初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

有一瓶气体，可能由O₂、CO、CO₂中的一种或几种组成为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下探究：

【查阅资料】脱氧剂（还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气）。

【实验设计】用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。

【实验步骤】①检查装置气密性；②通入一定量氮气；③通入该气体，点燃酒精灯。

【实验现象】步骤③实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。

【实验结论】该气体由 　                  　组成。

【实验反思】

（1）C装置的作用是 　                   　。

（2）步骤②通入一定量氮气的目的是 　                     　。

（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 　                   　。

化学兴趣小组的同学将足量的锌粒加入到浓硫酸中，发现有大量的气泡放出，他们对气体的成分进行了探究。

【提出问题】锌粒加入浓硫酸后生成的气体是什么？

【查阅资料】

①浓硫酸能与锌反应，但不产生氢气，也不会产生氧气；

②SO₂有刺激性气味，易溶于水，能使品红（一种红色色素）溶液褪色。

【提出猜想】

甲：气体是H₂；

乙：气体是SO₂；

丙：气体是SO₂和H₂；

【实验探究】

为了验证上述猜想。同学们在老师的指导下设计了如下图的装置（部分夹持器材略去，假设每个能发生的反应都完全进行）进行探究：

（1）实验开始后，观察到A中品红溶液褪色，证明气体中含有　　。

（2）B装置的作用是　　。

（3）C装置在点燃酒精灯加热之前应先通一段时间的气体，目的是　　；加热一段时间后，观察到　　，证明气体中含有H₂。

（4）写出D瓶中发生的反应的化学方程式　　。

【讨论】

（1）锌和浓硫酸反应生成硫酸锌、水和二氧化硫，为什么在反应过程中又产生了氢气呢？用文字简述原因：　　。

（2）锌与浓硫酸和稀硫酸反应都可以产生硫酸锌，如果需要制取硫酸锌，用锌与稀硫酸反应的优点是　　（任填一种合理的答案）。

小强在回家的途中经过一鱼塘边时，发现养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，鱼塘中顿时产生大量气泡，经咨询得知，这种固体的主要成分是过氧化钙（CaO₂），请你与小强共同探究。

【查阅资料】CaO+H₂O→Ca(OH)₂。
（1）为研究鱼塘中大量气泡是何种气体所致，小强使用如右图所示的装置进行实验，打开分液漏斗的活塞，控制滴加水的速度，观察到试管内有气泡产生，用带火星的木条靠近P处，木条复燃，说明生成的气体是         。由此可知养鱼师傅向鱼塘中撒过氧化钙的目的是          ,仪器a的名称              。
（2）通过请教老师小强得知过氧化钙与过量水反应除生成上述气体外还会生成一种含有钙元素的化合物。开始小强假设该产物为CaO，但通过思考他很快否定了原先的假设，并重新假设生成的含钙产物为Ca(OH)₂。
请解释小强否定原假设建立新假设的理由：                       。
（3）小强通过实验证明了过氧化钙与水反应的确有氢氧化钙生成，请写出过氧化钙和水反应的化学式表达式：                                     。
（4）小强在实验时观察到烧杯中有气泡产生，由此他还得出该反应              （填吸热或放热）

在探究氢氧化钙与稀盐酸中和反应实验时，忘记了滴加酚酞溶液，无法判断反应进行到何种程度，同学们决定对反应后溶液中溶质的成分进行探究．写出该化学反应的方程式 　　．

【提出问题】反应后溶液中的溶质是什么？

【做出猜想】猜想一：CaCl ₂和Ca（OH） ₂   猜想二：CaCl ₂和HCl    猜想三： 　　

请将猜想三补充完整，并说出你猜想的理由是 　　．

【设计方案】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量反应后的溶液于试管中，滴加酚酞试液		猜想一不正确
②另取少量反应后的溶液于试管中，加入		猜想二不正确

【拓展与应用】举例说明中和反应在日常生活和工农业生产中的应用 　　（答一点即可）

化学兴趣小组在实验室发现一瓶氢氧化钠溶液，瓶口有少量白色固体且玻璃瓶塞打不开，这一情况激起了他们浓厚的兴趣，于是展开了如下探究：

【提出问题】瓶口白色固体的成分是什么？

【查找资料】（1）玻璃中含有二氧化硅（SiO ₂），试剂瓶身经抛光处理，不易反应，而瓶口和玻璃塞上的磨砂将二氧化硅裸露出来；

（2）二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应，SiO ₂+2NaOH＝Na ₂SiO ₃+H ₂O；

（3）硅酸钠（Na ₂SiO ₃）是一种白色固体，有很强的粘合性，可溶于水，溶液呈碱性；硅酸钠溶液能与强酸反应，如：Na ₂SiO ₃+2HCl＝2NaCl+H ₂SiO ₃↓（白色）；

硅酸钠溶液能与氯化钙溶液反应：Na ₂SiO ₃+CaCl ₂＝2NaCl+CaSiO ₃↓（白色）。

【作出猜想】白色固体的成分是：

Ⅰ．硅酸钠；

Ⅱ．硅酸钠和碳酸钠；

Ⅲ．硅酸钠、碳酸钠和氢氧化钠

【实验探究】取一定量白色固体溶于适量水中形成样品溶液，分组进行如下实验并相互评价：

	实验操作		实验现象	结论与评价
第1组			有气泡冒出且产生白色沉淀		同学们认为猜想① 　　不成立；写出生成气体的反应化学方程式：②
第2组	第一步		产生白色沉淀	第1组同学认为：此步骤还不能准确判断出原固体的成分。
	第二部		③	大家一致认为：猜想II成立。

【反思交流】

（1）有同学认为，第2组实验中不能用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，理由是：④ 　　；

（2）氢氧化钠溶液必须密封保存，且试剂瓶只能用橡胶塞。

化学兴趣小组的三位同学对蜡烛（主要成分是石蜡）及其燃烧进行了如下探究。

（1）贝贝取一支蜡烛，用小刀切下一小块，把它放入水中，蜡烛浮在水面上。结论：石蜡的密度比水_______；
（2）芳芳点燃蜡烛，观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中（如上图所示）约1s后取出，可以看到火柴梗的________________（填“a”“b” 或“c”）处最先碳化。结论：蜡烛火焰的__________________温度最高；
（3）婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是_________________。

A．反复实验，并观察是否有相同现象

B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么

C．认为与本次实验目的无关，不予理睬

D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因

（4）三位同学在探究的过程中，将短玻璃导管插入焰心，发现另一端也可以点燃。
【提出问题】导管里一定有可燃性气体，气体成分可能会是什么呢？
【猜想】贝贝认为：可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳 (一氧化碳具有可燃性) 。
芳芳认为：可能是蜡烛受热后产生的石蜡蒸气。
婷婷认为：可能以上两种情况都有。
【实验方案】换一根较长的导管，并用冷的湿毛巾包住导管，然后在导管另一端做点火实验。
【现象与结论】
如果观察到                        现象，则贝贝的猜想正确；
如果观察到                        现象，则芳芳的猜想正确；
如果观察到                        现象，则婷婷的猜想正确。

请你参与某学习小组的下列探究活动，并回答问题。
【发现问题】小明将一支燃烧正旺的蜡烛轻轻吹灭后，发现烛芯处产生一缕白烟。
【提出问题】小明想：这缕白烟的成分是什么呢？
【猜想假设】大家展开了激烈的讨论。小亮猜测白烟是蜡烛燃烧时产生的二氧化碳；小光猜测白烟是蜡烛燃烧时产生的水蒸气；小明猜测白烟是石蜡蒸气冷凝成的石蜡固体颗粒。
【收集证据】
（1）查阅资料：烟是由固体颗粒形成的，雾是由小液滴形成的。石蜡的熔点和沸点都很低，很容易液化或汽化。二氧化碳是无色且能使澄清石灰水变浑浊的气体。
（2）实验探究：
①吹灭蜡烛，立即用一个蘸有澄清石灰水的烧杯罩住白烟，观察到澄清石灰水              。小亮由此得出结论：白烟是二氧化碳。
②吹灭蜡烛，立即用一块干而冷的玻璃片放在白烟上，玻璃片上没有水雾，而是出现了一些白色固体物质。小光由此得出结论：白烟不是______________。
③吹灭蜡烛，立即用燃着的木条靠近白烟，发现蜡烛重新被点燃，说明白烟具有可燃性，这为_________同学的猜测提供了证明，同时排除了___________同学的猜测。
【结论与解释】
（3）由以上探究结果可知：____________同学的猜测是正确的。
（4）小亮在实验时确实看到了石灰水变浑浊，但他获得的结论不正确，原因是_______________。
【反思与评价】
（5）小光同学的反思是：蜡烛燃烧产生水，由于温度高于100℃而呈气态，不会凝结成雾状，所以不应该猜测白烟是水蒸气。
（6）酒精在空气中燃烧产物与石蜡在空气中燃烧的产物相同，写出酒精燃烧的文字表达式_______________

利用下列仪器进行实验（所有装置的气密性都已检查完毕）
（1）把过氧化氢溶液缓缓加入盛有二氧化锰的容器中制取并收集氧气，完成该实验你所选用的仪器有            （填字母）。写出发生反应的文字表达式式                   。这种方法与“把二氧化锰加入盛有过氧化氢溶液的试管中制氧气”相比有                 的优点。
（2）某同学继续探究“红砖粉末是否也可以作过氧化氢分解的催化剂？”实验步骤和现象如下：

①他分别向两支试管中加入等质量等溶质质量分数的过氧化氢溶液，向其中一支试管加入一药匙红砖粉末，然后将两支试管中的气体导出通入水中比较产生气泡的快慢，发现加入红砖粉末的试管中反应较快。
②将反应较快的试管内固体过滤出来，洗涤、烘干、称量。
③用称量后的固体重复步骤①的实验，现象与步骤①完全相同。
试回答：步骤①中他除了选用试管外还用到上面列出的仪器有     （填字母）。步骤③的实验目的是           。该学生认为通过上述实验已证明红砖粉末可以作过氧化氢分解反应的催化剂，但老师认为该同学的实验还缺少一个关键步骤，请指出来             。可以用注射器代替的仪器是：    和
（3）以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据（常温通常指20℃；“浓度”指溶质的质量分数）

实验序号	过氧化氢溶液浓度/%	过氧化氢溶液质量/g	温度/^0C	二氧化锰用量/g	氧气体积/ml	反应所需时间/s
①	5	12	20	0.2	125	11
②	30	12	20	0.2	125	2
③	30	12	40	/	125	148
④	30	12	90	/	125	82

1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与              有关；
2）通过对比实验  和  可知，化学反应快慢与温度的关系是                 ．
3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是                  ．
4）同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究（探究一种因素即可）

．化学兴趣小组的芳芳对蜡烛(主要成分是石蜡)及其燃烧进行了如下探究。
（1）取一支蜡烛，用小刀切下一小块，把它放入水中，蜡烛浮在水面上。结论：石蜡的密度比水__________；

（2）点燃蜡烛，观察到火焰分为           、           、          三层。把一根火 柴梗放在火焰中(如图)约1s后取出可以看到火柴梗的                 （填“a”、“b”或“c”）处最先碳化。结论：蜡烛火焰的          温度最高；
（3）芳芳在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是（  ）

A．反复实验，并观察是否有相同现象

B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么

C．认为与本次实验目的无关，不予理睬

D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因

（4）再将一只干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方，烧杯内壁出现            ，片刻后取下烧杯，迅速向烧杯内倒入少量澄清的石灰水，振荡后发现             结论：蜡烛燃烧以后的生成物是               。

按照体积计算空气中氧气约占         %，某化学兴趣小组的同学按照课本的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验（图1），但测出的氧气体积分数明显偏小．请你参与探究：

【提出问题】
造成误差的原因是什么？如何改进课本实验装置？
【查阅资料】
①

	颜色、状态	熔点/℃	燃烧所需最低温度/℃	密度/g•cm^﹣3
红磷	暗红色固体	590	240	2.34
白磷	白色固体	44.1	40	1.82

②二氧化碳气体能被氢氧化钠溶液吸收
③在加热的条件下铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体
【猜     想】
甲同学：可能是导管内原存有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性；
乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故；
你还能做的猜想是                          （写一点即可）。
【交流与讨论】
（1）写出图1中集气瓶中发生反应的文字或符号表达式                                  ；
（2）丙同学认为，用木炭代替红磷也能完成图1的实验，但事先要在集气瓶中放入一定量的                     ；
（3）他们对图1实验装置进行了如图2的改进．

①甲同学提出应把红磷更换为白磷，理由是                            ；
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，利用了金属铜的                       性；
③与图1实验装置相比，图2装置的一个优点是                          ；
【探究与反思】
（1）为验证乙同学的猜想，将铜粉在残余气体中加热，观察到铜粉变黑，所以乙同学的猜想          （选填“合理”或“不合理”）；
（2）大家采用改进的实验装置（图2）进行实验（左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份，并标刻度线），待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失，同时能观察到                    ，得到了较准确的数据，但又意外发现左玻璃管内壁上端附着白色固体．左玻璃管上端的白色固体主要成分可能是                  。

如图所示，某实验小组的同学在进行酸碱中和反应的实验时，向烧杯中的氢氧化钠溶液加入稀盐酸一会后，发现忘记了滴加指示剂。因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中的溶质成分进行探究。

Ⅰ、从微观角度分析，中和反应的实质是 　　。

Ⅱ、探究烧杯内溶液中溶质的成分：

【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么？

【猜想】猜想①：可能是NaCl和NaOH；

猜想②：可能只有NaCl；

猜想③：可能是 　　。

【查阅资料】氯化钠溶液呈中性。

【进行实验】

实验方案	实验操作	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯内溶液于试管，滴入几滴酚酞溶液，振荡	溶液 　　色	猜想①不正确
方案二	取少量烧杯内溶液于另一支试管 中，逐滴加入碳酸钠溶液至过量		猜想②不正确，猜想③正确

方案二发生反应的化学方程式是 　　。

【反思与拓展】

（1）在分析化学反应后所得物质成分时，除考虑生成物外还需考虑 　　。

（2）根据所学化学知识，验证烧杯内溶液中的溶质含有HCl，除以上方案外，下列哪些物质单独使用也能完成该实验？ 　　（填序号）。

A．pH试纸

B．铜

C．紫色石蕊溶液

学习化学知识和技能，可以帮助我们鉴别和检验物质。

（1）在实验室鉴别白酒与白醋，可采用的方法是 　　。

（2）现有两瓶失去标签的无色溶液，其中一瓶是氢氧化钙溶液，一瓶是稀盐酸。为了鉴别它们，同学们设计了如下实验方案：先给两瓶溶液贴上标签A、B，然后分别取样进行实验。请将横线部分填写完整：

	加入的试剂	现象	结论
方案1	二氧化碳	A中出现白色浑浊，B中无明显现象。	A是 　　溶液， B是另一种溶液。
方案2	碳酸钠溶液	。
方案3	试剂X	……

写出方案1中发生反应的化学方程式 　　。

【方法感悟】在鉴别物质时，要先分析物质的性质，然后选择恰当的试剂，必须产生不同现象才能达到鉴别物质的目的。

【拓展应用】完成方案3，请从下列提供的试剂中选出所有能鉴别出这两种物质的试剂X： 　　。（填序号）

①酚酞溶液    ②pH试纸   ③镁    ④氧化铜

⑤稀硝酸    ⑥氢氧化铜   ⑦氯化镁溶液   ⑧硝酸钡溶液

（3）小华同学对方案2进一步探究，设计了如下实验方案：

溶液C和溶液D混合，可能会出现以下三种情况：

①有沉淀产生时，写出其中发生反应的化学方程式 　　。

②有气泡冒出时，可通过现象反推出溶液C中的溶质是 　　。

③无明显现象时，混合物E中一定含有的溶质是 　　；混合物E中所含溶质种类最多时，写出所有溶质的化学式 　　。

咸宁市市某校2018年实验操作模拟考试的一个考题是：用碳酸钠溶液鉴别稀盐酸、食盐水和澄清石灰水。

【进行实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
分别用a，b，c三支试管取样，各加入一定量碳酸钠溶液	a中有气泡产生	a中物质是稀盐酸
	b中无明显现象	b中物质是食盐水
	c中	c中物质是澄清石灰水

写出a试管中发生反应的化学方程式 　　。

把c试管反应后的物质进行过滤，得到滤液。

【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？

猜想一：Na ₂CO ₃和NaOH；猜想二：NaOH；猜想三： 　　。

提示：Ca（OH） ₂微溶于水。

【实验过程】为证明猜想一是否正确，进行了如下实验

实验步骤	实验现象	实验结论
取一定量滤液于试管中，加入一种盐溶液（写物质化学式）	有白色沉淀	猜想一正确

写出上述有白色沉淀生成的化学方程式 　　。

同学们还对a试管反应后废液的酸碱性感兴趣，决定用pH试纸测定其pH值。

用pH试纸测定a试管反应后废液碱性的过程	测定结果
在白瓷板上放一小片pH试纸，用玻璃棒蘸取 　　。	pH＜7（废液显酸性）

【反思与交流】a试管中的废液显酸性，从环保、经济、操作简便等方面考虑，应向废液加入（写化学式） 　　后再排放。

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：

皮蛋是我国一种传统风味蛋制品。某化学课外小组的同学查阅资料后得知，腌制皮蛋的主要原料有：生石灰、纯碱和食盐。同学们向这三种物质中加入足量水，充分搅拌，过滤，对滤液中溶质的成分进行探究。

小组同学讨论后一致认为，滤液中的溶质一定含有NaOH和　　（填化学式）。一定含有NaOH的原因是①CaO+H₂O═Ca（OH）₂；②　　（用化学方程式表示）。

【提出问题】滤液中还可能含有哪些溶质？

【作出猜想】猜想①：Ca（OH）₂

猜想②：Na₂CO₃

【实验探究】同学们分别设计了如下两种方案并进行实验：

方案一：甲同学取少量滤液于试管中，通入二氧化碳气体，没有观察到明显现象。从而得出猜想②成立。同学们一致认为，通过该实验不足以得出其结论，原因是　　。

方案二：乙和丙同学分别取少量滤液于试管中，滴加稀盐酸。乙同学观察到　　，证明猜想②正确。丙同学却没有观察到明显现象，你认为原因可能是　　。

【拓展延伸】证明猜想②正确后，同学们想进一步通过实验证明滤液中存在NaOH．于是，继续进行如下探究：

【查阅资料】氯化钡溶液显中性。

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
步骤Ⅰ：取少量滤液于试管中，滴加过量氯化钡溶液，静置	有白色沉淀产生	滤液中含有NaOH
步骤Ⅱ：取步骤Ⅰ中的上层清液少量于试管中，滴加酚酞溶液

【反思评价】丁同学认为步骤Ⅱ中的酚酞溶液也可用硫酸镁溶液替代，你是否同意他的观点，并说明理由：　　。