初中化学实验探究物质的组成成分以及含量实验题

人们的日常生活离不开金属，高科技新材料的开发和应用也需要金属．硅钢可用于制造变压器的铁芯，某化学兴趣小组的同学为了验证硅钢（主要含有Fe、C、Si），设计了如图的实验流程（有些反应的部分反应物和生成物已省略）．

查阅资料发现：常温下，单质硅（Si）不能与盐酸反应，但能与氢氧化钠溶液反应（Si+2NaOH+H ₂O═Na ₂SiO ₃+2H ₂↑）．

根据以上信息，回答下列问题：

（1）固体A的成分为 　　，E的化学式为 　　；

（2）滤液B中的金属阳离子为 　　；

（3）在过滤操作时，若发现滤液浑浊，应 　　；

（4）步骤⑤中发生的是化合反应，尝试写出其化学方程式 　　．

现有一包黑色粉末，可能由铁粉、碳粉和氧化铜中的一种或几种物质组成。某化学兴趣小组对黑色粉末的成分进行探究并提炼其中的某种金属。

【提出问题】黑色粉末是什么？

【初步实验】把少许黑色粉末与足量稀盐酸混合，立即产生气泡，且反应后无固体剩余。

【查阅资料】①常温下碳的化学性质不活泼，不与稀盐酸发生反应。

②氢气具有还原性，可用于冶金工业。

【初步结论】黑色粉末可能是　　或　　。

同学们为了进一步确定黑色粉末的成分，进行了如下实验。

【设计实验】如图所示实验

【实验现象】试管底部有红色物质生成。

【实验结论】黑色粉末是　　，试管中发生反应的化学方程式为　　。

【拓展探究】为了提炼其中的某种金属，同学们取相同质量的黑色粉末，设计了如下两种实验方案：

（1）步骤2和步骤3中物质分离的操作名称是　　。

（2）方案中的五个步骤，其中不能说明铁的活动性比铜强的步骤是　　。方案中属于复分解反应的化学方程式为　　。

（3）D、E是同一种溶质形成的溶液，但不能判断其中溶质质量大小，理由是　　。

（4）请你分析哪种方案合理并说明理由　　。

莫凡同学完成镁与稀盐酸反应的实验后，观察到有灰白色沉淀生成的"异常"现象，引起了他的兴趣，并进行了以下探究。

【初步探究】出现灰白色沉淀是否为偶然现象。

【实验Ⅰ】向4份相同体积与浓度的稀盐酸中分别加入一定长度的某种镁带，现象如下：

实验组别	A	B	C	D
镁带长度	1cm	2cm	3cm	4cm
沉淀量	无沉淀生成	少量沉淀	沉淀较多	沉淀很多

【实验结论】并非偶然，据表分析， 　　是实验出现"异常"的主要因素。

【再次探究】该沉淀的成分

【猜想假设】猜想1：Mg；猜想2：MgCl ₂

【实验Ⅱ】

序号	实验操作	实验现象	实验结论
①	取1g样品，加入足量 　　，振荡	未见气泡	猜想1错误
②	取1g样品，加入5mL蒸馏水，振荡	沉淀未溶解	猜想2错误
③	取1g MgCl 2固体，加5mL蒸馏水，振荡	固体全部溶解

【交流讨论】

（1）莫凡同学做出猜想Ⅰ的依据是他认为反应物Mg过量，作出猜想2的依据是他认为生成物MgCl ₂ 　　。

（2）从实验设计的角度讲，实验③的作用是 　　。

【深入探究】该沉淀的物质组成

【查阅资料】

灰白色沉淀的成分为碱式氯化镁，它存在多种组成，化学式可表示为Mg _x（OH） _yCl _z•nH ₂O[即每份Mg _x（OH） _yCl _z结合了n份H ₂O]，它受热分解可产生氧化镁、氯化氢和水。

【实验Ⅲ】

洗去沉淀表面杂质并室温晾干，取其7.07g，用如图装置（夹持仪器未画出）按照正确的操作步骤进行实验，待反应停止后，测得硬质玻璃管中剩余固体质量为4.00g，装置B的质量增加了2.34g。

【问题讨论】

（1）反应停止后，应继续通入N ₂一段时间，目的是 　　。

（2）该沉淀中，镁、氯的离子个数比n（Mg ²⁺）：n（Cl ^﹣）＝ 　　。

（3）若沉淀Mg _x（OH） _yCl _z•nH ₂O中，n＝5，则X、Y、Z的数值依次为 　　。

新能源的开发和利用是人类社会可持续发展的重要课题。氢、氧燃料电池是一种新型能源，所用的氧气从空气中获得的方法是 　　。空气中的氧气按体积计算，大约是空气总体积的 　　。氢气可用天然气制取，这种方法制取的氢气中往往混有二氧化碳和一氧化碳，为了证明混合气体中H ₂、CO ₂、CO三种气体都存在，一化学实验小组设计以下实验。

【阅读提示】

①实验前，装置内的空气已排尽。

②实验过程中的尾气已处理。

③无水硫酸铜是白色粉末，吸水后变蓝。

请回答下列问题。

（1）A装置的作用是 　　。

（2）C装置中的实验现象是 　　。

（3）E装置中盛放的试剂应该是 　　，该装置中发生反应的化学方程式为 　　。

（4）证明氢气存在的实验现象是 　　。

（5）另一小组同学利用上述实验装置（把其中的E装置换成装有碱石灰的干燥管），仿照上述实验过程，通过定量的方法确定一氧化碳存在，记录实验数据如下：

（注：反应生成的水蒸气被D装置完全吸收，不考虑其他水蒸气对实验结果的影响）

实验前C装置玻璃管内固体总质量/g	m 1
实验后C装置玻璃管内固体总质量/g	m 2
实验前D装置总质量/g	n 1
实验后D装置总质量/g	n 2

利用如表数据，计算出能证明CO存在的质量关系是 　　。（用m ₁、m ₂、n ₁、n ₂表示）

某同学为探究碳在氧气中不完全燃烧的气体产物中，既可能有一氧化碳，又可能有二氧化碳，他设计了如图所示实验：

（1）装置A的作用是 　                                　。

（2）实验过程中，观察到装置C中玻璃管里的红棕色粉末逐渐变黑，说明原气体产物中含有一氧化碳，反应的化学方程式是 　                             。

（3）通过观察装置D中澄清石灰水变浑浊，也能验证原气体产物中一氧化碳的存在，则装置B中应选择的试剂是 　       　。

A．足量的氢氧化钠浓溶液

B．浓硫酸

C．水

（4）写出尾气处理的一种方法：　                      　。

膨松剂是一种食品添加剂，某研究小组对膨松剂进行了如下探究

【趣味实验】

实验1：和面．向20g面粉中加入10mL水，制得的面团编为1号；向20g面粉中加入10mL水，再加入2g膨松剂M，制得的面团编为2号．

实验2：发面．将和好的2个面团放入微波炉中加热，几分钟后，取出面团，发现1号面团无明显胀大，2号面团明显胀大且手感比较松软．

【提出问题】膨松剂M的成分是什么？

【提出假设】

假设1：M是NH₄HCO₃；

假设2：M是NaHCO₃；

假设3：M是NH₄HCO₃和NaHCO₃

【实验探究1】

序号	实验步骤	实验现象	实验结论
①	取少量M于试管中，加热一段时间	无刺激性气味 试管内壁有水珠 试管内有固体剩余	假设　　成立 假设　　不成立

【提出新问题】实验①试管中剩余固体是什么？

【实验探究2】

实验②：将实验①所得固体继续加热，无明显现象．冷却，向试管中加水，固体全部溶解，将所得溶液分为2份；向其中1份溶液中滴加稀盐酸，有气泡生成，将生成的气体通入澄清石灰水，有白色沉淀；向另1份溶液中滴加足量氯化钙溶液，有白色沉淀生成，静置，向上层清液中滴加2滴无色酚酞试液，溶液不变红．

【得出结论】

实验①试管中剩余固体是　　（填化学式）

【反思提高】

（1）NH₄HCO₃受热分解的化学方程式是　　．

（2）受热稳定性：Na₂CO₃　　（填“＞”“＝”或“＜”）NaHCO₃．

【拓展应用】

某品牌复配膨松剂N的配料为：磷酸二氢钙、碳酸氢钠和玉米淀粉，N遇水会发生如下反应：Ca（H₂PO₄）₂+2NaHCO₃═CaHPO₄↓+Na₂HPO₄+2CO₂↑+2H₂O；利用N和面和发面（加热）时，面团都会胀大．下列叙述正确的是　　（填序号）

a．常温下的溶解度：Na₂HPO₄＞CaHPO₄

b．碳酸氢钠在水溶液中遇到酸性物质能产生气体

c．根据上述反应，产生0.22gCO₂至少需要NaHCO₃的质量为0.42g．

钠盐种类较多，在实验室里，钠盐通常都摆放在同一药品柜中，小华所在的化学兴趣小组在整理药品柜时，发现某种试剂瓶外壁两边贴上了新旧两个标签，分别是"Na ₂SO ₄溶液"、"Na ₂CO ₃溶液"，小华认为其原因是：Na ₂CO ₃溶液的试剂瓶混入了Na ₂SO ₄溶液，并加贴了新标签．该兴趣小组对溶液的成分进行了探究．请你完成以下探究过程，并将①～⑤处的答案填入答题卡相应位置．

【提出问题】 　　

【提出猜想】猜想Ⅰ：溶质仅为Na ₂SO ₄；

猜想Ⅱ：溶质仅为Na ₂CO ₃；

猜想Ⅲ：溶质为Na ₂SO ₄和Na ₂CO ₃．

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
1．取少量样品于一只洁净试管中，加入足量稀硫酸		猜想Ⅰ不成立
2． 　　，向其中加入过量的BaCl 2溶液，过滤，向所得沉淀中加入足量稀硝酸	先产生白色沉淀；加入硝酸溶液后，有气泡产生，沉淀部分溶解	猜想 　　成立

【问题讨论】试写出加入BaCl ₂溶液后，生成不溶于硝酸的白色沉淀的化学方程式 　　．

（一）请结合下列实验装置，回答问题：

（1）以高锰酸钾为原料、利用A装置制取氧气的化学方程式为 　　。

（2）用石灰石和稀盐酸制取并收集二氧化碳，选用的装置为 　　（填字母）。

（3）与集气瓶配套使用的玻璃片一般一面为光滑面，另一面为磨砂面，收集气体时用玻璃片的 　　盖好集气瓶（填"光滑面"或"磨砂面"）。

（二）题中制取CO ₂后残留的废液收集在学校实验室的废液缸中。某化学课外小组的同学想探究废液中溶质的成分，请我们共同参与探究并回答下列问题：

（1）[查阅资料]CaCl ₂溶液呈中性。

（2）[提出问题]废液中的溶质是什么物质？

（3）[作出猜想]猜想一：废液中的溶质只有CaCl ₂。

猜想二：废液中的溶质有CaCl ₂和 　　（填化学式）。

（4）【实验与结论】①甲同学取少量CaCl ₂溶液和废液分别加入到2支试管中，并向其中分别滴加无色酚酞溶液做对比实验，结果两试管中溶液均无色，于是甲同学认为猜想一是正确的。

②你认为甲同学的实验 　　（填"能"或"不能"）证明猜想是正确的，理由是 　　。

③如果要证明猜想一是正确的，你做对比实验时选择加入的试剂是 　　，实验时装有废液的试管中可能观察到的现象是 　　。

市售的"自热米饭"带有一个发热包，遇水后可迅速升温至150℃，保温时间达3小时，能将生米做成熟饭。梧州市某中学化学兴趣小组对发热包非常感兴趣，进行了以下探究。

【查阅资料】

（1）发热包主要由生石灰、铁粉、镁粉、铝粉、炭粉、氯化钠中的若干种组成。

（2）氢氧化镁和氢氧化铝均为不溶于水的白色固体，但后者可溶于NaOH溶液。

【成分探究】取出某品牌的发热包内灰黑色的固体粉末，分成两份。

（1）小吴用磁铁靠近其中一份粉末，发现有黑色物质被磁铁吸引，证明粉末中含有        。用磁铁将该物质全部吸出后，剩余粉末为样品A。

（2）小周将另一份粉末加水溶解、过滤后，取部分滤液滴入酚酞试液，滤液变      色，证明原粉末中含生石灰；再向滤液中加入       ，看到白色沉淀生成，证明原粉末中含有氯化钠。

（3）除上述物质外，还可能存在镁粉、铝粉、炭粉，对此大家提出了以下几种猜想：

猜想一：只存在上述三种中的一种；

猜想二：上述三种同时存在；

猜想三：存在铝粉和炭粉；

猜想四：存在镁粉和铝粉；

猜想五：              。

【实验验证】小施用样品A进行实验，流程如下。向滤液B滴加氢氧化钠溶液时，他观察到开始时有白色沉淀生成，后来又全部消失，最后得到的是无色溶液E。

【实验结论】

不溶物D是            。

大家结合实验现象讨论后，认为猜想        正确，理由是                      。

【原理探究】

小吴利用如图装置证明发热包放热主要来自于生石灰与水的反应。加水后发现A中温度迅速升高，B中有气泡产生，该气体为        （填名称）。但温度很快下降，说明该反应很快结束，不能长时间保温。

【猜想】大家大胆猜测应该还有其他放热反应存在。

【实验验证】

同学们按资料介绍，用铁粉、炭粉和食盐水在锥形瓶中模拟铁的锈蚀实验，不久后发现锥形瓶外壁微烫，并持续较长时间。该现象很好地解释了发热包的保温机理。

【拓展活动】

在上述铁的锈蚀实验中未观察到红色的铁锈产生。老师告诉同学们，铁锈蚀时首先生成一种碱。请写出该反应的化学方程式                 。

小红同学进行酸碱中和反应的实验（如图所示）。她向氢氧化钠溶液中滴加一定量稀盐酸后，想起氢氧化钠溶液中事先没有滴加指示剂，为了确定盐酸与氢氧化钠的反应程度，她从烧杯中取了少量溶液于试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到试管中溶液颜色没有变化。于是她对烧杯中的溶液进行了以下探究：

（1）小红认为此时烧杯中的溶液可能有以下三种情况：

①盐酸与氢氧化钠恰好完全反应；②氢氧化钠有剩余；③盐酸过量。

小明同学却断定不可能"氢氧化钠有剩余"，他的理由是： 　                            ；

（2）他们共同设计了一个实验方案，欲对上述其他两种可能情况进行验证。请根据相关内容填写如表：

试验方法	可能观察到的现象	结论
将少量锌粒放入试管中，然后从烧杯中取适量溶液至试管中。	如果	则盐酸过量
	如果	则盐酸与氢氧化钠恰好完全反应

（3）经过讨论，他们认为利用下列几种物质代替锌粒，也可以达到验证目的。你认为其中不正确的是 　   （填序号）。

A．生锈的铁钉       B．碳酸钠粉末      C．硫酸钠粉末       D．氢氧化铜

（4）如图曲线能够表示小红所做试验中溶液pH变化趋势的是 　   （填序号）。

碳酸钙、碱石灰（NaOH和CaO的混合物）等作为吸收剂可以对燃煤烟气进行脱硫处理，利用数字化实验可以来测定燃煤烟气中SO₂的含量，得到如图所示的SO₂含量与时间的关系曲线图

（1）由图可知，脱硫效率较高的吸收剂是　　（填名称）。

（2）实验时，称取的3份原煤的质量要相等，其目的是　　。

（3）利用碳酸钙吸收SO₂转化为CaSO₃，CaSO₃与空气中O₂反应转化为CaSO₄．写出CaSO₃转化为CaSO₄的化学方程式　　。

（4）利用碱石灰吸收SO₂时，下列措施能使脱硫效率提高的是　　（填序号）

a．将原煤与碱石灰粉碎，混合均匀

b．将碱石灰的用量适当增加

c．将时间300s变为500s

（5）利用碱石灰吸收1.28gSO₂时，碱石灰中的NaOH、CaO与SO₂反应转化为Na₂SO₃和CaSO₃，则理论上反应消耗碱石灰的质量（m）范围是　　。

化学学科实践活动课上，老师拿来一包粉末。它是由长期放置在空气中的铁粉和久置的碱石灰干燥剂混合而成，让同学们设计实验进行探究。

【提出问题】固体样品的成分是什么？

【查阅资料】（1）碱石灰干燥剂是CaO和NaOH的混合物。

（2）BaCl₂溶液显中性。

【猜想与假设】固体样品中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、NaOH、Ca（OH）₂、Na₂CO₃和　　等七种物质。

【进行实验】

甲组同学对滤渣B的成分进行探究，记录如下：

实验操作	实验现象	实验结论及化学方程式
取少量滤渣B于试管中，加入足量稀盐酸，将生成的气体通入澄清的石灰水中	①　　 ②	结论：滤渣B中有Fe2O3，CaCO3．实验操作中反应的化学方程式为：　　（答出一个即可）

乙组同学对滤液C的成分进行探究，记录如下：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量滤液C于试管中，加入过量BaCl2溶液，静置，向上层清液中滴加无色酚酞试液，振荡	①有白色沉淀生成 ②酚酞试液由无色变成红色	滤液C中有

【解释与结论】（1）乙组同学实验中加入过量BaCl₂溶液的目的是　　。

             （2）通过以上实验探究，该固体样品中能确定一定含有的成分是　　。

氢氧化钠和氢氧化钙是两种常见的碱，化学实验活动课上，同学们进行了如图所示的实验。

（1）实验一中，B试管中发生反应的化学方程式为　　。

A、B两支试管中共同的实验现象是　　。

（2）实验二中，C试管中有白色沉淀生成，该白色沉淀是　　（填化学式）。D试管中无现象，为了探究通入二氧化碳后D试管中溶质的成分，同学们进行了如下探究。

【提出猜想】猜想1：溶质是NaOH。

猜想2：溶质是NaOH和Na₂CO₃

猜想3：溶质是Na₂CO₃

实验操作	实验现象	实验结论
①取D中少量溶液于试管中加入过量稀盐酸		猜想1不成立
②取D中少量溶液于另一试管中，加入过量的Ca（OH）2溶液，过滤，取滤液加入酚酞溶液	产生白色沉淀， 酚酞溶液变红	猜想2成立

【反思与评价】I．小军评价实验操作②中加入Ca（OH）₂溶液不正确，理由是　　。

若要验证猜想2成立，需将Ca（OH）₂溶液换成　　溶液。

Ⅱ在实验室中氢氧化钠固体密封保存的原因是　　（用文字叙述）

兴趣小组实验中，将NaOH溶液滴入CuSO₄溶液中，结果溶液中生成了浅绿色的固体。于是，他们对该浅绿色固体的成分进行探究。

【查阅资料】

①NaOH与CuSO₄反应会生产Cu（OH）₂，也会生成Cu₄（OH）₄SO₄（碱式硫酸铜）。

②Cu（OH）₂在80℃会分解生成CuO。

③Cu₄（OH）₄SO₄不溶于水，能与酸反应，分解温度需300℃。

【猜想与假设】

猜想一：浅绿色固体为Cu（OH）₂。

猜想二：浅绿色固体为　　。

猜想三：浅绿色固体为Cu（OH）₂和Cu₄（OH）₄SO₄。

【获取事实与证据】

①取少量浅绿色固体放入试管中，加热至100℃，观察到黑色固体物质，说明浅绿色固体中存在　　。

②另取少量浅绿色固体放入试管中，加入足量稀硝酸，再滴加Ba（NO₃）₂溶液，出现白色沉淀，该白色沉淀是　　。

【结论】整个实验证明猜想　　正确。

同学们用大理石和稀盐酸制取二氧化碳后，小欣同学发现容器内液体是浑浊的，她很好奇，浑浊液体是什么？于是她和同学们一起将浑浊的液体过滤，得到滤液和固体，并对此展开了探究（溶解于水中的气体成分忽略不计）

【提出问题】滤液中的溶质以及过滤得到的固体的成分是什么？

【查阅资料】

①大理石中含有SiO₂（不溶于水，且不与盐酸反应），可能含有少量的Fe₂O₃等。

②FeCl₃溶液遇到硫氰化钾（KSCN）溶液能够很灵敏显现出红色。

【猜想验证】

Ⅰ经讨论，大家认为滤液中一定含有CaCl₂，原因是　　（用化学方程式表示）

Ⅱ小欣同学根据资料中大理石的成分，猜想滤液中可能含有少量　　。

她取少量滤液于试管中，滴加硫氰化钾（KSCN）溶液，观察到滤液颜色无变化，由此得出的结论是　　。

Ⅲ小雨又提出猜想，滤液中还可能含有　　（填化学式）。请你和小雨一起验证他的猜想。

实验操作	实验现象	实验结论
取少量滤液于试管中，向其中滴加　　。	溶液变成红色	小雨的猜想成立

Ⅳ根据小雨的验证结果，可知过滤得到的固体中含有　　。

【得出结论】最终同学们确定了滤液中的溶质以及过滤得到的固体的成分。