专题19
混合物成分的探究
一．
复习目标
1.知识回顾、思维建构、方法、能力提升几个层面
2.知道混合物探究的一般流程，了解混合物探究题型及特点
3.学会根据题目的探究要求运用所学知识进行合理探究推理
4.积累、培养良好审题、解题方法和习惯和逻辑思维能力
知识回顾
1.常见气体的检验
气体
检验方法
实验现象及结论
O2
用带火星的木条伸入气体中
NH3
用湿润的红色石蕊试纸伸入气体中
CO2
通过澄清石灰水
2.常见离子的检验
离子
检验方法
现象
H+
①滴入紫色石蕊溶液
②加入锌粒
③用pH试纸测pH
①
②
③
N
滴入碱液加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体
OH-
①滴入无色酚酞溶液
②滴入紫色石蕊溶液
③用pH试纸测pH
①
②
③
S
滴入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸
Cl-
滴入AgNO3溶液和稀硝酸
C(或HC)
滴入盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水
Ag+
取少量试剂滴加少量NaCl溶液和稀硝酸
Ba2+
取少量试剂滴加少量Na2SO4溶液和稀硝酸
二、典型例题及变式训练
1.气体类
【例1】为了检验一瓶气体的成分，它是由氢气、二氧化碳、一氧化碳中的一种或几种组成，某兴趣小组实验前查阅了资料，知道了浓硫酸（B瓶）可以吸收水蒸气干燥气体，并用如图所示装置进行实验：
（1）将该混合气体通过A瓶盛有足量澄清石灰水的瓶中，未出现白色沉淀，说明混合气体不含
。兴趣小组对混合气体组成提出以下猜想，请补充完整。
猜想一：H2；猜想二：CO；猜想三：
。
（2）在整个检验过程中，当观察到C装置现象
和D装置澄清石灰水变浑浊时，才能证明混合气体中一定含有一氧化碳气体，从而证明猜想一不成立。请写出装置D的化学反应方程式：
。
（3）兴趣小组为了证明猜想三不成立，在C、D装置之间增加一个装置证明还原产物不含
。从而证明猜想二成立。
（4）为安全起见，点燃可燃性气体时首先要
。上述实验的尾气不能直接排放到空气中，请你说出一种处理尾气的方法：
。
【答案】
（1）二氧化碳；H2、CO（2）黑色固体变成红色；Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O
（3）水（4）验纯；点燃
【考点】常见气体的检验
【解析】【解答】（1）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以将该混合气体通过A瓶盛有足量澄清石灰水的瓶中，未出现白色沉淀，说明混合气体不含二氧化碳，猜想一：H2；猜想二：CO；猜想三：H2、CO；（2）一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，当观察到C装置现象黑色固体变成红色和D装置澄清石灰水变浑浊时，才能证明混合气体中一定含有一氧化碳气体二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；（3）猜想三中含有氢气，氢气的还原产物是水，所以在C、D装置之间增加一个装置证明还原产物不含水；（4）可燃性气体和助燃性气体点燃可能发生爆炸，一氧化碳有毒，所以为安全起见，点燃可燃性气体时首先要验纯，上述实验的尾气不能直接排放到空气中，处理尾气的方法是：点燃。
【思路分析】（1）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊及实验现象进行分析
（2）根据氧化铜是黑色的，铜粉是红色的，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙和水分析
（3）根据氢气还原氧化物后有水生成分析
（4）根据可燃性气体点燃前要验纯分析
【变式训练】
1.某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两种．为确认其组成，某同学取一定量该气体按如图所示装置进行实验（假设每步都充分反应或吸收），结果装置①中无明显变化，装置③增重1.8g，装置④增重2.2g．下列关于气体X成分的分析中，错误的是（
）
A.
一定没有二氧化碳
B.
可能含有甲烷和氢气
C.
可能只有甲烷
D.
可能含有氢气和一氧化碳
2.固体类
【例2】某固体可能含有CaCl2、Na2SO4、CuSO4、KNO3、Na2CO3中的一种或几种，现对其进行如下实验：
①取少量固体于试管中，加适量蒸馏水，固体完全溶解得无色透明溶液；
②在①所得溶液中，滴加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀。过滤后，在白色沉淀中加过量稀盐酸，沉淀部分溶解，且有气泡产生。
下列对原固体成分的说法正确的是（
）
A.一定有Na2CO3和Na2SO4
,
可能有KNO3、CuSO4、CaCl2
B.
一定有Na2CO3
，Na2SO4和CuSO4两种物质中至少有一种
C.
一定有Na2CO3和Na2SO4
,
不含CaCl2
,可能有KNO3
D.
一定有Na2CO3和Na2SO4
,不含CuSO4和CaCl2
,可能有KNO3
【答案】
D
【考点】酸的化学性质，碱的化学性质，盐的化学性质，复分解反应及其应用，物质的鉴别、推断
【解析】【解答】
①取少量固体于试管中，加适量蒸馏水，固体完全溶解得无色透明溶液；
则物质中一定不含硫酸铜，氯化钙和碳酸钠、硫酸钠不共存，
②在①所得溶液中，滴加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀。则可能含有硫酸钠和碳酸钠中的一种或两种，过滤后，在白色沉淀中加过量稀盐酸，沉淀部分溶解，且有气泡产生。
说明既含有硫酸钠也还有碳酸钠，，故一定含有硫酸钠和碳酸钠，一定不含硫酸铜和氯化钙，可能含有硝酸钾
故答案为：D
【思路分析】此类题，先根据题意排除有色物质，然后根据钙离子与硫酸根离子和碳酸根离子不共存，硫酸根离子和碳酸离子与钡离子能形成沉淀，硫酸钡不溶于稀盐酸，碳酸钡溶于稀盐酸，据此分析
【变式训练】
2.某白色固体可能由BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na?SO4中的一种或几种物质组成。某兴趣小组的同学为确定该白色固体的成分，进行了如下的实验探究，请你参与并回答。
相关问题初步探究：小金同学设计的实验过程及现象如图所示：
【查阅资料】BaCl2溶液显中性。
（1）【初步结论】原白色固体中一定有的物质是
；一定没有的物质是
。
（2）M溶液中的溶质一定有
，一定没有氯化钡。
（3）【交流讨论】小英同学认为：无色溶液M变红色，说明溶液M中含有碱性物质，但不能由此推导出原固体物质中是否含有氢氧化钠。若要进一步确定，需对溶液M继续进行探究。
【提出问题】无色溶液M中有氢氧化钠吗？
【猜想与假设】猜想一：有NaOH；猜想二：没有NaOH。
【探究与结论】
实验步骤
实验现象
实验结论
A.取无色溶液M于试管中，加入过量的氯化钡溶液，振荡，静置
证明溶液M中有碳酸钠并被除尽
B.取实验A所得上层清液于试管中，加入酚酞溶液
猜想一正确
溶液类
【例3】向某盐酸和氯化镁的混合溶液中加入某浓度的氢氧化钠溶液，产生沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的质量关系如图所示。下列说法错误的是（
）
A.
a点溶液中滴入紫色石蕊试液变红
B.
d点溶液中含有两种溶质
C.
整个变化过程中氯离子数目没有改变
D.bc段（不含b点）反应的化学方程式为：
MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
【答案】
B
【考试方向】复分解反应及其应用
【解析】【解答】向某盐酸和氯化镁的混合溶液中加入某浓度的氢氧化钠溶液，氢氧化钠先和盐酸反应生成氯化钠和水，后和氯化镁反应生成白色沉淀氢氧化镁和氯化钠；显酸性溶液能使石蕊试液变红色。根据以上分析可知：A、a点溶液中含有没有反应的盐酸，溶液显酸性，滴入紫色石蕊试液变红，故A不符合题意；
B、d点时，氢氧化钠与盐酸、氯化镁恰好完全反应，溶液中含有一种溶质，即反应生成的氯化钠，故B符合题意；
C、整个变化过程中，氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水，和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，因此氯离子数目没有改变，故C不符合题意；
D、bc段（不含b点），氯化镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为：MgCl2+2NaOH＝Mg（OH）2↓+2NaCl，故D不符合题意。
故答案为：B。
【思路分析】
解答本题先要明了氢氧化钠加入到盐酸和氯化镁混合溶液中后，氢氧化钠先与盐酸发生中和反应，等盐酸反应完全后，氢氧化钠再与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀。因此在b点，表示盐酸恰好反应完全，然后氯化镁开始与氢氧化钠反应，d点表示氯化镁恰好与氢氧化钠反应完全。
【变式训练】
3.某无色溶液由澄清石灰水、盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液中的两种溶液组成。
（1）若取适量样品溶液放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液呈无色。则溶液的组成是盐酸和氯化钠溶液（填名称）。
（2）若取适量样品溶液放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液呈红色，再向试管中加入过量的氢氧化钙溶液，观察到有沉淀产生，该反应的化学方程式为
；由此可知该样品中
一定含有的物质是
（填化学式）。过滤，滤液仍为红色，滤液中除酚酞以外，还一定含有的溶质为
（填化学式）。
（3）在（2）的基础上，为确定样品溶液的组成，取适量样品溶液放入试管中，滴加过量的氯化钙溶液（氯化钙溶液呈中性），再滴加酚酞溶液，若溶液呈无色，证明样品中还含有
（填化学式）。
三.自主检测
1.市面上出售的“水壶一次净”能较好地除去水壶中的水垢，为确定它的成分和使用范围，某同学通过以下实验进行探究：
（1）取少量样品加入锌粒后，有气泡产生，生成的气体可燃烧并产生淡蓝色火焰．（2）另取少量样品滴加硝酸银后，出现白色沉淀，再滴加稀硝酸沉淀不消失．经实验，该同学关于“水壶一次净”的下列结论与推断中合理的是（
）
A.主要成分是盐酸，实验（1）多余
B.主要成分是盐酸，实验（2）多余
C.主要成分是盐酸，对金属无腐蚀作用，可放心使用
D.主要成分是盐酸，对金属有腐蚀作用，应适量使用
2.某黑色固体粉末可能是Fe、FeO，CuO，C中一种或几种．为了探究其成分，小明同学按照如图所示流程进行了实验．
关于该实验有以下说法正确的是（?
）
A.若溶液甲呈浅绿色，则原黑色固体粉末中一定含有Fe
B.若步骤Ⅱ中无明显现象，则固体乙中最多有五种物质
C.若步骤Ⅱ中有红色固体析出，则固体乙中一定无CuO
D.若固体乙呈红色，则原固体中一定含有Fe和CuO
3.某同学对一种无色溶液的成分进行探究：他先取出少量样品，向样品中加入稀盐酸，没有任何现象；再向溶液中加入了少量的BaCl2溶液，结果产生了白色沉淀，由此他能得出的结论是（
）
A.?一定含有Ag+??????
???
B.?一定含有SO42﹣??????????
C.?一定含有Ag+或SO42﹣????????
D.?一定含有CO32﹣
4.某混合气体由CO、CO2、SO2三种气体组成,某兴趣小组对此进行了相关实验。
查阅资料①SO2能使品红溶液褪色;②SO2易与高锰酸钾溶液反应而被吸收,并能使其褪色;③SO2能使氢氧化钡溶液和澄清石灰水变浑浊;④CO和CO2均不能使品红溶液褪色,也不与高锰酸钾溶液反应。
实验研究为验证这三种气体,同学们设计并进行如下实验:
图Z17-1
事实与结论通过实验验证了以上三种气体都存在。
(1)装置A的作用是 。?
(2)能证明气体中含有CO2的现象是?
。 ?
反思与评价
(3)若装置按C→D→A→B→E的顺序连接,则无法验证的气体是 。?
(4)有同学提出上述原装置中省略装置D也能达到实验目的,你认为该同学的设计有无道理并说明理由:
。
5.请结合下列实验装置,回答问题。
图Z16-5
(1)写出图中仪器a的名称: 。?
(2)实验室用加热高锰酸钾制取并收集氧气,应选择的装置为 (填序号,下同),发生反应的化学方程式为
。?
(3)实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,应选择的发生装置为 。有学生对此反应后的溶液感兴趣,他取适量反应后过滤的滤液,逐滴滴入碳酸钠溶液(碳酸钠溶液显碱性),并用pH传感器连续监测,得到如下曲线图(纵坐标为pH,横坐标为时间):?
图Z16-6
①请分析图,写出AB段内发生的化学反应方程式:
。?
②图中CD段上升的原因你认为是?
。?专题19
混合物成分的探究
一．
复习目标
1.知识回顾、思维建构、方法、能力提升几个层面
2.知道混合物探究的一般流程，了解混合物探究题型及特点
3.学会根据题目的探究要求运用所学知识进行合理探究推理
4.积累、培养良好审题、解题方法和习惯和逻辑思维能力
知识回顾
1.常见气体的检验
气体
检验方法
实验现象及结论
O2
用带火星的木条伸入气体中
若带火星的木条复燃,则为O2
NH3
用湿润的红色石蕊试纸伸入气体中
若试纸变蓝,则为NH3
CO2
通过澄清石灰水
澄清石灰水变浑浊,即为CO2
2.常见离子的检验
离子
检验方法
现象
H+
①滴入紫色石蕊溶液
②加入锌粒
③用pH试纸测pH
①紫色石蕊溶液变红
②有气泡冒出
③pH<7
N
滴入碱液加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体
有刺激性气味的气体放出,红色石蕊试纸变蓝
OH-
①滴入无色酚酞溶液
②滴入紫色石蕊溶液
③用pH试纸测pH
①无色酚酞溶液变红
②紫色石蕊溶液变蓝
③pH>7
S
滴入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸
产生不溶于稀硝酸的白色沉淀
Cl-
滴入AgNO3溶液和稀硝酸
产生不溶于稀硝酸的白色沉淀
C(或HC)
滴入盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水
澄清石灰水变浑浊
Ag+
取少量试剂滴加少量NaCl溶液和稀硝酸
产生不溶于稀硝酸白色沉淀
Ba2+
取少量试剂滴加少量Na2SO4溶液和稀硝酸
产生不溶于稀硝酸白色沉淀
二、典型例题及变式训练
1.气体类
【例1】为了检验一瓶气体的成分，它是由氢气、二氧化碳、一氧化碳中的一种或几种组成，某兴趣小组实验前查阅了资料，知道了浓硫酸（B瓶）可以吸收水蒸气干燥气体，并用如图所示装置进行实验：
（1）将该混合气体通过A瓶盛有足量澄清石灰水的瓶中，未出现白色沉淀，说明混合气体不含
二氧化碳。兴趣小组对混合气体组成提出以下猜想，请补充完整。
猜想一：H2；猜想二：CO；猜想三：H2、CO。
（2）在整个检验过程中，当观察到C装置现象
黑色固体变成红色
和D装置澄清石灰水变浑浊时，才能证明混合气体中一定含有一氧化碳气体，从而证明猜想一不成立。请写出装置D的化学反应方程式：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O。
（3）兴趣小组为了证明猜想三不成立，在C、D装置之间增加一个装置证明还原产物不含
水
。从而证明猜想二成立。
（4）为安全起见，点燃可燃性气体时首先要
验纯
。上述实验的尾气不能直接排放到空气中，请你说出一种处理尾气的方法：
点燃
。
【变式训练】
1.某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两种．为确认其组成，某同学取一定量该气体按如图所示装置进行实验（假设每步都充分反应或吸收），结果装置①中无明显变化，装置③增重1.8g，装置④增重2.2g．下列关于气体X成分的分析中，错误的是（
B
）
A.
一定没有二氧化碳
B.
可能含有甲烷和氢气
C.
可能只有甲烷
D.
可能含有氢气和一氧化碳
2.固体类
【例2】某固体可能含有CaCl2、Na2SO4、CuSO4、KNO3、Na2CO3中的一种或几种，现对其进行如下实验：
①取少量固体于试管中，加适量蒸馏水，固体完全溶解得无色透明溶液；
②在①所得溶液中，滴加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀。过滤后，在白色沉淀中加过量稀盐酸，沉淀部分溶解，且有气泡产生。
下列对原固体成分的说法正确的是（D
）
A.一定有Na2CO3和Na2SO4
,
可能有KNO3、CuSO4、CaCl2
B.
一定有Na2CO3
，Na2SO4和CuSO4两种物质中至少有一种
C.
一定有Na2CO3和Na2SO4
,
不含CaCl2
,可能有KNO3
D.
一定有Na2CO3和Na2SO4
,不含CuSO4和CaCl2
,可能有KNO3
【变式训练】
2.某白色固体可能由BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na?SO4中的一种或几种物质组成。某兴趣小组的同学为确定该白色固体的成分，进行了如下的实验探究，请你参与并回答。
相关问题初步探究：小金同学设计的实验过程及现象如图所示：
【查阅资料】BaCl2溶液显中性。
（1）【初步结论】原白色固体中一定有的物质是碳酸钠和氯化钡
；一定没有的物质是
硫酸钠
。
（2）M溶液中的溶质一定有碳酸钠，一定没有氯化钡。
（3）【交流讨论】小英同学认为：无色溶液M变红色，说明溶液M中含有碱性物质，但不能由此推导出原固体物质中是否含有氢氧化钠。若要进一步确定，需对溶液M继续进行探究。
【提出问题】无色溶液M中有氢氧化钠吗？
【猜想与假设】猜想一：有NaOH；猜想二：没有NaOH。
【探究与结论】
实验步骤
实验现象
实验结论
A.取无色溶液M于试管中，加入过量的氯化钡溶液，振荡，静置
产生少量白色沉淀
证明溶液M中有碳酸钠并被除尽
B.取实验A所得上层清液于试管中，加入酚酞溶液
溶液变红
猜想一正确
溶液类
【例3】向某盐酸和氯化镁的混合溶液中加入某浓度的氢氧化钠溶液，产生沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的质量关系如图所示。下列说法错误的是（
B
）
A.
a点溶液中滴入紫色石蕊试液变红
B.
d点溶液中含有两种溶质
C.
整个变化过程中氯离子数目没有改变
D.bc段（不含b点）反应的化学方程式为：
MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
【变式训练】
3.某无色溶液由澄清石灰水、盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液中的两种溶液组成。
（1）若取适量样品溶液放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液呈无色。则溶液的组成是盐酸和氯化钠溶液（填名称）。
（2）若取适量样品溶液放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液呈红色，再向试管中加入过量的氢氧化钙溶液，观察到有沉淀产生，该反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH；由此可知该样品中
一定含有的物质是Na2CO3（填化学式）。过滤，滤液仍为红色，滤液中除酚酞以外，还一定含有的溶质为Ca(OH)2和NaOH（填化学式）。
（3）在（2）的基础上，为确定样品溶液的组成，取适量样品溶液放入试管中，滴加过量的氯化钙溶液（氯化钙溶液呈中性），再滴加酚酞溶液，若溶液呈无色，证明样品中还含有
NaCl
（填化学式）。
三.自主检测
1.市面上出售的“水壶一次净”能较好地除去水壶中的水垢，为确定它的成分和使用范围，某同学通过以下实验进行探究：
（1）取少量样品加入锌粒后，有气泡产生，生成的气体可燃烧并产生淡蓝色火焰．（2）另取少量样品滴加硝酸银后，出现白色沉淀，再滴加稀硝酸沉淀不消失．经实验，该同学关于“水壶一次净”的下列结论与推断中合理的是（
D
）
A.主要成分是盐酸，实验（1）多余
B.主要成分是盐酸，实验（2）多余
C.主要成分是盐酸，对金属无腐蚀作用，可放心使用
D.主要成分是盐酸，对金属有腐蚀作用，应适量使用
2.某黑色固体粉末可能是Fe、FeO，CuO，C中一种或几种．为了探究其成分，小明同学按照如图所示流程进行了实验．
关于该实验有以下说法正确的是（?D
）
A.若溶液甲呈浅绿色，则原黑色固体粉末中一定含有Fe
B.若步骤Ⅱ中无明显现象，则固体乙中最多有五种物质
C.若步骤Ⅱ中有红色固体析出，则固体乙中一定无CuO
D.若固体乙呈红色，则原固体中一定含有Fe和CuO
3.某同学对一种无色溶液的成分进行探究：他先取出少量样品，向样品中加入稀盐酸，没有任何现象；再向溶液中加入了少量的BaCl2溶液，结果产生了白色沉淀，由此他能得出的结论是（
B?
）
A.?一定含有Ag+??????
???
B.?一定含有SO42﹣??????????
C.?一定含有Ag+或SO42﹣????????
D.?一定含有CO32﹣
4.某混合气体由CO、CO2、SO2三种气体组成,某兴趣小组对此进行了相关实验。
查阅资料①SO2能使品红溶液褪色;②SO2易与高锰酸钾溶液反应而被吸收,并能使其褪色;③SO2能使氢氧化钡溶液和澄清石灰水变浑浊;④CO和CO2均不能使品红溶液褪色,也不与高锰酸钾溶液反应。
实验研究为验证这三种气体,同学们设计并进行如下实验:
图Z17-1
事实与结论通过实验验证了以上三种气体都存在。
(1)装置A的作用是检验并吸收二氧化硫,排除对二氧化碳的验证产生干扰。?
(2)能证明气体中含有CO2的现象是B中品红不褪色,C中溶液变浑浊。 ?
反思与评价
(3)若装置按C→D→A→B→E的顺序连接,则无法验证的气体是)CO2、SO2。?
(4)有同学提出上述原装置中省略装置D也能达到实验目的,你认为该同学的设计有无道理并说明理由:有道理,CO2气体对CO气体的实验没有干扰。
5.请结合下列实验装置,回答问题。
图Z16-5
(1)写出图中仪器a的名称:酒精灯。?
(2)实验室用加热高锰酸钾制取并收集氧气,应选择的装置为AC或AD (填序号,下同),发生反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。?
(3)实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,应选择的发生装置为
B
。有学生对此反应后的溶液感兴趣,他取适量反应后过滤的滤液,逐滴滴入碳酸钠溶液(碳酸钠溶液显碱性),并用pH传感器连续监测,得到如下曲线图(纵坐标为pH,横坐标为时间):?
图Z16-6
①请分析图,写出AB段内发生的化学反应方程式:Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O。?
②图中CD段上升的原因你认为是滴入过量的碱性碳酸钠溶液,使溶液的碱性逐渐增强(合理即可)。
