初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

(7分)用下面的装置将一定量的CO₂和CO的混合气体进行分离和干燥。图中的a、b、c、d均为活塞，可以控制气体的通过和液体的加入，实验前活塞均已关闭。请选择适宜的试剂完成上述实验。（仪器的固定装置已经省略)

可供选择的试剂有：①浓硫酸     ②稀硫酸            ③浓盐酸  
④稀盐酸     ⑤澄清的石灰水      ⑥氢氧化钠溶液
实验分以下两步进行：（所选的试剂均用序号表示）
⑴关闭b、c，打开a、d，则甲中试剂为        ，丙中试剂为       。若乙装置中的现象是        ，说明甲装置中反应是充分的。此步实验后收集到的气体是      。
⑵在甲装置的分液漏斗中加入试剂②或④，关闭活塞      （填写序号，下同），打开活塞      ，再经过丙装置后即可收集到另一种气体。此步实验中发生的反应方程式为       。

小明在学习金属活动性顺序时，对阅读资料上“活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”这句话产生了好奇。为什么用“一般”这个词呢？难道还有例外吗？
[查阅资料]
①在实验室中，金属钠保存在煤油中。钠的化学性质活泼，常温下与氧气反应，也可以与水反应并放出氢气。
②含有铜元素的碱及盐的水溶液一般显蓝色。
[实验与分析]
①用镊子从煤油中取出金属钠，放在滤纸上，用小刀切下一小块，投入蒸馏水中（右图），发现钠立刻熔化成银白色小球，在水面上游动；在反应后的溶液中滴入酚酞，溶液变成红色。

②若向硫酸铜水溶液中，投入一小块钠，会有蓝色沉淀[Cu(OH)₂]产生，但没有红色物质析出。
⑴金属钠保存在煤油中的原因是________。
⑵从实验①中，你能得出金属钠的物理性质有(任写两条)__________， _________。
⑶写出钠与水反应的化学方程式___________。
⑷将金属钠放到硫酸铜溶液中有蓝色沉淀产生的原因是___________。
[得出结论]
活动性较强的金属不一定都能够将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
[知识拓展]
⑸查阅资料可知：在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属Cu，在常温下虽然不能与稀盐酸、稀硫酸反应，但可以与无色硝酸溶液反应，其化学方程式为Cu + 4HNO₃(浓)＝Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ ↑ +2H₂O。反应生成的NO₂是红棕色、有刺激性气味的有毒气体。
可用右图所示装置进行实验，请回答：

①打开弹簧夹，用注射器慢慢抽取干燥管内的气体，浓硝酸沿着干燥 管慢慢上升，直到硝酸与铜片接触，停止抽拉注射器，关闭弹簧夹，观察干燥管内的现象是       ；
②上述实验完成后，须用足量NaOH溶液将气体吸收，其目的是      。

某校化学兴趣小组的同学对敞口放置的固体烧碱的变质程度开展了探究。
写出烧碱发生变质反应的化学方程式______________________________________。
为确定固体混合物中碳酸钠的质量分数，他们设计了如下几种不同的实验方案：
[方案一] 气体分析法。

（1）若用图甲中的收集装置，则所测CO₂气体的体积________(填“偏大”、“偏小”、“不变”)，理由是                   ，你的改进措施是                                。
（2）若用乙装置测定CO₂的质量（碱石灰是CaO和NaOH的混合物）。该实验设计中的缺陷是                                               （答一点即可）。
[方案二]沉淀分析法。
资料：部分碱和盐的溶解性表（20℃）

	OH^–	Cl^-	CO3^2-	SO4^2-
Ca^2+	微	溶	不	微
Mg^2+	不	溶	不	溶
Fe^3+	不	溶	—	溶
Cu^2+	不	溶	不	溶

 

发生反应的化学方程式是                         ，溶液M中的溶质是           。

实验室有5种白色固体，老师让化学实验小组同学鉴别这些固体。
（1）调查研究
①5种白色固体分别是：NaOH、Na₂CO₃、CuSO₄、Ca(OH)₂和NaHCO₃。
②查阅资料：小组同学查阅了NaOH、Na₂CO₃和NaHCO₃的一些性质。

性质	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解性	20℃时溶解度109g	20℃时溶解度21.5g 溶解时放热	20℃时溶解度9.6 g 溶解时放热
加热	不分解	不分解	发生分解反应，分解产物为碳酸钠、二氧化碳和水。

（2）实验探究：同学们的探究报告如下，请你帮助完成。

实验步骤	实验现象	实验结论
第一步：在5支试管中分别放入少量的5种白色固体，分别标上A、B、C、D、E，然后依次加入一定量的水并振荡。	A、C、D的溶液为无色；B的溶液为浑浊；E的溶液呈蓝色。	B是              E是
第二步：向上述A、C、D溶液中分别滴加无色的酚酞溶液。	三支试管中的酚酞溶液均变红。	结论：
第三步： 依据右图装置，对A、B、C进行实验。
①加热固体A	B溶液无明显现象。	A是Na2CO3
②待①停止加热后，通过长颈漏斗向C溶液中加入稀盐酸	C溶液中有气泡产生，B溶液中有气泡逸出并有白色沉淀生成。	B溶液中发生反应的化学方程式为
第四步：依据右图装置，对B、C进行实验。		被加热的试管口有无色液滴生成，B溶液中有气泡逸出且溶液变浑浊。	C是            利用排除法得出： D是NaOH

（3）实验反思：老师引导同学们讨论了上述实验探究过程，进行全面反思，发现实验结论仍有不确定性，不能确定的物质是         （填化学式）；请用物理方法继续鉴别。

实验步骤	实验现象和结论

 

某学习小组用右图装置测定铜锌合金中锌、铜的质量分数。

（1）B中发生的化学反应方程式为       ；
（2）主要实验操作步骤有：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂。上述操作的顺序是      （填序号）；
（3）若实验用铜锌合金的质量为ag，与酸充分反应后，测得氢气体积为VL，为求出合金中锌、铜的质量分数，还缺少的一个数据是       （填字母）；

A．反应前加入稀酸的体积	B．反应前加入稀酸的质量分数
C．实验前反应装置中空气的体积	D．实验条件下氢气的密度

（4）若实验用铜锌合金的质量为ag，与酸充分反应后，B中剩余固体的质量为bg，则锌的质量分数为       ；
（5）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则得到锌的质量分数将       （填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。

实验室有一瓶保管不当的试剂（如右下图所示），其残缺的标签中只剩下“Na”和“10%”字样。已知它是无色液体，是初中化学常用的试剂。小强和小华很感兴趣，决定对其成分进行探究。

【提出问题】这瓶试剂可能是什么溶液呢？
【交流研讨】根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是_______（填字母序号）。
A. 酸    B. 碱    C. 盐
【查阅资料】
①初中化学常见的含钠化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃。
②Na₂CO₃和NaHCO₃溶液都呈碱性。
③测定室温下（20℃）时，4种物质的溶解度的数据如下表所示。
表1 物质的溶解度

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度/g	36	109	215	9.6

【得出结论】小华根据试剂瓶标注的溶质质量分数10%和上表中溶解度的数据判断，这瓶试剂不可能是_________。
【猜想与实验】
①可能是_______溶液；
②可能是Na₂CO₃溶液；
③可能是NaCl溶液。
（1）小强用洁净的玻璃棒蘸取该溶液滴在pH试纸上，测得pH > 7，这瓶试剂不可能是__。
（2）小强为了确定该溶液的成分，他又进行了如表2所示实验。
表2. 实验记录

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
步骤一：取样品于试管中， 滴加________	产生大量的气泡	猜想②正确 步骤二相关反应的化学方程式是_________________
步骤二：把产生的气体 通入	______________________

【拓展与应用】请你选择与小强不同的试剂来确定该溶液的成分，你选择________溶液。

某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验做了绿色化改进来制取单质铁。

（1）这是关于气体的实验，实验前          。
（2）将少量氧化铁粉末放入硬质玻璃管中，然后通入一氧化碳，待空气排净后，加热。关闭K₁、打开K₂，实验目的是          。
（3）关闭K₂，打开K₁，可以将d口出来的气体再从a通入装置而循环使用。
①c瓶中盛放的药品及作用是_____________。
②反应完后（假设b瓶中NaOH全部转化为纯碱），要从b瓶中溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、______、回收。
③该实验这样改进的主要优点是______。

近几年我国某些城市空气受到污染，形成酸雨较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量高的煤而形成的；此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
【提出问题】通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素。
【查阅资料】二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色（由紫红色变为无色），该反应的化学方程式为：5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O ＝ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2 H₂SO₄。
（1）高锰酸钾中锰元素的化合价为             价。
（2）二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊。请写出二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式：                                            。
根据上述资料，甲同学、乙同学、丙同学分别设计实验方案进行探究。
【实验探究】（3）甲同学的实验操作：甲同学进行了如下图所示A、B两步实验：

“实验现象”： A中稀高锰酸钾溶液褪色，     B中澄清石灰水变浑浊。
“得出结论”：煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳，证明煤中含有碳元素和硫元素。
（4）乙同学认为甲同学的实验方案不合理，其理由是：                          。
（5）丙同学的实验操作：丙同学进行了如图所示实验（部分装置在图中略去）

【探究与结论】（6）上图C装置的作用是                                      。
（7）要证明煤中含有碳元素和硫元素，丙同学实验中的现象是:B                
C                                              D                                  。

工业用碳酸钠溶液与石灰水反应制烧碱。对于碳酸钠溶液与石灰水是否恰好完全反应，化学小组同学将其产物进行过滤，并对滤液进行如下探究。
提出假设：假设一：滤液中只含氢氧化钠      
假设二：滤液中含氢氧化钠和氢氧化钙
假设三：滤液中含氢氧化钠和碳酸钠
假设四：滤液中含氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠
甲同学设计了如下实验方案：已知：Na₂CO₃ + CaCl₂= 2NaCl+CaCO₃↓（白色）

实验步骤	实验现象	结论
取少量滤液放在试管中，再滴入氯化钙溶液	若生成白色沉淀	碳酸钠过量
若无明显现象	恰好反应

试回答：
（1）写出碳酸钠溶液与石灰水反应的化学方程式      。
（2）哪种假设不合理，试说明理由      。
（3）乙同学认为甲同学设计方案还不能说明碳酸钠溶液和澄清石灰水恰好完全反应，她的理由是      。
（4）丙同学认为要说明碳酸钠溶液与石灰水是否恰好完全反应，还需在甲同学实验方案的基础上进行实验。她的实验方案是：      

实验步骤	实验现象和结论

（5）取18.6g氢氧化钠样品（样品中的杂质是碳酸钠），加水溶解得到溶液A，取A溶液的1/10向其中逐滴加入一定浓度的稀盐酸，并同时记录放出CO₂的质量和消耗盐酸的质量(所得数据如右图)。试计算：

①盐酸中溶质的质量分数为        。
②样品中碳元素的质量分数为        。

老师用右图所示装置为同学们做了一个实验。A装置中装有体积比约为3:1的空气和二氧化碳的混合气；B装置中盛有足量铁粉；C装置中盛有足量的稀盐酸。

（1）关闭活塞Ｋ，当将A装置中胶头滴管里足量的浓氢氧化钠溶液挤入瓶中，可以观察到A装置中的现象是      ；A装置发生反应的化学方程式为      。
（2）立即打开活塞Ｋ，一段时间后，关闭活塞Ｋ。B装置中发生反应的化学方程式为      ；在整个实验过程中，可以观察到装置B、C中的实验现象是       。
（3）C装置的作用是      （填字母）。
a．提供药品   b．控制气体总量   c．调节装置内的压强   d．可用来储存气体

松花皮蛋是我们喜爱的食品。某小组同学查阅资料得知，制皮蛋料泥的原料主要是：生石灰、纯碱、草木灰(含K₂CO₃)等。同学们对料泥进行了如下探究：
【猜想】猜想I：料泥的主要成份是Ca(OH)₂、NaOH、KOH、CaCO₃、灰份；
猜想Ⅱ：料泥的主要成份是NaOH、KOH、Na₂CO₃、CaCO₃、灰份；
猜想Ⅲ：……
【实验与现象】实验过程与现象如下图：

【问题与讨论】
(1)步骤②中,过滤所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、   。
(2)步骤③的现象说明滤渣中含有   (写化学式)。
(3)请写出步骤①中发生反应的化学方程式___。
(4)请设计实验证明滤液的主要成分，并分析猜想Ⅰ或Ⅱ哪个猜想正确。

实验步骤	实验现象	结论和化学方程式

[实验反思]通过实验分析，料泥的主要成份哪种物质___不确定。

小明和小红对市场上销售的一种分袋包装的豆奶粉发生了兴趣，因为豆奶粉装在充满气体的小塑料袋内，袋内的气体充得鼓鼓的，看上去好象一个小“枕头”，他们认为这种充气包装技术，主要是为了使食品长时间地保鲜、保质，那么这是什么气体呢？
小红猜想是氮气，小明猜想是二氧化碳
（1）请你设计一个简单的实验探究，判断小明的猜想是否正确

验证方法及操作	可能看到的现象	结论

（2）你认为食品充气包装，对所充气体的要求是：
①                                    ；
②                                    ；
③                                    。

如下图A所示，取一个大烧杯，在里面装入约1/2的细沙；烧杯一边的细沙中，插入高低不同的两支蜡烛；将截取瓶底的大口饮料瓶做成简易漏斗，取三张用石蕊溶液染成紫色的干燥小纸条，将一张干燥的和一张润湿后的纸条（润湿后仍为紫色）粘在简易漏斗的内壁，将另一张纸条润湿后，粘在简易漏斗的外壁，将漏斗插入细沙的另一边。按下列各步骤继续实验，并回答有关问题。

（1）如图A，用以收集满二氧化碳的集气瓶（集气瓶的容积与简易漏斗内容积相当）向漏斗内慢慢倒入气体，可以观察到的实验现象是        （填字母）；
A．漏斗内干燥的纸条变成红色，漏斗内、外壁湿润的纸条都不变色
B．漏斗外壁上湿润的纸条变成红色，漏斗内干燥及湿润的纸条都不变色
C．漏斗内壁上湿润的纸条变成红色，漏斗内干燥的纸条和外壁湿润的纸条都不变色
由此现象能够得出的结论是                                                    
                                            。
（2）如图B所示，快速点燃两支蜡烛。
（3）如图C所示，将漏斗向上慢慢提起至下端高于烧杯口，可以观察到的实验现象是  
                                                                  ，根据此现象能够得出的结论是                                                             

在探究性小组实验中，小勇同学取来一小块片状石灰石，放在酒精喷灯火焰上灼烧，维持红热状态3min～5min后，再冷却至室温。
⑴请你写出上述过程中可能发生的反应的化学方程式：
                                             
⑵请你设计一个简单的实验来证明你对最后得到的产物的判断：
①有如下猜想：（A）产物中已经形成生灰石；（B）产物中仍然含有石灰石。
你的猜想是：            （填“A”或“B”）。
②验证步骤：取适量产物放入烧杯中，先加入足量蒸馏水并充分搅拌，然后再          看到                                                           。
③结论：证明你的猜想（填“正确”或“错误”）              。
④你验证猜想的依据是（用化学方程式回答）：
                                                              

已收集满的一瓶无色无毒气体。请你用学过的知识进行探究，确定该气体可能是什么气体。

假设(猜想)	验证方法及操作	可能看到的现象	结论