2024沪教版化学九年级下学期课时练--专项素养综合全练(六)科学探究

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2024沪教版化学九年级下学期
专项素养综合全练(六)
科学探究
类型一　物质变质类探究
1.(2023湖北鄂州中考)某化学兴趣小组的同学发现,上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘了盖上瓶盖。对于该瓶溶液是否变质,同学们提出了如下假设:
假设一:该溶液没有变质;
假设二:该溶液部分变质;
假设三:该溶液全部变质。
为了验证假设,同学们共同设计了实验方案并进行实验,请你帮他们完善该探究过程。
查阅资料发现,Ba(NO3)2溶液呈中性。
实验过程 实验现象 实验结论
步骤一:取少量该瓶溶液于试管中,滴加过量的Ba(NO3)2溶液,振荡 　　　 原溶液中一定含有碳酸钠
步骤二:取步骤一试管中的少量上层清液于另一支试管中,滴加酚酞溶液 溶液变红色 原溶液中一定含有　　　
结论:假设二成立
反思一:氢氧化钠溶液露置于空气中易变质,写出反应的化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
反思二:步骤一中,滴加Ba(NO3)2溶液过量的目的是　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
类型二　反应后物质成分的探究
2.(2023陕西中考A卷)学习小组同学进行了如下图所示的实验,并展开了拓展学习与探究。
【学习交流】
(1)上述实验A中无明显现象,B中溶液颜色呈　　　　色。
(2)写出A中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
【提出问题】
反应后A中溶液的溶质成分是什么
【作出猜想】
猜想一:CaCl2;猜想二:CaCl2、HCl;猜想三:CaCl2、Ca(OH)2。
【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
【讨论交流】在讨论方案时,某些同学认为可以直接将B中滴了无色酚酞的碳酸钠溶液倒入A中,根据实验现象来验证猜想,其中甲、乙、丙三位同学的观点如下表。
同学 预测实验现象 结论
甲 产生白色沉淀,溶液为无色 猜想一成立
乙 产生无色气泡,溶液为无色 猜想二成立
丙 产生白色沉淀,溶液为红色 猜想三成立
你认为上述　　　　同学依据预测实验现象得出的结论是不合理的。
【实验验证】丁同学将B中溶液倒入A中进行实验,观察到有无色气泡和白色沉淀生成,溶液为红色,与甲、乙、丙三位同学预测的实验现象有所不同。实验中产生的白色沉淀是　　　　(填化学式),丁同学的实验现象能证明猜想　　　　成立。
【反思拓展】大家认为还可以选择其他方案来验证猜想。你认为下列方案可行的是　　　　(填序号)。
①测A中溶液的pH
②向A中溶液中通入CO2气体
③向A中溶液中滴加AgNO3溶液
类型三　物质性质类探究
3.某兴趣小组对酸、碱、盐的性质进行探究(如图所示),请你参与。
(1)探究酸、碱、盐的部分性质
①实验甲中,观察到的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②实验乙中,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
③实验丙中,将足量氢氧化钠溶液滴入锥形瓶后振荡,观察到的现象为　　　　　　　　　　　　。
(2)探究废液成分
实验结束后,同学们将甲、乙、丙三个实验的废液和废渣倒入同一个干净的废液缸中,观察到固体消失,废液呈无色。
【资料卡片】氯化钙溶液呈中性。
【提出问题】无色废液中含有哪些溶质
【作出猜想】
猜想一:NaCl、CaCl2;
猜想二:NaCl、HCl;
猜想三:NaCl、HCl、CaCl2。
小组同学讨论后认为猜想二是不合理的,理由是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【实验设计】小组同学对无色废液取样后,逐滴滴入碳酸钠溶液证明了猜想三是成立的。实验中应获取的证据为　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　 　　　　　　,发生的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【反思总结】通过以上探究实验,可归纳出碱的化学性质有　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.(2023江苏连云港中考)常见的氯化钙产品有无水CaCl2和CaCl2·xH2O(x=1、2、4、6),除CaCl2·6H2O不具有吸水性外,其他均具有吸水性,可作除湿剂。
(1)不同温度下,CaCl2在水中的溶解度如下表:
温度/℃ 0 10 30 60 80
溶解度/g 59.5 64.7 100 137 147
①30 ℃时,饱和CaCl2溶液中溶质的质量分数为　　　　　。
②低温下从饱和CaCl2溶液中析出的晶体的化学式为　　　　　。
(2)针对某氯化钙除湿剂,兴趣小组进行如下实验:
步骤一:取适量氯化钙除湿剂于烧杯中,加水溶解配成饱和溶液,触摸烧杯壁,感觉热,静置一段时间后恢复至室温。
步骤二:取少许步骤一所得溶液于试管中,滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成。
步骤三:取少许步骤一所得溶液于另一试管中,滴加饱和NaHCO3溶液,有白色沉淀和大量无色气体产生。
①由步骤一中的实验现象可以得出的结论是　　　　　　　　　　。
②写出步骤二中反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
③根据步骤三,可用饱和CaCl2溶液鉴别饱和NaHCO3溶液和饱和Na2CO3溶液的理由是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)为测定某氯化钙除湿剂(含CaCl2·2H2O和少量NaCl)中CaCl2·2H2O的质量分数,兴趣小组进行了如下实验:称量m g样品置于坩埚中加热,测得固体质量随温度升高的变化曲线如图所示。加热过程中CaCl2、NaCl既不熔化也不分解。
①T ℃后,继续升温固体的质量保持不变。样品中CaCl2·2H2O(相对分子质量为147)的质量分数表达式为　　　　　　　　　　　　　　
(用含m、n的代数式表示)。
②有同学认为用上述方法会导致测定结果偏高,理由是　　　　　　。
类型四　项目式探究
5.(2023云南中考)在古代,井,代替江河,聚拢着人气和城乡的繁荣。现在仍有一些地方的人们使用井水。化学兴趣小组的同学对当地井水的使用情况、硬度及合理利用进行项目式学习。
任务一:调查井水的使用情况
【问卷调查】调查显示部分家庭还在使用井水,主要用于饮用和菜园的浇灌。
任务二:探究井水的硬度
【实验探究】取适量蒸馏水和井水分别倒入两个烧杯中,向两个烧杯中加入等量的　　　　,搅拌。蒸馏水中泡沫较多,井水中泡沫较少,浮渣较多,说明井水为硬水。
【咨询老师】该小组的同学通过咨询知道,当地井水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HC等离子,在加热条件下,这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢,水垢中主要含有Mg(OH)2和CaCO3,还可能含有其他物质。
为确定水垢的成分,同学们继续探究。
【查阅资料】有关物质在水中的溶解性表(室温):
物质 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Ca(OH)2
溶解性 可溶 可溶 微溶
物质 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
溶解性 不溶 不溶 微溶
【推断预测】根据以上溶解性表推测水垢中还可能含有Ca(OH)2或　　　　　。
【进行实验】
实验步骤 实验现象 实验结论
在烧杯中放入少量研碎的水垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,静置一段时间后,取上层清液于两支试管中,分别编号为①和②。向试管①中通入CO2 无白色沉淀 　 　　　 　 　　　 　 　　　 　 　　　
向试管②中加入　　　　　　　　溶液 产生白色沉淀
【实验结论】同学们通过以上实验,确定了水垢的成分。
【拓展延伸】定量研究也是确定物质成分的一种方法。现有一包白色固体,可能由CaCO3、MgCO3中的一种或两种组成。取10 g该固体,加入足量稀盐酸,充分反应后测得生成的气体质量为4.8 g,说明白色固体的成分是　　　　　　　　。
任务三:井水的合理利用
【小组交流】①有些井水硬度比较高,常年饮用,易患肾结石,所以饮用井水前应将其　　　　,既可降低硬度还可杀灭水中的细菌。
②今年,云南省大部分地区干旱严重,同学们认为可适当开发地下水以缓解缺水问题,但不能过度开采。地下水过度开采会导致　　　　　
　　　　　　　　　(填一条即可)。
【项目总结】通过以上学习,同学们认识到水是人类宝贵的自然资源,应该合理利用。
答案全解全析
1.步骤一:产生白色沉淀
步骤二:氢氧化钠
反思一:CO2+2NaOH Na2CO3+H2O
反思二:除尽溶液中的碳酸钠
解析　氢氧化钠溶液容易与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水。步骤一:实验结论是原溶液中一定含有碳酸钠,则取少量该瓶溶液于试管中,滴加过量的Ba(NO3)2溶液,振荡,碳酸钠与Ba(NO3)2反应生成硝酸钠和白色沉淀碳酸钡,观察到的实验现象是产生白色沉淀。步骤二:取步骤一试管中的少量上层清液于另一支试管中,滴加酚酞溶液,溶液变红,说明原溶液中一定含有氢氧化钠。反思一:氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水。反思二:由于碳酸钠溶液显碱性,也能使酚酞溶液变红,则要用酚酞溶液鉴别溶液中是否有氢氧化钠时,先要除去溶液中的碳酸钠,再用酚酞溶液来鉴别氢氧化钠,步骤一中,滴加Ba(NO3)2溶液过量的目的是除尽溶液中的碳酸钠。
2.【学习交流】(1)红　(2)Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2O　【讨论交流】丙　【实验验证】CaCO3　二　【反思拓展】①
解析　【学习交流】(1)碳酸钠溶液呈碱性,可以使无色酚酞溶液变红。【讨论交流】丙同学的结论不合理,若溶液的溶质为CaCl2时,加入过量Na2CO3后,因Na2CO3剩余导致溶液呈碱性,也使酚酞变红。【实验验证】将B中溶液倒入A中后,产生无色气泡,并生成白色沉淀,说明A中溶质为CaCl2和HCl,酚酞变红是因为B中Na2CO3过量,因而证明猜想二成立。【反思拓展】猜想一的溶液呈中性,猜想二的溶液呈酸性,猜想三的溶液呈碱性,可以通过测定A中溶液的pH来验证,①可行;通入CO2后,猜想一、二的溶液均无现象,②不可行;猜想一、二、三的溶液中均存在Cl-,都会与AgNO3反应生成AgCl沉淀,③不可行。
3.(1)①有气泡产生　②Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaOH　③气球膨胀　(2)【作出猜想】无色废液中一定存在氯化钙　【实验设计】先有气泡产生,后有白色沉淀生成　Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑、Na2CO3+CaCl2 CaCO3↓+2NaCl　【反思总结】能与盐、非金属氧化物、酸反应
解析　(1)①实验甲中,碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳,观察到有气泡产生。②实验乙中,碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠。③实验丙中,氢氧化钠和二氧化碳反应,锥形瓶内气体减少,压强减小,能观察到气球膨胀。(2)【作出猜想】观察到固体消失,说明碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳,则废液中一定含有氯化钙,所以猜想二不合理。【实验设计】碳酸钠先与盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳气体,盐酸完全反应后,碳酸钠再与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,故能观察到先有气泡产生,后有白色沉淀生成,则证明猜想三成立。【反思总结】通过题述探究实验,由乙实验得出碱能与盐反应,由丙实验得出碱能与非金属氧化物反应,丙中氢氧化钠足量,混合后废液呈无色,说明氢氧化钠与盐酸发生了反应,能得出碱能与酸反应。
4.(1)①50%　②CaCl2·6H2O　(2)①氯化钙除湿剂溶于水时放出热量　②CaCl2+2AgNO3 Ca(NO3)2+2AgCl↓　③CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应时无气体产生　(3)①×100%　②除湿剂吸收了空气中的水
解析　(1)①30 ℃时,CaCl2的溶解度为100 g,则30 ℃时,饱和CaCl2溶液中溶质的质量分数为×100%=50%。②低温下从饱和CaCl2溶液中析出的晶体是含结晶水最多的CaCl2·6H2O,因为CaCl2·6H2O不具有吸水性。(2)②氯化钙和AgNO3反应生成硝酸钙和氯化银沉淀。③CaCl2溶液与饱和NaHCO3溶液反应有白色沉淀和大量无色气体产生,CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应,只有白色沉淀产生,故可用饱和CaCl2溶液鉴别饱和NaHCO3溶液和饱和Na2CO3溶液。(3)①由固体质量随温度升高的变化曲线图可知,水的质量为(m-n)g,样品中CaCl2·2H2O的质量为 g,则样品中CaCl2·2H2O的质量分数表达式为×100%。②有同学认为用题述方法会导致测定结果偏高,说明测得的水的质量偏高,原因是除湿剂吸收了空气中的水。
5.【实验探究】肥皂水　【推断预测】MgCO3　【进行实验】适量的氢氧化钠(合理即可)　水垢中含有碳酸镁,不含氢氧化钙　【拓展延伸】CaCO3、MgCO3　【小组交流】①煮沸　②地面下沉(合理即可)
解析　【推断预测】根据有关物质在水中的溶解性表可知,氢氧化钙和碳酸镁均微溶于水,则推测水垢中还可能含有Ca(OH)2或MgCO3。【进行实验】二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,在烧杯中放入少量研碎的水垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,静置一段时间后,取上层清液于两支试管中,分别编号为①和②,向试管①中通入CO2,观察到无白色沉淀产生,说明水垢中不含氢氧化钙;碳酸镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和碳酸钠,故向试管②中加入适量的氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,说明水垢中含有碳酸镁。【拓展延伸】假设10 g固体全部是碳酸钙,根据化学方程式计算生成二氧化碳的质量为4.4 g,因此该固体不能全部为碳酸钙;假设10 g固体全部是碳酸镁,根据化学方程式计算生成二氧化碳的质量约为5.2 g,因此该固体不能全部为碳酸镁,故白色固体的成分是CaCO3、MgCO3。【小组交流】②地下水过度开采会导致地面下沉、塌陷等后果。
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