初中化学溶质的质量分数、溶解性和溶解度的关系探究题

控制变量是科学探究的重要方法之一。小华同学实验中发现：把质量相等的不同物质放入同样一杯水中，有的溶解快，有的溶解多，有的溶解又快又多。是哪些因素影响着物质溶解的快慢与多少呢？
请你参考下表硝酸钾的溶解度随温度的变化关系，以硝酸钾为例，选择一种可能影响硝酸钾溶解快慢的因素设计实验进行探究：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
溶解度（g）	31.6	45.8	63.9	85.5	110	138	168

①影响因素：                实验中，控制不变的因素是                       。
②实验方案：                                                               

实验室里有一瓶常用的无色溶液，因保管不当，其残缺的标签中只剩下“Na”和“10%”字样（如图所示）．

小强和小华同学很感兴趣，决定对其成分进行探究．
【提出问题】这瓶试剂可能是什么溶液呢？
【交流讨论】根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是 （  ）
A．酸         B．碱          C．盐
【查阅资料】
Ⅰ初中常见含钠的化合物有：NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃．
ⅡNa₂CO₃和NaHCO₃的水溶液都呈碱性．
Ⅲ室温（20℃）时，测定四种物质的溶解度数据如下：

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度g	36	109	215	9．6

小华根据试剂瓶标注的质量分数为10%和上表中的溶解度数据判断，这瓶试剂不可能是         
【作出猜想】①可能是NaCl；②可能是Na₂CO₃；③可能是       
【实验探究】
（1）小强用洁净的玻璃棒蘸取试液于pH试纸上，测得pH＞7，则这瓶试剂不可能是       
（2）小强为了检验该溶液是NaOH溶液还是Na₂CO₃溶液，他又进行了如下实验．

实验步骤	实验现象	结论及化学方程式
①取少量溶液于试管中，②滴加	产生大量气泡	反应的化学方程式：
③把产生的气体通入澄清的石灰水中．	澄清的石灰水变浑浊	猜想②正确． 反应的化学方程式：

 

(14分)水在实验室和日常生活中有很多用途。
I、溶液是日常生活中的常见物质，水是最常用的溶剂。
20℃时，将等质量的甲、乙两种固体物质，分别加入到盛有100g水的烧杯中，充分搅拌后现象如图1，加热到50℃时现象如图2，甲、乙两种物质的溶解度曲线如图3。请结合图示回答下列问题：

（1）图1中一定为饱和溶液的是 
（2）图3中表示乙的溶解度曲线是   ；P点表示的含义是   。
（3）在图4所示的实验中，小烧杯内盛放的是20℃时甲物质的饱和溶液。某同学要使小烧杯内有固体析出时，他应向大烧杯的水中加入下列物质中的   （填字母）。
A．氧化钙      B．氯化钠      C．氢氧化钠       D．硝酸铵
Ⅱ、水在工业生产中也很重要。
以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”，它是目前化学工业的重要支柱之一。电解饱和食盐水可以得到多种化工产品，主要过程如下：

[资料卡：石灰水中的溶质是一种碱——Ca(OH)₂]
（4）已知气体A是密度最小的气体，B是一种碱，D是一种酸。写出金属铝和酸D反应生成气体A的化学方程式：   。
（5）B的化学式为      。
（6）工业上电解食盐水是在立式隔膜电解槽中进行，产生的Cl₂和气体A在两处逸出并分别收集、储存。
①已知20℃，S(NaCl)＝36g，则室温下，68 kg饱和食盐水中溶质的质量为      。
②电解一段时间，当收集到氯气的质量为0.71 kg时，列式计算生成的B的质量    。
③0.71 kg氯气和A完全反应生成气体C，溶于一定量的水中形成酸D。若酸D中的溶质质量分数为36.5%，则其中水的质量为   。

化学兴趣小组设计的创新实验是“火龙生字”，在成果展示现场，某同学用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写“火”字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体（见图1），用带火星的木条接触硝酸钾晶体，就会观察到白纸上写过字的地方燃烧并迅速蔓延，留下“火”字的黑色痕迹（见图2）。

在场的同学对此产生了浓厚的兴趣，并进行了如下研究：
【提出问题】为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？
【查阅资料】硝酸钾受热易分解，生成亚硝酸钾（KNO₂）和一种常见的气体单质。
【猜想与假设】对于生成的是什么气体，四位同学有如下猜测：
甲：二氧化氮； 乙：氮气； 丙：氧气； 丁：氢气；
同学丙指出不可能是二氧化氮、氢气，理由是：                                  。
【进行实验】四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证，他们的操作方法是：           ，观察到的现象是                           ，说明同学丙的猜想正确，硝酸钾分解的化学方程式是                      。
【解释与结论】白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是：
【反思与评价】为什么要用“硝酸钾的热饱和溶液”书写文字？已知硝酸钾在不同温度时的溶解度如下表：

温度/℃	20	40	60	80	100
溶解度/g	31.6	63.9	110	169	246

你对上述问题的解释是：                       。

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体。在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来。
（1）实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有
                       、                             的性质。
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学认为棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：                       、  b：                     两个条件。
［提出问题］：在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
［查阅资料］：1、在常温下Na₂O₂和CO₂能发生化学反应。
2、无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色。
［设计实验］：经过讨论后，小组同学设计了如下图2的实验进行探究。


［实验步骤］：①检查整套装置的气密性；②把相关的试剂放入对应的仪器内（D装置的U型管内放有足量的Na₂O₂固体，烧杯内盛有饱和的澄清石灰水），并按图2组装整套实验仪器；③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象。
注：整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。
［实验现象］：①无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；③饱和的澄清石灰水变浑浊。
［实验分析］：①浓硫酸的作用是：                              。
②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是                              。
［得出结论］：①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应将          能转化为热能，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件。
［拓展提高］：①Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，小明认为生成的固体是NaOH，小红认为是Na₂CO₃，同学们经过思考后认为       同学的猜想是错误的，理由是：                                                      。
②Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式是                                          。

水和溶液在生命活动和生产、生活中起着十分重要的作用。
（1）净水器中经常使用活性炭，主要利用活性炭的      性。
（2）下图实验中，当试管1中气体的体积为6mL时，试管2中气 体体积约为      mL；反应的化学方程式是      。

（3）农业生产常用溶质的质量分数为10% ~ 20%的NaCl溶液来选种。现将300g 25%的NaCl溶液稀释为10%的NaCl溶液，需要加水的质量为    g。
（4）甲、乙两物质的溶解度曲线如右图所示。20℃时，将等质量的甲、乙两种固体，分别加入盛有10 g水的A、B试管中，充分溶解后，可观察到如图所示的现象。则20℃      t℃（填“>”、“<”或“=”）。

20℃时，对A试管进行如下操作，最终A试管中溶液
溶质的质量分数一定发生变化的是      （填字母序号）。
A．加少量水                 b．加入少量甲物质 
c．升温到40℃              d．蒸发部分溶剂，恢复到20℃
e．加入少量40℃甲的饱和溶液，恢复到20℃

实验室需配置一定浓度的硝酸钾溶液。

(1) 查阅硝酸钾溶解性。由右图可知，20℃时，硝酸钾的溶解度为        g，在该温度下配制硝酸钾溶液，溶质质量分数最大为    %（计算结果保留整数）。
（2）计算。配置40g质量分数为10%的硝酸钾溶液，所需硝酸钾质量为       g，所需蒸馏水的体积为      mL（水的密度近似看做1g/mL）。
（3）称量。分别在天平左右两盘放上纸片，调节平衡后，         （填字母）。
A、先移动游码到所需位置，再添加硝酸钾直到天平平衡
B、先添加所需的硝酸钾，再移动游码直到天平平衡
（4）量取。量取所需蒸馏水要用到的仪器是        （填字母）。

（5）溶解。将称量好的硝酸钾和蒸馏水混合溶解。
（6）稀释。20℃时，将20mL质量分数为10%的硝酸钾溶液，稀释成质量分数为4%的硝酸钾溶液。从下表中找出需要用到的数据：           g/mL。
硝酸钾溶液的密度（单位1g/mL）

温度/℃ 质量分数/%	20	40	60
4	1.023	1.016	1.007
10	1.063	1.054	1.044

某合作学习小组欲用生石灰制取氢氧化钠固体，他们将少量生石灰放入烧杯中，再向其中加入一定量碳酸钠溶液，充分反应冷却后过滤、洗涤得到固体A和溶液B。请你写出发生反应的化学方程式                  、               。
请你与小组同学共同完成以下探究：
【查阅资料】NaOH、Ca（OH）₂的溶解度

温度（℃）	0	20	40	60	80	100
NaOH溶解度（g）	31	91	111	129	313	336
Ca（OH）2溶解度（g）	0.19	0.17	0.14	0.12	0.09	0.08

【提出问题1】固体A中的成分是什么？
【猜想与假设1】
甲同学：只有CaCO₃                             
乙同学：CaCO₃，Ca（OH）₂
乙同学猜想可能含有的Ca（OH）₂理由是                      。
【实验与探究】甲、乙同学为了验证各自的猜想，分别进行了实验：

实验内容	实验现象	实验结论
甲同学：取少量固体于试管中，再加入稀盐酸．	有气泡产生	自己的猜想正确
乙同学：取少量固体于试管中，加水充分振荡，过滤， 向滤液中滴加                          。	溶液由无色 变为红色	自己的猜想正确

【反思与评价】小组同学讨论后认为，甲同学的实验不能证明他的猜想，理由是          ；
结合甲、乙两同学的实验能证明乙同学的猜想正确，因此小组同学确定了固体A的成分。
【提出问题2】溶液B中溶质的成分是什么？
【猜想与假设2】
丙同学：NaOH，Na₂CO₃        丁同学：NaOH，Ca（OH）₂       戊同学：NaOH
【表达与交流】
（1）结合对固体成分的探究，同学们经过讨论确定了丁同学猜想正确，理由是    。
（2）该小组同学欲将溶液B加热浓缩，加热不久，溶液出现浑浊，只好停止加热，请解释加热时溶液出现浑浊的原因                                。
（3）该小组同学立即变换方案，向溶液B中              。

实验小组帮助老师配置25℃(KNO₃的溶解度为40g)时KNO₃的饱和溶液，以备全班实验使用。老师提供的药品是含有少量NaCl的KNO₃固体。(6分)
（1）查阅了两种物质的溶解度曲线，如图所示。40℃时溶解度大的是     ，将此温度下两物质的饱和溶液降温到10℃，此时溶质质量分数大的是     。KNO₃中混有少量NaCl的提纯方法是                         ，用此法获得了足量的KNO₃固体。

（2）配置100gKNO₃饱和溶液的过程如下
①.计算。
②.称量：准确称量KNO₃固体       g（保留至0.1g）； 称取过程中，发现指针已偏向右侧，接下来的操作是                      。
③.量取：用量筒量取蒸馏水。
④.溶解：将KNO₃固体和水分别加入大烧杯中， 搅拌使固体完全溶解。
（3）若小组同学最后配得的KNO₃溶液溶质的质量分数偏小，可能的原因是（    ）
①.用量筒量取水时俯视读数 ②.配制溶液时烧杯用少量蒸馏水润洗 ③.在托盘天平的左盘放砝码，右盘放KNO₃称量 ④.天平称量时，指针偏向左盘药品 ⑤.将固体倒入烧杯时有部分洒出

A．①④

B．②④⑤

C．②③⑤

D．②⑤

以下图示中的甲、乙两图分别表示氯化钠在水中的溶解度曲线，丙图表示硝酸钾在水中的溶解度曲线，丁图表示氯化钠在某有机溶剂中的溶解度曲线。

甲             乙            丙           丁
请将甲图分别与上述其它曲线对比，回答下列问题。
（1）由甲、丁得出：影响固体物质溶解度的因素是        。
（2）由甲、丙得出：影响固体物质溶解度曲线陡斜程度的因素是      _ _。因此欲除去硝酸钾中的少量氯化钠，可采用_      方法
（3）由甲、乙得出：          也会影响固体物质溶解度曲线的陡斜程度。

以下是某化学兴趣小组实施的从硝酸钾、氯化钠、氯化钾的混合物（其中氯化钠和氯化钾的质量和小于总质量的3%）中分离出硝酸钾的实验步骤：（三种物质的溶解度曲线见右图）

Ⅰ．用托盘天平称得样品的总质量为87.5g；
Ⅱ．配制成80℃左右的饱和溶液；
Ⅲ．将热饱和溶液冷却至室温（20℃）后进行过滤，并用少量水洗涤2—3次；
Ⅳ．取出过滤器中的固体，干燥后分装。
请回答以下问题：
（1）用天平称取87.5g样品时，砝码应放在天平的  ▲ 盘；
（2）某同学发现，无论将称量物还是砝码放置于托盘中时，天平均不发生偏转，原因是 ▲
A．天平未放置于水平桌面上
B．天平没有调零
C．托盘下的垫圈未取下
D．游码未归零
（3）将这些样品制成80℃左右的热饱和溶液，约需  ▲ 水（填序号）；
A．12.5mL    B．50 mL    C．100 mL    D．112.5mL
（4）该实验中，玻璃棒除了用于搅拌和引流外，还用于  ▲ ；
（5）步骤Ⅲ中，只能用少量水洗涤固体的原因是  ▲ ；
（6）过滤并洗涤后，氯化钾存在于   ▲  中；
（7）如果实验中热饱和溶液未完全冷却至室温就进行过滤将会影响晶体的产量，理由是   ▲  。