初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

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。

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。

化学实验过程经常会产生定量的废液，经过无害化处理可有效防止水体污染。在一次实验课上，兴趣小组的同学们完成了NaOH溶液和Na₂CO₃溶液的鉴别，并对废液成分展开探究。

活动一 通过小组合作，同学们完成了如图所示的三组小实验。实验中生成白色沉淀的化学方程式是　　（写一个）。

活动二 小雪将六支试管中的剩余物倒入一个洁净的大烧杯中（ 如图），充分搅拌、静置，观察到杯内上层是无色溶液，下层有白色沉淀。由此可以确定：上层溶液中一定不含有的离子是　　、以及一定含有的离子。小组同学对上层溶液中还可能含有的离子进行了如下探究。

[提出问题]上层溶液中还可能含有什么离子？

[猜想与假设]上层溶液中还可能含有OH^﹣、CO₃^2﹣、Ca²⁺中的一种或几种。

[进行实验]

实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	①取少量溶液于试管中，滴加无色酚酞溶液 ②继续滴加稀盐酸	①溶液变红 ②产生气泡	①有OH^﹣ ②有CO3^2^﹣无Ca^2+
方案二	取少量溶液于试管中，　　（合理即可）（指示剂除外）	（合理即可）	①有CO3^2^﹣，无Ca^2+②有OH^﹣

[反思与评价]

（1）经过综合分析，最终确定上层溶液中肯定存在的离子有　　。

（2）将烧杯内物质过滤，滤渣回收，向滤液中加入适量　　（ 合理即可）进行处理后再排放。

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。

小苏打和食盐是厨房中常见物质。现有一包白色固体，可能由碳酸氢钠、氯化钠中的一种或两种物质组成。某科学小组同学展开了系列研究。

（一）定性分析

[实验目的]确定白色固体的组成

[实验方案]：如图1所示：

[实验结论]小明同学经过上述实验得出结论：该白色固体由碳酸氢钠、氯化钠两种物质组成。

（1）步骤①发生反应的化学方程式是　　；

（2）步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替，如　　；

（3）科学小组认真研究讨论后认为，此方案不能得出小明同学的结论。一致认为将上述方案中使用的一种试剂进行调换，如仍出现上述现象，则小明同学的结论正确。调换措施是　　。

（二）定量分析

[实验目的]测定该白色固体中碳酸氢钠的质量分数

[实验方案]该小组利用图2所示的实验装置（固定装置已略去，装置气密性良好）进行实验，每一步反应均完全进行。

（1）首先称取a克该样品放入装置甲中，然后进行有关实验操作，正确的顺序是　　（填序号，可重复选择）

a．称量装置丙的质量

b．打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹

c．打开分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞

（2）如果没有装置乙，会造成测定结果　　（填“偏大”“偏小”或“不变”）；

（3）装置丁的作用是　　。

（三）拓展交流

经査阅材料：将二氧化碳气体持续通入一定量的氢氧化钠溶液中会先后发生以下两个化学反应：

①2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O    ②Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃

小明同学将5g二氧化碳气体通入100g 5%的氢氧化钠溶液中，充分反应后，所得溶液的溶质是　　

（填化学式）。

某无色溶液X是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠溶液中的一种或两种溶液的混合溶液。某兴趣小组的同学为探究无色溶液X的成分，开展了如下的探究活动，请你一同参与完成：

[查阅资料]获得如下信息：

1．氯化钙溶液呈中性，与碳酸氢钠溶液混合不发生反应。

2．NaHCO₃溶液呈碱性，与澄清石灰水反应生成白色沉淀。

[猜想与假设]针对无色溶液X中的溶质成分：

猜想一：含有Na₂CO₃

猜想二：含有 NaHCO₃

猜想三：含有　　；

猜想四：是其中两种成分的混合溶液

[实验方案设计]

序号	实验步骤	预设实验现象	预设实验结论
①	取样于烧杯中，滴入过量的氯化钙溶液，过滤	产生白色沉淀	猜想一
②	取①的滤液于试管中，滴入适量的氢氧化钙溶液		猜想二不正确
③	取①的滤液于试管中，滴入　　溶液	溶液变红色	猜想三正确

[综合结论]通过以上实验，得出无色溶液X是　　。

[实验反思与拓展]

类比资料信息，NaHCO₃与NaOH反应生成质量比为53：9的两种化合物，请写出反应的化学方程式　　。

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（Fe₂O₃）粉末中的一种或两种。同学们对该粉末进行了定性与定量研究。

（1）定性实验：

实验方案	实验现象	实验结论
取少量红色粉末放入试管 中，滴加足量的稀盐酸振荡	红色粉末全部消失，溶液呈棕黄色	粉末为Fe2O3
		Cu粉

写出“红色粉末全部消失”发生反应的化学方程式　　。

（2）定量实验：

取该粉末4g放入硬质玻璃管中，先通CO，然后再用酒精喷灯加热一段时间，停止加热继续通入CO至装置冷却。实验装置如图：

①实验时，先通CO再加热的目的是　　。

②若该粉末全部是氧化铁，在硬质玻璃管中观察到的实验现象是　　。B装置是用于吸收二氧化碳并收集CO，其中盛放的试剂最好是　　。

A．NaOH溶液

B．稀盐酸

C．水

如果该实验没有装置B、C，实验造成的危害是　　。

③若该粉末为铜粉和氧化铁的混合物，待装置完全冷却至室温，称量硬质玻璃管内剩余固体的质量为mg。则m的取值范围是　　。

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　　。

某实验小组的同学在做氢氧化钙溶液与稀盐酸反应的实验时，忘记加入指示剂，为探究反应溶液中溶质的成分，又进行了以下实验探究。

[提出问题]反应后溶液中溶质是什么？

[假设猜想]猜想一：溶质是CaCl₂；      猜想二：溶质是CaCl₂和Ca（OH）₂

猜想三：溶质是　　； 猜想四：溶质是CaCl₂、Ca（OH）₂和HCl

[资料]CaCl₂溶液呈中性

同学们经过讨论，一致认为猜想　　是错误的，理由是　　；

[进行实验]

	实验操作	实验现象	结论
实验一	取少量反应后的溶液于试管中，滴入酚酞溶液		猜想二不成立
实验二	再取少量反应后的溶液与另一只试管中，加入少量铁粉		猜想三成立

[交流反思]边巴同学认为。只用下列一种试剂　　（填序号），也可以得出上述猜想三成立。

①AgNO₃②Fe₂O₃③NaOH

[拓展延伸]

（1）在判断反应后所得溶液中溶质成分时，既要考虑生成物，还要考虑　　；

（2）写出实验二中反应的化学方程式　　；

（3）倾倒猜想三的废液前，可向废液中加入足量　　并过滤，才能使废液中的溶质只含有CaCl₂。

有一包白色粉末，可能由CuSO₄、Na₂SO₄、Na₂CO₃、BaCl₂、NaOH中的一种或几种组成，同学们查阅资料得知NaCl、CaCl₂、BaCl₂等溶液呈中性，经过思考，设计并进行了以下实验：

（1）白色粉末一定不含　　，可能含有　　。

（2）为了确定白色粉末的组成，还需要对无色滤液中呈碱性的物质进行探究。

[提出问题]无色滤液中呈碱性的物质是什么？

[猜想假设]猜想一：NaOH

猜想二：　　

猜想三：Na₂CO₃和NaOH

[进行实验]

实验步骤	实验现象	结论
1．取少量该溶液于试管中，滴入　　 溶液。		猜想三正确
2．静置上述溶液，取少量上层清液于另一试管中，滴入几滴　　溶液。

步骤1中发生反应的化学方程式为　　。

[得出结论]白色粉末的成分是　　。

某化学兴趣小组的同学在整理化学药品柜时，发现有一瓶标签受损的无色溶液（受损标签如图所示）。咨询实验老师得知，这瓶无色溶液是一种常用的盐溶液。小组同学对这瓶溶液进行了如下探究：

【提出问题】这瓶无色溶液是什么物质的溶液？

【猜想与假设】小组同学提出了如下假设：

①碳酸钠溶液；②硫酸钠溶液；③氯化钠溶液

【讨论交流】在老师的指导下，小组同学经过讨论，认为有一条假设不合理。

（1）请你指出不合理的假设并说明不合理的理由 　　。

【查阅资料】硫酸钡既不溶解于水又不溶解于酸；碳酸钠溶液呈碱性；Ba（OH） ₂的化学性∀质与 Ca（OH） ₂相似。

【进行实验】小组同学设计并进行了如下实验，请你完善小组同学的"相互评价"。

组次	实验操作	出现的现象与结论	同学相互评价
第 1 组		产生白色沉淀，第 1 组同学认为猜想②成立	第 2 组同学认为此方案结论不正确。 （2）你认为其理由是硫酸钡和 　都不溶于水。
第 2 组		试管中无明显现象，第2 组同学认为猜想 ②成立。	第3组同学认为此方案结论不正确。 （3）你认为其理由是 　　。
第 3 组		溶液无明显变化，第 3 组同学认为猜想②成立。	第 1 组同学认为此方案结论正确。 （4）你认为实验中用点滴板比试管具有更多的优点是 　　 （写 1 条即可）。

【实验反思】针对上述情况，小组同学总结了取用药品时的各种注意事项。

（5）你认为倾倒液体药品时，要注意标签 　　。

缺失标签的药品成分的探究 ； 液体药品的取用 ； 盐的化学性质 ； 书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

某化学兴趣小组的同学，通过咨询老师准备用亚硫酸钠溶液与浓硫酸反应来制备一定量的SO₂ （Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）＝Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O）。老师给他们提供了一瓶亚硫酸钠溶液并告知该瓶溶液放置时间可能较长，不知是否变质。兴趣小组的同学分成甲、乙两小组对该瓶亚硫酸钠溶液成分进行实验探究。

【提出问题】①该瓶溶液中溶质的成分是什么？

②该瓶溶液中亚硫酸钠的质量分数是多少？

【查阅资料】

（1）Na₂SO₃有较强还原性，在空气中易被氧气氧化：2Na₂SO₃+O₂═2Na₂SO₄；

（2）Na₂SO₃能与酸反应产生SO₂气体；

（3）SO₃^2﹣、SO₄^2﹣均能与Ba²⁺反应产生白色沉淀，BaSO₃可溶于稀盐酸。

【作出猜想】

猜想1：没有变质，成分是Na₂SO₃；

猜想2：完全变质，成分是Na₂SO₄；

你认为还可能有的猜想3　　。

【实验探究Ⅰ】甲、乙两组分别进行实验探究溶液是否变质：

小组	实验操作	现象	结论
甲组	取少量样品于试管中加入过量稀盐酸；	产生气泡	没有变质，还是Na2SO3
乙组	取少量样品于试管中加入氯化钡溶液，再加入足量稀盐酸。		已部分变质

【评价】有同学质疑甲组方案不合理，理由是　　。

【实验探究Ⅱ】

甲组设计如下实验测定Na₂SO₃溶液的溶质质量分数。（注：空气中二氧化碳的影响忽略不计）

（1）连好装置并检查装置气密性，在锥形瓶中放入126g该样品；

（2）实验前称量C装置的质量；

（3）关闭活塞K，用注射器推入浓硫酸至不再产生气泡；

（4）打开活塞K，缓缓鼓入一定量的氮气，关闭活塞K；

（5）再次称量C装置的质量发现比反应前增重6.4g

由此，计算出该溶液中Na₂SO₃的质量分数为　　；

【解释】若没有进行第4步操作，则测得亚硫酸钠溶液的溶质质量分数比实际的　　（填“偏小”或“偏大”）。

乙组仍使用第一次实验的原理，进行如下实验测定Na₂SO₃溶液的溶质质量分数。

第一步：称取试样ag；

第二步：在溶液中加入过量氯化钡溶液和足量稀盐酸；

第三步：过滤、洗涤、烘干沉淀；

第四步：称量沉淀的质量为bg；

第五步：计算溶液中Na₂SO₃的溶质质量分数。

试完成下列问题：

（1）加入氯化钡溶液过量的目的是　。

（2）第三步操作要洗涤沉淀的原因是　　。

【反思】由此可得出，保存亚硫酸钠时应　　。

某氯化钠样品中可能含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙中的一种或几种杂质。某学习小组欲探究氯化钠样品中杂质的成分设计了以下实验：

回答下列问题：

（1）步骤①中加入适量NaOH溶液的目的是　　。

（2）步骤③中加入足量稀盐酸时，能够观察到的明显现象是　　，发生此现象的化学方程式是　　。

（3）此氯化钠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。