初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

如图为“хх”钙片商品标签图，请根据标签的有关信息完成下列各题．

该钙片主要成分碳酸钙，碳酸钙的相对分子质量为  ① ．
某校化学兴趣小组为了确认标签中碳酸钙的含量是否真实，决定通过实验进行探究．
实验目标：测定该钙片主要成分碳酸钙的含量．
实验原理：取一定质量的钙片与足量的稀盐酸反应，测量生成的CO₂的质量（已知该状态下CO₂的密度），然后计算其中碳元素的质量，利用反应前后碳元素的质量不变，再计算出碳酸钙的质量．
实验方案：兴趣小组的同学们经过思考提出了以下几种实验方案，请你参与他们对实验方案的讨论、取舍．
方案一：甲同学设计了如图所示的装置，通过反应后右侧注射器（注射器最大量程为20mL）内收集到气体的量来进行计算．

（1）同学们观看了他的设计后，都认为该方案中样品的取用的量需要一定的控制，这是因为         ．
（2）同学们讨论后，一致认为注射器的摩擦会影响生成的CO₂的完全收集．
方案二：乙同学设计了如图所示的装置，与甲同学的相比，仅仅在收集方法上不同．

（1）同学们观看了他的设计后，都认为所测得CO₂气体的体积将会  ①  （填偏大或偏小），你认为他们的理由是 ② ，你的改进方案是  ③ ；广口瓶内原有的空气对实验结果  ④ （填“有”或“没有”）影响.
（2）同学们讨论后，一致认为把装置改进后测得生成的CO₂气体体积会偏大，你认为他们的最主要理由是           ．
方案三：丙同学设计了如图所示的装置．同学们观看后一致认可他的设计，并按照他的思路设计了以下实验步骤．

实验步骤：
①连接装置并检查装置气密性；
②加入10片钙片和水；
③记录C中液面刻度（C为带有刻度的玻璃管）；
④由A向B中滴加稀盐酸至过量；
⑤待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，该气体密度为ρg/L）；
⑥计算气体的质量．
实验反思：
（1）丙同学在实验前将钙片全磨成粉末状，你认为他的目的是：     ；
（2）检查该装置的气密性时，如图准备好装置，在C、D两管中装好水且液面相平，提高D管，     ，则气密性良好；
（3）实验结论：经多次实验（钙片都是10片），所得CO₂气体的平均质量是6.82g，请你最后计算确认标签中碳酸钙的含量是     （填“真实”或“不真实”）的．（最后一空不需要写计算过程）

(5分)“海水晒盐”所获得的粗盐中，除含有泥沙等难溶性杂质外，还含有氯化镁、氯化钙等可溶性杂质，某化学小组为得到较纯净的食盐，进行了下列实验探究活动，请参与他们的探究活动：
【提出问题】如何获得较纯的食盐晶体？
【查阅资料】20℃时，部分物质的溶解性情况如下表所示：

	OH^﹣	CO3^2^﹣
Na^+	溶	溶
Ca^2+	微	不
Mg^2+	不	微

【实验方案】按如图方案进行提纯粗盐．

【解释与结论】
（1）操作X的名称是     ．
（2）沉淀D是     ．
（3）实验步骤③的主要目的是      （用化学方程式回答）；
判断氢氧化钠溶液已过量的方法是     ．
【反思与评价】
（4）有同学认为该实验方案并不完善，其理由及需补充的实验操作是     ．

某化学课堂上同学们正在进行酸、碱、盐知识的探究，以下是教学片断，请你参与其中并认真填写空格．
【学生实验】将二氧化碳分别通入澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，观察到前者变浑浊，后者无明显现象．
【学生板演】澄清石灰水变浑浊的原因                        （用化学方程式表示）
【提出问题】二氧化碳通入氢氧化钠溶液中无明显现象，两者是否发生了化学反应？
【猜想假设】猜想①：两者发生了化学反应；猜想②：两者没有发生化学反应
【实验探究】

（1）小华设计了如图所示的A、B两个实验．
实验现象：A中软塑料瓶変瘪，B中                                   。
（2）小红认为小华的实验是可行的，其共同原理是二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使容器内压强降低．小明同学却对此提出质疑，他认为小华的实验不严谨，其理由是                 ，要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的对比实验                               ．
（3）小宁设计的是通过检验生成物来验证猜想，请帮她填写实验报告．

实验步骤	实验现象	实验结论
向B实验后的溶液中加入		验证了二氧化碳和氢氧化钠溶液反应

【实验结论】二氧化碳和氢氧化钠溶液发生了反应．
【反思拓展】通过此探究实验，我们发现，对于没有明显现象的化学反应，可以从两个不同的角度证明反应的发生，这两个角度是                 ；                 ．

黄铁矿（主要成分为FeS₂，杂质不含硫元素）是我国大多数硫酸厂制取硫酸
的主要原料。化学课外活动小组为测定某黄铁矿中FeS₂含量进行了如下的实验探究（假设
每步反应均完全）。
【查阅资料】①4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂
②Na₂SO₃+H₂O₂＝Na₂SO₄+H₂O
【实验探究】
Ⅰ.称取1.60g黄铁矿样品放入下图所示装置（夹持和加热装置省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全。

Ⅱ.反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如下处理：

【问题讨论】
（1）Ⅰ中装置中甲瓶内盛放的试剂是氢氧化钠溶液，其作用是                 。
【含量测定】
（2）Ⅱ中最终得到的4.66g固体是        （填物质的名称或化学式）。
（3）计算该黄铁矿中FeS₂的质量分数。（请写出计算过程）
【交流反思】
（4）如果缺少甲装置，则最终测得FeS₂的质量分数将会        （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（5）Ⅱ中证明所加BaCl₂溶液过量的方法是                              。
【拓展应用】
工业上以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下所示：

（6）接触室中发生反应的化学方程式为         。化学实验室现有质量分数为98%的浓硫酸，但在实验中常需要用到较稀的硫酸。要把100g上述浓硫酸稀释成质量分数为10%的硫酸，需要水的质量是       g。硫酸是一种重要的化工产品，用途十分广泛，请写出稀硫酸的一种用途              。
（7）依据生产硫酸的工艺流程图，下列说法正确的是       （填字母）。

A．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎

B．催化剂能够提高SO2的反应速率和产量

C．SO2可做为生产硫酸的原料循环再利用

D．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁

(6分)某无色溶液可能含有氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠中的一种或几种物质。为探究其组成，某化学兴趣小组的同学进行了如下探究活动。请根据实验填空。
探究活动一：取适量原无色溶液放入试管中，滴加1—2滴无色酚酞溶液后，将所得溶液分成两份。
（1）向第一份溶液中加入一种物质后，观察现象，得出结论：原溶液中一定含有碳酸钠。
由此可推出：原溶液中一定不含____________________．(写化学式、物质名称皆可，下同)。
（2）向第二份溶液中加入足量另一种物质后，观察现象，得出结论：原溶液中一定含有氢氧化钠。能证明该结论的现象是______________________________。
探究活动二：为探究其他两种物质是否存在，该小组的同学进行了如下实验，实验过程中所得液体均为无色溶液。

（1）加入过量稀硝酸的目的是____________________；
（2）加入的X是___________________________________；
（3）由探究活动二得出的结论是______________________________；
（4）溶液C中含有的溶质是____________________________________________________

氯气是自来水厂常用的消毒剂，某校化学兴趣小组的同学对它的性质很感兴趣，查阅下列有关资料并进行相关实验的探究：
【资料1】氯气的某些化学性质与氧气相似。
【猜想一】氯气有助燃性
【实验探究Ⅰ】点燃，把燃着的氢气放入装满氯气的集气瓶中，氢气能继续燃烧，生成一种有刺激性气味的无色气体，反应的化学方程式为：                           。
由此可知【猜想一】                 （填“成立”或“不成立”）
【资料2】氯气能与水发生化学反应：Cl₂+ H₂O  =  HCl  +  HClO。
其中次氯酸（HClO）中氯元素的化合价为                     。
【猜想二】氯气可用于消毒是因为与水反应生成的盐酸，还是次氯酸（HClO）能消毒？
【资料3】某些物质能用于杀菌消毒是因为能分解出氧气。
某同学根据已有知识和阅读【资料3】后能够确定消毒的物质肯定不是                。
【实验探究Ⅱ】他将氯气通入装有适量水的试管中充分反应后，把试管放在阳光下照射，将带火星的木条伸入试管中时，发现木条能复燃。
【实验结论】氯气与水反应生成的                    有杀菌消毒的作用
【拓展应用】次氯酸在水溶液中能离解为H⁺和ClO^-，请问次氯酸能否与烧碱溶液发生中和反应？若能则写出相关的化学方程式                  (若不能则可不写化学方程式.)

某学校实验室的废液缸中收集了学生在实验室制取二氧化碳后残留的废液。小红同学想探究废液中溶质的成分，请你一同参与探究并回答下列问题：
【提出问题】废液中的溶质是什么物质？
【做出猜想】（1）小红认为废液中的溶质只有CaCl₂。你认为还可能含有的物质是     。（填化学式）。
【查阅资料】CaCl₂溶液呈中性。
【实验与结论】（1）小红取少量残留废液和少量氯化钙溶液分别加入到两支试管中，并分别滴入无色酚酞试液做对比实验，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。
（2）你认为小红的实验       (填“能”或“不能”)证明他的猜想是正确的，理由是           。
（3）如果要证明你的猜想是正确的，你选择的试剂是             （与小红所用试剂类别不同），当加入该试剂时观察到的现象是                    。
【拓展应用】若实验证明你的猜想是正确的，想要处理废液只得到CaCl₂溶液，应向废液中加入过量的           ，反应完全后过滤。
（4）通过以上探究你认为实验室的废液未经处理直接导入下水道，可能造成的危害是             （写一条）。

某化学兴趣小组围绕“酸和碱的中和反应”的学习，进行了如下实验：
实验一：取5ml氢氧化钠溶液于烧杯中，滴入几滴酚酞溶液，可观察到现象为                  ，然后加入稀盐酸，用玻璃棒搅拌，溶液褪为无色，有关的反应方程为                              。
实验二：对实验一反应后溶液中的溶质进行探究。
【提出猜想】猜想一：只有NaCl
猜想二：有NaCl和NaOH
猜想三：有NaCl和HCl
你认为猜想        不合理，其理由是                               。
【设计实验】

实验操作	实验现象	实验结论
取反应后的溶液于试管中，加入		猜想三成立

 

课外小组同学进一步研究铁与氧气的反应。
【提出问题】铁丝燃烧时为什么会有“火星四射”的现象？
【查阅资料】铁丝燃烧时“火星四射”现象与铁丝含碳量有关。
【进行实验】探究铁丝在氧气燃烧时“火星四射”的现象与其含碳量的关系。

实验	现象	解释与结论
实验1：取直径0．20 mm，含碳0．1%的铁丝，在氧气中燃烧	零星的火星四射	①铁燃烧的化学方程式是 ________________________ ②0．20 mm的铁丝在氧气中燃烧，“火星四射”与其含碳量的关系为________________________
实验2：取直径0．20 mm，含碳0．32%的铁丝，在氧气中燃烧	较明显的火星四射
实验3：取直径0．20 mm，含碳0．52%的铁丝，在氧气中燃烧	________________________

【提出问题】纯铁在氧气中燃烧溅落的“黑色固体”是什么？
【查阅资料】
①自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种（FeO易被氧化）
②铁的氧化物均能溶于酸溶液
【进行实验】测定黑色固体的成分。

实验	现象及数据	解释与结论
实验4：将冷却后的黑色固体碾碎，装入试管，加入____________溶液	现象是______________________	铁燃烧时溅落下来的黑色固体中含有铁
实验5：取2．8 g纯铁在氧气中燃烧，收集溅落的黑色固体，干燥并称其质量	黑色固体质量为3．44 g	黑色固体的组成及质量为 ______________________

【实验拓展】
同学们认为铁丝燃烧的现象还与氧气的浓度有关，所以想收集不同浓度的氧气进行相关实验。若用排水集气法收集一瓶体积分数约为80%的氧气，预先应向容积为360 mL的集气瓶中加水，水的体积为______mL。

碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的两种白色固体。同学们对鉴别这两种物质非常感兴趣，
进行如下探究。
【查阅资料】
1.碳酸钠和碳酸氢钠在不同温度下的溶解度

	10℃	20℃	30℃	40℃
Na2CO3	12.5 g	21.5 g	39.7 g	49.0 g
NaHCO3	8.1 g	9.6 g	11.1 g	12.7 g

2.碳酸钠和碳酸氢钠化学性质（部分）的比较

性质	Na2CO3	NaHCO3	性质比较
溶液的酸碱性	碱性	碱性	相同条件下，Na2CO3溶液的碱性更强
热稳定性	稳定	不稳定	NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O
与盐酸反应	反应	反应	均产生CO2，但NaHCO3与盐酸的反应更加剧烈

【设计方案并实施】

实验方案	实验现象及结论
方案一：___________	若有白色固体剩余，样品为碳酸氢钠；否则为碳酸钠。
方案二：分别将两种白色固体溶于水制成5%的溶液，___________，将其与标准比色板对照。	pH值大的为碳酸钠溶液，pH值小的为碳酸氢钠溶液。
方案三：分别取少量固体于试管中加 热，然后将产生的气体通入石灰水中。	____________
方案四：如下图所示，分别将气球中的固体粉末全部且同时倒入装有过量盐酸的试管中，观察现象。	___________________________

【实验反思】
通过上述实验，我们知道根据物质的性质设计并进行______实验，能帮助我们更好地理解和掌握相关物质的性质。

某兴趣小组利用下图装置（省略夹持仪器）探究二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应。

【实验步骤】
①将足量的氢氧化钠浓溶液装入分液漏斗中。
②打开止水夹K ₁，待氢氧化钠浓溶液完全进入广口瓶之后立即关闭K₁。
③待充分反应后，打开止水夹K₂。
【实验现象】
整个实验过程中，观察到注射器中的液体________，U型管中________，广口瓶中的液体出现浑浊。
【实验解释】
步骤②中发生反应的化学方程式为________。产生上述现象的原因是__________。

周末小瑾同学的妈妈做了一道红烧鱼鰾。细心的小瑾发现：妈妈在洗鱼鳔时，鱼鳔是浮在水面上的，用手撕鱼鳔时，水中有气泡冒出。鱼鳔中会有哪些气体呢？周一，小瑾和化学兴趣小组的同学来到实验室展开了实验探究。
【作出假设】甲乙两位同学分别对鱼鳔中的气体作出如下猜想：甲认为CO₂，乙认为有H₂O．
【查阅资料】
（1）无水氯化钴试纸在实验室中常用来检验水的存在，原理：氯化钴遇水会发生水合反应，生成六水化钴。氯化钴是蓝色的而六水化钴是粉色的。
（2）手持技术是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集和处理数据系统。手持技术可以广泛应用于理科实验中，可以方便而迅速的收集各类数据，如氧气含量，二氧化碳含量等。
【实验验证】
（1）兴趣小组的同学用注射器抽取约60mL鱼鳔内的气体，注入澄清石灰水中。发现澄清石灰水       ，则甲的猜想成立。
该反应的化学方程式是                                             。
（2）兴趣小组的同学另取一只注射器抽取鱼鳔内的气体，将蓝色的氯化钴试纸放入注射器内，发现世界变成粉红色，则乙的猜想           （填“成立”或“不成立”）
（3）兴趣小组的小红同学又提问，气体内有有没有氧气？大家在讨论后，制定了以下的实验方案验证鱼鳔内的气体是否有氧气？

实验操作	现象	结论
1.用注射器抽取鱼鳔内的气体。 2.用排水集气法收集注射器抽取的气体。 3.将        伸入集气瓶中，观察现象。	木条 熄灭	猜想一：不含氧气 猜想二：含少量氧气 猜想三：含有二氧化碳导致木条熄灭

【深入验证】但老师介绍了手持技术后，兴趣小组的同学用氧气传感器和二氧化碳传感器分别测得鱼鳔内氧气和二氧化碳的含量与下图：

【实验结论】小组同学一致认为猜想一           （填“成立”或“不成立”）。
【反思评价】木条熄灭究竟是氧气含量少还是二氧化碳不支持燃烧引起的？写出你的妙招：          。
注意：若答对第（4）小题奖励4分。但化学试卷总分不超过60分。
（4）鱼鳔内CO₂含量与空气中相比较，哪一个多？（写出你的实验步骤、现象、结论）

(7分)某化学兴趣小组的同学对碳酸钙高温加热一段时间剩余固体的成分进行探究。
【提出问题】剩余固体成分是什么？
【猜想与假设】剩余固体成分为：
A．全部是碳酸钙  
B．既有碳酸钙也有氧化钙 
C．全部是氧化钙
【设计并完成实验】

实验操作	实验现象	实验结论，
（1）取少量固体试管中，加适量水震荡后静置，再滴几滴无色酚酞溶液	溶液变红	说明固体成分中一定含有
（2）再取少量固体另一试管中滴加过量稀盐酸	有气泡产生	说明固体成分中一定含有

【实验结论】该化学兴趣小组得出的结论是：剩余固体成分与【猜想与假设】中的         （填“A”或“B”或“C”）相符合。
【交流与反思】实验操作产生的气体是         ，剩余固体的成分若与C相符，则两步操作的实验现象与      （填“（1）”或“（2）”或“（1）（2）”）不同。写出操作（1）中发生反应的化学方程式                                          。

化学教师为了调动同学们探究的积极性，布置了一个探究任务：粉笔的成份是初中化学中常见的盐类，请同学们探究粉笔的化学成份。某化学兴趣小组进行了以下探究实验。
【提出猜想】
（1）粉笔的成份氯化物；（2）粉笔的成份碳酸盐；（3）粉笔的成份硫酸盐。
【实验探究】
（1）取一个段白色的粉笔（约1g），在研钵中研成粉末，倒入大烧杯中，加入100mL蒸馏水充分搅拌，静置，发现烧杯底部有较多的白色固体未溶解。根据下表以及后面实验操作现象，判断粉笔的成份属于哪类物质？         。

溶解度（20℃）	﹤0．01g	0．01g~1g	1g~10g	﹥10g
物质分类	难溶	微溶	可溶	易溶

（2）从烧杯中取少许上层清液注入试管，滴加几滴酚酞，无明显现象。粉笔溶液（酸碱性）不可能呈  性；
（3）从烧杯中取少许上层清液注入试管，滴加盐酸溶液，无明显现象产生；
（4）从烧杯中取少许上层清液注入试管，滴加Na₂CO₃溶液，产生白色沉淀；
（5）从烧杯中取少许上层清液注入试管，滴加BaCl₂溶液，产生白色沉淀。
【实验判断】
根据探究实验中出现的现象，请你做出粉笔化学成份可能合理的判断。完成下列填空：
（6）写出粉笔的主要成份化学式      ；
（7）写出【实验探究】（4）中化学反应的化学方程式       ；
（8）写出【实验探究】（5）中化学反应的化学方程式       。

小明同学想研究一氧化碳的还原性，通过查阅资料知道：草酸（H₂C₂O₄）与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应方程式为：H₂C₂O₄CO↑+CO₂↑+ H₂O。
于是他设计了下图的实验装置，结合装置回答下列问题：

（1）图A是用草酸制取CO的反应装置，你认为应选择   （填“甲”、“乙”或“丙”）装置；
（2）装置C的作用是                             ；
（3）装置D中反应的化学方程式为                        ；
（4）为检验装置D中产生的气体，E装置中的液体应为                        ；
（5）装置F中酒精灯的作用是                       。