初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

已知某金属粉末由铁、铜、铝三种金属中的两种组成，兴趣小组的同学对此进行了如下探究。

【提出问题】该粉末由什么组成？

【查阅资料】铁和铜与氢氧化钠溶液都不反应，而铝与氢氧化钠溶液可反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气（2Al+2NaOH+2H ₂O═2NaAlO ₂+3H ₂↑）。

【提出猜想】

猜想Ⅰ：该粉末由铜、铁组成；

猜想Ⅱ：该粉末由铜、铝组成；

猜想Ⅲ：该粉末由 　　组成。

【实验探究】

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
①	取一个烧杯，加入适量粉末样品，再加入足量的稀盐酸	粉末部分溶解，有气泡产生	粉末一定含有
②	另取一个烧杯，加入适量粉末样品，再加入足量NaOH溶液	粉末部分溶解， 　　气泡产生	粉末一定含有铝

综合上述实验，说明猜想 　　成立。

【实验反思】有同学认为能用浅绿色的FeSO ₄溶液代替NaOH溶液完成步骤②，你认为 　　（填"能"或"不能"），理由是 　　。

【拓展应用】铝与稀盐酸反应的化学方程式是 　　。

某兴趣小组同学对“硫在氧气中燃烧”实验的若干问题进行如下实验探究。
I.硫在氧气中燃烧
某小组同学做“硫在氧气中燃烧”的实验时，在燃烧匙里放入少量硫，加热，直到发生燃烧，然后把它伸进充满氧气的集气瓶里。如右图所示，请回答下列问题：

（1）使硫在空气里燃烧，要预先对其加热，是为了      ，期间观察到燃烧匙里的黄色固体变成        态；
（2）硫在氧气瓶里燃烧发出        火焰，硫燃烧的化学方程式为         ；
（3）老师建议在集气瓶底部放少量NaOH溶液，目的是          。
II.SO₂与NaOH是否发生反应
【查阅资料】通常状况下，1体积水约能溶解40体积SO₂。
【实验方案】同学们向充满SO₂的软塑料瓶中迅速倒入一定量NaOH溶液，拧紧瓶盖，振荡，发现塑料瓶变瘪，他们认为SO₂与NaOH发生了反应。
【反思与改进】甲同学认为上述实验不够严谨，理由是          。于是同学们设计了如下两个改进方案。
方案一

实验操作	实验现象
向两个充满SO2的200 mL软塑料瓶中分别注入 10 mL水和10 mL NaOH溶液，振荡，对比。	两个瓶子变瘪的程度完全相同

乙同学认为由于两个瓶子变瘪的程度完全相同，因此无法证明SO₂与NaOH是否发生了反应。试分析导致两个瓶子变瘪的程度完全相同的原因是          。他认为若改变注入水和NaOH溶液的体积便可达到实验目的，注入液体的体积可以是          （填序号）。
a．15 mL      b．8 mL      c．5 mL      d．3 mL
方案二

实验操作	实验现象
利用右图所示装置进行实验： 向两个充满SO2的300 mL集气瓶 中分别加入6 mL水和NaOH溶液， 一段时间后，打开止水夹，对比。	倒吸入两个集气瓶中的液体体积完全相同

丙同学认为上述方案也无法证明SO₂与NaOH是否发生反应。你认为导致吸入液体的体积完全相同的原因是          。
丁同学思考后，将上述装置进行了改进，便达到实验目的。改进装置如右图所示，你认为装置B的作用是          。

【拓展与应用】
为了减少二氧化硫的排放，减弱二氧化硫对空气的污染，可以在煤中加入适量的生石灰(CaO) 制成 “环保煤”。燃烧时生石灰吸收二氧化硫的化学方程式为：2CaO+mSO₂+O₂mCaSO₄
请回答下列问题：
（1）m值是          ；
（2）该反应属于基本反应类型中的          ；
（3）若煤厂一次共加入含氧化钙80%的生石灰1400吨，则理论上最多可吸收二氧化硫多少吨？

小明同学在学习酸的性质时，他用大小、外形均相同的铝片分别和H⁺浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。他意外地发现：铝片与稀盐酸反应放出气泡的速度明显快于与稀硫酸反应放出气泡的速度。是什么原因导致了反应现象的差异呢？小明从微观角度分析得出，H⁺浓度相同的盐酸、硫酸中，只是所含    不同。
小明提出了如下猜想：
①Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—对反应无影响；
②Cl^—对反应无影响，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
③Cl^—能促进铝和酸的反应，SO₄^2—能抑制铝和酸的反应；
他进行了如下实验探究：

组别	相同的铝片	H^+浓度相同的酸	反应片刻后添加某种试剂（少量）	添加试剂后的反应现象	结论
1	1g铝片	5mL盐酸	Na2SO4	无明显变化	（填离子符号，下同） Na^+和对反应无影响
2	1g铝片	5mL硫酸	NaCl	明显加快	对反应有促进作用

针对上述探究过程回答下列问题：
（1）请你将表格中的空格补充完整；
（2）上述猜想             是成立的；
（3）若将第2组实验中添加的试剂NaCl改为HCl气体，              （“能”填“不能”）完成探究任务。

某化学兴趣小组的同学在学习九年级《化学》下册中的资料卡片"石笋和钟乳石的形成"时，发现难溶于水的碳酸钙当遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO ₃+CO ₂+H ₂O═Ca（HCO ₃） ₂，联想到实验室中澄清石灰水与二氧化碳反应会生成碳酸钙：Ca（OH） ₂+CO ₂═CaCO ₃↓+H ₂O，对长时间向碱溶液中通入CO ₂反应后溶液中的溶质组成产生了浓度的兴趣。

【提出问题】一定量CO ₂与NaOH溶液反应后的溶质组成是什么？

【查阅资料】（1）通入少量CO ₂反应的化学方程式为： 　　。

（2）通入过量CO ₂，反应的化学方程式为：Na ₂CO ₃+CO ₂+H ₂O═2NaHCO ₃。

（3）碳酸氢盐都是可溶于水的。BaCO ₃难溶于水。

（4）碳酸氢钠溶液呈碱性。

【提出猜想】(1）溶质为NaOH和Na ₂CO ₃；（2）溶质为Na ₂CO ₃；

（3）溶质为 　　（填化学式）；（4）溶质为NaHCO ₃。

【设计实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）用玻璃棒蘸取反应后溶液，滴在pH试纸上	pH＝9	该溶液显碱性
（2）取反应后溶液少许于试管中，向其中滴加过量的BaCl 2溶液	有 　　生成	猜想（4）不成立
（3）取步骤（2）中的上层清液，滴入稀盐酸	有气泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【得出结论】猜想（3）成立。

【讨论交流】(1）有同学提出，实验步骤（1）是多余的。你认为该实验设计是否需要？ 　　（填"需要"或"不需要"）。

（2）同学们又一次把目光投向了教材，发现遇热或压强变小时：Ca（HCO ₃） ₂＝CaCO ₃↓+CO ₂↑+H ₂O，纷纷提出，干粉灭火器中用NaHCO ₃灭火的反应原理与之相似，试写出NaHCO ₃受热分解的化学方程式： 　 。

【反思应用】（1）同学们回忆起实验室检验二氧化碳的情景，心想：如果向澄清石灰水中不断通入二氧化碳，会看到怎样的现象呢？请你描述一下： 　　。

（2）老师投影图片﹣新化县的梅山龙宫，冷水江市的波月洞，涟源市的藏经阁，双峰县的药王洞…宛如人间仙境的美丽溶洞，竟然是文中两个简单的化学反应创造？!同学们不禁对大自然的鬼斧神工咋不决口，纷纷表示"娄底那么大，我想去看看"。

实验探究物质的组成成分以及含量 ； 碱的化学性质 ； 盐的化学性质 ； 书写化学方程式、文字表达式、电离方程式 ．

蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对"蔗糖的组成"进行了探究。

【作出猜想】小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，故蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。

【实验验证】

方案一：小明将蔗糖在氧气中燃烧，检验生成物中有水和二氧化碳，得出结论"蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的"。

小刚认为该方案不合理，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素，理由是 　             　。

方案二：小刚用如图所示装置进行实验，实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。

（1）观察到 　　出现，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。

（2）观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体，他猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行了验证单质碳的实验。实验过程和现象如表：

实验过程	实验现象
，点燃酒精	①硬纸玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光； ②

写出上述实验过程中一个反应的化学方程式： 　         　。

【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。

【拓展交流】

（1）方案二中，先通入一会儿氮气的原因是 　　。

（2）查阅资料得知蔗糖的化学式为C ₁₂H ₂₂O ₁₁，小红发现：蔗糖分子中氢原子数目是氧原子数目的倍，但是，蔗糖中氧元素质量却是氢元素质量的8倍。导致出现这种情况的原因是 　　。

乙醇俗称酒精，燃烧时放出大量的热，因而被用作酒精灯、火锅和内燃机等的燃料，工业上常用高粱、玉米等淀粉含量较高的物质发酵生产，属于可再生资源，为解决能源危机开辟了新的道路。某化学小组的同学对乙醇燃烧的产物产生兴趣，进行了如下探究。

【提出问题】乙醇燃烧生成哪些物质？

【猜想与假设】猜想一：CO、H ₂O；猜想二： 　             　；猜想三：CO ₂、CO、H ₂O。

【设计与实验】小组同学充分讨论后，决定选用如图药品和装置来验证上述猜想与假设。

（1）先将乙醇放入盛有一定量氧气的容器中燃烧，然后将燃烧产物通入上述装置，通入装置的顺序是 　             　（装置可以重复选用，也可以不选）。其中选用E装置的目的是 　              　。

（2）待燃烧产物将装置内空气排尽后，再点燃C装置中的酒精灯对固体进行加热。

【现象与结论】

实验中所选第一个装置观察到现象是 　          　，C中红棕色粉末变成黑色，D中澄清石灰水都变浑浊，由此推断猜想三成立。其中C装置内发生反应的化学方程式为 　                              　。

【反思与交流】

实验结束后，小组同学对实验结论进行了反思：甲同学发现含碳的化合物燃烧时，氧气充足才能避免有毒物质一氧化碳产生；乙同学发现该实验的设计中有一个明显缺陷，该缺陷是 　                    　。

小思同学在实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳完毕后，对废液中溶质的成分产生了兴趣．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？
【作出猜想】小思同学认为废液中溶质只有氯化钙．
你认为还可能有的溶质是            （填化学式）．
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性．
【实验与结论】（1）小思同学取少量废液与试管中，滴入几滴无色酚酞试液后，酚酞不变色．于是小思同学认为自己的猜想是正确的．
（2）你认为小思同学的实验不能证明他的猜想，理由是                  ．
（3）如果要证明你的猜想是正确的，你选择的试剂是                    ．
A 石蕊     B 酚酞    C Na₂CO₃ D  NaOH
【拓展与应用】（1）实验证明你的猜想是正确的．要想处理废液只得到氯化钙溶液，应向废液中加足量或过量的（    ）
A．Na₂CO₃      B．CaCO₃
（2）通过以上探究，如果该废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害           （写一条）．
【交流与反思】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑反应物是否剩余（环境污染问题）．

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是           。
【设计并完成实验】
Ⅰ. 将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ. 将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ. 将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热
【实验现象分析】
Ⅲ中X的值应为             ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明                    。 现象与实验Ⅲ相同.实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是                      。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、          、洗涤、干燥，然后进行称量的目的是         ，最后还要再将黑色粉末和          混合加热，
【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的化学方程式为                 。
【实验反思】MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应有何影响？
【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO₂的用量对 H₂O₂分解反应的影响”，实验中为3%H₂O₂溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）

【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO₂与不同体积的3%H₂O₂溶液混合”的实验结果，从图中可以看出                  。图丙是“不同质量的MnO₂与相同体积的3%H₂O₂溶液混合”的实验结果，从图中可以看出                    。

在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体．某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用．

（1）【推断】观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是 　　．

（2）探究B装置中剩余固体成分是什么？

【查阅资料】

1．碎瓦片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物

2．铁的氧化物中，只有Fe ₂O ₃是红棕色，其余均为黑色，只有Fe ₃O ₄能被磁铁吸引．

【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引

【猜想与假设】

猜想一：剩余固体是Fe ₃O ₄

猜想二：剩余固体是 　　

【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为 　　

（3）【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe ₂O ₃（假设转化过程中铁元素无损耗），增加的质量为x，则x的取值范围为 　　．

用久置的镁条做实验时，需要用砂纸把表面的灰黑色打磨掉，直到露出光亮的银白色。实验小组同学对镁条表面“灰黑色外衣”的成分进行如下探究。
【提出问题】镁条表面“灰黑色外衣”的成分是什么？
【猜想与假设】
Ⅰ.是镁与空气中的氧气反应生成的氧化镁。
Ⅱ.是镁与空气中的二氧化碳反应生成的黑色碳单质。
Ⅲ.根据铜锈的成分是碱式碳酸铜，推测镁条表面的“灰黑色外衣”是镁在潮湿的空气中生锈得到的碱式碳酸镁。
同学们经讨论，从颜色上否定了只含有氧化镁，因为氧化镁是_____________。
【查阅资料】
① 碱式碳酸镁的性质有：受热可分解；常温下能与稀硫酸反应。
② 白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色。
③ 碳不与稀硫酸反应，但与浓硫酸在加热条件下能反应并生成CO₂、SO₂和H₂O。
同学们认为碳与浓硫酸反应生成三种产物的共同点是              （答出一点即可）。
【进行实验】
（1）同学们用久置的镁粉进行了如下实验。

实 验 装 置
实 验 现 象	①无水硫酸铜粉末逐渐由白色变为蓝色 ②澄清石灰水变浑浊
结 论	久置的镁粉中除镁元素外，还含有的元素是 久置的镁粉中含有碱式碳酸镁

（2）同学们发现，经加热一段时间后，试管中镁粉会突然“噗”地燃烧起来，出现红热，很快停止，并有黑色固体粘附在试管壁上。
①将试管取下，冷却后加入足量稀硫酸，大部分固体溶解，并有气泡出现，但黑色固体没有消失。请写出有气体生成的一个反应化学方程式__________________。
②将实验①试管中的混合物进行_________________（填操作名称），除去其中溶液，向黑色固体中加入浓硫酸，加热。黑色固体全部溶解，得澄清溶液并伴有刺激性气味的气体产生。
实验（2）说明，镁在CO₂中可以燃烧，生成了碳单质。
【实验结论】
综合上述实验现象，实验小组认为镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳和碱式碳酸镁。
【反思与评价】
有的同学提出，实验（2）不足以证明镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳，他的理由是_____________。

某小组的同学做“铁丝、蜡烛在氧气中燃烧”的实验时，发现：铁丝燃烧没有火馅，蜡烛燃烧有明亮的火焰．该小组同学进行了如下探究．
（1）蜡烛燃烧时火焰分为三层,其中温度最高的是              ；
（2）探究Ⅰ：蜡烛燃烧产生火焰的原因是什么？
点燃蜡烛，将玻璃导管一端伸入内焰，导出其中物质，在另一端管口点燃，也有火焰产生（如图所示）．由此可知：蜡烛燃烧产生的火焰是由                  （填“固态”或“气态”）物质燃烧形成的．将蘸有                的烧杯罩在火焰上方，可观察到杯壁上出现白色浑浊物貭．

（3）探究二：物质燃烧产生火焰的根本原因是什么？
【查阅资料】

物质	熔点╱℃	沸点╱℃	燃烧时温度╱℃
石蜡	50～70	300～550	约600
铁	1535	2750	约1800
木炭	3727	4827	约1700

由上表可知：物质燃烧若能产生火焰，其燃烧时温度一般             （填“低于”或“高于”）其沸点．由此推测：木炭在氧气中燃烧时，             （填“有”或“没有”）火焰，但生活中木炭燃烧时会产生火焰，其原因不可能是（           ）
A、木炭燃烧生成了其它可以燃烧的气体
B、木炭中含有的杂质燃烧时产生了气体
C、生活中的木炭受热易挥发

化学兴趣小组探究金属的性质时，将一段去除氧化膜的镁条，放入一定量的稀盐酸中，有气泡产生，充分反应后静置，发现试管中有灰白色沉淀．

【提出问题】

灰白色沉淀是什么物质？

【猜想假设】

小华认为灰白色沉淀为碳酸镁（MgCO ₃），其他同学认为不需要实验就能否定小华的猜想，理由是 　　．

小宇认为由于反应后氯化镁的生成量偏多，灰白色沉淀为不能再溶解的氯化镁固体．

小彤认为灰白色沉淀为脱落的镁粉细颗粒．

【实验探究1】

实验操作	现象	结论
①取试管中的上层清液，加入适量的氯化镁固体	氯化镁固体 　　（选填"溶解"或"不溶解"）	小宇猜想错误
②取适量白色沉淀加入足量稀盐酸中	（选填"有"或"没有"）气泡冒出	小彤猜想错误

基于以上探究与分析，原有猜想均遭到了否定．

【查阅资料】

HCl+AgNO ₃═HNO ₃+AgCl↓，AgCl是一种白色沉淀．

【实验探究2】

他们又另取灰白色沉淀放入试管中加热，将蘸有硝酸银溶液的玻璃棒伸入试管内，玻璃棒上的溶液出现白色浑浊，证明产生了 　　气体．再将湿润的蓝色石蕊试纸悬于试管口，试纸变 　　色．

同学们请教老师后得知，足量的镁与稀盐酸反应时，溶液会经历从酸性到碱性且碱性逐步增强的过程，从而生成了碱式氯化镁沉淀．据文献介绍，碱式氯化镁存在多种组成结构，化学通式可表示为Mg _x（OH） _yCl _z•mH ₂O（其中2x﹣y﹣z＝0，0≤m≤6）．

【反思拓展】

（1）做镁与稀盐酸反应的实验时，镁条的用量宜少不宜多．

（2）铁片和铜片放入稀硫酸中产生的现象也不相同，据此推测出铁的活性比铜 　　．还可根据铁和硫酸铜溶液的反应来确定这两种金属的活动性强弱，该反应的化学方程式为 　　．

在学习过程中，小青同学提出一个问题：“碳燃烧时可能生成CO₂，也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成的气体也有多种可能？
【猜 想】碳与氧化铜反应生成的气体中：①只有CO₂，则发生的化学方程式是             ；
②只有           ；③既有CO，又有CO₂。
【查阅资料】浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇CO₂无变化，但遇到微量CO会立即变成蓝色。
【方案设计】通过上述资料和已有知识，小青初步设想用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄
清的石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检查。
【实验验证】经过思考之后，小青设计了如下实验装置：

【实验步骤】
（1）打开弹簧夹，先通一会儿纯净、干燥的N₂，通一会儿N₂的目的是          ；
（2）关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热。
【结  论】充分反应后，小青观察到：试纸         ，石灰水       ，证明猜想③是正确的，
A中可能观察到的现象               。
【定量计算】小青称取碳和氧化铜的混合物的质量为1g，充分反应后，装置C的质量增
加了0.22g。计算装置C中生成碳酸钙的质量是多少克？
【反思与评价】从环保的角度分析该实验装置中不完善之处是                。

铜是一种常用的金属，纯净的铜颜色为紫红色，它能够和硝酸银溶液发生化学反应，生成硝酸铜和银单质。某同学设计下表所示实验，探究金属铜对过氧化氢溶液分解速率的影响。

（1）仪器②中实验的目的是__________________；
（2）根据上述实验，可以得出的结论是                 ；
（3）如果用本实验探究铜是不是H2O2分解的催化剂，需要对上述实验方案进行补充，其中必要的是       。

A．称量实验前铜丝网的质量	B．将实验后的铜丝网干燥、称重
C．向仪器中加入二氧化锰	D．将实验后的铜丝网插入AgNO3 溶液中

某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式                                 ；
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。我        （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为                          ；
（3）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg₃N₂）固体③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

【做出猜想】黄色固体是Mg₃N₂。
【实验探究】请设计实验，验证猜想：

实验操作	实验现象及结论

【反思与交流】空气中N₂含量远大于O₂的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg₃N₂，为什么呢？请给出合理的解释：