初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

草木灰是农家肥料，主要含钾盐。请回答相关问题。
【分离提纯】
（1）在烧杯里放一定量的草木灰，加入水，同时用玻璃棒搅拌。浸出溶液中主要含有的金属阳离子是。
（2）把烧杯中的草木灰连同浸出液一起过滤。如果滤液仍然浑浊，处理的方法是。
（3）把滤液倒入蒸发皿里，加热，用玻璃棒搅拌。当蒸发到时，停止加热。
【成分探究】
取（3）所得的晶体少量溶于水，分到两支试管中。
（4）第一支：滴加盐酸，产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体。请写出化学方程式：
①加盐酸：；
②产生浑浊：。
（5）第二支：滴加酚酞溶液后，溶液变为色，说明溶液呈碱性。为证明溶液呈碱性是由 $C{O_3}^{2-}$引起的，再向试管中加入〔可供选择试剂：澄清石灰水、 $KCl$溶液（呈中性）、 $CaC{l}_2$溶液（呈中性）〕，此时发生反应的方程式为，当看到时即可证明。因此，草木灰（填"能"或"不能"）与铵态氮肥混合施用。

某农村中学的化学兴趣小组在开展实验活动时，利用山泉水配制氢氧化钠溶液，结果几次配制所得的溶液都出现浑浊的现象，放置一段时间后，容器底部还出现白色沉淀物。该兴趣小组的同学针对此奇异的现象展开如下探究：
提出问题：用山泉水配制氢氧化钠溶液为什么会出现浑浊？白色沉淀物是什么物质？
作出猜想：Ⅰ．氢氧化钠样品不纯，含不溶性杂质；
Ⅱ．氢氧化钠与溶解在山泉水中的某物质发生反应生成难溶于水的物质。
（1）小明通过实验很快就排除了猜想Ⅰ，他的实验是。
查阅资料：本地山泉水是硬水，含较多的碳酸氢钙，碳酸氢钙［ $Ca(HC{O}_3{)}_2$］受热会分解，也能与氢氧化钠反应，且都有碳酸钙生成。
（2）小红取来少量的山泉水于烧杯中，往其中加入适量的肥皂水，搅拌，观察到的现象，确认所取的山泉水是硬水。
（3）小明和小红取含有碳酸钙的沉淀物进行实验：取少量的沉淀物，加入适量的稀盐酸，实验现象是，反应的化学方程式是。
（4）该山泉水经过（填操作名称），就可用于配制氢氧化钠溶液。

为提高实验探究能力，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，对一瓶久置出现变质硬化的氢氧化钙固体进行如下探究活动。
【探究活动一】试验硬化的氢氧化钙样品是否完全变质
（1）用化学方程式表示氢氧化钙变质的原因：。
（2）检验氢氧化钙样品是否完全变质，进行如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取氢氧化钙样品少量，研细后加适量蒸馏水充分混合后静置，		该样品还含有氢氧化钙

【探究活动二】测定样品中含有的变质固体（以下用 $R$表示）的质量分数
取3克部分变质的氢氧化钙样品与足量的稀盐酸反应，测量生成气体的体积（气体不溶于植物油），从而计算出样品中R的质量，便可求出样品中 $R$的质量分数。实验装置（气密性良好）如图1所示。

（3）将稀盐酸滴入样品中，产生气体的化学方程式为，反应一段时间后，当观察到（填实验现象），才停止滴加稀盐酸。
（4）实验中量筒的作用是。
（5）实验结束后，量筒内进入水的体积如图2所示，其读数为 $mL$。已知在该实验条件下，生成气体的密度为2 $g/L$，通过计算，样品中 $R$的质量分数为。
（6）上述图1所示实验装置和相关试剂，用来实验测定样品中 $R$的质量分数是比较粗略的，请简要说明测定数据存在误差的原因：（写一个）。

已知 $C{O}_2$通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，继续通 $C{O}_2$气体由浑浊又变澄清， $CaC{O}_3+H_{2}O+C{O}_2=Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2$，由此某化学兴趣小组欲探究 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应后的溶质组成。
【提出问题】 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应后的溶质组成
【查阅资料】1、 $NaHC{O}_3+NaOH=N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O$

2、盐酸滴入碳酸钠溶液中，实际反应分两步进行
第一步反应： $N{a}_{2}C{O}_3+HCl=NaCl+NaHC{O}_3$
第二步反应： $NaHC{O}_3+HCl=NaCl+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$

【提出猜想】猜想1：溶质为 $N{a}_{2}C{O}_3$
猜想2：溶质为（填化学式，以下同）
猜想3：溶质为

猜想4：溶质为         
【实验方案】I甲组同学为确定 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应后所得溶液中溶质组成，设计如下实验方案。
（1）向所得溶液中加入足量的 $CaC{l}_2$溶液，若有白色沉淀生成，过滤后向溶液中加入足量的稀盐酸无气泡产生，则溶质为。
（2）向所得溶液中加入足量的 $CaC{l}_2$溶液，若无白色沉淀生成，溶液中加入足量的稀盐酸有气泡产生，则溶质为。
（3）向所得溶液中加入足量的 $CaC{l}_2$溶液，若有白色沉淀生成，过滤后向溶液中加入足量的稀盐酸有气泡产生，则溶质为 。
II乙组同学根据甲组同学的猜想，通过定量分析绘制出向所得溶液中逐滴加入稀盐酸的质量与生成二氧化碳的质量关系示意图，请根据图像确定溶质成分。

某化学活动小组在一次实验中进行了如图所示实验：
此时观察到的实验现象是（1）__________________________。
实验后，小组同学充分振荡U形玻璃管，将U形玻璃管内的物质过滤后，对滤液成分产生了浓厚的兴趣，进行了进一步的探究活动。

【提出问题】滤液中除Na⁺外，还含有什么离子？
【猜想与假设】A同学：含有OH^-、Cl^-、C0₃^2-
B同学：含有OH^-、Cl^-、Ba²⁺
C同学：含有（2）__________________（填离子符号）
【实验探究】B同学为了验证自己的猜想，取滤液于试管中，向其中滴加少量的硫酸钠溶液，观察到无明显现象。由此B同学得出结论：自己的猜想不成立，A同学的猜想成立。
【评价与交流】请你评价B同学的结论：（3）______________________。同学们经过讨论后一致认为：B同学在验证自己的猜想时，若将所加试剂调换成足量的另一种试剂（4）_____________（填化学式），既能验证自己的猜想．也能确定滤液中的离子成分。
C同学取该试剂进行实验，最终确定了滤渡中的离子成分。
【归纳与总结】通过上述实验我们能够总结出：在确定化学反应后所得溶液中的离子成分时，一般应加入（5）___________________，验证（6）____________________________就可以确定溶液中的离子成分。

某化学兴趣小组同学为了探究实验室中的氢氧化钠固体是否变质，进行了有关实验。请你与他们一起完成以下探究活动：
【猜想】
猜想I：没有变质；
猜想Ⅱ：已经变质；

【实验和推断】
（1）加入的适量 A 溶液是（填名称），若现象a为有气泡产生，则说明氢氧化钠已经变质。
（2）若现象b为，说明氢氧化钠没有变质。
【反思】氢氧化钠的保存方法是（填"A"或"B"）。
A．密封保存         B．不需密封保存

操作和保存药品不当，标签常常易损毁。现有四瓶溶液①②③④的试剂标签已破损（如下图），但是已经知道这四瓶试剂是 $NaOH$、 $Ca{\left(OH\right)}_2$、 $N{a}_{2}C{O}_3$、 $KCl$溶液中的一种，某兴趣小组同学决定对四瓶破损标签溶液成分进行实验探究（实验另外药品只提供盐酸和酚酞溶液）：

【提出问题】标签已经破损的①②③④四瓶溶液分别是什么溶液？
【实验探究1】第④瓶试剂肯定是：（写化学式）。
【实验探究2】兴趣小组对①②③④瓶溶液进行了如下的实验探究：

序号	实验步骤	实验现象	实验结论
1	取①②③瓶溶液少量 于三支试管中，分别 加入酚酞试液		酚酞试液不能将其中 的一种溶液鉴别出来
2	再取①②③瓶溶液少 量于另外三支试管中 分别加入溶液	加入了①溶液的试管 中； 其余两支试管中无明显现象	①瓶溶液为 $N{a}_{2}C{O}_3$
3	取②③瓶溶液少量于 两支试管中，分别加 入溶液	加入了②溶液的试管 中 ； 加入了③溶液的试管 中 ；	②瓶溶液为③瓶溶液为 $Ca{\left(OH\right)}_2$

【反思与交流】为了防止标签发生破损，我们在倾倒溶液时应注意：。

生石灰是一种传统的建筑材料，俗称"石灰"。工业上通过在石灰窑中煅烧石灰石制得"石灰"，其反应原理是： $CaC{O}_3\stackrel{\mathrm{高温}}{=}CaO+C{O}_2\uparrow$。兴趣小组的同学对某地刚出窑的"石灰"的成分进行探究。
【提出问题】刚出窑的"石灰"有那些成分？
【猜   想】
I．只有氧化钙    II．只有碳酸钙    III．既有氧化钙也有碳酸钙
【实验探究】
（1）甲同学从样品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II成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想II成立，其理由是。
（2）乙同学从样品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III成立，请完成他的实验报告。

实验步骤	实验现象	实验结论
① ②		猜想III成立

【思   考】使用"石灰"的建筑工地上常有一个大的石灰池，使用"石灰"时，先将生石灰倒入池内水中，一段时间后，再取用其中的石灰浆使用。长期使用的石灰池内壁会逐渐增厚，其主要原因是

。

某Fe₃O₄样品中可能含有的杂质是Fe₂O₃和FeO其中的一种。为探究杂质的情况设计如下方案：
【实验设计】同学们称取了23.28 g该Fe₃O₄样品用图①进行了下列实验：

【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙、丙三个讨论小组。
甲组；（1）该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe₃O₄样品中的杂质。B中的最佳试剂是______（填序号）。
①澄清石灰水    ②氢氧化钠浓溶液   ③稀盐酸    ④水
（2）上述实验过程中，CO的作用有_______           （填序号）。
①CO气体作为反应物
②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸
③停止加热后，防止A中生成物被氧化
④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO₂与反应液充分接触而反应
乙组：
（3）乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们的理由是_______                    ；改进为在B装置后接一盛有_______（填试剂名称）的广口瓶的吸水装置，将B装置和该装置“捆绑”称量，从而减小误差。
丙组：
（4）丙组同学将B装置中液体改换为Ba(OH)₂溶液，通过测量生成的_______（填化学式）沉淀的质量来计算求解。为了获得沉淀，该组同学需要进行的操作有过滤→_______→________→称量。
【查阅资料】
Fe₂O₃和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe₃O₄，再生成FeO(黑色)，最后生成Fe；利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线（见图②）。

（5）写出BC段发生反应的化学方程式：______________                    。
（6）确定该Fe₃O₄样品中含有的杂质是_______，其中含Fe₃O₄的质量是_______g（不需要写出过程）（已知Fe₃O₄、FeO、Fe₂O₃中铁元素的质量分数分别为72.4%、77.8%、70.0%)。

碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的盐，通过实验验证、探究它们的化学性质。
【查阅资料】
①Na₂CO₃ + CaCO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl
②2NaHCO₃Na₂CO₃ +CO₂↑+ H₂O
③Ca(HCO3)2易溶于水。
④CaCl₂溶液分别与NaHCO₃、Na₂CO₃溶液等体积混合现象（百分数为溶质质量分数）

	NaHCO3	Na2CO3
0.1%	1%	5%	0.1%
CaCl2	0.1%	无明显现象	有浑浊	有浑浊	有浑浊
1%	无明显现象	有浑浊	有浑浊，有微小气泡	有沉淀
5%	无明显现象	有浑浊	有浑浊，有大量气泡	有沉淀

【进行实验】

【解释与结论】
（1）实验1中，NaHCO3与盐酸反应的化学方程式为   。
（2）实验2中，试剂a为   。
（3）实验3中，NaHCO3与CaCl2反应的化学方程式为：
2NaHCO3+ CaCl₂ ="====="     +      +      + H2O
【反思与评价】
（1）实验2中，加热NaHCO3后，试管Ⅰ中残留固体成分可能为   （写出所有可能）。
（2）资料④中，NaHCO3溶液与CaCl2溶液混合的现象中，有些只观察到浑浊、未观察到气泡，原因可能是   。

某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，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溶液的烧杯中。
【学生板演】该反应的化学方程式                           。
Ⅰ．定性探究
【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？
【猜   想】针对疑问大家纷纷提出猜想。
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               
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。你认为不合理的猜想是哪一种并说出理由                                                               。
【继续实验】
（1）丙组同学取烧杯中的少量溶液于试管中，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，各组同学取烧杯中的溶液，并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaC1₂溶液、Na₂CO₃溶液，分别进行如下三组探究实验。

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，比照比色卡，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。同时指出上述三个实验探究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）实验操作中明显的一处错误是                                          ；
（2）实验方案探究中也有一个是不合理的，不合理的原因是                       。
II．定量探究
取上述【演示实验】反应后烧杯中的溶液100 g，设计如下实验：

计算【演示实验】反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数是多少？（请列出计算过程）

某研究性学习小组的同学用电解水的方法测定水的组成后，提出问题：“测定水的组成还有其他的方法吗？”经过讨论后，得到了肯定的答案，邀请你一起对此展开探究。
【设计方案】甲同学利用氢气还原氧化铜的原理和下图装置及药品进行实验（操作规范）。装置A中发生反应的化学方程式为       ①      ，洗气瓶B中浓硫酸的作用为        ②        

【实验探究】当玻璃管中固体由黑色转变为红色时，实验测得：①装置C的玻璃管和其中固体的总质量在反应后减少了1.6g；②装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82g，用此数据算得水中H、O元素的质量比为   ①  ，而由水的化学式算得H、O元素的质量比为      ②     。
【分析交流1】针对上述结果与理论值有偏差，乙同学认为：该装置存在缺陷，此观点得到了大家的认同，你对此改进的方法是________________。
（假设生成的水完全被D中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）。小组同学用改进后的装置重新实验得到了正确结果。
【意外发现】丙同学不小心将反应后的少量红色固体a洒落到多量稀硫酸中了，发现除了有红色固体b以外，溶液的颜色由无色变为蓝色。
【提出问题】铜与稀硫酸是不反应的，这里溶液的颜色为什么会变蓝呢？
【查阅资料】①CuO被还原的过程中会有Cu₂O生成，Cu₂O也能被还原成Cu；
②Cu₂O固体是红色的，它与稀硫酸的反应为：Cu₂O+H₂SO₄＝CuSO₄+Cu+H₂O.
【得出结论】红色固体a中含有Cu₂O。
【分析交流2】红色固体a中含 有Cu₂O是否会影响水组成的测定结果          （填“影响”或“不影响”）。
【提出猜想】针对红色固体a的成分，小组同学提出猜想①是：Cu₂O；
猜想②是：________________。
【拓展探究】丁同学利用改进后的装置及药品重新实验，通过测量反应前后固体质量的方法去确定哪种猜想成立，他已称得：①玻璃管的质量；②反应前红色固体a和玻璃管的总质量，完全反应后，你认为他还需要称量          的质量。
【教师点拨】称取一定质量的红色固体a与足量的稀硫酸充分反应后，经过滤、洗涤、干燥后再称量红色固体b的质量，也可以确定哪种猜想成立。
【定量分析】小组同学再次实验，他们开始称取质量为3.6g的红色固体a，与足量的稀硫酸完全反应后得到红色固体b为2g请通过计算说明，哪个猜想成立。

实验室里有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体，某化学兴趣小组对其进行了如下探究。
（1）确定固体的成分。
【提出猜想】猜想Ⅰ：固体中只含碳酸钠；
猜想Ⅱ：固体中只含氢氧化钠；
猜想Ⅲ：固体中含有                 。
【进行实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量固体溶于水，加入        ；	产生白色沉淀	猜想Ⅲ成立
②将上述反应后的混合液过滤，取少量滤液，加入              。

（2）测定固体中碳酸钠的质量分数。
【查阅资料】二氧化碳几乎不溶于饱和碳酸氢钠溶液中。
【进行实验】取2g固体，在25℃、101kPa下用如图所示装置进行实验，步骤如下：

①连接好装置并检查气密性；
②装入药品，通过分液漏斗滴加足量稀硫酸后，关闭分液漏斗活塞；
③充分反应后，恢复至25℃、101kPa，量筒中液体的体积为220mL。
【实验分析】
①装置B中的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替，原因是                        。
②充分反应后，装置A中残留的的二氧化碳对实验结果是否有明显影响？       （选填“有”或“没有”）。
③已知在25℃、101kPa下二氧化碳的密度为1.8g/L，则固体中碳酸钠的质量分数为          （结果保留至0.1%）。
（3）除去固体中的碳酸钠。
【进行实验】实验流程如下图：

【实验分析】该流程中发生反应的化学方程式为                              。
操作①、②、③均需用到的一种仪器是           。

某品牌纯碱中含有少量氯化钠．某化学探究小组欲测定该品牌纯碱的纯度（即碳酸钠的质量分数）。
Ⅰ．甲组同学设计如图所示实验：

【实验步骤】①组装好如图仪器，并     ；
②称取7.0g样品放入锥形瓶中，加入少量蒸馏水溶解，并在其他装置中加入相应的药品；   
③称量装置C的质量；
④打开分液漏斗旋塞滴入稀硫酸，直到不再产生气泡为止；
⑤再次称量装置C 的总质量；   ⑥计算出样品中碳酸钠的质量分数。
【实验分析】（1）A装置中反应的化学方程式为                           ；
（2）B装置的作用是                  ；
（3）如果没有D装置则所测样品中碳酸钠的质量分数偏大的原因是         ；
（4）称得纯碱样品的质量为7.0g，实验前、后C装置（包含药品）的质量分别为61.2g和63.4g，则该纯碱样品的纯度为        （计算结果精确到0.1%）。
Ⅱ．乙组同学采用生成沉淀的方法来测定样品中纯碱的质量分数，设计了如下实验：

（1）判断加入氯化钡溶液是否过量的合适方法是      （填编号），然后观察现象判断。
A．向混合物X中滴加稀硫酸，若有白色沉淀生成则说明氯化钡已经过量
B．静置混合物X，向上层清液中继续滴加氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则氯化钡已经过量
（2）判断滤渣是否洗涤干净，可以采取向最后的洗出液中滴加          ，然后观察现象判断。
（3）根据实验数据，乙组测得样品中碳酸钠的质量分数为多少？（写出计算过程，计算结果精确到0.1%）。
【实验反思】乙组所测实验数据比甲组更准确，你认为甲组存在较大偏差的原因可能是                。

实验室有一瓶标签受到腐蚀（如图所示）的无色溶液，老师叫各小组开展探究。

【提出问题】这瓶无色溶液究竟是什么物质的溶液?
【猜想与假设】经了解得知，这瓶无色溶液原是放在存放盐溶液的柜子里。由此猜测：可能是碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中某一种的溶液。
【理论分析】为了确定该溶液，他们首先进行了分析：
（1）甲同学根据标签上的组成元素认为一定不可能是溶液。
（2）乙同学提出，碳酸氢钠、硝酸钠的溶液也不可能，他的依据是。
【设计实验】为了确定该溶液究竟是剩余两种盐的哪一种溶液，他们设计了如下实验。

实 验 操 作	实 验 现 象
①取少量该无色溶液于试管中，慢慢滴加 $BaC{l}_2$溶液。 ②静置后，倾去上层清液，向沉淀中滴加稀盐酸。	产生白色沉淀。 产生大量气泡，沉淀消失。

【实验结论】
（3）该瓶无色溶液的溶质是。生成白色沉淀的化学方程式是。
【实验反思】
（4）丙同学认为原设计的实验还可简化，同样达到鉴别的目的。丙同学设计的实验如下（将实验操作及实验现象填入相应的空格中）：

实 验 操 作	实 验 现 象