初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行探究。

【提出问题】黑色粉末A可能是什么呢？
【进行猜想】（1）小明认为黑色粉末A全部是铁粉。请写出铁粉与 $CuS{O}_4$溶液反应的化学方程式。实验过程中采取了过滤，该操作中用到的玻璃仪器有，和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是。
（2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是。
（3）小华提出了猜想①和猜想②，请结合所学知识补充余下的一个猜想。
猜想①；黑色粉末A由铁粉和四氧化三铁（ $F{e}_3{O}_4$）组成
猜想②；黑色粉末A由铁粉和氧化亚铁（ $FeO$）组成；
猜想③； 。
【查阅资料】铁的氧化物都能与稀盐酸，稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。
【实验探究】

方案	实验操作	可能的现象	结论
①	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想①正确
②	取适量黑色粉末A 用磁铁吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想②正确
③	取适量黑色粉末B加入足量稀盐酸	黑色粉末全部溶解	猜想②正确
④			猜想③正确

【反思评价】小娟认为方案②和方案③中得出的结论都不正确，其理由是。
【得出结论】在高温下，一氧化碳和二氧化碳可生成铁，氧化亚铁，四氧化三铁。请写出只生成氧化亚铁的方程式。

某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究。请你参与并回答有关问题。
【教师提醒】它由 $Cu$、 $F{e}_2{O}_3$二种固体中的一种或两种组成。
【提出猜想】红色粉末可能的组成有：①只有 $Cu$；②只有；③是 $Cu$ 、 $F{e}_2{O}_3$的混合物  
【资料获悉】 $Cu$在 $FeC{l}_3$溶液中发生反应： $2FeC{l}_3+Cu=2FeC{l}_2+CuC{l}_2$

【实验探究】
（1）甲同学取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解。甲同学认为可以排除猜想中的①和③，而乙同学认为只能排除猜想①，你认为的观点正确（填"甲"或"乙"）。
（2）丙同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0 $g$装入硬质玻璃管中，按如图在通风橱中进行实验。开始时缓缓通入 $CO$气体，过一段时间后再加热使其充分反应。待反应完全后，停止加热，仍继续通 $CO$气体直至玻璃管冷却。反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：

反应前	反应后
Ⅰ 组	玻璃管和红色粉末的总质量为37.3 $g$	玻璃管和固体物质的总质量为36.1 $g$
Ⅱ 组	洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0 $g$	洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1 $g$

【交流讨论】                       
（1）在装置 $A$中先通 $CO$气体的作用是。
（2）应该选择组的实验数据计算来确定红色粉末的组成。最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的组（填序号）。
（3）写出 $A$装置中发生反应的化学方程式；实验中观察到 $A$装置中的现象为。
（4）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开 $A$和 $B$的连接处？（填"需要"或"不需要"），理由是。
【反思评价】丁同学指出：从环保角度，上图装置有严重不足之处。你认为应该如何改进？                                                          

某兴趣小组根据实验室提供的仪器和药品进行了氧气的制备实验。
(1)甲同学选用如图所示的装置制取氧气。

①写出仪器B的名称：。
②甲同学应选取的试剂是Mn0₂和(填化学式)，Mn0₂固体在该反应中起作用。
③除用排水法外，甲同学还可选择法收集氧气。
④实验前，甲同学先向仪器A中加入水，然后将导管放人水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导管口是否有连续的气泡出现。该实验操作的目的是。
(2)乙同学称取一定质量KMn0₄放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂，该反应的化学方程式为。实验结束时，乙同学发现收集到的O₂大于理论产量，针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想l：反应生成的MnO₂分解放出0₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
做出上述猜想的理由是。
【实验验证】同学们分为两组，分别进行以下实验：
①第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得Mn0₂的质量不变。则猜想错误。
②第二组同学取K₂Mn0₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论。该组同学选择的实验方法是。
【拓展延伸】实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是生成物K₂O对其分解产生影响。请设计实验方案验证：。
【实验反思】通过以上实验探究，你对"问题的发现与解决"有何认识?。

某学习小组在探究 $C{O}_2$与 $NaOH$溶液反应的实验中，先用铝制易拉罐收集满一罐 $C{O}_2$气体，然后迅速向其中加入一定量的 $NaOH$浓溶液，立即将易拉罐口封闭（不漏气），轻轻摇动易拉罐，发现易拉罐很快变瘪，但过一段时间后，易拉罐又重新鼓起来（反应过程中温度的变化忽略不计）。
【提出问题】易拉罐为什么先瘪后鼓？
【分析猜想】易拉罐开始时变瘪的原因是（用化学方程式表示），易拉罐重新鼓起的原因是易拉罐中又生成了气体A，其成分极有可能是 $C{O}_2$或 $H_2$。
【查阅资料】① $N{a}_{2}C{O}_3$具有较强的热稳定性，只有在高温条件下才会分解；
②铝单质比较容易被酸、碱腐蚀。
【设计方案并进行实验】为了检验铝制易拉罐中重新生成的气体成分，小组又进行如下实验，并记录了相应的实验现象：

实验步骤	实验现象	实验结论
①将易拉罐口打开，迅速用燃着的木条伸入罐口。	发出"噗"的一声，产生淡蓝色火焰，片刻后熄灭。	说明罐中重新生成的气体A是 。
②取少量铝片于试管中，先加入适量的水，片刻后再加入少量的氢氧化钠溶液。	先加水，没有明显变化，后加入氢氧化钠溶液后产生无色无味的气体。	说明铝是否与水直接反应（填 "是"或"否"），铝能够与 溶液反应。
③取少量易拉罐中反应后的溶液于试管中，加入过量的稀盐酸。	产生了无色无味气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊。	说明原 $C{O}_2$气体被 $NaOH$溶液吸收

【实验结论】①铝制易拉罐变瘪的原因是 $C{O}_2$被 $NaOH$溶液吸收，②铝制易拉罐重新鼓起的原因是铝与 $NaOH$溶液反应产生了气体。
【反思评价】小组根据实验探究获得一条对金属铝化学性质的新认识：。
【拓展延伸】 $Al$与 $NaOH$溶液反应产生了气体的同时还生成另一种书写形式类似于 $KMn{O}_4$的盐，请完成下列反应化学方程式： $2Al+2NaOH+2H_{2}O=2$ $+3A$。当然，本实验只是初步探究，还有进一步探究的价值，有待我们在以后的学习中去深究。

化学课后，化学兴趣小组的同学在整理实验桌时，发现有一瓶氢氧化钠溶液没有塞橡皮塞，征得老师同意后，开展了以下探究：
[提出问题1] 该氢氧化钠溶液是否变质了呢？
[实验探究1]

实验操作	实验现象	实验结论
取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加稀盐酸，并不断振荡。	有气泡冒出。	氢氧化钠溶液一定变质了。

[提出问题2] 该氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质呢？
[猜想与假设]
猜想1：氢氧化钠溶液部分变质。
猜想2：氢氧化钠溶液全部变质。
[查阅资料] （1） 氯化钙溶液呈中性。
（2） 氯化钙溶液能与碳酸钠溶液反应： $CaC{l}_2+N{a}_{2}C{O}_3=CaC{O}_3\downarrow +2NaCl$[实验探究2]

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钙溶液，并不断振荡。	有生成。	说明原溶液中一定有碳酸钠。
（2）取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液。	溶液变红色。	说明原溶液中一定有。

[实验结论] 该氢氧化钠溶液（填"部分"或"全部"）变质。
[反思与评价] （1）氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质，请写出相关反应的化学方程式：
。
（2）在上述[实验探究2]中，小明提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，
你认为该方案（填"可行"或"不可行"）。
[理解与应用] 氢氧化钠溶液容易变质，必须密封保存。实验室必须密封保存的药品还有很
多，试另举一例：。
 

在学习碳酸钠的性质的课堂上，老师在碳酸钠溶液中加入一定量的澄清石灰水产生白色沉淀，在滤出沉淀后的滤液，引导同学们对滤液中溶质的成分进行探究。同学们通过讨论认为溶质是 $NaOH$、 $N{a}_{2}C{O}_3$、 $Ca(OH{)}_2$中的一种或两种,其可能情况有三种：① $NaOH$；② $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$；③。
小伟同学设计了下列实验方案，请你帮助完成。

实   验   步   骤	可能出现的实验现象	实验结论
⑴取少量滤液于试管中，加入碳酸钠溶液	产生	假设③成立
⑵取少量滤液于试管中，加入足量稀盐酸	放出无色气体	假设成立
⑶取少量滤液于试管中，加入碳酸钠溶液或足量稀盐酸	没有明显现象	假设成立

小强根据小伟设计的实验方案，在滤液中加入足量稀盐酸，观察到有大量气泡产生，产生该现象化学方程式为。因此他得出的结论是只有假设成立，该假设成立说明教师做的实验是（选填"恰好完全反应"、" $Ca(OH{)}_2$过量"或" $N{a}_{2}C{O}_3$过量"）

碳酸氢钠是一种重要的盐类物质，在生活中用途广泛。小红同学设计实验对碳酸氢钠的性质进行了探究。请你参与她的探究活动。
【探究实验1】碳酸氢钠溶液的酸碱性。
【实验方案】取少量该固体加入试管中，加适量水溶解，再滴入几滴酚酞试液，振荡。现象：溶液变成浅红色。 结论： ①。
【探究实验2】能与酸反应。
【实验方案】取少量该固体加入试管中，滴加稀盐酸。现象： ② 。反应的化学方程式为： ③ 。
【探究实验3】碳酸氢钠的热稳定性。
【实验方案】设计实验装置如图，并进行实验。

现象: 试管口有水珠出现，澄清石灰水变浑浊。充分加热后，试管中留下白色固体。
结论：碳酸氢钠受热有二氧化碳.水和白色固体生成。
请你帮小红设计实验，证明试管中留下的白色固体是 $N{a}_{2}C{O}_3$，而不是 $NaOH$。（所选试剂不能用酸）
步骤： ④ ；
现象： ⑤ 。
试写出碳酸氢钠受热发生反应的化学方程式：⑥ 。
【拓展应用】根据以上探究，请说出碳酸氢钠在日常生活中的一种用途： ⑦ 。

某校兴趣小组同学准备进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上摆放的药品中（如下图），有一装溶液的试剂瓶未盖瓶盖且标签破损，于是决定对这瓶溶液进行实验探究：

 
【提出问题】这瓶溶液是什么溶液？
【获得信息】酸、碱、盐的性质实验中用到含有钠元素的物质是氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠
【提出猜想】这瓶溶液是：猜想一：氯化钠溶液；
猜想二：氢氧化钠溶液；
猜想三：碳酸钠溶液。
【实验推断】
（1）小丽取样滴加无酚酞试液，溶液呈红色，得出结论：该溶液不可能是                溶液，理由是                                           ；
（2）小刚另取样滴加稀盐酸有           产生，反应的化学方程式为               
                                      ，小刚得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。
（3）小青认为小刚的结论不完全正确，理由是                            。小组同学讨论后一致认为还需要进行如下实验：
【继续探究】另取样加入过量的CaCl₂溶液，观察到有           产生，设计这一步骤的目的是                                       ；静置后，取上层清液，滴入酚酞试液，溶液呈红色。
【实验结论】这瓶溶液是                      。
【探究启示】实验取完药品后应                。
【拓展迁移】若该溶液与盐酸发生中和反应，恰好完全反应的微观过程如图所示，反应的实质表达式为：H⁺ + OH^- = H₂O，则反应后溶液中存在的阴、阳离子是               （填符号）；请写出

【继续探究】实验中加CaCl₂溶液反应的实质表达式：                     （用化学符号表示）

某气体由 $H_2$、 $CO$中的一种或两种组成，某化学兴趣小组对该气体的组成进行探究。
【提出问题】该气体由什么物质组成？
【提出假设】猜想Ⅰ：只有氢气；
猜想Ⅱ：只有一氧化碳；
猜想Ⅲ：；
【提供信息】由 $H_2$、 $CO$中的一种或两种组成的气体能在氧气中安静地燃烧。
【设计实验】将该气体在氧气中完全燃烧的产物依次通过装置 $A$、 $B$，根据装置 $A$、 $B$中物质质量的变化情况来推测该气体的组成。

【现象与结论】

现象	结论
①. 装置 $A$质量增加，装置 $B$质量无变化	猜想成立
②. 装置 $A$质量，装置 $B$质量增加	猜想Ⅱ成立
③. 装置 $A$质量增加，装置 $B$质量	猜想Ⅲ成立

【分析讨论】
（1）装置 $A$质量增加，说明气体燃烧的产物中有生成，推知该气体成分中一定含有元素；装置 $B$质量增加，说明该气体燃烧的产物中有生成，推知该气体成分中一定含有元素。
（2）装置 $A$中浓硫酸的作用。
【反思】若某纯净物完全燃烧，将其产物依次通过该套实验装置 $A$、装置 $B$，发现装置 $A$、 $B$的质量都增加了，则该纯净物可能是（任写一种物质的化学式或名称）。

通过学习碱的性质，我校化学兴趣小组的同学对实验室的"氢氧化钙是否变质以及变持的程度"展开了探究活动，请你一同参与：
⑴提出问题：氢氧化钙是否变质？
⑵猜想与假设：同学们经过讨论认为样品存在三种可能情况：没有变质；部分变质；完全变质。
⑶实验探究：

实验步骤及操作	实验现象	实验结论
取样于试管中，加入足量蒸馏水振荡，静置 ①取上层清液，滴入无色酚酞试液 ②倒去上层清液，再向试管中注入稀盐酸	①无色酚酞试液变红 ②	部分变质
①无色酚酞试液不变红 ②
① ②没有气泡产生

⑷小结与思考：
①小蔓同学根据上述实验方案进行实验，确定该样品已部分变质，请写出实验中反应的化学方程式：

②氢氧化钙俗称熟石灰，农业上常用来。

(7分)某兴趣小组根据实验室提供的仪器和药品进行了氧气的制备实验。

（1）甲同学选用如右图所示的装置制取氧气。
①写出仪器A的名称：     ▲      。
②甲同学应选取的试剂是MnO₂和  ▲  (填化学式)，MnO₂固体在该反应中起      ▲     作用。
③除用排水法外，甲同学还可选择  ▲  法收集氧气。
（2）乙同学称取一定质量KMnO₄放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂，该反
应的反应表达式为       ▲      （用化学式表示）。实验结束时，乙同学发现收集到的O₂大于理论产量，针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂
做出上述猜想的理由是             ▲                。
【实验验证】同学们分为两组，分别进行以下实验：
①第一组同学取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变。则猜想     ▲      错误。
②第二组同学取K₂MnO₄置于试管中，在250℃条件下加热，没有用测定K₂MnO₄质量的方法，而是用了另一种实验方法得出了猜想Ⅱ是正确的。该组同学选择的实验方法是
               ▲                。

某同学在商店买到一种“果冻蜡烛”（见右图）。他想对“果冻蜡烛”进行探究。

【提出问题】“果冻蜡烛”是否含有碳、氢、氧元素。
【查阅资料】“果冻蜡烛”可完全燃烧，燃烧时无烟尘，燃烧过程和熄灭时无异味；
【探究实验】（请完成下列实验报告）
【实验结论】该同学分析：水是由氢元素和氧元素组成，二氧化碳是由碳元素和氧元素组成，因此“果冻蜡烛”含有碳、氢、氧元素。
【反思】你认为该同学得出的实验结论是否准确？       （填“准确”或“不准确”），
请说明原因                                                             。

(7分)某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止．为此，该小组设立研究课题：选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳．
[实验一] 选择合适浓度的硫酸
操作：在28℃时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有lg直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：

[实验二] 选择合适的反应温度
操作：往盛有lg直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：

请根据本次活动的研究目的，分析处理以上两个表中数据，得出结论：
(1)稀硫酸与大理石反应，在28℃时，选用硫酸的浓度最合适为 ▲ ％，因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是                ▲               ．
(2)在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为 ▲   ℃，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是               ▲                    ．
(3)除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加         ▲             操作，更有利于气体的制备．
(4)该研究小组为了研究         ▲        对该反应速率的影响，进行了如下实验．

(5)根据上述实验研究，你觉得在以下硫酸和大理石反应的装置中，最佳选用  ▲  (填
编号) ．

注射器是一种普通的医疗器械，但它在化学实验中发挥着越来越大的作用。某化学兴趣小组为了测定空气中氧气的含量，进行了如下探究活动：
[查阅资料] 白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃，两种物质的燃烧产物五氧化二磷是白色固体，会刺激人体呼吸道，能与空气中的水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸(HPO₃)。
[设计实验] 设计了如右图的装置进行探究活动。

[步骤与现象]
①测量试管的容积为50mL；
②检查装置的气密性良好；
③装药品，将注射器活塞调整到合适位置，连接好仪器；
④用弹簧夹夹紧胶皮管，加热粗铜丝，观察现象；
⑤燃烧结束，试管冷却到室温后打开弹簧夹，观察注射器活塞的移动情况。
[反思与交流]
（1）实验中利用了铜丝的         性。
（2）兴趣小组同学测量试管容积的方法可能是                         。
（3）步骤③中注射器活塞至少应调到        mL处（填整数）。
（4）步骤④中观察到的现象有                    ；
（5）小华同学认为步骤⑤在保证活塞自由移动的前提下，观察活塞位置时，最好将试管和注射器整体横放，小华同学的理由是                                     。

某同学看到装有薯片的包装袋总是鼓鼓的，里面充有气体。他进行了如下探究：

提出问题：…… 建立假设：袋内气体可能是二氧化碳。 实验方案：将燃着的木条伸入已收集满该气体的集气瓶中，观察现象。 获得证据：…… 得出照论：……

(1)他提出的问题是。
(2)其他同学一致认为该实验方案是不合理的，正确的实验方案是：将收集的该气体，观察现象。