初中化学实验探究物质的组成成分以及含量探究题

某化学小组围绕燃烧与灭火的主题开展了相关活动。请你参与完成：

【知识回忆】可燃物燃烧的必备条件是；
【交流讨论】（1）改进后的装置（如图二）与图一相比，其优点是。欲使图二中的红磷着火，可将试管从水中取出并后才能对试管加热；
（2）将装有某气体的大试管口朝下垂直插入水中，使试管罩住白磷（如图三所示），结果观察到了"水火相容"的奇观，则大试管所装气体可能是；
【综合应用】"水火不相容"是指水能灭火，其实水有时也可以"生火"，比如钾遇水会立刻着火，因为钾遇水生成 $H_2$和一种碱，该反应是（填"吸热"或"放热"）反应，其反应化学方程式为。

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。

钢铁是使用最多的金属材料。在今年的化学活动周中，某校兴趣小组的同学在老师指导下做了二个有关铁的实验。
实验一：用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁
实验装置如下图：

其中A是实验室用草酸（H₂C₂O₄）和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置，反应的化学方程式：
$H_2{C}_2{O}_4\underset{\mathrm{加热}}{\overset{\mathrm{浓硫酸}}{=}}{H}_{2}O+C{O}_2\uparrow +CO\uparrow$。回答下列问题。

(1)B装置中发生反应的化学方程式是.
(2)C装置无明显现象，C装置的作用是。
D装置中浓硫酸的作用是。
（3）E装置中的实验现象是 。
（4）F装置的作用是、。
实验二：铝粉和氧化铁粉末反应（铝热反应）
实验装置如下图：

图中纸漏斗由两张滤纸折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层，点燃镁条后观察到的现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入细沙中。
实验后老师作了如下提示：实验中镁条和氯酸钾的作用是提供反应所需的高温条件，铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应，属于置换反应，该反应常用于焊接钢轨。请写出该反应的化学方程式。该反应中单质铝与一氧化碳有相似的（填"氧化"或"还原"）性。
实验后同学们对金属与金属氧化物间的反应产生兴趣，激发了探究热情。
【提出问题】任何金属与金属氧化物在高温条件下都能反应吗？
同学们在请教老师后设计了如下实验方案并进行了探究。
【实验方案】

实验组别	实验操作	实验现象	结论
实验1	取Zn、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。 向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。	黑色粉末变成色 固体部分溶解，有气泡产生，水溶液呈无色。	Zn和CuO能发生置换反应。
实验2	取Mg、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。 向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。	发生爆炸，黑色粉末变成红色。 固体部分溶解，有气泡产生，水溶液呈色。
实验3	取Cu、Fe2O3粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。	粉末无变化	Cu、Fe2O3不能反应。

【实验总结】金属与金属氧化物在高温条件下有些能反应，有些不能反应。
【反思拓展】金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律和金属与的反应相似。

化学实验中常常会出现意外情况，这是提升我们学科素养的良好机会，要根据具体情况区别对待，善于发现和解决问题。例如：
(1)用高锰酸钾制氧气时，用排水法收集到的氧气呈红色。原因是，相应的改进措施是。
(2)做细铁丝在氧气中燃烧的实验时，集气瓶底部破裂。原因是，相应的改进措施是。
(3)用盐酸和碳酸钙固体反应，将得到的气体 $X$通入澄清石灰水中，始终没有发现石灰水变浑浊。针对此现象，同学们提出了自己的想法和做法，请你帮助他们完成以下探究。
[假设]
小英的假设：澄清石灰水已变质
小青的假设：气体 $X$中除了有 $C{O}_2$外，还有.

[实验探究]
Ⅰ．小英的探究：

实验目的	实验步骤	可能的实验现象	化学方程式和实验结沦
探究所用 澄清石灰 水是否变 质	①用一支试管另取少 量原澄清石灰水 ②取稀硫酸与碳酸钠 反应制取 $C{O}_2$ ③	步骤③中现象为：	步骤②中反应方程式为： 步骤③可能的反应方程式略 实验结论：

Ⅱ．小青的探究

实验目的	实验步骤	实验现象	化学方程式和实验结论
探究气体 $X$中是否含有 气体	将气体 $X$通入硝酸银 溶液		反应方程式为：实验结论：气体 $X$中含有气体

[实验反思]
Ⅲ．同学们经过讨论发现，只用一组实验装置就可以同时完成上述两个假设的探究。请你从下图中选择一组合理的装置(填序号)。

Ⅳ．在上述合理装置的第二支试管内应放入溶液，其作用是。

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?。

同学们用Na₂CO₃溶液和浓HCl来研究简易灭火器的反应原理时，对废液的成分进行探究。
[推理假设]
上述两种物质发生反应的化学方程式为                                      ，由此推测出废液中一定有NaCl，可能有Na₂CO₃或盐酸。
[实验探究]
(一)确定废液中是否含有盐酸
（1）选择试剂：根据盐酸的化学性质，同学们选用了如图所示的五种物质，其中物质x是酸碱指示剂中的      溶液。

（2）实验验证：某同学向废液中加入少量的镁粉，观察到确定废液中一定没有盐酸。
(二)确定废液中是否含有Na₂CO₃
某同学选用              测出废液的pH=l0，确定废液中一定含有Na₂CO₃。
(三)处理废液，回收利用
欲从废液中得到纯净的NaCl，请完成如下实验方案设计。

方案	加入试剂	分离方法	方案评价
	适量Ca(NO3)2溶液	过滤、蒸发结晶	不可行，理由是
	过量的	蒸发结晶	可行

 

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"）

一次趣味化学活动中，王老师向同学们展示了一瓶标签受损的无色溶液，如下图所示。要求同学们进行探究：确认这瓶溶液导电是什么溶液？
   
【提出猜想】 王老师提示：这瓶无色溶液只能是下了四种溶液中的一种：①硫酸镁溶液
②硫酸钠溶液、③硫酸溶液、④硫酸铵溶液
【查阅资料】 （1）常温下，相关物质的溶解度如下：

物质	$MgS{O}_4$	$N{a}_{2}S{O}_4$	${\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$	$H_{2}S{O}_4$
溶解度	35.1g	19.5g	75.4g	与水任意比互溶

（2） ${\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$的水溶液显酸性
【实验探究】 （1）通过查阅资料，小明同学认为猜想（填序号）不成立，原因是 。
（2）为确定其它几种猜想是否正确，小明同学继续进行探究：

实验操作	实验现象	实验结论
①取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴      溶液	溶液中有白色沉淀生成	猜想①成立
②用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在pH试纸水，并跟比色卡对照	溶液pH小于7	猜想③成立

小雅同学认为小明实验操作②的结论不正确，她的理由是；
（3）请你设计实验方案，确认该溶液是硫酸铵溶液并完成实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
取该溶液少许于试管中，		猜想④成立，该反应的化学方程式为

化学课外活动中，小红将稀盐酸加入盛有澄清石灰水的试管中，无明显现象；小强将稀盐酸加入盛有 $K_{2}C{O}_3$溶液的试管中，有气体生成。反应结束后，两同学把废液倒入同一废液缸中，观察到废液缸中产生少量的气泡，最终有白色沉淀生成。请回答以下问题：
（1）废液缸中最终生成的白色沉淀是。
（2）通过分析废液缸中的现象，你认为小红实验后的废液中一定含有的物质是。
（3）小强从废液缸中取出废液，过滤，对滤液进行实验探究。他认为滤液中除含有 $KCl$外，还可能含有 $K_{2}C{O}_3$，请你邦他完成下面的实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量滤液于试管中，加入_		滤液中含有 $K_{2}C{O}_3$.

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 。

某无色溶液可能由盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液中的一种或几种混合而成。为探究其组成，小华同学进行了如下实验：
Ⅰ、取适量样品放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液变成红色。再向试管中逐滴加入过量的氢氧化钙溶液，观察到有沉淀产生。过滤，所得滤液为红色。
（1）由实验Ⅰ中的现象可推断出样品中一定含有的物质是（写化学式，下同），一定不含有的物质是；
为了进一步探究样品中可能含有的物质是否存在，小华继续进行了如下实验：
Ⅱ、取适量实验Ⅰ所得的红色滤液放入试管中，滴加过量的稀硝酸，溶液变无色。再向试管中逐滴加入适量的硝酸银溶液至恰好完全反应，观察到有白色沉淀生成。过滤，所得滤液为无色。
Ⅲ、从稀硫酸、氢氧化钡溶液、氯化钡溶液、硝酸钾溶液中选择一种试剂，代替实验Ⅰ中的氢氧化钙溶液进行实验，其余的试剂及操作与实验Ⅰ的均相同。
通过实验Ⅱ和实验Ⅲ，小华得出结论：样品中可能含有的物质确实存在。
（2）实验Ⅱ所得无色滤液中，除酚酞以外，还含有的溶质为；
（3）实验Ⅲ中代替氢氧化钙溶液的试剂是溶液，可观察到的现象为。

探究活动一：在室温条件下进行如图所示实验。已知：试管内的镁条和铁片表面均被打磨洁净，且形状、大小均相同；同时加入两支试管中的稀盐酸的质量和质量分数均相等。
（1） 该实验的目的是、。两支长颈漏斗中产生的现象的不同之处是。
（2）若实验所用的金属均过量，则甲装置中产生的比乙装置中产生的 $H_2$质量（填"多"、"少"或"相等"）。（可能用到的相对原子质量： $H$－1O－16 $Mg$－24 $Cl$－35.5 $Fe$－56）
探究活动二：为除去铜屑中混有的少量铁屑，并测定该混合物中铁的质量分数，现有如下A、B两组实验方案。

（3）两种方案，你认为不能达到目的的是（填"A"或"B"），理由是。
（4）在你所选取的方案中，若采用加热烘干的方式干燥滤渣，会导致测定的铁的质量分数（填"偏大"、"偏小"、"不变"或"无法判断"）。