初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

小王同学在厨房中发现一袋白色粉末状的食用物，包装袋上表示的化学成分字迹不清，于是他带到实验室探究其成分。（填空每空1分，计算3分，计9分）
【猜想与假设】
猜想1．可能是淀粉（不溶）        猜想2．可能是纯碱
猜想3．可能是食盐              猜想4．可能是            (俗称小苏打)
【查阅资料】小苏打溶液显碱性，与氯化钡溶液不反应，淀粉不溶解于水中
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取样，溶于适量的水	形成无色溶液	猜想      不成立
（2）取少量品尝	有涩味	不是
（3）向（1）的溶液中滴加酚酞试液	溶液变红	是纯碱

小华认为，实验（3）结论不准确，原因是                                        。小华进一步进行了如下实验，取28g所配溶液与50.2g氯化钡溶液混合，两物质签好完全反应。立即出现         ，由此他知道了该白色粉末是何物。过滤，所得滤液的质量为58.5g，试计算
（4）反应后生成的沉淀质量为    克。
（5）所得滤液中溶质的质量分数为多少？

某化学兴趣小组设计了如图所示的装置，对纯碱（Na₂CO₃）和小苏打（NaHCO₃）两种固体进行实验探究

（1）写出甲、丙两种仪器的名称：_________，_________
（2）在实验过程中，观察到乙仪器中的澄清石灰水变浑浊，请写出丙仪器中发生反应的化学方程式____________________________。
（3）该实验探究利用的科学方法是______________（填“控制变量法”、“对比观察法”或“定量分析法”），实验目的是____________________________。

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                    。

有些反应有明显的现象，有些反应必须借助一定的装置来判断反应是否发生，在CO₂和NaOH是否发生变化时，某校小组的同学了以下四种装置。

回答下列问题：
（1）请简单描述上述四种装置中的现象：
A____________________
B ____________________
C ____________________
D ____________________
（2）上述四种所依据的共同原理是___________________
（3）如果有同学质疑，认为上述没有排除二氧化碳溶解于氢氧化钠溶液的假设，你如何进一步证明CO₂和NaOH肯定发生了反应？           

(14分)水在实验室和日常生活中有很多用途。
I、溶液是日常生活中的常见物质，水是最常用的溶剂。
20℃时，将等质量的甲、乙两种固体物质，分别加入到盛有100g水的烧杯中，充分搅拌后现象如图1，加热到50℃时现象如图2，甲、乙两种物质的溶解度曲线如图3。请结合图示回答下列问题：

（1）图1中一定为饱和溶液的是 
（2）图3中表示乙的溶解度曲线是   ；P点表示的含义是   。
（3）在图4所示的实验中，小烧杯内盛放的是20℃时甲物质的饱和溶液。某同学要使小烧杯内有固体析出时，他应向大烧杯的水中加入下列物质中的   （填字母）。
A．氧化钙      B．氯化钠      C．氢氧化钠       D．硝酸铵
Ⅱ、水在工业生产中也很重要。
以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”，它是目前化学工业的重要支柱之一。电解饱和食盐水可以得到多种化工产品，主要过程如下：

[资料卡：石灰水中的溶质是一种碱——Ca(OH)₂]
（4）已知气体A是密度最小的气体，B是一种碱，D是一种酸。写出金属铝和酸D反应生成气体A的化学方程式：   。
（5）B的化学式为      。
（6）工业上电解食盐水是在立式隔膜电解槽中进行，产生的Cl₂和气体A在两处逸出并分别收集、储存。
①已知20℃，S(NaCl)＝36g，则室温下，68 kg饱和食盐水中溶质的质量为      。
②电解一段时间，当收集到氯气的质量为0.71 kg时，列式计算生成的B的质量    。
③0.71 kg氯气和A完全反应生成气体C，溶于一定量的水中形成酸D。若酸D中的溶质质量分数为36.5%，则其中水的质量为   。

冰箱除味剂是利用活性炭制成的。某化学兴趣小组用冰箱除味剂进行了相关探究。
探究一：除味剂的还原性
（1）除味剂与氧化铜粉末反应。实验前，小组同学将除味剂研磨成粉末的目的是_______
__________________________________________________________________。
（2）稳定的高温是本实验成功的关键因素之一，实验装置也会影响加热的效率。小组同学
将下图的乙装置替代甲装置，将试管直立起来，并在酒精灯上加上网罩。实验时，将反应
混合物夯实于试管底部，调节酒精灯使外焰完全包围试管的下部。其目的是________
_____________________________________________。

（3）他们在检验了乙装置的气密性后，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“能”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始
反应，其原因是________________________________________________。
（4）待反应结束，先将导管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，熄灭酒精灯，自然冷却。
若不关闭止水夹，可能出现的问题是________________________________。
探究二：除味剂的吸附效果
小组同学认为除味剂的质量会影响吸附效果，设计了如下的实验，相关数据如下表。

实验编号	10%红墨水溶液	同一规格除味剂	溶液褪色的时间
①	10mL	5g	10min
②	10mL	10g	5min

⑸上述实验的结论是________________________________________________。
⑹还有哪些因素可能会影响吸附效果？请说出你的猜想，并设计实验验证。
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

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。

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儿后，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1：取少量烧杯内溶液加入试管中，滴加几滴酚酞溶液，振荡。
实验现象1：             。结论：猜想一不正确。
实验步骤2：取少量烧杯内溶液加入另一支试管中，逐滴加入碳酸钠溶液至过量。
实验现象2：             。结论：猜想二不正确，猜想三正确。
【反思与拓展】
（1）在分析化学反应后所得物质成分时，除考虑生成物外还需考虑           。
（2）验证烧杯内溶液中的溶质含有HCl，除以上方案外，下列哪些物质或方法单独使用也能完成该实验？     （填序号）
a．pH试纸        b．检查导电性        c．镁条      d．硝酸银溶液
（3）要处理烧杯内溶液，使其溶质只含有CaCl₂，应向烧杯中加入过量的         。

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               。

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           。

化学兴趣小组同学在实验室发现了四瓶长期存放且失去标签的溶液，现标为A、B、C、D，分别是碳酸钠溶液、氯化钡溶液、氢氧化钠溶液和稀硫酸中的一种。

【提出问题】如何区分出四种溶液?
【进行实验】组长楠楠同学的实验如图所示：
【表达与交流】楠楠同学取少量A溶液，滴加足量的稀盐酸，观察到溶液中有气泡产生，楠楠同学由此得出结论：A是碳酸钠溶液。
萍萍同学不同意楠楠的观点，她的理由是（1）                             。
经过交流，两人一起制订了新的实验方案：另取少量A于试管中，向其中滴加 （2）      溶液，观察到的明显现象是（3）                           ，
过滤后，取清液滴加无色酚酞溶液，溶液变为红色，由此证明了楠楠同学的结论是错误的，同时确定了A。
两位同学取B、C、D样品继续进行实验，如图所示：

【收集证据】观察到B中无明显现象，C中紫色石蕊溶液变红，D中紫色石蕊溶液变蓝。
【解释与结论】通过实验，两位同学最终区分出了四种溶液。请将B、C、D三瓶溶液中
溶质的化学式分别标在试剂瓶的标签上（4）

【反思与评价】你认为楠楠和萍萍两位同学在上述实验过程中表现出的长处是
（5）                                             。（写一点即可）