初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

某校兴趣小组对氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后的有关问题，进行了如下探究，请同学们一起参与此次探究之旅。
（1）探究一：判断氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后是否恰好完全中和？
【方案设计】小丽、小林两位同学设计了如下方案进行探究：

方案设计者	方案步骤	方案预估现象	方案预估结论
小丽	用一根洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液沾在pH试纸上，把试纸呈现的颜色与标准比色卡对照	pH=7	恰好完全中和
小林	取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加稀硝酸和硝酸银溶液	有白色沉淀生产	盐酸过量，没有完全中和

【方案评价】请判断以上设计的两个方案中，           同学的方案是正确的。
【方案反思】请分析另一个方案错误的原因：                               。
（2）探究二：氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后，所得溶液中溶质的成分是什么？
【作出猜想】小亮猜想：溶质有NaCl、HCl、NaOH
小丽猜想：溶质只有NaCl
小林猜想：溶质有NaCl、HCl
你的猜想：溶质有                         （填化学式）
小丽认为小亮的猜想是错误的，她的理由是                          。
【实验设计及验证】请你将下列实验报告填写完整：

实验操作	实验现象	实验结论
取反应后的溶液于试管中，加入碳酸钠溶液		小林猜想正确
	有蓝色沉淀生成	你的猜想正确

 

实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题1】该样品中含有那些物质？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：全部是NaOH     猜想Ⅱ：已完全变质，该样品中只含Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：部分变质，该样品中含有        ①    。
【查阅资料】CO₂在饱和碳酸氢钠溶液中几乎不溶解。
【实验探究1】为确定该样品的成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。

实验操作	实验现象	实验结论
1）取少量样品溶于水，加入 ②	白色沉淀产生	该反应的化学方程式：③   氢氧化钠已经变质
2）将上述反应后的混合物过滤，取滤液加入④	⑤	证明猜想Ⅲ正确

回答下列问题
（1）实验室中，氢氧化钠固体应怎样保存?  ⑥   
（2）用酚酞试液  ⑦   (填“能”或“不能”)检验氢氧化钠变质。
（3）若取少量的固体溶于水， 滴加几滴稀盐酸，没有气泡产生。__⑧___(填“能”或“不能”)证明氢氧化钠固体没有变质。
【提出问题2】如何测量该部分变质样品中碳酸钠的质量分数？
【实验探究2】小红同学设计如图所示装置（铁架台略去），实验在20℃，101kPa下进行，步骤如下：

①按图连接好装置；
②检查装置气密性
③用托盘天平准确称取该样品2g，放入A中试管内，向B中集气瓶中倒入饱和碳酸氢钠溶液至瓶颈处；
④向分液漏斗中加入稀硫酸，打开活塞，让稀硫酸滴入试管中至过量，关闭活塞。反应结束后，量筒中收集到饱和碳酸氢钠溶液224mL。
请回答下列问题：
（1）B中集气瓶盛放的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替，其理由         ⑨         
（2）试管中原有的空气对实验结果没有明显影响理由是      ⑩       
（3）变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为  ⑪  （20℃，101kPa下，22.4L二氧化碳的质量为44g）
【拓展提高】已知Na₂CO₃溶液与稀硫酸反应先生成NaHCO₃，当Na₂CO₃全部转化为NaHCO₃后，生成的NaHCO₃能继续与稀硫酸反应生成CO₂。现向样品中加一定量的稀硫酸，反应后产生无色气体并得到X溶液。请分析推断反应后所得X溶液的溶质，其所有的可能组成Na₂SO₄和NaHCO₃、     ⑫  、         。

下图是某兴趣小组设计的四个实验装置，其中实验不能够成功的是

A．实验①证明CO2能与NaOH溶液反应

B．实验②鉴别化肥为铵态氮肥

C．实验③探究铁生锈的两个条件

D．实验④用浓硫酸干燥氨气

通过实验对草酸（相对分子质量是90）进行如下研究。
【查阅资料】①浓硫酸常作干燥剂    ②浓NaOH溶液常用于吸收CO₂气体
③无水硫酸铜吸水后由白色变为蓝色 ④氯化钯（PdCl₂）溶液遇CO产生黑色沉淀
【实验准备】选用下列实验装置（气密性良好，部分固定装置已略去）：

【实验I】检验草酸分解的产物。

实验步骤	实验现象	实验结论及分析
（1）按A→H→E→C 连接仪器 （2）关闭K，点燃A处酒精灯	H中 E中澄清石灰水变浑浊 C中产生黑色沉淀，气球鼓起	草酸分解生成了CO2、CO和H2O ①E中反应的化学方程式是 ②C中气球的作用是

【实验II】取9 g草酸进行实验，测定生成物的质量并确定草酸的组成。

实验步骤	实验数据	实验结论及分析
（1）选择A、B、D、G装置组合进行实验 （2）鼓入过量的N2后，分别称量B、D、G的质量 （3）关闭K，点燃A、D处的酒精灯，至草酸完全分解 （4）熄灭A处酒精灯，通入过量的N2，熄灭D处酒精灯，再次分别称量B、D、G的质量	B装置增重1.8 g D装置中固体 质量减少0.8 g G装置增重4.4 g	①A、B、D、G装置的正确连接顺序是A→     →    →D ②向A中两次通入N2，其中 第二次的目的是 ③草酸的化学式是 ④反思：若用F代替B，则不能测定草酸的组成，其原因是

 

小王同学在厨房中发现一袋白色粉末状的食用物，包装袋上表示的化学成分字迹不清，于是他带到实验室探究其成分。（填空每空1分，计算3分，计9分）
【猜想与假设】
猜想1．可能是淀粉（不溶）        猜想2．可能是纯碱
猜想3．可能是食盐              猜想4．可能是            (俗称小苏打)
【查阅资料】小苏打溶液显碱性，与氯化钡溶液不反应，淀粉不溶解于水中
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取样，溶于适量的水	形成无色溶液	猜想      不成立
（2）取少量品尝	有涩味	不是
（3）向（1）的溶液中滴加酚酞试液	溶液变红	是纯碱

小华认为，实验（3）结论不准确，原因是                                        。小华进一步进行了如下实验，取28g所配溶液与50.2g氯化钡溶液混合，两物质签好完全反应。立即出现         ，由此他知道了该白色粉末是何物。过滤，所得滤液的质量为58.5g，试计算
（4）反应后生成的沉淀质量为    克。
（5）所得滤液中溶质的质量分数为多少？

在学习过程中，小明同学提出一个问题：“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是否也有多种可能？”
［猜想］碳与氧化铜反应生成的气体中：①只有CO₂；②既有CO，又有CO₂；③只有CO。
［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，小明初步设想用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄清石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检验。根据小明的设想，请你填空：
（1）若试纸不变色，澄清石灰水变浑浊，则只有CO₂；
（2）若试纸变成蓝色，澄清石灰水变浑浊，则既有CO，又有CO₂；
（3）若试纸_____________，澄清石灰水_____________，则只有CO。
［实验验证］经过思考之后，小明设计了下图实验装置：

实验步骤：（1）打开弹簧夹，先通一会儿纯净、干燥的N₂；
（2）关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热。
［结论］小明通过分析实验现象，确认猜想②是正确的，请你写出装置C中发生反应的化学方程式：_______________            ____________________________；
［反思与评价］（1）该实验开始前通一会儿N₂的目的是：_______________________；
（2）请从环保的角度分析该实验装置中的不完善之处_____________________________。

(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   。

小雨阅读课外资料得知：氯酸钾的分解可用二氧化锰、氧化铜等物
质作催化剂。于是，他对影响氯酸钾分解的因素及催化剂的催化效果产生了探究
兴趣。
【提出问题】氧化铜是否比二氧化锰催化效果更好？影响氯酸钾分解速率的因素有哪些呢？
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列几组实验。

序号	KClO3的质量	其他物质的质量	温度	氧气的体积	反应所需时间
①	2.0g		330℃	100mL	t1
②	2.0g	CuO   0.5g	330℃	100mL	t2
③	2.0g	MnO2  0.5g	330℃	100mL	t3
④	2.0g	MnO2     g	380℃	100mL	t4

（1）若t1     t2（填“＞”、“＝”、“＜”），说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。若要确定氧化铜是此反应的催化剂，还需探究反应前后，氧化铜的________________和________________不变。
（2）你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是                    。
（3）实验④中MnO₂的质量为    g，若t3＞t4，则化学反应快慢与温度的关系是                  。
（4）写出实验④所涉及的化学方程式                                 。

世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料，高达产量的20%～40%，某实验小组对铁的燃烧和锈蚀进行如下探究。
探究一：铁丝燃烧
如图1所示，取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端系上粗铜丝，另一端系一根火柴杆，点燃火柴杆待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中。观察到：Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧，且Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中的更剧烈；Ⅲ中铁丝没有燃烧。

（1）集气瓶中加入少量水的作用：                                     。
（2）为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧                                          。
（3）分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因                             。
探究二：铁粉腐蚀的条件
如图2所示，将所有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶（容积为146 mL）。当温度恢复至室温，量筒内水面高度不变时读数（此时广口瓶内氧气含量几乎为零），记录量筒的起始和最终读数以及所需时间如下表：

序号	样 品	量筒起始读数/ mL	量筒最终读数/ mL	所需时间/ min
①	1.0g铁粉、0.2g碳和10滴水	100	72	约120
②	1.0g铁粉、0.2g碳和10滴水和少量NaCl	100	72	约70
③

（4）实验①和②说明NaCl可以    （填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的过程。
（5）实验开始后，广口瓶温度上升，说明铁锈蚀是      （填“放热”或“吸热”）过程。
（6）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，实验③表格空白处样品的组成是           。
（7）该装置还可能用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算得出空气中氧气的体积分数约是     %（精确到小数点后1位），试分析该实验结果出现误差的原因               。

工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄。为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析。
【资料1】草酸晶体（H₂C₂O₄·3H₂O）在浓H₂SO₄作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄·3H₂OCO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是       （填字母编号）。

【资料2】碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物，可以吸收水分和二氧化碳；
【资料3】浓硫酸具有吸水性，可以干燥气体；
【资料4】氢氧化钠溶液和石灰水类似都可以与二氧化碳反应，但吸收能力比石灰水强
【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

（2）实验前应先                       。
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是       （填字母编号）。
a.浓硫酸        b.澄清的石灰水      c.氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是                        。
（5）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式                             。
【数据分析与计算】
【资料5】铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
铁的质量分数	77.8％	70.0％	72.4％

（6）称取铁红样品10.0 g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则        ＜ m ＜       。
②待充分反应、冷却后，将D中的固体放入足量的稀硫酸溶液中，产生氢气质量为0.27g，则此铁红样品中铁的质量分数是多少？[写出详细计算过程]
【实验评价】
（7）反思：请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷                  。

水通常是可用来灭火的，但有时水却是可引火的。同学们将少量超氧化钾(KO₂)粉末用棉花包裹没有任何变化。(已知棉花和超氧化钾不反应)但如果将少量水滴到包有超氧化钾粉末的棉花上，则棉花迅速发生剧烈的燃烧(比在空气中燃烧还剧烈)。同学们对此产生好奇，在老师的指导下，完成了如下实验探究。
【提出问题】     。
【猜想与假设】1．超氧化钾和水反应生成     。2．     。
【设计与实施】为了验证猜想，有同学提出如下实验方案：向盛有KO₂的试管中滴加适量水，若看到有气泡产生，证明猜想1成立。在上述实验的试管口拴上一个气球，若气球变鼓，证明猜想2成立。你是否同意该实验方案，你的理由是     。
在老师的指导下，同学们又进一步完善该方案并用下图所示装置进行实验验证。

【实验结论】超氧化钾与水发生的化学反应，满足了棉花燃烧的条件。

某课外活动小组的同学查阅资料得知，传统腌制松花蛋的主要配料是氧化钙、纯碱和食盐。小组同学将这三种物质混合后加入适量的水搅拌、过滤得滤渣和滤液，对滤液中溶质的成分进行探究。
【猜想与假设】
甲同学认为：可能是NaCl、Na₂CO₃、Ca(OH)₂
乙同学认为：可能是NaCl、NaOH、Na₂CO₃
丙同学认为：可能是NaCl、NaOH、Ca(OH)₂
丁同学认为：可能是NaCl、NaOH
请回答20～22题。
【交流与评价】
（1）经过讨论，大家一致认为_        同学的猜想不合理。
【活动与探究】
（2）乙同学取原滤液向其中倾倒一定量的稀盐酸观察到有大量气泡产生，于是得出该滤液中的溶质是NaCl、NaOH、Na₂CO₃的结论，证实了自己的猜想。丙同学取原滤液向其中加入Na₂CO₃溶液无现象，据此否定了自己的猜想；他又重新取原滤液，向其中加入CaCl₂溶液观察到_                        ，得出了和乙同学相同的结论。丁同学为了验证上述结论也取原滤液向其中滴加了少量稀盐酸，却发现无气泡产生。
【解释与结论】
（3）大家经过分析找出了丁同学所用试剂与乙同学相同，却没有看到气泡的原因。你认为可能的原因是                                            。经过上述四位同学的共同努力，大家终于对滤液中溶质的成分得出了正确结论。

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的研究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝   ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂ ③Cu₂O与稀H₂SO₄反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H₂SO₄，实验现象为       ，结论为红色固体中含有Cu₂O．
方案2 装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O．

（1）为确保探究的科学、合理、安全．实验中还应采取的措施有     ；（填序号）
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓H₂SO₄的洗气瓶
（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O．写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式                        
方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行     次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a，b应符合的数学关系式为     。

某学校实验小组的同学，在实验室里将稀硫酸和氯化钡溶液混合后，发现产生白色沉淀，他们将反应后的溶液进行过滤，得到滤液，滤液中溶质的成分是什么呢？于是他们进行了如下探究。
【提出问题】：反应后滤液中溶质的成分是什么？
【猜想与假设】：端端同学认为反应后滤液中的溶质是HCl
默默同学认为反应后滤液中的溶质是HCl、H₂SO₄
硕硕同学认为反应后滤液中的溶质是H₂SO₄和BaCl₂
【探究与交流】：：（1）请说出端端同学猜想的理由                                   ；
（2）上述哪位同学的猜想不正确         ；请说明理由                               ；
（3）默默同学为了证明自己的猜想，向反应后的滤液中加入几滴石蕊溶液，紫色石蕊溶液变红，于是认为自己猜想正确，请对他的结论进行评价                                       。
（4）经过同学们多次实验证明端端、默默的猜想都是错误的，滤液中的溶质应该是                。

过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等。某兴趣小组展开了深入的学习：【资料卡片】：

I、制备研究：下图是制备过碳酸钠的工艺流程。

请回答问题：
（1）操作A的名称是   ，若在实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒和 。
（2）生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是                    。
（3）加入较多的氯化钠的作用是                                               。
Ⅱ、纯度测定：测定过碳酸钠样品（杂质不溶于水）中2Na₂CO₃·3H₂O₂的质量分数。
小组同学设计了如下图所示实验装置（部分仪器略去），并进行实验。

【实验步骤】：
①连接仪器，检查装置的气密性；
②将过碳酸钠样品(2．20g)和少许黑色粉末均匀混合后
置于装置A中，在量筒中加满水；
③连接仪器，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入水；
④待装置A中不再产生气泡时，停止加水，并关闭活塞；
⑤待量筒中水面不再变化时，记录其中水面刻度；
⑥根据数据进行计算。
【实验分析及数据处理】：
（4）实验中，        ，则开始收集气体。
A．刚开始出现气泡时
B．当气泡均匀连续出现时
C．若用带火星木条放在导管口部，复燃时
（5）若量筒中收集到气体的体积是224mL（换算后质量约为0．32g），计算过碳酸钠样
品中2Na₂CO₃·3H₂O₂的质量分数为多少？[已知：Mr(2Na₂CO₃·3H₂O₂)＝314，保留到0．1%
【反思】：
（6）量筒中长导管的作用是