中考化学专题复习热点题型归类科学探究题 4页

科学探究题 例1 在一次实验课上，各小组同学在不同地点找来的小石块与稀盐酸反应制取二氧化碳。此反应的化学方程式为______________________。‎ 小明发现，相邻小组气体产生的速率比自己小组的快。小明将这一情况报告老师，老师鼓励他们对此问题共同探究。‎ ‎【提出问题】影响二氧化碳气体产生速率的因素是什么？‎ ‎【作出猜想】①不同地点石块中碳酸钙含量不同；②所用盐酸的溶质质量分数不同；③还可能是______________________。‎ ‎【设计实验】(1)验证猜想①是否成立，要设计的实验：分别取大小相同、质量相同、___________的石块，加入质量相同、___________的稀盐酸进行实验。‎ ‎(2)验证猜想②是否成立，对盐酸的要求是______________________。‎ ‎【交流讨论】实验中可以通过观察气泡产生的剧烈程度，粗略地比较反应速率。若要做到精确比较，应该测量的实验数据是______________________。‎ ‎【拓展延伸】上述实验中，小明采用了控制变量的研究方法。用此方法探究“催化剂对用过氧化氢溶液制取氧气的反应速率的影响”，需要控制不变的因素有_______________(答出两点即可)等。‎ 解析 本题主要查控制变量法在科学探究中的运用。实验室常用稀盐酸和石灰石反应来制取CO2，影响CO2产生速率的因素除石块中碳酸钙的含量不同、盐酸的溶质质量分数不同外，还可能是石块的大小不同、石块的质量不同、盐酸的质量不同等因素；要验证石块中碳酸钙的含量不同对CO2产生速率的影响，可分别取大小相同、质量相同、不同地点的石块，加入质量相同、溶质质量分数相同的稀盐酸来进行实验；要验证盐酸的溶质质量分数不同对CO2产生速率的影响，所选用盐酸的溶质质量分数一定要不同；要做到精确比较化学反应速率的快慢，可通过比较相同时间内收集的二氧化碳体积，或收集相同体积二氧化碳所需的时间来进行；用控制变量法探究“催化剂对用过氧化氢溶液制取氧气的反应速率的影响”时，需要控制不变的因素有温度、过氧化氢溶液的溶质质量分数和过氧化氢溶液的质量等。‎ 答案 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑‎ ‎【作出猜想】石块大小不同(或石块质量不同、盐酸质量不同)‎ ‎【设计实验】(1)不同地点 溶质质量分数相同 (2)溶质质量分数不同 ‎【交流讨论】相同时间内收集的二氧化碳体积(或收集相同体积二氧化碳所需的时间)‎ ‎【拓展延伸】温度、溶液的溶质质量分数、溶液质量、压强 例2 小华同学用排水法收集了一大瓶沼气池中气体(图1中的A)，为了弄清它的成分，进行了有关实验。请你与他一起完成以下探究活动：‎ ‎【对气体猜想】猜想I：全部是CH4； 猜想Ⅱ：全部是CO；‎ 猜想Ⅲ：是CO和CO2的混合气体； 猜想Ⅳ：是CH4和CO2的混合气体。‎ ‎【实验和推断】将A中的气体依次通入B、C中，在D处点燃。‎ ‎(1)要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的________(填序号)“注水装置”。‎ ‎(2)若B中石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有________气体。‎ ‎(3)装置C作用是________________________。‎ ‎(4)若D处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想___________”可能成立；若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH4，理由是_______________________；要排除这种干扰可采取的措施是________________________。‎ ‎(5)采取(4)中的排除干扰措施后：若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且B中也出现浑浊，则证明“猜想________”成立。‎ 解析 (1)本题要求用注水法将瓶中气体排出，由于甲烷的密度比空气小，因此在注水排气时还应注意防止甲烷泄漏。观察图2中三装置，①普通漏斗管颈太短，易造成甲烷泄漏；③中在加入瓶中的水的液面没有没过长颈漏斗下端管口前，也会造成甲烷泄漏；②中装置可通过开、闭分液漏斗的旋钮来注水和防止甲烷泄漏。(2)B中石灰水变浑浊，则说明收集的气体中含有CO2，因为甲烷、CO均不能使澄清石灰变浑浊。(3)因为甲烷完全燃烧产生H2O和CO2，若不能除尽收集的气体中的CO2，则会对实验结果产生干扰。故C装置的作用是吸收收集的气体中的CO2，防止造成干扰。(4)B中无明显现象，则说明收集的气体中不含CO2，而D处澄清石灰变浑浊，则说明气体燃烧后产生CO2，则分析猜想可知，猜想I、Ⅱ可能成立；若有水雾，则说明气体燃烧后有H2O生成，则可排除猜想Ⅱ、Ⅲ；由于气体通过石灰水、氢氧化钠溶液后可能会带出部分水蒸气，也会使烧杯内壁出现水雾，故仅根据有水雾产生不能断定气体中一定含有甲烷，还需在点燃气体前对气体进行干燥处理。(5)B处石灰水变浑浊，说明有CO2存在，D处烧杯分别出现水雾和浑浊，说明有CH4存在，即猜想IV成立。‎ 答案 (1)② (2)CO2 (3)除去气体中的CO2 (4)I、Ⅱ 气体通过B、C装置时，会带入水蒸气(或A中导出的气体本身可能含有水蒸气) 在点燃前将气体先通过干燥装置 (5)IV 例3 )某研究性学习小组的同学在用硫酸溶液处理废锌片时发现产生的气体具有刺激性气味，这种现象引起同学们的思考和研究。‎ ‎【提出猜想】对生成的气体进行猜想：‎ 猜想1：可能是H2 ；‎ 猜想2：可能是SO2；‎ 猜想3：可能是________________。‎ ‎【查阅资料】SO2易溶于水，能与NaOH溶液反应生成Na2SO3。‎ ‎【实验方案】研究性学习小组的同学设计了下图所示的装置进行探究(夹持仪器已省略，假设装置中的反应都进行完全)。‎ ‎【问题讨论】(1)如果装置A没有明显实验现象，装置C的现象为________________，则猜想________成立。‎ ‎(2)如果装置A的现象为____________________，装置C没有明显实验现象，则猜想________成立。‎ ‎(3)猜想3成立的实验现象是________________________。‎ ‎(4)装置B中浓硫酸的作用是________________________________。‎ ‎【思维拓展】(1)实验室中可以用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，反应的化学方程式是________________________________。‎ ‎(2)小组内一同学又设计了判断SO2与NaOH溶液能否发生反应的装置(如右图)，实验时发现试管内液面上升，就得出SO2与NaOH溶液发生反应的结论，其他同学认为这一结论不严谨，理由是________________________。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，需做的对比实验________________________。‎ 解析 根据反应物Zn和稀H2SO4，依据质量守恒定律，猜想气体可能为H2，也可能是SO2，还可能是H2和SO2的混合物；设计实验时，若A中无明显现象，说明没有SO2，气体是H2，故C中黑色粉末变成红色，猜想1成立；若气体为SO2，SO2能与NaOH溶液反应生成Na2SO3，A中的红色会变浅或褪去，猜想2成立；若猜想3成立，则A中的红色会变浅或褪去，同时C中的黑色粉末也会变成红色。浓硫酸具有吸水性，可用来干燥气体；因为SO2也能溶于水，即使SO2不与NaOH反应，试管内的液面也会上升，可设计另一对比实验，把NaOH溶液换成水(其他条件不变)，看哪一装置中液体上升程度大，得以判断。‎ 答案 【提出猜想】H2和SO2(写名称也可)‎ ‎【问题讨论】(1)黑色粉末变红色 1 (2)溶液红色变浅(或溶液红色变无色) 2 (3)装置A中溶液红色变浅(或溶液红色变无色)，装置C中黑色粉末变红色 (4)干燥气体(或吸收气体中的水蒸气) ‎ ‎【思维拓展】(1)SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O (2)SO2易溶于水，也能使液面上升 用(等体积的)水代替NaOH溶液进行实验 例4 某研究小组在学习氧气的化学性质时发现：铁丝燃烧没有火焰，蜡烛燃烧却有明亮的火焰。该小组同学进行了如下探究。‎ ‎(1)写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式：__________________。‎ ‎(2)探究一：蜡烛燃烧产生火焰的原因是什么？‎ 点燃蜡烛，将金属导管一端伸入内焰，导出其中物质，在另一端管口点燃，也有火焰产生(如右图所示)。由此可知：蜡烛燃烧产生的火焰是______(填“固态”或“气态”)物质燃烧形成的。‎ ‎(3)探究二：物质燃烧产生火焰的根本原因是什么？‎ ‎【查阅资料】 ‎ 物质 熔点╱℃‎ 沸点╱℃‎ 燃烧时温度╱℃‎ 石蜡 ‎50~70‎ ‎300~550‎ 约600‎ 铁 ‎1535‎ ‎2750‎ 越1800‎ 钠 ‎97.8‎ ‎883‎ 越1400‎ 由上表可知：物质燃烧能否产生火焰与其___________(填“熔点”或“沸点”)和燃烧时温度有关。由此推测：钠在燃烧时，________(填“有”或“没有”)火焰产生。‎ ‎(4)木炭在氧气中燃烧没有火焰，但生活中木炭燃烧时会产生火焰，其原因可能是________________________。‎ 解析 铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁；蜡烛燃烧产生明亮的火焰，通过对比实验，将金属导管伸入内焰，导出其中的物质，在另一端管口点燃，也会产生火焰，因此燃烧的物质是石蜡蒸气，由此可说明蜡烛燃烧时产生的火焰是由气态物质燃烧形成的；分析表中数据不难发现石蜡和钠燃烧的温度都大于其沸点，故钠在燃烧时也会产生火焰；木炭在燃烧过程中因氧气不足会生成一氧化碳气体，气体燃烧时会产生火焰。‎ 答案 (1)3Fe+2O2Fe3O4 (2)气态 (3)沸点 有 (4)木炭燃烧过程中产生的CO等可燃性气体继续燃烧产生了火焰(其他合理答案均可)‎ 例5 在化学课上，甲同学将燃烧的钠迅速伸入到盛有CO2的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上附粘附着白色物质。‎ ‎【提出问题】黑色颗粒和白色物质是什么？‎ ‎【进行猜想】甲认为黑色颗粒是________，白色物质可能是Na2O或________；乙同学还认为白色物质是氢氧化钠。 ‎ ‎ 甲同学立刻认为乙同学的猜想是错误的，其理由是________________。‎ ‎【查阅资料】氧化钠为白色粉末，溶于水生成氢氧化钠：Na2O+H2O=2NaOH。‎ ‎【实验探究】甲同学对白色物质进行实验探究。‎ 实验方案 实  验  操  作 实验现象 结 论 方案1‎ 取样品少量于试管中，加入适量水，振荡，样品 全部溶于水，向其中加入无色酚酞试液 溶液变成红色 白色物质 为Na2O 方案2‎ ‎①取样品少量于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入过量的CaCl2溶液 出现白色沉淀 白色物质 是_______‎ ‎②静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液 无明显现象 ‎【反思评价】丙同学认为方案1得到的结论不正确，理由是________________。‎ ‎【得出结论】钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为________________________。‎ 通过以上探究，你还能获得哪些结论，请写出两条。‎ ‎①________________________，②________________________。 ‎ 解析 Na在CO2中燃烧，根据元素守恒，反应物中只有Na、C、O三种元素，因此生成的白色固体不可能是NaOH，可能是Na2O或Na2CO3或二者的混合物，黑色固体只能是单质炭粉；方案1中的结论不正确，因为Na2CO3 溶液也会使酚酞溶液变红；方案2中加入过量的CaCl2溶液，出现白色沉淀，说明含有Na2CO3，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液无明显现象，说明没有OH－，从而推出没有Na2O，因此白色物质只有Na2CO3。根据Na能在CO2中燃烧，可分析得出：燃烧不一定要有氧气参加、CO2在一定条件下能支持燃烧、金属Na着火不能用CO2灭火、金属Na与CO2的反应属于置换反应等结论。‎ 答案 【进行猜想】 炭[C]    Na2CO3或Na2O、Na2CO3  反应物中无氢元素(或违背质量守恒定律，答案合理即可)‎ ‎【实验探究】Na2CO3   ‎ ‎【反思评价】Na2CO3 溶液显碱性，也会使酚酞变红 ‎【得出结论】4Na+3CO22Na2CO3+C 燃烧不一定要有氧气参加；CO2在一定条件下能支持燃烧；金属Na着火不能用CO2灭火；金属Na与CO2的反应属于置换反应等，合理即可