初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

现有一包白色粉末，可能含有硫酸钠、碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠、硫酸铜中的一种或几种，某化学小组为确定其成分，做了以下探究：

【查阅资料】硫酸钠、氯化钡溶液均呈中性。

（1）步骤Ⅰ：取少量固体于烧杯中，加足量的水，搅拌，过滤，得到白色沉淀和无色滤液。

步骤Ⅱ：取步骤Ⅰ所得的白色沉淀于试管中，加入过量的稀硝酸，沉淀全部溶解，有气泡产生，得到无色澄清透明的溶液。

根据上述两步实验，小组同学认为白色粉末中一定不含有的物质是 　　，同时确定了白色粉末中一定含有的物质，并写出了步骤Ⅰ中产生白色沉淀的化学方程式是 　　。

（2）为了进一步确定白色粉末中可能含有的物质，小组同学利用步骤Ⅰ所得的滤液继续探究。

【讨论猜想】小组同学对滤液中溶质成分做出了多种猜想，其中滤液中含有三种溶质的猜想分别是：

猜想一： 　　；猜想二： 　　。

【实验探究】小组同学共同设计如下方案来证明诸多猜想中猜想二成立，请完成下列表格：

实验步骤	实验现象	实验结果
		猜想二成立

【实验结论】小组同学通过以上探究，最终确定了白色粉末的成分。

某化学兴趣小组围绕"酸和碱的中和反应"的学习，进行了如下实验。

实验一：5mL氢氧化钠溶液于烧杯中，滴入几滴酚酞溶液，可观察到现象为 　 　，然后加入稀盐酸，用玻璃棒搅拌，溶液褪为无色，有关的反应方程式为 　 　。

实验二：对实验一反应后溶液中的溶质进行探究。

【提出猜想】

猜想一：只有NaCl

猜想二：有NaCl和NaOH

猜想三：有NaCl和HCl

你认为猜想 　 　不合理，其理由是 　 　。

【设计实验】

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		猜想三成立

【拓展应用】我国土壤的酸碱性有"南酸北碱"之说法，你认为需向酸性土壤中加入 　 　进行改良。

某化学课堂正在进行，以下是教学片断。请你参与他们的学习并完成相关任务。

【演示实验】老师按如图所示连接好装置，加入NaHCO ₃粉末，点燃酒精灯，对试管预热后集中加热，烧杯中澄清石灰水变浑浊，说明生成了CO ₂．继续加热至无气体产生后撤出导管，熄灭酒精灯。

【问题提出】实验后，同学们对试管中剩余的固体粉末产生了兴趣：剩余粉末由什么物质组成？

【猜想假设】在老师的指导下，同学们对固体粉末作出了如下猜想：

猜想一：NaOH；猜想二：NaOH和Na ₂CO ₃；猜想三：Na ₂CO ₃。

【实验探究】

实验方案	实验操作	实验现象
方案一	取适量粉末溶于水后向溶液中滴入2滴酚酞溶液，摇匀	溶液由无色变红色

小明根据实验现象认为猜想一成立。小组讨论后，大家认为小明的结论不合理，理由是 　　。

实验方案	实验操作		实验现象	实验结论
方案二	步骤一	取适量粉末溶于水后加 入过量的BaCl 2溶液		猜想一不成立
	步骤二	取步骤一的上层清液加入MgCl 2溶液2﹣3mL	无明显现象	猜想三成立

【评价交流】小华认为步骤二也可以用MgSO ₄代替MgCl ₂，大家不同意他的观点，理由是 　　。

【拓展延伸】请你总结上述实验成果，写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式 　　。

某化学兴趣小组获得两包制作"跳跳糖"的添加剂，一包是柠檬酸晶体，另一包是标注为钠盐的白色粉末。将少量柠檬酸和这种白色粉末溶于水，混合后产生了使澄清石灰水变浑浊的气体，为确定白色粉末的化学成分，进行了以下探究：

【提出猜想】猜想1．碳酸钠；猜想2．碳酸氢钠；猜想3．碳酸钠和碳酸氢钠。

【查阅资料】①碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液均呈碱性；

②碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；碳酸钠受热不分解。

【实验探究1】小亮、小刚分别对有关猜想设计方案并进行实验：

	实验操作	实验现象	实验结论
小亮	将白色粉末溶于水后用pH试纸测定其酸碱度	pH 　　7（填"＞"、"＜"或"＝"）	溶液呈碱性，猜想1成立
小刚	用右图所示的装置进行实验	试管A中有水珠产生，试管B中液体变浑浊	猜想2成立，试管B中反应的化学方程式为

【实验质疑】

（1）小红认为小亮的实验结论不正确，理由是 　　。（用文字叙述）

（2）小明认为小刚的实验并不能得出猜想2成立，理由是 　　。（用文字叙述）

【实验探究2】为了进一步确定白色粉末的化学成分，小戚称取10g白色粉末与足量稀盐酸反应，充分反应后生成二氧化碳的质量为m g，通过计算并分析实验数据确定猜想3成立，则m的取谊范围为 　　（计算结果用分数表示）。

【结论分析】探究后他们查到该白色粉末的成分为碳酸氢钠，那么你认为白色粉末中的碳酸钠是如何产生的？写出产生碳酸钠的化学方程式 　　。

纳米零价铁（单质铁）在环保领域应用广泛，以菱铁矿（主要成分为FeCO ₃不考虑杂质）为原料，制备纳米零价铁的反应为：H ₂+FeCO ₃ $\frac{\underset{¯}{\mathit{高温}}}{}$ Fe+H ₂O+CO ₂．反应一段时间后，某学习小组对剩余固体的成分进行探究。

【提出问题】剩余固体的成分是什么？

【做出猜想】剩余固体的成分：

猜想一：Fe

猜想二：FeCO ₃

猜想三： 　　。

【实验探究】该学习小组利用如图装置，对剩余固体成分进行探究，实验操作及现象如图。回答下列问题。

（1）装置C中浓硫酸的作用是 　　；

（2）向装置A中加入稀硫酸后，A中产生气泡且溶液变为浅绿色，小芳同学判断猜想一正确，小刚同学认为小芳的判断不合理，理由是： 　　；

（3）装置B中溶液变浑浊，说明 　　；

（4）观察到装置D中黑色粉末变红色，反应的化学方程式是 　　。

【实验结论】猜想 　　正确。

【反思交流】如果将装置E去掉， 　　（填"能"或"不能"）验证剩余固体中含有Fe，理由是 　　。

聪聪做镁条在空气中燃烧实验时发现除生成白色固体外还有少量淡黄色固体，他对得到的固体成分进行探究。

【提出问题】固体成分是什么？

【提出猜想】猜想一：MgO

猜想二：Mg ₃N ₂

猜想三： 　　

【查阅资料】MgO与水反应类似于CaO与水反应；Mg ₃N ₂与水反应产生NH ₃。

实验操作	实验现象	实验结论
将该固体投入到盛水的烧杯中	若烧杯中只有白色固体，无刺激性气味气体产生	猜想 　　正确
		猜想二或猜想三正确

【表达与交流】聪聪在老师的指导下，用定量的方法确定猜想三正确，请写出将固体投入水中相关反应的化学方程式。 　　、 　　。

【相关结论】空气中N ₂和O ₂体积比约为 　　，由镁条在空气中燃烧生成少量Mg ₃N ₂可得出的一个结论是 　　。

某化学兴趣小组在进行酸碱中和反应的实验探究时，向烧杯中的氢氧化钠溶液滴加稀盐酸一会儿后，发现忘记添加酸碱指示剂。某同学从烧杯中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，观察到试管中溶液不变色。于是针对此溶液的成分，同学们进行了科学探究。

（1）猜想与假设：

猜想一：反应后氢氧化钠过量，溶液呈碱性；

猜想二：氢氧化钠与盐酸恰好完全中和，溶液呈中性；

猜想三：　　。

同学们经过讨论后觉得猜想一不正确，其理由是：　　。

（2）设计并进行实验：

①化学兴趣小组的同学为了验证自己的猜想，设计了实验方案一：

实验步骤	实验现象	实验结论
用洁净、干燥的玻璃棒蘸取少量反应后的溶液滴在干燥的pH试纸上，观察颜色变化并与标准比色卡对比。	pH　　 （填“＞”、“＝”或“＜”）7	猜想二不成立 猜想三成立

②请你设计另一个实验方案（与实验方案一不同），验证猜想三成立，并填写下表：

实验步骤	实验现象	实验结论
		猜想三成立

某实验小组的同学用氢氧化钙溶液和盐酸进行酸碱中和反应的实验。向烧杯中的氢氧化钙溶液滴加一定量的稀盐酸后，发现忘记滴加指示剂，此时，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究。

Ⅰ．写出该中和反应的化学方程式： 　　。

Ⅱ．探究烧杯内溶液中溶质成分。

【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么

【作出猜想】

猜想一：CaCl _2、Ca（OH） ₂和HCl

猜想二：CaCl _2、Ca（OH） ₂

猜想三：CaCl _{2 、}HCl

猜想四： 　　

小明认为猜想一是不合理的，理由是 　　。

【查阅资料】CaCl ₂溶液呈中性。

【进行实验】

（1）取少量烧杯中的溶液于试管中，并向试管中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到酚酞试液不变色。于是排出了猜想二，你认为排除猜想二的理由是 　　。

（2）小宇想用碳酸钠溶液来验证后两种猜想，请你帮他完成实验，填写以下表格。

实验步骤	现象	结论
取少量反应后的溶液于试管中，逐滴加入碳酸钠溶液		猜想三正确
		猜想四正确

【反思交流】

为确定猜想三正确，下列几种实验方案还可行的是 　　（ 填字母序号 ）

A．取反应后的溶液于试管中，加入镁粉冒气泡

B．取反应后的溶液于试管中，加入硝酸银溶液，生成白色沉淀

C．取反应后的溶液于试管中，滴加紫色石蕊试液变红色

D．用洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液，涂抹在pH试纸上，测得溶液的pH＜7

某化学兴趣小组用如图装置验证一氧化碳还原氧化铜，并探究其还原产物的组成．

（1）装置及反应原理探究

①B装置中浓硫酸的作用为 　 　．

②说明CO能还原CuO的现象为 　　．

③上述整套装置中发生的化学反应，其中属于化合反应的化学方程式 　　．（不考虑CO ₂和H ₂O的反应．）

（2）产物成分探究

【查阅资料】Ⅰ、一氧化碳还原氧化铜．除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu ₂O）

Ⅱ、Cu ₂O为不溶于水的红色固体

Ⅲ、Cu ₂O+H ₂SO ₄═Cu SO ₄+Cu+H ₂O

【提出问题】红色固体含有什么物质？

【猜想假设】假设一：红色固体只含Cu

假设二：红色固体只含Cu ₂O

假设三： 　　．

【实验验证】该小组为验证上述假设，取少量红色固体，加到足量稀硫酸中，观察到溶液变为蓝色，红色固体部分溶解．

【实验结论】根据上述实验结果，可知红色固体中一定含有 　　．

【数据处理】为进一步确定红色固体的成分，甲、乙两同学分别称取各自实验后的一定质量的红色固体，加到足量稀硫酸中使其充分反应，经过滤、洗涤、干燥后，称量剩余红色固体质量如表，请完善表中内容．

实验人员	红色固体（g）	剩余红色固体（g）	实验结论
甲	7.2	3.2
乙	4.08	2.48

【交流与反思】只要假设合理，方法正确，根据实验现象和数据就能得出结论．

某研究小组对自动充气气球（示意图如图1）进行下列探究。

[查阅资料]该气球充气原理是：通过挤破液体包，使液体与白色粉末接触产生二氧化碳气体，实现气球自动充气。

（1）为检验气体是二氧化碳，可选用　　（填试剂名称）。

探究一：液体包内溶液酸碱性的探究

（2）室温时，用pH试纸测得溶液的pH＝3，则该溶液呈　　性。

探究二：白色粉末成分的探究

[猜想与假设]甲同学认为是碳酸钙；乙同学认为是碳酸钠；丙同学认为是碳酸氢钠。

[设计并进行实验]

（3）将少量白色粉末放入水中搅拌，固体全部溶解，说明甲同学的猜想　　（填“正确”或“不正确”）、

（4）室温时，分别向盛有碳酸氢钠、碳酸钠和白色粉末样品的锥形瓶中注入等体积、足量的10%盐酸（装置如图2），记录如表：

实验编号	锥形瓶内物质		最终得到CO2体积/mL
	名称	质量/g
①	碳酸氢钠	0.10	V1
②	碳酸钠	0.10	V2
③	白色粉末	x	V1

实验①的化学方程式为　　；表中x＝　　；V₁　　V₂（填“＞”、“＜”或“＝”）、

[分析并得出结论]

（5）白色粉末是　　。

有一瓶气体，可能由O₂、CO、CO₂中的一种或几种组成为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下探究：

【查阅资料】脱氧剂（还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气）。

【实验设计】用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。

【实验步骤】①检查装置气密性；②通入一定量氮气；③通入该气体，点燃酒精灯。

【实验现象】步骤③实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。

【实验结论】该气体由 　                  　组成。

【实验反思】

（1）C装置的作用是 　                   　。

（2）步骤②通入一定量氮气的目的是 　                     　。

（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为 　                   　。

乙醇俗称酒精，燃烧时放出大量的热，因而被用作酒精灯、火锅和内燃机等的燃料，工业上常用高粱、玉米等淀粉含量较高的物质发酵生产，属于可再生资源，为解决能源危机开辟了新的道路。某化学小组的同学对乙醇燃烧的产物产生兴趣，进行了如下探究。

【提出问题】乙醇燃烧生成哪些物质？

【猜想与假设】猜想一：CO、H ₂O；猜想二： 　             　；猜想三：CO ₂、CO、H ₂O。

【设计与实验】小组同学充分讨论后，决定选用如图药品和装置来验证上述猜想与假设。

（1）先将乙醇放入盛有一定量氧气的容器中燃烧，然后将燃烧产物通入上述装置，通入装置的顺序是 　             　（装置可以重复选用，也可以不选）。其中选用E装置的目的是 　              　。

（2）待燃烧产物将装置内空气排尽后，再点燃C装置中的酒精灯对固体进行加热。

【现象与结论】

实验中所选第一个装置观察到现象是 　          　，C中红棕色粉末变成黑色，D中澄清石灰水都变浑浊，由此推断猜想三成立。其中C装置内发生反应的化学方程式为 　                              　。

【反思与交流】

实验结束后，小组同学对实验结论进行了反思：甲同学发现含碳的化合物燃烧时，氧气充足才能避免有毒物质一氧化碳产生；乙同学发现该实验的设计中有一个明显缺陷，该缺陷是 　                    　。

探究瓜子中二氧化硫的含量

有媒体报道：某品牌瓜子被查出二氧化硫残留量超标。为了测定购买的瓜子中二氧化硫的含量，小莉进行以下探究活动。

（1）查阅资料

①二氧化硫是无色气体，化学性质与二氧化碳相似，但能与氧气反应。

②二氧化硫可用作干果的防腐剂。我国食品添加剂标准规定，二氧化硫在干果中残留量≤0.4g/kg。

③在沸水浴加热的条件下，瓜子中的二氧化硫可以全部释放出来。

④氮气化学性质不活泼，一般条件下不和其它物质发生反应。

（2）实验 小莉利用如图所示装置进行实验。

①实验原理：乙装置用于吸收瓜子样品释放出的二氧化硫，碱溶液可选用 　　，发生反应的化学方程式为 　　；丙装置的作用是吸收氮气流带出的水蒸气，发生反应的化学方程式为 　　。

②实验步骤：

第一步：在U型管中放入瓜子样品500g，按图示连接好仪器，向其中通入氮气。

第二步：通入氮气一段时间后，称得乙、丙装置总质量为458.5g。

第三步：再次连接好仪器，持续通入氮气，同时向烧杯中加入沸水给瓜子加热，至二氧化硫释放完全。

第四步：实验结束后，称得乙、丙装置总质量为458.6g（假定实验中不产生其它与碱溶液及生石灰反应的气体）。

③实验结果：通过计算，该样品中二氧化硫的含量为 　　。

（3）交流

①在第一步中通入氮气的目的是 　　。在第三步中通入氮气的目的是 　　。

②实验过程中，为确保实验结果准确，下列措施正确的是 　　（填选项序号）。

A．碱溶液要过量

B．装置气密性要好

C．实验中不能直接给瓜子加热

D．瓜子样品必须干燥

③民以食为天，食以安为先，生活中下列做法正确的是 　　（填选项序号）。

A．含添加剂的食品，若符合国家标准可食用

B．以饮料代替饮用水

C．霉变的大米经过多次清洗后可食用

D．购买食品注意生产日期和保质期

④二氧化硫还可以与水反应，化学方程式是 　　。

如图为某同学所做的实验及现象。

（1）实验1发生反应的化学方程式为 　　。

（2）实验2生成Ca（HCO ₃） ₂．实验3发生反应的化学方程式为 　　，该实验说明CaCO ₃比Ca（HCO ₃） ₂热稳定性 　　（选填"强"或"弱"）。

（3）某地区硬水中溶有较多的可溶性Ca（HCO ₃） ₂、Mg（HCO ₃） ₂。

①生活中常用 　　来区分硬水和软水。

②煮沸硬水可降低水的硬度，同时生成难溶性混合物固体A。

【猜想】固体A中除CaCO ₃外，还含有：

猜想1：只含MgCO ₃

猜想2：只含Mg（OH） ₂

猜想3：MgCO ₃和Mg（OH） ₂

【实验】取10.0g干燥的固体A，加入足量的稀盐酸充分反应，产生4.4gCO ₂气体。

【结论】

①猜想1、2错误。其中判断猜想1错误的理由是 　　。

②猜想3正确，固体A中MgCO ₃和Mg（OH） ₂的质量比是 　　。

【拓展】在100℃时加热溶有较多Ca（HCO ₃） ₂、Mg（HCO ₃） ₂的硬水，1小时后得到CaCO ₃和Mg（OH） ₂•MgCO ₃•3H ₂O的固体混合物。写出Mg（OH） ₂•MgCO ₃•3H ₂O与稀盐酸反应的化学方程式： 　　。

馒头、面包等发面食品的一个特点是面团中有许多小孔，他们使发面食品松软可口。小明学习相关化学知识后，将家里制作馒头用的白色粉末带到实验室与兴趣小组的同学一起进行探究。

【初步探究】取少量白色粉末于试管中，加适量水，测得溶液的 pH＞7，说明溶液呈 　　性。

【提出问题】白色粉末成分是什么？

【查阅资料】

（1）碳酸钠、碳酸氢钠都可用于制作发面食品。

（2）碳酸氢钠不稳定，受热易分解生成二氧化碳和水等； 碳酸钠很稳定。

【猜想与假设】

猜想Ⅰ：碳酸钠

猜想Ⅱ：碳酸氢钠

【实验探究】甲乙兴趣小组设计不同实验方案进行探究。

甲组方案：如图1，取适量白色粉末于试管中，将导管伸入澄清石灰水，加热，澄清石灰水变浑浊，猜想Ⅱ正确。写出装置B中反应的化学方程式 　　。

乙组方案：用如图2所示装置作为反应容器，准确测量生成气体的体积以判断白色粉末的成分。

分别向盛有碳酸钠、碳酸氢钠和白色粉末的锥形瓶中，注入等体积、等浓度的足量的稀盐酸，记录如表：

实验编号	锥形瓶内物质[来源		最终得到 CO 2体积/mL
	名称	质量/g
①	碳酸钠	a	V 1
②	碳酸氢钠	a	V 2
③	白色粉末	m	V 3

实验①的化学反应方程式为 　　； 表中 m＝ 　　g； 根据上表中数据分析，猜想Ⅱ正确，判断的依据是 　　。

【反思应用】

（1）甲组方案中，无法判断白色粉末是否为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；乙组方案可以判断，如果是两者的混合物，应该满足的条件是 　　。

（2）家中制作馒头、面包时，将面粉发酵（产生有机酸），再加入适量的碳酸氢钠，可以使馒头、面包松软。原因是 　　。