初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

化学兴趣小组在实验室发现一瓶氢氧化钠溶液，瓶口有少量白色固体且玻璃瓶塞打不开，这一情况激起了他们浓厚的兴趣，于是展开了如下探究：

【提出问题】瓶口白色固体的成分是什么？

【查找资料】（1）玻璃中含有二氧化硅（SiO ₂），试剂瓶身经抛光处理，不易反应，而瓶口和玻璃塞上的磨砂将二氧化硅裸露出来；

（2）二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应，SiO ₂+2NaOH＝Na ₂SiO ₃+H ₂O；

（3）硅酸钠（Na ₂SiO ₃）是一种白色固体，有很强的粘合性，可溶于水，溶液呈碱性；硅酸钠溶液能与强酸反应，如：Na ₂SiO ₃+2HCl＝2NaCl+H ₂SiO ₃↓（白色）；

硅酸钠溶液能与氯化钙溶液反应：Na ₂SiO ₃+CaCl ₂＝2NaCl+CaSiO ₃↓（白色）。

【作出猜想】白色固体的成分是：

Ⅰ．硅酸钠；

Ⅱ．硅酸钠和碳酸钠；

Ⅲ．硅酸钠、碳酸钠和氢氧化钠

【实验探究】取一定量白色固体溶于适量水中形成样品溶液，分组进行如下实验并相互评价：

	实验操作		实验现象	结论与评价
第1组			有气泡冒出且产生白色沉淀		同学们认为猜想① 　　不成立；写出生成气体的反应化学方程式：②
第2组	第一步		产生白色沉淀	第1组同学认为：此步骤还不能准确判断出原固体的成分。
	第二部		③	大家一致认为：猜想II成立。

【反思交流】

（1）有同学认为，第2组实验中不能用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，理由是：④ 　　；

（2）氢氧化钠溶液必须密封保存，且试剂瓶只能用橡胶塞。

小明同学在学习酸的性质时，他用大小、外形均相同的铝片分别和H⁺浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。他意外地发现：铝片与稀盐酸反应放出气泡的速度明显快于与稀硫酸反应放出气泡的速度。是什么原因导致了反应现象的差异呢？小明从微观角度分析得出，H⁺浓度相同的盐酸、硫酸中，只是所含    不同。
小明提出了如下猜想：
①Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—对反应无影响；
②Cl^—对反应无影响，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
③Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
他进行了如下实验探究：

组别	相同的铝片	H^+浓度相同的酸	反应片刻后添加某种试剂（少量）	添加试剂后的反应现象	结论
1	1g铝片	5mL盐酸	Na2SO4	无明显变化	（填离子符号，下同） Na^+和对反应无影响
2	1g铝片	5mL硫酸	NaCl	明显加快	对反应有促进作用

针对上述探究过程回答下列问题：
（1）请你将表格中的空格补充完整；
（2）上述猜想             是成立的；
（3）若将第2组实验中添加的试剂NaCl改为HCl气体，              （“能”填“不能”）完成探究任务。

学习化学知识和技能，可以帮助我们鉴别和检验物质。

（1）在实验室鉴别白酒与白醋，可采用的方法是 　　。

（2）现有两瓶失去标签的无色溶液，其中一瓶是氢氧化钙溶液，一瓶是稀盐酸。为了鉴别它们，同学们设计了如下实验方案：先给两瓶溶液贴上标签A、B，然后分别取样进行实验。请将横线部分填写完整：

	加入的试剂	现象	结论
方案1	二氧化碳	A中出现白色浑浊，B中无明显现象。	A是 　　溶液， B是另一种溶液。
方案2	碳酸钠溶液	。
方案3	试剂X	……

写出方案1中发生反应的化学方程式 　　。

【方法感悟】在鉴别物质时，要先分析物质的性质，然后选择恰当的试剂，必须产生不同现象才能达到鉴别物质的目的。

【拓展应用】完成方案3，请从下列提供的试剂中选出所有能鉴别出这两种物质的试剂X： 　　。（填序号）

①酚酞溶液    ②pH试纸   ③镁    ④氧化铜

⑤稀硝酸    ⑥氢氧化铜   ⑦氯化镁溶液   ⑧硝酸钡溶液

（3）小华同学对方案2进一步探究，设计了如下实验方案：

溶液C和溶液D混合，可能会出现以下三种情况：

①有沉淀产生时，写出其中发生反应的化学方程式 　　。

②有气泡冒出时，可通过现象反推出溶液C中的溶质是 　　。

③无明显现象时，混合物E中一定含有的溶质是 　　；混合物E中所含溶质种类最多时，写出所有溶质的化学式 　　。

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：

如图所示，某实验小组的同学在进行酸碱中和反应的实验时，向烧杯中的氢氧化钠溶液加入稀盐酸一会后，发现忘记了滴加指示剂。因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中的溶质成分进行探究。

Ⅰ、从微观角度分析，中和反应的实质是 　　。

Ⅱ、探究烧杯内溶液中溶质的成分：

【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么？

【猜想】猜想①：可能是NaCl和NaOH；

猜想②：可能只有NaCl；

猜想③：可能是 　　。

【查阅资料】氯化钠溶液呈中性。

【进行实验】

实验方案	实验操作	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯内溶液于试管，滴入几滴酚酞溶液，振荡	溶液 　　色	猜想①不正确
方案二	取少量烧杯内溶液于另一支试管 中，逐滴加入碳酸钠溶液至过量		猜想②不正确，猜想③正确

方案二发生反应的化学方程式是 　　。

【反思与拓展】

（1）在分析化学反应后所得物质成分时，除考虑生成物外还需考虑 　　。

（2）根据所学化学知识，验证烧杯内溶液中的溶质含有HCl，除以上方案外，下列哪些物质单独使用也能完成该实验？ 　　（填序号）。

A．pH试纸

B．铜

C．紫色石蕊溶液

同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后，联想到单质碳的一些化学性质，对反应后的气体成分产生了疑问，某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究。
〔猜 想〕
①气体产物全部是CO₂ ②气体产物全部是CO ③气体产物             ①
〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
〔设计实验〕根据各自的猜想，他们共同设计了如下图的实验装置进行探究。

〔现象与分析〕

现象	结论
如果装置B        ②       ，装置C无现象	则猜想①成立
如果               ③	则猜想②成立
如果_________      ④                 __	则猜想③成立

〔结论〕实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的。
〔反思〕
（1）同学们对CO产生的原因进行了分析：
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO；
请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理_________________⑤_________________。
（2）根据上述实验，请你归纳出单质碳在工业上的重要用途        ⑥        
（3）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是        ⑦          

有一包固体粉末，可能含碳、铝、铜、氧化铝、氧化铜中的一种或几种。为探究该固体粉末的组成，某化学兴趣小组进行了如图所示实验：

（1）向样品中加入过量稀盐酸产生的气体是 　 　。

（2）向固体A中加入硝酸银溶液，发生反应的化学方程式为 　 　。

（3）固体B中含有的物质是 　 　。

（4）原固体样品中一定含有的物质是 　 　。

（5）蓝色溶液丙中一定含有的溶质是 　 　。

蚁酸（化学式为HCOOH）在一定条件下会分解生成两种氧化物。
【提出猜想】蚁酸分解的两种氧化物是什么
（1）甲同学根据蚁酸中含有        元素，推测出一种生成物是水；
（2）另一种生成物是气体，乙同学对该气体提出两种猜想：
猜想①：该气体是CO₂；   猜想②：该气体是             。
【实验设计】乙同学将蚁酸分解产生的气体通过如下图所示装置（铁架台未画出）：

【讨论交流】
Ⅰ．根据实验现象，A中溶液          浑浊（填“变”或“不变”），就能否认猜想①。
Ⅱ．装置B中的发生反应的化学方程式是                                           ，装置C的作用是                                     。
【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是                          。
【拓展延伸】丙同学提出：蚁酸分解生成的两种氧化物中，如果一种是水，另一种氧化物就一定不是CO₂。从理论上分析，其理由是                                  。

某化学兴趣小组同学，用盐酸和氢氧化钠进行"酸碱中和反应"的探究，进行一段时间后发现没有明显变化，询问老师才知道忘记滴加指示剂。因此，他们停止实验，并在老师的指导下对烧杯内的溶液中的溶质的成分进行探究。

【提出问题】该烧杯内的溶质是什么？

【猜想假设】猜想一：NaCl猜想二：NaCl和HCl

猜想三：NaCl和NaOH猜想四：NaCl、NaOH和HCl

同学们讨论后一致认为猜想四不合理，请你说出不合理的理由 　　（用化学方程式表示）。

【查阅资料】NaCl溶液呈中性。

【实验探究】兴趣小组甲、乙、丙三位同学分别设计了如下的实验方案，请你帮助他们完成实验报告的相关内容。

实验方案	实验现象	实验结论
甲同学取少量烧杯内的溶液于试管中，滴入酚酞试液	溶液无变化	猜想一成立
乙同学另取少量烧杯内的溶液于试管中，加入 　　。	有气泡生成	猜想二成立
丙同学另取少量烧杯内的溶液于试管中，滴加适量的CuSO 4溶液	没有蓝色沉淀产生	猜想 　　不成立

【评价反思】老师看了甲、乙、丙三位同学的实验报告，指出甲同学的实验结论不准确，请你分析甲同学实验结论不准确的原因： 　　。

【得出结论】猜想二成立

【拓展延伸】某同学在进行酸碱中和滴定实验时，测得溶液的pH变化如下图1所示，请回答下列问题：

（1）由图1可知，该同学实验操作是 　　。

A．将盐酸滴入氢氧化钠溶液中

B．将氢氧化钠溶液滴入盐酸中

（2）由图1可知，在b点处溶液中溶质是 　　。

（3）图2为盐酸和氢氧化钠溶液反应的微观过程，从微粒的角度分析，此反应的微观实质 　　（合理答案即可）。

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）：__________________