初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

(13分)某校化学兴趣小组用下图装置探究铁生锈的条件。

（1）气体发生装置的选择
A装置用双氧水和二氧化锰制取氧气，为了控制反应速率，得到平稳的氧气流，应选择下图中的      （填“甲”、“乙”或“丙”）装置，该反应的化学方程式为                        。

（2）铁生锈条件的探究
①上图C装置中浓硫酸的作用是             。
②打开K₁、K₂、K₃，通入氧气，检验氧气已充满整个装置的方法是             。
关闭K₁、K₂、K₃，2天后观察到：B处铁丝表面布满铁锈，D处铁丝依然光亮，E中铁丝表面有部分铁锈。
实验结论：铁生锈主要是铁与           和            发生反应。
③B、E处实验现象对比说明：影响铁生锈快慢的一种因素是               。

春节期间，小颖你妈妈去医院打点滴，发现护士往输液管上放了一个纸包，经询问得知它是输液恒温贴。可以温暖输入人体中的液体。小颖对包里的东西能产生热量感到很奇，于是，他向护士要了一只输液恒温贴，带回来进行了如下探究。

撕开真空包装封口，解开内衣包装袋，倒出其中的粉末，发现成黑色。
【提出问题】黑色粉末可能含有哪些物质呢？
【猜想与假设】该黑色粉末可能含有碳粉、铁粉、二氧化锰、氧化铜、四氧化三铁中的一种或几种。
【初步认证】将磁铁靠近黑色粉末，部分被吸引。
【查阅资料】四氧化三铁能被磁铁吸引。四氧化三铁与盐酸反应生成氯化亚铁，氯化铁和水
【初步结论】黑色粉末可能含有                。
【进行实验】

实验编号	实验操作	实验现象
①	取少量黑色粉末于试管中，加足量稀硫酸	固体部分溶解，有气泡产生，溶液变为浅绿色，
②	将实验①试管中的物质过滤，向滤液中加入足量铁粉	有气泡产生，无红色物质析出
③	取实验②滤渣灼烧，将内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩在上方	澄清石灰水变浑浊

由上述实验可知，该黑色粉末肯定含有          ，肯定不含            ;写出实验①中产生气体的化学方程式                                       ．
【交流讨论】
①输液恒温贴真空包装的原因：铁粉在空气中会与             发生缓慢氧化转化成铁锈
并放出热量。
②输液恒温贴中炭粉的作用是                                 。

（某研究性学习小组在实验中发现：不仅碱溶液可以使酚酞溶液变红，Na₂CO₃溶液也能使酚酞溶液变红。碱溶液可以使酚酞溶液变红，是因为碱在水溶液中解离出了OH^-，那么Na₂CO₃溶液中究竟是哪种粒子可以使酚酞溶液变红呢？他们设计了下图3个实验，请你和他们一起探究。

（1）实验Ⅰ可以证明                                       。
（2）实验Ⅱ加入蒸馏水的目的是              。小组内有同学认为实验Ⅱ没必要做，你认为他们的理由是                                  。
（3）实验Ⅲ滴入K₂CO₃溶液，振荡，酚酞溶液变红，向变红后的溶液中再逐渐滴入过量的CaCl₂溶液，红色逐渐消失，同时还观察到          现象。由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ得出结论：CO₃^2-可以使酚酞溶液变红。
（4）小组同学在与老师交流上述结论时，老师说：“其实Na₂CO₃溶液能使酚酞溶液变红也是由于溶液中存在OH^-。”你认为Na₂CO₃溶液存在OH^-的原因是                                            。

某化学兴趣小组展示了他们设计的“火龙生字”创新实验，用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写“火”字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体如图所示。用带火星的木条接触硝酸钾晶体，立即有火花出现，并缓慢地沿着字的笔迹蔓延，最后呈现出“火”字的黑色痕迹（见下图）。现场的同学对此产生了浓厚的兴趣，随后进行了如下研究：

【提出问题】为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？
【查阅资料】硝酸钾不可燃烧，但受热易分解，生成亚硝酸钾（KNO₂）和一种常见的气体单质。
【猜想与假设】对于产生的是什么气体，四位同学有如下猜测：
甲：二氧化氮；      乙：氮气；       丙：氧气；      丁：氢气；
丙同学首先排除了二氧化氮，理由是                         ；同学认为也不可能是氢气，他的理由是                            。
【进行实验】四位同学设计了实验对丙同学的猜想进行了验证，他们的操作方法是：            ，观察到的现象是             ，说明丙同学的猜想正确，硝酸钾分解的化学方程式是                。
【解释与结论】白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是                         。
【反思与评价】为什么要用“硝酸钾的热饱和溶液”书写文字？
已知硝酸钾在不同温度时的溶解度如下表：

你对上述问题的解释是                                                      。

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                    。

氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂．某探究小组的同学通过查阅资料得知，氢化钙（CaH₂）遇水反应生成氢氧化钙和氢气．探究小组的同学把一定量的CaH₂加入Na₂CO₃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？
（1）【猜想与假设】
猜想一：NaOH
猜想二：
猜想三：NaOH、Na₂CO₃
猜想四：NaOH、Na₂CO₃、Ca（OH）₂
经过讨论，大家一致认为猜想四不合理，请用化学方程式说明原因                    。
（2）【实验验证】

实验	现象	结论
实验一：取滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液	无明显现象	猜想 ① 不成立
实验二：另取滤液，向其中加入 ②	先无变化后产生气泡	猜想三成立

（3）【反思与拓展】①若向NH₄Cl的溶液中加一定量CaH₂，充分反应，产生的气体是氢气和         ．②登山运动员常用CaH₂作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是       ．

漂白粉的主要成分为次氯酸钙 [Ca(ClO)₂] 和氯化钙，既可用作漂白剂，又可用作消毒剂。漂白粉中有效成分是 [Ca(ClO)₂] ，漂白的原理是：Ca(ClO)₂在空气中发生反应
Ca(ClO)₂+ CO₂+ H₂O＝CaCO₃↓+ 2HClO；HClO是一种酸性比盐酸弱的酸，不稳定，易分解生成HCl和一种常见的单质气体。HClO具有漂白性，能使品红等有色物质褪色。
【漂白粉制取的研究】
有人提出可以利用海水（含NaCl）和石灰石为原料制取漂白粉，该方法流程如下：

（1）⑤中的反应是2Ca（OH）₂+2Cl₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2X， X的化学式为______，其中Ca（ClO）₂中氯元素的化合价为______．
（2）实际工业生产中，反应⑤的反应物Ca(OH)₂最好用         ，（填“饱和石灰水”或“石灰乳”）并不断搅拌。
【定性研究】
有一包长时间放置的漂白粉，想知道该漂白粉是否变质，某同学设计了下列探究实验。
【提出问题】长时间放置的漂白粉是否变质？
【猜   想】
猜想1：该漂白粉未变质，固体成分为CaCl₂、Ca(ClO)₂；
猜想2：该漂白粉部分变质，固体成分为CaCl₂、Ca(ClO)₂ CaCO₃；
猜想3：该漂白粉全部变质，固体成分为CaCl₂、CaCO₃。
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
① ①取少量样品于试管中，                           。	有气体产生，气体使石灰水变浑浊。	猜想2成立
② 在上述反应后的试管中加少量            溶液。	。

【定量研究】
已知漂白粉有效成分能与浓盐酸发生如下反应Ca（ClO）₂+4HCl═CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O，某同学通过查阅资料，设计一个最简单的实验，测定漂白粉有效成分的质量分数。
【资料】Cl₂能溶于水，但在饱和食盐水中的溶解性非常小。实验条件下Cl₂的密度为3.17g/L.
【实验探究】
（3）甲同学准确称取0.5g漂白粉样品，检查装置气密性后装入下图A中，进行实验。实验结束后，量筒内收集到89.6mL食盐水。据此计算，此样品中有效成分的质量分数。（写出计算过程，计算过程中，保留3位小数，结果精确到0.1%）

（4）在读取量筒的刻度数时，应注意
①视线与凹液面最低点应齐平；
②装置内气体应恢复至室温；
③__                              ____．
（5）实验结束后，同学们发现，此装置存在着明显的不足：          （填序号）
A．没有考虑到盐酸占据的体积对测定结果的影响。
B．没有考虑到残留在导管中的液体和导管本身的体积对测定结果的影响。
C．没有考虑到氯气中可能混有的二氧化碳气体对测定结果的影响
D．没有考虑到氯气中可能混有的氯化氢气体对实验结果的影响。

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

竹炭包是一种集观赏与空气净化为一体的产品。这种产品可对车内及室内空气中的一氧化碳、甲醛等有害气体进行吸附。某课外活动小组对竹炭进行初步探究。
【提 出 问题】竹炭中是否含有碳元素
【猜想与假设】竹炭中含有碳元素
【查 阅 资料】新鲜的血液，遇一氧化碳由鲜红变为暗红。
【设 计 实验】所用装置如下图所示。（A装置的作用为吸收空气中的水和二氧化碳）

（1）实验开始后，C装置中产生白色沉淀，发生反应的化学方程式为，E装置中新鲜的鸡血变为暗红色。
（2）小玥认为应在A、B装置间，再增加一个C装置，目的是。
（3）课外活动小组的同学设计的这套装置的不足之处是，请你设计解决的方法。
（4）小亮认为可以用下图所示的装置，替换原装置中的E装置，你认为（填"可以"或"不可以"），原因是。

【结   论】竹炭中含有碳元素。
【拓展应用】竹炭细密多孔，竹炭牙膏中含有竹炭等成分具有消炎、止痛、化淤、去污等功效，下列有关竹炭牙膏的用途描述不正确的是。
A、可除衣领袖口等处的汗渍  
B、不能除去口中异味 
C、虫咬、灼伤可消炎止痛

实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题】该样品中含有哪些物质？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：已完全变质，该样品中只含Na₂CO₃；
猜想Ⅱ：部分变质，该样品中含有NaOH和Na₂CO₃。
则NaOH变质反应的化学方程式为________________________________；
【查阅资料】
碱性的Na₂CO₃溶液可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应；
【实验探究】为确定该样品的成分，小明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	实验结论
(1)取少量样品溶于水，加入     ；	白色沉淀产生	（2）该反应的化学方程式为
(3)将上述反应后的混合液过滤，取滤液加入          ；	（4）	证明猜想Ⅱ成立。

 

氯气（Cl₂）是黄绿色气体，溶于水时部分以Cl₂分子存在于溶液中，部分与水反应Cl₂ + H₂O =" HCl" + HClO。产物中，次氯酸（HClO）是一种弱酸。氯气溶于水所得溶液称为氯水，它具有很强的漂白性。把品红试纸（染有品红颜料的滤纸）放入氯水中，品红试纸褪色。晓红同学对“氯水使品红试纸褪色”产生浓厚兴趣，她所在的学习小组进行了如下探究，请你一起来完成：
【提出问题】氯水中的什么成分使品红试纸褪色？
【猜想】猜想1：氯水中的水使品红试纸褪色；
猜想2：氯水中的Cl₂使品红试纸褪色；
猜想3：氯水中的盐酸使品红试纸褪色；
猜想4：氯水中的__________使品红试纸褪色。
【实验探究】

实验操作	实验现象	结论
①把品红试纸放入水中		猜想1不成立
②	试纸不褪色	猜想2不成立
③	试纸不褪色	猜想3不成立

【结论】学习小组通过讨论，找到了氯水中使品红试纸褪色的物质。
【反思】向氯水中滴加几滴紫色石蕊试液，会观察到的现象是                       。
【拓展】铁能在氯气中燃烧生成氯化铁，请写出该反应的化学方程式                 。

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）。

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。

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。

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：              。