初中化学物质组成的综合计算探究题

(7分）小明同学利用一瓶敞口放置已久的NaOH溶液进行了一些实验探究。
【提出问题】这瓶NaOH溶液变质程度如何呢？
【提出猜想】小明的猜想：NaOH溶液部分变质。
【实验探究】小明设计如下实验来验证自己的猜想，请根据表中内容填写小明实验时的现象：

实验步骤	实验现象	结论
（1）取样，滴加足量的CaCl2溶液。	产生白色沉淀。	NaOH溶液部分变质。
（2）过滤，向滤液中滴加几滴无色酚酞试液。

【实验反思】下列物质①Ca(OH) ₂溶液、②Ba(NO₃)₂溶液、③BaCl₂溶液，能替代小明实验中CaCl₂溶液的
是(填序号)。
【拓展应用】通过实际实验，确认这瓶放置已久的NaOH溶液部分变质。现从该瓶中取了100g 溶液，向其中逐滴加入11.1%的CaCl₂溶液，产生沉淀质量与所加CaCl₂溶液质量的关系如图所示。

（1）A点处所得溶液中溶质有。
（2）求待测溶液中Na₂CO₃的质量分数。（ 写出计算过程）

(12分)小明同学在整理厨房时不小心将一瓶醋打翻，醋洒在火炉旁的一堆草木灰上，发现有大量的气泡生成。激发了兴趣,于是他决定与学习小组的同学，对草木灰的成分进行探究。
[探究活动一] 根据所学酸碱盐知识，同学们猜想草木灰中含有能与酸反应产生气体的盐类物质，于是，设计并进行如下图所示的实验。观察到锥形瓶A内有大量的气泡冒出，试管B中澄清的石灰水变浑浊。

根据上述实验现象推断：产生的气体中含有，
试管B中有关反应的化学方程式为。
[探究活动二]资料摘要Ⅰ：草木灰中的主要成分是碳酸钾，碳酸
钾的水溶液和碳酸钠溶液酸碱性相似。
（1）向碳酸钾的水溶液中滴入酚酞试液，溶液显色。
（2）请你写出上述“探究活动一”中，锥形瓶A内发生的一个反应的化学方程式：。
（3）某同学欲测定这些草木灰中碳酸钾的含量，称天平称取69g试样于烧杯中，加入100g稀盐酸恰好完全反应，充分反应后，称得混合物的总质量为164.6 g（忽略二氧化碳的溶解对质量的影响）。请计算：
①反应过程中产生的二氧化碳质量为g。②该草木灰试样中碳酸钾的质量分数。
③若配制实验中所用的稀盐酸100g，需要溶质质量分数为14.6%的盐酸多少克？

查阅资料可知：浓硫酸能吸水，且不与CO₂反应：CO₂能与NaOH溶液反应生成碳酸钠和水。某同学为了测定某石灰石矿样中碳酸钙的质量分数，按下列过程进行实验：用过量稀盐酸溶解矿样(杂质不与盐酸反应)→用浓硫酸干燥所得气体→用过量NaOH溶液吸收CO₂→根据NaOH溶液的增重计算矿样中碳酸钙的质量分数，实验装置如下图所示：

(1)其中A为溶解矿样的实验装置，若已准备了分液漏斗、双孔橡胶塞、试管，为完成溶解并将产生的气体通入B中至少还需要的实验仪器是▲。
(2)在装置气密性良好的情况下，某同学将经过准确称量的矿样加入试管后，通过分液漏斗加入过量稀盐酸进行实验。当A中产生大量气泡时，发现B中没有气泡，为准确测定该石灰石矿样中碳酸钙的质量分数，该同学应该▲。
(3)下列情况一定不会使实验结果产生偏差的是▲（填序号）：
A．实验开始前用纯净的氮气除去实验系统内残留的空气
B．让气体快速通过盛有浓硫酸和NaOH溶液的洗气瓶
C．装置C右端导管口连接一个能吸收CO₂和H₂O的装置
D．实验结束时，整个实验系统内保留少量二氧化碳气体
E．用经过准确称量的呈块状的石灰石试样直接进行实验
(4)将插入NaOH溶液下端的导管改成多孔球泡(如图中的D)，能让NaOH溶液更好地吸收二氧化碳，其理由是▲：
(5)某次实验时，称取了10.0g矿样，经正确操作后，测得C装置在实验前后的质量增加了3.6g，则该次实验时测得该矿样中碳酸钙的质量分数为多少？（请写出计算步骤，精确到小数点后一位）

化学兴趣小组测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数（假定：石灰石样品中除碳酸钙外，其余物质不与稀盐酸反应也不溶于水）。
I　他们的方法是：(1)取3.0g样品放入烧杯；(2)加入足量的稀盐酸至恰好不再产生气体时，测定反应后生成的CO₂质量；(3)根据CO₂的质量求出样品中碳酸钙的质量及质量分数。
II　为测定CO₂的质量，他们想出了以下方案，请帮助他们完成设计方案：
(1)选用如图▲（填“甲”或“乙”）装置可测量产生的CO₂的▲，再利用此时CO₂的密度，可计算CO₂的质量。图中瓶内水面上油层的作用是▲。

(2)他们选用该方案时测量的气体在常温下体积为440mL。已知常温下CO₂气体的密度为2.0g/L，则上述反应放出气体的质量为 ▲ g。请根据化学反应方程式计算该石灰石样品中CaCO₃的质量分数。
III　实验后小明提出用不同的方法测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数：(1)取mg样品放入烧杯；(2)加入足量的稀盐酸至不再产生气体时，过滤，洗涤、干燥后称量剩余固体质量为ng；(3)根据剩余固体的质量求出样品中碳酸钙的质量分数为▲。（用m、n的代数式表示）
Ⅳ　除了上述实验方法外，还可以采用的方法是：▲，称量反应前后物质总质量的减小量。根据减小量求出样品中碳酸钙的质量及质量分数。

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．

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）与水反应生成氢氧化钙和氢气。
请写出该反应的化学方程式：
探究小组的同学把一定量的CaH₂加入碳酸钠溶液中，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：氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙
猜想二：氢氧化钠、碳酸钠
猜想三：
猜想四：氢氧化钠
经过讨论，大家一致认为猜想不合理，请用化学方程式说明原因：
【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	猜想不成立
实验二：另取滤液，向其中加入足量稀盐酸		猜想二成立

【反思与拓展】
①若向氯化铵的浓溶液中加一定量CaH₂，充分反应，产生的气体是；
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。
【定量分析】
探究小组的同学称取氢化钙样品的质量为10g，加入碳酸钠溶液中（假设氢化钙样品中的杂质不反应），充分反应后过滤、洗涤、烘干，得到滤渣质量为20g，试计算氢化钙样品中氢化钙的质量分数。(要求写出计算过程)

碳酸钙可用于预防和治疗钙缺乏症。某实验小组同学要测定一种钙片中碳酸钙的含量。
【查阅资料】获得的资料有：
（1）补钙剂中常加入糖类、维生素D等改善口感或增强药效。这些物质不与稀盐酸反应产生气体，高温灼烧时会燃烧或分解。
（2）碳酸钙高温灼烧分解生成氧化钙和二氧化碳。
（3）常见的碳酸钙含量测定方法：将碳酸钙粉碎，加入已知浓度的过量盐酸充分反应，然后测剩余盐酸的量，根据消耗盐酸的量最终求得碳酸钙的含量。
（4）澄清石灰水中的Ca(OH)₂含量很少，100 g澄清石灰水中最多含0.15 g Ca(OH)₂。
【方案设计和实施】根据资料和已学知识，该小组同学设计如下两种方案进行测定。
方案1：根据下图所示装置实验。

（1）锥形瓶中发生反应的化学方程式为。
（2）长颈漏斗下部插入液面下的目的是。
（3）加入药品前，检验该装置气密性的方法是。
（4）记录数据如下：

钙片质量	空洗气瓶质量	澄清石灰水的质量	反应后洗气瓶及瓶内物质总质量
25 g	100 g	200 g	300.4 g

方案2：将钙片粉碎，加入足量的稀盐酸充分反应，根据放出气体的量计算碳酸钙的含量。记录数据如下（空烧杯质量为100 g，加入钙片质量为25 g）：

加入稀盐酸的质量	100 g	200 g	300 g	400 g
充分反应后烧杯及杯内物质总质量	222.8 g	320.6 g	418.4 g	518.4 g

【分析和评价】
（1）方案1和方案2中合理的是，原因是。
（2）该小组同学没有使用碳酸钙高温灼烧分解的方法（实验室可以进行该实验），原因是。
（3）要使用【查阅资料】（3）中介绍的方法，还需要学习的是。
【结论】经过计算，该钙片中碳酸钙的质量分数是。

为测定某碳素钢样品中铁的质量分数，现取一定质量的样品粉未于质量为51.8克的烧杯中，然后逐步加入一定质量分数的稀硫酸，当加入80g稀硫酸时反应恰好完全，加入稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系如右图。

试通过计完成下列填空：（不能整除时，结果保留一位小数）
（1）该实验取用的样品质量为：；
（2）样品中铁的质量分数为：；
（3）小王不慎在反应结束后，向烧杯中多加了20g稀硫酸，此时，溶液中亚铁离子在溶液总质量中的质量分数为：，若在上图中补绘此过程中稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系图，所得线段的终点位于线段AB延长线的＿＿（填：上方、下方或线上）。

有 $NaOH$和 $N{a}_{2}C{O}_3$混合物l8.6g。为测定其中 $NaOH$的质量，将固体溶于水，并逐渐加入稀硫酸至100g时，开始产生气体；再加入稀硫酸至100g时，不再产生气体，生成气体共4.4g(提示： $N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}S{O}_4=N{a}_{2}S{O}_4+C{O}_2\uparrow +H_{2}O$)

(1)在图28中画出产生气体的质量与所加稀硫酸质量的关系曲线。
(2)求混合物中 $NaOH$的质量是多少?
(3)所用稀硫酸的溶质质量分数是多少？