初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

冬季雾霾频发，某校社会实践小组的同学们，对某地区雾霾的成分、成因、危害及防治产生了浓厚的兴趣并开启了项目性学习之旅。

[信息检索]雾是浮游在空中的大量微小水滴。霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分可能含有可溶性硫酸盐、硝酸盐，铵盐、不溶性有机物、黑碳、金属元素和其它元素。

[提出问题]某地霾的成分是什么？

[实验准备]选择该地重度雾霾天气，用SDLKC﹣1000型大流量TSP采样器在室外采集大气中的可吸入颗粒物10g。

活动一：探究霾中是否含有铵盐和硫酸盐。

实验方案	实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	取5g样品，加少量熟石灰末，混合、研磨		含有铵盐
方案二	取5g样品，加适量水，充分溶解后过滤，向滤液中滴加	有白色沉淀生成	含有硫酸盐

[总结反思]工业上应加强对污染企业的监管，农业上应合理施用化肥。

活动二：探究霾中是否含有黑碳。同学们设计了如图所示的创新实验。（将活动一得到的残渣，干燥后置于中间凹槽内）

[实验步骤]①滴入过氧化氢溶液制取O₂，排出装置内空气后，再在导管口接上气球。

②向右边的凹槽内滴入澄清的石灰水，

③接通电源，用热电阻丝点燃残渣

[实验现象]残渣剧烈燃烧，澄清石灰水浑浊，气球变大。

[实验结论]霾中含有黑碳。装置内澄清石灰水变浑浊的化学方程式是　　。

[交流研讨]某同学对“霾中含有黑碳”的结论产生质疑，理由是　　。

活动三：查阅资料，霾中还含有Al、Na、Zn、Pb、Hg、Cd等金属元素，其中的有害元素除Cd外，还有　　。

[能力发展]请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表：

项目	雾霾频发的成因	控制雾霾频发的做法	政府采取的应急措施
①	能源结构不同	推广太阳能发电	人工降雨
②	烧散煤取暖		向空中或地面洒水
③		推广新能源汽车	私家车限号出行

[检出进度]小组同学没有进行的探究项目是　　。

化学实验过程经常会产生定量的废液，经过无害化处理可有效防止水体污染。在一次实验课上，兴趣小组的同学们完成了NaOH溶液和Na₂CO₃溶液的鉴别，并对废液成分展开探究。

活动一 通过小组合作，同学们完成了如图所示的三组小实验。实验中生成白色沉淀的化学方程式是　　（写一个）。

活动二 小雪将六支试管中的剩余物倒入一个洁净的大烧杯中（ 如图），充分搅拌、静置，观察到杯内上层是无色溶液，下层有白色沉淀。由此可以确定：上层溶液中一定不含有的离子是　　、以及一定含有的离子。小组同学对上层溶液中还可能含有的离子进行了如下探究。

[提出问题]上层溶液中还可能含有什么离子？

[猜想与假设]上层溶液中还可能含有OH^﹣、CO₃^2﹣、Ca²⁺中的一种或几种。

[进行实验]

实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	①取少量溶液于试管中，滴加无色酚酞溶液 ②继续滴加稀盐酸	①溶液变红 ②产生气泡	①有OH^﹣ ②有CO3^2^﹣无Ca^2+
方案二	取少量溶液于试管中，　　（合理即可）（指示剂除外）	（合理即可）	①有CO3^2^﹣，无Ca^2+②有OH^﹣

[反思与评价]

（1）经过综合分析，最终确定上层溶液中肯定存在的离子有　　。

（2）将烧杯内物质过滤，滤渣回收，向滤液中加入适量　　（ 合理即可）进行处理后再排放。

2019年5月，187个国家签署了限制塑料废物交易协定，应对“白色污染”挑战。已知某种塑料的组成元素中有碳、氢两种元素，还可能有氧、氯元素中的一种或两种。为了测定其组成，某化学兴趣小组进行如下的探究。

[查阅资料]①无水氯化钙固体可做干燥剂；②有机物中的氯元素燃烧后通常转化为氯化氢。

[设计实验]兴趣小组设计并进行了如图所示的实验。（装置气密性良好）

实验过程中，在装置C中观察到　　现象，证明该塑料样品中含有氯元素，该反应的化学方程式是　　。

[记录数据]6.35g样品在A装置中充分燃烧，反应产物被完全吸收后，测得相关实验数据如表。

装置	B	C	D	E
反应后装置 增加的质量/g	1.80	3.65	0.09	8.80

[分析与结论]根据以上数据分析与计算，6.35g样品中氢元素的质量为　　g，该塑料样品的组成元素是　　。

[反思评价]电炉加热前要先通一会儿氧气，目的是　　。

小苏打和食盐是厨房中常见物质。现有一包白色固体，可能由碳酸氢钠、氯化钠中的一种或两种物质组成。某科学小组同学展开了系列研究。

（一）定性分析

[实验目的]确定白色固体的组成

[实验方案]：如图1所示：

[实验结论]小明同学经过上述实验得出结论：该白色固体由碳酸氢钠、氯化钠两种物质组成。

（1）步骤①发生反应的化学方程式是　　；

（2）步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替，如　　；

（3）科学小组认真研究讨论后认为，此方案不能得出小明同学的结论。一致认为将上述方案中使用的一种试剂进行调换，如仍出现上述现象，则小明同学的结论正确。调换措施是　　。

（二）定量分析

[实验目的]测定该白色固体中碳酸氢钠的质量分数

[实验方案]该小组利用图2所示的实验装置（固定装置已略去，装置气密性良好）进行实验，每一步反应均完全进行。

（1）首先称取a克该样品放入装置甲中，然后进行有关实验操作，正确的顺序是　　（填序号，可重复选择）

a．称量装置丙的质量

b．打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹

c．打开分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞

（2）如果没有装置乙，会造成测定结果　　（填“偏大”“偏小”或“不变”）；

（3）装置丁的作用是　　。

（三）拓展交流

经査阅材料：将二氧化碳气体持续通入一定量的氢氧化钠溶液中会先后发生以下两个化学反应：

①2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O    ②Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃

小明同学将5g二氧化碳气体通入100g 5%的氢氧化钠溶液中，充分反应后，所得溶液的溶质是　　

（填化学式）。

实验室有一包白色固体，其中除了碳酸钠以外，还可能含有硝酸钡、硫酸钠、氢氧化钠中的一种或几种。为确定其组成进行如下实验：①取少量白色固体于烧杯中，向烧杯中加入足量水并不断搅拌，固体部分溶解；②继续向烧杯中逐滴加入足量稀硝酸并不断搅拌，此时固体质量变化如图。下列说法正确的是（　　）

A．A→B段对应的实验现象是固体部分溶解，无气泡冒出

B．B→C段对应溶液pH逐渐变大

C．原白色固体中一定含有碳酸钠、硫酸钠、硝酸钡

D．C点对应溶液中一定含有的溶质是硝酸、硝酸钠、碳酸钠、硝酸钡

某化学拓展课堂的主题是：探秘氯化钠样品。

主题Ⅰ：探究氯化钠样品中杂质的成分

已知所提供的氯化钠样品中，可能含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙中的一种或几种杂质。甲同学的实验探究过程记录如下：

根据以上实验信息，甲同学得出结论：此氯化钠样品中含有的杂质是硫酸钠。

[实验分析]

（1）步骤①中加入适量NaOH溶液的目的是　　。

（2）乙同学认为步骤③中不需要加入足量稀盐酸，你是否同意他的观点？　　（选填“同意”或“不同意”），请说明原因　　。

主题Ⅱ：测定氯化钠样品中氯化钠的质量分数

确定了氯化钠样品中杂质的成分后，甲同学对样品中氯化钠的质量分数进行测定。称取20.0g氯化钠样品于烧杯中，加足量的水充分溶解，再向其中加入氯化钡溶液至不再产生沉淀为止，沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量，其质量为2.33g。请计算该样品中氯化钠的质量分数。（写出计算步骤，计算结果精确到0.1%）

老师给了同学们一包红色粉末，该粉末可能是铜粉和氧化铁（Fe₂O₃）粉末中的一种或两种。同学们对该粉末进行了定性与定量研究。

（1）定性实验：

实验方案	实验现象	实验结论
取少量红色粉末放入试管 中，滴加足量的稀盐酸振荡	红色粉末全部消失，溶液呈棕黄色	粉末为Fe2O3
		Cu粉

写出“红色粉末全部消失”发生反应的化学方程式　　。

（2）定量实验：

取该粉末4g放入硬质玻璃管中，先通CO，然后再用酒精喷灯加热一段时间，停止加热继续通入CO至装置冷却。实验装置如图：

①实验时，先通CO再加热的目的是　　。

②若该粉末全部是氧化铁，在硬质玻璃管中观察到的实验现象是　　。B装置是用于吸收二氧化碳并收集CO，其中盛放的试剂最好是　　。

A．NaOH溶液

B．稀盐酸

C．水

如果该实验没有装置B、C，实验造成的危害是　　。

③若该粉末为铜粉和氧化铁的混合物，待装置完全冷却至室温，称量硬质玻璃管内剩余固体的质量为mg。则m的取值范围是　　。

某实验废液中可能含有Cl^﹣、CO₃^2﹣、SO₄^2﹣、Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺六种离子中的几种。为确定废液中存在的离子，进行了下面实验：

①取少量废液，向废液中滴加NaOH溶液，有白色沉淀生成；

②另取少量废液，向其中滴加BaCl₂溶液，无明显现象；

③再取少量废液，滴加AgNO₃溶液，产生白色沉淀，加稀硝酸后沉淀不溶解。

请分析实验后回答：

（1）废液中一定含有的离子是　　，可能含有的离子是　　；

（2）有同学认为实验③可以省略，理由是　              　。

证据推理是科学探究的基本方法。已知某无色溶液A中的溶质可能是NaCl和Na₂CO₃或两者之一，另有一种无色溶液B，其中的溶质可能是NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄或两者之一。按图所示进行探究实验，出现的现象如图中所述（设过程中所有发生的反应都恰好完全反应）。

试根据实验过程和图示提供的信息，进行分析推理，填写以下空白：

（1）气体C的化学式为　　。

（2）将气体F通入紫色石蕊试液，试液变　　色。

（3）在溶液G中，一定存在的阳离子是　　（填写离子符号）。

（4）写出步骤③中生成沉淀H的化学方程式：　　。

（5）根据上述实验，在样品溶液B中，能够确定存在的溶质是　　（填写化学式），得出此结论的理由是

　　。

如图1是某品牌化肥标签，为了验证该化肥的含氮量，分析和实验如下：

（1）通过列式计算判断此标签是否有错误。（计算结果保留至0.1%）

（2）根据国家标准碳铵化肥中碳酸氢铵含量不得低于95%．某实验小组为了验证该化肥是否合格，利用图2装置进行了三次试验（假设杂质不发生反应），实验结果如下：

实验次数	1	2	3	平均值
样品的质量/g	16.0	16.0	16.0	16.0
浓硫酸增加的质量/g	3.41	3.39	3.40	3.40

①小华同学认为反应后浓硫酸增加的质量是氨气的质量，反应为2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄．根据小华的分析，该化肥中碳酸氢铵的质量分数为　　（计算结果保留至0.1%）。

②小青同学认为小华的计算结果不能说明该化肥是否合格，理由是　　。根据小青的分析，列式计算该化肥中碳酸氢铵的质量分数，并判断该化肥是否合格。（计算结果保留至0.1%）

某无色溶液中可能含有NaCl、H₂SO₄、Na₂CO₃、BaCl₂、MgCl₂中的一种或几种，取适量该溶液与氢氧化钠溶液反应，产生沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液质量之间的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．O→A，B→C过程中：均没有化学反应发生

B．C点对应溶液中的溶质有NaCl、NaOH

C．该溶液中一定没有Na₂CO₃、BaCl₂、NaCl

D．该溶液中一定含有H₂SO₄、MgCl₂

钙元素是一种重要的金属元素，它可组成氯化钙、氢氧化钙等多种物质。

（1）氢化钙（CaH₂）固体是登山运动员常用的能源提供剂。某实验探究小组的同学通过查阅资料得知，氢化钙在常温下能与水反应生产氢氧化钙和氢气，请你写出该反应的化学方程式　　。

（2）该实验探究小组将Na₂CO₃溶液滴加到Ca（OH）₂溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，经检验滤渣的成分是碳酸钙。

[提出问题]

滤液中溶质的成分是什么？

[猜想与假设]

猜想一：NaOH

猜想二：NaOH和Ca（OH）₂

猜想三：NaOH和　　；

猜想四：NaOH、Na₂CO₃和Ca（OH）₂

经过讨论，大家认为猜想四不合理，原因是　　。

[实验过程]

实验步骤	现象	结论
步骤I：取滤液，向其中滴入适量Na2CO3溶液		猜想二不成立
步骤II：另取滤液，向其中加入足量　　溶液	产生气泡	猜想　　成立

[拓展延伸]

在分析反应后所得物质的成分时，除考虑生成物外，还需考虑　　。

请分析下列实验装置，阅读所给材料，回答问题：

材料：氨气（NH ₃）常温下是一种具有刺激性气味的无色气体，对人体有较大毒性，密度比空气小，极易溶于水，其水溶液显碱性。实验室可用加热氯化铵（NH ₄Cl）和熟石灰两种固体的方法制取氨气，同时生成氯化钙和水。铵盐易溶于水，Ca（OH） ₂微溶于水，CaCl ₂溶液显中性，NH ₄Cl溶液显酸性。

（1）实验室制取氨气的化学方程式为 　　，应选取的发生装置是 　   （填装置编号）。

（2）用C装置收集氨气时，气体应从 　　口通入（填"a"或"b"）；检验氨气可用湿润的 　　石蕊试纸（填"红色"或"蓝色"）。

（3）某同学对充分反应后反应器内的固体物质做进一步研究：

【提出问题】固体物质的成分是什么？

【作出猜想】猜想I：Ca（OH） ₂、NH ₄Cl和CaCl ₂

猜想II：Ca（OH） ₂和CaCl ₂

猜想III：NH ₄Cl和CaCl ₂

猜想IV：只有CaCl ₂

有同学对上述猜想提出质疑：有一种猜想不合理。你认为是 　　。

【实验探究】①取反应器内少量固体于试管中，加水溶解、过滤，得到滤液。

②取少量溶液于试管中，滴加无色酚酞试液溶液，颜色无变化，说明 　 I 　（填一种猜想）不正确。

③再取少量滤液于另一试管中，滴加AgNO ₃溶液，产生白色沉淀，该同学认为固体中含有NH ₄Cl，于是得出结论猜想III正确。你认为该同学的结论 　　（填"合理"或"不合理"），理由是 　　。

【评价反思】该同学认为实验装置仍有不足之处，请你提出改进措施： 　　。

已知某品牌膨松剂的成分是碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，某化学兴趣小组为确定该品牌膨松剂的成分，进行如下探究：

查阅资料：

①氨气水溶液呈碱性

②浓硫酸和碱石灰都可做气体吸收剂；浓硫酸能吸收氨气，不能吸收二氧化碳；碱石灰是氧化钙与氢氧化钠固体的混合物，不与氨气反应。

【设计实验】兴趣小组利用如下装置进行探究（装置气密性良好，各装置中气体吸收剂足量）；

依次连接A、C、D装置，点燃A处的酒精灯，将试管中的该膨松剂样品充分加热至完全反应后，通过观察到　　、　　现象可以证明该膨松剂中含有NaHCO₃和 NH₄HCO₃两种物质。其中装置C的作用是　　。

【拓展探究】为进一步确定该品牌膨松剂中 NaHCO₃和NH₄HCO₃的质量比，同学们取两份等质量的该品牌膨松剂样品，利用图提供的实验装置，设计并进行了如下两组实验：

序号	实验操作	测得数据
实验1	将其中的一份膨松剂样品加入A装置试管中，将A装置依次连接B、C装置，充分加热至膨松剂完全反应	装置C增重1.98g
实验2	将另一份膨松剂样品加入A装置试管中，将A装置依次连接C、B装置，充分加热至膨松剂完全反应	装置B增重0.34g

基于以上实验数据分析，该品牌膨松剂中 NaHCO₃和 NH₄HCO₃的质量比是　　。

【实验反思】小明认为以上拓展探究实验存在一定误差，导致误差的原因是　　（答一条即可）。

图一、图二是某兴趣小组探究金属、酸的化学性质时所做的两组实验。实验结束后，将两组实验试管中的物质分别全部倒入甲、乙两个洁净的烧杯中，据图回答：

（1）在图一所示的实验中，试管②中发生反应的化学方程式是　　。

（2）甲烧杯中的物质完全反应后，发现红色固体物质明显增多。下列说法正确的是　　（填序号）

A．试管②反应后的固体中一定不含铁

B．完全反应后，甲烧杯中的固体一定含有铁

C．完全反应后，甲烧杯的溶液中可能含有Cu²⁺

D．完全反应后，甲烧杯的溶液中一定含有Mg²⁺、Fe²⁺

（3）乙烧杯中的物质充分反应后，仅观察到有白色沉淀，无其他现象。则试管④反应后的溶液中的溶质共有哪些　　（写化学式）。

（4）将乙烧杯内的物质进行过滤，对所得滤液中溶质成分进行了如下探究：

实验操作	实验现象	实验结论
步骤1：取少量滤液于试管中，向其中滴加足量硝酸钡溶液，	有白色沉淀生成	①生成的白色沉淀是　　（写 化学式，下同） ②滤液中的溶质共有哪些
步骤2：静置，向上层清夜中滴加无色酚酞试液	溶液变红

（5）在上述（4）的实验探究中，步骤1中加入足量硝酸钡溶液的目的是　　。