初中化学实验探究物质的组成成分以及含量解答题

某小组发现实验室中盛放氧化钙的塑料瓶膨胀破裂。设计实验探究瓶中固体的成分。

步骤Ⅰ：取一定质量的固体平铺于试管中，通入足量水蒸气。一段时间后，将固体充分干燥并称量，质量不变。

步骤Ⅱ：另取等量固体于试管中，加水振荡，静置后观察到有白色沉淀。向试管中滴加酚酞试剂。上层清液变红。再加入稀盐酸，溶液由红色变为无色，有气泡产生，沉淀消失。

（1）用化学方程式表示塑料瓶膨胀破裂的主要原因　　。

（2）由步骤Ⅰ推断固体中一定没有的物质是　。步骤Ⅱ最后所得溶液中溶质的可能组成是　　（酚酞除外）。分析上述实验过程及现象，确定该固体的成分是　　。

（3）上述实验中，通过测定某些量，还能确定固体中各成分的质量比。若选择加入一种过量的其它类别物质的溶液代替稀盐酸，也能达成此目的，加入的溶液是　　；确定该溶液过量，所选的试剂是　　。

学校化学兴趣小组的同学对酸碱中和反应进行探究：

[提出问题]氢氧化钠与盐酸能否发生反应？

[查阅资料]NaCl溶液显中性。

[进行实验]甲、乙两组同学分别进行实验，甲组同学先向试管中加入约2mL氢氧化钠溶液，再滴入酚酞溶液，溶液变红，然后逐滴滴入稀盐酸，边滴加边振荡，直到溶液恰好变为无色。

[实验结论]氢氧化钠与盐酸 　能　（填"能"或"不能"）发生反应。

[发现问题]乙组同学在滴入稀盐酸的过程中，观察到有气泡产生，所以确定本组所用氢氧化钠溶液已变质，其变质的原因是 　             （用化学方程式表示）。

[猜想与假设]同学们对变质的氢氧化钠溶液的溶质成分进行探究。

猜想Ⅰ：只有碳酸钠

猜想Ⅱ： 　                 

[查阅资料]CaCl ₂溶液、Ca（NO ₃） ₂溶液都呈中性。

[进行实验]实验过程如图：

回答下列问题：

（1）适合操作（一）的X溶液是 　　。

A．Ca（OH） ₂溶液

B．CaCl ₂溶液

C．Ba（OH） ₂溶液

（2）根据（1）中所选的X溶液，生成沉淀C的化学方程式为 　　。

（3）过滤操作中玻璃棒的作用是 　　。

（4）操作（二）可以为：取少许溶液D于试管中，滴加酚酞溶液，若溶液 　　则猜想Ⅱ成立。

[实验反思]通过本实验同学们认识到，氢氧化钠溶液必须 　　保存。

西藏芒康县通过晾晒盐井水提取粗盐的生产方式历史悠久。粗盐溶液过滤后仍含有多种可溶性杂质（氯化镁、氯化钙、硫酸钠等）。某化学拓展实验小组欲探究粗盐样品中可溶性杂质的成分，设计了如图所示的实验流程：

[实验分析]

（1）步骤①中加入适量氢氧化钠溶液的目的是　　。

（2）步骤③的白色沉淀是　　（填化学式）。

（3）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？　　（填“同意”或“不同意”），请说明原因　　。

（4）根据以上实验信息，实验小组得出结论：此粗盐样品中含有的杂质是　　。

某教师在进行“常见的碱”的教学时做了以下演示实验：取少量纯净的氢氧化钠固体于50mL干燥的烧杯中，置于电子天平上。一段时间后，氢氧化钠固体表面出现了液体，天平示数增加。取下烧杯，将其放置在空气中。一周后，向烧杯中加适量水配制成溶液，取少量烧杯中的溶液于试管中，滴加足量稀盐酸，观察到有气泡冒出。

[交流与解释]

（1）氢氧化钠固体表面出现液体是因为氢氧化钠吸收空气中的水分而潮解。

（2）电子天平示数增加的原因除了吸收水分以外，还有另一个原因是　　（用化学方程式表示）。

教师安排兴趣小组同学对烧杯中的溶液是否还含有氢氧化钠进行了以下探究。

[作出猜想]猜想一：有氢氧化钠

猜想二：没有氢氧化钠

[查阅资料]BaCl₂溶液、NaNO₃溶液、Ba（NO₃）₂溶液均呈中性。

[进行实验]小明同学取少量烧杯中的溶液于试管中，滴入几滴无色酚酞，观察到溶液变红，小明同学认为猜想一成立。

[交流与评价]小玲同学认为小明同学的结论不一定正确，原因是　　。于是，小玲同学继续进行探究。

[进行实验]

实验操作	实验现象	实验结论
小玲同学在小明同学所做实验后的溶液中，滴入足量的Ba（NO3）2溶液，		猜想一成立

[反思与拓展]

（1）根据氢氧化钠固体易潮解的性质，可用氢氧化钠固体作某些气体的　　。

（2）另取少量烧杯中的溶液进行以下实验，也能证明猜想一成立的是　　（填序号）。

A．先加足量稀盐酸，再滴加紫色石蕊溶液

B．先加足量BaCl₂溶液，静置，取上层清液，再滴加CuCl₂溶液

C．先加足量Ca（OH）₂溶液，静置，取上层清液，再滴加酚酞溶液

D．先加足量Ba（NO₃）₂溶液，静置，取上层清液，再滴加FeCl₃溶液

小组同学收集了某种铝制易拉罐，剪成条状并打磨后进行如图所示实验，发现纯铝片表面有划痕。

[发现问题]根据所学知识，合金的硬度比组成它的纯金属硬度更　　，结合上述现象，可得出该易拉罐不是纯铝制作。那么易拉罐中除铝外，还含有什么金属呢？

[查阅资料]①铝制易拉罐中的主要成分是铝，可能还含有镁、铁。

②铝能与氢氧化钠溶液反应：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；镁和铁不能与氢氧化钠溶液反应。

[作出猜想]该易拉罐的金属组成除铝外，可能还含有镁、铁中的一种或两种。

[实验设计]小明取打磨后的铝制易拉罐样品按如下方案进行实验：

实验步骤	实验现象	解释与结论
（1）取一定量的样品于烧杯中，加入足量的　　溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥；	固体表面有大量气泡产生；过滤后得到黑色粉末。	样品中含铝
（2）取少量上述黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸。	有气泡产生，溶液变成浅绿色。	样品中含铁，发生反应的 化学方程式为　　。

[实验结论]小明得出该易拉罐是由铝和铁组成。

[反思评价]其他同学分析后认为小明的实验方案不严谨，理由是　　；大家认为应该补充下列实验：取步骤（1）中少量黑色粉末于试管中，加入某种金属的盐溶液后，如果无现象产生，则小明的结论正确。你认为加入的盐溶液中阳离子对应的金属理论上可以是　　（填一种即可）。

[拓展应用]如图为国家颁布的“城市生活垃圾分类标志”，废弃易拉罐应放入标有　B　（填序号）图标的垃圾桶内。

垃圾分类就是新时尚。目前，践行“新时尚”的垃圾分类工作已在全国地级及以上城市全面启动。

（1）生活垃圾可分为可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾等。

①空饮料瓶、废旧报纸应放置于贴有标志　　（填字母序号，下同）的垃圾箱中。

②废旧电池中含有铅、镉、汞等有害金属，如果将其随意丢弃，这些金属渗出会造成土壤及　　污染，威胁人类健康，应将其放入废旧电池专用收集箱。

③餐厨垃圾是生活垃圾的主要来源。下列有关说法合理的是　　。

A．餐厨垃圾沥干水分后放入家用垃圾袋

B．部分餐厨垃圾可作为沼气池中发酵的原料

C．外出就餐提倡“光盘行动”

（2）垃圾是“放错了地方的资源”。

①部分废旧塑料具有　　（选填“热塑”或“热固”）性，可反复加工再利用。

②某化学兴趣小组从工厂收集到一份金属废料，可能含有Al、Zn、Fe、Ag四种金属中的一种或几种，为测定其组成，便于回收利用，现取样向其中加入一定质量的CuSO₄溶液。

Ⅰ．充分反应，得到无色溶液及少量固体剩余物，且反应前后溶液的质量相等。该金属废料中一定含有　　（填元素符号）。

Ⅱ．将Ⅰ中少量固体剩余物置于试管中，加入足量稀盐酸充分反应，　　 （选填“一定有”、“可能有”或“一定没有”） H₂生成。

③建筑工地废弃的大理石边角料（主要成分为CaCO₃，杂质不参加反应）可用于制备轻质碳酸钙（常用作牙膏中的摩擦剂）。已知：CaCO₃ $\frac{\underset{¯}{\mathit{高温}}}{}$CaO+CO₂↑

Ⅰ．操作a的具体步骤包括　　、洗涤、干燥。

Ⅱ．计算10g大理石边角料理论上最多得到轻质碳酸钙的质量（写出计算过程）。

酸碱中和反应是初中阶段重要的一类反应，请你一起参与探究。

【实验探究Ⅰ】在50mL一定浓度的氢氧化钠溶液中滴加50mL一定浓度的盐酸，并用玻璃棒搅拌，观察到溶液的温度　　，由此现象小李同学得出两者能发生反应的结论。通过查阅相关资料后，小张同学发现此结论不够严谨，设计了下列3个对比实验：

①50mL一定浓度的盐酸与50mL蒸馏水混合，测量溶液温度的变化。

②50mL一定浓度的氢氧化钠溶液与50mL蒸馏水混合，测量溶液温度的变化。

③50mL一定浓度的盐酸与50mL一定浓度的氢氧化钠溶液混合，测量溶液温度的变化。

用数字化实验技术测得3个实验，溶液温度随时间变化的关系如图所示。

（1）由图可知，盐酸、氢氧化钠溶液稀释时均　　（填“放热”或“吸热”），但它们稀释时温度的变化量远　　两溶液混合时温度的变化量。

（2）从微观角度分析，此中和反应的温度变化主要是由于　　（填离子符号）两种离子发生反应放出热量的缘故。

[实验探究Ⅱ]

（1）在50mL一定浓度的氢氧化钠溶液中滴加2～3滴酚酞试液，再逐滴加入一定浓度的盐酸，并用玻璃棒搅拌，溶液颜色由红色刚好变为无色时，可说明两者发生了反应。该反应的化学方程式为　　。

（2）取一定量反应后的无色溶液加热蒸发，在蒸发的过程中，“意外”发现溶液由无色又变成红色。同学们对红色溶液中溶质的成分（酚酞除外）进行再探究。

查阅资料：酚酞在pH＜8.2的溶液中呈无色，在8.2＜pH＜14的溶液中呈红色。

作出猜想：猜想一：NaCl

猜想二：NaCl、NaOH

猜想三：NaCl、NaOH和Na₂CO₃

同学们讨论后一致认为猜想　　是错误的，理由是　　。

实验验证：取样，滴加　　，无气泡产生，猜想三错误。

原因分析：反应后无色溶液中仍存在少量NaOH，加热蒸发，当溶液的pH在　　范围内，溶液的颜色变红。

总结反思：向某碱性溶液中滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡后溶液的颜色　　（填“一定”或“不一定”）变红。

我国塑料购物袋的年消耗量很大，废弃塑料的处理亟待解决。回答下列问题。

（1）购物袋等塑料制品的大量使用，可能会造成的一种环境污染是　　。

（2）小林尝试用焚烧法对某类塑料购物袋（主要成分是聚氯乙烯）进行处理，并将燃烧产物用氢氧化钠溶液进行吸收。

【查阅资料】Ⅰ．聚氯乙烯的化学式为（C₂H₃Cl）_n。

Ⅱ．氯化氢气体会污染环境

Ⅲ．Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl

①聚氯乙烯完全燃烧的化学方程式如下：

2（C₂H₃Cl）_n+5nO₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{点燃}}}{}$4nCO₂+2nHCl+2nX，则X的化学式为　　。

②将完全燃烧后的产物，全部通入到一定量的NaOH溶液中，得到吸收液，写出氢氧化钠溶液吸收氯化氢的化学方程式　　。

③小林对吸收液的溶质成分产生了兴趣，进行如下探究：

[提出问题]吸收液中溶质的成分是什么？

[进行实验1]取吸收液少许置于试管中，滴加2～3滴无色酚酞试液，发现酚酞变红色，说明溶液呈　　性。

[猜想]猜想1：NaCl、NaOH、Na₂CO₃

猜想2：　　

猜想3：NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃

猜想4：NaCl、NaHCO₃

[进行实验2]向实验1所得溶液中，加入过量的CaCl₂溶液，小林观察到　　（填实验现象），最终得出结论：猜想1正确。

[交流反思]实验结束后，小林对吸收液进行无害化处理，其方案是　　，然后倒入废液缸。

咨询老师后，小林获悉废弃塑料的资源化回收是减少环境危害的最好方法。

（3）聚氯乙烯的生产需要用到氯气。工业上获取氯气的方法是电解饱和食盐水，发生反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underset{¯}{\mathit{通电}}}{}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．某工厂需生产14.2t氯气（Cl₂），至少需要氯化钠的质量为多少？（请写出计算过程）

化学兴趣小组对“可乐除铁锈”实验展开探究。同学们将几枚生锈的铁钉放入某品牌的可乐中，观察到铁钉表面有气泡产生，容器底部沉有固体物质。取出铁钉后用水清洗，铁钉恢复光亮。

Ⅰ．容器底部固体成分探究。

【实验探究1】取出容器底部剩余的固体物质，用水清洗后干燥，分成甲、乙两份备用。

实验操作	实验现象	解释与结论
①用磁铁靠近固体物质甲	固体物质　　（填“能”或“不能”）被吸引	固体物质中不含铁单质
②将固体物质甲放入20%的盐酸中	固体逐渐消失，溶液变成黄色	固体物质主要是氧化铁，化学反应方程式为　　。

Ⅱ．溶液中逸出气体成分探究。

【猜想假设】气体中除了可乐本身含有的CO₂外，可能还有H₂。

【查阅资料】①H₂可以还原CuO，生成Cu和H₂O。

②无水硫酸铜为白色固体，遇水变蓝。

【实验探究2】将逸出气体依次通过如图的组合装置。

（1）NaOH溶液的作用是　　。

（2）实验过程中观察到　　现象，证明逸出气体中含有氢气。

Ⅲ．深入探究

【提出问题】铁钉表面已变光亮，而容器底部有大量铁锈剩余的原因是什么？

【猜想假设】①可乐太少，酸性物质量不足。②可乐酸性弱，与铁锈反应太慢。

【实验探究3】取可乐与锈铁钉反应后的剩余液，测得溶液仍然呈酸性，猜想①不成立。

【查阅资料】3%的稀盐酸pH约为1，某品牌可乐的pH值为3.39．质量分数为3%的稀盐酸比该品牌可乐的酸性　　（选填“弱”或“强”）。

【实验探究4】取另一份固体物质乙放入3%的稀盐酸中，振荡，观察无明显现象。

【实验结论】对比【实验探究1】和【实验探究4】的不同反应现象可得出：化学反应速率与反应物的　　有关。猜想②成立。

【合理推测】可乐能快速去除铁钉表面铁锈的真正原因是：铁锈结构疏松多孔，　　。

Ⅳ．废液处理

将【实验探究1】和【实验探究4】中废液混合，得到澄清溶液100.0g，通过氯离子检测仪测得氯离子质量分数为7.1%．从环保角度考虑，最好在废液中加入　　g氢氧化钠固体，充分反应，过滤后再将废液排放。

实验室中，小阳同学用一定量生石灰处理含有盐酸的废液，充分反应后得到无色溶液，现邀请大家对该无色溶液中溶质成分进行探究，请你参与并完成相关问题。

[提出问题]小阳同学处理废液后所得无色溶液中溶质成分是什么？

[查阅资料]CaCl₂溶液显中性

[猜想与假设]同学们通过讨论，提出了以下三种猜想。

猜想①溶质为CaCl₂

猜想②溶质为CaCl₂和HCl

猜想③（1）溶质为　　

[实验探究]三组同学分别取适量无色溶液进行探究。

组次	实验操作	实验现象与结论	小组同学相互评价
第1组		试管内溶液仍为无色，第1组同学认为猜想①成立	第2组同学认为此方案结论不正确，（2）因为此方案只能确定猜想　　不成立。
第2组		试管内产生的现象是（3）　　，第2组同学认为猜想②成立。	第1组同学认为此方案结论正确，但若不是猜想②成立，用此方案无法区分猜想①和③
第3组	…………．	………．	大家一致认为此方案能一次性确定哪一个猜想成立，且操作简便。

（4）你认为第3组同学的实验方案可能是　　。

[实验总结]综合上述实验探究情况，大家一致认为小阳同学处理的废液还不合格，直接倒入下水道会造成铸铁管道腐蚀等，所以需将废液进一步处理后再排放。

[拓展提升]含有盐酸的废液除了可以用生石灰处理外，（5）还可以从下列试剂中选择适量　　（填字母代号）处理达标后排放。

a．木炭

b．熟石灰

c．大理石

小华同学发现自家的水壶用久以后底部会附着一层白色固体，查阅资料后得知，水在加热或长久放置时，溶于水中的可溶性钙和镁的化合物会生成沉淀（水垢），于是他邀请同学小雪进行了以下实验探究。

探究一：自家的井水是软水还是硬水？

取少量井水样品于试管中，加入　　，振荡，出现大量浮渣，由此得出结论：自家的井水属于　　。

探究二：白色固体的主要成分是什么？

[假设与猜想]猜想Ⅰ：CaCO₃。

猜想Ⅱ：　　（填化学式）。

猜想Ⅲ：CaCO₃和Mg（OH）₂。

[实验与探究]取少量白色固体样品（不考虑杂质和微溶物对实验的影响）于试管中，向其中加入足量稀盐酸，白色固体溶解，有　　产生，根据以上现象，小华认为：猜想Ⅰ正确。小雪认为小华的结论不严谨，理由是　　。经过两人反复讨论，进一步设计了如下实验。

实验步骤	实验现象	实验结论
取上述实验中的上层清液于试管中，滴加足量NaOH溶液	无明显现象	猜想Ⅰ成立
		猜想Ⅲ成立

[拓展与迁移]取含有MgCl₂和HCl的混合溶液165.8g于烧杯中，向其中缓慢加入200g溶质质量分数为8%的NaOH溶液，恰好完全反应后过滤得到沉淀和滤液，其中滤液的质量为360g。请计算：

（1）生成沉淀的质量是　　克。

（2）原混合溶液中，MgCl₂的质量是多少？（请写出具体的计算过程，下同）

（3）恰好完全反应时，所得溶液的溶质质量分数是多少？（结果保留至0.1%）

实验是学习化学的一条重要途径。请回答问题：

（1）如图一，观察到蜡烛燃烧时火焰分为a、b、c三层，其中温度最高的是　　（填字母序号）。

（2）如图二，取一个冷而干燥的小烧杯罩在火焰上方，观察到烧杯内壁出现　　，快速倒转烧杯，倒入少量澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。由此可知，蜡烛燃烧后的产物一定有H₂O和　　（填化学式）。

（3）如果用一个大烧杯扣住蜡烛（如图三），一段时间后，观察到蜡烛熄灭，说明燃烧需要　　。

（4）为测定某有机物的组成（如图四），往装置中先通入一段时间干燥的氮气，再将6.4g样品在氧气中燃烧后的产物（样品无剩余）依次通过装置A、B、C、D（装置中涉及的每步反应均反应完全），结果发现装置A增重7.2g，装置C增重8.8g。试分析：

①装置A中利用了浓硫酸的　　。

②装置B中红色粉末变成黑色的原因是　　（用化学方程式表示）。

③装置C中反应的化学方程式为　　。

④由此可知，该有机物化学式中碳、氧原子的个数比为　　（填最简整数比）。

某学校九年级学生小明在化学实验室清点化学药品时发现一包粉末状固体，这包粉末状固体可能由碳酸钠、氯化钠、氢氧化钡、硫酸钠、硝酸铜中的一种或几种组成。为了检验其成分，小明做了如下实验：

（1）取少量粉末状固体于烧杯中，加入足量的水，充分搅拌，静置，发现烧杯底部有白色未溶固体A和上层无色清液B．小明根据上述现象确定粉末状固体中一定不含有的物质是　　（填物质的化学式）。

（2）进一步探究固体A的成分

[提出问题]固体A的成分是什么？

[猜想与假设]Ⅰ：BaCO₃    Ⅱ：　　Ⅲ：BaSO₄

[实验与探究]

实验步骤	实验现象	实验结论	相关化学方程式
取少量固体A于试管中，滴加过量的		猜想Ⅱ正确

根据上述实验结论，可以确定粉末状固体中一定含有　　。

有位化学教师在实验室取用生石灰时，发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂（如图）。某化学兴趣小组的同学在该老师的指导下，对该生石灰样品开展了以下探究活动。

[提出问题]生石灰样品的成分是什么？

[作出猜想]生石灰样品的成分可能是CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃中的一种或几种。

[实验探究]小华同学设计如下实验进行探究。

实验	实验操作	实验现象	实验结论
①	取样品于烧杯中，加水溶解，用手触摸烧杯壁。	烧杯壁发热
②	将①中液体过滤，取少量滤液于试管中，向其中滴入　　。	溶液变红	有Ca（OH）2
③	取②中的少许滤渣于试管中，向其中滴加少量稀盐酸。		无CaCO3

[交流讨论]

（1）同学们经过讨论，发现通过实验②不能得出样品中一定含有Ca（OH）₂，理由是　　。

（2）小红同学提出实验③结论也不正确。他改进实验③，并通过实验证明生石灰样品中含有碳酸钙，他改进实验③的操作内容是　　。

（3）通过小组合作，最后得出样品中肯定含有CaO和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂．请写出生成CaCO₃的化学方程式　　。

[反思应用]

（1）生石灰要　　保存。

（2）设计和分析实验时，要充分考虑反应物的量和生成物等因素对实验结论的干扰。

（3）要确定样品中是否含有氢氧化钙，还需要学习更多化学知识才能解决。

某化学兴趣小组利用如图装置进行Fe与水蒸气反应的实验：

（1）A装置的作用是　，点燃C中产生的肥皂泡，有的发出轻微的爆鸣声，有的可以被点燃，请你推断反应生成的气体是　　；

（2）有同学认为导管口有气泡产生即说明反应生成了气体，你认为是否正确　　（填“是”或“否”），请说明理由　　；

反应一段时间后，学习小组对反应后的黑色固体产生了浓厚的兴趣，并查阅了相关资料：铁粉（黑色），Fe₂O₃（红棕色）、FeO（黑色）、Fe₃O₄（黑色）。学习小组进行了一系列实验，验证了FeO不存在，然后对黑色固体的成分进行了以下猜想：

猜想一：只有铁粉

猜想二：只有Fe₃O₄

猜想三：铁粉和Fe₃O₄的混合物

学习小组设计了实验进行验证，请回答以下问题：

（3）取少量黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，有气泡产生，说明猜想　　不成立；

（4）通过实验测得，34.4g黑色固体与足量的稀盐酸反应，产生了0.2g H₂，说明猜想　　成立；

（5）另取34.4g黑色固体在高温条件下与足量的CO反应，充分反应后，固体质量变为28.0g，请计算在黑色固体中Fe₃O₄的质量分数为　　（计算结果精确到0.1%）；

（6）根据以上探究，请写出Fe与水蒸气反应的化学方程式　　。