初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

(9分)科学探究是奇妙的过程，请你一起参与下列有关过氧化氢溶液制备氧气的探究实验。
（1）问题1 过氧化氢溶液分解速率与催化剂种类有关吗？
在常温下，在相同质量、相同浓度的过氧化氢溶液中，分别加入1g二氧化锰和x g氧化铜，测量各生成一瓶（相同体积）氧气所需的时间。实验数据记录如下：

实验编号	Ⅰ	Ⅱ
反应物	5%过氧化氢溶液	5%过氧化氢溶液
催化剂	1 g 二氧化锰	x g 氧化铜
时 间	46 s	84 s

上述实验中可用排水法收集氧气，理由是              。实验Ⅰ反应的文字表达式是               ，若实验时忘了加入二氧化锰固体，结果是              。实验Ⅱ中x的值应为         。本实验中，与发生装置连接用来测量O₂体积的装置可以用下图中的          （填编号）。

实验结论1：                              。
（2）问题2 过氧化氢溶液分解速率与反应物浓度有关吗？
实验数据记录如下：

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生O2体积
Ⅰ	50.0g	1%	0.1g	9mL
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	16mL
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	31mL

实验结论2：在相同条件下，                             。
上述实验中除了量筒外还需用到的测量仪器有                    （写出其中一种）。
（3）影响过氧化氢溶液分解速率可能还与温度有关，请设计实验方案进行验证：             。

聪聪做镁条在空气中燃烧实验时发现除生成白色固体外还有少量淡黄色固体，他对得到的固体成分进行探究。

【提出问题】固体成分是什么？

【提出猜想】猜想一：MgO

猜想二：Mg ₃N ₂

猜想三： 　　

【查阅资料】MgO与水反应类似于CaO与水反应；Mg ₃N ₂与水反应产生NH ₃。

实验操作	实验现象	实验结论
将该固体投入到盛水的烧杯中	若烧杯中只有白色固体，无刺激性气味气体产生	猜想 　　正确
		猜想二或猜想三正确

【表达与交流】聪聪在老师的指导下，用定量的方法确定猜想三正确，请写出将固体投入水中相关反应的化学方程式。 　　、 　　。

【相关结论】空气中N ₂和O ₂体积比约为 　　，由镁条在空气中燃烧生成少量Mg ₃N ₂可得出的一个结论是 　　。

请你参与某学习小组的下列探究活动，并回答问题。
【发现问题】小明将一支燃烧正旺的蜡烛轻轻吹灭后，发现烛芯处产生一缕白烟。
【提出问题】小明想：这缕白烟的成分是什么呢？
【猜想假设】大家展开了激烈的讨论。小亮猜测白烟是蜡烛燃烧时产生的二氧化碳；小光猜测白烟是蜡烛燃烧时产生的水蒸气；小明猜测白烟是石蜡蒸气冷凝成的石蜡固体颗粒。
【收集证据】
（1）查阅资料：烟是由固体颗粒形成的，雾是由小液滴形成的。石蜡的熔点和沸点都很低，很容易液化或汽化。二氧化碳是无色且能使澄清石灰水变浑浊的气体。
（2）实验探究：
①吹灭蜡烛，立即用一个蘸有澄清石灰水的烧杯罩住白烟，观察到澄清石灰水              。小亮由此得出结论：白烟是二氧化碳。
②吹灭蜡烛，立即用一块干而冷的玻璃片放在白烟上，玻璃片上没有水雾，而是出现了一些白色固体物质。小光由此得出结论：白烟不是______________。
③吹灭蜡烛，立即用燃着的木条靠近白烟，发现蜡烛重新被点燃，说明白烟具有可燃性，这为_________同学的猜测提供了证明，同时排除了___________同学的猜测。
【结论与解释】
（3）由以上探究结果可知：____________同学的猜测是正确的。
（4）小亮在实验时确实看到了石灰水变浑浊，但他获得的结论不正确，原因是_______________。
【反思与评价】
（5）小光同学的反思是：蜡烛燃烧产生水，由于温度高于100℃而呈气态，不会凝结成雾状，所以不应该猜测白烟是水蒸气。
（6）酒精在空气中燃烧产物与石蜡在空气中燃烧的产物相同，写出酒精燃烧的文字表达式_______________

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

如图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题。（友情提示：以下
所选装置均填装置标号）

（1）写出序号为①②③的仪器名称：①           ；②            ；③               。
（2）写出你知道的化学实验中可选用装置C制取气体的文字表达式               ；
①该装置中试管口要略向下倾斜目的是                             ；
②收集所得气体可选用的一种装置是                 。
③如何检验收集的气体是氧气？                                                   。
④若收集一瓶氧气，供硫粉在氧气中燃烧的实验使用，最好选用气体的收集装置中的                ，
理由是：                                      
⑤若用A装置和B装置制氧气，最好选择A装置理由：                        
（3）某学校化学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：
①取5只250mL集气瓶，分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5；
②用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1～5号瓶中的水排去；
③将带火星的木条依次插入1～5号瓶中，把观察到现象和计算数据，填入下表。

集气瓶标号	1	2	3	4	5
集气瓶中氧气的体积分数	28．9％	36．8％	44．7％	52．6％	60．5％
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃

试回答下列问题：
①实验室中采用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，可采用的发生装置是（填标号）           ，理由是                          。其反应的文字表达式是                       ，该反应所属的基本反应类型是                    。
②根据以上实验事实，下列说法中正确的是          （填写相应的标号）。
A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B．集气瓶中氧气的体积分数≥52．6％时，带火星的木条就能复燃
C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃
③上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。请你再举一例，将实验内容和实验现象填写在下表中：

实验内容	实验现象	实验结论
		氧气浓度越大，燃烧越剧烈

 
（4）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热引起发生装置炸裂。你认为上图中最适合制取乙炔气体的发生装置是               ；如果用图所示装置收集乙炔，气体应从             （填“a”或“b”）端管口通入。

某实验小组的同学用氢氧化钙溶液和盐酸进行酸碱中和反应的实验。向烧杯中的氢氧化钙溶液滴加一定量的稀盐酸后，发现忘记滴加指示剂，此时，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究。

Ⅰ．写出该中和反应的化学方程式： 　　。

Ⅱ．探究烧杯内溶液中溶质成分。

【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么

【作出猜想】

猜想一：CaCl _2、Ca（OH） ₂和HCl

猜想二：CaCl _2、Ca（OH） ₂

猜想三：CaCl _{2 、}HCl

猜想四： 　　

小明认为猜想一是不合理的，理由是 　　。

【查阅资料】CaCl ₂溶液呈中性。

【进行实验】

（1）取少量烧杯中的溶液于试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到酚酞试液不变色。于是排出了猜想二，你认为排除猜想二的理由是 　　。

（2）小宇想用碳酸钠溶液来验证后两种猜想，请你帮他完成实验，填写以下表格。

实验步骤	现象	结论
取少量反应后的溶液于试管中，逐滴加入碳酸钠溶液		猜想三正确
		猜想四正确

【反思交流】

为确定猜想三正确，下列几种实验方案还可行的是 　　（ 填字母序号 ）

A．取反应后的溶液于试管中，加入镁粉冒气泡

B．取反应后的溶液于试管中，加入硝酸银溶液，生成白色沉淀

C．取反应后的溶液于试管中，滴加紫色石蕊试液变红色

D．用洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液，涂抹在pH试纸上，测得溶液的pH＜7

某小组的同学在课外进行科学探究，以验证铜片在空气中灼烧后，表面生成的黑色物质确实是铜与氧气化合生成的CuO，他们进行了以下实验：

（1）由上图两个实验步骤判断：铜片可能发生化学反应的是步骤            。（填“一”或“二”）
（2）为进一步证明步骤二铜片表面黑色物质的元素组成，他们选用了以下装置继续进行实验：

a．甲同学向A装置中通入纯净的H₂，为检验反应产物，A的右边应连接上面的装置       _____
（填编号），所选装置的实验现象为                   ，A装置中所发生的化学反应方程式为        _______      。
b．乙同学向A装置中通入纯净的CO，A装置的实验现象为               ，为检验反应产物，A的右边应连接上面的装置   __       （填编号），所选装置中的实验现象为             ；此方法仅用上述装置有明显的缺陷，要弥补，应采取的措施是：                     。
c．通入的气体如含有少量水蒸气，若在A装置左边增加一个B装置，则澄清石灰水应更换成______________。
d．对A装置加热前，应先通入纯净气体的目的是_________________________。
（3）结论：经过甲、乙两同学的实验现象证明                            。

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．

小思同学在实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳完毕后，对废液中溶质的成分产生了兴趣．请你一同参与探究并回答下列问题：
【提出问题】废液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】小思同学认为废液中溶质只有氯化钙．
你认为还可能有的溶质是            （填化学式）．
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性．
【实验与结论】（1）小思同学取少量废液与试管中，滴入几滴无色酚酞试液后，酚酞不变色．于是小思同学认为自己的猜想是正确的．
（2）你认为小思同学的实验不能证明他的猜想，理由是                  ．
（3）如果要证明你的猜想是正确的，你选择的试剂是                    ．
A 石蕊     B 酚酞    C Na₂CO₃ D  NaOH
【拓展与应用】（1）实验证明你的猜想是正确的．要想处理废液只得到氯化钙溶液，应向废液中加足量或过量的（    ）
A．Na₂CO₃      B．CaCO₃
（2）通过以上探究，如果该废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害           （写一条）．
【交流与反思】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑反应物是否剩余（环境污染问题）．

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）：__________________