初中化学实验探究物质的组成成分以及含量试题

某化学兴趣小组的同学对呼吸面具的制氧原理产生好奇心，通过查阅资料得知，呼吸面具中制取氧气的主要原料是固体过氧化钠（ $N{a}_2{O}_2$）。过氧化钠分别能和二氧化碳、水反应都生成氧气，反应的化学方程式为：
$2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O=2NaOH+O_2$↑      $2N{a}_2{O}_2+2C{O}_2=2N{a}_{2}C{O}_3+O_2$

为了测定呼吸面具中过氧化钠的质量分数，该小组的同学在老师的指导下，利用下图所示装置（固定装置一略去）开展探究，并得到正确的结论。
已知，装置 $B$中盛有饱和 $NaHC{O}_3$溶液（ $NaHC{O}_3$不与 $C{O}_2$反应），碱石灰是由固体 $NaOH$和 $CaO$组成的混合物。整套装置气密性良好，反应所需试剂均足量。

请回答下列问题：   
（1）仪器 $a$的名称是，装置 $A$的作用是；
（2）不用装置 $E$代替装置 $C$的理由是。
（3）装置 $D$中过氧化钠药品的质量为 $mg$，装置 $D$在反应前后的总质量 $n_{1}g$和 $n_{2}g$。若药品中所含杂质既不溶于水也不参加化学反应，则药品中过氧化钠的质量分数 =。

如图是某研究性学习小组进行CO₂与NaOH溶液反应的探究实验装置．
【查阅资料】水的沸点与气体压强有关，气体压强小，沸点低；气体压强大，沸点高．
【实验探究】实验步骤如下：
步骤①：如图所示，锥形瓶A盛满CO₂气体，锥形瓶B盛有96%以上但未沸腾的热水，烧杯中加入同样温度的热水（起保持锥形瓶B中水温恒定的作用）．
步骤②：取2支注射器，一支抽取20mL水，另一支抽取20mL浓NaOH溶液．
步骤③：将注射器中20mL水注入锥形瓶A中，振荡后观察，锥形瓶B中的热水没有沸腾．
步骤④：取下盛水的注射器，再将盛20mL浓NaOH溶液的注射器迅速连接到锥形瓶A上，注入该溶液并振荡，观察到明显的现象．
请回答下列问题：
（1）实验开始前，依上图连接好装置（锥形瓶A、B和烧杯均未盛装物质），将一支空注射器连接到锥形瓶A上，并将其活塞缓慢向上拉，几秒钟后松手，观察活塞是否复位，这个操作的目的是　               　．
（2）锥形瓶A中CO₂与NaOH溶液反应的化学方程式是　                         　．
（3）步骤④锥形瓶B中产生的明显现象是　          　；产生明显现象的原因是　       　．

实验小组同学向盛有2 $ml$稀硫酸的试管中加入2 $ml$氢氧化钠溶液，未观察到明显现象。
【提出问题】两者是否发生了化学反应？
【实验探究】将盛有上述实验混合液的试管标为①，如图甲。
小华：测得实验所用稀硫酸的 $pH$＜7，试管①中溶液 $pH$＞7。于是得出结论：。
小敏：取两支试管，编号为②和③，分别加入稀硫酸和试管①中溶液各2 $ml$，逐滴滴加 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液至过量，实验过程与现象如图乙，由此他得出了与小华一样的实验结论。

【反思评价】小军认为小敏在实验设计中存在不够严密的地方，请帮他指出：。
【交流讨论】试管③中的溶液中有哪些溶质？同学们分析了两位同学的实验过程，一致认为没有 $H_{2}S{O}_4$，其理由是。在此基础上，同学们提出了二种推理：
推理1：含有 $N{a}_{2}S{O}_4$、 $N{a}_{2}C{O}_3$和 $NaOH$

推理2：含有 $N{a}_{2}S{O}_4$、 $N{a}_{2}C{O}_3$

正确的是推理(选填"1"或"2"）。

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     。

糕点疏松剂的主要成分中含有碳酸氢钠，某化学兴趣小组对碳酸氢钠的化学性质进行探究．
【探究实验一】碳酸氢钠溶液的酸碱性：用 $pH$试纸测得碳酸氢钠溶液的 $pH$约为10，由此得出结论是碳酸氢钠溶液呈．
【探究实验二】碳酸氢钠能否与酸反应：取少量固体放入试管中，滴加足量的稀盐酸，现象为．结论：碳酸氢钠能与酸反应．
【探究实验三】碳酸氢钠的热稳定性：取一定量的碳酸氢钠放在铜片上加热，如图所示．
（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有水珠．
（2）充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，加入适量的澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊．
（3）通过进一步实验来确定充分加热后的固体产物的成分．限选试剂及仪器：稀盐酸、氯化钙溶液、澄清石灰水、酚酞溶液、蒸馏水、试管、胶头滴管

序号	实验操作	预期现象	结论
①	取少量加热后的固体产物放入试管A中，加入适量蒸馏水，充分振荡溶解，滴加足量，振荡，静置	产生白色沉淀	产物含 $N{a}_{2}C{O}_3$
②	取操作①后的上层清液于试管 $B$中，滴加		产物不含 $NaOH$

（4）根据上述实验结论，写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式.　                                ．

小雨阅读课外资料得知：氯酸钾的分解可用二氧化锰、氧化铜等物
质作催化剂。于是，他对影响氯酸钾分解的因素及催化剂的催化效果产生了探究
兴趣。
【提出问题】氧化铜是否比二氧化锰催化效果更好？影响氯酸钾分解速率的因素有哪些呢？
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列几组实验。

序号	KClO3的质量	其他物质的质量	温度	氧气的体积	反应所需时间
①	2.0g		330℃	100mL	t1
②	2.0g	CuO   0.5g	330℃	100mL	t2
③	2.0g	MnO2  0.5g	330℃	100mL	t3
④	2.0g	MnO2     g	380℃	100mL	t4

（1）若t1     t2（填“＞”、“＝”、“＜”），说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。若要确定氧化铜是此反应的催化剂，还需探究反应前后，氧化铜的________________和________________不变。
（2）你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是                    。
（3）实验④中MnO₂的质量为    g，若t3＞t4，则化学反应快慢与温度的关系是                  。
（4）写出实验④所涉及的化学方程式                                 。

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               。

工业铁红的主要成分是Fe₂O₃，还含有少量的FeO、Fe₃O₄。为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析。
【资料1】草酸晶体（H₂C₂O₄·3H₂O）在浓H₂SO₄作用下受热分解，化学方程式为：
H₂C₂O₄·3H₂OCO₂↑+CO↑+4H₂O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是       （填字母编号）。

【资料2】碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物，可以吸收水分和二氧化碳；
【资料3】浓硫酸具有吸水性，可以干燥气体；
【资料4】氢氧化钠溶液和石灰水类似都可以与二氧化碳反应，但吸收能力比石灰水强
【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

（2）实验前应先                       。
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是       （填字母编号）。
a.浓硫酸        b.澄清的石灰水      c.氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是                        。
（5）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式                             。
【数据分析与计算】
【资料5】铁的常见氧化物中铁的质量分数：

铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
铁的质量分数	77.8％	70.0％	72.4％

（6）称取铁红样品10.0 g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则        ＜ m ＜       。
②待充分反应、冷却后，将D中的固体放入足量的稀硫酸溶液中，产生氢气质量为0.27g，则此铁红样品中铁的质量分数是多少？[写出详细计算过程]
【实验评价】
（7）反思：请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷                  。

(4分)小明为探究锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了如下图所示的两个实验：

①实验一中，小明以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有同学认为不够合理，理由是                         ；
②实验二中，若出现                      现象，可证明铁的活动性强于铜，该反应的化学方程式为___________________________________。

同学们在学习Ca(OH)₂的化学性质时，对Ca(OH)₂溶液和Na₂CO₃溶液反应后溶液中溶质的成分进行探究。请你一同探究并回答下列问题：
【提出问题】：滤液中的溶质是什么物质？溶液呈中性。
【查阅资料】：①Ca(NO₃)₂溶液呈中性。   ②Ca(NO₃)₂ +Na₂CO₃= CaCO₃↓+2NaNO₃
【猜想假设】：甲同学认为：只含有NaOH；    乙同学认为：只含有NaOH  Ca(OH)₂；
丙同学认为：含有NaOH  Ca(OH)₂  Na₂CO₃； 你认为可能含有                       。
【分析讨论】：丁同学认为     同学的猜想肯定是不合理的，理由是                                  。
【实验设计】：请你设计一个简单的实验来验证你的猜想是正确的。

实验步骤	实验现象	实验结论
取滤液于试管中		猜想正确

甲同学也针对自己的猜想进行了如下实验。

实验步骤	实验现象	实验结论
取滤液于试管中滴加少量的稀盐酸	无明显现象	猜想正确

你认为甲同学的实验结论是否正确               （填正确或不正确），理由是                         。
【反思拓展】：在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑
                                     。

(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               。

有关 $NaOH$与 $C{O}_2$反应的探究
探究一：检验 $NaOH$固体样品露置空气中一段时间后的成分
【查阅资料】 $N{a}_{2}C{O}_3$溶液是碱性； $KCl$溶液、 $BaC{l}_2$溶液显中性、 $BaC{O}_3$难溶于水。
（1）检验样品是否变质。检验样品成分中是否含碳酸根的实验方法（操作、现象及结论）：。
（2）检验样品是否完全变质。实验操作：取样品加水溶解，先加过量的（填编号，下同），再滴加。

A．	盐酸
B．	$KCl$溶液
C．	$BaC{l}_2$溶液
D．	$Ba{\left(OH\right)}_2$溶液

E．酚酞试液
探究二：用 $NaOH$溶液测定空气中酸性气体（ $C{O}_2$、 $S{O}_2$）的体积分数
【实验装置】如图8所示，向细玻璃管内注入少量水，形成一段水柱；经检查该装置气密性良好。已知细玻璃管单位长度的容积为0．1mL·cm^-1。水柱的质量忽略不计。

【操作步骤】保持外界条件不变，完成以下操作：
①将40mL浓 $NaOH$溶液迅速倒入烧瓶内，立即塞紧橡皮塞，并在细玻璃管上标记水柱底部的位置
②观察并测量得出水柱缓慢向下移动的距离为2．0cm；
③实验结束后，根据①中的标记，测得该标记以下细玻璃管及烧瓶的总容积为340mL。
（3）检查图8装置气密性的操作方法：。
（4）仅根据本次测量数据，该气体样品中酸性气体的体积分数为（精确到0．00001）。
（5）在上述操作步骤②中，若装置温度略有升高，实验结果（填"偏大"、"不变"或"偏小"）。

某学习小组探究氢氧化钙溶液的化学性质，并作了延伸探究。
探究一：甲同学设计了如下实验方案，请你帮助完成实验报告。

方案	（1）	（2）	（3）
实验操作
现象		澄清石灰水变浑浊	红色褪为无色
结论或解释	氢氧化钙溶液能使石蕊等酸碱指示剂变色	氢氧化钙溶液能与某些非金属氧化物反应生成盐和水．二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式是．	氢氧化钙溶液能与酸发生中和反应

【提出问题】实验方案（3）褪色后溶液中的溶质是什么？
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。
【作出猜想】乙同学从反应情况分析，溶液中除含少量酚酞外，溶质可能有以下三种情况：
①氯化钙  ②氯化钙和氯化氢  ③氯化钙和氢氧化钙
【分析讨论】丙同学从实验现象分析得出：猜想③肯定不合理，其理由是。
探究二：丁同学为进一步验证乙同学的猜想，设计实验如下：将实验方案（3）褪色后溶液倒入烧杯中，向其中逐滴滴加稀碳酸钠溶液至过量，边滴加边振荡。实验后得出产生沉淀质量与碳酸钠溶液体积之间的关系，如图所示。写出实验过程中的现象。

【得出结论】乙同学的猜想中，（填序号）合理。
【反思讨论】学习小组结合图像，分析了丁同学实验过程中烧杯内溶液的变化。下列说法正确的是（填序号）

A．	溶液质量逐渐增大
B．	氯化钠质量逐渐增大， $V_2$后不变
C．	氯化钙的质量先增大后减小
D．	溶液的 $pH$一直增大

某实验小组为探究酸的化学性质，由甲、乙同学设计并完成了如图所示的实验．

（1）甲同学实验中所发生的化学方程式为                                   ．
【查阅资料】CaCl₂、NaCl的溶液呈中性，Na₂CO₃溶液呈       （填“酸”或“碱”）性．
【实验探究一】确定甲、乙同学上述实验后所得溶液中的溶质．
（2）取甲所得溶液少许，加入石蕊试液，溶液显红色，甲所得溶液中一定含有的溶质是       （写化学式）
（3）取乙所得溶液少许，加入酚酞试液，溶液显红色，乙所得溶液中一定含有的溶质是       （写化学式）
【实验探究二】
（4）甲、乙同学把上述实验所得溶液倒入同一废液缸中，观察到废液缸中产生少量气泡，最终有白色沉淀生成，该白色沉淀是           （写化学式）．
【讨论交流】丙同学提出：若将上述废缸中物质取出，过滤，所得滤液中含有哪些物质呢？经过讨论大家一致认为：一定含有NaCl，可能含有CaCl₂、盐酸和Na₂CO₃中的部分物质．
【实验探究三】取少量滤液于试管中，滴加过量的稀硝酸，可观察到有大量气泡产生．
【归纳总结】该滤液中含有的溶质是氯化钠和          （写化学式）．
【探索与拓展】有一份由Na₂SO₄、NaCl两种物质组成的固体样品．为确定其组成，上述小组同学将样品全部溶于蒸馏水中制成119.3g溶液，再往其中加入104gBaCl₂溶液，两者恰好完全反应．过滤，得到23.3g白色沉淀和一定质量的滤液．经测定，该滤液中溶质质量分数为9%．试计算：（均需计算过程）
（5）所用B₂Cl₂的溶液中溶质的质量分数．
（6）所用样品的质量．

利用下图装置进行实验。

实验装置	实验过程
	【实验1】探究可燃物燃烧的条件 ① 在A、B中各放一小块白磷（着火点为40℃），A中加入约1/3试管的80℃水，A、B中白磷均不燃烧； ② 从a处通入O2使A中热水恰好完全进入B中，A中白磷燃烧，B中白磷不燃烧； ③              ，B中白磷燃烧。
【实验2】探究MnO2在H2O2分解中的作用 ① A中加入约1/3试管的H2O2溶液，B中放入一面粘有MnO2的玻璃片，A、B中均无明显现象； ② 从c处抽气，使A中液体进入B中，观察到玻璃片上粘有MnO2的一面产生大量气泡，另一面无明显变化。

回答下列问题：
（1）实验1：步骤③中的操作是              。能说明“可燃物燃烧需要温度达到着火点”的实验现象是                    。
（2）实验2：B中反应的化学方程式是               。该实验能否得出“MnO₂是H₂O₂分解的催化剂”的结论？你的判断及理由是              。