初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

某化学小组对铁的冶炼、铁的锈蚀与防护进行以下实验探究．
（1）该小组设计如图1研究铁的冶炼．

①实验时，应先注水片刻后再加热的目的是                                ．
②硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是                                  ．
（2）该小组又设计如图2装置，将反应所得铁粉置于锥形瓶底部，塞紧瓶塞，滴加适量食盐水，开始 测量容器内压强的变化．压强与时间变化关系如图3所示：
①实验中食盐的作用是                     ．
②锥形瓶内压强下降的原因是                      ．
③生产、生活中铁制品的常见防锈方法有                       （举一例）．

为探究燃烧的条件，某同学查阅资料得知：白磷为白色蜡状固体，剧毒，不溶于水，着火点为40^oC；红磷的着火点为240^oC。然后按下图所示A装置进行实验。

（1）观察到的现象为：1铜片上的白磷和红磷分别是              ②水下的白磷          ；
（2）在使用组装好的B装置前，首先应该进行的操作是                        ，然后加入药品并将B和C装置连接，滴入双氧水，B装置中反应的化学方程式为                     ，C装置中的白磷燃烧。
（3）从以上实验分析可得出燃烧的条件为：可燃物、              和                。

下列三个实验均可证明CO₂能与NaOH溶液反应．
实验Ⅰ：用试管集满CO₂，迅速加入NaOH溶液、塞紧橡皮塞，充分振荡，静置．
（1）实验后打开橡皮塞时，听到响亮的“啵”声，其原因是实验后试管中的气压     （填“变大”或“变小”）；
（2）对静置后的溶液进行下列操作，由对应的现象可推知CO₂与NaOH溶液一定反应的是      （填序号）．
A．滴加酚酞，溶液变为红色
B．滴加少量稀盐酸，不产生气泡
C．滴加少量氯化钡溶液，产生白色沉淀
实验Ⅱ：在8.0g NaOH固体中加入适量95%的乙醇溶液，配制成饱和NaOH的乙醇溶液，向该溶液中通入CO₂，直至产生白色沉淀Na₂CO₃．
（1）某托盘天平标尺的最大刻度为1g，配备有1g、2g、5g和10g四种砝码若干个，用该天平称取8.0g NaOH固体时，所需砝码总数为       个；
（2）实验Ⅱ利用的原理是：           影响物质的溶解性．
实验Ⅲ：如图所示，将5mL溶质质量分数为10%的NaOH溶液（ρ≈1.1g/mL）缓慢、全部注射入瓶中，观察到酒精倒流入瓶中，最终瓶中剩余5mL气体．此实验条件下，1体积水约可溶1体积CO₂，CO₂不溶于酒精，ρ（CO₂）≈2gL．

（1）实验时       （填“能”或“不能”）用水代替量筒中的酒精；
（2）实验时将NaOH溶液缓慢注射入瓶中的原因是                  ；
（3）根据上述实验可推知：与NaOH溶液反应的CO₂约为      （取整数）mL；
（4）理论上，上述5mL NaOH溶液与足量CO₂反应都转化为Na₂CO₃时，参加反应的CO₂的体积大约为多少毫升？（写出计算过程，结果取整数）
（5）实际上，上述NaOH溶液吸收的CO₂偏少，其原因可能是         （填序号）．
A．CO₂不纯
B．装置漏气
C．NaOH与CO₂化合生成了NaHCO₃
d．倒流入瓶中的酒精干扰了NaOH溶液对CO₂的吸收．

对空气中氧气含量测定的再认识。
Ⅰ用燃烧法测定空气中氧气含量
【实验回顾】图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。

（1） 写出红磷燃烧的文字表达式_______________。
（2） 实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内___________减小，烧杯中水倒吸到集气瓶中。用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。
【实验过程】
甲小组同学使用图1装置进行实验，实验前应先进行的操作是              ；
（1）用止水夹夹紧橡皮管；
（2）点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧瓶塞；
（3）燃烧结束，_______________________；
（4）观察并记录水面的变化情况。
【问题提出】该小组同学多次实验发现，集气瓶内上升的水面始终小于理论值。经查阅资料知：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大。
Ⅱ 改进空气中氧气含量测定的方法
【实验改进】经查阅资料可知：常温下，铁在潮湿的空气中会生锈，因为铁与空气中的氧气、少量水反应生成铁锈（其主要成分是Fe₂O₃），但速度缓慢。在有食盐（NaCl）、活性炭存在条件下，反应速度较快。乙小组选择该原理，设计了如图2所示实验装置图。

【数据处理】乙小组同学用量筒测量实验前后烧杯中水的体积，测得实验数据如下表：

根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是___________(计算结果精确到0.1%)。
【实验反思】与燃烧红磷方法相比，乙小组方法测定空气中氧气含量的优点是___________________________。
【实验再改进】在乙组实验的基础上，丙组同学设计了如图3的装置进行氧气含量的测定，其方法如下：
【实验过程】
步骤1：在注射器中放入足量脱氧剂粉末（即食盐水、铁粉、活性炭的混合物，体积为2mL），封闭。

图3
步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹。
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至______________时停止实验。
【实验再反思】
丙小组同学的方案与乙小组的方案同学相比，优点是_________________________。

王林同学对一位高中同学说的“盐溶液不一定显中性”的观点产生了强烈的质疑，同时为了给农民做技术指导，于是利用所学知识对碳酸钾（K₂CO₃）、氯化铵（NH₄Cl）两种化肥的相关性质进行探究，请你帮助他补充“①②③④⑤⑥⑦”处的内容，以完成实验报告：

【结论与运用】
取下列物质分别于K₂CO₃和NH₄Cl溶液混合，根据实验现象不能将二者鉴别开的是     （填字母）．

A．稀HCl	B．水
C．CaCl2溶液	D．酚酞溶液

K₂CO₃与NH₄Cl两种化肥       （填“能”或“不能”）混用，理由是                        ．

实验室有一瓶装满生石灰的塑料试剂瓶，已经膨胀破裂。初中化学兴趣小组的同学们对其成分产生浓厚兴趣，进行了如图实验探究：

【实验活动】

【初步结论】实验过程中没有温度变化，则该样品中没有 　    　（填化学式）。

【提出问题】样品中究竟有哪些物质呢？同学们利用该固液混合物继续进行实验。

【进行实验】

【结论与解释】根据上述现象，同学们得出固体样品中有氢氧化钙和碳酸钙。你认为此结论 　    　（填"正确"或"错误"）。其中氢氧化钙产生的原因是 　             （用化学方程式表示）。

【深入交流】实验过程中细心的同学发现了这样的现象：边滴加稀盐酸边搅拌，溶液仍为红色时，固体表面没有气泡产生，但固体却减少了。针对此现象，同学们讨论后认为原因是：随着反应的进行，固体中的 　        　继续与稀盐酸在溶液中反应，而未与碳酸钙反应。

【分析评价】同学们根据整个过程的实验现象，又绘制了溶液中某离子数目的变化趋势图。请你结合图像分析：

Ⅰ、该离子应该是 　 　（填序号）；

A．	①Ca ^2+
B．	②OH ^﹣
C．	③Cl ^﹣

Ⅱ、在b→c的过程中，该离子数目减少的微观反应实质是： 　         　（用文字说明）。

老师对同学们认真严谨的科学态度给予了充分肯定，并鼓励他们可以尝试用更多的方法进行探究。

(10分）"双吸剂"是一种常见袋装食品的保鲜剂，能吸收空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气 等。化学兴趣小组的同学在某食品袋中发现一包"双吸剂"，其标签如下图所示。同学们 对这包久置的"双吸剂"固体样品很好奇，设计实验进行探究。

【提出问题】久置"双吸剂"固体的成分是什么？
【查阅资料】
①铁与氯化铁溶液在常温下反应生成氯化亚铁： $Fe + 2FeC{l}_3 =3FeC{l}_2$；
②碱性的 $N{a}_{2}C{0}_3$溶液可以与中性的 $CaC{l}_2$溶液发生复分解反应。
【作出猜想】久置固体中可能含有 $Fe$、 $F{e}_2{0}_3$、 $Ca0$、 $Ca(0H{)}_2$和 $CaC{0}_3$。
【实验探究1】下表是小明设计的实验方案和记录的实验报告，请你补充完整。

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量样品放入试管中，滴加一定量的．用带异營的单孔橡皮塞塞紧试管口，导管另 一端伸入澄清石灰水中。	试管中固体逐漸减少， 有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，澄清石灰水变浑浊。	样品中一定含有    ， 不含 $F{e}_2{0}_3$。
②取少量样品放入试管中，加水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞试液。	试管底部有不溶物，上层清液由无色变为红色。	样品中含有 。

【实验质疑】小组同学通过讨论认为实验并不能得出一定不含 $F{e}_2{0}_3$的结论，理由是 、(用化学方程式表示）。
为进一步确定这包久置的"双吸剂"固体的成分迸行如下定量实验。
【实验探究2】取3g样品研碎，并用磁铁充分吸引后，得到剩余固体2．6g，按照下图流程进行实验，请回答相关问题：

（1）操作二、操作三名称是。
（2）固体I的成分是。(填物质化学式，下同）；
（3）烧杯 $A$中溶液和加入的碳酸钠溶液反应的化学方程式为；
（4）依据实验探究1、2中现象的分析及数据计算判断，这包久置"双吸剂"固体的成分是。
【实验反思】
下列对实验探究1、2的反思，不正确的是(填字母序号）。
A．对物质成分的探究有时需要定性与定量实验的结合
B．实验探究2烧杯 $C$中的溶质为 $N{a}_{2}C{0}_3$和 $NaOH$

C．实验探究1、2中都有气体产生，但生成的气体成分不同
D．在原样品中加人足量盐酸有4个反应发生

从事科学实验的重要环节是进行科学实验设计．科学实验的正确步骤应为：①明确实验目的；②收集有关资料；③设计合理方案；④进行科学实验．请你按照以上四个步骤，完成以下实验
设计，根据下图回答问题：

（1）在实验室中用过氧化氢(H ₂O ₂)制取氧气.
【明确实验目的】：用过氧化氢在实验室里制取氧气.
【收集有关资料】过氧化氢是一种无色液体，在二氧化锰的催化作用下，迅速分解出氧气，其反应的化学方程式为：                              。
【设计合理方案】：发生装置选用____________(填序号，下同)，收集装置选用___________。
【进行科学实验】：
（2）在实验室中，可以用加热氯酸钾(KClO ₃)和二氧化锰固体混合物制取氧气．
【明确实验目的】：                                        ．
【收集有关资料】：氯酸钾是白色的固体，二氧化锰是黑色的固体．且二氧化锰在反应中__________。
【设计合理方案】：发生装置选用____________，若选用D收集装置收集氧气，你验证集气瓶中是否已收集满的方法是                            。

某化学兴趣小组的同学做完“大理石和稀盐酸制取二氧化碳的实验”后，将反应后锥形瓶中残留的废液过滤，并对滤液进行探究（已知大理石中所含杂质既不溶于水，也不与酸反应）。
【提出问题】滤液中所含溶质是什么？
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性
【猜想与假设】
猜想1：滤液中的溶质可能是CaCl₂和CaCO₃
猜想2：滤液中的溶质只有CaCl₂
猜想3：滤液中的溶质是
【讨论与交流】
小明认为猜想1无需验证就知道是错误的，他的理由是          。
【实验与结论】
（1）小亮同学为验证猜想2，取少量滤液装入试管中，然后滴入酚酞溶液，发现酚酞溶液不变色，于是小亮认为猜想2正确。你认为他的结论
（填“正确”或“错误”），理由是              。
（2）小美为验证猜想3，用洁净干燥的玻璃棒蘸取该滤液滴到湿润的pH试纸上，测得pH=4，她认为猜想3正确。对她的操作方法、测量结果及结论的评价，正确的是           。

A．方法不正确，结果偏小，结论正确

B．方法正确，结果偏大，结论不正确

C．方法不正确，结果偏大，结论正确

D．方法正确，结果偏小，结论不正确

（3）小丽选择了其他几种不同类别的物质来验证猜想3，也得出了结论，可供选择的试剂有：石蕊溶液、铜片、镁条、氧化钙、氧化铁、氢氧化钠、氢氧化铜、碳酸钠溶液、硝酸银溶液
请完成下表：

方案	试剂类别	选用试剂	实验现象	结论
A	指示剂	石蕊溶液	溶液变红	猜想3 正确
B	金属单质		固体表面产生气泡
C	金属氧化物	氧化铁
D		氢氧化铜	固体溶解，溶液变成蓝色
E	盐	硝酸银溶液	产生白色沉淀

【反思与评价】上述方案有错误及错误的原因是               （填写错误方案的序号，并解释其错误的原因）。
【拓展与延伸】
若猜想3成立，小丽认为无需另加试剂，只要对滤液进行                 操作即可除去杂质，从滤液中得到CaCl₂固体。
（4）小丽同学取了100g 滤液，逐滴加入溶质质量分数为10.0%的Na₂CO₃溶液。反应过程中加入的Na₂CO₃溶液的质量与溶液pH的关系如下图所示。

试回答下列问题：
① 写出首先发生的反应的化学方程式                  ；
② a点对应的溶液中溶质为          ；
③ 恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数为             。
（写出计算过程，结果精确到0.1%）

某化学兴趣小组以A装置为核心装置设计了如图系列实验：（固定装置的仪器已省略）

按如图所示连接仪器，检查整套装置的气密性良好，添加药品，固定装置，进行实验。

（1）关闭K₂，打开K₁，将H₂O₂溶液缓缓滴入锥形瓶中，待D装置中出现连续均匀气泡时点燃C装置中的酒精灯，观察到V型管内a处的硫燃烧，现象是 　                　，试写出在D装置中反应的化学方程式 　              　，待V型管内的硫燃尽后仍要继续通一段时间的氧气，目的是 　                         　。

（2）打开K₂，关闭K₁，继续将H₂O₂溶液缓慢滴入锥形瓶，观察到装置E中

　              　（填现象），说明氢氧化钠和稀盐酸一定发生了反应。

（3）兴趣小组有同学提出疑问：E装置内反应后的废液中除酚酞以外还有哪些溶质呢？请你一起参与探究。

【作出猜想】

猜想一：NaCl

猜想二：NaCl和NaOH

猜想三：　          　。

【分析】以上有一种猜想一定错误，请写出错误猜想的序号及错误理由 　                                            　。

【资料】NaCl的水溶液呈中性。

【设计并进行实验】排除了错误猜想后，为了验证其余猜想，同学们进行了如下实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量E装置中的废液于试管中，并向其中加入①　           　。	②	猜想三正确

【交流反思】该废液未经处理不能随意倒入水池。

在我市贡井区、大安区交界处有个地名叫“石灰窑”，生产生石灰有悠久的历史。某校化学实验室一瓶装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂（如图），该校化学兴趣小组的同学在化学老师的指导下，对该生石灰取样开展了以下探究活动：

【提出问题】

生石灰样品的成分是什么？

【猜想假设】

生石灰样品的成分可能是CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃中的一种或几种。

【设计实验】

兴趣小组设计出如下实验进行探究。

	实验操作	实验现象	实验结论
（1）	取样品于烧杯中，加水溶解，用手触摸烧杯外壁。	烧杯壁发热。	。
（2）	将（1）中液体过滤，取少量滤液于试管中，向其中滴入 　   　。	溶液变红。	有Ca（OH）2
（3）	取（2）中的少许滤渣于试管中，向其中滴加足量稀盐酸。	。	有CaCO3

【反思评价】

（4）经过讨论，发现通过（2）不能得出样品中一定含有Ca（OH）₂，理由是 　               　。

（5）通过小组合作，最后得出样品中肯定含有CaO和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂。请写出生成CaCO₃的化学方程式 　                         　。

【应用交流】

（6）生石灰要 　   　保存。

【拓展延伸】

（7）兴趣小组在实验室制取二氧化碳气体的发生装置中连接上压强传感器如图一，测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二。下列说法正确的是 　 　（填大写字母）。

A.ab段试管中液面逐渐上升

B.bc段石灰石与稀盐酸脱离接触

C.c点的对应操作是打开弹簧夹

某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干个小组展开探究。以下是教学片断，请你参加学习并填写空格。

【演示实验】将一定质量的稀盐酸加入盛有NaOH溶液的小烧杯中。

【提出问题】实验中未观察到明显现象，某同学提出疑问：反应后溶液中溶质是什么？

【猜憲与假设】针对疑问，大家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下，请补上猜想二。

猜想一：只有NaCl

猜想二：　               　

猜想三：NaCl和HCl

猜想四：NaCl、NaOH和HCl

乙组同学认为有一种猜想不合理，不合理的猜想是 　   　，理由是 　        　。

【实验探究】

（1）丙组同学取烧杯中的溶液少许于试管中，滴加几滴CuCl₂溶液，　     　（填实验现象），证明溶液中一定没有NaOH。

（2）为了验证其余猜想，各学习小组利用浇杯中的溶液，并选用了老师提供的pH试纸、K₂CO₃溶液、AgNO₃溶液，进行如下三个方案的探究。

实验方案	测溶液的pH	滴加K2CO3溶液	滴加AgNO3溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，对照比色卡，pH＜7		产生白色沉淀
实验结论	溶液中有HCl	溶液中有HCl	溶液中有HCl

【得到结论】通过探究，全班同学一致认为猜想 　   　正确。

【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论的活动过程给予肯定，同时指出（2）中存在两处明显错误。同学们经过反思发现以下两处错误：

①实验操作中的错误是 　                               　。

②实验方案中也有一个错误，错误的原因是 　                                 　。

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时，向烧杯中的氢氧化钙溶液加入稀盐酸一会后，发现忘记了滴加指示剂．因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中的溶质成分进行探究．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的成分．
【提出问题】该烧杯内溶液中的溶质是什么？
【猜想】猜想一：可能是CaCl₂和Ca（OH）₂； 猜想二：可能只有CaCl₂；猜想三：              ．
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性．
【进行实验】实验步骤：取少量烧杯内溶液于试管中，滴入几滴酚酞溶液，振荡
实验现象：               结论：猜想一不正确
实验步骤：实验步骤取少量烧杯内溶液于另一支 试管中，逐滴加入碳酸钠溶液至过量
实验现象：               结论：猜想二不正确，猜想三正确．

某研究性学习小组对双氧水开展如下研究

（1）图1装置中仪器①的名称为               。
（2）小林同学将MnO₂与水泥按一定比例混合，制作成小块状固体，加入图2装置中制氧气，以方便实验结束回收二氧化锰。其中块状固体应放置在          处(填“A”或“B”)，二氧化锰的作用是         ，该装置中反应的文字表达式是                  。利用该装置反应一段时间后，需停止反应，其操作是                     ，原因是                  。
（3）小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究。
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10％、20％、30％、40％、50％的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的术条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验。三组实验的数据和现象见下表。

	第一组	第二组	第三组
集气瓶编号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容积的体积分数(％)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃	很亮	很亮	复燃	复燃	复燃	很亮

请根据实验回答下列问题：
①本实验中使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：               (填“是”或“否”)。
②收集的氧气占容积的体积分数最低为              %时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气的体积分数是               %(计算结果保留整数)。
③用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如右图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在           ℃。

南南同学看到“好想你”红枣袋中装有一袋防腐剂，品名为“504双吸剂”，其标签如下图所示。南南和北北对这包久置的“504双吸剂”固体样品很好奇，设计如下实验进行探究。

【提出问题】久置固体的成分是什么？
【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁。
【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃。
【实验探究】南南同学的方案：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量固体放于试管中，滴加足量的          。	固体逐渐消失，有无色气体产生，得到浅绿色溶液。	固体中一定含有    ， 一定不含Fe2O3。

北北同学认为南南同学的实验并不能得出一定不含Fe₂O₃的结论，理由是            ，并设计如下实验方案继续验证。

（1）步骤①样品用磁铁吸引前需经过研碎，其中研碎的目的是                。
（2）步骤②中固体溶解时放出大量热，由此可以判断固体中一定含有              。写出该过程中的化学方程式                            。
（3）步骤③中反应的化学方程式是                       。
北北同学对滤渣B又进行探究。

实验操作	实验现象	实验结论
① 取滤渣B于试管中，加入适量 ② 生成的气体通入	① ②该溶液变浑浊。	固体中一定含有CaCO3 和Fe2O3。

【实验结论】综合上述实验及所给数据，该久置固体中一定含有的物质是Fe、Fe₂O₃、CaO、CaCO₃。