初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

（10徐州24）做完“铁在氧气里燃烧”实验后，小冬同学有两个疑惑不解的问题，于是她进行了以下探究活动，请你一同参与。
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？
[查阅资料1]
自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种（FeO极易被氧化为Fe₂O₃）；
铁的氧化物均能溶于酸的溶液。
[实验探究]
将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入_____溶液，观察到的现象是_____，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁。
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[查阅资料2]
Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见表：
Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄。
[理论探讨]

根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe₃O₄。
[拓展延伸]
实验中为了防止集气瓶炸裂，必须_____；
Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种气体，请写出此反应的化学方程式__________;
有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色_____，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理。

某兴趣小组根据实验室提供的仪器和药品进行了氧气的制备实验。

(1)甲同学选用如右图所示的装置制取氧气。
①写出仪器B的名称：______。
②甲同学应选取的试剂是Mn0₂和_______(填化学式)，
Mn0₂固体在该反应中起_______作用。
③除用排水法外，甲同学还可选择_____法收集氧气。
④实验前，甲同学先向仪器A中加入水，然后将导管放人水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导管口是否有连续的气泡出现。该实验操作的目的是__________。
(2)乙同学称取一定质量KMn0₄放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂，该反
应的化学方程式为________。实验结束时，乙同学发现收集到的O₂大于理论产量，针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想l：反应生成的MnO₂分解放出0₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
做出上述猜想的理由是_______。
【实验验证】同学们分为两组，分别进行以下实验：
①第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后
测得Mn0₂的质量不变。则猜想________________错误。
②第二组同学取K₂Mn0₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得
出了猜想Ⅱ正确的结论。该组同学选择的实验方法是_________________ 。
【拓展延伸】实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是生成物K₂O对其分
解产生影响。请设计实验方案验证：________________。
【实验反思】通过以上实验探究，你对“问题的发现与解决”有何认识?_________。

食品着色剂、食品香料等食品添加剂，在规定范围内使用是安全的，可明显提高食品的感官质量，满足人们不同的需要；而苏丹红、三聚氰胺、瘦肉精根本不是食品添加剂，是违法添加物。食品安全，人人有责。丹丹同学发现妈妈做早餐包子、馒头时，向面团中加入发酵粉，蒸出的包子、馒头中有许多小孔，松软可口，丹丹同学对发酵粉产生了兴趣。
⑴提出问题：发酵粉的主要成分是什么物质？
⑵查阅资料：含钠元素的物质在酒精灯的火焰上灼烧时，会产生黄色火焰。
⑶实验探究：下面是丹丹同学设计的探究实验，请你帮她完成。
①将发酵粉取样，在酒精灯的火焰上灼烧产生黄色火焰。
②取样于试管中，加入稀盐酸，产生大量的气泡，将该气体通入澄清石灰水，澄清的石灰水变浑浊，则发酵粉的主要成分中含有的离子是              （写离子符号）。
⑷小结与思考：
①发酵粉的主要成分是              （写化学式）。
②发酵粉与面粉、水混合发酵产生CO₂气体，这些气体会在面团中形成许多小孔，使包子、馒头松软可口。
③实验室制取CO₂可选择下列装置中的           （填字母序号，任写一组）。

④实验室用A装置制取氧气的化学方程式为                              。E装置内装满水收集氧气时，还可用于测定氧气的体积，此时还需要              （填仪器名称），氧气由             （填“a”或“b”）进入E中。

2011年是国际化学年(IYC2011），其宗旨是"增进公众对化学重要性的认识，鼓励青年人热爱化学，学习和研究化学"。某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁（ $K_1$， $K_2$是活塞）：

（1)关闭 $K_1$、开启 $K_2$，可以验证 $CO$还原 $F{e}_2{O}_3$的产物。
①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行

② $CO$还原 $F{e}_2{O}_3$的化学方程式为

③在e处点燃气体的目的是

(2)关闭 $K_2$,开启 $K_1$，可以将 $d$口出来的气体再从a通人装置而循环使用。
① $c$瓶中应装（填序号）。

A．

澄清石灰水

B．

水

C．

石蕊溶液

D．

浓硫酸

②反应完后（假设b瓶中 $NaOH$全部转化为纯碱），要从 $b$瓶中溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、结晶。
③该实验这样改进的主要优点是

(11分) 在高效复习课堂中，同学们利用“硫酸、硝酸钡、氢氧化钠、碳酸钾” 四种物质的溶液对 “复分解反应发生的条件”进行再探究。

【知识回放】
通过判断上述四种溶液两两之间能否发生反应，我能写出其中符合下列条件的两个化学方程式：
⑴一个中和反应      　　　 ①    　　   ；
⑵一个有沉淀生成的反应  　　 ② 　　 　 。
【挖掘实质】
（1）图1是HCl和NaOH在水中解离出离子的示意图，我发现HCl在水中会解离出H⁺和Cl^－，NaOH在水中会解离出Na⁺和OH^－，以此类推硝酸钡在水中会解离出的离子是③ (填离子符号)。
（2）图2是稀盐酸和氢氧化钠溶液发生化学反应的微观过程示意图，该化学反应的实质可以表示为H⁺+ OH^－＝H₂O，我也能用同样的方式表示上述四种溶液两两之间发生反应时有气体生成的反应的实质   ④  。
（3）通过探究上述四种溶液两两之间是否发生反应的实质，我发现NaOH和H₂SO₄溶液能发生复分解反应，因为溶液中的H⁺和OH^—不能大量共存；   ⑤      溶液和   ⑥    溶液也可以发生复分解反应（任写一组物质，下同），因为  ⑦  ； ⑧ 和 ⑨  溶液不能发生复分解反应，因为  ⑩   (填离子符号，下同)也不能大量共存。
【知识升华】
通过对“复分解反应发生的条件”的再探究，我得出复分解反应发生条件的实质是   11   。

(7分)小华同学用排水法收集了一大瓶沼气池中气体(图1中的A)，为了弄清它的成分，进行了有关实验。请你与他一起完成以下探究活动：
【对气体猜想】猜想I：全部是CH₄；   猜想Ⅱ：全部是CO；
猜想Ⅲ：是CO和CO₂的混合气体； 猜想Ⅳ：是CH₄和CO₂的混合气体。
【实验和推断】将A中的气体依次通入B、C中，在D处点燃。
    
A          B           C        D        ①       ②       ③
图1                                图2
(1)要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的         (填序号)“注水装置”。
(2)若B中石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有              气体。
(3)装置C作用是                             。
(4)若D处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想
           ”可能成立；若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH₄，理由是                                            ；要排除这种干扰可采取的措施是                                                           。
(5)采取(4)中的排除干扰措施后：若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且B中也出现浑浊，则证明“猜想          ”成立。

(8分)某兴趣小组发现一袋腌制松花蛋的泥料，配料表上的成分是氧化钙、纯碱和食盐。他们要探究在腌制松花蛋过程中都有哪些物质对鸭蛋起作用。于是取少量泥料在水中溶解，充分搅拌后过滤，取滤液探究其成分。
【猜想与假设】他们都认为滤液中一定有NaCl和NaOH。生成氢氧化钠的化学方程式为                                 。 对其他成分他们分别做出了如下猜想：
小亮猜想：还可能有Na₂CO₃
小强猜想：还可能有Ca(OH)₂和Na₂CO₃
你认为谁的猜想是错误的              ，理由是                             。你还能做出的猜想是：还可能有              。
【活动与探究】小亮取一定量的滤液于试管中，向其中滴加了几滴稀盐酸，振荡，没有气泡，于是他得出结论：没有Na₂CO₃。
请你选择CO₂以外的物质，设计一个实验方案验证你的猜想。

实验步骤	现象及相应结论

  
【反思】小强认为小亮的结论不严密，理由是                             。

金属材料被广泛的应用于我们的生活中，不仅是因为其物理性能优良，还与它们的化学性质密切相关。下面是小明同学设计测定金属铁、铜和镁的活动性的探究实验过程和实验记录，请你一起探究。
【实验目的】 测定金属铁、铜和镁的活动性强弱
【所用试剂】 稀硫酸、硝酸银溶液、光亮的薄铁片、薄铜片、薄镁片
【实验过程】
步骤Ⅰ 将铁片、铜片、镁片分别在空气中点燃片刻，观察燃烧现象；
步骤Ⅱ 将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的稀硫酸的试管中；
步骤Ⅲ 将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同、体积相同的硝酸银溶液的试管中。
【实验记录】用“√”表示能观察到实验现象，用“—”表示观察不到实验现象（见下表）。

⑴通过步骤Ⅰ可以得出三种金属中镁的金属活动性最强，判断依据是            
⑵运用“控制变量法”设计实验方案是化学研究的重要方法。步骤Ⅱ和步骤Ⅲ中，需要控制的实验条件除了金属的体积、溶液的体积、溶质质量分数以外，还需要控制的条件是            。写出镁和稀硫酸反应的化学方程式                     ，此反应属于        。
【实验结论】金属铁、铜和镁的活动性由强到弱的顺序是          （用元素符号表示）
【反思交流】 若利用上述试剂制取氢气，小明认为应该选择金属铁和稀硫酸反应，而不选择金属镁和稀硫酸反应，他的理由是                       。

(12分)某研究性学习小组的同学在用硫酸溶液处理废锌片时发现产生的气体具有刺激性气味，这种现象引起同学们的思考和研究。
【提出猜想】对生成的气体进行猜想：
猜想1：可能是H₂ ；
猜想2：可能是SO₂；
猜想3：可能是                  。
【查阅资料】SO₂易溶于水，能与NaOH溶液反应生成Na₂SO₃。
【实验方案】研究性学习小组的同学设计了下图所示的装置进行探究（夹持仪器已
省略，假设装置中的反应都进行完全）。

【问题讨论】
（1）如果装置A没有明显实验现象，装置C的现象为                      ，则猜想          成立。
（2）如果装置A的现象为                    ，装置C没有明显实验现象，                      则猜想           成立。
（3）猜想3成立的实验现象是                                              。
（4）装置B中浓硫酸的作用是                                              。
【思维拓展】
（1）实验室中可以用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，反应的化学方程式是                                           。
（2）小组内一同学又设计了判断SO₂与NaOH溶液能否发生反应的装置（如下图），实验时发现试管内液面上升，就得出SO₂与NaOH溶液发生反应的结论，其他同学认为这一结论不严谨，理由是__________________________________________。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，需做的对比实验                                          。

我国道教发源地山东威海圣经山摩崖石刻，为国内罕见的大型道教石刻，可称为瑰宝。圣经山摩崖石刻的材质是大理石，主要成分是碳酸钙，现在字迹已模糊不清。摩崖石刻被腐蚀，是否是酸雨所致？试回答下列问题：
（1）酸雨的成因：即使大气没有受到污染，正常的雨水或河水也呈微弱酸性（ $pH$在5.6～7之间），原因是。酸雨的酸性比正常雨水强，是因为雨水吸收了被污染的大气中的等有害气体。大气中这些有害气体主要来自于。
（2）定量实验探究：
查阅资料及定性实验表明：

（1）醋酸和酸雨的酸性程度差不多， $pH$在5.6～3之间；

（2）酸雨（醋酸）确实能加重大理石腐蚀的程度;

（3）定性实验显示：将大理石放入 $pH$=3的醋酸溶液中，短时间内几乎看不出有气泡产生。
现提供下列仪器和试剂：
仪器：烧杯、托盘天平、镊子、量筒、胶头滴管。
药品： $pH$=6.5的普通雨水、 $pH$=3醋酸溶液、大理石薄片。
请你设计一个"定量实验方案"，证明摩崖石刻被腐蚀，主要与酸雨有关，与普通雨水无关。

实验内容及步骤	应得到的实验结果

（3）下列与保护摩崖石刻有关的说法中，你同意的是（     ）
A．了解哪种人类活动最容易引起酸雨
B．引起酸雨原因的结论应建立在科学研究的基础上
C．保护摩崖石刻要建立在有关损坏原因的科学证据的基础上
D．要从根本上预防酸雨的危害，应禁止工厂和汽车排放气体
E．要减少酸雨的危害，应研究和推广减少有害气体排放的技术
F．要从根本上保护摩崖石刻，主要应研究修复被酸雨损伤的摩崖石刻的方法与技术

某同学家新换了淋浴喷头，从说明书上了解到该喷头是铜质镀铬的。他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬，为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行如下探究活动。
【查阅资料】铬(Cr)是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬( CrSO₄)溶液……
铝是银白色有光泽的金属，能与稀硫酸反应，生成无色的硫酸铝溶液……
【实验过程】取大小相同的三种金属薄片，用砂纸打磨光亮。

	实验一	实验二	实验三
实验 方案
实验 现象	铬片表面产生气泡缓慢，溶液变蓝色	无明显现象	铝片表面产生气泡较快
结论	铬能和稀硫酸发生反应，反应速率较慢	铜不与稀硫酸反应	铝能与稀硫酸发生反应，反应速率较快
三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系是__________________________

 
【回答问题】（1）用砂纸打磨金属片的目的是_____________________。
（2）实验一发生反应的化学方程式是____________________________。
（3）甲同学提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸也能得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，你认为____________（填“可行”或“不可行”）。
（4）已同学认为只要选用三种药品进行实验就可以得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，这三种药品应该是________________。
【归 纳】比较金属活动性强弱的方法有：
①________                          ____；
②通过金属与盐溶液反应判断金属活动性强弱 。

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
【研究课题】探究水壶内部水垢的主要成分
【查阅资料】通过查阅资料知道，天然水和水垢所含的物质及其溶解性如下表：

物 质	Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	Ca(OH)2	Mg(OH)2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

 
【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg(OH)₂和         ，可能含有Ca(OH)₂和       。
【设计方案】
（1）甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，静置。取上层清液滴入Na₂CO₃溶液 ，如果没有白色沉淀，说明水垢中无            (填化学式)。
（2）乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。

其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀盐酸。若D瓶增重22g，则水垢全部是CaCO₃。
②待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气；
③称量D瓶内物质增加的质量；
④重复②和③的操作，直至D瓶内物质质量不变。测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如图曲线所示；

【评价】
（1）A瓶中的NaOH溶液起到                 作用。若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将          （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多。分析曲线图可知：水垢中一定含有              （化学式），理由是                                              。
（3）装置图中“？”所指处有三根导管同时穿过橡胶塞，已知：导管的直径为8mm，橡胶塞细段直径为3cm。从坚固和美观的角度考虑，请你在由图中标出应在哪三点打孔为好（用圆圈“○”表示打孔位置）。

以上实验        （填“能够”或“不能”）检测出水垢中含有Mg(OH)₂。

(6分)小林、小军和小明在实验室用如图装置做CaCO₃受热分解的实验，加热一段时问后，他们对试管内固体的成分进行探究。

【提出问题】加热CaCO₃后试管内的固体成分是什么?
【建立假设】小林的假设：CaCO₃未分解，固体成分为CaCO₃；
小军的假设：CaCO₃完全分解，固体成分为          ；
小明的假设：CaCO₃部分分解，固体成分为          。
【收集证据】(1)小军取少量固体于试管中，加适量水振荡后静置，再滴
几滴无色酚酞试液，溶液变红。可知小军加水时发生反应的
化学方程 式为————————。
(2)小明向小军实验后的试管中滴加过量稀盐酸，发现有气泡生成。
【获得结论】通过实验可知        的假设是成立的。
【交流与评价】实验结束后，在组内交流讨论过程中部分同学提出：在实验中若增加下列仪器中的         （填编号）就可以直接根据实验现象判断CaCO₃是否分解。

某研究小组的同学为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序，设计如图所示的三个实验（其中金属均已用砂纸打磨，且形状、大小相同；所用稀盐酸的溶质质量分数、用量也相同）。

（1）通过观察，甲同学很快判断锌的活动性比铁强。据你分析，甲同学依据的实验现象是。过一会儿，他又发现铜片表面有银白色固体附着，这说明。
（2）乙同学认为上述实验不足以得出四种金属的活动性顺序，想再补充一个实验，请你和乙同学一起设计一个实验方案并进行实验，达到探究目的。

实验步骤	实验现象	实验结论

（3）通过以上探究，四种金属的活动性由强到弱的顺序是：

做钠在氯所中燃烧的实验时，钠完全反应后，在集气瓶内放少量水来吸收过量的 $C{l}_2$，但不能完全吸收。如何处理残余的 $C{l}_2$呢？同学们进行了相关探究。
【提出问题】
向上述集气瓶中滴入石蕊溶液，发现溶液显红色。由此想到，选用氢氧化钠等碱性溶液吸收 $C{l}_2$，效果会怎么样？
【查阅资料】
氯气是黄绿色有毒气体，溶于水，在饱和氯化钠溶液中的溶解度非常小。
【设计与实验】
用两套完全相同的装置做对比实验，如下图所示：

（1）为确保实验的准确性，要先检验装置的；
（2）实验开始时，先用弹簧夹夹紧乳胶管，再将注射器内等体积的水和 $NaOH$溶液分别注入充满 $C{l}_2$的集气瓶；
（3）充分吸收 $C{l}_2$后，打开弹簧夹，观察进入两个集气瓶内饱和 $NaCl$溶液的体积。
【结论与解释】
（1）甲实验中， $C{l}_2$溶于水且与水反应生成盐酸和次氯酸（ $HClO$），反应的化学方程式为。
（2）乙实验中， $C{l}_2$与 $NaOH$易发生化学反应。
（3）分析实验现象得知，用碱性溶液比用水吸收 $C{l}_2$的效果（填"好"或"差"）
【交流与反思】
（1）金属钠在氯气中燃烧的实验现象为。
（2）向 $C{l}_2$的水溶液中滴入硝酸银溶液有白色沉淀生成，化学方程式为：
。