初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

下图所示为实验室中常见气体的制备、干燥、收集和性质实验的部分仪器，某校化学兴趣小组的同学欲用它们完成如下探究实验。试根据题目要求回答下列问题：

（1）第一组的同学以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂），在实验室中制备并收集一瓶干燥的氧气。
①所选仪器的连接顺序为                      （填写装置序号字母）。
②仪器A中所发生反应的化学方程式为                              。
③收集气体时，导气管要伸到集气瓶底部的目的是                             。
（2）第二组的同学欲用含少量二氧化碳的一氧化碳气体，测定赤铁矿石中氧化铁的含量（杂质不参加反应）。所选仪器的连接顺序为：混合气体→B₁→E→D→B₂→C。试回答下列问题：（假设过程中氧化铁全部参加反应；仪器B₁、B₂吸收气体完全。）
①仪器D中的现象为                             。
②若通过测量反应前、后仪器B₂的质量变化，来计算赤铁矿石中氧化铁的含量，如果不连接仪器B₁，则这样计算出的氧化铁含量与实际值比较将            （填“偏小”“ 偏大”“ 基本一致”之一）。
③实验结束后，若测得仪器B₁中溶液增加的质量与仪器D中固体减少的质量相等。那么仪器B₁中溶液增加质量与仪器B₂中溶液增加质量之比为            （填最简整数比）。
④化学实验操作的先后顺序，对化学实验的结果及安全等可能会有一定的影响。第二组同学所做实验开始时，先点燃装置C处酒精灯的原因是                                。

现甲、乙两化学小组安装两套下图所示相同装置，通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响H₂O₂分解速率的因素。

(1)下列方法不能检查该装置气密性的是______。
A．将注射器活塞固定，向分液漏斗中注入适量蒸馏水，打开分液漏斗活塞，如果分液漏
斗颈部能形成稳定的水柱，则气密性良好，反之气密性差。
B．关闭分液漏斗活塞，加热锥形瓶，如果注射器活塞外移（右移），停止加热后注射器活塞回到原来位置，则气密性良好，反之气密性差。
C．关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞外移（右移），停止用力后，注射器活塞不移动，则气密性良好，反之气密性差。
(2)甲小组有如下实验设计方案，完成下表。

实验编号	实验目的	温度	催化剂	浓度
甲组实验Ⅰ	探究     对H2O2分解速率的影响	25℃	二氧化锰	10mL 2%H2O2
甲组实验Ⅱ	25℃	二氧化锰	10mL 5%H2O2

（3）甲、乙两小组得出如图数据。

①由甲组实验得出的数据可知：浓度越大，H₂O₂分解速率       。
②由乙组研究的酸、碱对H₂O₂分解影响因素的数据分析：相同条件下,H₂O₂在    （填“酸性”或“碱性”）环境下放出气体速率较快；乙组提出可以用Ba0₂固体与硫酸溶液反应制H₂0₂（已知还生成另一种物质），其化学反应方程式为      ；支持这一方案的理由是       。

小红同学想探究实验室中碳酸钙和盐酸制取二氧化碳后废液中溶质的成分，请你一同参与探究并回答问题。
【提出问题】废液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】小红认为废液中溶质只有CaCl₂。
你认为还可能含有的溶质是                     （填化学式）。
【查阅资料】CaCl₂溶液呈中性。
【实验与结论】
（1）请你写出碳酸钙和盐酸反应的化学方程式                  。
（2）分别取少量该废液和CaCl₂溶液加入到两支试管中，并向其中分别滴入无色酚酞试液做对比试验，结果两支试管中溶液均无色，于是小红认为自己的猜想是正确的。
（3）你认为小红的实验           （填“能”或“不能”）证明她的猜想，理由是             。
（4）如果要证明你的猜想是正确的，你选择                  。
（填字母：A、石蕊试液  B、氢氧化钠溶液    C、稀盐酸）来代替酚酞试液。

（9分)金属在生产、生活中有着广泛的用途。
（1）指出金属铁的一个性质及其对应的用途：性质_________，对应用途_________。
（2）黄铜是铜锌合金，其硬度比纯铜_________ （填“大”、“小”或“相同”)。
（3）多数金属在自然界以矿物的形式存在，请写出一种含铁元素的矿石名称       ，用化学方程式表示工业炼铁的原理                                     。
（4）长期露置于空气中的金属M表面会被锈蚀。经检测，锈蚀物中除含有M外，还含有碳、氢、氧三种元素。根据质量守恒定律，推测与金属M发生反应生成锈蚀物的物质。
推测Ⅰ：锈蚀物中的氢来自空气中的____________（填化学式，下同)，碳来自空气中的______________，因此这两种物质肯定参加了反应。
推测Ⅱ：锈蚀物中的氧有多种来源，因此不能确定空气中的氧气是否参加了反应。
（4）某同学为了验证空气中的O2是否参加了反应，设计了如图所示的系列实验，你认为其中必须要做的实验是_________ （填实验编号)。

（说明：①所用蒸馏水都是经煮沸迅速冷却的；②固体干燥剂N只吸收水分，不吸收CO2和O2。）

（5分)某兴趣小组话动中，同学们按图1装置对“可燃物燃烧的条件”进行探究。探究过程中，发现白磷燃烧产生大量白烟，会刺激人体呼吸道，可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸（HPO3)。已知白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃，请回答

（1）同学们对图1装置进行改进，按改进后的图2装置进行实验，改进后的装置优点是          ，不足是             。
（2）请你帮助他们将下表补充完整。

现象	解释
a试管中白磷燃烧,热水中白磷没有燃烧. b试管中红磷没有燃烧.	b试管中红磷、热水中白磷都没有燃烧的原因是①              ; ②            。

（3）能说明空气是混合物的实验现象为：实验结束后，图2装置保持原样。待a试管冷却后，如果将试管口紧贴水面（室温下)。热水中的白磷没有与氧气（或空气)接触                。

小红同学想探究实验室中碳酸钙和盐酸制取二氧化碳后废液中溶质的成分，
请你一同参与探究并回答。
【提出问题】废液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】小红认为废液中溶质只有CaCl₂。
你认为废液中含有的溶质是                     （填化学式）。
【查阅资料】CaCl₂溶液呈中性。
【实验与结论】
（1）请你写出碳酸钙和盐酸反应的化学方程式                  。
（2）分别取少量该废液和CaCl₂溶液加入到两支试管中，并向其中分别滴入无色酚酞试液做对比试验，结果两支试管中溶液均无色，于是小红认为自己的猜想是正确的。
（3）你认为小红的实验               （填“能”或“不能”）证明她的猜想。
（4）如果要证明你的猜想是正确的，你选择                  。（填字母：A、石蕊试液  B、氢氧化钠溶液   C、稀盐酸）来代替酚酞试液。现象是             。
（5）为了防止这种废液造成环境污染，可以在废液中加入过量的         充分反应后过滤，废液中就只剩一种溶质了。

实验室有几瓶未知浓度的氢氧化钠溶液，某兴趣小组同学欲用1%的稀盐酸来测定其溶质的质量分数。以下是几组同学的设想和做法：
（1）甲组同学的实验如下图所示:在烧杯中加入5g氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞溶液，用滴管慢慢滴入1%的稀盐酸，并不断搅拌，至溶液颜色恰好变为无色为止。

请回答：
①酚酞溶液的作用是   ；
②氢氧化钠与盐酸反应的化学方程式为   ；
③当溶液颜色恰好变为无色时，共用去了稀盐酸7.3g，试求甲组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数和反应后所得溶液中溶质的质量分数（写出计算过程，结果用百分数表示）。
（2）乙组同学的设想是：在烧杯中加入一定量的氢氧化钠溶液，用滴管慢慢滴入1%的稀盐酸，并不断搅拌，通过用pH试纸多次测定溶液pH的办法，达到实验目的。
①下列使用pH试纸的方法正确的是   （填字母）。

A．将pH试纸剪成几段节约使用

B．将pH试纸直接插入待测液中

C．将pH试纸放在干净的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上

D．将pH试纸用蒸馏水润湿后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上

②由于用pH试纸需多次测定，较繁琐，且所测数值不够精确。在老师指导下，乙组同学取了5g氢氧化钠溶液进行了数字化实验，由计算机描绘出了整个实验过程中溶液pH的变化图像（简单表示为下图）。

请回答：图中a点表示的含义是   ；b点溶液中的溶质有     （填化学式）；乙组同学要计算出本组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数，除了要用到已有数据外，你认为还需要的数据是      。
（3）丙组同学在滴加稀盐酸一段时间后，发现溶液中有少量气泡产生。这一“异常现象”激起了他们的探究欲望，通过实验证明：该组用的这瓶氢氧化钠溶液已经部分变质。请用化学方程式表示其变质的原因      ；

在学习金属的性质时，老师拿来了三种外观酷似金、银、铜的样品，同学们对样品进行以下探究：
①用锤子砸“金”，样品粉碎；
②加入稀盐酸：“金”和“铜”没有现象，“银”有大量气泡产生；
③测定密度：“金”4.9g/cm3，“银”7.1g/cm3，“铜”7.5g/cm3．
④查阅几种常见金属的密度，如下表：

金属	金	银	铜	铁	锌
密度（g/cm3）	19.3	10.5	8.9	7.9	7.1

（1）根据以上探究，确定“金”是假的理由有哪些？推测“银”可能是什么金属，依据是什么？
（2）已知“铜”只有表面镀了一薄层致密的铜，内部是锌．若不粉碎“铜”，选用稀硫酸和锌粉，测定一定质量“铜”样品中铜的质量，设计实验方案．

实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题1】该样品中含有哪些物质？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：已完全变质，该样品中只含Na₂CO₃；
猜想Ⅱ：部分变质，该样品中含有NaOH和Na₂CO₃。
（1）则NaOH变质反应的化学方程式为         。
【查阅资料】
①碱性的Na₂CO₃溶液可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应。
②二氧化碳在饱和的碳酸氢钠溶液中几乎不溶解，在27℃、101kPa时的密度为1.8 g·L^－1。
【实验探究1】
（2）为确定该样品的成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。

实验操作	实验现象	实验结论
(a)取少量样品溶于水，加入      ；	有白色沉淀产生	该反应的化学方程式为
(b)静置，向         。		证明猜想Ⅱ成立

【提出问题2】如何测量该部分变质样品中碳酸钠的质量分数？
【实验探究2】
小红同学设计了如下图所示的装置（铁架台略去），在27℃、101kPa下按下列步骤进行实验：

①按图连接好装置；
②用托盘天平准确称取该样品2g，放入A中试管内，向B中集气瓶中倒入X溶液至瓶颈处；
③向分液漏斗中加入稀硫酸，打开活塞，让稀硫酸滴入试管中至过量，关闭活塞。反应结束后，量筒中收集到X溶液220mL。
（3）在实验步骤①和②之间，还缺少一实验步骤，该实验步骤是         。
（4）B中集气瓶盛装的X溶液应为         溶液。
（5）试管中原有的空气对实验结果         （选填“有”或“没有”）明显影响。
（6）变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为         （精确至1%）。
【提出问题3】怎样提纯该样品得到较纯净的氢氧化钠固体？
【实验探究3】
为了得到较纯净的氢氧化钠固体，小亮明设计了如下图所示的实验流程。

（7）操作②的名称是         ，为了使样品充分溶解，操作①中还要用到的玻璃仪器是        。
（8）该实验中发生反应的化学方程式为         。
（9）最终所得氢氧化钠固体的质量     变质样品中氢氧化钠的质量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【反思与交流】
（10）敞口放置的氢氧化钠溶液容易变质，所以试剂瓶要         塞密封保存。
（11）通过本题，你学会了定性检验氢氧化钠的变质、定量测定变质后某成分的含量，以及除杂提纯物质。为了得到可靠的实验结果，探究过程中你需要思考问题有        （填数字序号）；
①选择试剂种类          
②确定试剂用量      
③试剂产地
④实验装置与步骤的设计  
⑤实验安全环保      
⑥测量中减少误差
（12）【实验探究1】中的检验和【实验探究3】中的除杂都将碳酸钠进行了转化，但二者目的不同，它们分别是         。

老师整理药品时，意外发现实验桌上有瓶敞口放置的NaOH溶液，他让同学们对这瓶NaOH溶液进行探究。
【提出问题】这瓶NaOH溶液是否变质，其变质程度如何？
【提出猜想】甲同学的猜想：NaOH溶液没有变质
乙同学的猜想：NaOH溶液部分变质
你的猜想是：                            。
【实验探究】乙同学设计如下实验来验证自己的猜想，请你根据表中的内容填写乙同学实验的步骤及现象。

实验步骤	现象	结论
取少量NaOH溶液样品于试管中，先加          ，再滴加      试液	、	NaOH溶液部分变质

假设你的猜想正确，并按乙同学的实验方案进行实验，则你观察到的实验现象是           。
【实验反思】乙同学第二次滴加的试剂除用指示剂外，还可以用             代替。

某兴趣小组在学习碱的化学性质时，进行了如图所示的实验。

实验后，同学们将三个实验的废液倒入同一废液缸中，最终看到废液浑浊并呈红色。
【提出问题】废液中含有哪些物质?
【交流讨论】（1）一定含有的物质：碳酸钙、指示剂、水和            。
（2）还含有能使废液呈碱性的物质。能使废液呈碱性的物质是什么?
猜想1：只有碳酸钠。
猜想2：只有氢氧化钙。
猜想3：是氢氧化钠和碳酸钠。
你的猜想：还可能是                  。
【实验设计】小斌想用氯化钙溶液来验证他们的猜想。查阅资料获悉氯化钙溶液呈中性，并设计如下实验。请你将小斌的实验设计补充完整。

实验内容	预计现象	预计结论
取少量废液缸中上层清液于试管中，加入过量的氯化钙溶液，静置。	①有白色沉淀生成，溶液呈红色	猜想3正确。
②	正确。
③	正确。

【反思拓展】
在分析化学反应后所得物质的成分时，除考虑生成物外还需考虑                 。

(11分)某兴趣小组的同学对一包久置的生石灰干燥剂产生了好奇，于是他们对这包干燥剂的 成分展开探究。
【提出问题】
这包干燥制是否变质．成分是什么?
【猜想假设】
猜想一：全部是CaO；
猜想二：是CaO和Ca(OH)₂的混合物；
猜想三：全部是Ca(OH)₂；
猜想四：是Ca(OH)₂和CaCO₃：的混合物。
【实验探究】
（1）取部分该干燥剂于试管中，加水后无放热现象，说明这包干燥剂中不含___________。
（2）继续向试管中滴加足量稀盐酸，有气泡出现，说明这包干燥剂中含有_____________。
（3）为了进一步确定这包干燥剂中有无其他成分，小组同学设计了以下三种方案。另取部分干燥剂于烧杯中，加水并搅拌．静置后取上层清液于三支试管中。请你参与实验，并填写表中的空白：

实验方案	方案一	方案二	方案三
实验操作
实验现象	溶液由无色变红色	澄清溶液变浑浊	_____________(2分)

写出方案二发生反应的化学方程式：________________________________(3分)。
【实验结论】
通过以上实验探究，得出猜想_________成立。(2分)
【拓展迁移】
小组同学反思了生石灰干燥剂变质的原因．认识到实验保存氧化钙应注意      。  (2分)

(11分)通过学习碱的性质，我校化学兴趣小组的同学对实验室“氢氧化钙是否变质以及变质的程度”展开了探究活动。请你一同参与：
（1）提出问题：氢氧化钙是否变质?
（2）猜想与假设：同学们经过讨论认为样品存征三种可能情况：没有变质；部分变质：完全变质。
（3）实验探究：

实验步骤及操作	实验现象	实验结论
取样于试管中，加入足量蒸馏水振荡，静置。①取上层清液，滴入无色酚酞试液；②倒去上层清液，再向试管中注入稀盐酸	①无色酚酞试液变红 ②_____________	部分变质
①无色酚酞试液不变红 ②_____________	____________(2分)
①_____________ ②没有气泡产生	____________(2分)

（4）小结与思考：
①小蔓同学根据上述实验方案进行实验．确定该样品已部分变质，请写出实验中反应的化学方程式：                                  。(3分)
②氢氧化钙俗称熟石灰。农业上常用来_________________________。

小组同学查资料知道泡沫灭火器原理是：AlCl₃+3NaHCO₃="3NaCl" +Al(OH)₃↓+3CO₂↑
【提出问题】此反应发生的原因是是否由于AlCl₃呈酸性？
【实验】测定AlCl₃溶液的酸碱性
（1）用       测定溶液的酸碱性。
【提出问题】NH₄Cl溶液呈酸性，它是否也能与NaHCO₃溶液反应？
【实验】按下图进行实验：

观察到的现象是：湿润的红色石蕊试纸变蓝，石灰水变浑浊
（2）说明生成的气体有      和      
（3）C中浓硫酸吸收水蒸气和       。
（4）A中的反应方程式是                      。
【实验反思】Ⅰ、Na₂CO₃和 NaHCO₃的性质区别
按下图进行实验：
取适量的NaHCO₃粉末加到a试管中，加热，观察到a试管口有水生成，b试管中澄清石灰水变浑浊。持续加热直至两试管均不再发生变化时，发现a试管中仍残留有较多白色固体粉末。

（5）小文猜测白色固体粉末可能是：①NaOH；②Na₂CO₃；③NaCl．小燕认为猜想③一定不正确，理由是                    ，小燕从试管内取少量白色固体溶于水，滴加酚酞，溶液变红，她判断该固体为NaOH，小美认为她的实验设计不合理，因为                。
（6）他们继续探究固体成分，设计了如下实验：

操作步骤	实验现象	结论
取少量白色固体于试管中，加水溶解，向其中滴加足量    溶液，		剩余的固体有Na2CO3
静置，继续滴加酚酞	不变红	剩余的固体没有NaOH

通过实验证明：2NaHCO₃ Na₂CO₃+ CO₂↑+ H₂O, NaHCO₃热稳定性较Na₂CO₃差。
Ⅱ、泡沫灭火器中应用
按下图进行实验：U型管中分别加入等质量碳酸钠和碳酸氢钠固体，在两支注射器中分别吸入同溶质质量分数、同体积的足量稀盐酸，然后同时迅速将盐酸分别注入U型管中。

（7）    边U型管乳胶套膨胀更大，等质量碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应生成的气体质量比是     ，由此可知泡沫灭火器中用NaHCO₃，不用Na₂CO₃的原因          。
Ⅲ、碳酸钠样品中碳酸钠的质量分数测定
（8）有一样品含有碳酸钠和碳酸氢钠，为了测定其中碳酸钠的含量，取样品10g，加热到质量不再减少，称得剩余固体质量为6.9g ，求样品中碳酸钠的质量分数                。

某课外活动小组的同学用下图所示装置，对氧化铁粉末(含少量铁粉)样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请回答有关问题：

（1）实验目的：测定             。
（2）课外活动小组的同学在实验操作时，应注意加热前先通一会儿氢气，目的是      ，反应完后，还要继续通氢气到试管冷却，是为了             。
（3）实验现象和有关化学方程式如下表（H₂的化学性质与CO相似）：请完成表格。

实验现象	化学方程式
A中反应产生大量气泡；	A中：Zn+ H2SO4= ZnSO4+H2↑。
B中         粉末逐渐变黑色；	B中：                            。

（4）实验数据记录和处理：经过规范的操作和正确的称量，得到如下两组数据(B中反应完全，C中吸收完全)：

	反应前	氧化铁完全反应后
①组	B：玻璃管的质量32.4克 氧化铁样品的质量10.0克	B：玻璃管和管内固体物质的质量40.0克
②组	C：干燥管和生石灰质量40．O克	C：干燥管和管内固体物质的质量43.0克

通过计算，同学们发现，用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数不同。你觉得应该选择     组数据。样品中氧化铁的质量分数是_______。
（5）问题和讨论：
经过讨论，同学们对装置进行了改进，在     （填2个装置代号）之间增加了一个如图所示的D装置，再次实验后，用得到的两组数据求出的样品中氧化铁的质量分数基本相同。图D装置里的液体是         。