初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

证据推理是科学探究的基本方法。已知某无色溶液A中的溶质可能是NaCl和Na₂CO₃或两者之一，另有一种无色溶液B，其中的溶质可能是NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄或两者之一。按图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述（设过程中所有发生的反应都恰好完全反应）。

试根据实验过程和图示提供的信息，进行分析推理，填写以下空白：

（1）气体C的化学式为　　。

（2）将气体F通入紫色石蕊试液，试液变　　色。

（3）在溶液G中，一定存在的阳离子是　　（填写离子符号）。

（4）写出步骤③中生成沉淀H的化学方程式：　　。

（5）根据上述实验，在样品溶液B中，能够确定存在的溶质是　　（填写化学式），得出此结论的理由是

　　。

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”）。

做“中和反应”实验时，小聪同学向盛有氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀硫酸，一会儿后发现忘了滴加酸碱指示剂，于是他停止滴加稀硫酸。同学们对反应后溶液中含有哪些溶质展开了讨论。

[提出问题]上述实验中发生反应的化学方程为　　，那反应后溶液中的溶质是什么？

[提出猜想]猜想一：溶质是Na₂SO₄

猜想二：溶质是Na₂SO₄ 和NaOH

猜想三：溶质是　　

[查阅资料]Na₂SO₄ 溶液呈中性

[实验探究]小聪同学设计如下的实验方案

	方法步骤	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，滴入几滴无色酚酞溶液	酚酞不变红色	猜想一正确 猜想二不正确
方案二	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中， 滴加BaCl2溶液	出现白色沉淀	猜想三正确
方案三	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，加入少量的黑色CuO粉末，振荡		猜想三正确

[方案评价]同学们对小聪的实验方案讨论后认为：

①方案一存在缺陷，该方案不能证明猜想一是正确的，其原因是　　。

②方案二也不能证明猜想三是正确的，理由是　　。

③同学们经过讨论，一致认为方案三能够证明猜想三是正确的，并讨论除此方案外，还可以向烧杯的溶液中加入活泼金属或碳酸盐等物质进行证明。

[实验反思]在分析化学反应后所得物质成分时，还需考虑反应物的用量。

学校化学兴趣小组的同学对酸碱中和反应进行探究：

[提出问题]氢氧化钠与盐酸能否发生反应？

[查阅资料]NaCl溶液显中性。

[进行实验]甲、乙两组同学分别进行实验，甲组同学先向试管中加入约2mL氢氧化钠溶液，再滴入酚酞溶液，溶液变红，然后逐滴滴入稀盐酸，边滴加边振荡，直到溶液恰好变为无色。

[实验结论]氢氧化钠与盐酸 　能　（填"能"或"不能"）发生反应。

[发现问题]乙组同学在滴入稀盐酸的过程中，观察到有气泡产生，所以确定本组所用氢氧化钠溶液已变质，其变质的原因是 　             （用化学方程式表示）。

[猜想与假设]同学们对变质的氢氧化钠溶液的溶质成分进行探究。

猜想Ⅰ：只有碳酸钠

猜想Ⅱ： 　                 

[查阅资料]CaCl ₂溶液、Ca（NO ₃） ₂溶液都呈中性。

[进行实验]实验过程如图：

回答下列问题：

（1）适合操作（一）的X溶液是 　　。

A．Ca（OH） ₂溶液

B．CaCl ₂溶液

C．Ba（OH） ₂溶液

（2）根据（1）中所选的X溶液，生成沉淀C的化学方程式为 　　。

（3）过滤操作中玻璃棒的作用是 　　。

（4）操作（二）可以为：取少许溶液D于试管中，滴加酚酞溶液，若溶液 　　则猜想Ⅱ成立。

[实验反思]通过本实验同学们认识到，氢氧化钠溶液必须 　　保存。

钙元素是一种重要的金属元素，它可组成氯化钙、氢氧化钙等多种物质。

（1）氢化钙（CaH₂）固体是登山运动员常用的能源提供剂。某实验探究小组的同学通过查阅资料得知，氢化钙在常温下能与水反应生产氢氧化钙和氢气，请你写出该反应的化学方程式　　。

（2）该实验探究小组将Na₂CO₃溶液滴加到Ca（OH）₂溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，经检验滤渣的成分是碳酸钙。

[提出问题]

滤液中溶质的成分是什么？

[猜想与假设]

猜想一：NaOH

猜想二：NaOH和Ca（OH）₂

猜想三：NaOH和　　；

猜想四：NaOH、Na₂CO₃和Ca（OH）₂

经过讨论，大家认为猜想四不合理，原因是　　。

[实验过程]

实验步骤	现象	结论
步骤I：取滤液，向其中滴入适量Na2CO3溶液		猜想二不成立
步骤II：另取滤液，向其中加入足量　　溶液	产生气泡	猜想　　成立

[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　　。

娄底人在端午节有吃皮蛋的习俗。某化学小组的同学查阅资料后得知，腌制皮蛋的主要原料有：生石灰、纯碱和食盐。同学们向这三种物质中加入适量水，充分搅拌，过滤，对滤渣中溶质的成分进行探究。

小组同学讨论后一致认为，滤液中的溶质一定含有NaCl和　　。（写化学式）

【提出问题】滤液中还可能含有哪些溶质呢？

【作出猜想】

小林认为：还含有Ca（OH）₂

小方认为：还含有Na₂CO₃

小华认为：还含有Ca（OH）₂和Na₂CO₃

【交流讨论】经过进一步讨论，大家认为小华的猜想不合理，原因是：　　。（用化学方程式表示）

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
小林：取少量滤液于试管中，滴加足量的稀盐酸		小方的猜想正确
小方：取少量滤液于试管中，滴加 　　溶液	产生白色沉淀	小方的猜想正确
小华：取少量滤液于试管中，滴加Na2CO3溶液	无明显现象	小方的猜想正确

【交流谈论】同学们认为，通过小华的实验不足以得出其结论，原因是　　。

【继续探究】小明也取少量滤液于试管中，滴加稀盐酸，却没有看到明显现象，小明对此深感疑惑。

【解释评价】经老师的指导和大家的认真思考后终于找出了原因，你认为是　　。最后，老师对同学们这种严谨的科学态度给予了充分的肯定。

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）。

已知某固体样品A可能是NH₄NO₃和MgCO₃或两者之一，另有一固体样品B，其中可能含有Na₂SO₄，BaCl₂，CuSO₄、KCl四种物质中的一种或多种．按如图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述（设过程中所有发生的反应都恰好完全反应）．

试根据实验过程和发生的现象，填写以下空白：

（1）将气体C通入紫色石蕊试液，试液变　　色．

（2）沉淀F的化学式为　　．

（3）溶液D中，一定存在的阳离子是　　（填写离子符号）．

（4）写出步骤③中生成沉淀I的化学方程式　　．

（5）在溶液H中，肯定存在的阴离子有　　种．

（6）固体样品B中，一定不存在的物质是　　（填写化学式），得出此结论的理由是：　　．

小明在登山的过程中发现山上的岩石是红色的，他根据所学知识猜测岩石中可能含有氧化铁，为了验证猜想并到测定其含量，小明进行了以下探究：

【查阅资料】

①一定温度下，CH ₄可将Fe ₂O ₃还原为单质铁，若温度控制不当，还可生成少量的Fe ₃O ₄．②单质铁和Fe ₃O ₄均能被磁铁吸引。

【实验探究】

（1）小明利用A装置进行实验。在点燃酒精喷灯之前先通入一段时间CH ₄，目的是 　　。

（2）小明将A装置中得到的固体经过水洗、过滤、干燥处理后，再通过B装置进行实验，观察到仪器a中的现象为 　　，从而得出了岩石中含有氧化铁的结论。

（3）小明将反应后的B装置冷却到室温，根据量筒内水的体积V（产生气体的体积），通过有关计算求出了岩石中氧化铁的质量分数。

【评价反思】

实验后小明经过认真反思，认为：

（1）在实验中对甲烷的使用没有"物尽共用"，请你给出一条合理建议： 　　。

（2）若B装置的固体含有一定量的Fe ₃O ₄，则会导致测得的岩石中氧化铁的质量分数比实际含量 　    （填"偏高"、"偏低"或"不变"），请你利用处理后的固体，CuSO ₄溶液、磁铁等试剂及用品，结合资料所给信息，设计实验证明是否含有Fe ₃O ₄ ；                   

向Na₂CO₃溶液中加入一定量MgCl₂溶液，出现白色沉淀。某同学经过过滤、洗涤、低温烘干得白色固体，并进行如下探究：

【猜测】白色固体可能是：①MgCO₃；②Mg（OH）₂；③　　。

【资料】MgCO₃、Mg（OH）₂加热易分解，生成对应的两种氧化物。

【实验1】

（1）取适量白色固体，充分加热，将产生的气体通过装有无水硫酸铜的U形管，观察到现象为　　，则猜测①不成立。

（2）另取适量白色固体于试管中，加入　　，产生大量气泡，则猜测②不成立。有同学查阅资料得知上述固体应为碱式碳酸镁[aMgCO₃•bMg（OH）₂•4H₂O]，其不溶于水，加热易分解，工业上常用作阻燃剂。

【实验2】

（3）为进一步确定白色固体的组成，该同学取适量白色固体，充分加热至质量不再改变，并使产生的气体全部缓缓通过如图所示装置，测定生成气体的质量。

实验中浓硫酸的作用　　，浓NaOH溶液的作用　　。

实验数据：

①加热后剩余固体质量2.0g：②浓硫酸增重0.9g：③浓NaOH溶液增重1.76g。则a：b＝　　。

【拓展】

（4）如果将甲、乙装置顺序颠倒，则a：b的值会　　（填“变大”、“变小”或“不确定”）。

（5）写出该碱式碳酸镁受热分解的化学方程式　　。

（6）工业上用碱式碳酸镁作阻燃剂，其可能的原因有：①分解时吸热，降低了燃烧物的温度；②生成的二氧化碳、水等非可燃性气体，稀释了可燃物周围的氧气浓度；③　　。

某固体混合物中可能含有氢氧化钠、硝酸钠、氯化钠，硫酸钠、碳酸钠。为了研究该混合物的成分，某同学按下列流程进行了实验（各步均恰好完全反应）：

根据流程图回答问题：

（1）反应③的化学方程式为　　，反应④的化学方程式为　　。

（2）根据实验现象推断该混合物中一定含有的物质是　　（填化学式）。

（3）该同学为了进一步确定固体混合物的组成，取样品20.9g（其中含钠元素质量为6.9g），按上述流程图进行实验，产生11.65g白色沉淀A，产生2.2g气体W．通过计算，确定该混合物中还含有的物质是　　（填化学式），其质量为　　g。

某混合气体中含有CO、CO₂、SO₂三种气体。某兴趣小组对此进行了探究。

[查阅资料]

Ⅰ．SO₂能使品红溶液褪色，易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，能与氢氧化钠溶液反应，能使澄清的石灰水变浑浊。

Ⅱ．CO和CO₂均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。

Ⅲ．CO与CuO反应的化学方程式为：CO+CuOCu+CO₂。

[实验探究]为验证这三种气体，同学们在老师指导下，设计并进行如下实验：

[事实与结论]通过实验验证了以上三种气体的存在，请完成下列空格：

（1）装置E的作用是　　。

（2）能证明气体中含有SO₂的现象是　　，含有CO₂的现象是　　。

[反思与评价]若将装置①和装置②互换，则无法验证的气体是　　（填写化学式）。

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。

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。