2022年化学中考备考复习专题突破——实验探究（六）（课件55页）

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2022年化学中考备考复习专题突破
——实验探究（六）
此类题目一般是以研究性小课题作为试题的内容和研究对象,以实验为研究手段,模拟科学探究过程对小课题展开研究。试题通常按问题情境、知识视野和探究过程来构建。题干中的文字一般比较多,要回答的问题也比较多,因此科学探究题也是中考化学中的一个难点。
突破方法:在解答科学探究题时,应注意认真阅读全题,理解题中所给的“资料”内容,找到所要解决的问题与“资料”内容的关系,以确定解题的思路、方法和途径。另外,我们在进行文字表述时,要注意用词上的严谨性和简洁性,避免出现因词不达意或主观上的疏漏而导致失分。
类型一　对实验条件、实验方法的探究
例1[2020·河北]84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
查阅资料 84消毒液的有效成分是次氯酸钠(化学式为NaClO)。
实验1 取少量84消毒液于试管中,滴加H2O2溶液,发现有大量气泡产生;然后
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填写实验操作和现象),证明产生的气体是氧气。
[答案]将带火星的木条伸入试管,木条复燃
[解析]可以用带火星的木条来检验气体,如果木条复燃,证明是氧气。
例1[2020·河北]84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
查阅资料 84消毒液的有效成分是次氯酸钠(化学式为NaClO)。
提出问题 在上述反应中,NaClO的作用是什么
作出猜想 猜想一:作反应物,NaClO与H2O2溶液发生化学反应;
猜想二:作　　　　　,类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用。
[答案]催化剂
[解析]NaClO可能是反应物,也可能是催化剂,类似分解H2O2溶液制氧气时二氧化锰的作用。
例1[2020·河北]84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
实验2
①按如图T6-1所示组装实验装置,并　　　　　 　　。
②向锥形瓶中加入30 mL 84消毒液,注射器中吸入25 mL
H2O2溶液。
图T6-1
[答案]检查装置的气密性
[解析]组装好实验装置后,需要检查装置的气密性;
实验次序 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
收集气体 的总体积 /mL 140 280 365 x 375
③将注射器中的H2O2溶液平均分5次推入锥形瓶中;每次推入H2O2溶液,待不再产生气泡后,记录收集气体的总体积(忽略其他因素对测量结果造成的影响)见下表。
(1)表中的数据,x=　　　　。
(2)分析表中数据得出“猜想一正确”,其依据是　　　　　。
[答案] (1)370
(2)第3次产生的氧气量变少,以后不再产生气体
[解析]分5次加入H2O2溶液,每次都加入5 mL,第1次和第2次都产生了相同体积的气体,第三次产生的气体明显减少,说明84消毒液参加了反应,且已经完全反应,是反应物,不是催化剂;继续加入H2O2溶液,第4次和第5次不再产生气体,每次加入H2O2溶液的体积都是5 mL,x=370。
例1[2020·河北]84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
分析讨论 NaClO与H2O2溶液反应除生成氧气外,还生
成氯化钠和水,该反应的化学方程式为　　　　　。
图T6-1
[答案] NaClO+H2O2 NaCl+H2O+O2↑
[解析]次氯酸钠与H2O2溶液反应,除生成氧气外,还生成氯化钠和水,则该反应的化学方程式为NaClO+
H2O2 NaCl+H2O+O2↑。
例1[2020·河北]84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂,兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
拓展反思 生活中常用消毒剂除84消毒液、H2O2溶液外,
还有75%酒精、过氧乙酸等。在使用各种消毒剂时,要
考虑它们的性质。切记:科学使用,注意安全!
生活中下列使用消毒剂的做法正确的是　 。
A.不同的消毒剂可随意混合使用
B.使用84消毒液的浓度越高越好
C.使用75%酒精消毒应远离明火,防止火灾
D.84消毒液、75%酒精等消毒剂均应密封保存
图T6-1
[答案]CD
[解析]84消毒液与H2O2溶液能够发生反应,不能混合使用,即不同的消毒剂随意混合使用可能会降低消毒效果,也可能发生危险;84消毒液是一种含氯消毒剂,有一定的刺激性和腐蚀性,必须按比例稀释后使用,并不是浓度越高消毒效果越好;
75%酒精易燃易挥发,使用时应远离明火,防止火灾;84消毒液、75%酒精等消毒剂若不密封保存,常常会挥发或失效,达不到消毒效果。
例2[2020·湖州]氯气(Cl2)是一种黄绿色气体,它可溶于水,得到黄绿色的氯水。它易与氢氧化钠反应,不与硫酸反应。
(1)小明对氯气溶于水的过程中所发生的变化提出了两种假设:
假设1:氯气溶于水的过程中只有物理变化。
假设2:氯气溶于水的过程中既有物理变化又有化学变化。
小明向氯水中加入紫色石蕊溶液,发现溶液先变红后褪色。由溶液变红可知氯水显　　　　性,从而知道氯气溶于水的过程中发生了化学变化。假设2成立。
[答案]酸
[解析]酸性溶液能使紫色石蕊溶液变红,实验中观察到溶液变红,说明氯水显酸性。
例2[2020·湖州]氯气(Cl2)是一种黄绿色气体,它可溶于水,得到黄绿色的氯水。它易与氢氧化钠反应,不与硫酸反应。
(2)小明对褪色现象产生了兴趣,查阅资料后了解到氯水有漂白性。氯水中有氯气分子,还有氯气与水反应得到的盐酸和次氯酸(HClO)。他对氯水的漂白性提出了3种假设:
A.盐酸有漂白性
B.氯气有漂白性
C.次氯酸有漂白性
经过认真思考,小明否定了假设A,请写出依据:　　　　　。
实验室制备的氯气往往带有水蒸气和其他杂质。为了探究氯气是否具有漂白性,必须要用纯净、干燥的氯气。图T6-2甲是小明为了干燥氯气所设计的装置图。请在图甲中将广口瓶中的导管画完整,并在图中的(　　　　)处写出试剂名称。最后,将经过除杂后得到的干燥氯气通入装有有色布条的试管中(如图乙),布条颜色不变。得出结论:氯气不具有漂白性。
图T6-2
[答案]盐酸能使紫色石蕊溶液变红,且不褪色
[解析]盐酸显酸性,可使紫色石蕊溶液变红,且颜色不会褪去,说明盐酸没有漂白性。氯气不与硫酸反应,可用浓硫酸干燥氯气,因此图甲中广口瓶内试剂是浓硫酸,为了保证气体充分被干燥,气体应从长管进入,左边导管应伸入浓硫酸中。
例2[2020·湖州]氯气(Cl2)是一种黄绿色气体,它可溶于水,得到黄绿色的氯水。它易与氢氧化钠反应,不与硫酸反应。
(3)次氯酸除了有漂白性外,还有不稳定性。小明设计了一套装置,收集到一试管次氯酸见光分解后生成的气体,将带火星的木条伸入试管,发现木条复燃,说明分解产物中含有　　　　。
[答案]氧气
[解析]产生的气体能使带火星的木条复燃,说明产生的气体为氧气。
(3)相同温度下,pH相同的溶液,OH-的浓度也相同。
探究一:过氧碳酸钠的化学性质
实验步骤 实验现象 实验解释
(化学方程式)
(1)取样,溶于水,滴加 ①　　　　　　溶液 　有白色沉淀生成
(2)取样,溶于水,加入二氧化锰粉末 ② ③
[答案] ①氯化钙(或氯化钡)　②有气泡产生
③2H2O2 2H2O+O2↑
[解析](1)向样品溶液中加入氯化钙或氯化钡溶液,产生白色沉淀,证明溶液中含有碳酸根离子,因为碳酸根离子和钙离子(或钡离子)能结合生成不溶于水的碳酸钙
(或碳酸钡)沉淀。(2)样品溶液中含有过氧化氢,过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气,所以实验现象是产生气泡,反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+
O2↑。
[答案]
[解析]
实验过程 相同温度下,进行H2O2溶液以及H2O2溶液中分别加Na2CO3、NaOH的实验,测定相同时间内溶液的pH、溶解氧含量(mg/L),数据如下:
实验结论 对比实验数据,证明猜想⑤　　　　正确。
反思交流 设计实验2、3的目的是⑥ 　　　　　　　　　　　　　　　。
实验序号 1 2 3 4
试剂 H2O2 H2O2+Na2CO3 H2O2+NaOH H2O2+NaOH
pH 6.01 8.14 8.14 9.26
溶解氧 6.44 9.11 9.11 10.97
[答案]
[解析]
【方法点拨】当多种因素的变化都可能影响实验结果时,要明确哪种因素真正起了作用,就必须控制其他因素相同只改变这种因素,从而考查该因素对实验结果所起的作用,这种方法在科学探究中称为控制变量法。此类试题的特点是运用控制变量法设计多个实验,记录多组实验数据,主要考查设计的某个实验在探究过程中所起的作用或推断实验结论等。
举例 条件或影响因素 方法点拨
　铁生锈条件的探究 　条件:(1)铁;(2)与水接触;(3)与氧气(或空气)接触 　控制变量法和对比法是此类试题常用的方法
(1)用控制变量法解决问题的思路:①明确探究问题;②寻找影响因素;③保持其他因素不变;④改变研究因素
(2)对比实验一般由两个或两个以上的实验组成,在对比中可准确找出不同条件对实验结果的影响
　燃烧条件的探究 　条件:(1)可燃物;(2)温度达到着火点;(3)与氧气(或空气)接触 　影响化学反应速率的因素等 　影响因素:(1)温度;(2)反应物的浓度或纯度;(3)反应物间的接触面积;(4)催化剂等 类型二　物质变化及实验现象的探究
例4[2020·孝感]线上化学课堂中,老师演示了“吹气生火”实验,他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上用导管吹气,脱脂棉燃烧了起来。同学们对该实验产生了浓厚兴趣,复学后进行了如下探究。
探究一:脱脂棉燃烧的原因。
作出猜想 根据燃烧条件分析:①脱脂棉是可燃物;②吹出的气体可能与过氧化钠反应生成了氧气;③反应放出热量,满足了温度达到脱脂棉的　　　　　　　　。
[答案]着火点
[解析]燃烧需要满足的条件有三个:需要可燃物,需要氧气,还需要温度达到可燃物的着火点。
例4[2020·孝感]线上化学课堂中,老师演示了“吹气生火”实验,他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上用导管吹气,脱脂棉燃烧了起来。同学们对该实验产生了浓厚兴趣,复学后进行了如下探究。
探究一:脱脂棉燃烧的原因。
进行实验 在如图T6-3所示装置中,向过氧化钠粉末中不断吹气,观察到过氧化钠粉末由淡黄色逐渐变为白色,在导管口P处放置　　　,
木条复燃,说明试管内生成了氧气。同时还观察到
　　　　　　　　,说明反应还放出了热量。
得出结论 吹出的气体与过氧化钠反应生成了氧气,
同时反应放出热量,满足了脱脂棉燃烧的条件。
图T6-3
[答案]带火星的木条　烧杯中的导管口有气泡冒出
[解析]可以用带火星的木条检验氧气,氧气能使带火星的木条复燃;烧杯中的导管口有气泡冒出,说明反应还放出了热量。
例4[2020·孝感]线上化学课堂中,老师演示了“吹气生火”实验,他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上用导管吹气,脱脂棉燃烧了起来。同学们对该实验产生了浓厚兴趣,复学后进行了如下探究。
探究二:试管内残留白色固体的成分。
查阅资料 ①吹出的气体主要成分有氮气、二氧化碳和水蒸气;②过氧化钠与氮气不反应。
作出猜想
猜想1:CO2参加反应,固体成分是Na2CO3;
猜想2:H2O参加反应,固体成分是NaOH;
猜想3:CO2和H2O均参加反应,固体成分是Na2CO3和NaOH。
实验验证
实验步骤 实验现象 实验结论
①取残留白色固体于试管中配成溶液,向其中加入足量的氯化钡溶液,静置 　产生白色沉淀 　固体成分含有碳酸钠
②取适量①的上层清液于试管中,向其中滴加少量氯化铜溶液 　产生蓝色沉淀 　固体成分含有
实验结论 过氧化钠与二氧化碳、水蒸气都能反应,猜想3正确。请写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[答案]实验验证 氢氧化钠(或NaOH)
实验结论 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2
[解析]实验验证 氢氧化钠和氯化铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和氯化钠,①中碳酸钠完全反应,上层清液无碳酸钠,加入氯化铜溶液后产生蓝色沉淀,说明固体成分中有氢氧化钠。实验结论 过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2。
拓展延伸
化工厂存有过氧化钠时,一旦失火,不能选用　　　　　　(填序号)灭火。
A.二氧化碳灭火器
B.细沙
C.水基型灭火器
[答案]AC
[解析]过氧化钠与二氧化碳、水蒸气都能反应,故过氧化钠着火时,不能用二氧化碳和水灭火,可选用细沙隔绝空气灭火。
例5[2020·山西]在一次实践活动中,某小组同学对游泳馆内清澈湛蓝的池水产生了浓厚的兴趣,他们对池水呈现蓝色的原因、溶质成分、池水处理方法和对环境的影响,展开了连续性问题探究。
活动一:查阅相关资料,寻找池水呈现蓝色的原因。
查阅资料 水对蓝光的反射作用使水呈现蓝色,水越深蓝色越深。
交流讨论 光反射引起池水呈现蓝色,从微观角度分析,水分子本身　　　　　改变。有同学质疑:池水呈现蓝色可能是加入了硫酸铜。
[答案]没有
[解析]光反射引起池水呈现蓝色,是物理现象,水分子本身没有发生改变。
例5[2020·山西]在一次实践活动中,某小组同学对游泳馆内清澈湛蓝的池水产生了浓厚的兴趣,他们对池水呈现蓝色的原因、溶质成分、池水处理方法和对环境的影响,展开了连续性问题探究。
活动二:检验泳池水中是否加入了硫酸铜。
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量泳池水于试管中,滴加几滴　　　　 有蓝色沉 淀产生 　池水中含有Cu2+
②另取少量泳池水于试管中,滴加足量稀盐酸,无明显现象,再滴加几滴　　　　　　　 产生白色 沉淀 　池水中含有的离子是　　　(用符号表示)
[答案]
[解析]
例5[2020·山西]在一次实践活动中,某小组同学对游泳馆内清澈湛蓝的池水产生了浓厚的兴趣,他们对池水呈现蓝色的原因、溶质成分、池水处理方法和对环境的影响,展开了连续性问题探究。
活动二:检验泳池水中是否加入了硫酸铜。
实验小结 泳池水中含有硫酸铜。步骤①发生反应的化学方程式为 　　　　　　。
实验调查 同学们咨询了游泳馆的管理人员,得知:①池水是定期净化再利用的;
②池水中的硫酸铜起到抑制藻类繁殖等作用。
[答案]2NaOH+CuSO4 Cu(OH)2↓+Na2SO4
[解析]步骤①是硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,反应的化学方程式为2NaOH+CuSO4 Cu(OH)2↓+Na2SO4。
例5[2020·山西]在一次实践活动中,某小组同学对游泳馆内清澈湛蓝的池水产生了浓厚的兴趣,他们对池水呈现蓝色的原因、溶质成分、池水处理方法和对环境的影响,展开了连续性问题探究。
活动三:设计泳池水净化模拟实验装置(如图T6-4所示)。
进行实验 小组同学取一定量的泳池污水于水槽中,再
加入适量的絮凝剂(聚合氯化铝),10分钟后,打开水泵
使水循环,在此过程中石英砂的作用是　　　　　　。
归纳提升 ①为保证净化后的池水安全、卫生,还应增
加的一个净水步骤是　　　　　　。
②从爱护水资源角度分析,池水净化再利用的好处是　 。
图T6-4
[答案]进行实验 过滤
归纳提升 ①投药消毒　②节约水资源(或防止水体污染,合理即可)
[解析]进行实验 石英砂之间有缝隙,可以起到过滤的作用。
归纳提升 ①上述净水装置能除去池水中的泥沙等杂质,但池水中还含有细菌和微生物,会危害人体健康,所以还需要用消毒剂杀菌消毒。②池水净化再利用,能节约水资源,防止水体污染。
类型三　物质成分的探究
例6[2020·泰安]某同学在帮助实验员整理化学试剂时发现了一瓶标签残缺的无色溶液(如图T6-5甲所示),经实验员分析可知,原瓶溶液中的溶质可能是NaCl、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种,为确认溶液中的溶质,他设计并进行了如下探究活动。
资料查阅 上述四种物质的相关信息如下:
物质 NaCl NaOH Na2CO3 NaHCO3
常温下的溶解度/g 36 109 21.5 9.6
常温下稀溶液的pH 7 13 11 9
请回答下列问题。
实验探究1
图T6-5
如图乙所示,在操作①后可确定溶质不是NaCl,则实验现象应是　　　　　　;在进行操作②时有无色无味气体产生,由此又可排除的物质是　　　　　　　。
[答案]溶液呈红色　NaOH(或氢氧化钠)
[解析]NaOH、Na2CO3、NaHCO3溶液均显碱性,能使酚酞溶液变红,NaCl溶液显中性,不能使酚酞溶液变红,则溶液呈红色可确定溶质不是NaCl;稀盐酸和碳酸钠、碳酸氢钠反应都会生成无色无味的二氧化碳气体,稀盐酸和氢氧化钠反应不会生成气体,则有无色无味气体产生,可确定溶质不是氢氧化钠。
图T6-5
探究结论 分析四种物质的相关信息,你认为该溶液中的溶质可能是上述四种物质中的　　　　,你的判断依据是　 　。
若上述探究结论是正确的,操作②发生反应的化学方程式为 　。
[答案] Na2CO3(或碳酸钠)
常温下,碳酸氢钠溶液的溶质质量分数不可能达到10%,而碳酸钠溶液可以
Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑
[解析]碳酸氢钠在常温下的溶解度是9.6 g,碳酸钠在常温下的溶解度是21.5 g,常温下碳酸氢钠溶液的溶质质量分数不可能达到10%,而碳酸钠溶液可以,则该溶液的溶质为碳酸钠,碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,化学方程式为Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑。
讨论质疑 有同学认为以上分析不严密,需要进一步实验确定,于是又进行了如下探究。
实验探究2 向操作①后试管中的溶液中滴加过量CaCl2溶液(中性),充分反应后,试管中溶液颜色不变,但有白色沉淀产生。
得出结论 通过实验探究2可确定原瓶溶液中的溶质应该是　　　　　　　　。
反思拓展 造成该溶液出现上述实验现象的原因是　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
[答案]得出结论 NaOH(或氢氧化钠)
反思拓展 2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O
[解析]得出结论 向操作①后试管中的溶液中滴加过量氯化钙溶液,产生白色沉淀,说明溶液中有碳酸钠,氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,氯化钠溶液显中性,但试管中溶液颜色不变,说明溶液仍呈碱性,则溶液中应含有氢氧化钠,故原瓶溶液中的溶质应为氢氧化钠。
反思拓展 加入CaCl2溶液后出现沉淀的原因是试管中的溶液中含有碳酸钠。氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,化学方程式为2NaOH+CO2 Na2CO3
+H2O。
例7[2020·滨州]水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体有哪些成分 某化学兴趣小组在老师的指导下,对此进行了实验探究。
猜想与假设
①该混合气体只含有一氧化碳、氢气。
②该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气。
③该混合气体只含有二氧化碳、氢气和水蒸气。
④该混合气体只含有一氧化碳、二氧化碳和氢气。
查阅资料
①无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
②碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
③氢气与一氧化碳都具有还原性。
收集证据 同学们在老师的指导下设计了如图T6-6 所示装置(部分夹持仪器已略去),并进行了实验。
图T6-6
(1)装置A中无水硫酸铜由白色变为蓝色,装置B中澄清石灰水变浑浊,由此得出的结论为混合气体中有　　　　　 　　　　　。B中发生反应的化学方程式为　 。
图T6-6
[答案]水蒸气和二氧化碳(或H2O和CO2)
CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
[解析]装置A中无水硫酸铜由白色变为蓝色,说明气体中含有水蒸气;装置B中澄清石灰水变浑浊,说明气体中含有二氧化碳。B中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。
(2)反应前装置C中的药品为　　　　　溶液。
图T6-6
[答案] NaOH(或氢氧化钠)　
[解析]反应前装置C中的药品为氢氧化钠溶液,用来吸收二氧化碳。
(3)反应后E中红色氧化铁粉末变为黑色,F中无水硫酸铜由白色变为蓝色,G中澄清石灰水变浑浊,说明混合气体中还存在的气体是　　　　　　　　　　。
图T6-6
[答案]氢气和一氧化碳(或H2和CO)
[解析]经分析可知装置D中药品为浓硫酸,用来干燥气体,反应后E中红色氧化铁粉末变为黑色,F中无水硫酸铜由白色变为蓝色,说明经过E后的气体中含有水蒸气,水是由氧化铁和氢气反应生成的;G中澄清石灰水变浑浊,说明经过E后的气体中含有二氧化碳,二氧化碳是由一氧化碳和氧化铁反应生成的,说明混合气体中还存在的气体是氢气、一氧化碳。
实验结论 猜想　　　　正确。
实验反思 经过讨论,同学们将装置进行了简化,只用如图T6-7所示装置并自选必要试剂就能完成探究(假设每步都完全反应)。实验过程中干燥的凉烧杯内壁能观察到的现象是　　　　　　　　　　　,应补充的最
后一步实验操作及现象是 。
图T6-7
[答案]实验结论 ②
实验反思 烧杯内壁有水雾(水珠)产生　将烧杯迅速正放,倒入澄清石灰水,振荡,发现澄清石灰水变浑浊(或另取一内壁附着有澄清石灰水的小烧杯,罩在火焰上方,发现澄清石灰水变浑浊,答案合理即可)
[解析]实验结论 该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气,猜想②正确。实验反思 实验过程中干燥的凉烧杯内壁能观察到有水珠出现,是因为氢气燃烧生成水;应补充的最后一步实验操作是把烧杯翻转,迅速倒入适量澄清石灰水,振荡,发现澄清石灰水变浑浊,说明气体燃烧生成了二氧化碳,二氧化碳是由一氧化碳燃烧生成的。