(共49张PPT)
专题五
综合实验(含科学探究)
第二部分 专题训练,聚焦新课标
专题五 综合实验(含科学探究)
考试要求 1.科学探究的模型(认知)
2.气体的制备、收集和检验;检查装置气密性的方法(掌握、跨物理学科)
3.陌生气体的制取、收集和尾气吸收原理(掌握、初高中衔接)
4.实验装置的改进或创新(应用)
5.催化剂特点与应用(理解)
6.依据探究目的设计实验方案;基于证据进行分析推理及形成结论(应用、初高中衔接)
近年考情 年份 广东高频考点 分值 广州高频考点 分值 题型
2021 二氧化碳制取、检查装置气密性、多功能瓶使用、氨气制取、镁与盐酸反应中“灰白色沉淀”成分的探究 20 过氧化氢溶液制取氧气、氧气的检验、催化剂性质与探究、制取氧气的仪器组装 8 实验题
2022 氧气和二氧化碳制取、确定纯碱样品成分 20 二氧化碳制取、废液成分的确定及处理 13 实验题
2023 氧气的制取、制作氧自救呼吸器、盐碱地综合治理与利用 20 酸和碱的反应、重金属溶液对植物生长的影响、溶液成分探究 18 实验题
一、气体制备
方法指导:解题时需掌握气体的制备、收集和检验,检查装置气密性的原理和方法。陌生气体的制备原理与常见气体相同,考查实验模型的应用能力和解决实际问题的能力。万能瓶的操作方法只需掌握实验原理,不必死记硬背。
【例题1】(2021年广东省改编)根据如图所示实验装置,回答下列问题。
(1)仪器a的名称是 。
(2)用装置A制取CO2,分液漏斗中盛装的药品是 ;用装置C收集CO2,气体应从导管口 (选填“b”或“c”)通入。
(3)用装置B制取O2,检查装置气密性的操作是 ________________
。
试管中反应的化学方程式为 。
锥形瓶
稀盐酸
b
连接好装置,
将玻璃导管伸入水中,用手捂住试管,若导管有气泡冒出,松开手后形成一段稳定不回落的水柱,则说明气密性良好
(4)某同学在学习氮肥时,查阅资料:①氨气极易溶于水,其水溶液称为氨水;②氨水在浓度大或受热时易分解放出氨气。实验室用生石灰和浓氨水在常温下能快速制取氨气的原因是________________
;制备氨气选择的发生装置是 (选填字母)。制得的氨气用装置 收集,入气口为 。
(5)氨气有刺激性, (选填字母)装置不适合吸收氨气。
生石灰和水反应
放出大量热,浓氨水受热易分解放出氨气
A
C
c
E
点拨:此题为气体制取、跨物理学科题。要求学生掌握常见气体的制取原理,同时将提取的新信息与已有知识重新整合,并应用到新情境中。(2)图C考查多功能瓶集气法,考查学生对实验改进的理解。无论将多功能瓶“正放”还是“倒放”,都不能用死记硬背的方法,解决的技巧是瓶内出气管口在空气层。二氧化碳(相对分子质量为44)密度比空气(平均相对分子质量为29)大,因为空气在上层,所以导管口c为出气口。 (4)①②为新信息,根据反应物的状态和反应条件选择合适的装置制备氨气;根据氨气的水溶性可知,收集氨气不适用排水法。氨气(相对分子质量为17)密度小于空气,因为空气在下层,所以导管口b为出气口。 (5)提取信息,氨气溶于水后形成负压造成倒吸,选择防倒吸装置吸收尾气。
二、科学探究:
方法指导:掌握实验探究的基本模型、路径和方法。“查阅资料”环节实际考查阅读检索力和阅读整合力。解题过程中要求学生具有扎实的基础知识以及探究实验异常现象的能力。试题中考查学生动手实验能力、解决实际问题的能力以及敢于质疑的科学精神。
【例题2】(2023年中考题)向盛有一定量纯碱溶液的试管中加入氯化钡溶液,充分反应。
【提出问题】滤液中的溶质是什么?
【猜想与假设】猜想一:氯化钠;猜想二:氯化钠和碳酸钠;
猜想三: 。
【进行实验】
实验操作 实验现象 实验结论
取少量滤液于试管 中,加入适量 ___________________ 猜想三成立
氯化钠和氯化钡
稀硫酸(答案合理即可)
产生白色沉淀
(答案合理即可)
点拨:此题属于溶液成分探究题,成分分析时需关注:①物质是否参与反应?②物质(离子)是否共存?两种反应物或不能共存的离子不可能都过量。③反应的生成物是什么?④各物质的状态,滤液中是否存在可溶性生成物?⑤组合溶液成分。⑥离子的检验遵循“优先聚焦”原则。
【例题3】(2021年广东省)某兴趣小组探究镁与稀盐酸的反应。
(1)镁与稀盐酸反应的化学方程式为 。
(2)实验前,用砂纸打磨镁条的目的是 。
(3)将打磨后的镁条放入稀盐酸中,一段时间后发现有“灰白色沉淀”产生的异常现象。
Mg+2HCl === MgCl2+H2↑
除去表面的氧化物
【提出问题】灰白色沉淀可能含有什么物质?
【查阅资料】Mg(OH)2受热分解生成MgO和H2O;变色硅胶遇水由蓝色变为粉红色;碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]不溶于水,受热易分解生成MgO和HCl气体。
【作出假设】甲同学认为灰白色沉淀中不含MgCl2,你认为原因是 。
乙同学认为灰白色沉淀中可能含有:猜想Ⅰ.Mg;猜想Ⅱ.Mg(OH)Cl;猜想Ⅲ.Mg(OH)2。
氯化镁易溶于水
【实验探究】乙同学将灰白色沉淀洗涤、干燥后,分别置于编号为①②③的试管中。
实验 实验操作 实验现象 实验结论
实验1 向试管①中加入适量_________ (填物质名称) 沉淀消失,无气泡产生 猜想Ⅰ不成立
实验2 加热试管②,并将蘸有紫色石蕊溶液的滤纸条置于试管口 滤纸条变红 猜想Ⅱ
实验3 加热试管③,将产生的气体通过变色硅胶 变色硅胶 ____________ 猜想Ⅲ成立
稀盐酸
成立
由蓝色变为
粉红色
【讨论分析】实验2中滤纸条变红是由于HCl气体溶于水使溶液呈
性,生成HCl气体的原因是 (用化学方程式表示)。
酸
点拨:此题培育学生的科学精神,勇于探索实验异常现象。科学探究模型包括 “提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与搜集数据→分析与论证→评估→交流与合作”等环节。解答此题需提取信息,与已有知识相整合并大胆质疑得出结论。【讨论分析】中根据题干信息写出生成物,根据原子守恒配平化学方程式。
类型一 气体制备
1.(2023年广东省)“盐穴储气”是一种地下储能技术,进气时采集盐水,注水时排天然气,原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.天然气是可再生能源
B.天然气难溶于盐水
C.从m端进气可采集盐水
D.从n端进水可排天然气
B
2.(2023年广州市节选)制备CO的原理是HCOOH CO↑+H2O(HCOOH在常温下为液态),如图所示三种气体发生装置中,可用于制备CO的是 (选填字母)。
C
3.(2022年深圳市)为探究某塑料的组成元素,设计了实验I和 II。回答下列问题。
实验I.制取氧气(图1)
(1)若用一种暗紫色固体制取 O2,发生反应的化学方程式为_______
,发生装置应选择上述装置 (选填字母)。
(2)欲制取干燥的O2,装置合理的连接顺序为:发生装置→C→
(选填图1字母)。连接装置时,发生装置的出气口应与装置C中 (选填“a”或“b”)端相连。
A
F
a
实验Ⅱ.组成探究(图2)
(3)定性检测(已知无水CuSO4遇水变蓝色)。
由上述实验可知,该塑料一定含有的元素是 (填元素符号)。
实验操作 实验现象 实验结论
连接装置,检查气密性,装入试剂并按图2进行实验。通入O2,一段时间后,点燃J处酒精灯 装置H中无水CuSO4变 色 塑料燃烧产物中有H2O
装置I中 塑料燃烧产物中有CO2
蓝
变浑浊
H、C
(4)定量测定
为进一步确定组成,将 1.4 g该塑料在足量O2中完全燃烧,共产生了 4.4 g CO2和 1.8 g H2O,依据质量守恒定律,可推断该塑料
(选填“含有”或“不含”)除上述结论之外的元素。
不含
4.(经典中考题)分液漏斗是化学实验室一种常用的仪器,可用于滴加液体或分离互不相溶的两种液体。实验室部分反应装置如图1所示。
(1)实验室用KClO3制取O2的化学方程式为 。
(2)实验室制取气体通过反应物状态、反应条件等选用相应反应装置,请完成下表空格。
制取的气体 反应物 反应条件 反应装置(选填字母)
O2 KClO3固体 催化剂MnO2固体、加热
H2O2溶液 催化剂MnO2固体、常温 C或D
CO2 ________________ 和 常温 或
N2 NH4Cl饱和溶液与NaNO2饱和溶液 加热
A
O2
块状大理石
(或块状石灰石)
稀盐酸
C
D
B
(3)下列关于装置C和D的说法正确的是 (选填字母)。
A.装置C发生反应时,分液漏斗下端必须浸没在液体中
B.装置D发生反应时,长颈漏斗下端必须浸没在液体中
C.装置C和D的气密性检查的操作方法相同
D.装置C和D均可用于制取一定量的H2
BD
(4)为测定高锰酸钾分解生成氧气的体积,应选用图2装置________ (选填序号),量筒的作用是 。
③
通过量水的体积得知氧气的体积
5.(2023年花都区模拟题改编)如图1所示为实验室常用于制取气体的仪器。回答下列问题。
(1)为获取少量的二氧化碳气体,实验室常用大理石与稀盐酸的反应制取,该反应的化学方程式是 。
为制取和收集干燥的二氧化碳,请从上面提供的装置中选择适合的装置并进行组合,组合的顺序是 (选填字母)。
CaCO3+2HCl === CaCl2+H2O+CO2↑
BFD
(2)二氧化氮是一种棕红色的有毒气体,能与水反应,可以和氢氧化钠溶液反应生成亚硝酸钠(NaNO2)、硝酸钠等物质。实验室用的少量二氧化氮可利用铜片和浓硝酸制取,化学方程式为Cu+4HNO3(浓)
Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑。上面提供的装置最适合用于该实验的发生装置是 (选填图1字母)。如果用如图2装置收集二氧化氮,气体应从导管口 (选填“a”或“b”)进入。为防止二氧化氮污染空气,从另一端管口排出的气体需要通入
溶液中,反应的化学方程式是
。
A
b
氢氧化钠
2NO2+2NaOH === NaNO2+NaNO3+H2O
6.(经典模拟题)根据如图所示装置,回答下列问题。
(1)写出标号仪器的名称: ① ;② 。
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气,若用装置E收集氧气,当观察到
时,再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。
(3)乙炔(C2H2)是重要的化工原料。实验室用电石(CaC2块状固体)与水反应来制取乙炔气体,应选用的发生装置是 (选填字母)。
锥形瓶
水槽
有气泡均匀连续地冒出
B
(4)小明同学用装置B、 C组合制取二氧化碳,当用燃着的小木条放在装置C瓶口时,发现小木条始终不熄灭,说明气体没有集满,可能的原因是 。
(5)检查装置F气密性的方法是把针筒中的活塞内推后,静置观察,若看到 ,说明气密性良好。
气密性不好(或药品量不足,答案合理即可)
长颈漏斗下端形成一段稳定水柱
(6)实验室用锌与浓盐酸反应制取纯净、干燥的氢气,可将制得的气体先通过盛有 的洗气瓶,再通过盛有 的洗气瓶。
NaOH溶液(或水,答案合理即可)
浓硫酸
类型二 科学探究
7.(2020年广东省)某兴趣小组在学习碳(C)的化学性质时,了解到高温下C与CuO反应生成CO2,C还能使CO2转变成CO。于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
【猜想与假设】C还原CuO时产生的CO2与C进一步反应生成CO,生成CO的化学方程式是 。
【查阅资料】CO不与NaOH、Ca(OH)2及H2SO4反应。
【实验方案】取研细和干燥后的木炭(0.3 g)和CuO(2.0 g),混合均匀并装入试管,连接装置,高温反应,检验气体。
【实验过程】
(1)由如图所示装置③中粉末的颜色变化可检验CO,除此外,还可通过几种装置的组合,由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在,则装置连接的最佳顺序为 (选填字母)→尾气处理。
A.①→②→③→④ B.④→①→②→③→①
C.①→④→①→③→② D.③→④→①→②
B
(2)上述进一步确定CO存在的现象是__________________________
(除装置③中粉末的颜色变化外)。
(3)装置③中发生反应的化学方程式是 。
(4)写出CO尾气处理的方法: (写一点)。
【实验结论】高温下,过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【延伸应用】冬天,室内用炭火取暖时,应注意 。
第一次经过①时澄清石灰水
不变浑浊,经过③后的澄清石灰水变浑浊
增加点燃的酒精灯(答案合理即可)
通风
8.(2022年广州市节选)某校学生用盐酸和碳酸钙制备CO2,产生了大量废液。兴趣小组通过以下研究确定废液处理方案。
①写出制备CO2的化学方程式:______________________________。
②推测废液所含溶质:
推测一. ;推测二.CaCl2和HCl。
CaCO3+2HCl === CaCl2+H2O+CO2↑
CaCl2
③若要用一种药品验证哪种推测成立,可选择的有 (选填字母)。
A.石蕊溶液 B.AgNO3溶液
C.锌粒 D.CuO粉末
ACD
9.(2023年深圳市)已知H2与菱铁矿(主要成分为FeCO3,其他成分不参与反应)反应制成纳米铁粉。如图1所示,某小组进行探究并完成实验。
查阅资料:①H2能与CuO反应生成H2O,H2O能使无水硫酸铜变蓝;
②CO2与无水硫酸铜不反应。
(1)某同学探究反应后气体成分,先将反应后气体通入无水硫酸铜,无水硫酸铜变蓝,证明气体中含有 ,再通入足量的澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊,反应方程式为 ____________________
。
水
CO2+Ca(OH)2
=== CaCO3↓+H2O
(2)对剩余气体成分进行猜想:
猜想一.H2;猜想二. ;猜想三.CO和H2。
浓H2SO4的作用是 。
实验记录 甲中现象为 ,乙中 无水CuSO4变蓝,丙中变浑浊 猜想
正确
CO
除去剩余气体中的水蒸气
黑色固体变红
三
(3)热处理后的纳米铁粉能够除去地下水中的磷元素, 450 ℃或550 ℃热处理纳米铁粉的除磷率及pH如图2所示,分析 ℃时及 (选填“酸性”或“碱性”)处理效果更好。
550
酸性
10.(2023年中考题)如图所示,某化学兴趣小组同学将澄清石灰水和稀盐酸混合,充分反应,得到溶液A。
【提出问题】反应后溶液A的溶质成分是什么?
【作出猜想】
猜想一:CaCl2;
猜想二: ;
猜想三:CaCl2、Ca(OH)2。
【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
CaCl2、HCl
【讨论交流】在讨论方案时,某些同学认为可以直接将滴有无色酚酞的碳酸钠溶液B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表所示。
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。
丙
CaCO3
二
【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 (选填序号)。
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
①