（2）物质组成探究——2022届中考化学科学探究题型专练

（2）物质组成探究

1.火灾事故调查记录显示，一般引起火灾的主要原因是废弃的装修材料，如木屑、塑料品等，而且施工企业为了施工方便擅自放空消防水箱的储存用水，致使消防设施未能发挥作用，火势迅速扩大。某课外活动小组的同学了解到木屑的主要成分是有机物，易燃，完全燃烧的产物为和，为了进一步了解木屑的组成，该小组同学设计并完成了以下实验。

【提出问题】木屑由哪些元素组成？

【作出猜想】木屑中一定含有碳元素、氢元素，可能含有氧元素。

你认为同学们不能确定木屑中是否含有氧元素的原因是_______________。

【设计实验】课外活动小组的同学们设计了如图所示的实验装置。

（1）A装置中发生反应的化学方程式为____________。

（2）实验观察到____________，说明木屑中含有碳元素。

（3）实验观察到硬质玻璃管内壁有水珠出现，小组的同学们认为木屑中含有氢元素，有同学认为该结论不正确，请说明原因：_________________。

【拓展实验】彤彤对兴趣小组的实验装置改进后就可以检验是否有氢元素，她的实验改进方案是__________________。经过实验，观察到__________，说明木屑中含有氢元素。

【分析计算】兴趣小组的同学们取木屑14.1g，其完全燃烧后测得生成二氧化碳的质量为33g，生成水的质量为9.9g，通过计算可以确定木屑中_____（填“含”或“不含”）氧元素。

【反思交流】通过对上述实验分析，可知易燃物在存放过程中应注意避免明火。

2.实验室有一包白色粉末，可能含有和KCl中的一种或几种，为了确定其成分，某化学兴趣小组进行了如下实验探究。

【查阅资料】

溶液显中性；和“纯碱”的化学性质极其相似；微溶于水，不考虑为沉淀。

【实验步骤】

步骤Ⅰ：取一定量样品于烧杯中，加足量水充分溶解，有白色沉淀产生，溶液呈无色。

初步结论：原粉末中一定不含________。

步骤Ⅱ：将步骤Ⅰ中的混合物过滤，进行下一步实验探究。

【实验探究一】

小明同学对步骤Ⅱ中过滤所得滤液设计了如下的实验探究方案：

请说明加入足量溶液的理由：_____________。

【猜想假设】

小红同学对步骤Ⅱ中过滤所得固体成分提出了如下猜想：

①

②

③BaCO3

④

⑤、

⑥、

⑦、、 

【实验探究二】

小红同学对猜想设计了如下的实验探究方案：

（3）请写出（2）中产生白色沉淀的化学方程式：_____________。

【归纳总结】通过上述实验验证，原粉末中仍不能确定的成分是_________。

3.如图所示，“铝热反应”指铝和氧化铁的反应：，常用于焊接铁轨。过程：引燃镁条，漏斗内物质熔化，大量熔融物落下。

（1）氧化铁和铝都用粉末状的，目的是_______________。

（2）某学习兴趣小组对所得熔融物的成分进行了探究。

【查阅资料】①铝能和氢氧化钠溶液反应产生偏铝酸钠（）和氢气；

②铁可以被磁铁吸引，铝不能被磁铁吸引。

【猜想假设】同学们猜测铝热反应所得到的熔融物中的金属是：

假设一：铁

假设二：铁和铝的混合物

（3）【进行实验】同学们设计以下实验方案验证猜想。

请写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：_____________。

4.请你参与下列探究。

【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时，有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望，生成的是什么气体呢？

【提出猜想】从物质组成元素的角度分析，放出的气体可能是。

【查阅资料】易溶于水，它能与NaOH溶液反应，生成。

【方案设计】依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：

（1）甲同学认为是，则检验方法是____________。

（2）乙同学认为是，则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中，称量通气前后洗气瓶的质量。写出与NaOH反应的化学方程式：_________________。

（3）实验小组同学合作设计了如图1组合实验装置，排除和验证猜想的气体。

如果放出的是和的混合物，你认为方案中的安全隐患是___________。

丙同学认为：为确保安全，实验前应先进行验纯操作。

【实验探究】经丙同学确认安全后，小组同学首先对装置A进行称量，再将收集到的气体从a通入，过一会儿点燃B处酒精灯；一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色；停止通气，再次称量装置A，发现质量不变。

【结论】

（1）铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是________。

（2）写出该气体与CuO反应的化学方程式：___________。

【思维拓展】

（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液显_______（填“酸”或“碱”）性。

（2）不通过称量，如何判断与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了图Ⅱ所示的装置进行实验，发现试管内液面上升，就得出与NaOH溶液发生反应的结论，其他同学认为这一方案不严谨，理由是_________。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是__________________。

5.小洋同学看到妈妈在厨房拿食用碱水浸泡紫甘蓝时，紫甘蓝叶片边缘处变绿，感到很好奇。回到学校在老师的帮助下将紫甘蓝汁分别滴加到下列等体积、等浓度的五种溶液中，紫甘蓝汁显示的颜色如下表：

【查阅资料】

【提高认识】

（1）紫甘蓝汁能作酸碱指示剂。

（2）上述五种溶液的pH由大到小的顺序是____________（填序号）。

【实验探究】为了便于观察实验现象，老师提议在用稀盐酸中和氢氡化钠溶液时应选用酚酞溶液作指示剂，但小洋和兴趣小组的同学在做该实验时忘了加指示剂，因此未观察到明显现象。则该反应的化学方程式为______________。

【提出问题】反应后溶液中溶质的成分有哪些？

【问题猜想】猜想一：NaCl

猜想二：NaCl、NaOH

猜想三：NaCl、________

猜想四：NaCl、NaOH、HCl

兴趣小组的同学一致认为猜想四不合理，原因是__________。

【设计实验】

【讨论交流】上述方案三不可行，原因是______________。

【拓展应用】人体胃酸过多时可用_____________（填化学式）治疗。（写一种）

6.将过量溶液滴入到一定量溶液中得到蓝色固体。某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究。请完成下列各题：

【猜想与假设】猜想一：固体为，理由是___________（用化学方程式表示）。

猜想二：固体为，理由是溶液呈___________（填“酸”或“碱”）性。

猜想三：固体为和的混合物。

【资料查阅】

①和晶体均不带结晶水；无水硫酸铜是白色固体，遇水会变成蓝色的硫酸铜晶体；②、受热易分解，各生成对应的两种氧化物，且氢氧化铜的分解温度低于碳酸铜的分解温度。

【设计与实验】

Ⅰ.固体的获取

（1）将反应后的固、液混合物经过滤、洗涤、低温烘干得蓝色固体。

（2）判断固体已洗净的方法及现象：_____________________。

Ⅱ.用如图所示装置，定性探究固体的成分

（3）小组同学将装置按A______、_______（填“B”或“C”）顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的，实验中，A中的现象为___________，C中的现象为_________。

结论：固体为和的混合物。

7. “双吸剂”是一种常见袋装食品的保鲜剂，能吸收空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等。化学兴趣小组的同学在某食品袋中发现一包“双吸剂”，其标签如下图所示。同学们对这包久置的“双吸剂”固体样品很好奇，设计实验进行探究。

【提出问题】久置“双吸剂”固体的成分是什么？

【查阅资料】

①铁与氯化铁溶液在常温下反应生成氯化亚铁：；

②碱性的溶液可以与中性的溶液发生复分解反应。

【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、、CaO、和。

【实验探究1】下表是小明设计的实验方案和记录的实验报告，请你补充完整。

【实验质疑】小组同学通过讨论认为实验并不能得出一定不含的结论，理由是__________________（用化学方程式表示）。

为进一步确定这包久置的“双吸剂”固体的成分，进行如下定量实验。

【实验探究2】取3g样品研碎，并用磁铁充分吸引后，得到剩余固体2.6g，按照下图流程进行实验，请回答相关问题：

（1）操作二、操作三名称是______。

（2）固体Ⅰ的成分是_________（填物质化学式）。

（3）烧杯A中溶液和加入的碳酸钠溶液反应的化学方程式为__________________。

（4）依据实验探究1、2中现象的分析及数据计算判断，这包久置“双吸剂”固体的成分是_______________（填物质化学式）。

【实验反思】

下列对实验探究1、2的反思，不正确的是________（填字母序号）。

A.对物质成分的探究有时需要定性与定量实验的结合

B.实验探究2烧杯C中的溶质为和NaOH

 C.实验探究1、2中都有气体产生，但生成的气体成分不同

D.在原样品中加入足量盐酸有4个反应发生

8.小李将实验剩余的溶液倒入含有的废液缸，立即产生大量的无色气泡。

（1）小李根据组成的元素猜测，无色气体可能是、、HCl、中的一种或多种。

【查阅资料】①是黄绿色、有刺激性气味的气体。

②在水中解离出、。

根据资料，小李可排除的气体为________。

【实验一】为进一步验证该气体成分，他用燃着的木条伸入收集满该气体的小试管中，只观察到木条燃得更旺，则该气体一定含____。

（2）小李认为上述过程中溶液作了分解的催化剂。

【实验二】为进一步探究哪种离子起催化作用，他做了如图所示的对比实验。若要证明溶液中的对分解起催化作用，除观察到试管c中无明显现象外，还需观察到的现象为__________________。

（3）小王同学认为由此得出“溶液作分解的催化剂”的结论不严谨，还需要补充实验来进一步探究，他们又设计了如下实验：

【实验三】

X溶液中溶质的化学式为_______。

【得出结论】要证明溶液作分解的催化剂，须满足以下两个方面的条件：

①从定性角度需观察到______（填字母）的现象。

A.实验一

B.实验二

C.实验三

②从定量角度需得到的关系式为=____________（用含和的代数式表示）。

答案以及解析

1.答案：【作出猜想】由于木屑燃烧时，有氧气参与，因此不能确定生成物中的氧元素是否全部来源于空气中的氧气

【设计实验】（1）

（2）D装置中的澄清石灰水变浑浊

（3）过氧化氢分解产生的氧气中可能会含有少量水蒸气，进入硬质玻璃管中也会有水珠出现

【拓展实验】在装置A和B之间加一个多功能瓶，且多功能瓶中加入浓硫酸，在B和C装置之间加一个U形管，U形管中装入无水硫酸铜；无水硫酸铜变蓝

【分析计算】含

解析：【作出猜想】木屑燃烧生成二氧化碳和水，只能证明木屑中一定含有碳元素和氢元素，不能证明含有氧元素，因为有氧气参与反应，故不能确定反应产物中的氧元素是否全部来源于空气中的氧气

【设计实验】（1）过氧化氢溶液在催化剂的作用下分解生成氧气和水。

（2）若要证明木屑中一定含有碳元素，只需证明反应后生成二氧化碳。若观察到D装置中澄清石灰水变浑浊，则证明木屑中一定含有碳元素。

（3）在硬质玻璃管中观察到内壁有水珠出现，其原因可能是木屑燃烧产生的水，也可能是氧气携带的少量水蒸气，所以不能证明木屑中一定含有氢元素。

【拓展实验】若要检验木屑中一定含有氢元素，则应先除去氧气中携带的少量水蒸气，即在A、B装置间增加干燥装置，在B、C之间增加检验装置（如无水硫酸铜），当观察到无水硫酸铜变蓝后，证明有水生成，则木屑中一定含有氢元素。

【分析计算】已知14.1g的木屑与氧气充分反应生成33g的二氧化碳和9.9g的水，根据质量守恒定律可知反应前后元素的质量不变，木屑中碳元素的质量为，木屑中氢元素的质量为，碳元素和氢元素的质量之和为9g+1.1g=10.1g<14.g，则木屑中一定含有氧元素。

2.答案：【实验步骤】硫酸铜（或）

【实验探究一】氢氧化钾（或KOH）；碳酸钾溶液显碱性，也能使无色酚酞溶液变红色，需排除干扰

【实验探究二】（1）③⑥（2）⑥（3）

【归纳总结】氯化钾

解析：【实验步骤】加足量水充分溶解，有白色沉淀产生，溶液呈无色，说明一定不含硫酸铜。

【实验探究一】取一定量滤液于试管中，加入足量溶液，充分振荡后，再滴加酚酞溶液，溶液呈红色，说明溶液显碱性，则原粉末中含有氢氧化钾。

碳酸钾溶液显碱性，也能使无色酚酞溶液变红色，加入足量溶液，碳酸钾能与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾，能排除碳酸钾的干扰。

【实验探究二】（1）取一定量过滤所得固体于试管中，加入足量稀HCl，充分振荡，有气泡产生，沉淀完全溶解，则沉淀中一定不含硫酸钡可能是，也可能是、的混合物，因此猜想③⑥可能成立。

（2）向（1）试管中，继续滴加足量的NaOH溶液，有白色沉淀产生，该沉淀为氯化镁与氢氧化钠溶液反应生成的氢氧化镁沉淀，同时生成氯化钠，反应的化学方程式为；说明猜想⑥成立。

【归纳总结】题目中提供的试剂均不能与氯化钾溶液反应，通过上述实验验证，原粉末中仍不能确定的成分是氯化钾。

3.答案：（1）增大反应物间的接触面积，加快反应速率

（3）氢氧化钠溶液；有气泡产生 ；

解析：（1）实验中镁条的作用是给反应物加热；氧化铁和铝粉都用粉末状的，目的是增大反应物间的接触面积加快反应速率。

（3）氢氧化钠溶液和铝反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为。

4.答案：【方案设计】（1）用带火星的木条检验，看木条是否复燃

（2）

（3）实验时在B处易发生爆炸事故

【结论】（1）

（2）

【思维拓展】（1）酸

（2）易溶于水，也能使液面上升；将NaOH溶液换成水做对比实验

解析：【方案设计】（1）由于氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条检验，看是否复燃。

（2）与NaOH反应的反应物是和NaOH，生成物是亚硫酸钠和水，再通过观察法进行配平即可。

（3）由于氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，所以加热它们的混合物容易发生爆炸。

【结论】（1）根据题中信息：一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，说明气体中含有还原性气体，在氧气、氢气和二氧化硫中只有氢气具有还原性。

（2）氢气与氧化铜反应生成铜和水，方程式是。

【思维拓展】（1）要想产生氢气必须是金属与酸反应，所以硫酸铜溶液显酸性。

（2）由于溶于水中能与水反应生成亚硫酸，也会导致试管内气压减小，使液面上升，因此要将NaOH溶液换成水做对比实验观察现象进行对比。

5.答案：【提高认识】（2）⑤④③②①

【实验探究】

【问题猜想】 HCl；NaOH和HCl会发生化学反应（或酸和碱会发生化学反应）

【设计实验】取反应后的溶液于试管中，向其中加入活泼金属Fe；金属表面产生气泡，溶液由无色变为浅绿色

【讨论交流】与NaCl也能发生反应，生成白色沉淀

【拓展应用】[或或或]

解析： 【提高认识】（2）紫甘蓝汁在不同pH的溶液中显示不同颜色，所以结合表中的数据分析可知，题述五种溶液的pH由大到小的顺序是⑤④③②①。

【实验探究】盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，反应的化学方程式为。

【问题猜想】氢氧化钠和盐酸反应时，可能恰好完全反应，可能其中的一种物质过量，所以猜想三是NaCl，HCl；盐酸能够和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，所以兴趣小组的同学一致认为猜想四不合理，原因是氢氧化钠和盐酸会发生反应而不能共存。

【设计实验】盐酸和活泼金属反应会生成氢气，因此方案可以是取反应后的溶液于试管中，向其中加入活泼金属Fe，实验现象为金属表面产生气泡，溶液由无色变为浅绿色。

【讨论交流】氯离子和银离子反应生成氯化银沉淀，所以上述方案三不可行的原因是与NaCl也能发生反应，生成白色沉淀。

【拓展应用】胃酸过多，加入的药物应该能够与盐酸反应而消耗盐酸，因此可以是碳酸氢钠，其化学式为。

6.答案：【猜想与假设】；碱

【设计与实验】Ⅰ.（2）取最后洗涤液少量，滴加适量的稀盐酸，无气泡产生

Ⅱ.（3）C；B；蓝色固体逐渐变成黑色；白色固体变蓝

解析： 【猜想与假设】碳酸钠与硫酸铜反应，生成硫酸钠和碳酸铜，碳酸铜为蓝色固体，故猜想一是固体为，理由是；碳酸钠水溶液显碱性，在水溶液中存在氢氧根离子。

【设计与实验】Ⅰ.（2）固体上残留的碳酸钠会与盐酸反应生成二氧化碳气体，若固体已洗净，则最后的洗涤液中滴加适量的稀盐酸，无气泡产生。

Ⅱ.（3）检验水要放在检验二氧化碳的前面，否则通过石灰水时携带的水蒸气会对检验水产生干扰，实验中，A中的现象为蓝色固体逐渐变成黑色，C中的现象为白色固体变蓝色。

7.答案：【实验探究1】稀盐酸；Fe、；CaO或或二者都有

【实验质疑】、

【实验探究2】（1）过滤

（2）、

（3）

（4）

【实验反思】D

解析：【实验探究1】根据溶液变成浅绿色说明有生成，没有生成；石灰水变浑浊说明有二氧化碳气体生成，故①中所加试剂为稀盐酸，样品中一定含有铁和碳酸钙，不含氧化铁；②由上层清液滴加无色酚酞变红色，可知上层清液显碱性，故样品中可能含有氢氧化钙或氧化钙或氢氧化钙和氧化钙的混合物。

【实验质疑】因为，由信息可知，也会有生成。

【实验探究2】（1）过滤可实现固液分离。

（2）3g样品用磁铁充分吸引除尽铁，剩余2.6g，故样品中含铁0.4g；加水充分溶解过滤后得到2g固体，则0.6g固体溶于水或是与水反应生成氢氧化钙，这2g固体与足量的稀盐酸反应生成的气体只有0.44g二氧化碳，根据碳酸钙和盐酸反应的化学方程式计算，可得碳酸钙的质量为1g，故固体Ⅰ中还有，因此固体Ⅰ的成分为和。

（3）烧杯A中含有的溶质为氢氧化钙，故加入碳酸钠后反应的化学方程式为

。

（4）由操作三得到1g固体可计算得出氢氧化钙的质量为0.74g，与（2）中0.6g比较可知0.6g固体是氧化钙和氢氧化钙的混合物，该“双吸剂”的固体成分为、、、和CaO。

【实验反思】A.对物质成分的探究有时需要定性与定量实验的结合，A正确；B.由分析中可知实验中氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，烧杯C中溶质有NaOH，由于加入的是过量的碳酸钠溶液，因此溶质还有，故正确；C.由实验探究1可知实验中产生的气体为氢气和二氧化碳气体两种，由实验探究2可知实验中产生的气体为二氧化碳气体，所以生成的气体成分不同，正确；D.固体物质的成分为、、、、，五种物质都与盐酸反应，反应个数多于4个，错误。

8.答案：（1）

【实验一】

【实验二】试管a中反应速率加快，试管b中无明显现象

【实验三】NaOH

【得出结论】①BC②

解析：（1）根据资料，小李可排除的气体为氯气，这是因为氯气是黄绿色气体。

【实验一】为进一步验证该气体成分，他用燃着的木条伸入收集满该气体的小试管中，只观察到木条燃得更旺，则该气体一定含。

【实验二】若要证明溶液中的对分解起催化作用，除观察到试管c中无明显现象外，还需观察到试管a中反应速率加快，试管b中无明显现象，说明氯离子不能起到催化作用。

【实验三】X溶液中溶质的化学式为NaOH，这是因为氢氧化钠和氯化铁反应生成红褐色沉淀氢氧化铁和氯化钠。

【得出结论】要证明，溶液作分解的催化剂，须满足以下两个方面的条件：

①从定性角度需观察到实验二的现象，即a中产生大量气泡，b、c中无明显现象；实验二只证明了氯化铁能改变反应速率，但不能说明氯化铁反应后化学性质没有改变，因此需要结合实验三的两个沉淀颜色来证明氯化铁的化学性质没有变。

②从定量角度需得到的关系式为，这是因为氯化铁是催化剂，反应前后质量不变。