初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

实验室中有一瓶标签破损的固态铵盐，它可能是 $N{H}_{4}Cl$、 $N{H}_{4}N{O}_3$、 $N{H}_{4}HC{O}_3$、 ${\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$中的一种，请利用下图所示的溶液进行实验探究．

【提出猜想】猜想①：该铵盐是 $N{H}_{4}Cl$猜想②：该铵盐是猜想③：该铵盐是 $N{H}_{4}HC{O}_3$
猜想④：该铵盐是 ${\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$
【实验探究】步骤一：取少量样品放入试管中，没有嗅到强烈的氨味，加入适量水溶解得到无色液体，选用图中的溶液滴入试管中，无气泡放出，则猜想③不成立．
步骤二：在步骤一所得的溶液中，滴加图中的 $Ba{\left(N{O}_3\right)}_2$溶液，没有白色沉淀生成，则猜想不成立．
步骤三：另取适量样品放入试管中，加水溶解配成溶液，滴加图中的溶液，有白色沉淀生成，则猜想成立．
【拓展应用】铵盐可作氮肥，它会与碱性物质发生化学反应，请写出硝酸铵溶液与氢氧化钠溶液在加热条件下反应的化学方程式，所以在农业生产中，为避免降低肥效，铵态氮肥不要与碱性物质混合施用．

某学习小组的同学在做碳酸钠溶液和澄清石灰水反应的实验后，将反应后的浑浊液进行过滤，得到澄清的滤液，对于滤液的组成同学们做出如下猜想：
【猜想与假设】大家一致认为滤液中一定有氢氧化钠，生成氢氧化钠的化学方程式是；小明猜想还可能有氢氧化钙，小丽猜想还可能有氢氧化钙和碳酸钠，你还能做出的猜想是．
【活动与探究】请你设计一个实验方案验证你的猜想．

实验步骤	实验现象	实验结论

（1）；
（2）．

为了探究溶质在水中溶解速率的影响因素，某学习小组设计了如下实验：

下列说法中正确的是（）

A．	对比实验①和②，可探究水的温度对溶质在水中溶解速率的影响．
B．	对比实验②和③，可探究水的温度对溶质在水中溶解速率的影响．
C．	对比实验②和③，可探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响．
D．	对比实验①和③，可探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响．

实验室有一瓶保管不当的试剂，其残缺的标签中只剩下“Na   ”和“10%”字样。已知它是无色液体，是初中化学常用的试剂。小强和小华同学很感兴趣，决定对其成分进行探究：
【提出问题】这瓶试剂可能是什么溶液呢？
【查阅资料】Ⅰ.初中化学常见的含钠化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃。
Ⅱ. Na₂CO₃和NaHCO₃溶液都呈碱性，NaCl溶液呈中性。
Ⅲ.测定室温（20℃）时，四种物质的溶解度的数据如下：

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度/g	36	109	215	9.6

【得出结论】小华根据试剂瓶标注的溶质质量分数10%和上表中的溶解度的数据判断，这瓶试剂不可能是         。
【作出猜想】①可能是          溶液；②可能是Na₂CO₃溶液；③可能是NaCl。
【设计并实验】（1）小强用洁净的玻璃棒蘸取该溶液滴在pH试纸上，测得pH>7，这瓶试剂不可能是         。
（2）小强为了检验该溶液是NaOH溶液还是Na₂CO₃溶液，他又进行了如下实验：

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
取样于试管中，滴加	产生大量的气泡	猜想②正确。相关的化学方程式
把产生的气体通入		相关的化学方程式

【拓展与应用】请你选择与小强不同的试剂，来鉴别NaOH溶液和Na₂CO₃溶液，你选择
             溶液。

以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。

实验序号	H2O2溶 液浓度%	H2O2溶液体积/mL	温度℃	MnO2的用量/g	收集氧气的体积/mL	反应所需 的时间/s
①	5	1	20	0.1	4	16.75
②	15	1	20	0.1	4	6.04
③	15	1	20	0	4	96.50
④	30	5	35	0	2	49.21
⑤	30	5	55	0	2	10.76

 
（1）通过实验①和②对比可知，化学反应速率与             有关；
（2）从实验  和   对比可知，化学反应速率与温度的关系是：         ；
（3）通过实验②和③比较可知，使用         对化学反应速率影响很大。
（4）用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减缓反应速率，可加适量的水稀释，产生
氧气的总重量         （选填“减小”或“不变”或“增大”）。

某化学兴趣小组的同学在课外读物中看到：“通常CO₂可做灭火剂，但有些物质（如Na）着火，不能用CO₂熄灭。”他们决定探究CO₂与 Na反应的产物。
⑴提出猜想：CO₂与 Na反应可能生成四种物质：C、CO、Na₂O、Na₂CO₃。
⑵查阅资料：
①Na是非常活泼的金属，在常温下能与O₂、H₂O等物质反应。
②碱性的Na₂CO₃溶液与中性的CaCl₂溶液能发生复分解反应；
③Na₂O是白色固体，与H₂O反应生成NaOH；
④向氯化钯（PdCl₂）溶液中通入CO，产生黑色沉淀。
    
⑶实验过程：同学们在老师的指导下设计了如图所示的装置（夹持仪器已略去）
①实验记录：

序号	实验操作	主要实验现象	试验结论及解释
Ⅰ	打开a,关闭b，由长颈漏斗向A中注入稀盐酸	A中产生大量气泡，E中出现浑浊	E中反应的化学方程式为
Ⅱ	当E中出现浑浊时，打开b，关闭a,点燃酒精灯	D中的Na剧烈燃烧，产生白烟，内壁附有黑色、白色固体；G中产生黑色沉淀	反应的产物中一定有             和
Ⅲ	将D中白色固体加入试管中，加水溶解，再加入澄清石灰水	产生白色沉淀	反应的产物中还有

 ②实验反思：  
Ⅰ.实验记录Ⅱ中，E中出现浑浊后埔再点燃酒精灯的目的是          
Ⅱ.若无装置C，对实验有影响的物质是                    。
Ⅲ.检验第四种物质是否存在的实验方案：将D中白色固体加入试管中，
                                                          。

实验室有一瓶保管不当的试剂（如图），其残缺的标签中只剩下“Na”和“10%”字样。已知它是无色液体，是初中化学常用的试剂。小强和小华很感兴趣，决定对其成分进行探究。

[提出问题]这瓶试剂可能是什么溶液呢？
[交流讨论]根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是__________。
A. 酸                          B. 碱                           C. 盐
[查阅资料]
Ⅰ. 初中化学常见的含钠化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃。
Ⅱ. Na₂CO₃和NaHCO₃溶液都呈碱性。
Ⅲ. 测定室温（20℃）时，4种物质的溶解度的数据如下表所示。

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度g	36	109	215	9.6

 
[得出结论]小华根据试剂瓶标注的溶质质量分数10%和上表中的溶解度的数据判断，这瓶试剂不可能是_________。
[作出猜想]①可能是________溶液；②可能是Na₂CO₃溶液；③可能是NaCl。
[设计并实验]
(1)小强用洁净的玻璃棒蘸取该溶液滴在pH试纸上，测得pH>7，这瓶试剂不可能是__________。
(2)小强为了检验该溶液是NaOH溶液还是Na₂CO₃溶液，他又进行了如下表所示实验：
[探究实验]

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
取样于试管中，滴加_____	产生大量的气泡	猜想②正确
把产生的气体通入		相关的化学方程式是：

[拓展与应用]请你选择与小强不同的试剂，来鉴别NaOH溶液和Na₂CO₃溶液，你选择__________溶液。

小刚、小军、小红对一久置的NaOH白色粉末的成分进行探究并测定其成分的含量。
（一）成分的确定
三位同学都作出以下的猜想：①可能是NaOH；②可能是Na₂CO₃；③可能是NaOH与Na₂CO₃的混合物．做出②③猜想的依据是                            （化学方程式表示）。
为了验证①②③猜想，他们分别做了下面的实验。
（1）小刚取少量白色粉末于试管中，再滴加稀HCl，有气泡产生，由此可推出白色粉末中一定含有                         ，肯定猜想                        （填序号）是错误的。
（2）小军又取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中滴加酚酞试液，溶液变为红色．由此小军结合小刚的实验，认为猜想③是正确的．小红却认为小军的所得结论不确切，因为                            。
（3）为探究白色粉末是否含有NaOH，小红设计了如下实验方案：

①沉淀B的化学式为             ；在操作1中要用到玻璃棒，其作用是         。
②小刚认为小红的这个方案也有问题，理由是                            。但只要稍加改进，就可以证明粉末中还含有NaOH，则小刚改进的方法是                       。小刚对小红的实验作了正确的改进后进行了实验，实验现象和小红的一致，由此确定猜想③是正确的。
二、各成分含量的测定
三位同学利用电子天平共同作了以下测定实验．实验数据记录如下：

称   量   项   目	称   量  时 间	质量（g）
试样		10.00
装置+稀硫酸质量		241.20
装置+稀硫酸质量+试样	反应开始后15秒	249.20
装置+稀硫酸质量+试样	反应开始后35秒	249.00
装置+稀硫酸质量+试样	反应开始后55秒	249.00

 

试通过分析表中数据计算出试样中碳酸钠的成份的质量分数。

化学兴趣小组同学发现实验台上按如下顺序摆放着7瓶不同的无色溶液（如图所示），其中4、5号试剂瓶标签破损。

【提出问题】这两瓶试剂的成分分别是什么？
【查阅资料】①亚硫酸钠（Na₂SO₃）溶液、Na₂CO₃溶液均显碱性，都可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应，产生白色沉淀。
②Na₂SO₃ + 2HCl="2NaCl" + SO₂↑ + H₂O。
③CO₂与SO₂均可以使澄清石灰水变浑浊。
【作出猜想】根据受损标签的信息，推测4、5号溶液可能分别是NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、Na₂SO₃溶液或NaCl溶液中的一种。
【实施方案】各取少量4、5号溶液于试管中，分别进行下列两组实验。

实验操作	实验现象	实验结论
实验1 滴加适量___号溶液.	溶液均由无色变成红色	4、5号溶液均不可能是上述猜想中的    溶液。
实验2 滴加适量3号溶液	均产生白色沉淀	4、5号溶液可能分别是Na2SO3溶液和Na2CO3溶液中的一种。写出其中一个反应的化学方程式  _________  。

【继续实验】为了进一步确定4、5号溶液的成分，同学们分别取少量4、5号溶液于试管中继续实验。

实验操作	实验现象	实验结论
滴加适量2号溶液	____________________.	4号溶液是Na2CO3溶液 5号溶液是Na2SO3溶液。

【实验反思】同学们经过分析认为4号溶液还可能是变质的NaOH溶液。于是设计了以下实验方案进行验证。请完成下列实验报告。

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量4号溶液于试管中，加入足量7号溶液。 ②向上层清液中滴加无色酚酞溶液。	_______________________	4号溶液是部分变质的NaOH溶液。

某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究。

【提出问题】黑色粉末A可能是什么呢？
【进行猜想】（1）小明认为黑色粉末A全部是铁粉。请写出铁粉与CuSO₄溶液反应的化学方程式              。实验过程中采取了过滤，该操作中用到的玻璃仪器有     ，        和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是       。
（2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是           。
（3）小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想。
猜想①；黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（Fe₃O₄）组成
猜想②；黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成；
猜想③；                        。
【查阅资料】铁的氧化物都能与稀盐酸，稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。
【实验探究】

方案	实验操作	可能的现象	结论
①	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想①正确
②	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正确
③	取适量黑色粉末B加入足量稀盐酸	黑色粉末全部溶解	猜想②正确
④			猜想③正确

【反思评价】小娟认为方案②和方案③中得出的结论都不正确，其理由是         。
【得出结论】在高温下，一氧化碳和二氧化碳可生成铁，氧化亚铁，四氧化三铁。请写出只生成氧化亚铁的方程式           。

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
【研究课题】探究水壶内部水垢的主要成分
【查阅资料】通过查阅资料知道，天然水和水垢所含的物质及其溶解性如下表：

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Mg(OH)₂和        ，可能含有Ca(OH)₂和       。
【设计方案】
（1）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，静置。取上层清液滴入Na₂CO₃溶液，如果没有白色沉淀，说明水垢中无            (填化学式)。
（2）乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。

其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀盐酸。若D瓶增重22g，则水垢全部是CaCO₃。
②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；
③称量D瓶内物质增加的质量；
④重复②和③的操作，直至D瓶内物质质量不变。
测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如图曲线所示；

【评价】
①A瓶中的NaOH溶液起到                 作用。若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将          （填“增大”、“不变”或“减小”）。
②一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多。分析曲线图可知：水垢中一定含有（化学式），理由是                                              。
③装置图中“？”所指处有三根导管同时穿过橡胶塞，已知：导管的直径为8mm，橡胶塞细段直径为3cm。从坚固和美观的角度考虑，请你在由图中标出应在哪三点打孔为好（用圆圈“○”表示打孔位置）。                 
以上实验        （填“能够”或“不能”）检测出水垢中含有Mg(OH)₂。

碱式碳酸铜[化学式为Cu₂(OH)₂CO₃，相对分子质量为222]加热完全分解后得到的黑色固体是什么呢？甲、乙、丙三位同学想通过实验探究，来确定该黑色固体的组成。
（1）提出问题： 黑色固体是什么？
（2）猜想与假设： 黑色固体可能是：①             ；②可能是炭粉；③可能是炭粉和氧化铜的混合物。请你补充猜想①。作出这些猜想的依据是                        。
（3）实验方案： 他们称取了2.22g碱式碳酸铜在试管中高温加热使之完全分解，冷却至室温，称得黑色固体产物的质量为1.6g。
（4）实验反思：① 甲同学经过思考后，认为可以排除猜想③，理由是                          （用化学方程式表示）。
② 乙同学根据质量守恒定律：化学反应前后，元素的种类和质量都不变。通过对得到的数据进行计算，排除了猜想②，他的理由是（通过计算式说明）                         。
(5)实验结论：结合甲、乙同学的探究和查阅资料，丙同学确认只有猜想①成立。
（6）实验拓展：丙同学想进一步探究该黑色固体的化学性质。他发现实验室有一瓶无色溶液，其标签严重破损（如图），

老师告诉他该瓶试剂是硫酸、硫酸钠或硫酸镁溶液中的一种。他通过查阅资料得知常温下这三种物质的溶解度如下表：

物 质	H2SO4	Na2SO4	MgSO4
常温下的溶解度∕g	与水以任意比互溶	18.0	39.0

丙同学根据以上信息，分析此溶液一定不是                溶液。为确定其成分，他取了少量黑色固体放入试管中，然后向其中滴加了一定量的该无色溶液后，发现黑色固体全部消失，溶液由无色变为蓝色。他确定该溶液为              。其反应的化学方程式为                          。

（共12分）为确定木炭还原氧化铜后的固体成份，请你与兴趣小组的同学完成以下探究。
【对固体猜想】
猜想I：全部是金属铜；           猜想Ⅱ：除铜外，还含有氧化铜；
猜想Ⅲ：除铜外，还含有木炭；     猜想Ⅳ：除铜外，还含有氧化铜、         。
【进行实验】实验流程见下图：

【问题与讨论】
(1)步骤②包括溶解、       两步操作，它们共同用到的玻璃仪器是烧杯、       。
(2)C的化学式为        ，D的化学式为        ，由此推出固体B中含有         
(写化学式)，步骤④发生反应的化学方程式为                                。
(3)结合(2)的结论推断：如果溶液A显蓝色，则溶液A的溶质的化学式为         ，说明样品中含有        ，则证明猜想       成立；如果溶液A无色，则证明猜想       成立。

一瓶无色液体A，含有NaCl、NaOH和Na₂CO₃中的两种；一包白色粉末B，含有CaO、Ca(OH)₂和CaCO₃中的两种。化学小组的同学为了探究A和B的成分，设计了如下图所示的实验方案，请根据图示过程回答问题。

(1)固体C难溶于水，是一种常见的补钙产品，则固体C是     ，与盐酸反应的化学方程式为                               。
(2)液体A中一定含有的一种溶质为        ，白色粉末B中一定含有的一种物质为      。试写出滤液1与液体A之间发生反应的化学方程式为                                  。
(3)小组同学们分析发现：假设溶液A滴加适量，若滤液2中只含有一种溶质，则原无色溶液A中含有的另外一种溶质是             ；若滤液2中含有两种溶质，则原无色溶液A中含有的另外一种溶质是             。

现欲探究一固体混合物A的成分，已知其中可能含有Mg(OH)₂、FeCl₃、NH₄Cl、 (NH₄)₂SO₄四种物质中的两种或多种。按图所示进行实验，出现的现象如图所示（设过程中所有可能发生的反应均恰好完全反应）。

试根据实验过程和发生的现象填写以下空白：
（1）产生的气体B的化学式为              。
（2）混合物A中，一定不存在的物质是         原因是                          
                                                                              
（3）溶液F中含有的阳离子是（写离子符号）                        。
（4）写出实验过程④中发生化学反应的方程式                               。