初中化学根据化学反应方程式的计算探究题

在浓硫酸的催化作用下，固体草酸（H₂C₂O₄）受热分解生成碳的氧化物和水．某化学课外兴趣小组对碳的氧化物的成分进行了实验探究．
【提出问题】如何通过实验确定碳的氧化物的成分．
【猜想】

猜想1	猜想2	猜想3
只有CO	只有	CO和CO2都有

【设计实验】基于猜想3，兴趣小组同学设计了如图实验装置：

【实验探究】
（1）实验过程中观察到                装置（填字母）中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解时有CO₂气体产生,A中发生的化学方程式为_____________________________
（2）实验过程中还观察到以下实验现象：①C装置中澄清石灰水不变浑浊；②E装置中__________________；③F装置中                     ，证明有CO气体．
【实验结论】通过实验探究证明：猜想3成立．草酸分解的化学方程式是                ．
【问题讨论】
（1）C装置的作用是
（2）装置末端酒精灯的作用是                     ．
【计算】兴趣小组的四位男同学对学校角落的一堆石灰石产生了兴趣，他们想知道其中含碳酸钙的质量分数，于是他们取来了一些石灰石，并取稀盐酸200g，平均分成4份，每人进行了一次实验，结果如下：

实验	1	2	3	4
加入样品的质量/g	5	10	15	20
生成CO2的质量/g	1.54	3.08	4.4	m

①m的数值是                  ．
②请你协助他们计算这种石灰石中碳酸钙的质量分数？（写出完整的计算过程）

某化学小组的同学在老师的指导下，设计如下装置验证碳酸钙的性质的同时，探究氧化钙与二氧化碳在加热的条件下是否也能发生反应生成碳酸钙。

①C中的现象是（15）。装置 B的作用是（16）。
②实验后小组同学对E中固体的成分进行探究。
【猜想与假设】
E中的固体可能为①氧化钙；②氧化钙与碳酸钙； ③碳酸钙
【进行实验】
甲同学取一定量的E中固体于试管中，并加入一定量的水，振荡，有白色不溶物，甲同学认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想③成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想③成立，其理由是（17）。他又重新进行实验，证明了猜想②成立，他的实验操作及现象为（18）。
③如果A中碳酸钙的质量为200克，则完全分解产生二氧化碳的物质的量是多少？（写出计算过程）

某Fe₃O₄样品中中可能含有的杂质是Fe₂O₃和FeO其中的一种。为探究杂质
的情况设计如下方案：
【实验设计】同学们称取了34.92g该Fe₃O₄样品用图一进行了下列实验：

【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两个讨论小组。
甲组：（1）B装置中盛的是氢氧化钠溶液，吸收生成的二氧化碳（2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O），B中带孔玻璃球泡的作用是________________________________________。
（2）上述实验过程中，CO的作用有____________________（填序号）
①CO气体作为反应物
②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸     
③停止加热后，防止A中生成物被氧化
④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO₂与反应液充分接触而反应
乙组：乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们
的理由是__________________________________________________；改进为：在B装置后接一盛有浓硫酸的吸水装置，将B和该装置“捆绑”称量，从而减小误差。
【查阅资料】Fe₂O₃和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe₃O₄，再生成FeO
（黑色），最后生成Fe；利用仪器测定并绘制成反应
过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化
曲线（见下图二）。

（1）写出BC段发生反应的化学方程式：_______________________；
（2）确定：该Fe₃O₄样品中含有的杂质是____________________， 其中含Fe₃O₄的质量是__g，（不需要写出过程
（已知Fe₃O₄、FeO、Fe₂O₃中铁元素质量分数分别为72.4%、77.8%、70.0%）

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料。某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法(TG)确定其分解后所得固体产物的组成。探究过程如下：
【查阅资料】
1．草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO、CO₂。
2．白色的无水CuSO₄遇水蒸气会变成蓝色。
3. 浓硫酸具有吸水干燥的性质。
4. 氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是                       。
（2）可选择以下实验装置中的              （选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。

【问题讨论】
（3）实验过程中观察到：B中白色无水CuSO₄变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊的反应方程式            （填化学方程式），E中               （填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H₂O、CO₂、CO。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是                     。
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有足量的浓氢氧化钠溶液的洗气瓶，其作用是                   。
【数据分析】
（6）称取3.60g草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题:

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为                     。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物， 试通过计算确定该氧化物的化学式或名称              。
请写出计算过程：

实验设计是化学实验的重要环节。请根据下列实验要求回答相关问题:
【活动与探究一】收集不同体积比例的二氧化碳和一氧化碳混合气体。
方案一：如图所示

（1）请写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式                      ：
（2）该实验能获得二氧化碳和一氧化碳混合气体，其原因是                    。
方案二：根据如右图装置所示请回答下列问题：
（提示：饱和NaHCO₃溶液的作用是除去HCl气体，部分夹持装置及导管已略去）

（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：                         。
（2）CO气体应由          （填“a”或“b”）通入,在C中混合后，由另一导管导出。
（3）装置C中浓硫酸的两点主要作用：
①干燥气体，减少实验误差；②                                     。
【活动与探究二】测定某钙片中碳酸钙的质量分数，用如图装置进行如下实验：①取研碎后的钙片4克，倒入气密性良好的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入适量的稀盐酸，置于电子天平上测出装置总质量。②打开活塞，滴入足量稀盐酸后关闭活塞，待气泡不再冒出时，测出反应后装置总质量。③整理相关数据如下表，计算出钙片中碳酸钙的质量分数。

反应前总质量（克）	275.58
反应后总质量（克）	274.92
反应前后质量差（克）	0.66
容器内气体质量差（克）	m

（1）该实验中，如果装置中不加固态干燥剂（吸水不吸二氧化碳)，则最终所算得钙片中碳酸钙的质量将_____________________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2）反应前容器内是空气（密度为ρ₁），反应后全部是CO₂（密度为ρ₂）。则反应前后
容器（容积为V）内的气体质量差m为              。（用字母表示，反应物的体积忽略不计）
（3）小明查阅有关数据后，计算出反应前后容器内的气体质量差m为0.22克，结合表中数据，计算该钙片中碳酸钙的质量分数。（钙片中的其它成分不与盐酸反应）

某兴趣小组的化学探究浓硫酸与铁钉(碳素钢)反应后产生气体的成分。
【查阅资料】①Ｆｅ与浓Ｈ_２ＳＯ_４  反应，加热，有ＳＯ_２生成 ，
②Ｃ与浓Ｈ_２ＳＯ_４  反应，加热，有ＣＯ_２和ＳＯ_２生成，
③ＳＯ_２ 可使澄清石灰水变浑浊，
④ＳＯ_２可使口红溶液的红色褪去，而ＣＯ_２不能。
⑤ＳＯ_２可使酸性高锰酸钾溶液褪色，而ＣＯ_２不能。
⑥碱石灰的主要成分是ＮａＯＨ和ＣａＯ
【实验探究】称取24.0克铁钉放入60.0ｍｌ浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学通过实验测定并推知气体Y中ＳＯ_２的体积分数为66.7%。同学们认为气体Y中还可能含有Ｈ_２和Z气体，则Z气体可能是     。探究实验的主要装置如下图所示：

⑵装置A中试剂的作用是        。 
⑶为确认Z的存在，需将装置甲(如图所示)拉入上述装置(填编号)     之间。装置甲中的液体名称是       。

⑷在实验中，如果观察到装置D中                            ，且装置E中                      ，则可确认Y中含有Ｈ_２气体。
⑸如果需要测定限定体积气体Y中Ｈ_２的含量，(Ｈ_２约为0.01克)。除可用测量
Ｈ_２体积的方法外，       (选填“能”或“不能”)用称量上图装置D装置E的质量变化的方法，通过计算并说明你判断的理由。

袋装食品中常用一种“双吸剂”保质，主要成分是铁粉和生石灰，同学们对一久置的双吸剂固体样品很好奇，设计了如下实验进行探究．
【提出问题】久置“双吸剂”的成分是什么？
【做出猜想】久置“双吸剂”中可能有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca(OH)₂和CaCO₃
【实验探究1】
取固体样品研磨，用磁铁吸引，磁铁上沾有黑色粉末，说明“双吸剂”中一定有        。再用磁铁反复吸引后，残留固体用于后续探究活动。
【实验探究2】

实验操作	实验现象	实验结论
取少量实验探究1的残留固 体放入试管中，加入蒸馏水	试管外壁不发烫	固体中一定没有        。

【实验探究3】
【实验结论】
步骤②产生白色沉淀，说明久置的“双吸剂”中含有        ，其反应的化学方程式：               。
步骤③有气泡冒出，溶液变为黄色，写出溶液变为黄色所发生的化学方程式                 ；根据步骤③的现象，说明久置的“双吸剂”中含有                 和                  。
【实验探究4】
联想到生铁是铁和碳的合金，某同学对生铁又进行了如下探究。
（1）为测定某生铁粉末状样品中铁的质量分数，进行如下实验。设计如图所示装置，实验时首先检验该装置是否密封的正确操作是         。（填序号）

A．安装好装置并在量气管内加入水，上下移动水准管，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置密封。
B．安装好装置并在量气管内加入水，上下移动水准管，若水准管中液面与量气管液面始终相平，说明装置密封。
然后将生铁与稀硫酸放入Y型管中，塞紧橡皮塞。要使生铁样品与稀硫酸开始反应的操作方法为        （填字母序号）
A．将Y型管向左倾斜，使稀硫酸缓慢流入生铁样品中。
B．将Y型管向右倾斜，使生铁样品被缓慢倒入稀硫酸中。
实验结束后，根据量气管中的气体体积和密度，计算生铁样品中铁的质量分数，若测定的结果偏低，可能的原因是               （填字母序号）。
A．实验结束读数时未调节量气管和水准管中液面相平，立即读取气体体积
B．稀硫酸过量
C．反应结束未冷却到室温立即读数
（2）若称取11.5克生铁样品，放入装有100.0g稀硫酸的烧杯中恰好完全反应，在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体，烧杯质量为60.0g）进行了四次称量
记录如表。
反应后所得溶液中溶质质量分数为多少？（结果精确到0.1%，写出计算过程，共2分）
计算过程：

反应时间	t0	t1	t2	t3
烧杯和药品的质量/g	171.5	171.3	171.1	171.1

 

汽油主要组成元素是碳和氢，发动机中汽油与空气参与了一系列反应．学习小组为了探究某汽车所排放气体的成分，进行如下实验．
【猜想】
该气体可能含有            、           及少量的CO、NO和NO₂等．你猜想含有这些气体的依据是                                  。
【查阅资料】
①NO是无色无味、难溶于水的有毒气体，NO₂是红棕色、有刺激性气味的有毒气体。
②一氧化氮遇到氧气发生反应：2NO+O₂═2NO₂；
二氧化氮通入水中发生反应：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
③CO和NO均可使新鲜血液变质而使颜色变暗．
【实验探究】

实验步骤	实验现象	实验结论及化学方程式
（1）用球胆收集汽车排出气体	--------	--------
（2）闻该气体气味	有刺激性气味	该气体中可能含有
（3）将该气体通入足量澄清石灰水中	有白色沉淀生成	该气体中一定含有       ，生成白色沉淀的化学方程式是          。
（4）	C中新鲜血液颜色变暗；D中有红棕色气体产生。	该气体中，除了(3)所确定的成分外，下列有关其余成分的说法一定不正确的是 ①只含NO ②只含NO2 ③只含CO ④含NO和NO2 ⑤含CO和NO2 ⑥含CO和NO ⑦含CO、NO和NO2
（5）将（4）中C导出的气体通入	观察到     .	该气体中一定含有CO

【计算】将汽车排放的废气经过处理只含二氧化碳和一氧化碳，若用10g这种气体通过足量的氧化铁，高温一段时间后收集到12.4g气体，则10g气体中二氧化碳的质量为           。

如图为某同学所做的实验及现象。

（1）实验1发生反应的化学方程式为 　　。

（2）实验2生成Ca（HCO ₃） ₂．实验3发生反应的化学方程式为 　　，该实验说明CaCO ₃比Ca（HCO ₃） ₂热稳定性 　　（选填"强"或"弱"）。

（3）某地区硬水中溶有较多的可溶性Ca（HCO ₃） ₂、Mg（HCO ₃） ₂。

①生活中常用 　　来区分硬水和软水。

②煮沸硬水可降低水的硬度，同时生成难溶性混合物固体A。

【猜想】固体A中除CaCO ₃外，还含有：

猜想1：只含MgCO ₃

猜想2：只含Mg（OH） ₂

猜想3：MgCO ₃和Mg（OH） ₂

【实验】取10.0g干燥的固体A，加入足量的稀盐酸充分反应，产生4.4gCO ₂气体。

【结论】

①猜想1、2错误。其中判断猜想1错误的理由是 　　。

②猜想3正确，固体A中MgCO ₃和Mg（OH） ₂的质量比是 　　。

【拓展】在100℃时加热溶有较多Ca（HCO ₃） ₂、Mg（HCO ₃） ₂的硬水，1小时后得到CaCO ₃和Mg（OH） ₂•MgCO ₃•3H ₂O的固体混合物。写出Mg（OH） ₂•MgCO ₃•3H ₂O与稀盐酸反应的化学方程式： 　　。

我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”，为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献。纯碱的用途非常广泛，某化学兴趣小组的同学对它产生了浓厚的兴趣，设计了如图两个实验，并对反应后试管中残留废液进行探究。

【实验1】往一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加无色酚酞溶液，观察到溶液变成 　 　色。

【实验2】往另一支盛有碳酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，观察到的现象是 　     　。同学们对实验2反应后的废液中溶质成分进行探究。

【提出问题】废液中所含溶质是什么？

【作出猜想】猜想一：废液中的溶质可能是NaCl、HCl

猜想二：废液中的溶质可能是NaCl、Na₂CO₃

猜想三：废液中的溶质可能是 　　

【设计实验】同学们为验证猜想，设计了如下实验：

方案一：

实验操作与现象	反应方程式	实验结论
小芳取少量废液于试管中，滴加澄清石灰水，有白色沉淀产生		猜想二正确

方案二：小明取少量废液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，发现溶液不变红色，小明认为猜想一正确。

【进行讨论】同学们一致认为小明的实验结论不正确，理由是 　              　。

【进行总结】分析反应后溶液中溶质成分，除要考虑生成物外，还需考虑 　     　。

【拓展与应用】现有14.9克纯碱样品（含Na₂CO₃和NaCl的混合物），将其放入干净的烧杯中，加入89.5克水使其完全溶解，向所得溶液中缓慢加入一定溶质质量分数的稀盐酸（反应方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O）。产生气体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图所示，试回答下列问题：

（1）产生CO₂的质量为 　 　克。

（2）所用稀盐酸中溶质的质量分数是多少？　 　（写出具体的解题过程，下同）

（3）滴入稀盐酸至恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数是多少？

将20g硫酸钠和氯化钠的混合物，加入到103.3g的氯化钡溶液中，完全反应后，过滤，所得到滤液的质量为100克．试计算：

（1）反应后生成白色沉淀质量为　　g．

（2）原混合物中氯化钠的质量分数为多少？（写出计算过程）

油条是人们喜欢的早点，中国油条的传统加工配方是用明矾（KAl（SO₄）₂）作为膨松剂，明矾常引起铝残留影响人体健康问题，现在的膨松剂常用臭粉（碳酸氢铵）、小苏打。
（1）油条中的主要营养素是油脂和       
（2）“铝残留影响人体健康”中的铝是指     （选填“原子”或“元素”或“单质”）
（3）已知某膨松剂含碳酸氢铵、碳酸氢钠中的一种或两种，兴趣小组对该膨松剂进行如下探究：
【查阅资料】① 2NaHCO₃ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑； NH₄HCO₃ NH₃↑+H₂O+CO₂↑。
②氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。浓硫酸可用于吸收氨气。
③ 碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，能作干燥剂，和二氧化碳反应，不与氨气反应。
实验I：探究膨松剂的成分
按下图所示连接好装置。

实验记录

实验操作	主要实验现象	实验结论 及解释
①	检查装置的气密性		装置的气密性良好
②	点燃酒精灯。	试管中白色固体减少，红色石蕊试纸   ，澄清石灰水变浑浊。	有二氧化碳和氨气生成
③	继续充分 加热	试管中仍有固体。

 
得出结论：该膨松剂的成分为             （写出化学式）。
实验II：探究产生气体的量
①测定二氧化碳的质量：如下图所示装置（气密性良好，各装置中的试剂为足量）。

将8g膨松剂装入装置B中，加热前，先对已连接好的装置A、B和C通一段时间的空气，再连接装置D、E；加热过程中，装置C的作用是             ；停止加热后，继续通入一段时间的空气，目的是          。实验中，测定实验前后装置          （填字母序号）的质量，其质量差即为样品产生的二氧化碳气体的质量。若没有装置A，可能会造成测定结果         （填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
②测定氨气的质量：将上图装置中          （填字母序号） 的连接顺序为对调。另取8g膨松剂装入装置B中，通过测定实验前后盛有浓硫酸的试管质量，其质量差即为样品产生的氨气的质量。若该装置的质量增加了1.36g，则同时共产生二氧化碳质量是多少？ （有计算过程，结果精确到0.01）

化学兴趣小组的同学对"影响金属与盐酸反应的剧烈程度的因素"进行了探究
【提出问题】金属与盐酸反应剧烈程度受哪些因素的影响？
【作出猜想】a、可能与金属本身的性质有关
b、可能与盐酸的浓度有关
【设计探究】实验所用金属均已用砂纸打磨．
实验（1）为探究猜想a，小组同学分别在两支试管中放入相同质量的锌片和铁片，然后分别加入相同尝试和质量的稀盐酸，观察到放锌片的试管中立即产生大量气泡，放铁片的试管中只产生少量气泡，发生反应的化学方程式有．
从实验现象可判断：金属活动性 $Zn$ $Fe$（填"＜""=""＞"）．
得出结论：金属与盐酸发生反应的剧烈程度与金属本身性质有关，金属的活动性与反应的剧烈程度的关系是．
实验（2）为探究猜想b，小组同学设计如图的装置进行实验，其中注射器的作用是．所用药品，实验数据如下表：

实验编号	选用金属（均取2g）	盐酸质量分数（均取50mL）	每分钟产生氢气的体积/mL
1分钟	1﹣2分钟	2﹣3分钟	3﹣4分钟	4﹣5分钟	前5分钟共收集气体
Ⅰ	锌片	15%	2.9	16.9	11.0	9.2	7.6	48.5
Ⅱ	锌片	5%	1.6	8.4	5.9	4.8	3.7	24.4

得出结论：金属与盐酸发生反应的剧烈程度与盐酸的浓度有关，其关系是．
【反思评价】根据表一中实验Ⅱ数据分析，请描述锌与盐酸发生反应快慢的变化情况并解释原因                                                                          
通过以上探究，你认为金属与盐酸反应的剧烈程度可能还受哪些因素的影响（写一条即可）．
【拓展延伸】很多金属不仅能与酸反应，也能与盐酸溶液反应，现将a g铁钉投入到 $CuS{O}_4$溶液中，反应一段时间后，将固体取出洗净、烘干，称重为b g，则生成铜的质量为　 ．

化学是一门以实验为基础的科学，实验是科学探究的重要手段。

（1）完成“探究某种盐的性质”实验，填写下表。

试管序号	甲	乙	丙
实验操作
实验现象	红色溶液	白色沉淀	无色气体
实验结论	该盐是 　       　（选填“NaCl”“Na2CO3”“Na2SO4”），其水溶液呈 　   　性。
实验解释	丙中发生反应的化学方程式：　            　。
实验计算	全班同学完成试管乙实验，共消耗质量分数为10.4%的BaCl2溶液50g，实验后最多收集到 　    　g白色沉淀。

（2）处理“CO₂的实验室制取与检验”实验废液。全班同学完成该实验共产生1000g含HCl废液（固体已除，大理石中杂质未参加反应），不能直接排放。

【实验方案】先测定废液中HCl的质量分数，再用熟石灰处理废液至中性。

【实验操作】

①称量 　 　g NaOH固体，溶解，配制30g 5%的NaOH溶液。

②取100mL小烧杯，倒入20g废液样品，插入pH计测定溶液的pH，向废液样品中逐滴加入5%的NaOH溶液。实验过程中溶液pH变化如图所示。

③投入 　 　g熟石灰处理剩余废液（写出计算过程）。

【实验反思】有同学提出也可以根据盐酸具有挥发性直接加热废液除去杂质HCl，并得到CaCl₂。写出你的观点及理由：　                         　。

同学们对Na₂CO₃溶液也能使酚酞试液变红产生了兴趣。请你一同参与以下的实验探究。
【提出问题】碱溶液使酚酞试液变红，是因为碱在水中解离出OH^﹣。Na₂CO₃属于   （选填“酸”、“碱”、“盐”）；那么Na₂CO₃溶液中究竟是哪种粒子使酚酞试液变红呢？
【进行实验】同学们取了三份酚酞试液进行下图实验

（1）实验I的目的是为了　        　；
（2）实验Ⅱ加入蒸馏水的目的是探究水分子是否能使酚酞试液变红，小明同学认为实验Ⅱ没必要做，你认为小明的理由是　               　；
（3）实验Ⅲ滴入Na₂CO₃溶液，振荡，酚酞试液变红，向变红后的溶液中再滴加过量的CaCl₂溶液，振荡，红色逐渐消失，同时观察到生成　 　。
【得出结论】溶液中的CO₃^2﹣使酚酞试液变红；
【交流反思】（4）老师看了同学们的探究结论说：“Na₂CO₃溶液使酚酞变红也是由于溶液中存在OH^﹣。”你认为Na₂CO₃溶液中存在OH^﹣的原因可能是　       　。
【拓展应用】同学们称取10g纯碱（杂质只有氯化钠）固体，将其加入50g稀盐酸中，恰好完全反应，使气体全部放出（忽略CO₂在水中的溶解），得到氯化钠溶液56.7g。请计算：①反应中产生的CO₂的质量；②纯碱中Na₂CO₃的质量分数。(请写出解题过程)