初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

像科学家一样做科学
--探究胡萝卜汁对过氧化氢分解的催化作用
体育课上，小华不慎擦伤了皮肤，她用过氧化氢溶液对皮肤进行消毒时，惊奇地发现有嘶嘶的响声，并产生大量气泡。
小华通过查阅文献获得以下信息：
信息Ⅰ：人体皮肤细胞中存在一种叫做过氧化氢酶的物质，能加快过氧化氢分解反应的速率。
信息Ⅱ：胡萝卜汁等植物细胞中也含有过氧化氢酶。
信息Ⅲ：酶是动植物体内活细胞产生的具有催化作用的生物大分子，其催化作用受温度影响。
信息Ⅳ：在没有催化剂时，60℃以下，温度对过氧化氢的分解基本没有影响。
请你在小华探究的基础上，完成以下探究活动。
（1）胡萝卜汁对过氧化氢的分解是否有催化作用？
请完成下表中的实验报告（实验步骤中应包括使用的仪器、药品和实验过程）。

实验步骤	实验现象	实验结论
		胡萝卜汁对过氧化氢的分解有催化作用。 反应的化学方程式

（2）温度如何影响胡萝卜汁的催化作用？
药品： $3\%$过氧化氢溶液、新鲜胡萝卜汁、不同温度的水（ $0℃$、 $20℃$、 $35℃$、 $55℃$）。
仪器： $15mm\times 150mm$试管 $8$支， $250mL$烧杯 $4$只、 $10mL$量筒、秒表、温度计、刻度尺。
实验：如图所示，用提供的仪器和药品，按如下步骤进行实验：
①两支试管中分别盛有胡萝卜汁和3%过氧化氢溶液；
②将①中的试管放入盛有 $0℃$水的烧杯中，恒定试管及反应物的温度；
③ $5min$以后，把过氧化氢溶液倒入装有胡萝卜汁的试管中，稍微振荡，使胡萝卜汁跟过氧化氢溶液均匀混合；
④将③中的试管放回原烧杯，恒温 $6min$；
⑤用刻度尺测量试管中泡沫状混合物的高度；
⑥按上述步骤进行实验，分别测定 $20℃$、 $35℃$、 $55℃$时泡沫状混合物的高度。

每个温度下的实验重复 $3$次，取平均值，得到如下数据：

实验编号	反应物的温度	混合恒温6min时，泡沫的高度（cm）
A	$0℃$	$1.7$
B	$20℃$	$3.8$
C	$35℃$	$6.5$
D	$55℃$	$2.1$

请回答下列问题：
①为了测定实验准确性，该实验过程中还需要控制的条件有。
②请你在下面的直角坐标系中，绘制出泡沫的高度随温度变化而变化的曲线。
（要求：需表示出横坐标和纵坐标表示的数量级单位）
③关于温度对胡萝卜汁的催化作用的影响，你的结论是。

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？
【获得信息】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【提出猜想】这瓶溶液是：猜想一：氯化钠溶液；猜想二：氢氧化钠溶液；
猜想三：碳酸钠溶液。
【实验推断】
（1）小丽取样滴加无酚酞试液，溶液呈红色，得出结论：该溶液不可能是      溶液，理由是                                           ；
（2）小刚另取样滴加稀盐酸有           产生，反应的化学方程式为            ，
小刚得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。
（3）小青认为小刚的结论不完全正确，理由是                            。
小组同学讨论后一致认为还需要进行如下实验：
【继续探究】另取样加入过量的CaCl₂溶液，观察到有           产生，设计这一步骤的目的是                                       ；静置后，取上层清液，滴入酚酞试液，溶液呈红色。
【实验结论】这瓶溶液是                      。
【探究启示】实验取完药品后应将试剂瓶           。

【拓展迁移】若该溶液与盐酸发生中和反应，恰好完全反应的微观过程如上图所示，
反应的实质表达式为：H⁺ + OH^- = H₂O，则反应后溶液中存在的阴、阳离子
是                （填符号）；
【继续探究】请写出实验中加CaCl₂溶液反应的实质表达式：                   （用化学符号表示）

化学兴趣小组同学在实验室发现了四瓶长期存放且失去标签的溶液，现标为A、B、C、D，分别是碳酸钠溶液、氯化钡溶液、氢氧化钠溶液和稀硫酸中的一种。

【提出问题】如何区分出四种溶液?
【进行实验】组长楠楠同学的实验如图所示：
【表达与交流】楠楠同学取少量A溶液，滴加足量的稀盐酸，观察到溶液中有气泡产生，楠楠同学由此得出结论：A是碳酸钠溶液。
萍萍同学不同意楠楠的观点，她的理由是（1）                             。
经过交流，两人一起制订了新的实验方案：另取少量A于试管中，向其中滴加 （2）      溶液，观察到的明显现象是（3）                           ，
过滤后，取清液滴加无色酚酞溶液，溶液变为红色，由此证明了楠楠同学的结论是错误的，同时确定了A。
两位同学取B、C、D样品继续进行实验，如图所示：

【收集证据】观察到B中无明显现象，C中紫色石蕊溶液变红，D中紫色石蕊溶液变蓝。
【解释与结论】通过实验，两位同学最终区分出了四种溶液。请将B、C、D三瓶溶液中
溶质的化学式分别标在试剂瓶的标签上（4）

【反思与评价】你认为楠楠和萍萍两位同学在上述实验过程中表现出的长处是
（5）                                             。（写一点即可）

科学家设想利用太阳能加热器"捕捉 $C{O}_2$"、"释放 $C{O}_2$"，实现碳循环(如图所示)。

某化学小组的同学对此非常感兴趣，在老师的指导下，设计如下装置探究上述设想的反应原理是否可行。

（1）能证明装置 $A$"释放 $C{O}_2$"的现象是；
（2）装置 $B$在实验结束撤掉酒精喷灯时的作用是；
（3）上述反应结束后，小组同学对 $D$中固体的成分进行探究，以证明是否"捕捉"到 $C{O}_2$。
【猜想与假设】
$D$中的固体可能为：I．只有氧化钙；Ⅱ．氧化钙与碳酸钙；Ⅲ．只有碳酸钙
【进行实验】
①甲同学从 $D$中取一定量的固体于试管中，并加入一定量的水，振荡，有白色不溶物。甲同学据此认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想Ⅲ成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想Ⅲ成立，其理由是。
②乙同学从 $D$中取一定量的固体于试管中，加入一定量的水，触摸试管外壁，感觉发热；继续向试管中加入几滴稀盐酸，没有发现气泡产生。乙同学据此认为试管中的固体只有氧化钙，即猜想I成立。丙同学认为乙的实验不足以证明猜想I成立，理由是。
③丙同学认为利用感觉温度变化的方法判断是否有氧化钙不可靠，他用水、酚酞试液和
稀盐酸证明了猜想Ⅱ成立，请完成他的实验报告。

实验步骤	实验现象	实验结论
		猜想Ⅱ成立

（4）通过以上探究，小组同学认为科学家的设想在反应原理上是可行的。该设想的优点有(填字母序号)。

A．

原料易得

B．

充分利用太阳能

C．

释放出的 $C{O}_2$可作为资源加以利用

化学兴趣小组设计的创新实验是"火龙生字"．在成果展示现场，某同学用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写"火"字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体（见图1）．用带火星的木条接触硝酸钾晶体，就会观察到白纸上写过字的地方燃烧并迅速蔓延，留下"火"字的黑色痕迹（见图2）．在场的同学对此产生了浓厚的兴趣，并进行了如下研究：

【提出问题】为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？
【查阅资料】硝酸钾受热易分解，生成亚硝酸钾（ $KN{O}_2$）和一种常见的气体单质．
【猜想与假设】对于生产的是什么气体，四位同学有如下猜测：
甲：二氧化氮； 乙：氮气； 丙：氧气； 丁：氢气；
同学丙指出不可能是二氧化氮、氢气，理由是：、 。
【进行实验】四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证，他们的操作方法是，观察到的现象是，说明同学丙的猜想正确．硝酸钾分解的化学方程式是。
【解释与结论】白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是：

【反思与评价】为什么要用"硝酸钾的热饱和溶液"书写文字？
已知硝酸钾在不同温度时的溶解度如下表：

温度 $/℃$	$20$	$40$	$60$	$80$	$100$
溶解度 $/g$	$31.6$	$63.9$	$110$	$169$	$246$

你对上述问题的解释是：。

呼吸面具中的"氧气再生剂"，主要成分是淡黄色固体过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$），使用后变成白色固体。某兴趣小组对白色固体的成分进行了探究。
【作出猜想】根据呼出的气体中含有较多的，作出如下猜想：
猜想一：氢氧化钠         猜想二：碳酸钠        猜想三：氢氧化钠和碳酸钠
【实验验证】（1）小明取少量白色固体，加水溶解，然后滴加酚酞溶液，溶液变红色。认为白色固体中一定含有氢氧化钠。同学们认为小明的实验不能得出这一结论，理由是。
（2）小红取少量白色固体，加入稀盐酸，有气泡产生，证明白色固体中一定含有碳酸钠。该反应的化学方程式为。
（3）小玉取少量白色固体，加水溶解，再加入足量的氯化钙溶液，充分反应后过滤，向滤液中滴加硫酸铜溶液，观察到，说明白色固体中含有氢氧化钠。
【得出结论】猜想三成立。
【拓展应用】"氧气再生剂"的保存方法是。

厨房中有一包无标识的白色粉末，经初步认定可能是氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。小明对白色粉末的成分进行了探究。
[查阅资料]碳酸钠俗称       、苏打，碳酸氢钠俗称小苏打，两者都属于      （选填“酸”、“碱”、“盐”)，都能溶于水，且水溶液都呈碱性。
[实验探究]小明取适量白色粉末，配制成溶液，按表中所示实验方案进行探究。

实验步骤	实验内容	实验现象	实验结论
1	取少量溶液，滴加无色酚酞溶液	溶液变红色	白色粉末肯定不是
2	取少量溶液，滴加稀盐酸
3	取少量溶液，滴加澄清石灰水	产生白色沉淀

（1）请完成表中空格。
（2）实验步骤2中可能发生反应的化学方程式为          (写出一个即可)。实验步骤3中白色沉淀的成分是                 （填写化学式）。
[实验反思]小明实验后发现上述实验方案并不能确定白色粉末的组成。经老师指导后，小明再取少量配制的溶液滴加氯化钙溶液，没有观察到明显现象，则该白色粉末是         。

某化学兴趣小组的同学对呼吸面具的制氧原理产生好奇心，通过查阅资料得知，呼吸面具中制取氧气的主要原料是固体过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$）。过氧化钠分别能和二氧化碳、水反应都生成氧气，反应的化学方程式为：
$2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O=2NaOH+O_2$↑      $2N{a}_2{O}_2+2C{O}_2=2N{a}_{2}C{O}_3+O_2$

为了测定呼吸面具中过氧化钠的质量分数，该小组的同学在老师的指导下，利用下图所示装置（固定装置一略去）开展探究，并得到正确的结论。
已知，装置 $B$中盛有饱和 $NaHC{O}_3$溶液（ $NaHC{O}_3$不与 $C{O}_2$反应），碱石灰是由固体 $NaOH$和 $CaO$组成的混合物。整套装置气密性良好，反应所需试剂均足量。

请回答下列问题：   
（1）仪器 $a$的名称是，装置 $A$的作用是；
（2）不用装置 $E$代替装置 $C$的理由是。
（3）装置 $D$中过氧化钠药品的质量为 $mg$，装置 $D$在反应前后的总质量 $n_{1}g$和 $n_{2}g$。若药品中所含杂质既不溶于水也不参加化学反应，则药品中过氧化钠的质量分数 =。

糕点疏松剂的主要成分中含有碳酸氢钠，某化学兴趣小组对碳酸氢钠的化学性质进行探究．
【探究实验一】碳酸氢钠溶液的酸碱性：用 $pH$试纸测得碳酸氢钠溶液的 $pH$约为10，由此得出结论是碳酸氢钠溶液呈．
【探究实验二】碳酸氢钠能否与酸反应：取少量固体放入试管中，滴加足量的稀盐酸，现象为．结论：碳酸氢钠能与酸反应．
【探究实验三】碳酸氢钠的热稳定性：取一定量的碳酸氢钠放在铜片上加热，如图所示．
（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有水珠．
（2）充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，加入适量的澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊．
（3）通过进一步实验来确定充分加热后的固体产物的成分．限选试剂及仪器：稀盐酸、氯化钙溶液、澄清石灰水、酚酞溶液、蒸馏水、试管、胶头滴管

序号	实验操作	预期现象	结论
①	取少量加热后的固体产物放入试管A中，加入适量蒸馏水，充分振荡溶解，滴加足量，振荡，静置	产生白色沉淀	产物含 $N{a}_{2}C{O}_3$
②	取操作①后的上层清液于试管 $B$中，滴加		产物不含 $NaOH$

（4）根据上述实验结论，写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式.　                                ．

(5分)某校化学小组同学从家中带来淀粉、食盐、纯碱、泡打粉、去污粉和部分变质的熟石灰6种固体物质。老师从中取出任意3种并编号，让小组同学通过实验确认分别为哪种固体。

【查阅资料】
①该去污粉主要成分为碳酸钠和碳酸钙
② 该泡打粉的主要成分是碳酸氢钠和有机酸                  
③ 熟石灰变质的原因是因为其吸收了空气中的二氧化碳。
【实验准备】
为顺利完成任务，小组同学在老师指导下进行了如下预备实验。部分现象记录如下：

	实验1 取样，加足量水充分溶解	实验2 取样，加入适量稀盐酸
淀粉	白色浑浊，试管底部有不溶物	无明显现象
泡打粉	有气体产生，试管底部有白色不溶物	有气体产生

【实验过程】
小组同学对老师提供的三种固体进行实验探究。部分现象记录如下：

	实验1 取样，加足量水充分溶解	实验2 取样，加入适量稀盐酸	实验3 取实验1上层清液，加入3滴酚酞溶液
固体Ⅰ	有气体产生，试管底部有白色不溶物	有气体产生
固体Ⅱ	固体溶解，形成无色溶液	有气体产生	溶液变红
固体Ⅲ	有白色浑浊，试管底部有白色不溶物	有气体产生	溶液变红

【得出结论】
1．固体Ⅱ、Ⅲ加水形成的溶液pH      7 （填“>”、“<”或“=”）；
2．分析以上实验现象得知，固体Ⅰ是      ，固体Ⅱ是      。
3．小组同学通过讨论认为固体Ⅲ不能确定的物质为               。请你设计确认该固体的实验方案                             。

有A、B、C、D四瓶失去标签的白色粉末（均为纯净物），已知它们可能是硫酸铜、碳酸钙、氯化钾、硫酸钾中的一种。某学生的鉴别实验过程记录如下：
步骤1：取A、B、C、D四种白色粉末各一药匙，分别放入四支洁净的试管中，各加蒸馏水2 mL，振荡后静置。四支试管底部均有固体存在，只有盛放A的试管中液体呈蓝色，其他均呈无色。
步骤2：继续向盛放B、C、D的试管中加入等量的稀硫酸，只有D的试管中有气泡产生，其他均无明显变化。
请根据该学生的实验过程，回答下列问题：
①步骤1中“四支试管底部均有固体存在”，与该学生预测的“只有一支试管中有固体存在，其他试管中均为澄清溶液”的现象不同，其原因可能是                             。
②四种白色粉末只能部分被鉴别出来，分别是                            （写代号及其对应物质的化学式）。
③对尚未鉴别出来的物质，请设计实验进行确定，并填写下表。

实验操作	实验现象及结论

同学们在学习Ca(OH)₂的化学性质时，对Ca(OH)₂溶液和Na₂CO₃溶液反应后溶液中溶质的成分进行探究。请你一同探究并回答下列问题：
【提出问题】：滤液中的溶质是什么物质？溶液呈中性。
【查阅资料】：①Ca(NO₃)₂溶液呈中性。   ②Ca(NO₃)₂ +Na₂CO₃= CaCO₃↓+2NaNO₃
【猜想假设】：甲同学认为：只含有NaOH；    乙同学认为：只含有NaOH  Ca(OH)₂；
丙同学认为：含有NaOH  Ca(OH)₂  Na₂CO₃； 你认为可能含有                       。
【分析讨论】：丁同学认为     同学的猜想肯定是不合理的，理由是                                  。
【实验设计】：请你设计一个简单的实验来验证你的猜想是正确的。

实验步骤	实验现象	实验结论
取滤液于试管中		猜想正确

甲同学也针对自己的猜想进行了如下实验。

实验步骤	实验现象	实验结论
取滤液于试管中滴加少量的稀盐酸	无明显现象	猜想正确

你认为甲同学的实验结论是否正确               （填正确或不正确），理由是                         。
【反思拓展】：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
                                     。

(4分)小明为探究锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了如下图所示的两个实验：

①实验一中，小明以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有同学认为不够合理，理由是                         ；
②实验二中，若出现                      现象，可证明铁的活动性强于铜，该反应的化学方程式为___________________________________。

同学们发现NaOH溶液与NaHCO₃溶液混合后无明显现象，产生疑问：两种物质是否发生了化学反应? 在老师的帮助下，他们通过以下探究过程证明NaHCO₃溶液与NaOH溶液发生了反应。
（1）实验准备  
①查阅资料：NaHCO₃+NaOH = Na₂CO₃+H₂O  Ca(OH)₂+ Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaOH
CaCl₂+2NaOH = Ca(OH)₂↓（微溶）+ 2NaCl    2NaHCO₃（溶液）Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
NaHCO₃+HCl =NaCl+H₂O+CO₂↑             Ca(OH)₂+NaHCO₃ = CaCO₃↓+NaOH+H₂O
②前期实验：
用一定溶质的质量分数的NaHCO₃、NaOH和Na₂CO₃三种溶液进行如下实验，为设计实验方案提供参考。

	NaHCO3溶液	NaOH溶液	Na2CO3溶液
加入稀盐酸	产生气泡	无明显变化	产生气泡
加入澄清石灰水	溶液变浑浊	无明显变化	溶液变浑浊
加入CaCl2溶液	无明显变化	溶液变浑浊	溶液变浑浊
加热溶液至沸腾，将 气体通入澄清石灰水	澄清石灰水 变浑浊	澄清石灰水 无明显变化	澄清石灰水 无明显变化

 
证明NaOH溶液与NaHCO₃溶液反应生成了Na₂CO₃
同学们选用上表实验中的药品，设计了如图所示实验，先在NaHCO₃溶液中加入A溶液，无明显现象，再滴加NaOH溶液，溶液变浑浊，则A溶液是_________________。 有同学提出这个实验不足以证明有Na₂CO₃生成，其理由是______________________________________。为了证明有Na₂CO₃生成，需要继续进行的操作是：取少量反应后的滤渣加入足量的      ___________  ，若产生无色气体证明有Na₂CO₃生成，反之则没有。

 

某化学课堂围绕，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动．以下是教学片段，请你参与学习并帮助填写空格(包括表中空格)。
【演示实验】将一定量的稀H₂SO₄加入到盛有NaOH溶液的小烧杯中。
【学生板演】该反应的化学方程式　                                     　。
【提出问题】实验中未观察到明显现象，部分同学产生了疑问：反应后溶液中溶质是什么呢？
【假设猜想】针对疑问，太家纷纷提出猜想．甲组同学的猜想如下：
猜想一：只有Na₂SO₄             猜想二：有Na₂SO₄和H₂SO₄
猜想三：有Na₂SO₄和NaOH         猜想四：有Na₂SO₄、H₂SO₄和NaOH
乙组同学对以上猜想提出质疑，认为有一种猜想是不合理的．不合理的猜想是　    　。
【实验探究】（1）丙组同学取烧杯中的溶液少量于试管中，滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，溶液中一定没有　                                      　。
（2）为了验证其余猜想，各学习小组利用烧杯中的溶液，并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaC1₂溶液、Na₂CO₃溶液，进行如下三个方案的探究．

实验方案	测溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaCl2溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，对比比色卡，pH＜7	。	产生白色沉淀
实验结论	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4

 
【得出结论】通过探究，全班同学一致确定猜想二是正确的。
【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定．同时指出【实验探究】（2）中存在两处明显错误，请大家反思．同学们经过反思发现了这两处错误：
（1）实验操作中的错误是　                                           　。
（2）实验方案中也有一个是错误的，错误的原因是　                         　。