初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

金属材料的应用推动了社会的发展。新型材料的研制，已成为现代高新技术的重要物质基础。

（1）目前常用的1元硬币为钢芯镀镍合金，具有耐腐蚀、　　等优点。

（2）镁和铝可熔炼成Mg₁₇Al₁₂镁合金，熔炼过程只能在真空中，不能在空气中进行的原因是　　（写其中一个化学方程式）。

（3）某废弃物中可能含有Cu、CuO、Mg、Zn中的一种或几种，为确定其成分并回收金属，取样品进行如图实验。

①步骤Ⅱ的操作是　　。

②步骤Ⅱ中产生的现象是　　。步骤Ⅲ中锌和稀硫酸反应的化学方程式为　　。

③若溶液C中只含一种溶质，则样品的成分是　　。

④通过测氢气的质量，也可确定样品的成分，则w的值为　　（用m和n的代数式表示）。

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　　。

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　　。

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。

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。

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。

草酸（H₂C₂O₄）存在于自然界的植物中，在170℃以上易分解。某校化学兴趣小组为确定草酸分解产物，做如下探究。

[提出问题]草酸的分解产物是什么？

[猜想与假设]猜想①CO CO₂

猜想②CO H₂O

猜想③CO₂ H₂O H₂

猜想④CO CO₂ H₂O

经小组同学分析得出上述猜想　　一定是错误的。

[查阅资料]无水硫酸铜是一种白色固体，遇水会变成蓝色。

[进行实验]该小组同学设计了如图的实验过程（部份固定装置已略去）。

实验步骤	实验现象	实验结论
将分解产物从左至右 依次通过各装置	A中无水硫酸铜变蓝 B中澄清石灰水变浑浊	猜想②错误
	F中无水硫酸铜　　 G中澄清石灰水变浑浊	猜想④正确
问题解答	（1）装置C的作用　　 （2）写出装置E中发生反应的化学方程式

[交流反思]为防止污染环境，该实验应增加尾气处理装置。

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　　。

过氧化钙（CaO₂）是一种重要的化工产品，可用来改善地表水质、治理赤潮。过氧化钙产品中常含有氧化钙杂质。以下是某学习小组为测定过氧化钙产品纯度设计的实验，实验装置如图。

已知：CaO₂是一种白色粉末，微溶于水，易溶于稀盐酸，且发生反应：

CaO₂+2HCl═CaCl₂+H₂O₂

实验步骤：实验前称取产品及MnO₂共12.0g，先缓慢通入N₂一段时间后，加热铜网至红热，再缓慢滴入过量稀盐酸，直至A中样品完全反应。继续缓慢通入N₂，一段时间后停止加热，待C中铜网冷却后，停止通入N₂．将锥形瓶中的剩余物过滤，洗涤，干燥，得到滤渣2.0g。

回答下列问题：

（1）MnO₂与稀盐酸不反应。A中MnO₂的作用是　　。

（2）样品完全反应后，继续缓慢通入N₂的目的是　　。

（3）装置B的作用有：除去气体中的水蒸气、　　。

（4）实验测得C装置中铜网增重1.8g，该产品中过氧化钙的质量分数为　　。

某校化学兴趣小组同学向盛有一定量生石灰的烧杯中加入碳酸钠溶液，充分反应后却至室温，过滤、洗涤、干燥，得到固体A和溶液B，并对固体A和溶液B的成分展开了探究。

上述实验中发生的化学反应有：

①CaO+H₂O＝Ca（OH）₂

②　　 （写化学方程式）。

探究活动1：固体A的成分是什么？

[猜想假设]小雨猜想是CaCO₃；小亮猜想是CaCO₃和Ca（OH）₂

小亮猜想含有Ca（OH）₂的理由是　　。

[实验验证]

1．小雨取少量固体A于试管中，加入足量的稀盐酸，有气泡产生。证明自己的猜想正确。

2．小亮取少量固体A于试管中，加入足量水振荡，静置，向上层清液中滴加无色酚酞溶液，观察到　　，证明自己的猜想正确。

[反思评价]同学们经过讨论后认为小雨的实验不足以确定固体A的成分，理出是　　。结合两位同学的实验，证明了小亮的猜想是正确的，由此确定了固体A的成分。

探究活动Ⅱ：溶液B中溶质的成分是什么？

[猜想假设]猜想一：NaOH

猜想二：NaOH Na₂CO₃

猜想三：NaOH Ca（OH）₂

[讨论交流]结合对固体A成分的探究，同学们认为猜想三是正确的，理由是　　。

[实验验证]取少量溶液B于试管中，滴加　　溶液，产生白色沉淀，证明猜想三正确。

“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。

半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H₂、CO、CO₂、N₂和水蒸气。某化学兴趣小组为检验半水煤气的某些成分，设计的实验方案如图所示。

查阅资料可知碱石灰是CaO和NaOH的混合物。回答下列问题：

（1）A瓶中产生白色沉淀，证明半水煤气中含有　　，反应的化学方程式是　　。

（2）B装置的作用是　　。C装置的硬质玻璃管中发生置换反应的化学方程式是　　。

（3）证明半水煤气中含有H₂的现象是　　。

（4）证明半水煤气中含有CO的现象是　　。

（5）测定半水煤气中H₂、CO质量的实验方案如下：

若步骤Ⅳ中浓硫酸质量增加ag，步骤Ⅴ的KOH溶液质量增加bg，则半水煤气中H₂与CO的质量比为　　（用含字母a、b的代数式表示）。

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　　。

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）