初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

某化学兴趣小组的同学在学习九年级《化学》下册中的资料卡片"石笋和钟乳石的形成"时，发现难溶于水的碳酸钙当遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO ₃+CO ₂+H ₂O═Ca（HCO ₃） ₂，联想到实验室中澄清石灰水与二氧化碳反应会生成碳酸钙：Ca（OH） ₂+CO ₂═CaCO ₃↓+H ₂O，对长时间向碱溶液中通入CO ₂反应后溶液中的溶质组成产生了浓度的兴趣。

【提出问题】一定量CO ₂与NaOH溶液反应后的溶质组成是什么？

【查阅资料】（1）通入少量CO ₂反应的化学方程式为： 　　。

（2）通入过量CO ₂，反应的化学方程式为：Na ₂CO ₃+CO ₂+H ₂O═2NaHCO ₃。

（3）碳酸氢盐都是可溶于水的。BaCO ₃难溶于水。

（4）碳酸氢钠溶液呈碱性。

【提出猜想】(1）溶质为NaOH和Na ₂CO ₃；（2）溶质为Na ₂CO ₃；

（3）溶质为 　　（填化学式）；（4）溶质为NaHCO ₃。

【设计实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）用玻璃棒蘸取反应后溶液，滴在pH试纸上	pH＝9	该溶液显碱性
（2）取反应后溶液少许于试管中，向其中滴加过量的BaCl 2溶液	有 　　生成	猜想（4）不成立
（3）取步骤（2）中的上层清液，滴入稀盐酸	有气泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【得出结论】猜想（3）成立。

【讨论交流】(1）有同学提出，实验步骤（1）是多余的。你认为该实验设计是否需要？ 　　（填"需要"或"不需要"）。

（2）同学们又一次把目光投向了教材，发现遇热或压强变小时：Ca（HCO ₃） ₂＝CaCO ₃↓+CO ₂↑+H ₂O，纷纷提出，干粉灭火器中用NaHCO ₃灭火的反应原理与之相似，试写出NaHCO ₃受热分解的化学方程式： 　 。

【反思应用】（1）同学们回忆起实验室检验二氧化碳的情景，心想：如果向澄清石灰水中不断通入二氧化碳，会看到怎样的现象呢？请你描述一下： 　　。

（2）老师投影图片﹣新化县的梅山龙宫，冷水江市的波月洞，涟源市的藏经阁，双峰县的药王洞…宛如人间仙境的美丽溶洞，竟然是文中两个简单的化学反应创造？!同学们不禁对大自然的鬼斧神工咋不决口，纷纷表示"娄底那么大，我想去看看"。

实验探究物质的组成成分以及含量 ； 碱的化学性质 ； 盐的化学性质 ； 书写化学方程式、文字表达式、电离方程式 ．

实验室有一瓶白色固体，可能由Ba（NO ₃） ₂、NaCl、Na ₂CO ₃、Na ₂SO ₄中的两种或两种以上组成，某兴趣小组为确定其成分，进行了如下实验研究，请你参与完成相关问题

Ⅰ【初步探究】兴趣小组实验设计及现象如下

【初步结论】（1）原白色固体中一定有 　 　（填化学式，下同），一定没有 　。

（2）溶液M中的溶质一定有NaNO ₃，一定没有 　 　。

【交流讨论】为确定原固体的成分，需对溶液M中的溶质进行进一步确认

Ⅱ继续研究

【提出问题】溶液M中溶质的成分是什么

【提出猜想】

猜想一：NaNO ₃   猜想二：NaNO ₃、Na ₂CO ₃

猜想三：NaNO ₃、NaCl    猜想四：NaNO ₃、Na ₂CO ₃、NaCl

实验与结论

实验	步骤	现象	结论
一	取适量溶液M于试管中，滴加少量稀硝酸	有气泡产生	猜想一、三不成立
二	取实验一所得溶液于试管中，滴加适量硝酸银溶液	产生白色沉淀	猜想四成立

【反思与评价】

兴趣小组内有同学认为得出"猜想四成立"的实验设计不合理，原因是 　 　，改进措施是 　 　。

【实验结论】同学们经过交流，讨论、实验，圆满完成了这次探究活动。

在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体．某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用．

（1）【推断】观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是 　　．

（2）探究B装置中剩余固体成分是什么？

【查阅资料】

1．碎瓦片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物

2．铁的氧化物中，只有Fe ₂O ₃是红棕色，其余均为黑色，只有Fe ₃O ₄能被磁铁吸引．

【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引

【猜想与假设】

猜想一：剩余固体是Fe ₃O ₄

猜想二：剩余固体是 　　

【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为 　　

（3）【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe ₂O ₃（假设转化过程中铁元素无损耗），增加的质量为x，则x的取值范围为 　　．

某研究性学习小组对铁、铜的金属活动性及实验后的废液进行探究，设计下列实验。

Ⅰ.铁、铜金属活动性比较

实验步骤	实验现象及结论
①将Cu丝插入盛有2mL稀硫酸的试管中	Cu丝无变化，没有发生化学反应。
②将Fe丝插入盛有2mL稀硫酸的试管中	Fe丝表面有气泡产生，其反应的化学方程式为 　                　。
③将Fe丝插入盛有2mL CuSO4溶液的试管中	Fe丝表面有 　 　色物质覆盖。

结论：通过上面实验，可知Fe的金属活动性比Cu 　 　（填“强”或“弱”）。

Ⅱ.将上面①、②、③实验后的液体收集在一烧杯中，对该烧杯中的废液进行分析。

（1）甲同学观察到废液呈现蓝色，认为废液中一定含有 　      　（填化学式）。

（2）乙同学用玻璃棒蘸取废液滴到pH试纸上，把试纸显示的颜色与 　   　比较，测得废液pH＜7，表明废液中还有硫酸。

（3）丙同学设想把废液进行回收，为了将废液中的溶质全部转化为FeSO₄，采取向废液中加入过量的Fe粉，待反应完全后，过滤，滤渣的成分为 　   　（填化学式）。滤液经蒸发结晶，可得到硫酸亚铁晶体。

菱铁矿和赤铁矿一样，也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁，为测定碱式碳酸亚铁[xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O]的组成，华雪同学在老师的指导下设计了如图实验装置：

【查阅资料】

a．碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO₂和H₂O。

b．FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，可被氧化成四氧化三铁。

c．石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO₂和H₂O

【实验步骤】

（1）检查装置的　　后，准备称取3.40g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中，连接仪器。

（2）　　，鼓入一段时间空气，准确称量装置C、D、E的质量。

（3）关闭弹簧夹K，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出，再打开弹簧夹K，缓缓通空气一段时间，这样操作的目的是　　。

（4）再次准确称量装置C、D、E的质量，所得数据如下

	装置C/g	装置D/g	装置E/g
加热前	200.00	180.00	180.00
加热后	200.36	180.88	180.00

（5）图，分析表中数据可知：3.40g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H₂O的质量为　　g，CO₂的质量为　　g，装置E的作用是　　。

【实验结论】

在xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O中，氢原子与氧原子的个数之比为　　。

【实验反思】

（1）装置A的作用是　　。

（2）实验结束后，装置B中的残留固体可能全部是FeO．也可能全部是Fe₃O₄．还可能是　　。

（3）为了得到装置B中残留固体的组成，华雪同学称得装置B中残留固体质量为2.24g后，通过计算可知：残留固体的组成及各成分的质量为　　。

现有一包白色粉末，可能含有硫酸钠、碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠、硫酸铜中的一种或几种，某化学小组为确定其成分，做了以下探究：

【查阅资料】硫酸钠、氯化钡溶液均呈中性。

（1）步骤Ⅰ：取少量固体于烧杯中，加足量的水，搅拌，过滤，得到白色沉淀和无色滤液。

步骤Ⅱ：取步骤Ⅰ所得的白色沉淀于试管中，加入过量的稀硝酸，沉淀全部溶解，有气泡产生，得到无色澄清透明的溶液。

根据上述两步实验，小组同学认为白色粉末中一定不含有的物质是 　　，同时确定了白色粉末中一定含有的物质，并写出了步骤Ⅰ中产生白色沉淀的化学方程式是 　　。

（2）为了进一步确定白色粉末中可能含有的物质，小组同学利用步骤Ⅰ所得的滤液继续探究。

【讨论猜想】小组同学对滤液中溶质成分做出了多种猜想，其中滤液中含有三种溶质的猜想分别是：

猜想一： 　　；猜想二： 　　。

【实验探究】小组同学共同设计如下方案来证明诸多猜想中猜想二成立，请完成下列表格：

实验步骤	实验现象	实验结果
		猜想二成立

【实验结论】小组同学通过以上探究，最终确定了白色粉末的成分。

某化学课堂正在进行，以下是教学片断。请你参与他们的学习并完成相关任务。

【演示实验】老师按如图所示连接好装置，加入NaHCO ₃粉末，点燃酒精灯，对试管预热后集中加热，烧杯中澄清石灰水变浑浊，说明生成了CO ₂．继续加热至无气体产生后撤出导管，熄灭酒精灯。

【问题提出】实验后，同学们对试管中剩余的固体粉末产生了兴趣：剩余粉末由什么物质组成？

【猜想假设】在老师的指导下，同学们对固体粉末作出了如下猜想：

猜想一：NaOH；猜想二：NaOH和Na ₂CO ₃；猜想三：Na ₂CO ₃。

【实验探究】

实验方案	实验操作	实验现象
方案一	取适量粉末溶于水后向溶液中滴入2滴酚酞溶液，摇匀	溶液由无色变红色

小明根据实验现象认为猜想一成立。小组讨论后，大家认为小明的结论不合理，理由是 　　。

实验方案	实验操作		实验现象	实验结论
方案二	步骤一	取适量粉末溶于水后加 入过量的BaCl 2溶液		猜想一不成立
	步骤二	取步骤一的上层清液加入MgCl 2溶液2﹣3mL	无明显现象	猜想三成立

【评价交流】小华认为步骤二也可以用MgSO ₄代替MgCl ₂，大家不同意他的观点，理由是 　　。

【拓展延伸】请你总结上述实验成果，写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式 　　。

纳米零价铁（单质铁）在环保领域应用广泛，以菱铁矿（主要成分为FeCO ₃不考虑杂质）为原料，制备纳米零价铁的反应为：H ₂+FeCO ₃ $\frac{\underset{¯}{\mathit{高温}}}{}$ Fe+H ₂O+CO ₂．反应一段时间后，某学习小组对剩余固体的成分进行探究。

【提出问题】剩余固体的成分是什么？

【做出猜想】剩余固体的成分：

猜想一：Fe

猜想二：FeCO ₃

猜想三： 　　。

【实验探究】该学习小组利用如图装置，对剩余固体成分进行探究，实验操作及现象如图。回答下列问题。

（1）装置C中浓硫酸的作用是 　　；

（2）向装置A中加入稀硫酸后，A中产生气泡且溶液变为浅绿色，小芳同学判断猜想一正确，小刚同学认为小芳的判断不合理，理由是： 　　；

（3）装置B中溶液变浑浊，说明 　　；

（4）观察到装置D中黑色粉末变红色，反应的化学方程式是 　　。

【实验结论】猜想 　　正确。

【反思交流】如果将装置E去掉， 　　（填"能"或"不能"）验证剩余固体中含有Fe，理由是 　　。

某化学兴趣小组在进行酸碱中和反应的实验探究时，向烧杯中的氢氧化钠溶液滴加稀盐酸一会儿后，发现忘记添加酸碱指示剂。某同学从烧杯中取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到试管中溶液不变色。于是针对此溶液的成分，同学们进行了科学探究。

（1）猜想与假设：

猜想一：反应后氢氧化钠过量，溶液呈碱性；

猜想二：氢氧化钠与盐酸恰好完全中和，溶液呈中性；

猜想三：　　。

同学们经过讨论后觉得猜想一不正确，其理由是：　　。

（2）设计并进行实验：

①化学兴趣小组的同学为了验证自己的猜想，设计了实验方案一：

实验步骤	实验现象	实验结论
用洁净、干燥的玻璃棒蘸取少量反应后的溶液滴在干燥的pH试纸上，观察颜色变化并与标准比色卡对比。	pH　　 （填“＞”、“＝”或“＜”）7	猜想二不成立 猜想三成立

②请你设计另一个实验方案（与实验方案一不同），验证猜想三成立，并填写下表：

实验步骤	实验现象	实验结论
		猜想三成立

某化学兴趣小组用如图装置验证一氧化碳还原氧化铜，并探究其还原产物的组成．

（1）装置及反应原理探究

①B装置中浓硫酸的作用为 　 　．

②说明CO能还原CuO的现象为 　　．

③上述整套装置中发生的化学反应，其中属于化合反应的化学方程式 　　．（不考虑CO ₂和H ₂O的反应．）

（2）产物成分探究

【查阅资料】Ⅰ、一氧化碳还原氧化铜．除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu ₂O）

Ⅱ、Cu ₂O为不溶于水的红色固体

Ⅲ、Cu ₂O+H ₂SO ₄═Cu SO ₄+Cu+H ₂O

【提出问题】红色固体含有什么物质？

【猜想假设】假设一：红色固体只含Cu

假设二：红色固体只含Cu ₂O

假设三： 　　．

【实验验证】该小组为验证上述假设，取少量红色固体，加到足量稀硫酸中，观察到溶液变为蓝色，红色固体部分溶解．

【实验结论】根据上述实验结果，可知红色固体中一定含有 　　．

【数据处理】为进一步确定红色固体的成分，甲、乙两同学分别称取各自实验后的一定质量的红色固体，加到足量稀硫酸中使其充分反应，经过滤、洗涤、干燥后，称量剩余红色固体质量如表，请完善表中内容．

实验人员	红色固体（g）	剩余红色固体（g）	实验结论
甲	7.2	3.2
乙	4.08	2.48

【交流与反思】只要假设合理，方法正确，根据实验现象和数据就能得出结论．

有一瓶气体，可能由O₂、CO、CO₂中的一种或几种组成为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下探究：

【查阅资料】脱氧剂（还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气）。

【实验设计】用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。

【实验步骤】①检查装置气密性；②通入一定量氮气；③通入该气体，点燃酒精灯。

【实验现象】步骤③实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。

【实验结论】该气体由 　                  　组成。

【实验反思】

（1）C装置的作用是 　                   　。

（2）步骤②通入一定量氮气的目的是 　                     　。

（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 　                   　。

乙醇俗称酒精，燃烧时放出大量的热，因而被用作酒精灯、火锅和内燃机等的燃料，工业上常用高粱、玉米等淀粉含量较高的物质发酵生产，属于可再生资源，为解决能源危机开辟了新的道路。某化学小组的同学对乙醇燃烧的产物产生兴趣，进行了如下探究。

【提出问题】乙醇燃烧生成哪些物质？

【猜想与假设】猜想一：CO、H ₂O；猜想二： 　             　；猜想三：CO ₂、CO、H ₂O。

【设计与实验】小组同学充分讨论后，决定选用如图药品和装置来验证上述猜想与假设。

（1）先将乙醇放入盛有一定量氧气的容器中燃烧，然后将燃烧产物通入上述装置，通入装置的顺序是 　             　（装置可以重复选用，也可以不选）。其中选用E装置的目的是 　              　。

（2）待燃烧产物将装置内空气排尽后，再点燃C装置中的酒精灯对固体进行加热。

【现象与结论】

实验中所选第一个装置观察到现象是 　          　，C中红棕色粉末变成黑色，D中澄清石灰水都变浑浊，由此推断猜想三成立。其中C装置内发生反应的化学方程式为 　                              　。

【反思与交流】

实验结束后，小组同学对实验结论进行了反思：甲同学发现含碳的化合物燃烧时，氧气充足才能避免有毒物质一氧化碳产生；乙同学发现该实验的设计中有一个明显缺陷，该缺陷是 　                    　。

探究瓜子中二氧化硫的含量

有媒体报道：某品牌瓜子被查出二氧化硫残留量超标。为了测定购买的瓜子中二氧化硫的含量，小莉进行以下探究活动。

（1）查阅资料

①二氧化硫是无色气体，化学性质与二氧化碳相似，但能与氧气反应。

②二氧化硫可用作干果的防腐剂。我国食品添加剂标准规定，二氧化硫在干果中残留量≤0.4g/kg。

③在沸水浴加热的条件下，瓜子中的二氧化硫可以全部释放出来。

④氮气化学性质不活泼，一般条件下不和其它物质发生反应。

（2）实验 小莉利用如图所示装置进行实验。

①实验原理：乙装置用于吸收瓜子样品释放出的二氧化硫，碱溶液可选用 　　，发生反应的化学方程式为 　　；丙装置的作用是吸收氮气流带出的水蒸气，发生反应的化学方程式为 　　。

②实验步骤：

第一步：在U型管中放入瓜子样品500g，按图示连接好仪器，向其中通入氮气。

第二步：通入氮气一段时间后，称得乙、丙装置总质量为458.5g。

第三步：再次连接好仪器，持续通入氮气，同时向烧杯中加入沸水给瓜子加热，至二氧化硫释放完全。

第四步：实验结束后，称得乙、丙装置总质量为458.6g（假定实验中不产生其它与碱溶液及生石灰反应的气体）。

③实验结果：通过计算，该样品中二氧化硫的含量为 　　。

（3）交流

①在第一步中通入氮气的目的是 　　。在第三步中通入氮气的目的是 　　。

②实验过程中，为确保实验结果准确，下列措施正确的是 　　（填选项序号）。

A．碱溶液要过量

B．装置气密性要好

C．实验中不能直接给瓜子加热

D．瓜子样品必须干燥

③民以食为天，食以安为先，生活中下列做法正确的是 　　（填选项序号）。

A．含添加剂的食品，若符合国家标准可食用

B．以饮料代替饮用水

C．霉变的大米经过多次清洗后可食用

D．购买食品注意生产日期和保质期

④二氧化硫还可以与水反应，化学方程式是 　　。

如图为某同学所做的实验及现象。

（1）实验1发生反应的化学方程式为 　　。

（2）实验2生成Ca（HCO ₃） ₂．实验3发生反应的化学方程式为 　　，该实验说明CaCO ₃比Ca（HCO ₃） ₂热稳定性 　　（选填"强"或"弱"）。

（3）某地区硬水中溶有较多的可溶性Ca（HCO ₃） ₂、Mg（HCO ₃） ₂。

①生活中常用 　　来区分硬水和软水。

②煮沸硬水可降低水的硬度，同时生成难溶性混合物固体A。

【猜想】固体A中除CaCO ₃外，还含有：

猜想1：只含MgCO ₃

猜想2：只含Mg（OH） ₂

猜想3：MgCO ₃和Mg（OH） ₂

【实验】取10.0g干燥的固体A，加入足量的稀盐酸充分反应，产生4.4gCO ₂气体。

【结论】

①猜想1、2错误。其中判断猜想1错误的理由是 　　。

②猜想3正确，固体A中MgCO ₃和Mg（OH） ₂的质量比是 　　。

【拓展】在100℃时加热溶有较多Ca（HCO ₃） ₂、Mg（HCO ₃） ₂的硬水，1小时后得到CaCO ₃和Mg（OH） ₂•MgCO ₃•3H ₂O的固体混合物。写出Mg（OH） ₂•MgCO ₃•3H ₂O与稀盐酸反应的化学方程式： 　　。

某研究小组对自动充气气球（示意图如图1）进行下列探究。

[查阅资料]该气球充气原理是：通过挤破液体包，使液体与白色粉末接触产生二氧化碳气体，实现气球自动充气。

（1）为检验气体是二氧化碳，可选用　　（填试剂名称）。

探究一：液体包内溶液酸碱性的探究

（2）室温时，用pH试纸测得溶液的pH＝3，则该溶液呈　　性。

探究二：白色粉末成分的探究

[猜想与假设]甲同学认为是碳酸钙；乙同学认为是碳酸钠；丙同学认为是碳酸氢钠。

[设计并进行实验]

（3）将少量白色粉末放入水中搅拌，固体全部溶解，说明甲同学的猜想　　（填“正确”或“不正确”）、

（4）室温时，分别向盛有碳酸氢钠、碳酸钠和白色粉末样品的锥形瓶中注入等体积、足量的10%盐酸（装置如图2），记录如表：

实验编号	锥形瓶内物质		最终得到CO2体积/mL
	名称	质量/g
①	碳酸氢钠	0.10	V1
②	碳酸钠	0.10	V2
③	白色粉末	x	V1

实验①的化学方程式为　　；表中x＝　　；V₁　　V₂（填“＞”、“＜”或“＝”）、

[分析并得出结论]

（5）白色粉末是　　。