初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

小组同学收集了某种铝制易拉罐，剪成条状并打磨后进行如图所示实验，发现纯铝片表面有划痕。

[发现问题]根据所学知识，合金的硬度比组成它的纯金属硬度更　　，结合上述现象，可得出该易拉罐不是纯铝制作。那么易拉罐中除铝外，还含有什么金属呢？

[查阅资料]①铝制易拉罐中的主要成分是铝，可能还含有镁、铁。

②铝能与氢氧化钠溶液反应：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；镁和铁不能与氢氧化钠溶液反应。

[作出猜想]该易拉罐的金属组成除铝外，可能还含有镁、铁中的一种或两种。

[实验设计]小明取打磨后的铝制易拉罐样品按如下方案进行实验：

实验步骤	实验现象	解释与结论
（1）取一定量的样品于烧杯中，加入足量的　　溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥；	固体表面有大量气泡产生；过滤后得到黑色粉末。	样品中含铝
（2）取少量上述黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸。	有气泡产生，溶液变成浅绿色。	样品中含铁，发生反应的 化学方程式为　　。

[实验结论]小明得出该易拉罐是由铝和铁组成。

[反思评价]其他同学分析后认为小明的实验方案不严谨，理由是　　；大家认为应该补充下列实验：取步骤（1）中少量黑色粉末于试管中，加入某种金属的盐溶液后，如果无现象产生，则小明的结论正确。你认为加入的盐溶液中阳离子对应的金属理论上可以是　　（填一种即可）。

[拓展应用]如图为国家颁布的“城市生活垃圾分类标志”，废弃易拉罐应放入标有　B　（填序号）图标的垃圾桶内。

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

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。

某化学兴趣小组在实验室发现一瓶混入Na₂CO₃的NaOH固体。于是他们对该固体中Na₂CO₃的含量进行探究。

[查阅资料]Ⅰ．碱石灰是氢氧化钠与氧化钙的固体混合物。

Ⅱ．无水硫酸铜是一种白色固体，遇水会变成蓝色。

[提出问题]该固体中Na₂CO₃的质量分数是多少？

[反应原理]碳酸钠与稀硫酸反应会生成CO₂，反应的化学方程式为　   　。

[制定计划]同学们设计了两种实验方案（装置气密性良好，浓硫酸、碱石灰均足量）。

方案甲：用图1所示装置测定反应后生成CO₂的质量。称取一定质量的样品于锥形瓶中，通入一段时间空气后，向样品中滴加稀硫酸，待样品反应完全，继续通入一段时间空气后，测出生成CO₂的质量，计算。

方案乙：用图2所示装置测定反应生成CO₂的体积。称取一定质量的样品，将样品和足量稀硫酸分别置于Y形管a、b处（此时量气管液面在零刻度处），倾斜Y形管，使反应发生，待样品反应完全，测出生成CO₂的体积，计算。

[分析与讨论]

（1）方案甲中，浓硫酸的作用是　 　；为测出生成CO₂的质量，需要在样品反应前后分别称量装置　 　（填装置序号）的质量。方案乙中，植物油的作用是　 　；反应结束后，应　 　，然后根据液面读出生成CO₂的体积。

（2）小红同学认为方案甲的装置设计还存在一个明显缺陷，可增加图3中的一个装置进行改进，改进后整套装置的连接顺序为　　（按气流方向填装置序号）。

（3）小青同学认为，还可以用“沉淀法”进行测定：称取一定质量的样品放入试管中，　                　，计算。

[进行实验]同学们在完善实验方案后，测出了该NaOH固体中Na₂CO₃的质量分数。

[反思与评价]设计实验方案应使实验简便、误差小。

某固体粉末可能含有氯化镁、硫酸钠、硝酸钠、硫酸铜和碳酸钙中的一种或几种，为确定其成分，某化学实验小组同学进行了如下实验。

回答下列问题：

（1）白色沉淀C是 　　（填化学式）。

（2）反应①的化学方程式为 　　。

（3）原固体粉末中一定含有的物质是 　　（填化学式），一定不含的物质是 　　（填化学式）。

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）。

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

如图为高炉冶铁、炼钢并用生产的钢来探究白铜成分的流程图。（已知硫酸镍的化学式为NiSO ₄）

（1）用高炉冶铁的主要反应原理是 　　（用化学方程式表示）。

（2）分析流程图，三脱装置中发生反应的基本反应类型是 　　。

（3）向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动，各成分均匀混合，相当于化学实验中 　　（填一种仪器的名称）的作用。

（4）铁与镍相比，铁的金属活动性 　　镍（选填"＞"、"＝"或"＜"），判断依据是 　　（用化学方程式表示）。

（5）通过以上信息，得出白铜的成分是 　　，其硬度比纯铜 　　（填"大"或"小"）。

某学校九年级学生小明在化学实验室清点化学药品时发现一包粉末状固体，这包粉末状固体可能由碳酸钠、氯化钠、氢氧化钡、硫酸钠、硝酸铜中的一种或几种组成。为了检验其成分，小明做了如下实验：

（1）取少量粉末状固体于烧杯中，加入足量的水，充分搅拌，静置，发现烧杯底部有白色未溶固体A和上层无色清液B．小明根据上述现象确定粉末状固体中一定不含有的物质是　　（填物质的化学式）。

（2）进一步探究固体A的成分

[提出问题]固体A的成分是什么？

[猜想与假设]Ⅰ：BaCO₃    Ⅱ：　　Ⅲ：BaSO₄

[实验与探究]

实验步骤	实验现象	实验结论	相关化学方程式
取少量固体A于试管中，滴加过量的		猜想Ⅱ正确

根据上述实验结论，可以确定粉末状固体中一定含有　　。

在化学反应中，由于参加化学反应物质的质量不同，产物可能有所不同。

[已有知识]碳与氧气发生化学反应，当氧气充足时，产物是 　　；当氧气不充足时，则能产生有毒气体 　　。

[查阅资料]澄清石灰水与碳酸氢钠溶液反应时，由于参加化学反应的物质化学计量数之比不同，生成的产物可能不同。请完成下列空格中的化学方程式。

	Ca（OH） 2与NaHCO 3化学计量数之比	产物	化学反应方程式
反应一	1：1	CaCO 3、NaOH、H 2O	Ca（OH） 2+NaHCO 3═CaCO 3↓+NaOH+H 2O
反应二	1：2	CaCO 3、Na 2CO 3、H 2O	Ca（OH） 2+2NaHCO 3═CaCO 3↓+Na 2CO 3+2H 2O
反应三	1：1.5	CaCO 3、NaOH、Na 2CO 3、H 2O

[产物探究]某兴趣小组在老师的指导下欲对上述反应三得到的相关产物进行探究，请帮助完成下列问题。

可选试剂：稀盐酸、Ba（OH） ₂溶液、BaCl ₂溶液、无色酚酞溶液。

信息资料：BaCl ₂溶液呈中性、碳酸钡为白色不溶物。

实验步骤	实验现象	实验结论
步骤l：将Ca（OH） 2与NaHCO 3按化学计量数1：1.5 混合，在水溶液中使其充分反应	产生白色沉淀	产物中有碳酸钙
步骤2：将步骤1所得混合物静置，取少量上层清液于试管中，向其中加入 　               。		产物中有碳酸钠
步骤3：将步骤2所得混合物静置，取少量上层清液于试管中，向其中滴加 　　。		产物中有氢氧化钠

[深入思考]有的同学认为在上述步骤2中也可以加入氯化钙溶液来证明产物中有碳酸钠，请说出你的观点并解释： 　　。

小明取一包某食品包装袋内的“脱氧剂“，查阅资料发现其成分除铁粉外，可能含有碳粉、Na₂CO₃、NaCl、Fe₂O₃等，为确定其成分，进行了如下实验：

（1）过滤操作中除了需带铁圈的铁架台、滤纸、玻璃棒外，还需要用到的仪器有　　。

（2）写出用pH试纸测定滤液pH的方法：　　。

（3）试剂X的名称是　　。

小明发现某食品包装袋中有一个小袋，上面标有“成分：生石灰、铁粉；作用：防潮、防氧化”等字样。他想了解袋内粉末是否已失效，取少量粉末在水中充分溶解，滴入无色酚酞发现不变色。通过查阅资料获知，常温下铁在空气中不能反应生成Fe₃O₄和FeO，于是对粉末成分做出如下猜想：

猜想一：可能是CaCO₃和Fe；

猜想二：可能是CaCO₃和Fe₂O₃；

猜想三：可能是　　。

【实验设计】小明设计了如图所示的实验：

【实验与分析】

（1）向A装置中加入稀盐酸，B装置中出现浑浊现象，证明样品中含有CaCO₃。

（2）若粉末中含有Fe，装置E中应观察到的现象是　　。

【评价与反思】

上述实验中，如果将E装置去掉，是否还能验证粉末中含有Fe，请说明理由　　。

小洋同学看到妈妈在厨房拿食用碱水浸泡紫甘蓝时，紫甘蓝叶片边缘处变绿，感到很好奇。回到学校在老师的帮助下将紫甘蓝汁分别滴加到下列等体积、等浓度的五种溶液中，紫甘蓝汁显示的颜色如表：

物质	①稀HCl	②NaCl	③NaHCO3	④Na2CO3	⑤NaOH
颜色	红色	蓝紫色	蓝色	绿色	黄色

[查阅资料]

pH	＜7	7	7.5﹣9	10﹣11.9	12﹣14
颜色	红色	蓝紫色	蓝色	绿色	黄色

[提高认识]（1）紫甘蓝汁能作酸碱指示剂；

（2）上述五种溶液的pH值由大到小的顺序是　　（填序号）。

[实验探究]为了便于观察实验现象，老师提议在用稀盐酸中和氢氧化钠溶液时应选用酚酞试液作指示剂，但小洋和兴趣小组的同学在做该实验时忘加了指示剂，因此未观察到明显现象。则该反应的化学方程式为　　。

[提出问题]反应后溶液中溶质的成分有哪些？

[问题猜想]猜想一：NaCl    猜想三：NaCl，　　

猜想二：NaCl，NaOH        猜想四：NaCl，NaOH，HCl

兴趣小组的同学一致认为猜想四不合理，原因是　　。

[设计实验]

	步骤	现象	结论
方案一	取反应后的溶液于试管中，向其中滴加紫色石蕊溶液。	石蕊溶液变红	猜想三成立
方案二 （写一种）	。	。
方案三	取反应后的溶液于试管中，向其中加入适量AgNO3溶液。	产生白色沉淀

[讨论交流]上述方案三不可行，原因是　　。

[拓展应用]人体胃酸过多时可用　　治疗。（化学式）（写一种）

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　　。

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。