中考化学复习热点题型科学探究题 5页

实验探究题 例1 某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动。以下是教学片段，请你参与学习并帮助填写空格(包括表中空格)。‎ ‎【演示实验】将一定量的稀H2SO4加入到盛有NaOH溶液的小烧杯中。‎ ‎【学生板演】该反应的化学方程式_________________。‎ ‎【提出问题】实验中未观察到明显现象，部分同学产生了疑问：反应后溶液中溶质是什么呢?‎ ‎【假设猜想】针对疑问，太家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下：‎ 猜想一：只有Na2SO4 猜想二：有Na2SO4和H2SO4‎ 猜想三：有Na2SO4和NaOH 猜想四：有Na2SO4、H2SO4和NaOH 乙组同学对以上猜想提出质疑，认为有一种猜想是不合理的。不合理的猜想是______。‎ ‎【实验探究】(1)丙组同学取烧杯中的溶液少量于试管中，滴加几滴CuSO4溶液，无明显变化，溶液中一定没有_________________。‎ ‎(2)为了验证其余猜想，各学习小组利用烧杯中的溶液，并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaC12溶液、Na2CO3溶液，进行如下三个方案的探究。‎ 实验方案 测溶液pH 滴加Na2CO3溶液 滴加BaC12溶液 实验操作 实验现象 试纸变色，对比比色卡，pH＜7‎ ‎_________________‎ 产生白色沉淀 实验结论 溶液中有H2SO4‎ 溶液中有H2SO4‎ 溶液中有H2SO4‎ ‎【得出结论】通过探究，全班同学一致确定猜想二是正确的。‎ ‎【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定。同时指出【实验探究】(2)中存在两处明显错误，请大家反思。同学们经过反思发现了这两处错误：‎ ‎(1)实验操作中的错误是_________________。‎ ‎(2)实验方案中也有一个是错误的，错误的原因是_________________。‎ 解析 本题考查酸和碱发生中和反应的实验探究。稀H2SO4和NaOH发生中和反应生成Na2SO4 和H2O，反应后溶液中溶质的成分是由“反应中反应物的相对多少”决定的，根据“反应中反应物的相对多少”可推知反应后溶液中溶质的成分有三种情况：一是稀H2SO4和NaOH恰好完全反应，反应后溶液中溶质只有Na2SO4；二是反应中稀H2SO4过量，NaOH已完全反应，反应后溶液中溶质为Na2SO4和H2SO4；三是反应中NaOH过量，稀硫酸已完全反应，反应后溶液中溶质为Na2SO4和NaOH；只要条件具备，反应充分彻底，反应物中的H2SO4和NaOH不可能同时剩余，故猜想四一定错误；反应后的溶液中如果含有NaOH，滴加CuSO4溶液后，NaOH和CuSO4反应会生成蓝色的Cu(OH)2沉淀，而实验中无明显变化，可推知反应后的溶液中一定没有NaOH；如果反应后溶液中存在H2SO4，滴加Na2CO3溶液后会有二氧化碳气体生成；对于H2SO4的验证可依据“酸的通性”进行实验方案的设计，题中方案一和方案二正是基于上述原理进行的正确设计，但方案一中“将pH试纸浸入溶液中进行测定”是一个明显的错误操作，这样做会导致待测液被污染；而方案三显然是设计错误，因为BaC12溶液与Na2SO4和H2SO4都能反应生成BaSO4白色沉淀，所以不能通过“产生白色沉淀”‎ 这一现象确定H2SO4的存在。‎ 答案 【学生板演】H2SO4+2NaOH=Na2SO4 +2H2O ‎【假设猜想】猜想四 ‎【实验探究】(1)NaOH或氢氧化钠 (2)有气泡产生 ‎【评价反思】(1)pH试纸浸入溶液中 (2)BaC12与Na2SO4反应也会生成白色沉淀，不能证明一定有H2SO4存在(其他合理答案均可)‎ 例2 某研究性学习小组查阅资料得知：焦炭(主要成分是碳单质，杂质不与水反应)与水蒸气在高温条件下反应，能产生一种俗称为水煤气的气体燃料(水煤气中不含甲烷等有机物)。为探究水煤气的成份，该小组开展了如下活动：‎ ‎(1)设计焦炭与水蒸气反应的装置，见图1(图中夹持仪器和加热仪器已省略)。‎ ‎(2)作出假设：依据所学知识分析，水煤气中一定含有水蒸气，可能含有H2、CO、CO2。‎ ‎(3)实验探究：同学们为探究水煤气的成份，设计了如下实验装置(图2)并进行实验。‎ 请分析图2所示装置的实验原理，填写下表中的空格：‎ 仪器编号 所盛试剂的名称 试剂或装置的作用 A B C D ‎(4)结果分析：实验证明水煤气中有H2、CO、CO2。‎ ‎①能证明CO2存在的现象是________________________________。‎ ‎②能证明CO存在的现象是________________________________。‎ ‎③能证明H2存在的现象是________________________________。‎ ‎(5)交流反思：同学们在反思实验结果时发现图2所示实验存在缺陷，请你分析造成此实验缺陷的原因：___________________，对此你提出的改进措施是_________________。‎ 解析 (3)A中盛放澄清石灰水，可检验并吸收水煤气中的CO2；B中应盛放浓硫酸，可吸收进入B中气体的水蒸气；C中可通过燃烧使H2、CO分别转化为H2O、CO2，通过干冷烧杯中有无水珠产生，可检验水煤气中是否有H2，D中，通过澄清石灰水是否变浑浊，可检验水煤气中是否有CO。(4)①A中的澄清石灰水变浑浊，可证明水煤气中有CO2存在；②D中的澄清石灰水变浑浊，可证明水煤气中有CO存在；③C中烧杯内壁有水珠，可证明水煤气中有H2存在。(5)因为Ca(OH)2微溶于水，故A溶液中含Ca(OH)2的量太少，可能没有将水煤气中的CO2完全吸收，从而干扰对CO的检验，改进的方法是在A、B之间加盛有NaOH溶液的洗气装置及检验CO2是否吸收完全的盛有澄清石灰水的洗气装置。‎ 答案 (3)(本题的陈述性答案只要合理即可)‎ 仪器编号 所盛试剂的名称 试剂或装置的作用 A 澄清石灰水 ‎[或Ca(OH)2溶液]‎ 检出并吸收水煤气中的CO2(只要答出“检出CO2”即可)‎ B 浓硫酸 ‎(或浓H2SO4)‎ 吸收进入B中气体的水蒸气(或吸水、干燥气体等)‎ C 检出水煤气中的H2，并将水煤气中的CO转变为CO2‎ D 检出水煤气中的CO ‎(4)①A中的澄清石灰水变浑浊(或洗气瓶中的澄清石灰水变浑浊) ②D中的澄清石灰水变浑浊(或烧杯中的澄清石灰水变浑浊) ③干冷烧杯内壁有水珠(或C中烧杯内壁有水珠) (5)Ca(OH)2溶解度较小，A中澄清石灰水可能不能将水煤气中的CO2完全吸收，从而干扰对CO的检验 在A、B之间依序连接装有NaOH溶液、澄清石灰水的洗气装置(或将从A中出来的气体依序通过NaOH溶液、澄清石灰水)‎ 例3 小娜及学习小组的同学在老师的指导下对黄铜中铜和锌的含量及其性质展开了探究。‎ ‎【查阅资料】HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3，AgCl是一种白色沉淀，这个反应在化学上用于检验和鉴别。‎ ‎【提出问题】测定黄铜中锌、铜的质量分数。‎ ‎【实验原理及实验方案设计】(略)。‎ ‎【探究实验】1.先将黄铜在热碱液中浸泡一段时间，以除去表面的油污。然后再放在稀盐酸中浸泡片刻，其目的是_________________________。用蒸馏水清洗干净，干燥，取少量研碎，称取质量为ag。‎ ‎2.将ag试样放入小烧杯中，加入足量稀盐酸，搅拌使其充分反应。‎ ‎3.将小烧杯中的混合物过滤，_____________(请将此实验步骤补充完整)。‎ ‎4.称取固体的质量为bg。‎ ‎5.计算出黄铜中锌和铜的质量分数。‎ ‎【反思与评价】在步骤1中，若试样用蒸馏水洗涤之后，不干燥，则计算出合金中锌的质量分数将_________(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。‎ ‎【拓展探究】1.重复【探究实验】步骤1。‎ ‎2.将ag试样放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反应后过滤，得到固体和蓝色滤液，并对滤液的组成进行探究。‎ ‎(1)锌和硝酸银溶液反应的化学方程式是________________________。‎ ‎(2)同学们对蓝色滤液中所含的溶质做出多种猜想，其中只有两种猜想可能成立，这两种猜想是：①溶质为硝酸锌和硝酸铜；②溶质为______________。‎ ‎(3)设计两种实验方案来验证以上猜想。‎ 方案 实验操作 实验现象 结论 方案一 取少量滤液于试管中，在滤液中插入一根铜丝 ‎________________‎ 猜想①成立 ‎________________‎ 猜想②成立 方案二 ‎_________________________‎ ‎________________‎ 猜想①成立 ‎________________‎ 猜想②成立 解析 【探究实验】1.实验中将黄铜放在稀盐酸中浸泡的主要目的是除去合金表面的氧化膜，因为稀盐酸可与金属氧化物反应生成可溶性盐酸盐(或氯化物)。3.小烧杯中的混合物是未与硫酸反应的固体铜和生成的硫酸锌溶液，过滤后可将固体铜和硫酸锌溶液分离。根据第(4)步中“称取固体的质量为bg”可推测过滤后应该进行的操作是洗涤固体铜表面残留的硫酸锌溶液并对固体铜进行干燥。【反思与评价】在步骤1中，若试样用蒸馏水洗涤之后，不干燥，会导致称取固体的质量偏大，则测出的合金中铜的质量分数偏小，而计算出的合金中锌的质量分数则偏大。【拓展探究】1.注意“重复【探究实验】步骤‎1”‎是指另取样品重新进行除油和除氧化膜，跟前面进行的【探究实验】已无关。2.(1)锌和硝酸银溶液反应生成银和硝酸锌。(2)黄铜样品的成分为铜、锌合金，根据金属活动性顺序以及金属与盐溶液的置换反应规律可知：将试样放入一定量的硝酸银溶液中，铜和锌都能与硝酸银溶液发生反应，但由于锌的活动性比铜强，所以优先发生反应的是锌。也就是说铜 能否与硝酸银溶液发生反应，要根据硝酸银溶液的多少决定。根据题中信息“同学们对蓝色滤液中所含的溶质做出多种猜想”可知，既然滤液为蓝色，说明锌已经与硝酸银溶液反应完全，而铜也已经与硝酸银溶液反应生成了硝酸铜，但硝酸银是否反应完全不能确定。所以滤液中的溶质一定舍有硝酸锌、硝酸铜，可能含有硝酸银，因而这两种猜想分别是：①溶质为硝酸锌和硝酸铜；②溶质为硝酸锌、硝酸铜和硝酸银。对滤液成分的进一步探究实质是对硝酸银的进一步确定，也就是对Ag+的进一步确定。实验方案可利用Ag+与金属活动性顺序中Ag之前金属的置换反应原理设计，如利用铜丝；也可以根据Ag+与Cl－结合生成AgCl白色沉淀的原理，利用稀盐酸或可溶性氯化物溶液设计实验方案来检验。‎ 答案 【探究实验】1.除去合金表面的氧化膜(或其它合理答案) 3.洗涤、干燥 ‎ ‎【反思与评价】偏大 ‎ ‎【拓展探究】2.(1)Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag (2)②硝酸锌、硝酸铜和硝酸银(用化学式表示也可)‎ 实验操作 实验现象 结论 铜丝表面无变化 铜丝表面有银白色固体析出 取少量滤液于试管中，滴加几滴稀盐酸(或其他氯化物溶液)‎ 滤液无明显变化 生成白色沉淀 例4 小红为大家做了一个“燃纸成铁”的趣味实验。将一张滤纸(组成元素为C、H、O)用FeCl3浓溶液润湿，在酒精灯上烘干后点燃，滤纸变黑、红热，最终生成黑褐色物质。小红告诉大家：黑褐色物质中含有铁单质。‎ ‎【提出问题】黑褐色物质中真的含有铁单质吗？‎ ‎【探究过程】(1)小红先从反应物分析，因为________________，所以反应后可能生成铁单质。‎ ‎(2)为获得实验证据，小红做了实验1。‎ 实验1：将黑褐色物质放入稀盐酸中，发现有连续微小气泡产生。若黑褐色物质中含有铁单质，则反应的化学方程式为________________。‎ ‎(3)小明提出疑问：由反应物的组成分析，能与稀盐酸反应产生气泡的物质不一定是铁单质，还可能是________________。‎ 小红通过查阅资料得知，在高温条件下不可能生成此类物质。‎ ‎(4)小明仍有疑问：实验1中产生的气泡也可能是滤纸碳化后吸附的空气。‎ 为此，小红又做了实验1的对比实验：________________，观察到有微小气泡产生但很快停止，证明实验1中的连续气泡确实是由铁单质与稀盐酸反应产生的。‎ ‎(5)为进一步证明黑褐色物质中有铁单质，小红又做了实验2。‎ 实验2：将黑褐色物质放入________________溶液中，观察到________________。‎ ‎【得出结论】通过以上探究，证明黑褐色物质中确实含有铁单质。‎ ‎【拓展探究】请再用一种方法证明黑褐色物质中含有铁单质：________________。‎ 解析 (1)根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，反应物中含有铁元素，因此反应后可能会生成铁单质；(2)铁可与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故可发现微小气泡；(3)因滤纸的组成中有C、H、O三种元素，碳酸盐也能与盐酸反应产生CO2气体，故小明猜想黑褐色物质还有可能是碳酸盐；(4)为确定实验1中产生的气泡不是滤纸碳化后吸附的空气，可将黑褐色物质放入蒸馏水中(或将未用FeCl3浓溶液润湿的滤纸碳化后放入稀盐酸中)，与实验1做对比；(5)根据单质铁有导电性、能被磁铁吸引、能与某些盐(如硫酸铜)溶液反应、能与氧气反应等性质可设计出他的验证方法。‎ 答案 【探究过程】(1)反应物中含有铁元素(或反应前后元素的种类不变) (2)Fe+2HCl= FeCl2+H2↑ (3)铁的碳酸盐(或碳酸盐) (4)将黑褐色物质放入蒸馏水中(或将未用FeCl3‎ 浓溶液润湿的滤纸碳化后放入稀盐酸中) (5)硫酸铜 有红色固体析出 ‎ ‎【拓展探究】用磁铁吸引该黑褐色固体，若磁铁上有残留的粉末，则说明该粉末中含有铁单质 说明：【探究过程】(1)、(3)、(4)、(5)【拓展探究】答案不唯一，合理即可。‎ 例5 做“镁带在空气中燃烧”实验时，小科同学发现生成物中有少量黑色固体。黑色固体是镁和什么物质反应所产生的？他提出下列猜想：‎ 猜想一：黑色固体可能是镁和氮气反应的产物；‎ 猜想二：黑色固体可能是镁和二氧化碳反应的产物。‎ 为了验证上述两个猜想，小科设想：‎ ‎(1)让空气通过A、B装置，其中A装置的作用是________________；‎ ‎(2)用C瓶收集通过A、B装置后的气体，并加入足量的红磷燃烧；待C瓶冷却后，再把点燃的镁带放入C瓶中。‎ 经过思考发现，由于收集气体时相关气体的密度差异及C瓶冷却后瓶内外的气压差异，达不到预期效果。‎ 于是，他在老师的帮助下获得了这种气体，观察到镁带在该气体中燃烧并有淡黄色的固体产生；然后用D瓶收集一瓶________________气体，把点燃的镁带放入D瓶中，观察到镁带在D瓶也能燃烧，同时有白色和黑色固体生成。 ‎ 通过以上实验，小科得出结论：猜想_______正确。同时，他对燃烧有了新的认识：________________。‎ 解析 (1)二氧化碳与氢氧化钠溶液可以反应，所以该装置是用来除去空气中的二氧化碳；(2)小科是通过对比实验来分析猜想的正确性，分析题意可知，通过A装置除去二氧化碳，通过B装置除去水蒸气，加入足量的红磷燃烧消耗掉氧气，所以第一种方法是为了得到氮气；因此，另一种方法是将镁带放在二氧化碳中燃烧，由题目所给信息：镁带在氮气中燃烧生成淡黄色固体，在二氧化碳中燃烧生成白色和黑色固体，所以，猜想二正确；由实验可知，镁带在氮气和二氧化碳中都能燃烧，所以燃烧不一定有氧气参与。‎ 答案 (1)除去空气中的二氧化碳 (2)二氧化碳 二 燃烧不一定需要氧气(合理答案)‎