初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

兴趣小组同学在做镁与盐反应的实验时，不小心将镁条加到饱和的碳酸氢钠溶液中，意外发现溶液中有白色不溶物生成。同学们对白色不溶物的成分产生了浓厚兴趣，于是在老师的帮助下进行了如下的探究。

【提出问题】白色不溶物是什么物质？

【猜想与假设】

猜想①是Mg（OH） ₂

猜想②是MgCO ₃

猜想③是Mg（OH） ₂和MgCO ₃的混合物

【查阅资料】

1.MgCO ₃、Mg（OH） ₂加热易分解，分别生成两种氧化物。

2.白色无水硫酸铜遇水变蓝。

3.碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。

【实验验证】取适量干燥的白色不溶物，充分加热，并使分解产生的气体依次通过如图1所示装置。

【实验现象】装置A中 　     　，装置B中 　    　。

【实验结论】猜想③正确。请写出Mg（OH） ₂受热分解的化学方程式 　             　。

【拓展探究】直接向白色不溶物中滴加足量 　             　，也能检验MgCO ₃的存在。

同学们为了进一步测定白色不溶物中各组分的质量关系，继续进行了下列探究。

称取干燥的白色不溶物36.8g，充分加热至不再产生气体，并使分解产生的气体全部被如图2所示装置C和D吸收。

【实验数据】实验后装置C增重3.6g，装置D增重13.2g。

【实验结论】若上述白色不溶物的组成用xMg（OH） ₂•yMgCO ₃表示，则x：y＝ 　    　。

【反思评价】实验后，同学们经过讨论交流，发现实验方案可进一步优化，下列优化方案错误的是 　    　（填序号）。

①只称量装置C、D增重的质量，不称量白色不溶物的质量

②去掉装置D，只称量白色不溶物和装置C增重的质量

③去掉装置C，只称量白色不溶物和装置D增重的质量

某研究性学习小组通过查阅资料获知以下信息：将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，在溶液中先后发生以下两个化学反应：

2NaOH+CO ₂＝Na ₂CO ₃+H ₂O （先发生反应）

Na ₂CO ₃+CO ₂+H ₂O＝2NaHCO ₃（后发生反应）

同学们开展了下列探究活动：

【提出问题】将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，反应后所得溶液中溶质的成分有哪些？

【猜想假设】Ⅰ．NaOH 和Na ₂CO ₃；

Ⅱ．只有 Na ₂CO ₃；

Ⅲ． 　　；

Ⅳ． 　　．

【实验探究】将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的某氢氧化钠溶液中，再将反应后所得溶液按下列流程进行实验并测出相关数据：

小资料：碳酸盐一般不易溶于水，如 CaCO ₃难溶； 碳酸氢盐绝大多数易溶于水，如 Ca（HCO ₃） ₂易溶．

【获得结论】根据上述信息，分析反应后所得溶液中溶质的成分并计算溶质的质量，将结

果填入下表：

溶质的化学式	溶质的质量/g

②如果溶质的成分只有一种，请填写在第一行；如果溶质的成分有两种，请分别在两行中各填写一种物质．

因发现青蒿素而获诺贝尔奖的科学家屠呦呦还发现了双青蒿素，查阅资料可知，双青蒿素由碳、氢、氧三种元素组成。为测定双青蒿素中碳、氢、氧三种元素的质量比。兴趣小组进行了以下探究。

【设计实验】兴趣小组设计并进行了如图一所示的实验。（装置气密性良好）

将7.1g双青蒿素放在装置C的玻璃管中，燃烧至无固体灰分残留。

（1）装置A、B中盛放的试剂分别是 　 　（填序号）。

①足量NaOH溶液、足量浓硫酸

②足量浓硫酸、足量NaOH溶液

（2）装置F可吸收从装置E的气流中带出来的少量水蒸气，生石灰与水蒸气发生反应的化学方程式是 　                      　。

【记录数据】加热前，先通入空气一段时间，再称量装置D的质量、装置E和F的总质量（反应前的质量）。双青蒿素完全反应后，停止加热，继续通入空气一段时间，再次称量装置D的质量、装置E和F的总质量（反应后的质量），实验数据如表所示。

装置	反应前的质量/g	反应后的质量/g
D	74.7	80.1
E和F	80.3	96.8

【实验结论】（3）根据表中数据分析，双青蒿素中碳、氢、氧三种元素的质量比是 　    　。

【拓展分析】（4）双青蒿素分子中碳、氢、氧三种原子的个数比是 　   　。

【实验反思】（5）实验过程中，加热前要先通入空气一段时间，该操作的作用是 　          　。

（6）有同学建议，为使实验结果更准确，需要在装置C和D之间增加图二所示的装置，其目的是 　                            　。

我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”，为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献。纯碱的用途非常广泛，某化学兴趣小组的同学对它产生了浓厚的兴趣，设计了如图两个实验，并对反应后试管中残留废液进行探究。

【实验1】往一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加无色酚酞溶液，观察到溶液变成 　 　色。

【实验2】往另一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，观察到的现象是 　     　。同学们对实验2反应后的废液中溶质成分进行探究。

【提出问题】废液中所含溶质是什么？

【作出猜想】猜想一：废液中的溶质可能是NaCl、HCl

猜想二：废液中的溶质可能是NaCl、Na₂CO₃

猜想三：废液中的溶质可能是 　　

【设计实验】同学们为验证猜想，设计了如下实验：

方案一：

实验操作与现象	反应方程式	实验结论
小芳取少量废液于试管中，滴加澄清石灰水，有白色沉淀产生		猜想二正确

方案二：小明取少量废液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，发现溶液不变红色，小明认为猜想一正确。

【进行讨论】同学们一致认为小明的实验结论不正确，理由是 　              　。

【进行总结】分析反应后溶液中溶质成分，除要考虑生成物外，还需考虑 　     　。

【拓展与应用】现有14.9克纯碱样品（含Na₂CO₃和NaCl的混合物），将其放入干净的烧杯中，加入89.5克水使其完全溶解，向所得溶液中缓慢加入一定溶质质量分数的稀盐酸（反应方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O）。产生气体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图所示，试回答下列问题：

（1）产生CO₂的质量为 　 　克。

（2）所用稀盐酸中溶质的质量分数是多少？　 　（写出具体的解题过程，下同）

（3）滴入稀盐酸至恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数是多少？

小刚同学在学习化学知识后，知道进入久未开启的菜窖可能造成死亡。于是他和小强一起对自家久未开启的菜窖内的气体成分进行了探究。

【提出问题】菜窖内气体的成分是什么？

【查阅资料】蔬菜在一定条件下发酵生成气体，其成分可能含有CO ₂、CH ₄等。

【猜想与假设】小刚认为菜窖内的气体含有CO ₂和CH ₄。

【实验探究】他们对菜窖内的气体进行取样按图所示装置进行实验

（1）若装量A中澄清石灰水变浑浊，证明气体样品中含有 　　

（2）装置B内发生反应的化学方程式为 　　

（3）装置D内浓硫酸的作用是 　　

（4）E处观察到干燥冷烧杯内壁有 　　出现，待火焰熄灭后，把烧杯迅速倒转过来，立刻向烧杯内倒入少量澄清石灰水并振荡，石灰水变浑浊，证明气体样品中含有 　　。E处气体燃烧的化学方程式为 　　

【实验结论】气体样品中含有CO ₂和CH ₄，小刚的猜想正确。

【反思与评价】

（5）小强观察上述实验装置发现：装置A和装置C完全相同，他认为可以取消装置C．你是否认同 　　（填"认同"或"不认同"）理由是 　 　。

（6）根据上述实验探究结果，气体样品中含有CO ₂，由于二氧化碳 　  ，所以进入久未开启的菜窖前，应向菜窖内通入大量的空气。

在七十五届联合国大会上，中国提出努力争取2060年前实现“碳中和”，实现二氧化碳的“零排放”。化学兴趣小组认为实验室可用氢氧化钠溶液吸收多余的二氧化碳，从而实现实验室二氧化碳的“零排放”。小组同学对吸收后溶液中溶质的成分产生兴趣并进行探究。

【提出问题】氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体后，溶液中溶质的成分是什么？

【查阅资料】

（1）CO₂与NaOH溶液反应会生成Na₂CO₃，当二氧化碳过量时，会继续反应生成NaHCO₃。

（2）NaHCO₃溶液呈弱碱性，一般不与CaCl₂溶液反应，与稀盐酸反应产生气体。

（3）CaCl₂溶液呈中性。

【作出猜想】

猜想①NaOH、Na₂CO₃

猜想②Na₂CO₃

猜想③Na₂CO₃、NaHCO₃

猜想④NaHCO₃

【实验与结论】

实验步骤	实验现象	实验结论
步骤一：取少量待测液于试管中，加入CaCl2溶液	产生白色沉淀	猜想　 　不成立
步骤二：另取少量待测液于试管中，加入过量CaCl2溶液至不再产生沉淀，过滤，取少量滤液，向其中加入适量稀盐酸	气泡产生（填“有”或“无”）	猜想③不成立
步骤三：另取步骤二的少量滤液，向其中滴入2～3滴无色酚酞试液	试液变红	猜想　 　成立

写出步骤一中反应的化学方程式　                         　。

【反思与交流】

反应物的量不同，可能导致生成物的种类不同。

【实验与结论】

实验步骤	实验现象	实验结论
步骤一：取少量待测液于试管中，加入CaCl2溶液	产生白色沉淀，是因为碳酸钠和氯化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠，说明溶液中含有碳酸钠	猜想④不成立
步骤二：另取少量待测液于试管中，加入过量CaCl2溶液至不再产生沉淀，过滤，取少量滤液，向其中加入适量稀盐酸	稀盐酸能和碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，无气泡产生，说明溶液中不含有碳酸氢钠	猜想③不成立
步骤三：另取步骤二的少量滤液，向其中滴入2～3滴无色酚酞试液	试液变红，是因为除去碳酸钠后溶液中仍然含有氢氧化钠，氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色，说明溶液中含有氢氧化钠	猜想①成立

步骤一中碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，反应的化学方程式：       

实验室有一瓶装满生石灰的塑料试剂瓶，已经膨胀破裂。初中化学兴趣小组的同学们对其成分产生浓厚兴趣，进行了如图实验探究：

【实验活动】

【初步结论】实验过程中没有温度变化，则该样品中没有 　    　（填化学式）。

【提出问题】样品中究竟有哪些物质呢？同学们利用该固液混合物继续进行实验。

【进行实验】

【结论与解释】根据上述现象，同学们得出固体样品中有氢氧化钙和碳酸钙。你认为此结论 　    　（填"正确"或"错误"）。其中氢氧化钙产生的原因是 　             （用化学方程式表示）。

【深入交流】实验过程中细心的同学发现了这样的现象：边滴加稀盐酸边搅拌，溶液仍为红色时，固体表面没有气泡产生，但固体却减少了。针对此现象，同学们讨论后认为原因是：随着反应的进行，固体中的 　        　继续与稀盐酸在溶液中反应，而未与碳酸钙反应。

【分析评价】同学们根据整个过程的实验现象，又绘制了溶液中某离子数目的变化趋势图。请你结合图像分析：

Ⅰ、该离子应该是 　 　（填序号）；

A．	①Ca ^2+
B．	②OH ^﹣
C．	③Cl ^﹣

Ⅱ、在b→c的过程中，该离子数目减少的微观反应实质是： 　         　（用文字说明）。

老师对同学们认真严谨的科学态度给予了充分肯定，并鼓励他们可以尝试用更多的方法进行探究。

某学习小组对铁锈蚀进行探究。

【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？

【查阅资料】

1.氯化钙固体可作干燥剂。

2.一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。

3.常温常压，氢气密度是dg/mL。

【设计与实验】

实验一：定性探究铁锈蚀的因素

取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表1。

表1

试管	一周后现象
A	铁钉表面有一层铁锈
B	铁钉表面无明显变化
C	铁钉表面无明显变化
D	铁钉表面有较厚铁锈

（1）对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的 　        　发生化学反应。

（2）对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与 　      　有关。

（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是 　                    　。写出除铁锈的化学方程式 　                     　。

实验二：定量探究铁锈蚀的因素

小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶，t₁时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。

（4）据图3，t₂时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是 　             　。

（5）据图4，对比AB段和BC段说明 　               　，分析t₃时刻后压强突然变大的原因是 　                                              　。

实验三：测定铁锈含量

将实验二烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥，得mg固体，连接图5装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。

（6）完全反应后，常温常压下测得生成气体体积为VmL，则该固体中铁锈质量分数表达式为 　　                 。

（7）该实验条件下测得铁锈质量分数偏小的原因是 　             　，解决方法是 　                      　。

【反思与评价】

（8）与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 　                  　。

有一包固体粉末，可能由BaSO ₄、CuSO ₄、Na ₂CO ₃、BaCl ₂、NaCl中的一种或几种组成，其实验小组对其成分进行了以下探究活动

【思考与交流】

（1）上述物质中不溶于水的是 　　，溶于水其水溶液呈蓝色的是 　　（均填化学式）．

【活动与探究】

（2）取上述固体，加入足量水溶解，形成无色透明的溶液，由于取用固体较多，在溶解过程中要用到的玻璃仪器有 　　和 　　．

（3）再向上述溶液中加入盐酸，产生大量的气泡．说明该固体中一定含有 　　（填化学式），该反应的化学方程式为 　　．

（4）经过以上探究，不能确定的物质是 　　（填化学式）．

【探索与拓展】

（5）为了进一步确定原固体粉末的组成，实验小组取22克该固体粉末，溶于110克水配制成不饱和溶液，再向该溶液中缓慢加入100克一定质量分数的CaCl ₂溶液，产生沉淀的质量与所加CaCl ₂溶液的质量关系如图所示，试计算：

①恰好完全反应时生成沉淀的质量是 　　．

②22克样品中Na ₂CO ₃的质量是多少克？（需写出计算过程）

③反应后所得溶液中CaCl ₂的溶质质量分数是多少？（需写出计算过程）

果蔬洗盐既能去除水果和蔬菜表面的农药，又能杀菌、去小虫，近几年比较流行。某品牌果蔬洗盐常温下为白色固体，小敏取用时不小心将其洒落在天然气的火焰上，发现火焰呈黄色，这引起了小敏探究其成分的兴趣。

【查阅资料】1.钠及其化合物灼烧时火焰呈黄色。

2.农药大多数呈酸性。

【提出猜想】猜想一：碳酸钠

猜想二：碳酸氢钠

猜想三：碳酸钠和碳酸氢钠的混合物

小敏做出以上猜想的依据是 　                        　。

【查阅资料】碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳、碳酸钠和水。

【进行实验】

实验步骤	实验现象	分析与结论
①取一定量果蔬洗盐加热至固体质量不再改变，将生成的气体全部通入足量澄清石灰水中	有气体生成，澄清石灰水中产生白色沉淀	生成气体的化学方程式：　      　，该品牌果蔬洗盐中含有
②将①加热后残留固体全部溶于水，加入足量氯化钙溶液	产生白色沉淀	/
③分别测量①和②产生沉淀质量	①中产生沉淀2.5g，②中产生沉淀质量	该品牌果蔬洗盐中含有碳酸钠

【继续探究】

小敏想到妈妈以前常用食盐水洗水果，猜想该品牌果蔬洗盐中还可能含有氯化钠。她向其水溶液中加入　   　至溶液呈酸性，再加入 　   　溶液，观察到有白色沉淀生成，证明有氯化钠。

【拓展延伸】

该品牌果蔬洗盐不可直接食用，使用后，要用清水冲洗。

某化学兴趣小组以A装置为核心装置设计了如图系列实验：（固定装置的仪器已省略）

按如图所示连接仪器，检查整套装置的气密性良好，添加药品，固定装置，进行实验。

（1）关闭K₂，打开K₁，将H₂O₂溶液缓缓滴入锥形瓶中，待D装置中出现连续均匀气泡时点燃C装置中的酒精灯，观察到V型管内a处的硫燃烧，现象是 　                　，试写出在D装置中反应的化学方程式 　              　，待V型管内的硫燃尽后仍要继续通一段时间的氧气，目的是 　                         　。

（2）打开K₂，关闭K₁，继续将H₂O₂溶液缓慢滴入锥形瓶，观察到装置E中

　              　（填现象），说明氢氧化钠和稀盐酸一定发生了反应。

（3）兴趣小组有同学提出疑问：E装置内反应后的废液中除酚酞以外还有哪些溶质呢？请你一起参与探究。

【作出猜想】

猜想一：NaCl

猜想二：NaCl和NaOH

猜想三：　          　。

【分析】以上有一种猜想一定错误，请写出错误猜想的序号及错误理由 　                                            　。

【资料】NaCl的水溶液呈中性。

【设计并进行实验】排除了错误猜想后，为了验证其余猜想，同学们进行了如下实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量E装置中的废液于试管中，并向其中加入①　           　。	②	猜想三正确

【交流反思】该废液未经处理不能随意倒入水池。

化学中质量守恒定律是一个非常重要的定量定律．

（1）图1为托盘天平，使用托盘天平称物品的正确操作顺序为         （填序号）．
①调游码  ②放称量纸  ③称量物放左盘
④调零点  ⑤加质量大的砝码  ⑥加质量小的砝码
A．①②③④⑤⑥      B．④②③⑤⑥①     C．④⑤⑥①②③
（2）如图2装置中，称量小烧杯及其中所有物质的质量m₁，然后将小烧杯中的碳酸钠与盐酸完全混合，反应停止后，再称量小烧杯及烧瓶内物质的总质量为m₂，则m₁             m₂（填“=”“＞”“＜”），其原因是                ．根据以上实验探究可知，若用碳酸粉末与盐酸反应验证质量守恒定律，可选择下图中               （少选错选不给分）

（3）请从原子的角度解释质量守恒定律                  ．

在我市贡井区、大安区交界处有个地名叫“石灰窑”，生产生石灰有悠久的历史。某校化学实验室一瓶装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂（如图），该校化学兴趣小组的同学在化学老师的指导下，对该生石灰取样开展了以下探究活动：

【提出问题】

生石灰样品的成分是什么？

【猜想假设】

生石灰样品的成分可能是CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃中的一种或几种。

【设计实验】

兴趣小组设计出如下实验进行探究。

	实验操作	实验现象	实验结论
（1）	取样品于烧杯中，加水溶解，用手触摸烧杯外壁。	烧杯壁发热。	。
（2）	将（1）中液体过滤，取少量滤液于试管中，向其中滴入 　   　。	溶液变红。	有Ca（OH）2
（3）	取（2）中的少许滤渣于试管中，向其中滴加足量稀盐酸。	。	有CaCO3

【反思评价】

（4）经过讨论，发现通过（2）不能得出样品中一定含有Ca（OH）₂，理由是 　               　。

（5）通过小组合作，最后得出样品中肯定含有CaO和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂。请写出生成CaCO₃的化学方程式 　                         　。

【应用交流】

（6）生石灰要 　   　保存。

【拓展延伸】

（7）兴趣小组在实验室制取二氧化碳气体的发生装置中连接上压强传感器如图一，测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二。下列说法正确的是 　 　（填大写字母）。

A.ab段试管中液面逐渐上升

B.bc段石灰石与稀盐酸脱离接触

C.c点的对应操作是打开弹簧夹

某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干个小组展开探究。以下是教学片断，请你参加学习并填写空格。

【演示实验】将一定质量的稀盐酸加入盛有NaOH溶液的小烧杯中。

【提出问题】实验中未观察到明显现象，某同学提出疑问：反应后溶液中溶质是什么？

【猜憲与假设】针对疑问，大家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下，请补上猜想二。

猜想一：只有NaCl

猜想二：　               　

猜想三：NaCl和HCl

猜想四：NaCl、NaOH和HCl

乙组同学认为有一种猜想不合理，不合理的猜想是 　   　，理由是 　        　。

【实验探究】

（1）丙组同学取烧杯中的溶液少许于试管中，滴加几滴CuCl₂溶液，　     　（填实验现象），证明溶液中一定没有NaOH。

（2）为了验证其余猜想，各学习小组利用浇杯中的溶液，并选用了老师提供的pH试纸、K₂CO₃溶液、AgNO₃溶液，进行如下三个方案的探究。

实验方案	测溶液的pH	滴加K2CO3溶液	滴加AgNO3溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，对照比色卡，pH＜7		产生白色沉淀
实验结论	溶液中有HCl	溶液中有HCl	溶液中有HCl

【得到结论】通过探究，全班同学一致认为猜想 　   　正确。

【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论的活动过程给予肯定，同时指出（2）中存在两处明显错误。同学们经过反思发现以下两处错误：

①实验操作中的错误是 　                               　。

②实验方案中也有一个错误，错误的原因是 　                                 　。

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时，向烧杯中的氢氧化钙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、写出该中和反应的化学方程式：                 ．
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】猜想一：可能是CaCl₂和Ca（OH）₂； 猜想二：可能只有CaCl₂；猜想三：              ．
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性．
【进行实验】实验步骤：取少量烧杯内溶液于试管中，滴入几滴酚酞溶液，振荡
实验现象：               结论：猜想一不正确
实验步骤：实验步骤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
实验现象：               结论：猜想二不正确，猜想三正确．