初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

某白色固体由BaSO₄、BaCO₃、Na₂CO₃、Ba（OH）₂中的三种物质组成。为确定其成分，某同学设计并完成如下实验，请把表格中的内容补充完整。（已知：BaSO₄不溶于稀盐酸）

序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
操作
现象	有气泡产生，固体有剩余	有气泡产生	产生白色沉淀，溶液最终显 　　色
结论或解释	原白色固体中含有	原白色固体中含有Na2CO3：生成气体的化学方程式为	原白色固体中含有BaCO3．

科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某校化学兴趣小组的同学做实验，向盛有少量NaOH溶液的试管中通入CO₂，未看到明显的实验现象。同学们对NaOH与CO₂能否反应进行验证，并对废液的成分进行探究。

活动一

同学们经过讨论，设计了甲装置并进行实验，请你把实验现象补充完整。

实验步骤	实验现象	猜测
如图甲，向集满二氧化碳的软塑料瓶中滴加足量的氢氧化钠溶液，振荡		①CO2溶于NaOH溶液中 ②CO2与NaOH反应

活动二

兴趣小组的同学对猜测②进行如下探究实验

（1）取软塑料瓶中的液体于三支试管中，三位同学分别完成如图所示实验。

（2）同学们观察到A试管中有气泡冒出，B、C试管中均有白色沉淀生成。请你写出A试管中生成气体的化学反应方程式　　。

（3）以上三个实验均能证明CO₂与NaOH发生了反应。请写出甲装置中发生反应的化学方程式　　。

活动三

实验结束后，同学们将三支试管中反应后的剩余物倒入一个洁净的大烧杯中（如图），充分搅拌、静置，观察到烧杯内上层是无色溶液，下层有白色沉淀。请你分析烧杯上层溶液中一定不含有的离子是　　（填离子符号）。小组同学对烧杯内上层溶液中可能含有的离子进行如下探究。

[提出问题]烧杯内上层溶液中可能含有哪些离子？

[猜想与假设]上层溶液中可能含有OH^﹣、CO₃^2﹣、Ca²⁺中的一种或几种。

[进行实验]

实验步骤	实验现象	实验结论
①取烧杯内无色溶液少许于试管中，滴加　滴加过量的氯化钙溶液　，静置	有白色沉淀生成	有CO3^2^﹣、无Ca^2+
②取①中反应后的上层清液少许于试管中，滴加　硫酸铜溶液　（指示剂除外）	蓝色沉淀生成	有OH^﹣

[反思评价]

（1）经过综合分析，最终确定烧杯内上层溶液中一定存在的离子有　　（填离子符号）。

（2）将烧杯内的物质过滤，滤渣回收，向滤液中加入适量的　　（填名称）进行处理后再排放，可以有效防止水体污染。

碳铵是一种常用的化肥，它在常温下易分解，某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究。

【查阅资料】氨气具有刺激性气味，极易溶于水，其水溶液呈碱性：氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝：氨气不与碱石灰反应。

Ⅰ、检验溶液中的阴、阳离子。

取少量碳铵放入试管中，加入盐酸，把生成的无色无味的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色。

（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有的阴离子可能是　　和　　（填离子符号）。

（2）根据实验现象，碳铵与浓NaOH溶液加热反应生成了　　（填化学式）气体。

Ⅱ．测定碳铵中C元素和N元素质量比。在此过程中，用到如图1所示装置，请回答：

（3）给碳铵固体加热时，试管口略向下倾斜的原因是　　。

（4）从安全和环保的角度考虑，本实验可以用如图1所示的气球来收集尾气，还可以选用如图2所示的　　（填序号）装置来处理尾气。

现有一瓶无色溶液，溶质可能是KOH、K₂CO₃中的一种或两种，某兴趣小组对其成分进行如下实验探究：

[查阅资料]①KOH与NaOH的化学性质相似，K₂CO₃与Na₂CO₃的化学性质相似。②K₂CO₃溶液呈碱性，BaCl₂溶液、CaCl₂溶液、KCl溶液呈中性。

[实验探究]设计并进行实验

实验操作步骤	实验现象	实验结论
（1）向盛有少量样品溶液的试管中加入过量CaCl2溶液		肯定含有K2CO3
（2）将操作（1）后的试管静置，再向上层清液中加入几滴酚酞溶液	酚酞溶液变红色	肯定含有　KOH

[评价反思]①甲同学提出操作（1）加入的CaCl₂溶液必须过量，其目的是证明K₂CO₃存在的同时还要　　。

②乙同学提出操作（1）在溶液较浓时，没有K₂CO₃也能产生相同现象，其原因是　　；建议改加过量的BaCl₂溶液，BaCl₂参加反应的化学方程式为　　。

[拓展应用]KOH和K₂CO₃的混合溶液敞口久置后可能变成K₂CO₃溶液，反应的化学方程式为　　。

某化学学习小组在学习常见的盐的性质后，完成了如下实验。该学习小组对废液杯上层清液的溶质的成分进行了探究。请完成以下探究过程，并将空白答案填入答题卡相应位置。

[提出问题]上层清液中含有什么溶质？

[作出猜想]Ⅰ溶质仅为　　（填化学式）；

Ⅱ溶质为KCl和BaCl₂

Ⅲ溶质为KCl和　　（填化学式）；

Ⅳ溶质为KCl和K₂CO₃

V溶质为KCl、K₂SO₄和K₂CO₃

[设计方案]

实验操作	现象	结论
取少量废液缸中上层清液，分装于甲、乙两支试管中	先向甲试管中滴加盐酸至过量	无明显现象	猜想Ⅳ、Ⅴ不正确
	再向乙试管中滴加 　　溶液（填化学式）		猜想Ⅱ正确

[交流反思]学习小组经过讨论认为：实验过程中无须使用AgNO₃溶液，其理由是　　（用文字表述）

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

实验室有一包白色粉末，可能含有Na₂SO₄、Ba（NO₃）₂、K₂CO₃、KOH、CuSO₄、Mg（NO₃）₂和KC1中的一种或几种，为了确定其成分，某化学兴趣小组进行了如下实验探究。

[查阅资料]

CaCl₂溶液显中性；K₂CO₃和“纯碱”的化学性质极其相似；MgCO₃微溶于水，不考虑为沉淀。

[实验步骤]

步骤Ⅰ：取一定量样品于烧杯中，加足量水充分溶解，有白色沉淀产生，溶液呈无色。

初步结论：原粉末中一定不含　　。

步骤Ⅱ：将步骤Ⅰ中的混合物过滤，进行下一步实验探究。

[实验探究一]

小明同学对步骤Ⅱ中过滤所得滤液设计了如下的实验探究方案：

实验步骤	实验现象	实验结论
取一定量滤液于试管中，加入足量CaCl2溶液，充分振荡后，再滴加酚酞溶液。	溶液呈红色	由此确定原粉末中含有

请说明加入足量CaCl₂溶液的理由　　。

[猜想假设]

小红同学对步骤Ⅱ中过滤所得固体成分提出了如下猜想：

①Mg（OH）₂②BaSO₄③BaCO₃④Mg（OH）₂、BaSO₄     ⑤BaSO₄、BaCO₃

⑥Mg（OH）₂、BaCO₃    ⑦Mg（OH）₂、BaSO₄、BaCO₃

[实验探究二]

小红同学对猜想设计了如下的实验探究方案：

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取一定量过滤所得固体于试管中，加入足量稀HCl，充分振荡	有气泡产生，沉淀完全溶解	上述猜想　　可能成立
（2）向（1）试管中，继续滴加足量的NaOH溶液	有白色沉淀产生	上述猜想　　一定成立

请写出（2）中产生白色沉淀的化学方程式：　　。

[归纳总结]通过上述实验验证，原粉末中仍不能确定的成分是　　。

甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点，是一种新型甜味剂，我国是全国最主要的生产国，实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验：

[提出猜想]甜叶菊苷由什么元素组成？

[进行实验]小晴取适量的甜叶菊苷按如图1进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置与火焰上方。

[讨论交流]其他同学认为小晴的实验设计不严谨，原因是　　。经改进试验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含有碳，氢元素。

[继续探究]为了进步确定其元素组成。利用如图2进行实验。（已知：装置中C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳）

（1）实验前要通一会儿氮气，目的是　　。

（2）A装置中发生反应的化学方程式为　　。

[数据记录]4.02g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置增重2.7g，E装置增重8.36g。（产物被完全吸收）

[分析与讨论]数据分析：4.02g 甜叶菊苷中氧元素的质量为　　g，由此可以确定甜叶菊苷是由碳，氢，氧元素组成。

[反思评价]若没有F装置，对氧元素质量测定结果的影响是　　。 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

某校化学兴趣小组在探究“酸碱盐的相关性质”时，做了如图一所示的两个实验，实验结束后，小组同学将两支试管中的废液同时倒入一个洁净的烧杯中（如图二所示），观察到有气泡产生，为确认烧杯内溶液中溶质的成分，同学们进行了如下探究。

[查阅资料]Na₂SO₄溶液、NaCl溶液呈中性。

[提出猜想]猜想1：Na₂SO₄、NaCl；

猜想2：Na₂SO₄、NaCl和　　

猜想3：Na₂SO₄、NaCl和H₂SO₄

猜想4：Na₂SO₄、NaCl、H₂SO₄和Na₂CO₃

[交流讨论]小强同学认为猜想4一定是错误的，他的理由是　　（用化学方程式表示）。

[进行实验]小明同学设计如下两个实验方案：

	实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，加入几滴紫色石蕊溶液		猜想3正确
方案二	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，加入少量铁粉

请写出方案二中有关反应的化学方程式　　。

[反思与总结]分析反应后溶液中溶质成分，除要考虑生成物外，还需考虑反应物是否过量。

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）

娄底人在端午节有吃皮蛋的习俗。某化学小组的同学查阅资料后得知，腌制皮蛋的主要原料有：生石灰、纯碱和食盐。同学们向这三种物质中加入适量水，充分搅拌，过滤，对滤渣中溶质的成分进行探究。

小组同学讨论后一致认为，滤液中的溶质一定含有NaCl和　　。（写化学式）

【提出问题】滤液中还可能含有哪些溶质呢？

【作出猜想】

小林认为：还含有Ca（OH）₂

小方认为：还含有Na₂CO₃

小华认为：还含有Ca（OH）₂和Na₂CO₃

【交流讨论】经过进一步讨论，大家认为小华的猜想不合理，原因是：　　。（用化学方程式表示）

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
小林：取少量滤液于试管中，滴加足量的稀盐酸		小方的猜想正确
小方：取少量滤液于试管中，滴加 　　溶液	产生白色沉淀	小方的猜想正确
小华：取少量滤液于试管中，滴加Na2CO3溶液	无明显现象	小方的猜想正确

【交流谈论】同学们认为，通过小华的实验不足以得出其结论，原因是　　。

【继续探究】小明也取少量滤液于试管中，滴加稀盐酸，却没有看到明显现象，小明对此深感疑惑。

【解释评价】经老师的指导和大家的认真思考后终于找出了原因，你认为是　　。最后，老师对同学们这种严谨的科学态度给予了充分的肯定。

某实验小组的甲、乙两同学围绕Na₂CO₃进行了如图一所示的实验。实验结束后，丙同学把A、B两支试管中的物质倒入同一洁净的烧杯中（如图二），充分混合后发现白色沉淀明显增加。

（1）甲同学的实验完成后，A试管一定有剩余的物质是　　。

（2）乙同学的实验发生的化学方程式是　　。

小组同学将C中液体过滤后，对所得滤液的主要成分进行了如下探究：

【猜想与假设】实验小组的同学对滤液的成分作出了如下猜想：

猜想一：滤液中的溶质是NaCl、Na₂CO₃

猜想二：滤液中的溶质是NaCl、CaCl₂

猜想三：滤液中的溶质是NaCl、CaCl₂、HCl

猜想四：滤液中的溶质是NaCl

【讨论与交流】通过认真讨论，小组同学排除了其中一种不合理的猜想。

（3）你认为不合理的猜想是　　，理由是　　。

【进行实验】丁同学取少量滤液置于试管中，向试管中滴加一种物质，发现有无色气泡生成。

（4）你认为丁同学向滤液中滴加的物质是　　。

【实验结论】通过探究，小组同学得出了猜想一是正确的结论。

已知某固体样品A可能是NH₄NO₃和MgCO₃或两者之一，另有一固体样品B，其中可能含有Na₂SO₄，BaCl₂，CuSO₄、KCl四种物质中的一种或多种．按如图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述（设过程中所有发生的反应都恰好完全反应）．

试根据实验过程和发生的现象，填写以下空白：

（1）将气体C通入紫色石蕊试液，试液变　　色．

（2）沉淀F的化学式为　　．

（3）溶液D中，一定存在的阳离子是　　（填写离子符号）．

（4）写出步骤③中生成沉淀I的化学方程式　　．

（5）在溶液H中，肯定存在的阴离子有　　种．

（6）固体样品B中，一定不存在的物质是　　（填写化学式），得出此结论的理由是：　　．

如图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），某化学小组的同学欲利用其进行下列各化学实验。

（1）以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），在实验室中制备并收集干燥的氧气。按照要求设计实验装置，连接仪器，并检验装置的气密性。

①所选装置的连接顺序为 　　（从左至右填写装置序号字母）。

②制取氧气所发生反应的化学方程式为 　　。

③下列有关氧气制取和性质的叙述中，不正确的是 　　（填写序号A、B、C，D之一）

A．实验室制氧气时，应先加入药品，再检査装置的气密性

B．在此反应前后，二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变

C．铁丝在纯氧中剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体

D．氧气是一种化学性质比较活泼的气体

（2）用干燥纯净的氧气对纤维素的组成进行分析探究实验（资料显示纤维素只含C、H、O三种元素）。所选装置按"氧气→D→A→C→碱石灰干燥管"的顺序连接（实验前检验装置的气密性，假设所发生的化学反应都完全充分进行）。装置D的玻璃管中放入纤维素试样的质量为wg，充分反应后，测得装置A的质量增加ag，装置C的质量增加bg，则纤维素中碳元素的质量分数为 　　（计算结果用含字母的代数式表示）。

若实验中使用的氧气未干燥，这样测算出的纤维素中碳元素与氢元素的质量比与实际值比较将 　　（填"偏大""偏小""基本一致""无法确定"之一）

（3）用一氧化碳气体（含有少量二氧化碳和水蒸气）测定某铁的氧化物（Fe _xO _y）试样的元素组成比例，所选装置按"混合气体→A ₁→D→C→A ₂"的顺序连接（A ₁、A ₂为浓硫酸洗气瓶，实验前检验装置的气密性，假设所发生的化学反应都充分反应）。进行实验并记录实验数据，如下表所示：

装置编号	A 1中浓硫酸	D中玻璃管内固体	C中溶液
反应前质量	150g	14.4g	200g
反应后质量	152.7g	11.2g	213.2g

①请选择合理数据计算Fe _xO _y中x：y＝ 　　（填写最简整数比）。

②从环保角度考虑，该实验方案设计还存在不完善之处，你的具体改进方案是 　　。