初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

获悉某处矿井中瓦斯报警器发出警报后，学校兴趣小组请求该矿井安全监测人员提供了少量气体样品，进行成分探究。兴趣小组经资料查询，通常瓦斯气体可能含有CO、CO₂、CH₄等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种，小组组长初步设计了如下实验方案供大家讨论：

（已知：CH₄+4CuO $\frac{\underset{¯}{△}}{}$4Cu+CO₂+2H₂O）

（1）同学甲认为，氧化钙的作用是防止空气中的CO₂和H₂O对实验造成干扰，小组成员一致同意；

（2）同学乙认为，若装置C中CuO变红，则除了甲烷与CuO可能发生反应外，还可能发生的反应是　　（用化学方程式表示）；

（3）同学丙认为，欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重，说明混合气体中含有CH₄的思路不严密，认为需要在　　（填序号）间再增加一个D装置（编号为F），才能证明含有CH₄；

（4）同学丁认为，B装置可有可无。说说你的看法和理由：　　；

（5）同学戊认为，该装置存在着　　重大安全隐患，小组成员一致同意。

综合上述讨论，兴趣小组将经过安全处理后的混合气体，通过改进后的装置进行了实验探究，请根据实验现象和数据填写结论：

装置	实验现象/数据	实验结论
A	石灰水变浑浊	通过实验现象和数据，小组成员一致认为该气体样品中含有　　。
B	无明显现象
C	黑色粉末变成红色
D	装置D增重3.6g
E	装置E增重4.4g

某学习兴趣小组研究发现铜锈[Cu ₂（OH） ₂CO ₃]在加热后，除有CO ₂和水蒸气产生外，在试管的底部还有黑色的粉末生成，他们通过实验研究了黑色粉末的成分和所产生的气体。请填空。

（1）提出问题：黑色粉末是什么？

（2）猜想：黑色粉末可能是：

a．炭粉      b．氧化铜      c． 　            

（3）查阅资料：炭粉和氧化铜均为黑色粉末，其中炭粉不与稀硫酸反应，也不溶于稀酸，而氧化铜可与稀酸反应而溶解。写出氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式： 　                   。

（4）设计实验方案：向试管中的黑色固体滴加足量的 　           （填"化学式"）溶液，充分反应后，观察固体的溶解情况和所得溶液的颜色。

（5）现象与结论：

如果猜想a正确，则现象为 　                   ；若现象是 　            ，则猜想b正确；假如现象为 　              ，则猜想c正确。

实验室有一瓶标签模糊的烧碱溶液，小杰设计实验测定了其溶质质量分数．请根据如图所示的实验过程和提供的数据进行分析和计算．（注：滴入酚酞试液的质量忽略不计）

（1）将稀盐酸逐滴滴入锥形瓶的过程中，应边滴加边摇动锥形瓶，当观察到溶液颜色恰好 　　时，停止滴液，反应所消耗稀盐酸的质量为 　　g．

（2）通过计算确定该瓶烧碱溶液的溶质质量分数．（写出计算步骤）

（3）问题讨论：小红做同样的实验得到的结果比小杰得到的结果偏小，从实验操作的角度分析产生这种误差的原因可能是 　　（填写一条即可）

某化学拓展课堂的主题是：探秘氯化钠样品。

主题Ⅰ：探究氯化钠样品中杂质的成分

已知所提供的氯化钠样品中，可能含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙中的一种或几种杂质。甲同学的实验探究过程记录如下：

根据以上实验信息，甲同学得出结论：此氯化钠样品中含有的杂质是硫酸钠。

[实验分析]

（1）步骤①中加入适量NaOH溶液的目的是　　。

（2）乙同学认为步骤③中不需要加入足量稀盐酸，你是否同意他的观点？　　（选填“同意”或“不同意”），请说明原因　　。

主题Ⅱ：测定氯化钠样品中氯化钠的质量分数

确定了氯化钠样品中杂质的成分后，甲同学对样品中氯化钠的质量分数进行测定。称取20.0g氯化钠样品于烧杯中，加足量的水充分溶解，再向其中加入氯化钡溶液至不再产生沉淀为止，沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量，其质量为2.33g。请计算该样品中氯化钠的质量分数。（写出计算步骤，计算结果精确到0.1%）

如图1是某品牌化肥标签，为了验证该化肥的含氮量，分析和实验如下：

（1）通过列式计算判断此标签是否有错误。（计算结果保留至0.1%）

（2）根据国家标准碳铵化肥中碳酸氢铵含量不得低于95%．某实验小组为了验证该化肥是否合格，利用图2装置进行了三次试验（假设杂质不发生反应），实验结果如下：

实验次数	1	2	3	平均值
样品的质量/g	16.0	16.0	16.0	16.0
浓硫酸增加的质量/g	3.41	3.39	3.40	3.40

①小华同学认为反应后浓硫酸增加的质量是氨气的质量，反应为2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄．根据小华的分析，该化肥中碳酸氢铵的质量分数为　　（计算结果保留至0.1%）。

②小青同学认为小华的计算结果不能说明该化肥是否合格，理由是　　。根据小青的分析，列式计算该化肥中碳酸氢铵的质量分数，并判断该化肥是否合格。（计算结果保留至0.1%）

对放置一段时间后的生石灰样品进行实验。

①取少量样品放入水中，有较多热量放出，滴加酚酞后呈　　色。

②另取少量样品，进行实验：

Ⅱ中氢氧化钠与稀盐酸反应的化学方程式是　　。

Ⅲ是将CO₂通入B中，写出B中发生反应的化学方程式　　。

Ⅳ的操作名称是　　；C中一定含有的溶质是　　。

③由上述实验能确定原样品中含有的物质是　　。

实验室制取气体常用的发生装置如图所示，回答下列问题。

（1）小刚选择A装置作为制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为　　，小明选择B装置也能作为制取氧气的发生装置，其理由是　　。与A装置相比，B装置具有的优点是　　。

（2）某实验小组的同学们在进行“二氧化碳的实验室制取和性质”的实验活动时，选取上述装置制取二氧化碳气体后，产生了许多废液。于是他们在课外兴趣小组活动时对废液的成分进行了如下探究：

[提出问题]废液的主要成分是什么？

[猜想与假设]小红的猜想：废液中只有CaCl₂；小丽的猜想：废液中还有HCl。

[查阅资料]CaCl₂溶液呈中性。

[设计与实验]①小红做了一组对比实验：取等质量的废液和CaCl₂溶液分别于两支试管中，各滴加2滴酚酞溶液后，发现溶液都不变色，认为自己的猜想是正确的。大家经过讨论，认为小红的猜想不正确，理由是　　。

②针对小丽的猜想，同学们进行了如下实验探究：

实验方案	一	二	三
实验操作
预期的现象	与标准比色卡对比pH＜7		白色沉淀
实验结论	废液中含有HCl	废液中含有HCl	废液中含有HCl，反应的化学方程式为　　。

③小牛对上述探究活动思考后，认为利用酸的化学性质还可以设计不同方案探究小丽的猜想：

操作步骤	预期的现象	实验结论
取适量废液于试管中，加入　　。		废液中含有HCl

[解释与结论]同学们根据以上实验，讨论得出废液的主要成分是CaCl₂和HCl。

[评价与反思]实验结束后，同学们对探究活动进行了如下反思：

①小强认为方案一中存在操作错误，错误的操作是　　。

②小敏认为方案三不足以证明废液中含有HCl，理由是　　。

③大家一致认为实验后的废液不能直接排放，理由是　　（写一点）。要想从废液中得到CaCl₂固体，可采用的方法是　　。

某白色固体甲的主要成分为NaCl，可能含有MgCl₂、KCl、BaCl₂和NaOH中的一种或几种杂质，为检验白色固体甲的成分并除去其中杂质，进行如下实验：

（1）写出生成白色固体丙的化学方程式　　；

（2）向无色溶液D中加入过量稀盐酸的目的是　       ；

（3）分析上述实验可知，白色固体甲中一定没有的物质是　　；

（4）若用上述实验中的A、B、C、D四种溶液鉴别稀H₂SO₄和NaOH溶液，分别取样后，按如图所示操作进行实验，就能达到鉴别目的是实验　　。

某化学兴趣小组为研究酸的化学性质，他们将一定量稀硫酸加入到盛有少量CuO的试管中，观察到黑色粉末全部溶解，溶液呈 　　色，该反应的化学方程式为 　　。为进一步确定反应后所得溶液中的溶质成分，他们进行了以下实验探究。

【提出猜想】猜想一： 　　；猜想二：H ₂SO ₄和CuSO ₄

【资料查询】CuSO ₄溶液呈弱酸性，加入Zn粒时有极少量的气体产生。

【实验探究】为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如下实验方案。

方案一：取所得溶液少许于试管中，滴入石蕊试液，振荡，若观察到溶液显红色，则猜想二正确。

方案二：取所得溶液少许于另一支试管中，加入足量Zn粒，若观察到产生大量气体、 　　等现象，则猜想二正确。

【讨论交流】A、经过讨论，大家一致认为方案一是错误的，其理由是 　　。

B、要使由H ₂SO ₄和CuSO ₄组成的混合溶液中的溶质只有CuSO ₄，可向其中加入过量的 　　（填序号）。

a、CuO       b．Cu（OH） ₂    c、Cu          d．Cu（NO ₃） ₂

【拓展探究】某混合溶液由硫酸和硫酸铜溶液组成。上述小组同学又进行了如下实验：取124.5g该混合溶液于烧杯中，然后将120gNaOH溶液分六次加入其中，毎次充分反应后称量所得溶液的质量，所测数据如下表所示。

	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	第6次
加入NaOH溶液的质量/g	20	20	20	20	20	20
反应后溶液的质量/g	144.5	164.5	179.6	189.8	200	220
每次产生沉淀的质量/g	0	0	m	n	9.8	0

计算：

（1）上述表格中产生沉淀的质量：m＝ 　　，n＝ 　　。

（2）所加NaOH溶液中溶质的质量分数。

（3）第5次加入NaOH溶液充分反应后所得溶液中溶质的质量分数。

某化学课外活动小组测定长期放置的铁粉中铁单质的百分含量．他们准确称量两份质量各为10.0g的铁粉样品，分别进行如下操作：

（1）如图所示甲同学记录天平砝码和游码的数据为54.0g．将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，天平是否平衡（不考虑空气浮力）　　（填“是”或“否”）；要想获取实验的相关数据，后面必须的操作是　　（假设气球不破裂且能恢复原状）．

A、打开弹簧夹a放出气体                         B、取下砝码

C、向右拨动游码至天平平衡                       D、向左拨动游码至天平平衡

（2）乙同学把10.0g铁粉样品加入到足量的硫酸铜溶液中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体10.8g，计算该样品中铁单质的百分含量．（写出计算过程）

已知某溶液中的溶质可能是HCl、NaOH、CaCl ₂中的一种或两种，为确定该溶液中溶质的成分及含量，进行以下实验。

（1）取少量溶液与试管中滴入2滴无色酚酞，酚酞不变色，溶液中一定不存在 　　。

（2）为了进一步测定成分及含量，重新取120g溶液于烧杯中，逐滴加入20.0%的Na ₂CO ₃溶液，测得滴加溶液的质量与产生沉淀的关系（图1）和滴加溶液的质量与烧杯中溶液的pH关系（图2）。

（已知：向盐酸中滴加碳酸钠溶液发生反应为：Na ₂CO ₃+2HCl＝2NaCl+H ₂O+CO ₂↑；CaCl ₂溶液呈中性。）回答下列问题：

①该溶液中溶质的化学式为 　 　。

②计算溶液中各溶质的质量分数。（写出计算过程）

③m ₁＝ 　 　g；m ₂＝ 　 　g。

草酸（H₂C₂O₄）又名乙二酸，是一种有机酸，易溶于水，广泛存在于植物源食品中。草酸不稳定，在浓硫酸的催化作用下，草酸固体受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究：

[提出问题]生成物中有哪几种碳的氧化物？

[实验猜想]猜想1：只有CO；

猜想2：只有　　（填化学式）；

猜想3：含有CO和CO₂。

[设计实验]基于猜想3，根据CO和CO₂的性质，兴趣小组同学设计了如下实验：

[实验探究]

（1）观察到A装置中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有CO₂气体生成，请写出A装置中的化学反应方程式：　　；

（2）有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO：

①C装置澄清石灰水不变浑浊，F装置中出现　　的现象；

②E装置中出现　　的现象。

[实验结论]通过实验探究证明：猜想3成立。

草酸分解的化学方程式是　　。

[问题讨论]

（1）B装置的作用是　　；

（2）C装置的作用是　　；

（3）该试验装置的设计还有一处明显不足（实验前已排尽装置内的空气），请提出改进措施　　（任写一条）。

铜是一种常见的金属，在生活、生产中有广泛的应用．

（1）电气工业上常用铜作电缆的内芯，是利用铜具有良好的 　　性；

（2）铜是一种不活泼的金属，但铜制品长期露置在潮湿空气中，表面变绿色，即生成了"铜绿"[化学式：Cu _x（OH） _yCO ₃]．

小明和小丽为了探究"铜绿"的组成，查阅资料："铜绿"受热易分解生成CuO、CO ₂和H ₂O．他们进行如下实验：称取22.2克"铜绿"，充分加热至固体质量不再改变，把产生的气体全部依次通过足量浓硫酸和足量氢氧化钠的溶液，发现浓硫酸增重1.8克，氢氧化钠溶液增重4.4克．

根据以上实验．他们推断出：x＝ 　　，y＝ 　　；铜与潮湿空气中变成"铜绿"的化学方程式是 　　；

（3）小明和小丽分别取24.0克氧化铜，用CO还原制铜，小明得到19.2克红色固体，小丽得到20.8克红色固体．他们质疑：为什么两人得到的红色固体质量不相等？

查阅资料：

Ⅰ．CO还原CuO时也可产生红色的氧化亚铜（Cu ₂O）

Ⅱ．Cu ₂O+H ₂SO ₄（稀）═Cu+CuSO ₄+H ₂O

他们分析推断：

①一致认为 　　（填"小明"或"小丽"）的产物中没有Cu ₂O；

②用CO还原a克Cuo得到红色固体b克，若红色固体为Cu和Cu ₂O的混合物，则a与b的数量关系是 　   ；

③还可以简单的实验验证红色固体是否有Cu ₂O，请简述操作、现象及结论： 　　．

碱式碳酸镁[Mg₂（OH）₂CO₃]和过氧化镁（MgO₂）都是重要化工原料。

Ⅰ．以Mg₂（OH）₂CO₃为原料，制备产品MgO₂的步骤如下：

（1）煅烧：煅烧Mg₂（OH）₂CO₃得到三种氧化物，其中一种常温下是气体，且能使澄清石灰水变浑浊，煅烧时反应的化学方程式为　　。

（2）转化：向所得固体中加双氧水充分搅拌，发生反应MgO+H₂O₂＝MgO₂+H₂O，温度升高，说明该反应　　热量（填“放出”或“吸收”）。其他条件相同，煅烧温度、煅烧时间不同，所得MgO对MgO₂产率（产率＝×100%）的影响分别如图1所示，则最佳的煅烧温度为　　℃、煅烧时间为　　小时。

（3）分离：得到产品。

（4）测定：假设产品中仅少量MgO，某小组设计图2装置，通过测定生成O₂体积，计算MgO₂的质量分数。

已知：a．MnO₂与稀盐酸不反应             b．MgO₂+2HCl＝MgCl₂+H₂O₂

          c.2MgO₂2MgO+O₂↑        d．MgO+CMg+CO↑

①仪器M的名称是　　，MnO₂的作用是　　。

②相同条件下，　　能使测定结果更准确。（填图2中“装置A”或“装置B”）

③实验室用溶质质量分数为37%、密度是1.18g•mL^-1的浓盐酸配制10%的稀盐酸110g，需要水　　mL．（水的密度是1g•mL^﹣1，计算结果保留一位小数）

④经讨论，该小组又设计了下列3种方案，分别取5.0g产品进行实验，能确定MgO₂质量分数的是　　。（填序号）

a．加热，使MgO₂完全分解，测出剩余固体的质量

b．与足量炭粉在高温下充分反应，测出生成Mg的质量

c．先加足量稀盐酸，再加足量NaOH溶液，充分反应，测出Mg（OH）₂质量

Ⅱ．MgCl₂是制备Mg₂（OH）₂CO₃的原料，现用含碳酸镁84%的菱镁矿制备MgCl₂，反应如下：MgCO₃+Cl₂+COMgCl₂+2CO₂（设杂质不参加反应）。生产19吨MgCl₂需要这样的菱镁矿多少吨？（写出计算过程）

某同学取用生石灰时，发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂，如图：

（1）塑料试剂瓶膨胀破裂的原因是　　，反应的化学方程式为　　．

（2）破裂后瓶内试剂会吸收空气中CO₂生成CaCO₃．为测定其中CaCO₃的质量分数，兴取小组分别进行如下实验：

实验1：称取10.0g样品，加50.0g水溶解，搅拌、静置、过滤，将沉淀洗涤、干燥、称重．

实验2：称取10.0g样品，向其中加入足量稀盐酸，充分反应，收集产生的气体．

①根据实验1称重计算样品中CaCO₃的质量分数可能偏高，原因是　　．

②若实验2中收集的气体为2.2g，计算样品中CaCO₃的质量分数．（请写出计算过程）