，将带火星木条伸入C中，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入D中	C中带火星木条复燃，D中淀粉碘化钾试纸	猜想三成立

[反思与评价]

1．小涛认为小丽的结论不正确，原因是　　．

2．还可用更简便的方法检验Cl₂的存在，该方法是　　．

[拓展应用]

1．若取氯酸钾和二氧化锰混合加热后的少量固体，加入足量水溶解，过滤，滤液成紫红色，该现象说明反应还生成了　　（填化学式）．

2．MnO₂不仅能作催化剂还可以作反应物，实验室通常用MnO₂与浓盐酸共热制取Cl₂．请完成该反应的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underset{¯}{△}}{}$MnCl₂+　　+Cl₂↑．

“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。

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）。