初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

下面是某兴趣小组同学做的3个小实验．根据实验内容回答下列问题（仪器的固定装置已经省略）．

（1）若甲中为二氧化锰，连接甲乙装置，　                     　（填开关“K₁”和“K₂”的操作），从分液漏斗向甲中加入适量双氧水，该实验可以证明可燃物燃烧需要与氧气接触．甲中发生反应的化学方程式为　                                   　．
（2）若甲中为水，丙中为红色溶液，连接甲丙，打开K₁，关闭K₂，从分液漏斗向甲中加入某药品后，丙中只看到溶液由红色变为无色．写出丙中发生反应的化学方程式　                               　．
（3）若甲中为二氧化碳（K₁、K₂关闭），连接甲丁，从分液漏斗向甲中加入适量的澄清石灰水，一段时间后，打开K₁，整个实验过程中甲中观察到现象是　                                         　．

化学兴趣小组同学按下图一实验时，发现有气泡产生，于是对这异常现象进行了探究。

（1）对气体成分的探究：加热MnO₂样品，将燃着的木条伸入管口，木条熄灭，将气体通入澄清石灰水，变浑浊，由此知产生的气体是   ①        。
（2）对气体来源的探究：
①假设一：甲同学认为该气体来源于试管中的空气，请你设计实验证明该假设不成立。

实验步骤及现象	结论
②	假设不成立

②假设二：乙同学认为，MnO₂中可能混入了炭粉，加热时反应生成了该气体，于是按图二进行探究，其中A的作用是除去空气中可能有的该气体。则A中的试剂是（填名称）  ③        ，实验后观察到C处变浑浊，乙认为假设成立。
③丙同学认为，乙同学得出的结论不严密。图二中通入的是空气，虽然用A除去了空气中可能含有的该气体，但在B处有可能发生反应        ④            （写出方程式）生成该气体，所以，应该把空气换成  ⑤  ，这样乙的推断就严密了。

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料。某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法(TG)确定其分解后所得固体产物的组成。探究过程如下：
【查阅资料】
1．草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO、CO₂。
2．白色的无水CuSO₄遇水蒸气会变成蓝色。
3. 浓硫酸具有吸水干燥的性质。
4. 氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                       。
（2）可选择以下实验装置中的              （选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。

【问题讨论】
（3）实验过程中观察到：B中白色无水CuSO₄变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊的反应方程式            （填化学方程式），E中               （填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO₂、CO。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是                     。
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有足量的浓氢氧化钠溶液的洗气瓶，其作用是                   。
【数据分析】
（6）称取3.60g草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题:

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为                     。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物， 试通过计算确定该氧化物的化学式或名称              。
请写出计算过程：

叠氮化钠（NaN₃）被广泛应用于汽车安全气囊，某化学小组同学对其进行下列研究。

【查阅资料】
①NaN₃受撞击会生成Na、N₂．
②NaN₃遇盐酸、H₂SO₄溶液无气体生成．
③碱石灰是CaO和 NaOH的混合物.
④NaN₃的制备方法是：将金属钠与液态氨反应制得NaNH₂，再将NaNH₂与N₂O反应可生成NaN₃、NaOH和氨气（NH₃）．
【问题探究】
⑴汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN₃迅速分解，写出该反应的化学方程式：
                ①            。
⑵工业级NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，其原因是（用化学方程式表示）：
                       ②           。
⑶为测定某工业级NaN₃样品中含有Na₂CO₃的质量分数，化学小组同学设计了如下实验
装置。
①小明同学认为通过测定装置 I中反应前后B的质量差，再通过相应计算，就可测定Na₂CO₃的纯度，小组内同学通过讨论认为不可以，其理由可能是      ③        。
②小刚同学在大家讨论的基础上，设计了装置II．请分析：装置II中A的作用   ④；若无装置C，对测定结果造成的影响是  ⑤  （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）；
③根据装置II，小组同学设计的实验步骤有：
a．称量装置D．
b．称量样品，检查装置气密性．
c．打开弹簧夹，鼓入空气．
d．打开分液漏斗的活塞和玻璃塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞和玻璃塞．
其正确顺序为       ⑥       （填字母序号，可重复）．
⑷该小组对某一工业级NaN₃样品进行检测。取100克该样品于烧杯中，加水将其溶解，然后逐滴加入一定溶质质量分数的稀硫酸并不断振荡。
首先发生的反应是：2Na₂CO₃+H₂SO₄=2NaHCO₃+Na₂SO₄；然后发生的反应是：2NaHCO₃+H₂SO₄= Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑；在上述过程中生成二氧化碳的质量与加入稀硫酸质量的关系如图甲所示。

①请你根据以上信息，在图乙的坐标系中画出检测过程中烧杯中溶液的质量随滴加硫酸溶液质量的变化曲线。
②计算该样品中纯碱的质量分数。

化学是一门以实验为基础的科学，以下所示装置是化学小组同学设计的实验．

（1）研究铁生锈的条件：
如图1所示装置，通过该实验证明铁钉生锈是铁与　           作用的结果．
（2）研究燃烧的条件：
装置如图2所示，通过对比　                       　的现象，说明可燃物燃烧要与氧气接触．
（3）研究二氧化碳与氢氧化钠的反应：
在两个气密性良好且充满二氧化碳的500mL矿泉水瓶中，分别注入等体积的水、氢氧化钠浓溶液，充分振荡，出现图3所示现象．此实验可以说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应，理由是　                                                                               　；为进一步证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应，同学又补充了实验：用注射器向乙瓶中注入足量的稀盐酸，观察到的现象是　             　，反应的化学方程式为　                                　．

碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的盐，通过实验验证、探究它们的化学性质。
【查阅资料】
①Na₂CO₃ + CaCO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl
②2NaHCO₃Na₂CO₃ +CO₂↑+ H₂O
③Ca(HCO3)2易溶于水。
④CaCl₂溶液分别与NaHCO₃、Na₂CO₃溶液等体积混合现象（百分数为溶质质量分数）

	NaHCO3	Na2CO3
0.1%	1%	5%	0.1%
CaCl2	0.1%	无明显现象	有浑浊	有浑浊	有浑浊
1%	无明显现象	有浑浊	有浑浊，有微小气泡	有沉淀
5%	无明显现象	有浑浊	有浑浊，有大量气泡	有沉淀

【进行实验】

【解释与结论】
（1）实验1中，NaHCO3与盐酸反应的化学方程式为   。
（2）实验2中，试剂a为   。
（3）实验3中，NaHCO3与CaCl2反应的化学方程式为：
2NaHCO3+ CaCl₂ ="====="     +      +      + H2O
【反思与评价】
（1）实验2中，加热NaHCO3后，试管Ⅰ中残留固体成分可能为   （写出所有可能）。
（2）资料④中，NaHCO3溶液与CaCl2溶液混合的现象中，有些只观察到浑浊、未观察到气泡，原因可能是   。

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： 　　。

馒头、面包等发面食品的一个特点是面团中有许多小孔，他们使发面食品松软可口。小明学习相关化学知识后，将家里制作馒头用的白色粉末带到实验室与兴趣小组的同学一起进行探究。

【初步探究】取少量白色粉末于试管中，加适量水，测得溶液的 pH＞7，说明溶液呈 　　性。

【提出问题】白色粉末成分是什么？

【查阅资料】

（1）碳酸钠、碳酸氢钠都可用于制作发面食品。

（2）碳酸氢钠不稳定，受热易分解生成二氧化碳和水等； 碳酸钠很稳定。

【猜想与假设】

猜想Ⅰ：碳酸钠

猜想Ⅱ：碳酸氢钠

【实验探究】甲乙兴趣小组设计不同实验方案进行探究。

甲组方案：如图1，取适量白色粉末于试管中，将导管伸入澄清石灰水，加热，澄清石灰水变浑浊，猜想Ⅱ正确。写出装置B中反应的化学方程式 　　。

乙组方案：用如图2所示装置作为反应容器，准确测量生成气体的体积以判断白色粉末的成分。

分别向盛有碳酸钠、碳酸氢钠和白色粉末的锥形瓶中，注入等体积、等浓度的足量的稀盐酸，记录如表：

实验编号	锥形瓶内物质[来源		最终得到 CO 2体积/mL
	名称	质量/g
①	碳酸钠	a	V 1
②	碳酸氢钠	a	V 2
③	白色粉末	m	V 3

实验①的化学反应方程式为 　　； 表中 m＝ 　　g； 根据上表中数据分析，猜想Ⅱ正确，判断的依据是 　　。

【反思应用】

（1）甲组方案中，无法判断白色粉末是否为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；乙组方案可以判断，如果是两者的混合物，应该满足的条件是 　　。

（2）家中制作馒头、面包时，将面粉发酵（产生有机酸），再加入适量的碳酸氢钠，可以使馒头、面包松软。原因是 　　。

用图装置探究相关问题：

（1）检验装置的气密性。连接装置，关闭弹簧夹l、打开弹簧夹2。用酒精灯稍加热试管后，移去酒精灯，观察到现象：______________，说明装置气密性良好。
（2）取两套相同的装置，分别往试管中加入足量白磷、红磷后，连接仪器，关闭所有弹簧夹，再将两支试管同时放入同一热水中，观察到白磷燃烧，而红磷没有燃烧。可得到结论：
（3）试管中白磷燃烧一段时间后熄灭。撤去热水，仍关闭弹簧夹，待温度恢复到室温，打开弹簧夹2，可观察到的现象：让剩余白磷在水中继续燃烧的方法：
（4）请用该装置设计实验，探究影响燃烧剧烈程度的因素（其他用品自选）。
你的猜想：影响燃烧剧烈程度的一种因素是___________________。
实验设计（要求：写出操作步骤，描述控制变量具体方案）：__________________

呼吸面具中"氧气再生剂"的主要成分是淡黄色固体过氧化钠 $\left(N{a}_2{O}_2\right)$,使用后变成白色固体.某兴趣小组对白色固体的成分进行探究:
【查阅资料】 $2N{a}_2{O}_2+2C{O}_2=2N{a}_{2}C{O}_3+O_2$; $2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O=2NaOH+O_2\uparrow$

【提出猜想】根据呼出的气体中含有较多的.对白色固体作出如下猜想：
猜想Ⅰ:氢氧化钠 猜想Ⅱ:碳酸钠 猜想Ⅲ:氢氧化钠和碳酸钠
【实验验证】

实验操作	实验现象	实验结论
(1)取少量样品溶于水,加入适量;	产生白色沉淀;	该反应的化学方程式为;
(2)将上述反应后的混合物过滤,取滤液加入.	.	证明猜想Ⅲ正确

【得出结论】猜想Ⅲ成立．
【拓展应用】"氧气再生剂"的保存方法是．

某兴趣小组同学阅读课外资料得知：很多因素都能影响过氧化氢分解速度。于是，
同学们探究影响过氧化氢分解速度的某种因素。
【实验过程】实验数据记录如下：

	过氧化氢溶液的质量	过氧化氢溶液的浓度	MnO2的质量	测量数据
Ⅰ	50．0g	1%	0．1g	9 mL
Ⅱ	50．0g	2%	0．1g	16 mL
Ⅲ	50．0g	4%	0．1g	31 mL

 
【实验分析】
（1）过氧化氢分解的化学方程式为                  。
（2）表格中的“测量数据”的指的是：相同时间内               _。
（3）本实验中，测量O₂体积的装置是   （填编号）。

【实验结论】
在相同条件下                      。
【交流评价】
（1）甲同学提出在上述实验中测量      同样能得出相同的结论。
（2）乙同学提出用下图装置进行实验，通过比较         也能达到实验目的。

【实验反思】
除了上述因素会影响过氧化氢分解速度外，      _（写一种）也会影响过氧化氢分解速度，你的实验方案是                                  。

现有：火柴、一张干燥的白纸、一个光洁干燥的玻璃杯、澄清的石灰水，试设计一个小实验证明纸张的组成元素中含碳、氢元素．请完成下列实验报告：