初中化学实验探究物质的组成成分以及含量实验题

小苏打（NaHCO₃）和食盐NaCl是厨房中常用物质，现有一包白色固体，可能由NaHCO₃和NaCl中的一种或两种组成。某科学小组同学展开了系列拓展性研究。

（一）定性分析

【实验目的】确定白色固体的组成

【实验方案】

【实验结论】该白色固体 由NaHCO₃和NaCl两种物质组成

（1）基于上述实验结论，则步骤①中加入的过量稀酸应该是　　

（2）写出步骤②中生成白色沉淀的化学反应方程式　　

（二）定量分析

【实验目的】测定该白色固体中NaHCO₃的质量分数

为了测定该样品中NaHCO₃的质量分数，小吕、小周分别取a克该样品，设计了如下方案：

小吕方案Ⅰ：利用NaHCO₃与稀硫酸反应产生CO₂，通过测定生成CO₂的质量，计算样品中NaHCO₃的质量分数

（3）小吕用下列装置完成本实验，装置的连接顺序是　　（填装置的字母编号，装置不重复使用）；

（4）D装置中的反应完全后，需再次通入空气，其目的是　　

小周方案Ⅱ：小周用沉淀法测定样品中的NaHCO₃的质量分数。操作流程如下：

（已知：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O）

（5）为使定量分析更准确，在操作Ⅰ之前，需判断所加BaCl₂溶液是否过量，请你设计一个合理方案：　　。

梧州市某中学化学兴趣小组的同学查资料知道，乙醇（分子式为C ₂H ₆O）俗称酒精，通常情况下化学性质稳定，在一定条件下能与氧气反应。现对乙醇与氧气反应进行探究。

【探究活动一】

同学们把绕成螺旋状的红色铜丝在酒精灯的外焰上灼烧到通红，取出铜丝，发现表面变黑，趁热插入装有无水乙醇的试管中（如图），铜丝很快变为红色，并闻到刺激性气味。重复上述操作多次，得到A溶液；经称量，实验前后铜丝质量不变。

铜丝灼烧后生成的黑色物质是 　　，铜丝除了给反应加热外，还起到 　　作用。

【提出问题】生成的刺激性气味的气体是什么？

【猜想与假设】有同学提出刺激性气味的气体可能是：

猜想一：SO ₂

猜想二：CO ₂

猜想三：醋酸（C ₂H ₄O ₂）

【讨论与结论】同学们讨论后发表看法：

小吴认为猜想一不正确，判断的依据是 　　

小周认为猜想二也不正确，判断的依据是 　　

小施认为猜想三有可能正确，原因是醋酸具有挥发性，并有刺激性气味。

【探究活动二】

小施同学设计实验验证后，发现猜想三也不正确。请补充完成小施的实验操作和现象：取少量A溶液加入试管中，然后 　　。

【讨论与结论】

老师提示这种刺激性气味气体来源于易挥发的B物质，其相对分子质量为44，且含有C、H、O三种元素（氢元素的质量分数不超过20%），由此可推知物质B的分子式为 　　。

【拓展活动】

（1）同学们再取少量A溶液加入试管中，加少量无水硫酸铜固体，变蓝色（已知：乙醇、B物质遇无水硫酸铜均不显蓝色），说明乙醇在一定条件下与氧气的反应有 　　生成。

（2）乙醇在微生物（醋酸菌）作用下与氧气反应能生成醋酸，写出该反应的化学方程式 　　。

在化学实验探究课上，化学老师交给某学习小组一包白色粉末，并提示该粉末由Na₂SO₄、NaNO₂（亚硝酸钠）、NaCl中的一种或几种组成．该小组同学们探究该白色粉末组成的实验过程如下：

【查阅资料】1．亚硝酸盐能溶于水．

2．Na₂SO₄、NaNO₂、NaCl的部分性质如表：

化学式	水溶液的酸碱性	与稀盐酸作用	毒性
NaNO2	碱性	产生棕红色气体	有
NaCl	中性	不反应	无
Na2SO4	中性	不反应	无

【实验探究】

限用以下试剂：蒸馏水、酚酞溶液、氯化钡溶液、硝酸银溶液、稀盐酸．

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
步骤一	取少量白色粉末加入试管中，加蒸馏水溶解，滴加入氯化钡溶液．	无现象	①
步骤二	在步骤一所得的溶液中滴加入硝酸银溶液．	有白色沉淀产生	一定有NaCl
步骤三	②	③	一定有NaNO2

【讨论】有同学提出步骤二的实验结论不一定正确，理由是④　　．请你重新设计实验证明步骤二的结论正确：⑤　　．

【反思】检验物质时，一定要注意加入试剂的相互影响！

某校化学兴趣小组在做溶液的导电性实验时，发现了以下一些问题：

（1）不是所有的溶液都能导电。下列物质溶于水后形成的溶液不能导电的是 　　。

A．硫酸          B．氢氧化钾        C．碳酸钠         D．乙醇

（2）同学们在做氯化钠溶液的导电性实验时，不仅看到灯泡亮了，还观察到两根石墨电极上都出现了气泡。于是他们对气泡的成分产生了浓厚兴趣，决定进一步探究。

【提出问题】

氯化钠溶液通电时，石墨电极上生成了哪两种气体？

【查阅资料】

氯气（ Cl ₂）是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体。

【提出猜想】

猜想一：H ₂和O ₂；

猜想二：O ₂和Cl ₂；

猜想三 　　。

【设计实验】

实验步骤	实验现象	解释或结论
①按照如图所示，连接好实验装置，通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体的颜色	a试管收集到黄绿色气体，b试管收集到无色气体。	通过对气体颜色的分析，说明猜想 　 　（填"一"或"二"或"三"）肯定是错误的
②用拇指堵住b试管，移近点燃的酒精灯，松开拇指	听到轻微的爆鸣声	证明b试管中收集的气体为

【实验结论】

实验证明：猜想三成立。实验完成后，同学们用pH试纸测出通电后的溶液呈碱性。

请写出氯化钠溶液通电时发生反应的化学方程式 　　。

【讨论交流】

实验结束后，老师和同学们在一起进行交流。老师肯定了实验结论的同时还告诉大家：氯化钠溶液通电时所发生的反应是氧化还原反应。在氧化还原反应中，有元素化合价升高，必定有元素化合价降低。从氧化还原反应原理考虑，就可以判断出猜想 　 　（填"一"或"二"或"三"）是错误的，其中原因是 　　。

此外，老师还提出这样一个问题请大家思考：通电一段时间后，氯化钠溶液的浓度有所降低。若要恢复为原氯化钠溶液的浓度，只需向通电后的溶液中加入 　　（填物质的名称）即可。

PLA是一种新型可降解塑料，能有效缓解塑料垃圾造成的白色污染。已知PLA由碳、氢、氧三种元素组成，为了测定7.2gPLA样品氧元素的质量，某化学兴趣小组进行了以下探究。

【实验设计】查阅资料，无水硫酸铜遇水由白色变成蓝色

将7.2gPLA样品充分燃烧，为分别吸收燃烧产物并通过清晰可见的现象检验吸收是否完全，以上实验装置正确的连接顺序是：A→ 　　→ 　　→ 　　→ 　　（填写装置的字母序号）。

【分析与结论】①实验中选择纯净的氧气而不用空气的原因是 　　。

②装置E的作用是 　　。

③正确连接装置后，确认气密性良好。充分燃烧7.2gPLA样品，测得相关实验数据见下表（已知燃烧产物被完全吸收，灰烬质量忽略不计）。

通过分析与计算，可知7.2gPLA样品中含有氧元素的质量为 　　克，该PLA样品中碳、氢、氧三种元素的原子个数最简整数比为 　　。

装置	B	C	D	E
实验前质量/g	160	150	150	100
实验后质量/g	163.6	150	163.2	100

我市某校化学兴趣小组利用图装置进行“硫燃烧现象及酸雨危害模拟”实验，

（1）按图装置连接仪器，装好药品，塞紧胶塞；

（2）用放大镜聚强光引燃硫粉，可观察到硫粉燃烧时发出明亮的　　色火焰

（3）冷却后，用注射器向广口瓶中喷水，可观察到：

①绿叶变黄     ②小烧杯里收集到一定量的液体；    ③氧化铜粉末逐渐消失，溶液变成蓝色。

（4）取出小烧杯里收集到的液体进行检验，结果该溶液为酸性（样品）

【提出问题】小烧杯里刚收集到的样品中溶质是什么？

【查阅资料】①SO₂易溶于水，化学性质与二氧化碳有相似之处；②H₂SO₃易被氧化物为H₂SO₄；

③BaSO₃不溶于水，能与盐酸反应；BaSO₄既不溶于水，也不溶于盐酸。

【作出猜想】

猜想Ⅰ：样品中溶质含有H₂SO₃；猜想Ⅱ：样品中溶质含有H₂SO₄；猜想Ⅲ：样品中溶质含有　　（填化学式）

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
向刚收集到的样品中滴加过量的Ba（OH）2溶液，过滤	有白色沉淀生成	猜想　　正确
向白色沉淀中加入足量的	沉淀不溶解

【交流讨论】

（1）向刚收集到的样品中滴加过量的Ba（OH）₂溶液的目的是　　

（2）酸雨能腐蚀金属制品，从基本反应类型上看主要反应属于　　

【拓展延伸】

SO₂气体可用氢氧化钠溶液吸收，反应原理是　　（用化学方程式表示）

子琛做“将浓硫酸滴到一块小布上”的实验，发现生成的炭上冒“白烟”，推测炭能与浓硫酸反应。欲探究其生成物成分，通过简单分析及实验确定无H₂和O₂，因此继续进行如下探究。

【查阅资料】①SO₃能被浓硫酸及水吸收

②SO₂性质：能使品红褪色，能被高锰酸钾溶液吸收，能使澄清石灰水变浑浊

③CO可与PdCl₂溶液反应：PdCl₂+CO+H₂O═Pd（黑）↓+2HCl+CO₂；不与KMnO₄溶液反应

【提出猜想】生成物的成分可能为ⅠH₂O、CO、SO₂ⅡH₂O、CO₂、SO₂ⅢH₂O、CO、CO₂、SO₂

【实验验证】子琛设计了如下实验：

【分析讨论】

（1）请根据实验目的，按气流从左到右的方向将实验仪器组装完整：A→　　→　　→D→　　。

（2）装置E中所加药品是　__，作用是　　。

（3）装置C中②的作用是除去SO₂气体，则③试管中品红溶液的作用是　　。

（4）若D中澄清石灰水变浑浊，方程式为　　。

（5）实验结束冷却后，从实验安全角度考虑，清洗装置A中试管时不能直接向其中加水冲洗，原因是　　。

【实验结论】实验观察到的部分现象是：B中未见黑色沉淀，则猜想　　正确，写出炭与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式　　。

某实验小组的同学在做酸碱中和反应的实验时，向烧杯中的氢氧化钙溶液中加入一定量的稀盐酸后，发现忘记了滴加酸碱指示剂。因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯中溶液的溶质成分进行探究。

【提出问题】该烧杯中溶液的溶质是什么？

【猜想】猜想一：只有CaCl ₂；猜想二： 　　；猜想三：含有CaCl ₂和Ca（OH） ₂；猜想四：含有CaCl ₂、HCl和Ca（OH） ₂。

同学们讨论后一致认为猜想四不合理，理由是 　　。

【查阅资料】氯化钙溶液呈中性

【进行实验】同学们设计可如下不同的实验方案，证明猜想二是成立的。请你帮他们填写有关实验步骤或实验现象。

方案	实验步骤	实验现象
方案一	取少量溶液于试管中，滴加紫色石蕊溶液	紫色石蕊溶液变红色
方案二	取少量氧化铜粉末于试管中，加入一定量的烧杯中的溶液	黑色粉末逐渐溶解，溶液变蓝色
方案三	取少量烧杯内溶液于另一支试管中，加入 　碳酸钠溶液等	产生气泡

【反思交流】

要使烧杯内溶液的溶质只含CaCl ₂，需要除去杂质，其中的一种方法是向烧杯中加入过量的 　　，然后过滤，该除杂原理用化学方程式表示为 　　。

膨松剂是一种食品添加剂，某研究小组对膨松剂进行了如下探究

【趣味实验】

实验1：和面．向20g面粉中加入10mL水，制得的面团编为1号；向20g面粉中加入10mL水，再加入2g膨松剂M，制得的面团编为2号．

实验2：发面．将和好的2个面团放入微波炉中加热，几分钟后，取出面团，发现1号面团无明显胀大，2号面团明显胀大且手感比较松软．

【提出问题】膨松剂M的成分是什么？

【提出假设】

假设1：M是NH₄HCO₃；

假设2：M是NaHCO₃；

假设3：M是NH₄HCO₃和NaHCO₃

【实验探究1】

序号	实验步骤	实验现象	实验结论
①	取少量M于试管中，加热一段时间	无刺激性气味 试管内壁有水珠 试管内有固体剩余	假设　　成立 假设　　不成立

【提出新问题】实验①试管中剩余固体是什么？

【实验探究2】

实验②：将实验①所得固体继续加热，无明显现象．冷却，向试管中加水，固体全部溶解，将所得溶液分为2份；向其中1份溶液中滴加稀盐酸，有气泡生成，将生成的气体通入澄清石灰水，有白色沉淀；向另1份溶液中滴加足量氯化钙溶液，有白色沉淀生成，静置，向上层清液中滴加2滴无色酚酞试液，溶液不变红．

【得出结论】

实验①试管中剩余固体是　　（填化学式）

【反思提高】

（1）NH₄HCO₃受热分解的化学方程式是　　．

（2）受热稳定性：Na₂CO₃　　（填“＞”“＝”或“＜”）NaHCO₃．

【拓展应用】

某品牌复配膨松剂N的配料为：磷酸二氢钙、碳酸氢钠和玉米淀粉，N遇水会发生如下反应：Ca（H₂PO₄）₂+2NaHCO₃═CaHPO₄↓+Na₂HPO₄+2CO₂↑+2H₂O；利用N和面和发面（加热）时，面团都会胀大．下列叙述正确的是　　（填序号）

a．常温下的溶解度：Na₂HPO₄＞CaHPO₄

b．碳酸氢钠在水溶液中遇到酸性物质能产生气体

c．根据上述反应，产生0.22gCO₂至少需要NaHCO₃的质量为0.42g．

小明在冬天输液时发现护士在输液管上加了一个如图所示的装置，护士告诉他这是一次性输液加热棒，可以消除药液温度与体温的差异。加热棒里的成分到底是什么呢？科学研究小组通过上网查阅资料发现：一次性输液加热棒内的主要成分是还原性铁粉、炭粉和氯化钠等物质。该加热棒内是否真的含有这几种物质呢？科学研究小组设计了如下实验：

（1）探究加热棒内是否含有氯化钠

①将加热棒内的物质放入烧杯中，加入足量的水充分溶解、过滤，得到滤渣和滤液。

②取适量滤液于试管中，滴加适量的硝酸钡溶液和稀硝酸，无明显现象，

　                         　（填写正确的实验操作及现象），证明滤液中含有Cl^﹣。

在老师的指导下通过进一步的实验证明滤液中还含有Na⁺，从而确定含有氯化钠。

（2）探究加热棒内是否含有铁粉

小明用磁铁靠近滤渣，发现部分黑色粉末被吸引。但被吸引的黑色物质也有可能是四氧化三铁。

小明通过如图装置探究黑色物质是否含有四氧化三铁，该物质鉴定的原理是：Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O。

当观察到 　                 　这一现象时，排除了四氧化三铁存在的可能性。

小英同学认为这还不能确定铁粉的存在，因为除了四氧化三铁外，钴粉、镍粉也是能被磁铁吸引的黑色粉末。研究小组的同学在查阅资料的基础上，进行如下实验：取适量被吸引的黑色物质于试管中，加入足量的稀盐酸，充分反应后，向试管中加入足量的过氧化氢溶液（能将Fe²⁺转化为Fe³⁺），然后滴加硫氰化钾溶液。溶液变为血红色，证明溶液中有Fe²⁺，得出加热棒中含有铁粉这一结论。

（3）探究加热棒内是否含有炭粉

点燃不能被吸引的黑色粉末，并将产生的气体通入足量澄清石灰水，石灰水变浑浊，得出加热棒内含有炭粉这一结论。请写出此操作过程中确认炭粉存在的化学方程式：　     　、　                        　。

综合上述实验，小明验证了加热棒内的主要成分。

加热棒为什么能够起到加热作用呢？小明还将进一步探究。

实验室中有一种含有纯碱、小苏打和少量水的固体粉末样品。为了测定其中小苏打的含量，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，利用如图所示装置（部分固定装置已略去）进行实验。

已知：①该装置气密性良好，A、C、D中所装药品足量且能完全吸收相关物质

②碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物

③加热条件下，纯碱稳定不分解，小苏打易分解，反应的化学方程式为：

2NaHCO ₃ Na ₂CO ₃+H ₂O+CO ₂↑

探究过程如下：

Ⅰ．称量样品和已装入相关药品的装置C、D的质量，分别为：m、m ₁、m ₂；

Ⅱ．将质量为m的样品装入B玻璃管中，按图连接好装置，关闭弹簧夹，给玻璃管加热

Ⅲ．待玻璃管中样品完全反应，打开弹簧夹通空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却

Ⅳ．再次称量装置C、D的质量，分别为m ₃、m ₄

请回答下列问题

（1）装置A中碱石灰的作用是 　　

（2）装置C中所装药品为 　　

（3）装置D中发生反应的化学方程式为 　　

（4）装置E的作用 　　

（5）依据实验所得数据计算，该样品中小苏打的质量分数为 　　（用相关字母表示）。

（6）误差分析。按上述实验步骤测得该样品中小苏打的质量分数 　　（填"偏大""偏小"或"准确"），理由是 　　。

人们的日常生活离不开金属，高科技新材料的开发和应用也需要金属．硅钢可用于制造变压器的铁芯，某化学兴趣小组的同学为了验证硅钢（主要含有Fe、C、Si），设计了如图的实验流程（有些反应的部分反应物和生成物已省略）．

查阅资料发现：常温下，单质硅（Si）不能与盐酸反应，但能与氢氧化钠溶液反应（Si+2NaOH+H ₂O═Na ₂SiO ₃+2H ₂↑）．

根据以上信息，回答下列问题：

（1）固体A的成分为 　　，E的化学式为 　　；

（2）滤液B中的金属阳离子为 　　；

（3）在过滤操作时，若发现滤液浑浊，应 　　；

（4）步骤⑤中发生的是化合反应，尝试写出其化学方程式 　　．

某混合气体由CO、CO ₂、SO ₂三种气体组成，某兴趣小组对此进行了相关实验：

【查阅资料】①SO ₂能使品红溶液褪色；②SO ₂易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，并能使其褪色；③SO ₂能使氢氧化钡溶液和澄清石灰水变浑浊；④CO和CO ₂均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。

【实验研究】为验证这三种气体同学们设计并进行如下实验：

【事实与结论】通过实验验证了以上三种气体都存在。

（1）装置A的作用是 　　；

（2）能证明气体中含有CO ₂的现象是 　　；

【反思与评价】

（3）若装置按C→D→A→B→E的顺序连接，则无法验证的气体是 　　；

（4）有同学提出上述原装置中省略D装置也能达到实验目的，你认为该同学的设计有无道理并说明理由 　　。

合金中除含金属外，也可以含有非金属。已知某铝合金粉末除含铝、铜外，还含镁和硅中的一种或两种。小冬设计实验对该铝合金粉末进行探究。

【查阅资料】

（1）硅不能与盐酸反应。

（2）铜、镁不能与氢氧化钠溶液反应

（3）铝、硅能与氢氧化钠溶液反应且得到相同的气体。硅与氢氧化钠的溶液反应的方程式为

Si+2NaOH+H₂O＝Na₂SiO₃+2H₂↑，足量铝与氢氧化钠溶液反应后溶液的溶质为NaAlO₂，则铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为　　。

【提出猜想】

猜想一：该粉末中除含铝、铜外，还含有镁。

猜想二：该粉末中除含铝、铜外，还含有硅。

猜想三：该粉末中除含铝、铜外，还含有　　。

【设计实验】

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	①取一定量的合金粉末，加过量 的　　，充分反应后过滤	粉末部分溶解，并有无色气体放出	粉末中还含有硅
	②取步骤①所得滤渣，加过量 的　　，充分反应	滤渣部分溶解，并有无色气体放出
实验二		略

【实验结论】猜想三正确。

实验室中有一种含有纯碱、小苏打和少量水的固体粉末样品。为了测定其中小苏打的含量，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，利用如图所示装置（部分固定装置已略去）进行实验。

已知：①该装置气密性良好，A、C、D中所装药品足量且能完全吸收相关物质

②碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物

③加热条件下，纯碱稳定不分解，小苏打易分解，反应的化学方程式为：2NaHCO ₃ Na ₂CO ₃+H ₂O+CO ₂↑

探究过程如下：

Ⅰ．称量样品和已装入相关药品的装置C、D的质量，分别为：m、m ₁、m ₂；

Ⅱ．将质量为m的样品装入B玻璃管中，按图连接好装置，关闭弹簧夹，给玻璃管加热

Ⅲ．待玻璃管中样品完全反应，打开弹簧夹通空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却

Ⅳ．再次称量装置C、D的质量，分别为m ₃、m ₄

请回答下列问题

（1）装置A中碱石灰的作用是      　

（2）装置C中所装药品为    

（3）装置D中发生反应的化学方程式为 　　

（4）装置E的作用 　　

（5）依据实验所得数据计算，该样品中小苏打的质量分数为 　 　（用相关字母表示）。

（6）误差分析。按上述实验步骤测得该样品中小苏打的质量分数 　 　（填"偏大""偏小"或"准确"），理由是 　 　。