初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

某同学设计如下实验，测定某品牌碳酸饮料中CO₂的含量，设计如下实验步骤：

①将250mL瓶装碳酸饮料放在冰箱中冷冻一段时间（未结冰）；

②将饮料从冰箱内取出，迅速加入质量分数为50%NaOH溶液5mL；倒转饮料瓶，轻轻震荡，然后放置恢复至室温，作待测液；

③按如图连接实验装置。取50mL待测液置于装置B的锥形瓶中，关闭开关K，打开分液漏斗的活塞，向锥形瓶中注入稀硫酸，至不再产生气泡，关闭活塞；

④打开开关K，向装置中鼓入空气，一段时间后，将C装置中的物质过滤，洗涤，烘干称量质量为0.394g。

资料：

①CO₂与足量Ba（OH）₂反应生成BaCO₃沉淀。

②碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物。

③实验中各种溶液的密度都视为1g/mL。

根据以上实验过程完成下列问题：

（1）上述实验过程中，C装置中的现象是　　。

（2）装置A中发生的化学反应方程式为　　，装置D的目的是　　。

（3）步骤①冷冻碳酸饮料的目的是　　。

（4）步骤④鼓入空气的目的是　　。

（5）根据题中提供的数据计算此品牌碳酸饮料中CO₂的含量为　　g/L．（加入的NaOH溶液的体积可忽略不计）

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）

_xy1212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	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

_xy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　　。

小红在探究碱的化学性质时，将稀盐酸滴入到氢氧化钠溶液中，意外地发现有气泡产生，她认为氢氧化钠溶液已经变质。氢氧化钠溶液变质的原因是　　（用化学方程式表示）。

[提出问题]变质后的氢氧化钠溶液中的溶质是什么？

[猜想假设]小红对变质后的氢氧化钠溶液中的溶质成分做出了两种猜想：

猜想一：　　          猜想二：　　

[实验设计]为了验证上述猜想哪个正确，小红设计了如下方案：取少量氢氧化钠溶液样品于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，观察溶液颜色的变化，可以得出结论。小敏认为小红的实验方案不合理，理由是　　。

[实验与结论]小敏另外设计实验方案并进行了探究，请你帮她完成下面的实验报告：

实验步骤	实验现象	结论
步骤1：取少量氢氧化钠溶液样品于试管中，向其中滴加过量的氯化钙溶液并振荡	有白色沉淀产生	猜想一正确
步骤2：	）

步骤1反应的化学方程式是　　。

新华社2017年5月18日电，我国在南海海域成功连续8天稳定开采可燃冰（主要含甲烷水合物）。与煤、石油相比，可燃冰污染小、热量大，而且全球储量足够人类使用1000年。某化学兴趣小组对海洋资源产生浓厚的兴趣。于是他们查阅资料，得到下列信息：

（1）可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地冻土的岩石中；

（2）可燃冰开采难度大，如果气化后的甲烷逸散到空气中，将会加剧全球气候变暖；

（3）海水“晒盐”得到的盐叫粗盐，含有CaCl₂、Na₂SO₄等杂质。

他们分成两组对此进行探究：

Ⅰ组同学研究海底资源中的可燃冰，明确了两个问题：

（1）可燃冰在海底不燃烧的原因是　　；

（2）可燃冰形成的条件与　　、压强有关。

Ⅱ组同学研究海水物质资源中的主要化学成分，做了两个实验：

（1）模拟海水“晒盐”实验：将海水滴在玻璃片上，然后用吹风机吹干，产生白色固体，得到盐，这种结晶方法的原理是　　。

（2）模拟粗盐除杂实验：

[提出问题]如何将粗盐中的CaCl₂、Na₂SO₄杂质除掉

[可选试剂]稀H₂SO₄、稀HCl、NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液

[进行实验]

步骤	过程	现象	实验解析
第一步		产生白色沉淀	加入过量溶液Na2CO3的目的是
第二步		有气泡产生	化学反应方程式为
第三步	蒸发所得溶液	析出白色固体	得到较纯净的食盐

[反思与评价]浩瀚的海洋将为我们全人类贡献丰富的资源。

同学们：除了可燃冰、食盐以外，你还能从化学学科角度再说出一种你所知道的海洋资源吗？　　。

老师给了同学们一包红色粉末，该粉末可能是铜粉和氧化铁（Fe₂O₃）粉末中的一种或两种。同学们对该粉末进行了定性与定量研究。

（1）定性实验：

实验方案	实验现象	实验结论
取少量红色粉末放入试管 中，滴加足量的稀盐酸振荡	红色粉末全部消失，溶液呈棕黄色	粉末为Fe2O3
		Cu粉

写出“红色粉末全部消失”发生反应的化学方程式　　。

（2）定量实验：

取该粉末4g放入硬质玻璃管中，先通CO，然后再用酒精喷灯加热一段时间，停止加热继续通入CO至装置冷却。实验装置如图：

①实验时，先通CO再加热的目的是　　。

②若该粉末全部是氧化铁，在硬质玻璃管中观察到的实验现象是　　。B装置是用于吸收二氧化碳并收集CO，其中盛放的试剂最好是　　。

A．NaOH溶液

B．稀盐酸

C．水

如果该实验没有装置B、C，实验造成的危害是　　。

③若该粉末为铜粉和氧化铁的混合物，待装置完全冷却至室温，称量硬质玻璃管内剩余固体的质量为mg。则m的取值范围是　　。

实验室有一包固体混合物，可能由Fe（OH）₃、KOH、Ba（OH）₂、K₂CO₃、C、Cu、CuO中的三种物质组成．某校化学兴趣小组的同学为了探究其成分，设计了如图实验流程：

请回答下列有关问题：

（1）无色溶液II中所含阳离子的符号是　　．

（2）有色固体a与稀硫酸反应的化学方程式为　　．

（3）有色固体b在空气中加强热时发生反应的化学方程式为　　．

（4）这包固体混合物的成分是　　．

过氧化钙（CaO₂）是一种重要的化工产品，可用来改善地表水质、治理赤潮。过氧化钙产品中常含有氧化钙杂质。以下是某学习小组为测定过氧化钙产品纯度设计的实验，实验装置如图。

已知：CaO₂是一种白色粉末，微溶于水，易溶于稀盐酸，且发生反应：

CaO₂+2HCl═CaCl₂+H₂O₂

实验步骤：实验前称取产品及MnO₂共12.0g，先缓慢通入N₂一段时间后，加热铜网至红热，再缓慢滴入过量稀盐酸，直至A中样品完全反应。继续缓慢通入N₂，一段时间后停止加热，待C中铜网冷却后，停止通入N₂．将锥形瓶中的剩余物过滤，洗涤，干燥，得到滤渣2.0g。

回答下列问题：

（1）MnO₂与稀盐酸不反应。A中MnO₂的作用是　　。

（2）样品完全反应后，继续缓慢通入N₂的目的是　　。

（3）装置B的作用有：除去气体中的水蒸气、　　。

（4）实验测得C装置中铜网增重1.8g，该产品中过氧化钙的质量分数为　　。

某校九年级"我们爱化学"活动小组的同学，探究了过氧化钠（Na ₂O ₂）与二氧化硫（SO ₂）反应后所得固体产物的成分，过程如下：

【查阅资料】过氧化钠与二氧化硫反应的化学方程式为：2SO ₂+2Na ₂O ₂＝2Na ₂SO ₃+O ₂，2Na ₂SO ₃+O ₂＝2Na ₂SO ₄；SO ₂能使品红溶液褪色。

【提出猜想】猜想1：固体成分为Na ₂SO ₃

       猜想2：固体成分为Na ₂SO ₄

       猜想3： 　　

【实验探究】用如图所示的装置进行实验。打开A中分液漏斗的活塞，反应发生（产生足量的SO ₂）后，用带火星的木条检验从a处导出的气体，木条复燃。实验前称得Na ₂O ₂固体的质量为78g，充分反应后称得生成物固体的质量为134g。

【实验结论】（1）A是制取SO ₂气体的装置，反应的化学方程式与实验室制取CO ₂的化学方程式类似，请写出A中发生反应的化学方程式： 　　。

（2）由题中 　　的实验现象，可推测猜想2是错误的。

（3）装置B的作用是 　　；装置D的作用是 　　。

（4）根据反应前后固体的质量，可计算出Na ₂SO ₃的质量为 　　g，Na ₂SO ₄的质量为 　　g。

【总结提升】（1）若实验前称得Na ₂O ₂固体的质量为m ₁g，充分反应后称得生成物固体质量为m ₂g，则m ₂的取值范围是 　　（用含m ₁的关系式表示）

（2）请另外设计一种实验方案，定性验证过氧化钠与二氧化硫反应后所得固体产物的成分： 　　

饮水安全是脱贫攻坚“两不愁、三保障、安全”的重要内容和指标，关乎百姓生命健康，必须对天然水进行净化达标后才能饮用。

（1）在净化水的过程中常用 　 　来吸附水中的色素和异味，用二氧化氯（ClO₂）消毒杀菌，二氧化氯中氯元素的化合价为 　 　。

（2）某同学在使用“除垢剂”去除热水瓶中的水垢时，发现有气泡产生。根据水垢的主要成分含有碳酸钙等物质，猜想到“除垢剂”的有效成分中可能含有酸。于是，他分别设计了在家庭中和实验室用两类不同物质且产生两种不同现象的实验方案验证自己的猜想，请完成实验报告。

实验步骤	实验现象	实验结论
家庭中：取适量“除垢剂”于瓷碗中，向其中加入 　 　。		“除垢剂”的有效成分中一定含有酸。
实验室：取适量“除垢剂”于试管中，向其中加入 　 　。

根据实验结论，得出使用“除垢剂”时的注意事项有 　             　（写一条）。

如图为高炉冶铁、炼钢并用生产的钢来探究白铜成分的流程图。（已知硫酸镍的化学式为NiSO ₄）

（1）用高炉冶铁的主要反应原理是 　　（用化学方程式表示）。

（2）分析流程图，三脱装置中发生反应的基本反应类型是 　　。

（3）向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动，各成分均匀混合，相当于化学实验中 　　（填一种仪器的名称）的作用。

（4）铁与镍相比，铁的金属活动性 　　镍（选填"＞"、"＝"或"＜"），判断依据是 　　（用化学方程式表示）。

（5）通过以上信息，得出白铜的成分是 　　，其硬度比纯铜 　　（填"大"或"小"）。

某学习小组将足量Zn条插入一定量的浓H₂SO₄中，发现Zn表面有大量气泡产生。（注：随着反应进行，硫酸浓度逐渐变小）

【提出问题】气体的成分是什么？

【猜想假设】猜想一：只有SO₂

猜想二：只有H₂

猜想三：　　

【查阅资料】（Ⅰ）SO₂可以使品红溶液褪色

（Ⅱ）SO₂可以和碱性溶液反应

（Ⅲ）H₂+CuO $\frac{\underset{¯}{△}}{}$Cu+H₂O

【实验探究】用如图装置验证猜想（部分夹持仪器省略）

【方案设计】

主要实验步骤	主要现象	解释或结论
①打开止水夹，先通入一段时间N2	/	/
②关闭止水夹，将足量Zn条下放，浸入浓硫酸中，点燃E装置处酒精灯	B装置处品红溶液褪色 E装置处	猜想三成立
③结束实验	/	/

【表达交流】

（1）在步骤①中，通入N₂的目的是：　　。

（2）请你设计一个实验，用化学方法证明E装置中CuO未完全反应。

实验步骤	实验现象	结论
		CuO未完全反应

【反思拓展】

（1）请你根据上述实验探究，补充Zn与浓硫酸反应的化学方程式

Zn+2H₂SO₄═ZnSO₄+SO₂↑+　　。

（2）已知Al与H₂一样，在加热条件下能与CuO发生化学反应，请写出该反应的化学方程式　　。

某粉末中含有氧化铜和氧化亚铁，可能含有少量的氧化铁。为了从粉末中得到铜并判断是否含有氧化铁，设计下列装置进行实验（装置气密性良好，实验所需试剂足量）。

资料：1、无水氯化钙常用作干燥剂。

2、无水硫酸铜为白色粉末，吸水后变成蓝色固体。

3、氢气和金属氧化物加热反应生成金属单质和水。

（1）装置B中的试剂是　　。从安全角度考虑，点燃酒精灯前，需要收集从装置E排出的气体并　　。写出装置C中硬质玻璃管内反应的一个化学方程式　　。

（2）加热，使粉末与通入的氢气充分反应：停止加热，持续通入氢气至固体冷却到室温。反应后从硬质玻璃管内的固体中得到铜的具体操作是　　。判断原粉末中是否含有氧化铁。如果加热前只称量装置D的质量，则固体冷却到室温后还需要称量　　；利用以上数据，写出推断是否含有氧化铁的过程。

小洋同学看到妈妈在厨房拿食用碱水浸泡紫甘蓝时，紫甘蓝叶片边缘处变绿，感到很好奇。回到学校在老师的帮助下将紫甘蓝汁分别滴加到下列等体积、等浓度的五种溶液中，紫甘蓝汁显示的颜色如表：

物质	①稀HCl	②NaCl	③NaHCO3	④Na2CO3	⑤NaOH
颜色	红色	蓝紫色	蓝色	绿色	黄色

[查阅资料]

pH	＜7	7	7.5﹣9	10﹣11.9	12﹣14
颜色	红色	蓝紫色	蓝色	绿色	黄色

[提高认识]（1）紫甘蓝汁能作酸碱指示剂；

（2）上述五种溶液的pH值由大到小的顺序是　　（填序号）。

[实验探究]为了便于观察实验现象，老师提议在用稀盐酸中和氢氧化钠溶液时应选用酚酞试液作指示剂，但小洋和兴趣小组的同学在做该实验时忘加了指示剂，因此未观察到明显现象。则该反应的化学方程式为　　。

[提出问题]反应后溶液中溶质的成分有哪些？

[问题猜想]猜想一：NaCl    猜想三：NaCl，　　

猜想二：NaCl，NaOH        猜想四：NaCl，NaOH，HCl

兴趣小组的同学一致认为猜想四不合理，原因是　　。

[设计实验]

	步骤	现象	结论
方案一	取反应后的溶液于试管中，向其中滴加紫色石蕊溶液。	石蕊溶液变红	猜想三成立
方案二 （写一种）	。	。
方案三	取反应后的溶液于试管中，向其中加入适量AgNO3溶液。	产生白色沉淀

[讨论交流]上述方案三不可行，原因是　　。

[拓展应用]人体胃酸过多时可用　　治疗。（化学式）（写一种）

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。

某同学为了探究木炭和氧化铜在高温条件下生成的气体产物的成分，提出了如下猜想：

a．可能是二氧化碳；

b．可能是一氧化碳。

并设计如图所示装置进行实验，预期的实验现象及结论如下：

Ⅰ．若澄清的石灰水变浑浊。则气体为二氧化碳；

Ⅱ．若澄清的石灰水不变浑浊。则气体为一氧化碳。

请你分析并回答：

（1）该同学的猜想是否严谨？请你说明理由：　　，　　；

（2）设计一个实验，验证（1）中你的理由。请简述你的实验方案　　；

（3）该实验装置存在的缺陷是　　；

（4）反应结束时，停止实验的操作步驟是　　；

（5）实验后发现试管①内壁上附着不易用试管刷洗净的固体生成物，清洗试管①的方法是　　。