初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

王老师在某工厂废水处理池中提取一瓶含有AgNO₃、Cu(NO₃）₂和Al(NO₃）₃的工业废水样品带回实验室。静置，取上层清液，加入锌粉，充分反应后过滤，得到滤液甲和滤渣乙。请你和你的化学小组完成以下探究（不考虑杂质干扰）。
【提出问题】滤渣乙是什么？
【做出猜想】小明认为滤渣乙是银，小东认为滤渣乙是银和铜，小华认为滤渣乙是银、铜和铝，你认为滤渣乙还可能是______________。
【交流讨论】大家经过讨论后，认为小华的猜想错误，理由是_______________________。
【实验探究】设计实验探究滤渣乙的成分，请填写下列空白：

实验步骤	现象	结论
实验1：取滤渣乙加入盐酸	无气体产生	滤渣乙可能是___________
实验2：取滤液甲加入_____	无蓝色沉淀	滤渣乙一定是___________

【反思交流】通过交流，大家认为在滤液甲中加入稀盐酸，当观察到______________，也能得出实验1的结论。

在一次化学实验中，同学们将饱和硫酸铜溶液逐滴加到5mL饱和氢氧化钠溶液中，观察到以下异常实验现象：

实验序号	滴加 $CuS{O}_4$溶液的量	实验现象
①	第1～6滴	产生蓝色沉淀，但震荡后沉淀消失，形成亮蓝色溶液
②	第7～9滴	产生蓝色沉淀，且沉淀逐渐增多，振荡后沉淀不消失，很快沉淀逐渐变黑色

在实验①中同学们根据所学初中化学知识判断蓝色沉淀是氢氧化铜，请你写出生成蓝色沉淀的化学方程式 。
实验①中蓝色沉淀为什么消失？同学们继续进行如下探究。
【查阅资料】
I．氢氧化铜在室温下温度，70℃-80℃时可脱水分解生成氧化铜
II．铜酸钠[ $N{a}_{2}Cu(OH{)}_4$]溶于水，溶液呈亮蓝色。
【猜想与讨论】
小陶认为蓝色沉淀消失可能是氢氧化铜发生了分解。其他同学一致否定了他的猜测，理由是。
同学们交流讨论后，提出以下两种猜想。
猜想一：少许氢氧化铜可溶于足量水中。
猜想二：氢氧化铜可在足量氢氧化钠浓溶液中溶解，溶液呈亮蓝色。
【实验探究】
为验证猜想，同学们用氢氧化铜粉末（其它试剂可任选）设计如下实验。请你填写表中的空格。

实验序号	实验方法与操作	实验现象	结论
③	将少许 $Cu(OH{)}_2$粉末加到5mL蒸馏水中，充分振荡		猜想一错误
④			猜想二正确

【结论与反思】
（1）根据实验，并进一步查阅资料知道，氢氧化铜在氢氧化钠溶液中溶解生成 $N{a}_{2}Cu(OH{)}_4$，反应的化学方程式是。
（2）根据实验可知饱和硫酸铜溶液与饱和氢氧化钠溶液的反应是放热反应，依据的实验现象是。

某兴趣小组对一包可能含有氯化钠、碳酸钾的硫酸铵样品进行探究。
I．定性探究
【查阅资料】硫酸钡既不溶于水，也不溶于稀盐酸或稀硝酸；碳酸钡不溶于水，但能溶于稀盐酸或稀硝酸。
实验一：探究样品中是否含有碳酸钾
【设计与实验】取一些样品于一支洁净的试管中，加水使其溶解，加入过量氯化钡溶液，产生白色沉淀。过滤，得到滤液a和滤渣b。取滤渣b于另一支试管中，加入过量的稀盐酸，固体部分溶解。
【实验结论】样品中        （含、不含）有碳酸钾。
实验二：探究样品中是否含有氯化钠
【设计与实验】小明取实验一得到的滤液a少许于一支洁净的试管中，滴加硝酸银溶液，出现白色沉淀。
【实验结论】小明认为样品中含有氯化钠。小华认为小明得出了错误结论，她的理由是        。小华的实验设计和结论是        
Ⅱ．定量探究
取15.0g样品完全溶解于水，加入过量的稀盐酸和氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥，得硫酸钡固体23.3g。
求样品中硫酸铵的质量分数。

利用下图装置进行实验。

实验装置	实验过程
	【实验1】探究可燃物燃烧的条件 ① 在A、B中各放一小块白磷（着火点为40℃），A中加入约1/3试管的80℃水，A、B中白磷均不燃烧； ② 从a处通入O2使A中热水恰好完全进入B中，A中白磷燃烧，B中白磷不燃烧； ③              ，B中白磷燃烧。
【实验2】探究MnO2在H2O2分解中的作用 ① A中加入约1/3试管的H2O2溶液，B中放入一面粘有MnO2的玻璃片，A、B中均无明显现象； ② 从c处抽气，使A中液体进入B中，观察到玻璃片上粘有MnO2的一面产生大量气泡，另一面无明显变化。

回答下列问题：
（1）实验1：步骤③中的操作是              。能说明“可燃物燃烧需要温度达到着火点”的实验现象是                    。
（2）实验2：B中反应的化学方程式是               。该实验能否得出“MnO₂是H₂O₂分解的催化剂”的结论？你的判断及理由是              。

常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是        。
（2）探究生成的气体是什么？
反应中有肥皂泡飘到空中时，用燃着的木条靠近肥皂泡，有听到爆鸣声。说明生成的气体是      。
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：剩余固体是_____________。
【实验探究】根据猜想与假设，设计实验方案加以检验。

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】                                               。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是                    。

某化学活动小组在一次实验中进行了如图所示实验：
此时观察到的实验现象是（1）__________________________。
实验后，小组同学充分振荡U形玻璃管，将U形玻璃管内的物质过滤后，对滤液成分产生了浓厚的兴趣，进行了进一步的探究活动。

【提出问题】滤液中除Na⁺外，还含有什么离子？
【猜想与假设】A同学：含有OH^-、Cl^-、C0₃^2-
B同学：含有OH^-、Cl^-、Ba²⁺
C同学：含有（2）__________________（填离子符号）
【实验探究】B同学为了验证自己的猜想，取滤液于试管中，向其中滴加少量的硫酸钠溶液，观察到无明显现象。由此B同学得出结论：自己的猜想不成立，A同学的猜想成立。
【评价与交流】请你评价B同学的结论：（3）______________________。同学们经过讨论后一致认为：B同学在验证自己的猜想时，若将所加试剂调换成足量的另一种试剂（4）_____________（填化学式），既能验证自己的猜想．也能确定滤液中的离子成分。
C同学取该试剂进行实验，最终确定了滤渡中的离子成分。
【归纳与总结】通过上述实验我们能够总结出：在确定化学反应后所得溶液中的离子成分时，一般应加入（5）___________________，验证（6）____________________________就可以确定溶液中的离子成分。

甲、乙两同学在学完酸的化学性质后，做了如下实验：

【观察与讨论1】甲同学在做实验时观察到的明显现象是悬浊液由浑浊变澄清 。再滴加无色酚酞溶液，无明显现象（已知CaCl₂溶液呈中性）。
【观察与讨论2】乙同学在做实验时开始没有观察到气泡产生，于是对碳酸钠能否与盐酸反应表示怀疑。甲同学通过查阅资料得知：
在碳酸钠溶液中逐滴加入少量稀盐酸，先发生反应Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，继续滴加稀盐酸，才能观察到有气泡产生，再发生反应的化学方程式为     。
【观察与讨论3】甲同学先将废液缓慢倒入一洁净的废液杯中，乙同学在观察到气泡产生后，也将实验废液缓慢倒入该废液杯中，没有观察到明显现象。据此可以确定，甲同学的试管中废液含有的溶质一定有酚酞、
          （写化学式），
为了处理实验后产生的废液，甲、乙同学决定对废液杯中最终废液溶质的成分进行探究。
【提出问题】最终废液中除酚酞外还含有什么溶质？
【猜想与假设】猜想1：废液中含有CaCl₂、NaCl两种溶质。
猜想2：废液中含有                （写化学式）三种溶质。
猜想3：废液中含有NaHCO₃、CaCl₂、 NaCl三种溶质。
【活动与探究】甲、乙同学为了验证猜想，进行了如下实验：

方案	方法步骤	实验现象	实验结论
甲同学	取少量废液于试管中，向其中滴加盐酸，	无气泡产生	猜想3不正确
乙同学实验	取少量废液于试管中，向其中加入		猜想2正确

【表达与交流】甲、乙同学经过实验确认了混合废液中溶质的成分。以下甲乙同学关于废液成分的观点，你赞成的有            。
A．可以加入适量的石灰石或熟石灰对混合废液进行处理后排放
B．取混合废液，滴加少量碳酸钠溶液，则一定能观察到白色沉淀
C．取混合废液，滴加少量硝酸银溶液，则一定能观察到白色沉淀
D．可以用碳酸钠溶液对废液成分中氯化钙的含量进行定量测定

小红、小军、小明三人化学学习小组在实验中，用到了三个分别盛有KCl溶液、KOH溶液、K₂SO₄溶液的滴瓶．
小军发现小红将三个滴瓶中的三只滴管混用，认为小红实验操作不规范，滴瓶中的试剂会因此受污染而无法再次使用，学习小组就盛有KCl溶液的滴瓶是否被另外两种试剂污染进行了如下探究．
【提出问题】该滴瓶中溶质的成分是什么？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ溶质成分只有： $KCl$；
猜想Ⅱ溶质成分为： $KCl$和 $KOH$；
猜想Ⅲ溶质成分为：；
猜想Ⅳ溶质成分为： $KCl$、 $KOH$和 $K_{2}S{O}_4$。
【实验探究】为证明猜想，小军设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告；

实验操作	实验现象	结论或解释
（1）取该滴瓶内溶液烧了于试管中，向试管中加入适量 $BaC{l}_2$溶液	产生白色沉淀	该反应的化学方程式为
（2）将上述反应后的混合液过滤，取滤液于另一支试管中，向该试管中加入 酚酞试液		证明猜想Ⅳ成立

【实验反思】小明认为该实验方案并未证明猜想Ⅱ、Ⅲ是否成立，应补充相应实验予以证明，你是否赞
同？（选填"是"或"否"）．

(8分)在化学实验探究课上，化学老师交给化学兴趣小组一包可能含有Na₂SO₄、NaNO₂(亚硝酸钠)、NaCl(至少含有两种物质)的白色粉末，请你和同学们一起参与探究该白色粉末的主要成分。
（1）提出问题：该白色粉末的主要成分是什么？
（2）查阅资料:

（3）提出猜想：猜想Ⅰ：只含有NaCl、Na₂SO₄
猜想Ⅱ：只含有NaCl、NaNO₂
猜想Ⅲ：只含有                       
猜想Ⅳ：含有NaCl、Na₂SO₄、NaNO₂
（4）进行探究

步骤	实验操作	实验现象	结论
一	取少量固体样品于两支试管中，加蒸馏水溶解，向试管1滴入无色酚酞溶液，向试管2滴入过量的氯化钡溶液。	试管1：溶液变红色 试管2：无明显现象	一定有         ， 一定没有        。
二	另取适量固体样品于试管中，加蒸馏水溶解，滴加硝酸 银溶液	有白色沉淀产生	一定有         。

（5）通过实验，猜想    成立。
（6）写出步骤二中发生的化学方程式                                    。
（7）拓展：粗盐中常含有可溶性和不溶性杂质，粗盐提纯的基本操作步骤是溶解、          、蒸发。

某兴趣小组的同学为探究实验室久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验，请你与他们完成以下探究：
【提出猜想】猜想I：全部是氢氧化钠；猜想II：全部是碳酸钠；猜想III：_________________。
【实验验证】

（1）请完成猜想III；
（2）溶液1中加足量稀盐酸，产生无色、无味的气体，说明原固体中含有_________；
（3）溶液2中滴加过量BaCl₂溶液的目的是____________________________，反应的化学方程式为                            。
（4）由以上实验现象可知猜想_______正确；
（5）久置的NaOH固体变质的原因是（用化学方程式表示）____________________。

化学兴趣小组同学对“铁生锈的条件”进行实验探究。
【进行实验】

实验	实验操作	实验现象	实验结论
1	A         B	一段时间后， A中铁丝表面有红色固体生成 B中铁丝无明显变化
2	C            D	一段时间后， C中 D中铁丝无明显变化	铁生锈需要与O2接触

某同学在家中发现，炒完菜的铁锅表面容易生锈。
【猜想与假设】可能是食盐对铁生锈的速率产生了影响。
【进行实验】该小组用实验装置E、F同时进行实验。其中集气瓶的容积相同，量筒内盛有等体积的水，F中集气瓶内另加入了某种物质。

实验装置	实验过程	实验结论
E                    F	一段时间后，打开止水夹，记录实验过程中量筒内剩余水的体积（每次测量时间间隔不等，实验数据见下表）。E中铁丝和F中另加入的物质表面均出现红色物质。	食盐可以加速铁的生锈

实验记录表

次数	1	2	3	4	5	6
量筒中剩余水的体积/mL	E	68	57	44	30	30	30
F	71	65	56	a	30	30

（1）实验装置F中，集气瓶内另加入的物质是                 。
（2）实验记录表中，a的取值范围是              。
【反思与应用】结合上述实验，谈谈你对家中铁锅使用的建议：              。

某化学兴趣小组按照课本实验方法（如下图），做木炭与氧化铜反应的实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。

【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？
【查阅资料】铜有+1 和+2 两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4 或-4。
【猜想与假设】
（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为          。
（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象
更加明显，减少出现暗红色固体的情况。
【分析与交流】
（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是          ；反应的化学方程式为                    。
（2）小周建议用图乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的好处是          。
【实验与结论】
同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙          后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，          （填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应。不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是          （填“吸”或“放”）热反应。待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功。

为探究氢氧化钙溶液和稀盐酸反应所得溶液中溶质的成分，小鸣和同学们通过测定了反应后溶液的pH，得到了如图所示的pH曲线，请回答：

（1）由图可知该实验操作是将滴加到另一种溶液中；
（2）该反应的化学方程式为；
（3）实验过程中，小鸣取了a、b、c三处反应后的溶液于三个烧杯中，却忘了作标记，请你设计不同的方案（不再用测定pH的方法），探究三种样品分别属于哪处溶液。
【查阅资料】 $CaC{l}_2$溶液显中性， $CaC{l}_2+N{a}_{2}C{O}_3=CaC{O}_3\downarrow +2NaCl$。
【探究过程】
①分别取少量样品于三支试管中，加入酚酞试液，观察到其中一支试管内出现的现象。结论：该样品是a处溶液。
②为进一步确定b或c处溶液，又设计了以下方案：

实验步骤	实验现象	实验结论
另取余下样品少量于两支试管中，分别滴加足量的 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液。		该样品为b处溶液。
	该样品为c处溶液，并推知溶液中的阳离子有。

【反思评价】探究反应后溶液中溶质的成分，除了要考虑生成物之外，还要考虑。

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。
【研究课题】探究X物质的成分。
【查阅资料】（1）X物质可能由Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂、Ca(OH)₂、Mg(OH)₂、CaCO₃、BaCO₃中的一种或几种组成。
（2）X物质是通过过滤水溶液得到的沉淀。
（3）相关物质的溶解性如下表：

物 质	Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	Ca(OH)2	Mg(OH)2	CaCO3	BaCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	不溶

【设计并实施方案】
（1）由查阅资料可知X物质肯定不含可溶性的Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂。
（2）甲同学在烧杯中放入少量研碎的X物质，加入足量蒸馏水充分搅拌，静置。取上层清液滴入Na₂CO₃溶液，没有白色沉淀，说明X物质中无       (填化学式)。
（3）乙同学设计了下列实验装置，想进一步确定X物质的成分。

其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，关闭活塞b，将50gX物质的粉末放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀硫酸，充分反应。
②待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气；
③称量D瓶内物质明显增加的质量；
④继续鼓入空气，直至D瓶内物质质量不变；
⑤经称量，D瓶内物质增加的质量为20g。
【评价】（1）A瓶中的NaOH溶液起到            作用。若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将          （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）分析X物质的可能组成是           （有几种写几种）。

实验室中有一瓶标签受损的无色溶液，如图所示。

这瓶无色溶液中的溶质是什么呢? 化学兴趣小组的同学进行了探究。
实验员老师告诉大家，该溶液中的溶质只能是氧化钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠中的一种。
（1）大家讨论后一致认为不可能是氧化钠，理由是          。
（2）为确定该溶液中溶质的成分，同学们继续进行实验探究，最终确定这瓶溶液中的溶质是氯化钠。请只用2种试剂完成实验并书写实验报告：

实验操作	预期现象和结论
①
②