初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

$N{a}_{2}S{O}_4$是制造纸张、药品、染料稀释剂等的重要原料．某 $N{a}_{2}S{O}_4$样品中含有少量 $CaC{l}_2$和 $MgC{l}_2$，实验室提纯 $N{a}_{2}S{O}_4$的流程如图1所示

（1）加入 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液可除去的阳离子是（填离子符号），其反应的化学方程式为：．若添加的 $NaOH$溶液和 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液过量，可加入适量（填名称）除去．
（2）操作a的名称是，该操作中需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、．
（3）溶液M中的溶质是 $N{a}_{2}S{O}_4$和杂质 $NaCl$，观察图2中溶解度曲线，则操作b是：先将溶液M蒸发浓缩，再降温结晶、过滤．降温结晶的最佳温度范围是℃以下，因为 $N{a}_{2}S{O}_4$溶解度

地球是一颗美丽的蓝色星球,海水占了全球水资源的97 $\%$.海水资源的开发和利用具有非常广阔的前景.
（1）海水中含有大量的 $NaCl$,可用于制备钠及其化合物,其流程如图:

①加入过量 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液目的是除去 $CaC{l}_2$和,流程中不能用过量稀硫酸代替过量稀盐酸的原因是;

②提纯过程中使用了过滤和蒸发操作,实验室过滤和蒸发操作均使用到的玻璃仪器是;

③流程图中制备金属钠的化学方程式为．
（2）工业上利用电解饱和食盐水的方法制备 $NaOH$,并同时获得两种单质.补充并配平化学方程式:
□ $NaOH$+□ $H_{2}O$ $\stackrel{\mathrm{通电}}{=}$□+□+□ $C{l}_2$↑

（3）刘廷在实验室找到一瓶长期放置的 $NaOH$溶液,欲对其成分进行实验探究.
【查阅资料】
Ⅰ. $NaOH$与 $C{O}_2$分两步反应: $2NaOH+C{O}_2═N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O;N{a}_{2}C{O}_3+C{O}_2+H_{2}O═2NaHC{O}_3$

Ⅱ. $NaOH$与 $NaHC{O}_3$反应方程式为: $NaOH+NaHC{O}_3═N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O$

Ⅲ.物质的溶解性:

	$C{O_3}^{2-}$	$HC{O}^{3-}$	$O{H}^{﹣}$
$B{a}^{2+}$	不溶	溶	溶

溶液的酸碱性: $BaC{l}_2$溶液呈中性
【提出猜想】刘廷根据资料中的Ⅰ、Ⅱ对其成分提出了5种合理猜想,请将猜想补充完整
猜想1:只有 $NaOH$
猜想2:

猜想3:只有 $N{a}_{2}C{O}_3$

猜想4:

猜想5:只有 $NaHC{O}_3$

【实验验证】

步骤	操作	现象	结论
步骤1	取该 $NaOH$溶液,加入过量 $BaC{l}_2$溶液	产生白色沉淀	证明猜想1、5不成立,(填数字)
步骤2	取步骤1中上层清液,滴加	无气泡产生	证明原溶液不含(填"离子")
步骤3	另取步骤1中上层清液,滴加	溶液未变红	证明原溶液不含(填"离子")

【实验结论】
通过以上实验操作得出结论:猜想是正确的（填数字）

某化学兴趣小组的同学对实验室制取二氧化碳及相关性质进行一系列的探究活动。
（1）气体制取
按如图1所示的制取装置进行实验。

①写出有标号仪器的名称：a,b。
②实验室制取二氧化碳的反应化学方程式是。
③实验室收集二氧化碳的方法是，原因是。
（2）实验研究
【提出问题】实验室制取二氧化碳时能否采用排水法收集？
【设计实验】
实验一：向一个充满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，用力摇晃塑料瓶。可观察到塑料瓶，说明二氧化碳能溶于水。
实验二：先用集气瓶装满一瓶蒸馏水（pH=7．0），然后按如图2所示组装组装并进行实验，再用pH计测定从装置C排到烧杯中的液体的pH。

①装置B中碳酸氢钠溶液的作用是。
②测得烧杯中液体的pH<7．0，说明溶液呈酸性，原因是。
【实验结论】实验室制取二氧化碳不宜采用排水法收集。
【拓展延伸】某同学先对图2装置做了以下改进：将装置C中的部分蒸馏水换成植物油，将烧杯换成量筒（如图3所示），然后利用改进后的装置测定收集到二氧化碳的体积，测得气体的实际体积小于理论值，原因可能是：

①，②。（合理即可）

甲为人体吸入空气和呼出气体成分对比图。 $C{O}_2$含量变化真有这么大？

（1）利用图乙所示法收集一瓶呼出的气体，标上 $A$；取一个同样装有空气的集气瓶，标上 $B$。将两根同样的小木条点燃后同时伸入 $A$瓶和 $B$瓶， $A$瓶中的木条先熄灭。这个实验现象（选填"能"或"不能"）说明呼出的气体中二氧化碳更多。
（2）用大针筒将 $100ml$人体呼出气体压入 $20ml$澄清石灰水中（如图丙），澄清石灰水变浑浊；用同样的方法将 $100ml$空气压入另一瓶 $20ml$澄清石灰水中，请说出澄清石灰水是否变浑浊并解释原因：。

在老师指导下，小科做了如下实验：点燃燃烧匙上的钠，迅速伸入盛有 $C{O}_2$的集气瓶中，盖上玻片，钠继续燃烧。反应结束后发现：集气瓶内壁附着黑色小颗粒，燃烧匙上粘附着灰白色固体。小科获知灰白色固体中的黑色固体成分是碳，但不清楚其中的白色固体成分是什么，于是进行了如下探究：
【提出问题】白色固体的成分是什么？
【建立假设】假设一：白色固体的成分是氧化钠；
假设二：白色固体的成分是碳酸钠；
假设三：白色固体的成分是氧化钠和碳酸钠的混合物。
【进行实验】
步骤1：取燃烧匙上灰白色固体于烧杯中，加入适量的水充分溶解，过滤，得到滤液；
步骤2：取少量步骤1中的滤液于试管中，滴加2滴酚酞试液，溶液变成红色。结论：白色固体的成分是氧化钠。有同学认为通过该实验得出的结论不正确，其理由是。
步骤3：取少量步骤1中的滤液于试管中，滴加足量稀盐酸，溶液中有气泡冒出，结论是。
步骤4：取少量步骤1中的滤液于试管中，加入过量的氯化钙溶液，出现白色沉淀，然后过滤，向所得滤液中滴加酚酞试液，无明显现象。则假设成立。

某化学兴趣小组同学为了探究实验室中的氢氧化钠固体是否变质，进行了有关实验。请你与他们一起完成以下探究活动：
【猜想】
猜想I：没有变质；
猜想Ⅱ：已经变质；

【实验和推断】
（1）加入的适量 A 溶液是（填名称），若现象a为有气泡产生，则说明氢氧化钠已经变质。
（2）若现象b为，说明氢氧化钠没有变质。
【反思】氢氧化钠的保存方法是（填"A"或"B"）。
A．密封保存         B．不需密封保存

碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的盐，通过实验验证、探究它们的化学性质。
【查阅资料】
①Na₂CO₃ + CaCO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl
②2NaHCO₃Na₂CO₃ +CO₂↑+ H₂O
③Ca(HCO3)2易溶于水。
④CaCl₂溶液分别与NaHCO₃、Na₂CO₃溶液等体积混合现象（百分数为溶质质量分数）

	NaHCO3	Na2CO3
0.1%	1%	5%	0.1%
CaCl2	0.1%	无明显现象	有浑浊	有浑浊	有浑浊
1%	无明显现象	有浑浊	有浑浊，有微小气泡	有沉淀
5%	无明显现象	有浑浊	有浑浊，有大量气泡	有沉淀

【进行实验】

【解释与结论】
（1）实验1中，NaHCO3与盐酸反应的化学方程式为   。
（2）实验2中，试剂a为   。
（3）实验3中，NaHCO3与CaCl2反应的化学方程式为：
2NaHCO3+ CaCl₂ ="====="     +      +      + H2O
【反思与评价】
（1）实验2中，加热NaHCO3后，试管Ⅰ中残留固体成分可能为   （写出所有可能）。
（2）资料④中，NaHCO3溶液与CaCl2溶液混合的现象中，有些只观察到浑浊、未观察到气泡，原因可能是   。

某校兴趣小组对氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后的有关问题，进行了如下探究，请同学们一起参与此次探究之旅。
（1）探究一：判断氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后是否恰好完全中和？
【方案设计】小亮、小丽、小林三位同学设计了如下方案进行探究：

方案 设计者	方案步骤	方案预估现象	方案 预估结论
小亮	取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡	酚酞试液 不变色	恰好完全中和
小丽	用一根洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液沾在pH试纸上，把试纸呈现的颜色与标准比色卡对照	pH=7	恰好完全中和
小林	取少量反应后的溶液于一支试管中，并向试管中滴加稀硝酸和硝酸银溶液	有白色沉淀生产	盐酸过量，没 有完全中和

【方案评价】请判断以上设计的三个方案中，       同学的方案是正确的。
【方案反思】请分析另外两个方案中任意一个错误的原因                       。
（2）探究二：氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后，所得溶液中溶质的成分是什么？
【作出猜想】小亮猜想：溶质有NaCl、HCl、NaOH；小丽猜想：溶质只有NaCl；
小林猜想：溶质有NaCl、HCl；你的猜想：溶质有           （填化学式）。
小丽认为小亮的猜想是错误的，她的理由是                                。
【实验设计及验证】请你将下列实验报告填写完整：

实验操作	实验现象	实验结论
取反应后的溶液于试管中，加入碳酸钠溶液		小林猜想正确
	有蓝色沉淀生成	你的猜想正确

 

如下图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和性质实验的部分仪器（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探究实验。

（1）以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室中制备并收集干燥、纯净的二氧化碳气体。按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性。
①所选仪器的连接顺序为（从左至右填写仪器序号字母）（提示：挥发出的少量 $HCl$气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收）。
②用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为③若将二氧化碳气体通入酚酞试液中，试液显色。
（2）用一氧化碳气体（含少量水蒸气）测定某铁的氧化物（ $F{e}_x{O}_y$）的元素组成比例，并验证反应中气体生成物的性质。所选仪器按A1 -----B-----C----- A2顺序连接（A1、A2为浓硫酸洗气瓶），并检验装置的气密性，所设计的实验装置中气体流向是从左向右。
①反应前大玻璃管中加入铁的粉末状氧化物( $F{e}_x{O}_y$)试样的质量为ag，实验结束后，继续通入一氧化碳气体，直至大玻璃管冷却。这时测量到E处大玻璃管中粉末状固体的质量减少了bg，试推算该铁的氧化物的化学式中x、y的比值：x/y=．（用含a和b的代数式表示）。（设所发生的反应均完全进行）
②将少量二氧化碳通入大量澄清石灰水中，出现白色浑浊，且溶液质量减小。试解释溶液质量减小的原因:．
③对于该实验方案设计还存在不完善之处，你的具体改进方案是

下面所示为常见气体的制备、净化和性质实验的部分仪器。试根据题目要求，回答
下列问题：

（1）仪器A中，发生反应的化学方程式为                                   。
（2）若要制备并收集纯净干燥的二氧化碳，请回答：
①仪器的连接顺序为：             。
②装置D的作用是             。
（3）某同学欲用含有少量杂质CO₂的CO气体测定某不纯氧化铁样品的纯度（杂质不反应），
并验证反应中气体生成物的性质。其所选仪器的连接顺序为：CO混合气体→F₁→C→B→F₂
①仪器F₂中看到的现象是             。
②写出装置B中发生反应的化学方程式             。
③若氧化铁样品质量为10g，完全反应后称量，前后B装置的质量减少2.7g，则该氧化铁样品中氧化铁所占的质量分数为             。
④指出该套装置的缺点并提出改进办法             。

（共8分）我区很多乡镇建起了沼气池，不仅为我区节约了能源，而且为减少污染也做出了很大贡献．沼气的主要成分是甲烷（CH₄），我校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：
【提出问题】：甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】：含碳元素的物质完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；无水CuSO₄遇水变蓝．
【猜想与假设】：甲 CO₂ H₂O；乙 CO  H₂O；丙 NH₃CO₂ H₂O；丁 CO₂ CO  H₂O．
你认为________同学的猜想是错误的，理由是________．
【实验探究】：为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的O₂中燃烧的产物依次通过如图所示装置：

（1）A、B装置的顺序能否颠倒？（填“能“或“否”）________．
（2）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是________．
（3）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，由此推断_______同学猜想成立．
（4）C中红色粉末变成黑色的化学方程式：________．
【反思与交流】：为避免有毒的CO污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是________．
（5）某课外小组的同学们认为尾气中的一氧化碳可以利用下装置中的一种重复利用，避免污染环境或浪费能源。于是设计如下装置除去废气中的二氧化碳，并收集一瓶一氧化碳，准备进行后续地探究。其中最合理的装置是             （填序号，瓶内为氢氧化钠溶液）。

膨松剂是一种食品添加剂。它在面包制作过程中发生反应产生气体，使面包变得松软。膨松剂反应产生气体的量作为检验膨松剂品质的一项重要指标。已知某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，化学兴趣小组对该膨松剂进行如下探究：
【查阅资料】2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑;NH₄HCO₃NH₃↑+H₂O+CO₂↑。
探究Ⅰ：检验膨松剂的成分
在玻璃管中加入该膨松剂，按下图连接好装置（铁架台略去，下同）。

【观察与分析Ⅰ】点燃酒精灯。
（1）关闭铁夹2，打开铁夹1，观察澄清石灰水变浑浊，说明产物中有二氧化碳，该反应的化学方程式为            。
（2）打开铁夹2，关闭铁夹1，观察到的现象是            ，说明产物中有氨气。
（3）充分加热后，玻璃管中            （填“有”或“无”）固体。
【实验结论】该膨松剂的成分是碳酸氢钠和碳酸氢铵混合物。
探究Ⅱ：测定膨松剂受热产生气体的质量
用下图装置测定该膨松剂中样品产生的二氧化碳和氨气的质量（装置B装有膨松剂，整套装置气密性良好，各装置中气体吸收剂足量）。

【观察与分析Ⅱ】
（4）通过测定实验前后装置D的质量，其质量差即为样品产生二氧化碳的质量，装置C的作用是       。若没有装置E，造成测定结果     （填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
（5）实验过程中必须向装置内通入空气，装置A的作用是除去空气中的            （填化学式）。在停止加热后，继续通入空气一段时间，目的是            。
（6）若对装置C、D、E连接顺序进行调整，即可用于测定另一份同质量相同样品受热分解产生氨气的质量。C、D、E连接顺序为        ，通过测定实验前后装置C的质量，其质量差即为样品产生氨气的质量。
【拓展研究】
若上述（4）装置D在实验前后的质量差为9.24g。上述（6）装置C在实验前后的质量差为0.17g，则该该膨松剂中NaHCO₃与NH₄HCO₃的质量比为              （用最简整数比表示）。

碲（ $Te$）被誉为"现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁"。实验室模拟提取碲的一个实验是：取某含碲溶液于烧瓶中，加入适量 $NaC1$，加热到一定温度，持续通入 $S{O}_2$，待反应一定时间，过滤得到粗碲。
（1）反应的总化学方程式为：

则X为(填化学式)。
（2）为探究获得较高粗碲沉淀率的反应条件，某研究小组在控制 $NaC1$浓度和 $S{O}_2$流量不变的条件下，进行下述对比试验，数据如下：

实验	温度/℃	反应时间/h	粗碲沉淀率/%
a	65	3.0	65.0
b	80	3.0	98.9
c	80	2.0	98.9
d	90	2.0	97.0

①该小组研究的反应条件是和。
②实验a和b 的目的是。
③在上述四组实验中，最佳的反应条件是

某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式。
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵守质量守恒定律。
我（"同意"或"不同意"）小明的观点，因为。
（3）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。

【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】
①氧化镁为白色固体
②镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁（ $M{g}_3{N}_2$）固体；③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【做出猜想】黄色固体为 $M{g}_3{N}_2$
【实验探究】请设计实验，验证猜想

实验操作	实验现象及结论

【反思与交流】空气中 $N_2$的含量远大于 $O_2$的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，为什么？请给出合理的解释。

（4）该兴趣小组又做了镁条与盐溶液反应的实验，发现均能产生 $H_2$，实验现象如下：

实验序号	实验1	实验2	实验3
与镁条反应的溶液	$N{H}_{4}Cl$	$NaCl$	$N{a}_{2}S{O}_4$	$H_{2}O$
实验现象	有大量气泡产生	有较多气泡产生	有少量气泡产生	气泡较少
加热后，实验现象	气泡明显增多， 可闻到氨味	气泡增多	气泡增多	气泡增多

上表中，用水进行实验的目的是。
根据上表中的实验现象，请写出三条结论，并分析可能的原因（不分析原因，不得分）
①②③

为比较相同浓度的 $FeC{l}_3$溶液和 $CuS{O}_4$溶液对 $H_2{O}_2$分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究：

（1）请写出 $H_2{O}_2$分解的化学方程式。
【定性探究】
（2）如图甲，可通过观察来定性比较两者的催化效果。
【定量探究】
（3）如图乙，实验前检查该装置气密性的方法是。要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的。
【深入探究】
（4）在 $FeC{l}_3$溶液中，究竟是哪种离子起催化作用呢？
猜想1：铁离子（ $F{e}^{3+}$）起催化作用；
猜想2：起催化作用；
猜想3：起催化作用；
……
请设计实验，验证猜想1

实验操作	实验现象及结论