初中化学根据化学反应方程式的计算探究题

(8分) “侯氏制碱法”制得的纯碱(Na₂CO₃)中常含有少量氯化钠。某化学兴趣小组的同学拟测定某纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。
【方案一】沉淀分析法(如下图所示)。

（1）溶液M含有的溶质是CaCl₂和     ；沉淀N的化学式是     。
【方案二】气体分析法
称取该纯碱样品21.5g，加入到盛有150 g的稀盐酸的烧杯中，样品完全反应后，测得烧杯内混合物的质量为162.7 g。
（2）写出实验室检验反应中生成气体的化学方程式：     。
（3）求该纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。(写出具体计算过程)       。
（4）假如称量准确，通过计算得到的纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数比实际数值偏小，你认为其中可能的原因是     。

为探究酸碱盐之间的反应，小红同学做了以下实验：在稀硫酸中加入了一定量的硝酸钡溶液。请回答：
（1）观察到的实验现象是              ，反应的化学方程式为                    ，分析实验现象，溶液中减少的离子是            （写离子符号）。
（2）小红同学在稀硫酸中加入硝酸钡溶液时，硝酸钡溶液可能过量，检验溶液中含有少量
硝酸钡的方法是                                                    。
（3）在98g质量分数为10%的稀硫酸中加入100g硝酸钡溶液，恰好完全反应，所加硝酸钡溶液中溶质的质量分数是           （计算结果精确到0．1%）。
（4）若要配制98g质量分数为10%的稀硫酸，需要质量分数为98%的浓硫酸（密度为
1．84g/cm³）       mL（计算结果精确到0．1）。在实验室用浓硫酸配制稀硫酸的主要步骤有：计算、            、混匀、冷却至室温装瓶，并贴上标签。

氢氧化钠固体如果密封不严，会发生变质，为探究学校实验室内某瓶氢氧化钠固体
变质情况，化学兴趣小组进行了如下实验：
（1）取少量该瓶固体样品置于试管中，向其中加入一种无色溶液，发现有气泡产生，该小组确定氢氧化钠已经变质，那么该小组同学加入的无色溶液可能是            
（2）为了继续探究氢氧化钠的变质程度，该兴趣小组同学取了10g样品，溶于足量水配成溶液，然后向溶液中滴加含足量氢氧化钙的溶液，恰好得到1g沉淀和500g溶液，请计算出最后所得溶液中溶质的质量分数为多少？（计算结果精确至0.1%）

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体。在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来。
（1）实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有
                       、                             的性质。
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学认为棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：                       、  b：                     两个条件。
［提出问题］：在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
［查阅资料］：1、在常温下Na₂O₂和CO₂能发生化学反应。
2、无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色。
［设计实验］：经过讨论后，小组同学设计了如下图2的实验进行探究。


［实验步骤］：①检查整套装置的气密性；②把相关的试剂放入对应的仪器内（D装置的U型管内放有足量的Na₂O₂固体，烧杯内盛有饱和的澄清石灰水），并按图2组装整套实验仪器；③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象。
注：整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。
［实验现象］：①无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；③饱和的澄清石灰水变浑浊。
［实验分析］：①浓硫酸的作用是：                              。
②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是                              。
［得出结论］：①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应将          能转化为热能，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件。
［拓展提高］：①Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，小明认为生成的固体是NaOH，小红认为是Na₂CO₃，同学们经过思考后认为       同学的猜想是错误的，理由是：                                                      。
②Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式是                                          。

某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na₂CO₃）样品（只含NaCl杂质）中Na₂CO₃质量分数的实验方案．请回答下列问题：
小资料：碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物
（1）气体法。        
【原理思路】利用Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂，通过测量丙装置实验前后的质量得出CO₂质量，从而计算碳酸钠的质量分数。（不考虑原装置内空气的影响）
【实验分析】小科同学根据以上思路，设计了如图1的实验装置。

图1
①实验装置乙中盛放的试剂为　            　，
其作用是                                   ；
装置丁中碱石灰的作用是　       。（填字母）
A．吸收Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂ 
B．防止外界空气中二氧化碳进入丙中
C．干燥二氧化碳
②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的
质量分数　    　（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．
③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，你
认为他的理由是                               ，应该将装置甲中双孔橡
胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，
目的是                   ，其中NaOH溶液的作用是                  。

图2
（2）沉淀法．
【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数。
【实验步骤】①用托盘天平称取样品11．0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；
②加入过量的CaCl₂溶液充分反应。证明CaCl₂过量（即Na₂CO₃已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加           溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl₂过量；
③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10．0g，操作X的名称是       ，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量分数          （填写“偏高”“偏低”或“不变”）。  
④通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为　       。（写出计算过程，结果保留至0．1%，共3分）

过碳酸钠（Na₂CO₄）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验。
【实验目的】测定过碳酸钠样品（含有的杂质不溶于水且不与酸反应）的纯度。
【实验原理】2Na₂CO₄+ 4HCl → 4NaCl + 2CO₂↑+ O₂↑+ 2H₂O
【实验装置】

【交流与讨论】
①甲同学认为测定产物中O₂的体积即可测定样品的纯度。装置②的作用是：（15）；装置③的作用是：（16）；
②乙同学认为测定产物中CO₂的质量（即反应前后装置②的质量差）就可测定样品的纯度。但利用上述实验装置测得CO₂的质量并计算样品的纯度，结果会偏高，你认为原因可能是；（17）（填序号）
A．浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体被装置②吸收
B．二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置②中冷凝而被吸收
C．装置①、②内空气中的二氧化碳被装置②吸收
③丙同学提出了一种新方案，得到了大家的一致认可：称取样品12.5g，滴加足量浓盐酸至样品反应完全，再将烧瓶中所有的液体蒸发、结晶、烘干，得到0.2mol氯化钠。则该样品的中过碳酸钠的质量分数为多少？（写出计算过程）

某化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行探究，查阅资料如下：
1、该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；
2、牙膏中其它成分遇到盐酸无气体生成；
3、碱石灰的主要成分为生石灰和氢氧化钠固体。
利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定B中生成的BaCO₃沉淀的质量，以确定碳酸钙的质量分数。请回答下列问题：

（1）B中反应生成BaCO₃的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）C装置的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是　　　　　　（填序号）。

A．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体

B．滴加盐酸不宜过快

C．在A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

D．在A~B之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

（4）有同学认为该装置测定出来的碳酸钙质量分数会偏低，他的理由是             
 　　　　　　　　　，解决方法是            　　　　　　　     。
（5）某同学认为不必测定B中生成的BaCO₃质量，将B中的Ba（OH）₂溶液换成浓H₂SO₄ ，通过测定C装置反应前后的质量差也可以测定CaCO₃的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO₃平均质量为3.94g 。请计算样品中碳酸钙的质量分数。（写出计算过程）

2014年12月28日，郑州地铁1号线投入试运营，不但缓解了市内交通压力，也改善了我市空气质量。
I．地铁站里氧气含量的测定
地铁站里氧气的含量应与地面保持一致。现有一瓶从地铁站里收集到的空气样品，康康利用如图实验装置测定样品中氧气的含量。请指出测定时需要注意的事项。（至少3条）

Ⅱ，铁的冶炼
地铁的修建需要大量的钢材。康康用下图装置模拟炼铁的化学原理，请写出反应的化学方程式：                                    。为了提高CO的利用率，你将怎样改进此装置？

Ⅲ．金属材料在地铁方面的应用 在地铁修建过程中使用了大量的金属材料
（1）地铁入口处的雨篷骨架用铝合金而不用纯铁的原因是         。
（2）钢轨用锰钢的原因是     。
（3）出口处的广告架是金属经焊接而成的，焊条的熔点     （填“＞”、“＝”或“＜”）组成焊条的纯属金属的熔点。
Ⅳ．金属的活动性
康康到工地了解了部分金属材料的防锈问题。技术人员告诉他，采用镀锌钢管做水管时，最好不要用铜质接头。为了探究这三种金属的活动性，康康把等表面积的铁片和锌片放入硫酸铜溶液中（如图所示）。

请回答：
（4）如何判断它们是否发生了化学反应？
（5）甲试管中反应前后溶液的质量（填“增重”、“不变”或“减轻”），乙试管中发生反应的化学方程式为                    。
（6）上述实验不能够完全证明三种金属的活动性，需要补充的实验操作是        。
Ⅴ．郑州地铁1号线每车次运送乘客约1800人，走同样的路线，CNG公交车每车次消耗天然气akg（以甲烷计算），每辆CNG公交车运送乘客以60名计。若乘CNG公交车的乘客均改乘地铁1号线，则地铁每运行一车次，可减少二氧化碳排放多少千克？ 

金属材料在国防建设中起着量要的作用，图1为歼﹣15飞机在辽宁舰上起飞

（1）铝合金用于制造飞机的外壳，铝合金材质的主要优点是         、          。
（2）改装前的辽宁舰舰身锈迹斑斑，钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的                 共同作用的结果，工业生产中常用稀盐酸除去铁制品表面的铁锈，该反应的化学方程式为                    。
（3）为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌比铁活动性强金属。小明为探究锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了如图2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                                                        。
（4）辽宁舰的建造耗费了大量的钢材．某兴趣小组在实验室用图3所示装置模拟炼铁的化学原理，并测定赤铁矿中氧化铁的质量分数（装置气密性良好，反应完全且赤铁矿中的杂质不参加反应，称量赤铁矿样品的质量为wg）。
①装置A中生成铁的化学方程式为                                 ，装置B中发生反应的化学方程式为                                                                              。
②要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数，需要测量的数据是                               。

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。