初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

某实验小组利用如图装置测量空气中氧气体积分数并取得成功．

【查阅资料】白磷着火点只有40℃；
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【实验准备】连接仪器，检查                 ：
【实验探究】装入药品，按图连接好，夹紧弹簧夹（最初气球处于瘪的状态，锥形瓶内空气体积为230mL，注射器水的体积为50mL）
再将锥形瓶底部放入热水，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从是热水取出
【现象分析】
（1）将锥形瓶底部放入热水，白磷很快被引燃，但足量的白磷在锥形瓶未能全部燃烧，说明瓶剩余气体             （填写“支持”或“不支持”）燃烧，写出白磷燃烧的表达式：                        ；
（2）在整个过程，可观察到气球的变化是                        ；
（3）待白磷熄灭锥形瓶冷却到室温，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：
①注射器的水自动喷出来；导致这一现象的原因是                              ；②当注射器的水还剩下           mL时停止下流；
【得出结论】氧气约占空气体积的五分之一

下列是关于对蜡烛及其燃烧的探究．

点燃蜡烛后，按图A的方式将一根火柴迅速平放在火焰中，约1s后取出，可以观察到      点炭化变黑最严重；
图B的烧杯内壁出现的主要现象是      ；
图C中，能点燃蜡烛刚熄灭时的一缕白烟，白烟是      ．

某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：

【集体讨论】（1） 讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。他们应该选择           。
A．蜡烛      B．红磷      C．硫粉
（2）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证             。
（3）为了确保实验的成功，在装药品之前应该                            。
【分组实验】 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。
【数据分析】实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100 mL）

组  别	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	19	20	22	18

（4）通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的             。

成功体验：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】
1、 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
2、 碳酸钠溶于水显碱性
【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）小丽取样滴加无色酚酞试液，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         。
【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）

几名同学到农业科研实验室参观时发现有三瓶失去标签的化肥样品，据科研人员介绍是两种氮肥和一种钾肥，均是初中学过的化学肥料，分别是氯化铵、硫酸钾和一种未知固体，几名同学想探究具体是什么物质，并帮助科研人员贴上标签．

[提出问题]如何鉴别出三种固体肥料？
[实验探究]甲同学：取2号样品少许，加入熟石灰粉末，混合、研磨，嗅到有股刺激性的氨味，他认为2号样品一定不是硫酸钾，一定是氯化铵．
[反思与评价]请你评价甲同学的实验结论                     
[实验探究]乙同学：取少量三种样品分别加入水充分溶解后倒入三支试管中，先向各试管中滴加氢氧化钠溶液，并在试管口分别放一张湿润的红色石蕊试纸，其中2号、3号出现了相同现象，现象为                ，说明1号是硫酸钾．再向三支试管中加入硝酸钡溶液和稀硝酸，1号、3号中均出现白色沉淀．
[表达与交流]同学们经过讨论后认为，最简便的方法是将三种样品配制成溶液后，只需要滴加一种试剂        （填物质名称）就能将三种样品鉴别出来．
经过同学们的共同努力，鉴别出了三种化肥．请将三种化肥的化学式分别标在试剂瓶的标签中           ．

竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物．同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分．
收集竹子中的气体．
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体．
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体．
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同的条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验．
检验气体中是否含有二氧化碳气体．
测定氧气含量．
【查阅资料】红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃．
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量．

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验．
【反思与评价】
a．实验中磷的量应为足量，原因是                 ．
b．两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案           ，原因是            ．
c．经过A、B两组同学的实验，A组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是               ．

竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物。同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分。
（1）收集竹子中的气体。
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体。
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体。
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同的条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验。
（2）检验气体中是否含有二氧化碳气体。

实验步骤	实验现象	实验结论及解释
向所取气体中加入		有二氧化碳。

（3）测定氧气含量。
【查阅资料】红磷的着火点为240 ℃，白磷的着火点为40 ℃。
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。

方案一                                方案二
【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量必须______________，原因是                     。
b．两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案_______________，原因是                。
c．经过A、B两组同学的实验，A组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是                      。

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料。某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法(TG)确定其分解后所得固体产物的组成。探究过程如下：
【查阅资料】
1．草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO、CO₂。
2．白色的无水CuSO₄遇水蒸气会变成蓝色。
3. 浓硫酸具有吸水干燥的性质。
4. 氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                       。
（2）可选择以下实验装置中的              （选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。

【问题讨论】
（3）实验过程中观察到：B中白色无水CuSO₄变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊的反应方程式            （填化学方程式），E中               （填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO₂、CO。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是                     。
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有足量的浓氢氧化钠溶液的洗气瓶，其作用是                   。
【数据分析】
（6）称取3.60g草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题:

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为                     。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物， 试通过计算确定该氧化物的化学式或名称              。
请写出计算过程：

在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，
① 甲同学设计了如图1的实验方案：在集气瓶内放足量红磷，塞紧橡皮塞，用放大镜聚集太阳光来引燃红磷，待红磷火焰熄灭且集气瓶冷却至室温后，打开止水夹。如果实验成功，那实验过程中观察到的主要现象有        （11）          。

② 乙同学设计了如图2的实验方案：将足量镁粉点燃后放入钟罩装置进行实验，写出镁粉与氧气反应的化学方程式           （12）            。燃烧完毕冷却后水几乎占满整个钟罩，已知镁是一种很活泼的金属，请推测产生这一现象的可能原因        （13）         。如果将图2中镁粉换成碳粉进行相同实验，则  （14） （能或不能）用来测定空气中氧气的含量。

③ 丙同学设计了如图3的实验方案：反应容器是由两个针筒和中间的玻璃管组成的密闭系统，容器内留有30mL空气。加热等铜丝的温度升高后，交替缓缓推动两个注射器活塞，观察到亮红色的铜丝表面覆盖着一层黑色物质（反应方程式：2Cu+O₂     2CuO），实验数据记录如下：

反应前容器内空气体积	反应后容器内气体体积
30mL	X mL

I.反应后容器内气体体积X理论上为 （15）   mL。
II.如果反应结束后测得容器内气体体积为28mL，假设装置气密性完好，那造成实验有误差的原因可能是          （16）             （试举一个即可）。
④ 十八世纪法国化学家拉瓦锡为了研究空气的组成设计的实验如图4，实验原理是汞与氧气在加热条件下会反应生成红色的氧化汞粉末。当年拉瓦锡在观察到汞表面浮起红色渣滓后，还继续加热了12天才停止实验，他这样做的理由是         （17）           。

某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
（1）常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：

某同学用硫酸铜溶液把“把铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该反应的基本反应类型为＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（2）将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，充分反应后过滤，则滤渣中一定含有＿＿＿＿＿，可能含有＿＿＿＿＿＿．
（3）将等质量的镁、铁、锌三种金属分別放入三份溶质质量分数相等的稀盐酸中．生成H₂的质量与反应时间的关系如图所示．金属X是＿＿＿＿＿＿（填化学式，下同），反应后可能已经反应完的金属是＿＿＿＿＿＿，﹣定有剩余的金属是＿＿＿＿＿

（4）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示装置进行实验，对生成气体的成分进行探究．

【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳？
【实验与讨论】
①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，
②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品．
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是＿＿＿＿＿＿．（填字母）。（注：氢氧化钠能与CO₂反应，但不能与CO反应，CO₂的密度约1.5g/l，CO的密度约为1.25g/l）

【实验求证】
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，A中的固体应选用＿＿＿＿＿＿＿，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水＿＿＿＿＿＿＿＿＿，可说明气体样品中含有一氧化碳．
【实验反思】
经过一系列的实验后测得集气瓶中液体里含碳元素0.24g，量筒中液体的读数为96ml，则反应时消耗氧化铜的质量为＿＿＿＿g。

某研究性学习小组对双氧水开展如下研究

（1）图1装置中仪器①的名称为               。
（2）小林同学将MnO₂与水泥按一定比例混合，制作成小块状固体，加入图2装置中制氧气，以方便实验结束回收二氧化锰。其中块状固体应放置在          处(填“A”或“B”)，二氧化锰的作用是         ，该装置中反应的文字表达式是                  。利用该装置反应一段时间后，需停止反应，其操作是                     ，原因是                  。
（3）小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究。
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10％、20％、30％、40％、50％的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的术条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验。三组实验的数据和现象见下表。

	第一组	第二组	第三组
集气瓶编号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容积的体积分数(％)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃	很亮	很亮	复燃	复燃	复燃	很亮

请根据实验回答下列问题：
①本实验中使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：               (填“是”或“否”)。
②收集的氧气占容积的体积分数最低为              %时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气的体积分数是               %(计算结果保留整数)。
③用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如右图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在           ℃。

科学探究常用控制实验条件（控制变量）进行对比实验的方法。某同学在探究燃烧条件的时候做了如下实验，实验证明，白磷和红磷都是可燃物。
如图利用白磷和红磷进行燃烧条件的探究实验中，也运用了两个对比实验的方法。

（1）铜片上的白磷和红磷是把_________________作为控制变量的一个对比实验，实验的现象是白磷燃烧，红磷不燃烧，实验的结果证明__________________________。
（2）铜片上的白磷和水中的白磷是把____________作为控制变量的一个对比实验，实验的现象是_______，实验的结果证明________________。

在浓硫酸的催化作用下，固体草酸（H₂C₂O₄）受热分解生成碳的氧化物和水．某化学课外兴趣小组对碳的氧化物的成分进行了实验探究．
【提出问题】如何通过实验确定碳的氧化物的成分．
【猜想】

猜想1	猜想2	猜想3
只有CO	只有	CO和CO2都有

【设计实验】基于猜想3，兴趣小组同学设计了如图实验装置：

【实验探究】
（1）实验过程中观察到                装置（填字母）中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解时有CO₂气体产生,A中发生的化学方程式为_____________________________
（2）实验过程中还观察到以下实验现象：①C装置中澄清石灰水不变浑浊；②E装置中__________________；③F装置中                     ，证明有CO气体．
【实验结论】通过实验探究证明：猜想3成立．草酸分解的化学方程式是                ．
【问题讨论】
（1）C装置的作用是
（2）装置末端酒精灯的作用是                     ．
【计算】兴趣小组的四位男同学对学校角落的一堆石灰石产生了兴趣，他们想知道其中含碳酸钙的质量分数，于是他们取来了一些石灰石，并取稀盐酸200g，平均分成4份，每人进行了一次实验，结果如下：

实验	1	2	3	4
加入样品的质量/g	5	10	15	20
生成CO2的质量/g	1.54	3.08	4.4	m

①m的数值是                  ．
②请你协助他们计算这种石灰石中碳酸钙的质量分数？（写出完整的计算过程）

同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后，联想到单质碳的一些化学性质，对反应后的气体成分产生了疑问，某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究。
〔猜 想〕
①气体产物全部是CO₂ ②气体产物全部是CO ③气体产物             ①
〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
〔设计实验〕根据各自的猜想，他们共同设计了如下图的实验装置进行探究。

〔现象与分析〕

现象	结论
如果装置B        ②       ，装置C无现象	则猜想①成立
如果               ③	则猜想②成立
如果_________      ④                 __	则猜想③成立

〔结论〕实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的。
〔反思〕
（1）同学们对CO产生的原因进行了分析：
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO；
请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理_________________⑤_________________。
（2）根据上述实验，请你归纳出单质碳在工业上的重要用途        ⑥        
（3）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是        ⑦          

某化学兴趣小组取用生石灰时，发现装生石灰（CaO）的塑料试剂瓶已经膨胀破裂。他们请教老师后得知该生石灰已经变质。他们对瓶内固体的成分产生了好奇，于是他们对这瓶固体的成分展开了探究。
【提出问题】这瓶久置的生石灰的成分是什么?
【猜想假设】猜想一：全部是Ca(OH)₂
猜想二：是CaO和Ca(OH)₂的混合物
猜想三：是Ca(OH)₂和CaCO₃的混合物
你还可以作出的猜想是：    
【查阅资料】Ca(OH)₂微溶于水，能与稀盐酸反应生成氯化钙和水。
【分析判断】该固体可能含有Ca(OH)₂的原因是                           （用化学方程式表示）
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量固体，倒入适量水，充分搅拌、静置		固体中一定不含CaO
②取上层清液于试管中，通入二氧化碳	变浑浊	固体中
③另取少量固体放入试管中，	有气泡冒出	固体中一定含CaCO3

写出操作②中发生的化学反应方程式                                            。
【实验结论】
通过以上实验探究，得出猜想              成立。
【拓展迁移】
小组同学反思了生石灰干燥剂变质的原因，认识到实验室保存氧化钙应注意                    。
【数据处理】
为测定该固体中碳酸钙的质量分数，取样品10g于烧杯中加入稀盐酸50g，恰好完全反应，反应后烧杯中物质总质量为56.7g，则该固体中碳酸钙的质量分数是              （写出具体的计算过程）。