初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

某化学兴趣小组同学对家用普通干电池中含有的物质产生了浓厚的兴趣。他们剥开电池时闻到氨味且发现有黑色物质。

[提出问题]为什么有氨味？黑色物质的成分是什么？

[猜想假设]能闻到氨味说明含有铵盐（如NH₄Cl）；黑色固体可能有铁粉、氧化铜或二氧化锰。

[实验探究]同学们分别设计实验进行探究。

实验I．小聪取适量黑色物质与　　混合置于研钵内研磨，嗅到强烈氨味，再用湿润的红色石蕊试纸检测，观察到试纸变蓝，证明黑色物质中含有铵盐。

实验II．小敏将黑色物质加入适量的水中搅拌溶解，静置后　　，取不溶物进行实验。

实验步骤	实验现象。实验结论
1、取适量黑色滤渣装入试管中，再加入过量稀盐酸	无气泡生成，溶液不变色
2、取适量黑色滤渣装入另一支试管中，再加入　溶液，向上述试管中伸入带火星的小木条。		黑色粉末中含有二氧化锰

[交流讨论]

步骤2中发生反应的化学方程式为　　。

有一包固体X，可能由NH₄NO₃、FeCl₃、NaOH、Na₂SO₄、CaCO₃、Ba（NO₃）₂中的两种或两种以上物质组成。为探究其成分，进行如下实验：

（1）取少量固体X与熟石灰研磨，无氨味。则原固体中一定不含　　。

（2）另取少量固体X按图中的甲进行实验。

①操作a的名称是　　，由甲实验判断，原固体中一定不含　　。

②取白色沉淀B于烧杯中并逐滴加入稀硝酸，烧杯中固体质量随滴入稀硝酸质量的变化如图乙所示。则白色沉淀B的成分为　　，图乙中c点时烧杯中的溶液一定含有的阳离子是　　。

（3）为进一步探究原固体X的组成，取无色溶液A，向其中通入CO₂气体，产生白色沉淀，由此判断固体X中还含有　　。

某学习小组将足量Zn条插入一定量的浓H₂SO₄中，发现Zn表面有大量气泡产生。（注：随着反应进行，硫酸浓度逐渐变小）

【提出问题】气体的成分是什么？

【猜想假设】猜想一：只有SO₂

猜想二：只有H₂

猜想三：　　

【查阅资料】（Ⅰ）SO₂可以使品红溶液褪色

（Ⅱ）SO₂可以和碱性溶液反应

（Ⅲ）H₂+CuO $\frac{\underset{¯}{△}}{}$Cu+H₂O

【实验探究】用如图装置验证猜想（部分夹持仪器省略）

【方案设计】

主要实验步骤	主要现象	解释或结论
①打开止水夹，先通入一段时间N2	/	/
②关闭止水夹，将足量Zn条下放，浸入浓硫酸中，点燃E装置处酒精灯	B装置处品红溶液褪色 E装置处	猜想三成立
③结束实验	/	/

【表达交流】

（1）在步骤①中，通入N₂的目的是：　　。

（2）请你设计一个实验，用化学方法证明E装置中CuO未完全反应。

实验步骤	实验现象	结论
		CuO未完全反应

【反思拓展】

（1）请你根据上述实验探究，补充Zn与浓硫酸反应的化学方程式

Zn+2H₂SO₄═ZnSO₄+SO₂↑+　　。

（2）已知Al与H₂一样，在加热条件下能与CuO发生化学反应，请写出该反应的化学方程式　　。

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。

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　　。

某化学兴趣小组为研究酸的化学性质，他们将一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的试管中，观察到黑色粉末全部溶解，溶液呈 　　色，该反应的化学方程式为 　　。为进一步确定反应后所得溶液中的溶质成分，他们进行了以下实验探究。

【提出猜想】猜想一： 　　；猜想二：H ₂SO ₄和CuSO ₄

【资料查询】CuSO ₄溶液呈弱酸性，加入Zn粒时有极少量的气体产生。

【实验探究】为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如下实验方案。

方案一：取所得溶液少许于试管中，滴入石蕊试液，振荡，若观察到溶液显红色，则猜想二正确。

方案二：取所得溶液少许于另一支试管中，加入足量Zn粒，若观察到产生大量气体、 　　等现象，则猜想二正确。

【讨论交流】A、经过讨论，大家一致认为方案一是错误的，其理由是 　　。

B、要使由H ₂SO ₄和CuSO ₄组成的混合溶液中的溶质只有CuSO ₄，可向其中加入过量的 　　（填序号）。

a、CuO       b．Cu（OH） ₂    c、Cu          d．Cu（NO ₃） ₂

【拓展探究】某混合溶液由硫酸和硫酸铜溶液组成。上述小组同学又进行了如下实验：取124.5g该混合溶液于烧杯中，然后将120gNaOH溶液分六次加入其中，毎次充分反应后称量所得溶液的质量，所测数据如下表所示。

	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入NaOH溶液的质量/g	20	20	20	20	20	20
反应后溶液的质量/g	144.5	164.5	179.6	189.8	200	220
每次产生沉淀的质量/g	0	0	m	n	9.8	0

计算：

（1）上述表格中产生沉淀的质量：m＝ 　　，n＝ 　　。

（2）所加NaOH溶液中溶质的质量分数。

（3）第5次加入NaOH溶液充分反应后所得溶液中溶质的质量分数。

在化学兴趣小组的活动中，老师让甲同学给大家表演了一个小魔术："清水变牛奶，牛奶变雪碧"。A、B、C三种溶液分别是稀盐酸、氢氧化钙溶液、碳酸钠溶液中的某一种。

【实验活动】

[交流讨论]同学们根据新奇的现象展开了热烈的讨论。

乙同学："清水变牛奶"就是无色溶液中产生白色浑浊。

丙同学："牛奶变雪碧"就是白色浑浊消失，溶液中产生大量的气泡。

大家都点头认同。

[提出问题]甲同学：A、B、C分别是什么？为什么能出现上述现象呢？

[解释结论]丁同学：根据步骤2的现象可确定C为 　　（填名称）。

戊同学：产生步骤1现象的原因是 　　（用化学方程式表示），但还无法确定A、B各是什么。

[实验证明]己同学：另取A于试管中，把C滴加到A中观察到的现象如图2所示，因此他断定A是 　　（填化学式）溶液、同时也确定了B。

[深入交流]甲同学：步骤1加入B时，溶液中CO ₃ ^{2 ﹣}的数目变化趋势曲线应该是 　（如图3，填a或b）。

[总结归纳]上述实验活动涉及的这类化学反应，只有当两种化合物互相交换成分， 　　时，复分解反应才可以发生，除此之外还可能生成 　　，且反应前后没有 　　（答一点）。

小组活动结束，老师为同学们的探究意识和探究能力点赞。

获悉某处矿井中瓦斯报警器发出警报后，学校兴趣小组请求该矿井安全监测人员提供了少量气体样品，进行成分探究。兴趣小组经资料查询，通常瓦斯气体可能含有CO、CO₂、CH₄等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种，小组组长初步设计了如下实验方案供大家讨论：

（已知：CH₄+4CuO $\frac{\underset{¯}{△}}{}$4Cu+CO₂+2H₂O）

（1）同学甲认为，氧化钙的作用是防止空气中的CO₂和H₂O对实验造成干扰，小组成员一致同意；

（2）同学乙认为，若装置C中CuO变红，则除了甲烷与CuO可能发生反应外，还可能发生的反应是　　（用化学方程式表示）；

（3）同学丙认为，欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重，说明混合气体中含有CH₄的思路不严密，认为需要在　　（填序号）间再增加一个D装置（编号为F），才能证明含有CH₄；

（4）同学丁认为，B装置可有可无。说说你的看法和理由：　　；

（5）同学戊认为，该装置存在着　　重大安全隐患，小组成员一致同意。

综合上述讨论，兴趣小组将经过安全处理后的混合气体，通过改进后的装置进行了实验探究，请根据实验现象和数据填写结论：

装置	实验现象/数据	实验结论
A	石灰水变浑浊	通过实验现象和数据，小组成员一致认为该气体样品中含有　　。
B	无明显现象
C	黑色粉末变成红色
D	装置D增重3.6g
E	装置E增重4.4g

化学兴趣小组对贝壳中碳酸钙的含量进行探究。

【提出问题】

如何选择药品和设计装置进行测定？

【查阅资料】

贝壳的主要成分是CaCO₃，其它成分对实验影响忽略不计。

室温时，CaCO₃不溶于水，CaSO₄微溶于水。

【设计与实验】

实验一：选择药品

分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在图1的三颈烧瓶中反应，采集数据。

（1）图1中反应的化学方程式是　　。

（2）据图2分析，选择粉末状样品的依据是　　。

（3）据图3分析，影响实验测定准确性的原因：一是水蒸气含量增加；二是　　。

实验二：设计装置

小组设计了图4装置进行测定。

（4）打开活塞，稀硫酸进入试管，观察到的现象是　　。反应结束后进行读数。读数前调节水准管与量气管液面相平的原因是　　。

实验三：优化装置

在老师指导下，小组优化并设计了图5装置进行测定。

（5）试剂a是　　。

（6）检查该装置气密性的方法是　　。

（7）加入足量稀硫酸，一段时间后反应停止。再加入氯化铵溶液，发现又产生气泡。推测加入氯化铵溶液的作用是　　。

【数据处理】

（8）实验三中，样品质量为mg，加入稀硫酸体积为V₁mL，加入氯化铵溶液体积为V₂mL，右侧针筒最后读数为V₃mL，则反应生成CO₂体积为　　mL．该实验条件下，CO₂密度为dg/mL，则该样品中碳酸钙质量分数表达式为　　。

【反思与评价】（9）与实验二相比，实验三的优点是　　（写一条）。

某学习兴趣小组研究发现铜锈[Cu ₂（OH） ₂CO ₃]在加热后，除有CO ₂和水蒸气产生外，在试管的底部还有黑色的粉末生成，他们通过实验研究了黑色粉末的成分和所产生的气体。请填空。

（1）提出问题：黑色粉末是什么？

（2）猜想：黑色粉末可能是：

a．炭粉      b．氧化铜      c． 　            

（3）查阅资料：炭粉和氧化铜均为黑色粉末，其中炭粉不与稀硫酸反应，也不溶于稀酸，而氧化铜可与稀酸反应而溶解。写出氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式： 　                   。

（4）设计实验方案：向试管中的黑色固体滴加足量的 　           （填"化学式"）溶液，充分反应后，观察固体的溶解情况和所得溶液的颜色。

（5）现象与结论：

如果猜想a正确，则现象为 　                   ；若现象是 　            ，则猜想b正确；假如现象为 　              ，则猜想c正确。

某化学课外活动小组测定长期放置的铁粉中铁单质的百分含量．他们准确称量两份质量各为10.0g的铁粉样品，分别进行如下操作：

（1）如图所示甲同学记录天平砝码和游码的数据为54.0g．将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，天平是否平衡（不考虑空气浮力）　　（填“是”或“否”）；要想获取实验的相关数据，后面必须的操作是　　（假设气球不破裂且能恢复原状）．

A、打开弹簧夹a放出气体                         B、取下砝码

C、向右拨动游码至天平平衡                       D、向左拨动游码至天平平衡

（2）乙同学把10.0g铁粉样品加入到足量的硫酸铜溶液中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体10.8g，计算该样品中铁单质的百分含量．（写出计算过程）

实验室有一瓶标签模糊的烧碱溶液，小杰设计实验测定了其溶质质量分数．请根据如图所示的实验过程和提供的数据进行分析和计算．（注：滴入酚酞试液的质量忽略不计）

（1）将稀盐酸逐滴滴入锥形瓶的过程中，应边滴加边摇动锥形瓶，当观察到溶液颜色恰好 　　时，停止滴液，反应所消耗稀盐酸的质量为 　　g．

（2）通过计算确定该瓶烧碱溶液的溶质质量分数．（写出计算步骤）

（3）问题讨论：小红做同样的实验得到的结果比小杰得到的结果偏小，从实验操作的角度分析产生这种误差的原因可能是 　　（填写一条即可）

已知某溶液中的溶质可能是HCl、NaOH、CaCl ₂中的一种或两种，为确定该溶液中溶质的成分及含量，进行以下实验。

（1）取少量溶液与试管中滴入2滴无色酚酞，酚酞不变色，溶液中一定不存在 　　。

（2）为了进一步测定成分及含量，重新取120g溶液于烧杯中，逐滴加入20.0%的Na ₂CO ₃溶液，测得滴加溶液的质量与产生沉淀的关系（图1）和滴加溶液的质量与烧杯中溶液的pH关系（图2）。

（已知：向盐酸中滴加碳酸钠溶液发生反应为：Na ₂CO ₃+2HCl＝2NaCl+H ₂O+CO ₂↑；CaCl ₂溶液呈中性。）回答下列问题：

①该溶液中溶质的化学式为 　 　。

②计算溶液中各溶质的质量分数。（写出计算过程）

③m ₁＝ 　 　g；m ₂＝ 　 　g。

草酸（H₂C₂O₄）又名乙二酸，是一种有机酸，易溶于水，广泛存在于植物源食品中。草酸不稳定，在浓硫酸的催化作用下，草酸固体受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究：

[提出问题]生成物中有哪几种碳的氧化物？

[实验猜想]猜想1：只有CO；

猜想2：只有　　（填化学式）；

猜想3：含有CO和CO₂。

[设计实验]基于猜想3，根据CO和CO₂的性质，兴趣小组同学设计了如下实验：

[实验探究]

（1）观察到A装置中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有CO₂气体生成，请写出A装置中的化学反应方程式：　　；

（2）有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO：

①C装置澄清石灰水不变浑浊，F装置中出现　　的现象；

②E装置中出现　　的现象。

[实验结论]通过实验探究证明：猜想3成立。

草酸分解的化学方程式是　　。

[问题讨论]

（1）B装置的作用是　　；

（2）C装置的作用是　　；

（3）该试验装置的设计还有一处明显不足（实验前已排尽装置内的空气），请提出改进措施　　（任写一条）。

工业纯碱中含少量氯化钠。兴趣小组分别采用不同的方法测定工业纯碱样品中碳酸钠的质量分数。

（1）方法一：差量法。称取W克样品与足量的稀盐酸充分反应，生成的二氧化碳通过装有试剂X的乙装置，并利用测量乙装置增加的质量，求得样品中碳酸钠的质量分数。该方法中试剂X可选用　　。

（2）方法二：沉淀法。称取15克样品完全溶解于水中配成60克样品溶液，取三个烧杯分三次进行实验，每次加入30克氯化钙溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥所得的沉淀质量记录如表。计算样品中碳酸钠的质量分数。

（Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl）

	烧杯1	烧杯2	烧杯3
样品溶液（克）	10	20	30
氯化钙溶液（克）	30	30	30
沉淀质量（克）	2	4	5

（3）请写出提高方法一测量精确度的操作建议（写出2条）　　。