初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

碳铵是一种常用的化肥，它在常温下易分解，某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究。

【查阅资料】氨气具有刺激性气味，极易溶于水，其水溶液呈碱性：氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝：氨气不与碱石灰反应。

Ⅰ、检验溶液中的阴、阳离子。

取少量碳铵放入试管中，加入盐酸，把生成的无色无味的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色。

（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有的阴离子可能是　　和　　（填离子符号）。

（2）根据实验现象，碳铵与浓NaOH溶液加热反应生成了　　（填化学式）气体。

Ⅱ．测定碳铵中C元素和N元素质量比。在此过程中，用到如图1所示装置，请回答：

（3）给碳铵固体加热时，试管口略向下倾斜的原因是　　。

（4）从安全和环保的角度考虑，本实验可以用如图1所示的气球来收集尾气，还可以选用如图2所示的　　（填序号）装置来处理尾气。

碳酸氢钠是小苏打的主要成分，在生产和生活中有许多重要的用途。化学课上，同学们为了解碳酸氢钠的性质，将一定质量的碳酸氢钠和稀硫酸混合，充分反应后，有气体逸出，写出该反应的化学方程式　　，同学们对反应后溶液中溶质的成分进行了探究：认为除一定含有硫酸钠外可能还含有其他成分，因此进行了猜想并做了如下实验：

[实验用品]pH试纸、锌片、氧化铜粉末、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液。

[猜想与假设]反应后溶液总溶质的可能组成成分。

猜想一：硫酸钠

猜想二：硫酸钠、碳酸氢钠

猜想三：硫酸钠、硫酸

[实验探究]同学们取反应后的溶液用不同方案进行如下实验，请根据结论完成如表实验现象中的空格。

实验方案	A	B	C	D
实验操作
实验现象		产生白色沉淀	试纸变色，对照标准比色卡，pH　　7
实验结论	猜想二不正确	猜想三正确	猜想三正确	猜想三正确

[得出结论]猜想三正确。

[评价反思]

（1）老师对同学们能用多种方案进行探究，并且得出正确的实验结论给予了肯定，同时指出探究中存在一处明显错误是：　　。

（2）有同学对实验方案B的结论提出了质疑，认为仅凭此现象不能得出猜想三正确，请说明理由　　。

[总结提高]依据所给实验用品，设计不同的方案确认猜想三是正确的，请你写出你的实验方案　　。

科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动。以下是教学片断，请你参与学习并帮助填写空格（包括表中空格）。

活动一

甲组同学向盛有一定量的氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会儿后发现有气泡产生，于是，他们停止了滴加稀盐酸。经询问老师得知该氢氧化钠溶液已变质，请你用化学方程式表示其变质的原因　　。

活动二

乙组同学向盛有一定量的氢氧化钙溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会儿后发现忘记了滴加指示剂，因此，他们停止了滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究：

【提出问题】溶液中的溶质含有什么物质？

【作出猜想】猜想一：溶质只有CaCl₂

猜想二：溶质有CaCl₂和Ca（OH）₂

猜想三：溶质有　　

【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。

【方案设计】

方案	方法步骤	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯内的溶液于试管中，加入无色酚酞溶液	酚酞不变色	猜想一正确
		酚酞变红色	猜想二正确
方案二	取少量烧杯内的溶液于试管中，加入		猜想三正确

【方案评价】小组同学通过讨论后认为：

（1）方案一能证明猜想二正确，但不能证明猜想一正确。

（2）方案二可行，但小组同学在记录时未记录完整，请你替他们补充完整。

【方案反思】（1）方案一不能证明猜想一正确的理由是酚酞在中性和酸性溶液中都不变色；

（2）某同学提出将方案一中酚酞溶液换成　　（填写一种试剂即可）同样可以得出猜想二正确。

活动三

甲、乙两组同学将各自烧杯内的剩余物倒入同一个洁净的大烧杯中，观察到先有气泡产生，后有白色沉淀出现。将大烧杯中的混合物过滤，得到滤渣和滤液。同学们对滤液中溶质成分进行再探究。

大家经过讨论一致认为滤液中一定含有的溶质是　　，为了进一步验证可能存在的溶质，请你帮助设计实验并进行验证（任写一种可能情况）：

你的猜想	实验步骤	实验现象	实验结论
滤液中可能含有			猜想正确，滤液中含有该物质

如图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），某化学小组的同学欲利用其进行下列各化学实验。

（1）以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），在实验室中制备并收集干燥的氧气。按照要求设计实验装置，连接仪器，并检验装置的气密性。

①所选装置的连接顺序为　　（从左至右填写装置序号字母）。

②制取氧气所发生反应的化学方程式为　　。

③下列有关氧气制取和性质的叙述中，不正确的是　　（填写序号A、B、C，D之一）

A．实验室制氧气时，应先加入药品，再检査装置的气密性

B．在此反应前后，二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变

C．铁丝在纯氧中剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体

D．氧气是一种化学性质比较活泼的气体

（2）用干燥纯净的氧气对纤维素的组成进行分析探究实验（资料显示纤维素只含C、H、O三种元素）。所选装置按“氧气→D→A→C→碱石灰干燥管”的顺序连接（实验前检验装置的气密性，假设所发生的化学反应都完全充分进行）。装置D的玻璃管中放入纤维素试样的质量为wg，充分反应后，测得装置A的质量增加ag，装置C的质量增加bg，则纤维素中碳元素的质量分数为　　（计算结果用含字母的代数式表示）。

若实验中使用的氧气未干燥，这样测算出的纤维素中碳元素与氢元素的质量比与实际值比较将　　（填“偏大”“偏小”“基本一致”“无法确定”之一）

_xy1212为浓硫酸洗气瓶，实验前检验装置的气密性，假设所发生的化学反应都充分反应）。进行实验并记录实验数据，如下表所示：

装置编号	1中浓硫酸	D中玻璃管内固体	C中溶液
反应前质量	150g	14.4g	200g
反应后质量	152.7g	11.2g	213.2g

_xy中x：y＝　　（填写最简整数比）。

②从环保角度考虑，该实验方案设计还存在不完善之处，你的具体改进方案是　　。

某化学学习小组在学习常见的盐的性质后，完成了如下实验。该学习小组对废液杯上层清液的溶质的成分进行了探究。请完成以下探究过程，并将空白答案填入答题卡相应位置。

[提出问题]上层清液中含有什么溶质？

[作出猜想]Ⅰ溶质仅为　　（填化学式）；

Ⅱ溶质为KCl和BaCl₂

Ⅲ溶质为KCl和　　（填化学式）；

Ⅳ溶质为KCl和K₂CO₃

V溶质为KCl、K₂SO₄和K₂CO₃

[设计方案]

实验操作	现象	结论
取少量废液缸中上层清液，分装于甲、乙两支试管中	先向甲试管中滴加盐酸至过量	无明显现象	猜想Ⅳ、Ⅴ不正确
	再向乙试管中滴加 　　溶液（填化学式）		猜想Ⅱ正确

[交流反思]学习小组经过讨论认为：实验过程中无须使用AgNO₃溶液，其理由是　　（用文字表述）

新华社2017年5月18日电，我国在南海海域成功连续8天稳定开采可燃冰（主要含甲烷水合物）。与煤、石油相比，可燃冰污染小、热量大，而且全球储量足够人类使用1000年。某化学兴趣小组对海洋资源产生浓厚的兴趣。于是他们查阅资料，得到下列信息：

（1）可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地冻土的岩石中；

（2）可燃冰开采难度大，如果气化后的甲烷逸散到空气中，将会加剧全球气候变暖；

（3）海水“晒盐”得到的盐叫粗盐，含有CaCl₂、Na₂SO₄等杂质。

他们分成两组对此进行探究：

Ⅰ组同学研究海底资源中的可燃冰，明确了两个问题：

（1）可燃冰在海底不燃烧的原因是　　；

（2）可燃冰形成的条件与　　、压强有关。

Ⅱ组同学研究海水物质资源中的主要化学成分，做了两个实验：

（1）模拟海水“晒盐”实验：将海水滴在玻璃片上，然后用吹风机吹干，产生白色固体，得到盐，这种结晶方法的原理是　　。

（2）模拟粗盐除杂实验：

[提出问题]如何将粗盐中的CaCl₂、Na₂SO₄杂质除掉

[可选试剂]稀H₂SO₄、稀HCl、NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液

[进行实验]

步骤	过程	现象	实验解析
第一步		产生白色沉淀	加入过量溶液Na2CO3的目的是
第二步		有气泡产生	化学反应方程式为
第三步	蒸发所得溶液	析出白色固体	得到较纯净的食盐

[反思与评价]浩瀚的海洋将为我们全人类贡献丰富的资源。

同学们：除了可燃冰、食盐以外，你还能从化学学科角度再说出一种你所知道的海洋资源吗？　　。

某粉末中含有氧化铜和氧化亚铁，可能含有少量的氧化铁。为了从粉末中得到铜并判断是否含有氧化铁，设计下列装置进行实验（装置气密性良好，实验所需试剂足量）。

资料：1、无水氯化钙常用作干燥剂。

2、无水硫酸铜为白色粉末，吸水后变成蓝色固体。

3、氢气和金属氧化物加热反应生成金属单质和水。

（1）装置B中的试剂是　　。从安全角度考虑，点燃酒精灯前，需要收集从装置E排出的气体并　　。写出装置C中硬质玻璃管内反应的一个化学方程式　　。

（2）加热，使粉末与通入的氢气充分反应：停止加热，持续通入氢气至固体冷却到室温。反应后从硬质玻璃管内的固体中得到铜的具体操作是　　。判断原粉末中是否含有氧化铁。如果加热前只称量装置D的质量，则固体冷却到室温后还需要称量　　；利用以上数据，写出推断是否含有氧化铁的过程。

某同学为了探究木炭和氧化铜在高温条件下生成的气体产物的成分，提出了如下猜想：

a．可能是二氧化碳；

b．可能是一氧化碳。

并设计如图所示装置进行实验，预期的实验现象及结论如下：

Ⅰ．若澄清的石灰水变浑浊。则气体为二氧化碳；

Ⅱ．若澄清的石灰水不变浑浊。则气体为一氧化碳。

请你分析并回答：

（1）该同学的猜想是否严谨？请你说明理由：　　，　　；

（2）设计一个实验，验证（1）中你的理由。请简述你的实验方案　　；

（3）该实验装置存在的缺陷是　　；

（4）反应结束时，停止实验的操作步驟是　　；

（5）实验后发现试管①内壁上附着不易用试管刷洗净的固体生成物，清洗试管①的方法是　　。

甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点，是一种新型甜味剂，我国是全国最主要的生产国，实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验：

[提出猜想]甜叶菊苷由什么元素组成？

[进行实验]小晴取适量的甜叶菊苷按如图1进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置与火焰上方。

[讨论交流]其他同学认为小晴的实验设计不严谨，原因是　　。经改进试验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含有碳，氢元素。

[继续探究]为了进步确定其元素组成。利用如图2进行实验。（已知：装置中C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳）

（1）实验前要通一会儿氮气，目的是　　。

（2）A装置中发生反应的化学方程式为　　。

[数据记录]4.02g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置增重2.7g，E装置增重8.36g。（产物被完全吸收）

[分析与讨论]数据分析：4.02g 甜叶菊苷中氧元素的质量为　　g，由此可以确定甜叶菊苷是由碳，氢，氧元素组成。

[反思评价]若没有F装置，对氧元素质量测定结果的影响是　　。 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

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）。