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。

世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料，高达产量的20%～40%，某实验小组对铁的燃烧和锈蚀进行如下探究。
探究一：铁丝燃烧
如图1所示，取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端系上粗铜丝，另一端系一根火柴杆，点燃火柴杆待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中。观察到：Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧，且Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中的更剧烈；Ⅲ中铁丝没有燃烧。

（1）集气瓶中加入少量水的作用：                                     。
（2）为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧                                          。
（3）分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因                             。
探究二：铁粉腐蚀的条件
如图2所示，将所有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶（容积为146 mL）。当温度恢复至室温，量筒内水面高度不变时读数（此时广口瓶内氧气含量几乎为零），记录量筒的起始和最终读数以及所需时间如下表：

序号	样 品	量筒起始读数/ mL	量筒最终读数/ mL	所需时间/ min
①	1.0g铁粉、0.2g碳和10滴水	100	72	约120
②	1.0g铁粉、0.2g碳和10滴水和少量NaCl	100	72	约70
③

（4）实验①和②说明NaCl可以    （填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的过程。
（5）实验开始后，广口瓶温度上升，说明铁锈蚀是      （填“放热”或“吸热”）过程。
（6）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，实验③表格空白处样品的组成是           。
（7）该装置还可能用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算得出空气中氧气的体积分数约是     %（精确到小数点后1位），试分析该实验结果出现误差的原因               。

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

水通常是可用来灭火的，但有时水却是可引火的。同学们将少量超氧化钾(KO₂)粉末用棉花包裹没有任何变化。(已知棉花和超氧化钾不反应)但如果将少量水滴到包有超氧化钾粉末的棉花上，则棉花迅速发生剧烈的燃烧(比在空气中燃烧还剧烈)。同学们对此产生好奇，在老师的指导下，完成了如下实验探究。
【提出问题】     。
【猜想与假设】1．超氧化钾和水反应生成     。2．     。
【设计与实施】为了验证猜想，有同学提出如下实验方案：向盛有KO₂的试管中滴加适量水，若看到有气泡产生，证明猜想1成立。在上述实验的试管口拴上一个气球，若气球变鼓，证明猜想2成立。你是否同意该实验方案，你的理由是     。
在老师的指导下，同学们又进一步完善该方案并用下图所示装置进行实验验证。

【实验结论】超氧化钾与水发生的化学反应，满足了棉花燃烧的条件。

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"）．

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的研究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。
【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝   ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂ ③Cu₂O与稀H₂SO₄反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H₂SO₄，实验现象为       ，结论为红色固体中含有Cu₂O．
方案2 装置如图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O．

（1）为确保探究的科学、合理、安全．实验中还应采取的措施有     ；（填序号）
①加热前先排尽装置中的空气
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓H₂SO₄的洗气瓶
（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O．写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式                        
方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行     次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a，b应符合的数学关系式为     。

(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。

过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等。某兴趣小组展开了深入的学习：【资料卡片】：

I、制备研究：下图是制备过碳酸钠的工艺流程。

请回答问题：
（1）操作A的名称是   ，若在实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒和 。
（2）生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是                    。
（3）加入较多的氯化钠的作用是                                               。
Ⅱ、纯度测定：测定过碳酸钠样品（杂质不溶于水）中2Na₂CO₃·3H₂O₂的质量分数。
小组同学设计了如下图所示实验装置（部分仪器略去），并进行实验。

【实验步骤】：
①连接仪器，检查装置的气密性；
②将过碳酸钠样品(2．20g)和少许黑色粉末均匀混合后
置于装置A中，在量筒中加满水；
③连接仪器，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入水；
④待装置A中不再产生气泡时，停止加水，并关闭活塞；
⑤待量筒中水面不再变化时，记录其中水面刻度；
⑥根据数据进行计算。
【实验分析及数据处理】：
（4）实验中，        ，则开始收集气体。
A．刚开始出现气泡时
B．当气泡均匀连续出现时
C．若用带火星木条放在导管口部，复燃时
（5）若量筒中收集到气体的体积是224mL（换算后质量约为0．32g），计算过碳酸钠样
品中2Na₂CO₃·3H₂O₂的质量分数为多少？[已知：Mr(2Na₂CO₃·3H₂O₂)＝314，保留到0．1%
【反思】：
（6）量筒中长导管的作用是                                   

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）____________________。

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

 

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）。

碳酸钠、碳酸氢钠是中学常见的化合物。
探究一：碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应
如图所示，将两气球内的NaHCO₃和Na₂CO₃同时倒入试管中。已知盐酸足量，且装置气密性良好。

回答下列问题：
（1）碳酸钠俗名是      。
（2）实验过程中观察到的现象是：                                     。
（3）NaHCO₃和Na₂CO₃都能与盐酸反应产生二氧化碳、水和氯化钠。任写出其中一个反应的化学方程式                    。
（4）已知NaHCO₃、Na₂CO₃的相对分子质量分别为84、106，通过计算：实验结束后，         （填“A”或“B”）试管的气球更大。
探究二：碳酸氢钠、碳酸钠固体与酸反应的热效应
【发现问题】在探究一实验过程中用手触摸试管，发现盛NaHCO₃的试管温度降低，而盛Na₂CO₃的试管温度升高。
【猜想与推测】甲同学由此推测：NaHCO₃和盐酸反应为吸热反应，Na₂CO₃和盐酸反应为放热反应。
【实验与数据】乙同学认为甲同学推测不妥，通过以下多次实验后取平均值数据记录如下：

步骤①	步骤②	步骤③	步骤④	步骤⑤
测量10mL水温/℃	加入物质0.5 g	溶解后测量溶液温度t1/℃	静置一段时间后测量溶液温度t2/℃	加入20%盐酸10 mL反应后测量溶液温度t3/℃
20	NaHCO3	18.5	20.0	20.8
20	Na2CO3	23.3	20.0	23.7

【分析与结论】
（1）由步骤①～③比较得到的结论是                             。
（2）由步骤④～⑤比较得到的结论是：                                      。
（3）结合上面探究活动，你认为甲同学推测的不妥之处是           。