初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

市售某品牌饮料的罐体是A1—Fe合金，为测定其中Al的质量分数，某学习小组精确称取0.050 g合金样品，设计了如下装置并进行实验：

【查阅资料】：1、Al和NaOH溶液反应，放热并生成H₂，反应中对应关系为2Al ~ 3H₂，Fe和NaOH溶液不反应；2、实验条件下，H₂的密度近似为0.090 g·L—1。
【实验步骤】：
①      ；②装入药品和水，连接装置；③记录量气管中水面读数为5 mL；④打开分液漏斗活塞，逐滴滴入NaOH溶液，至不再产生气泡为止，关闭活塞；⑤待温度降至室温时，记录量气管中水面读数为49 mL；⑥处理剩余药品，整理实验台。
【实验分析及数据处理】：
（1）完善实验步骤中的所缺部分；
（2）检查气密性的方法：打开分液漏斗活塞，向量气管中加入水，使水准管和量气管中水面相平，关闭活塞，降低量气管，若两侧水面高度差      （填“改变”或“不变”），则气密性良好；
（3）实验结束后，读取量气管中水面刻度之前，需进行的操作是      ；
（4）计算此A1—Fe合金样品中Al的质量分数（3分，精确到小数点后3位）；    ；
【实验反思】：
（5）造成实验结果偏大的原因可能是      。
A．实验过程加入NaOH溶液的体积
B．没有冷却至室温就开始读数
C．装置漏气

）化学兴趣小组同学们在课外活动中设计了如右图装置来验证某气体的化学性质。

（1）请你协助完成下表中的内容。

仪器名称	分液漏斗	广口瓶中
装置内的药品
可观察到的现象
用化学方程式表示相关性质

 
（2）同学们又设计以下实验（如右图）研究某混合气体的组成。

①第一组：取三支试管，在其容积的二分之一处做标记。分别充满气体（甲为CO₂，乙为A气体，丙为CO₂和A的混合气）后倒扣在NaOH溶液中。最终观察到的实验现象如右图所示。据此推测：气体A的化学性质有     　。
②第二组：同学们利用右图所示的装置进行实验。实验步骤：关闭止水夹，向充满丙的集气瓶中注入10 ml NaOH溶液（足量），充分反应后，冷却至室温，打开止水夹。此时观察到的实验现象是      　。

氢氧化钠与酸、二氧化碳反应没有明显现象。小军和小晴两位同学想用实验证明氢氧化钠能与盐酸、二氧化碳反应，他们做了以下探究过程。
【查阅资料】通常状况下，1体积水能溶解1体积二氧化碳。
【设计实验】小军设计了两个实验进行验证，请你帮他完成下列实验报告。

【反思交流】小晴认为：小军设计的上述两个实验都有缺陷，不足以证明氢氧化钠能与盐酸和二氧化碳反应。请你分析：
（1）小军的第一个实验的缺陷是________________，应改为_____________。
（2）小晴用上述小军第二个实验的装置和药品，验证氢氧化钠可以与二氧化碳反应，她的设计方案是：分别量取40 mLNaOH和Ca(OH)₂溶液放入A、B中，_________________，
此实验可以说明氢氧化钠和二氧化碳发生了反应。
【实验结论】通过小晴的实验，证明了氢氧化钠可以与盐酸和二氧化碳反应。

某校兴趣小组同学准备进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上摆放的药品中（如下图），有一装溶液的试剂瓶未盖瓶盖且标签破损，于是决定对这瓶溶液进行实验探究：

【提出问题】这瓶溶液是什么溶液？
【查阅资料】（1）酸、碱、盐的性质实验中用到含有钠元素的物质是氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠。
（2）碱性的Na₂CO₃溶液与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应。
【提出猜想】猜想一：这瓶溶液是：氯化钠溶液；
猜想二：这瓶溶液是：碳酸钠溶液；
猜想三：这瓶溶液是：       。
【实验验证】为了验证上述猜想是否正确，该兴趣小组的同学进行了如下实验探究活动
实验一：验证猜想一和猜想二

序号	实验操作	主要实验现象	实验结论和解释
①	取少量该溶液于一支试管中，向其中滴加2—3滴无色酚酞试液。	无色酚酞试液变红	该溶液不可能是       。理由是       。
②	另取少量该溶液于一支试管中，向其中滴加足量的稀盐酸。	。	溶液中一定含有的溶质是碳酸钠，有关反应的化学方程式为             。

由此，兴趣小组的同学得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。你认为，该结论是否正确？理由是       。
实验二：验证猜想三

实验操作	主要实验现象	实验结论和解释
。	。	该溶液是氢氧化钠溶液。

 

某化学兴趣小组有一次活动的内容是：对一包干燥的红色粉末组成进行探究。请你参与并回答有关问题。
【教师提醒】它由Cu 、Fe₂O₃、Fe(OH)₃三种固体中的一种或两种组成。
【提出猜想】红色粉末可能的组成有：
①只有Cu                 ②只有Fe₂O₃     
③只有Fe(OH)₃                       ④是Fe₂O₃、Fe(OH)₃的混合物   
⑤是Cu 、Fe₂O₃的混合物    ⑥是Cu 、Fe(OH)₃的混合物
【资料获悉】（1）2Fe(OH)₃Fe₂O₃ +3H₂O    
（2）白色无水CuSO₄遇水变蓝
（3）Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃＋Cu=2FeCl₂＋CuCl₂
【探究思路】利用物质的性质不同设计实验加以甄别，先分别探究其中是否含有Fe(OH)₃、Cu等，逐步缩小范围，然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究其组成。
（装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）
【实验探究】
（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图28-1进行实验。结果无水CuSO₄没有变蓝，从而排除猜想中的 。（填猜想中的序号）

（2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解，溶液变色。乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤，而丙同学认为只能排除猜想①，你认为   的观点正确（填“乙”或“丙”）。
（3）丁同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按图28-2在通风橱中进行实验。开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应。待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却。反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：

	反应前	反应后
Ⅰ组	玻璃管和红色粉末的总质量为37.3 g	玻璃管和固体物质的总质量为36.1 g
Ⅱ组	洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0 g	洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1 g

【交流讨论】                       
（1）在装置A中先通CO气体的作用是   。
（2）应该选择   组的实验数据计算来确定红色粉末的组成。最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第   组（填序号）。
（3）写出A装置中发生反应的化学方程式                       ；实验中观察到A装置中的现象为   。
（4）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处？   （填“需要”或“不需要”），理由是    。
【反思评价】 戊同学指出：从环保角度，图28-2装置有严重不足之处。你认为应该如何改进？   。
【拓展延伸】有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H₂代替，并将图28-2中B装置换成盛有碱石灰(生石灰和氢氧化钠固体混合物)的干燥管，来确定该红色粉末的组成，你认为是否可行？ （填“可行”或“不可行”）

(8分)用盐酸和碳酸钙固体反应，将得到的气体X通入澄清石灰水中，始终没有发现石灰水变浑浊。针对此现象，同学们提出了自己的想法。
[查资料]稀盐酸与AgNO₃溶液发生复分解反应，AgCl为白色且难溶于水。
[假设]小明的假设：澄清石灰水已变质。
小白的假设：气体X中除了有CO₂外，还有      　。
[实验探究]（1）小明的探究：

实验目的	实验步骤	可能的实验现象	化学方程式和实验结沦
探究所用 澄清石灰 水是否变 质	①用一支试管另取少量原澄清石灰水 ②取稀硫酸与碳酸钠反应制取CO2 ③	步骤③中现象为：	步骤②中反应方程式为：            　     　　 实验结论：所用的澄清石灰水没有变质。

（2）小白的探究

实验目的	实验步骤	实验现象	化学方程式和实验结论
探究小白的假设是否成立	将气体X通入AgNO3溶液		反应方程式为：    　  实验结论：小白的假设成立

[实验反思]
（3）同学们经过讨论发现，用下面实验装置就可以同时完成上述两个假设的探究。

A       B      C
A、B中都加AgNO₃溶液，通X气体后：如果A浑浊、B澄清、C浑浊，结论是                    ；如果看到                               现象；小明和小白的假设都成立。

某实验小组将制作皮蛋的原料生石灰、纯碱和食盐放入水中，充分反应后过滤，得到澄清溶液。对该溶液的组成，甲、乙同学分别做出以下推测：
甲同学推测：有食盐，还有反应生成的氢氧化钠和碳酸钙。
乙同学推测：有氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠和氯化钠。
（1）丙同学认为上述两位同学的推测都有不足，理由是                     。
（2）丙同学的推测是：该溶液中一定存在的溶质是___________。为进一步确定该溶液所有可能的组成，还需设计实验并填写下表（可不填满，也可补充）。

实验操作 （填所加试剂的化学式）	实验现象	实验结论	该溶液的组成
该溶液
该溶液

 

请你参与下列探究：
【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望，生成的是什么气体？
【提出猜想】从元素守恒的角度，放出的气体可能是SO₂、O₂、H₂。
【查阅资料】SO₂易溶于水，它能与NaOH反应，生成Na₂SO₃。
【方案设计】依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：
（1）甲同学认为是O₂，则检验方法是____________________________________。
（2）乙同学认为是SO₂，则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中，称量通气前后洗气瓶的质量。写出SO₂与NaOH反应的化学方程式____________________。
（3）实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。

如果放出的是O₂和H₂，你认为方案中的安全隐患是       。
老师说：化学反应中，一种元素的化合价升高，肯定有元素的化合价降低，这是科学规律。丙同学根据老师这句话，说：“肯定不是       ” 。
【实验探究】小组同学首先对装置A进行称量，再将收集到的气体从a通入，过一会儿点燃B处酒精灯；一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，B装置的尾部有水珠生成；停止通气，再次称量装置A，发现质量无增减。
结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是_________________。
写出B装置中发生化学反应的方程式_______________。
【思维拓展】
（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有____________物质。
（2）不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？丁同学设计了右图所示的装置进行实验，发现试管内液面上升，就得出SO₂与NaOH溶液发生反应的结论。其他同学认为这一方案不严谨，理由是______________。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是______________。

请你参与某学习小组进行研究性学习的过程，并协助完成相关任务：
【研究课题】：探究热水壶底部水垢的主要成分
【查阅资料】：该小组同学通过查阅资料知道，天然水中一般都含有Ca^2＋、Mg^2＋、HCO₃^－等离子，在加热时，这些离子趋于生成溶解度更小的物质—水垢（主要成分为碳酸盐、碱等的混合物）。同时，他们还查阅到下列有关物质的溶解性：

物 质	Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	Ca(OH)2	Mg(OH)2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

【提出猜想】：水垢的主要成分一定含有CaCO₃和       ，可能含有Ca(OH)₂和       。写出Ca(HCO₃)₂受热分解的化学方程式       。
【设计方案】：
⑴ 甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，取上层清液加入             ，没有白色沉淀，说明水垢中无Ca(OH)₂；
⑵ 乙同学设计下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分，步骤如下：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量某酸溶液；
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量（见下列曲线）；
③待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞B，从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
④再次称量干燥管内物质增加的质量；
⑤重复③和④的操作，直至干燥管内物质质量不变。


a．步骤①所加的酸溶液是                    。
b．装置Ⅱ的作用是                                             ；
从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是____________________。
c．研究性小组的同学通过简单计算，认为水垢中一定含有MgCO₃，理由是         。
【实验结论】通过上述探究可知：水垢的主要成分有                            。

人通过肺与外界进行气体交换，吸入空气，排出CO₂等气体．但人体排出的CO₂究竟是空气中原有的，还是人体代谢的最终产物．为了证实这个问题，某同学采用了如图装置进行实验．实验过程是：一同学反复慢慢从呼吸口呼吸，能证明人呼出的气体中所含有CO₂不是来自空气，而是人体的代谢最终产物，请回答：

（1）呼气时，乙瓶中的现象是__________。
（2）甲瓶中所装试剂的作用是__________；丙瓶中所装试剂的作用是____________。
（3）请写出甲瓶中反应的化学方程式___________。
（4）能验证实验目的的现象是_________。

今年春节前夕，我国北方遭遇冰雪灾害。为了清除道路上的冰雪，有关部门投入了大量工业盐融雪剂用于除冰雪。同学们从新闻中得知：①使用工业盐融雪剂后，道路两旁树木、农作物大量死亡；②桥梁路面除冰不得使用工业盐融雪剂。
【提出问题】工业盐融雪剂对树木、农作物和桥梁为什么会造成危害?
【查找资料】(1)工业盐的主要成分是NaCl和NaNO₂。
(2)土壤盐碱化会造成树木、农作物死亡。
【提出猜想】猜想一：工业盐溶液可能显碱性；
猜想二：工业盐溶液对钢铁可能有更强的腐蚀性。
【实验探究】同学们对猜想一和猜想二进行了探究，请你帮他们完成下列实验报告：

	实验操作	实验现象	实验结论
猜 想 一	________________________________ ________________________________。	_______________。	工业盐溶液显碱性，会造成道路两旁的土壤盐碱化。
猜想 二	实验①         实验② （请将液体名称填在上面的横线上）	实验①：6—7天后明显生锈。 实验②： 2—3天后明显生锈。	__________________ __________________ ________________。

【反思与应用】
对于道路除冰，请你提出更好的建议                               。

探究实验（共8分）
      
二氧化碳的溶解性实验        氢氧化钠溶解于水
A                            B
（1）探究物质性质
上述A、B两个实验都是通过___ ____的变化来间接感知。B实验中___ ____（填a或b）处的水位升高的。
（2）探究可燃物燃烧条件

探究燃烧的条件                                 
实验中探究可燃物的燃烧条件，它是通过控制可燃物是否与氧气接触和控制___ ____   来探究可燃物燃烧的条件。能证明燃烧必须与氧气接触的实验现象是_____ _____；采用了___ ____的实验手段
（3）物质性质的应用：

实验序号	实验目的	实验方案	实验现象	结论
实验1	___ ____		___ ____	草木灰的主要成分是碳酸钾

 

在学校的元旦联欢会上，某同学表演了“水能生火”的魔术。他向包有过氧化钠（Na₂O₂）粉末的脱脂棉上滴水，脱脂棉燃烧起来。小蔡很感兴趣，于是他和同学们依据初中化学所学知识，进行如下实验探究：
【猜想】水与过氧化钠反应生成氧气并放出大量的热。
【实验探究】
实验一：探究水与过氧化钠反应有氧气生成并放出大量的热
（1）打开右图装置中分液漏斗的活塞，控制滴加水的速度，观察到试管内有气泡产生。检验有氧气生成的方法是是      。

（2）能证明该反应能证明该反应放出大量热的实验现象是：          。
实验二：继续探究反应后生成的另一种物质是什么？
（3）小蔡取反应后所得的溶液于试管中，滴入无色酚酞试液，发现酚酞试液变红色，说明反应后所得的溶液呈            ______性，由此小蔡同学得出反应后生成的另一种物质是Na₂CO₃，你认为小蔡同学的结论________[填正确或不正确]，理由是__________。
（4）由实验探究的结果，写出过氧化钠和水反应的化学方程式_________。

正确连接如下图所示的装置进行实验，可以验证某混合气体的成分是CO₂和CO。请回答下列问题：

（1）连接装置导管口的顺序：混合气体→               （填导管接口代号）。装置乙分液漏斗中应加入            。
（2）证明CO存在的有关反应的化学方程式是                   ，                。
（3）证明原混合气体中CO₂存在的实验现象是                  。
（4）此实验不足之处是                     。

（1）小明在学习中体会到：检验CO₂时总是用澄清石灰水，吸收CO₂时总是用NaOH溶液。
实验探究：在体积相同盛满CO₂的两集气瓶中，分别用注射器注入等体积的饱和石灰水和浓NaOH 溶液。实验装置和现象如图所示。
 
现象结论：根据甲装置中产生的实验现象，写出其中发生化学反应的方程式　　　　 　，解释通常用澄清石灰水而不用NaOH溶液检验CO₂的原因               ；吸收CO₂较多的装置是        。
（2）计算验证：另一位同学小白进行了下列计算：
问题假设：有含a克Ca(OH)₂的Ca(OH)₂溶液和含a克NaOH的NaOH溶液各100g，分别通入CO₂气体，生成CaCO₃和Na₂CO₃时，两种溶液吸收CO₂气体各多少克？
计算结果：Ca(OH)₂溶液吸收了44a/74克CO₂气体；NaOH溶液吸收了44a/80克CO₂气体（小白想：我只是比较两个结果，可以不约分）
计算结果分析：含等质量溶质的Ca(OH)₂溶液和NaOH溶液吸收CO₂，Ca(OH)₂溶液吸收的CO₂的质量多。
结论：吸收CO₂应该用饱和澄清石灰水。
思考评价：
小白的计算是否正确          ；
小白的计算结果分析是否正确：            ；
小白的结论是否正确：         ；理由：                      。
（3）现在由你来进行合理的计算验证，你的问题假设是：“       相等的Ca(OH)₂溶液和NaOH溶液，分别通入CO₂气体，生成CaCO₃和Na₂CO₃时，两种溶液吸收CO₂气体各多少克？”
具体计算时，你还需要的数据是                           。