初中化学根据化学反应方程式的计算探究题

(8分) “侯氏制碱法”制得的纯碱(Na₂CO₃)中常含有少量氯化钠。某化学兴趣小组的同学拟测定某纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。
【方案一】沉淀分析法(如下图所示)。

（1）溶液M含有的溶质是CaCl₂和     ；沉淀N的化学式是     。
【方案二】气体分析法
称取该纯碱样品21.5g，加入到盛有150 g的稀盐酸的烧杯中，样品完全反应后，测得烧杯内混合物的质量为162.7 g。
（2）写出实验室检验反应中生成气体的化学方程式：     。
（3）求该纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。(写出具体计算过程)       。
（4）假如称量准确，通过计算得到的纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数比实际数值偏小，你认为其中可能的原因是     。

氢氧化钠固体如果密封不严，会发生变质，为探究学校实验室内某瓶氢氧化钠固体
变质情况，化学兴趣小组进行了如下实验：
（1）取少量该瓶固体样品置于试管中，向其中加入一种无色溶液，发现有气泡产生，该小组确定氢氧化钠已经变质，那么该小组同学加入的无色溶液可能是            
（2）为了继续探究氢氧化钠的变质程度，该兴趣小组同学取了10g样品，溶于足量水配成溶液，然后向溶液中滴加含足量氢氧化钙的溶液，恰好得到1g沉淀和500g溶液，请计算出最后所得溶液中溶质的质量分数为多少？（计算结果精确至0.1%）

将20g硫酸钠和氯化钠的混合物，加入到103.3g的氯化钡溶液中，完全反应后，过滤，所得到滤液的质量为100克．试计算：

（1）反应后生成白色沉淀质量为　　g．

（2）原混合物中氯化钠的质量分数为多少？（写出计算过程）

我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”，为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献。纯碱的用途非常广泛，某化学兴趣小组的同学对它产生了浓厚的兴趣，设计了如图两个实验，并对反应后试管中残留废液进行探究。

【实验1】往一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加无色酚酞溶液，观察到溶液变成 　 　色。

【实验2】往另一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，观察到的现象是 　     　。同学们对实验2反应后的废液中溶质成分进行探究。

【提出问题】废液中所含溶质是什么？

【作出猜想】猜想一：废液中的溶质可能是NaCl、HCl

猜想二：废液中的溶质可能是NaCl、Na₂CO₃

猜想三：废液中的溶质可能是 　　

【设计实验】同学们为验证猜想，设计了如下实验：

方案一：

实验操作与现象	反应方程式	实验结论
小芳取少量废液于试管中，滴加澄清石灰水，有白色沉淀产生		猜想二正确

方案二：小明取少量废液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，发现溶液不变红色，小明认为猜想一正确。

【进行讨论】同学们一致认为小明的实验结论不正确，理由是 　              　。

【进行总结】分析反应后溶液中溶质成分，除要考虑生成物外，还需考虑 　     　。

【拓展与应用】现有14.9克纯碱样品（含Na₂CO₃和NaCl的混合物），将其放入干净的烧杯中，加入89.5克水使其完全溶解，向所得溶液中缓慢加入一定溶质质量分数的稀盐酸（反应方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O）。产生气体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图所示，试回答下列问题：

（1）产生CO₂的质量为 　 　克。

（2）所用稀盐酸中溶质的质量分数是多少？　 　（写出具体的解题过程，下同）

（3）滴入稀盐酸至恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数是多少？

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                                          。

某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na₂CO₃）样品（只含NaCl杂质）中Na₂CO₃质量分数的实验方案．请回答下列问题：
小资料：碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物
（1）气体法。        
【原理思路】利用Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂，通过测量丙装置实验前后的质量得出CO₂质量，从而计算碳酸钠的质量分数。（不考虑原装置内空气的影响）
【实验分析】小科同学根据以上思路，设计了如图1的实验装置。

图1
①实验装置乙中盛放的试剂为　            　，
其作用是                                   ；
装置丁中碱石灰的作用是　       。（填字母）
A．吸收Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂ 
B．防止外界空气中二氧化碳进入丙中
C．干燥二氧化碳
②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的
质量分数　    　（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．
③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，你
认为他的理由是                               ，应该将装置甲中双孔橡
胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，
目的是                   ，其中NaOH溶液的作用是                  。

图2
（2）沉淀法．
【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数。
【实验步骤】①用托盘天平称取样品11．0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；
②加入过量的CaCl₂溶液充分反应。证明CaCl₂过量（即Na₂CO₃已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加           溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl₂过量；
③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10．0g，操作X的名称是       ，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量分数          （填写“偏高”“偏低”或“不变”）。  
④通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为　       。（写出计算过程，结果保留至0．1%，共3分）

为探究酸碱盐之间的反应，小红同学做了以下实验：在稀硫酸中加入了一定量的硝酸钡溶液。请回答：
（1）观察到的实验现象是              ，反应的化学方程式为                    ，分析实验现象，溶液中减少的离子是            （写离子符号）。
（2）小红同学在稀硫酸中加入硝酸钡溶液时，硝酸钡溶液可能过量，检验溶液中含有少量
硝酸钡的方法是                                                    。
（3）在98g质量分数为10%的稀硫酸中加入100g硝酸钡溶液，恰好完全反应，所加硝酸钡溶液中溶质的质量分数是           （计算结果精确到0．1%）。
（4）若要配制98g质量分数为10%的稀硫酸，需要质量分数为98%的浓硫酸（密度为
1．84g/cm³）       mL（计算结果精确到0．1）。在实验室用浓硫酸配制稀硫酸的主要步骤有：计算、            、混匀、冷却至室温装瓶，并贴上标签。

过碳酸钠（Na₂CO₄）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验。
【实验目的】测定过碳酸钠样品（含有的杂质不溶于水且不与酸反应）的纯度。
【实验原理】2Na₂CO₄+ 4HCl → 4NaCl + 2CO₂↑+ O₂↑+ 2H₂O
【实验装置】

【交流与讨论】
①甲同学认为测定产物中O₂的体积即可测定样品的纯度。装置②的作用是：（15）；装置③的作用是：（16）；
②乙同学认为测定产物中CO₂的质量（即反应前后装置②的质量差）就可测定样品的纯度。但利用上述实验装置测得CO₂的质量并计算样品的纯度，结果会偏高，你认为原因可能是；（17）（填序号）
A．浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体被装置②吸收
B．二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置②中冷凝而被吸收
C．装置①、②内空气中的二氧化碳被装置②吸收
③丙同学提出了一种新方案，得到了大家的一致认可：称取样品12.5g，滴加足量浓盐酸至样品反应完全，再将烧瓶中所有的液体蒸发、结晶、烘干，得到0.2mol氯化钠。则该样品的中过碳酸钠的质量分数为多少？（写出计算过程）

化学是一门以实验为基础的科学，实验是科学探究的重要手段。

（1）完成“探究某种盐的性质”实验，填写下表。

试管序号	甲	乙	丙
实验操作
实验现象	红色溶液	白色沉淀	无色气体
实验结论	该盐是 　       　（选填“NaCl”“Na2CO3”“Na2SO4”），其水溶液呈 　   　性。
实验解释	丙中发生反应的化学方程式：　            　。
实验计算	全班同学完成试管乙实验，共消耗质量分数为10.4%的BaCl2溶液50g，实验后最多收集到 　    　g白色沉淀。

（2）处理“CO₂的实验室制取与检验”实验废液。全班同学完成该实验共产生1000g含HCl废液（固体已除，大理石中杂质未参加反应），不能直接排放。

【实验方案】先测定废液中HCl的质量分数，再用熟石灰处理废液至中性。

【实验操作】

①称量 　 　g NaOH固体，溶解，配制30g 5%的NaOH溶液。

②取100mL小烧杯，倒入20g废液样品，插入pH计测定溶液的pH，向废液样品中逐滴加入5%的NaOH溶液。实验过程中溶液pH变化如图所示。

③投入 　 　g熟石灰处理剩余废液（写出计算过程）。

【实验反思】有同学提出也可以根据盐酸具有挥发性直接加热废液除去杂质HCl，并得到CaCl₂。写出你的观点及理由：　                         　。

油条是人们喜欢的早点，中国油条的传统加工配方是用明矾（KAl（SO₄）₂）作为膨松剂，明矾常引起铝残留影响人体健康问题，现在的膨松剂常用臭粉（碳酸氢铵）、小苏打。
（1）油条中的主要营养素是油脂和       
（2）“铝残留影响人体健康”中的铝是指     （选填“原子”或“元素”或“单质”）
（3）已知某膨松剂含碳酸氢铵、碳酸氢钠中的一种或两种，兴趣小组对该膨松剂进行如下探究：
【查阅资料】① 2NaHCO₃ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑； NH₄HCO₃ NH₃↑+H₂O+CO₂↑。
②氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。浓硫酸可用于吸收氨气。
③ 碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，能作干燥剂，和二氧化碳反应，不与氨气反应。
实验I：探究膨松剂的成分
按下图所示连接好装置。

实验记录

实验操作	主要实验现象	实验结论 及解释
①	检查装置的气密性		装置的气密性良好
②	点燃酒精灯。	试管中白色固体减少，红色石蕊试纸   ，澄清石灰水变浑浊。	有二氧化碳和氨气生成
③	继续充分 加热	试管中仍有固体。

 
得出结论：该膨松剂的成分为             （写出化学式）。
实验II：探究产生气体的量
①测定二氧化碳的质量：如下图所示装置（气密性良好，各装置中的试剂为足量）。

将8g膨松剂装入装置B中，加热前，先对已连接好的装置A、B和C通一段时间的空气，再连接装置D、E；加热过程中，装置C的作用是             ；停止加热后，继续通入一段时间的空气，目的是          。实验中，测定实验前后装置          （填字母序号）的质量，其质量差即为样品产生的二氧化碳气体的质量。若没有装置A，可能会造成测定结果         （填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
②测定氨气的质量：将上图装置中          （填字母序号） 的连接顺序为对调。另取8g膨松剂装入装置B中，通过测定实验前后盛有浓硫酸的试管质量，其质量差即为样品产生的氨气的质量。若该装置的质量增加了1.36g，则同时共产生二氧化碳质量是多少？ （有计算过程，结果精确到0.01）

化学兴趣小组的同学对"影响金属与盐酸反应的剧烈程度的因素"进行了探究
【提出问题】金属与盐酸反应剧烈程度受哪些因素的影响？
【作出猜想】a、可能与金属本身的性质有关
b、可能与盐酸的浓度有关
【设计探究】实验所用金属均已用砂纸打磨．
实验（1）为探究猜想a，小组同学分别在两支试管中放入相同质量的锌片和铁片，然后分别加入相同尝试和质量的稀盐酸，观察到放锌片的试管中立即产生大量气泡，放铁片的试管中只产生少量气泡，发生反应的化学方程式有．
从实验现象可判断：金属活动性 $Zn$ $Fe$（填"＜""=""＞"）．
得出结论：金属与盐酸发生反应的剧烈程度与金属本身性质有关，金属的活动性与反应的剧烈程度的关系是．
实验（2）为探究猜想b，小组同学设计如图的装置进行实验，其中注射器的作用是．所用药品，实验数据如下表：

实验编号	选用金属（均取2g）	盐酸质量分数（均取50mL）	每分钟产生氢气的体积/mL
1分钟	1﹣2分钟	2﹣3分钟	3﹣4分钟	4﹣5分钟	前5分钟共收集气体
Ⅰ	锌片	15%	2.9	16.9	11.0	9.2	7.6	48.5
Ⅱ	锌片	5%	1.6	8.4	5.9	4.8	3.7	24.4

得出结论：金属与盐酸发生反应的剧烈程度与盐酸的浓度有关，其关系是．
【反思评价】根据表一中实验Ⅱ数据分析，请描述锌与盐酸发生反应快慢的变化情况并解释原因                                                                          
通过以上探究，你认为金属与盐酸反应的剧烈程度可能还受哪些因素的影响（写一条即可）．
【拓展延伸】很多金属不仅能与酸反应，也能与盐酸溶液反应，现将a g铁钉投入到 $CuS{O}_4$溶液中，反应一段时间后，将固体取出洗净、烘干，称重为b g，则生成铜的质量为　 ．

2014年12月28日，郑州地铁1号线投入试运营，不但缓解了市内交通压力，也改善了我市空气质量。
I．地铁站里氧气含量的测定
地铁站里氧气的含量应与地面保持一致。现有一瓶从地铁站里收集到的空气样品，康康利用如图实验装置测定样品中氧气的含量。请指出测定时需要注意的事项。（至少3条）

Ⅱ，铁的冶炼
地铁的修建需要大量的钢材。康康用下图装置模拟炼铁的化学原理，请写出反应的化学方程式：                                    。为了提高CO的利用率，你将怎样改进此装置？

Ⅲ．金属材料在地铁方面的应用 在地铁修建过程中使用了大量的金属材料
（1）地铁入口处的雨篷骨架用铝合金而不用纯铁的原因是         。
（2）钢轨用锰钢的原因是     。
（3）出口处的广告架是金属经焊接而成的，焊条的熔点     （填“＞”、“＝”或“＜”）组成焊条的纯属金属的熔点。
Ⅳ．金属的活动性
康康到工地了解了部分金属材料的防锈问题。技术人员告诉他，采用镀锌钢管做水管时，最好不要用铜质接头。为了探究这三种金属的活动性，康康把等表面积的铁片和锌片放入硫酸铜溶液中（如图所示）。

请回答：
（4）如何判断它们是否发生了化学反应？
（5）甲试管中反应前后溶液的质量（填“增重”、“不变”或“减轻”），乙试管中发生反应的化学方程式为                    。
（6）上述实验不能够完全证明三种金属的活动性，需要补充的实验操作是        。
Ⅴ．郑州地铁1号线每车次运送乘客约1800人，走同样的路线，CNG公交车每车次消耗天然气akg（以甲烷计算），每辆CNG公交车运送乘客以60名计。若乘CNG公交车的乘客均改乘地铁1号线，则地铁每运行一车次，可减少二氧化碳排放多少千克？ 

某化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行探究，查阅资料如下：
1、该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；
2、牙膏中其它成分遇到盐酸无气体生成；
3、碱石灰的主要成分为生石灰和氢氧化钠固体。
利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定B中生成的BaCO₃沉淀的质量，以确定碳酸钙的质量分数。请回答下列问题：

（1）B中反应生成BaCO₃的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）C装置的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是　　　　　　（填序号）。

A．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体

B．滴加盐酸不宜过快

C．在A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

D．在A~B之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

（4）有同学认为该装置测定出来的碳酸钙质量分数会偏低，他的理由是             
 　　　　　　　　　，解决方法是            　　　　　　　     。
（5）某同学认为不必测定B中生成的BaCO₃质量，将B中的Ba（OH）₂溶液换成浓H₂SO₄ ，通过测定C装置反应前后的质量差也可以测定CaCO₃的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO₃平均质量为3.94g 。请计算样品中碳酸钙的质量分数。（写出计算过程）

同学们对Na₂CO₃溶液也能使酚酞试液变红产生了兴趣。请你一同参与以下的实验探究。
【提出问题】碱溶液使酚酞试液变红，是因为碱在水中解离出OH^﹣。Na₂CO₃属于   （选填“酸”、“碱”、“盐”）；那么Na₂CO₃溶液中究竟是哪种粒子使酚酞试液变红呢？
【进行实验】同学们取了三份酚酞试液进行下图实验

（1）实验I的目的是为了　        　；
（2）实验Ⅱ加入蒸馏水的目的是探究水分子是否能使酚酞试液变红，小明同学认为实验Ⅱ没必要做，你认为小明的理由是　               　；
（3）实验Ⅲ滴入Na₂CO₃溶液，振荡，酚酞试液变红，向变红后的溶液中再滴加过量的CaCl₂溶液，振荡，红色逐渐消失，同时观察到生成　 　。
【得出结论】溶液中的CO₃^2﹣使酚酞试液变红；
【交流反思】（4）老师看了同学们的探究结论说：“Na₂CO₃溶液使酚酞变红也是由于溶液中存在OH^﹣。”你认为Na₂CO₃溶液中存在OH^﹣的原因可能是　       　。
【拓展应用】同学们称取10g纯碱（杂质只有氯化钠）固体，将其加入50g稀盐酸中，恰好完全反应，使气体全部放出（忽略CO₂在水中的溶解），得到氯化钠溶液56.7g。请计算：①反应中产生的CO₂的质量；②纯碱中Na₂CO₃的质量分数。(请写出解题过程)

某化学课外活动小组在实验室配制石灰水时，因发现烧杯底部有固体未溶解，对熟石灰样品的主要成分进行了探究。请你参与讨论并完成实验报告。
【提出问题】针对该熟石灰样品的成分，同学们展开了讨论，小明认为溶解后剩余固体为变质后的难溶性物质，变质的化学方程式为     。小华同学不同意他的判断，你认为小华同学的理由是     。
【进行猜想】猜想一：熟石灰样品成分是Ca(OH)₂；
猜想二：熟石灰样品成分是CaCO₃；
猜想三：你认为熟石灰样品成分还可能是     。
【实验与结论】请你通过实验验证你的猜想：

实验步骤	实验现象	实验结论
①取小烧杯中的物质进行     （填操作名称），得到固体和液体。		猜想三正确
②向①所得液体中加入适量     溶液；	溶液变红
③向①所得固体中加入适量稀盐酸。

【拓展与应用】
（1）小组同学反思了熟石灰变质的原因，在初中化学我们所学过的物质中还有     （举一例）等也具有这样的性质，认识到这两种物质都应     保存。
（2）小明想测定样品中Ca(OH)₂的质量分数，称取上述0.5g样品，加足量水使之充分溶解，搅拌过滤后，在实验室用pH试纸和配制好的10%盐酸溶液进行实验，实验数据记录见下表。

加入盐酸溶液的质量/g	0	2.5	3.65	6
样品的pH	12	11	7	2

①当pH=2时，溶液中所含的溶质是     （写化学式）。
②求样品中Ca(OH)₂的质量分数。