《实验探究题》专题复习
题型解读
化学实验探究题能较好地体现新课改的理念,是历年中考必考的重要题型之一,这类试题往往从社会科技发展的前沿、社会可持续发展、日常生产、生活和化学实验的常见现象中选取素材,紧密联系化学实验、社会生活及科技动态,有效地激发学生积极参与探究的学习兴趣,以开放型的命题方式加强对学生探究能力的考查。近几年各地的中考化学实验探究题呈现出多样、灵活和开放的特点。化学实验探究题不仅对课程改革具有强大的推动作用,而且是新课程理念在考试评价中的具体体现。这些题型或以所给材料考查学生对信息的加工能力,或以过程和结论的开放考查学生的发散思维能力,或以化学问题考查学生的科学探究能力,让学生在解决实际问题的背景中培养创新精神和实践能力。
考点分析
考点一:影响因素的探究(含催化剂)
例1 某化学兴趣小组在学习O2制备时,对MnO2做催化剂加快双氧水分解产生了兴趣,他们提出疑问:其他物质能否对双氧水分解速率产生影响?
【查阅资料】影响化学反应速率的因素有很多,如:使用催化剂、改变温度、改变反应物的浓度等。
【实验探究】小组的同学们按图组装,在室温下分别进行了四组实验,并用O2传感器测定实验过程中O2含量的变化情况,得到如下图所示曲线。
组别 试剂
第1组 2mL 5% H2O2
第2组 2mL 5% H2O2 + 3滴FeCl3溶液
第3组 2mL 5% H2O2 + 3滴CuSO4溶液
第4组 2mL 5% H2O2 +少量MnO2粉末
【实验结论】对比四条曲线,进行分析:
(1)FeCl3溶液、CuSO4溶液对H2O2的分解______(填“有”或“无”)催化作用;
(2)写出实验中催化效果最优的使H2O2分解的化学方程式______;
(3)第1组实验的目的是______;
(4)小组的同学们不加催化剂,在不同温度下,用不同浓度的H2O2进行实验,记录实验现象如下表。据此可得出:升高温度或______(填“增大”或“减小”)反应物浓度可加快H2O2的分解。
温度H2O2% 50℃ 60℃ 70℃
5% 无明显气泡 无明显气泡 极少量气泡
10% 无明显气泡 无明显气泡 少量气泡
15% 无明显气泡 少量气泡 较多气泡
(5)实验需要30g10%的双氧水溶液,可用15%的双氧水溶液加______g蒸馏水配置。
【解题技巧】此类探究题常涉及以下几种情况:探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等,其中影响化学反应速率的因素包括是否使用催化剂、反应的温度、物质的浓度及反应物的接触面积等。实验时常利用控制单一变量的思想设置对比实验,分析对比的实验间不同的因素,推理得出实验结论。解答此类题时要根据题意,认真分析实验现象、实验数据、反应条件及影响反应的因素,通过对比与推理等,得出合理答案。
【答案】(1)有 (2)2H2O2O2↑+2H2O (3)对比 (4)增大 (5)10
【知识归纳】1. 影响化学反应速率的因素
2. 分析实验探究的因素及其对反应的影响
(1)找出探究的因素:即为所有影响因素中“变化”的那个因素。
(2)分析探究的因素对反应的影响:通过对比实验现象或测定实验数据来判断该因素对实验结果的影响。
3. 分析某因素对反应速率的影响
选择该因素不同,但其余因素均相同的实验组,对比分析实验现象或实验数据。
考点二:物质成分的探究
例2 某课外化学兴趣小组发现木炭与浓硫酸加热后产生了气体,该气体有刺激性气味,能使澄清的石灰水变浑浊。同学们在老师的指导下对该气体成分进行了探究。
【提出问题】该气体的成分是什么?
【提出猜想】猜想一:该气体是CO2;猜想二:该气体是SO2;猜想三:该气体是_______。
【查阅资料】
①SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应,使其褪色。
②SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
实验设计】
【现象与分析】
(1)装置B中酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,说明气体中含有_______。装置B中高锰酸钾溶液必须足量的原因是_______。
(2)装置C中澄清石灰水变浑浊,说明气体中含有CO2,请写出反应的化学方程式_______。
【实验结论】猜想三成立。
【反思交流】
(3)若装置B与装置C位置互换,该实验设计是否合理_______,理由是_______。
(4)有同学认为,木炭与浓硫酸加热后生成的产物中,除上述已验证的物质外,至少还有一种产物,理由是_______。
【解题技巧】解答有关物质成分的探究题时,常采用“假设论证法”,即假设存在→设计实验→分析现象→验证结论(与假设一致则存在,与假设矛盾则不存在)。复习过程中要建构知识网络,形成对酸、碱、盐、氧化物性质的规律性认识,答题时既要关注物质的化学性质,也要关注物质的物理性质。
【答案】【提出猜想】CO2和SO2 【现象与分析】(1)二氧化硫(SO2) 使SO2完全除去,排除对CO2检验的干扰 (2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
【反思交流】(3)不合理 SO2也会与Ca(OH)2反应生成沉淀 (4)根据质量守恒定律,反应物中有氢元素,反应产物中一定有氢元素,则至少还有一种产物
【知识归纳】1.反应后物质成分的猜想
(1)已知反应(以两种物质发生反应生成另外两种物质为例):
第一步:写出化学方程式:A+B→ C+D;
第二步:从物质是否恰好完全反应进行猜想:
①恰好完全反应:C+D;
②A过量:A和C+D;
③B过量:B和C+D。
【注意】如果探究的是溶液中溶质的成分,则不溶物、气体和水不需要考虑。
(2)未知反应:根据化学反应前后元素种类不变,结合反应物的元素组成进行判断。
2.未知物成分的猜想
根据题干已知的信息,对给定的物质进行自由组合,如原物质是两种物质(如A、B)中的一种或两种,则可能的组合为A或B或A和B。
3.不合理猜想的判断及原因分析:
①不符合质量守恒定律;②猜想的物质间可以发生反应;③猜想与题目所给信息不符等。
4.应用物质性质进行实验方案设计
(1)实质:物质的鉴别及验证。
(2)思路及解题步骤
①确定需要验证的物质及可能存在的干扰物质(一定会生成的物质不用检验)。
②利用已学知识,分析可用于鉴别或验证对应物质的理化性质,选择鉴别或验证试剂需要具备以下条件:
a.有典型现象;b.在被鉴别的物质中其他物质不会出现相似现象。
考点三:数字化实验
例3 实验是科学探究的重要方式,请结合图示回答下列问题:
(1)实验一可用于实验室检验二氧化碳气体,烧杯中应盛放的试剂是______,通入二氧化碳气体后,现象是_______。
(2)实验二是向一定量的水中不断通入二氧化碳气体,利用pH传感器采集到的数据如下图所示,可推测出混合后溶液显_______(填“酸性”或“碱性”),t1时刻后,溶液pH几乎无变化,其原因是__________(填字母序号)。
A.二氧化碳难溶于水
B.二氧化碳与水不能发生化学反应
C.二氧化碳在水中已经达饱和状态
(3)实验三可用于探究二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应,该反应的化学方程式是_______,反应过程中利用pH传感器采集到的数据如下图所示,可推测出反应后减少的物质是_______。
(4)综上所述,对于有明显现象的化学反应,可借助生成沉淀或________等现象(写一条即可)判断化学反应是否发生:对于没有明显现象的化学反应,可以从验证反应物的减少或验证_______等角度来判断化学反应是否发生。
【解题技巧】解答这类题的思路为:①直接读出坐标图中的两个变量(横、纵坐标)之间的变化(关注起点、终点及变化的趋势);②对多个变化曲线,要对比它们之间的关系;③结合化学反应过程,形成对变化规律的认识。
【答案】(1)澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 (2)酸性 C (3)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 氢氧化钠(NaOH) (4)气体(或颜色等合理即可) 生成物的生成
【知识归纳】数字化实验是通过计算机、传感器、数据采集器和相关软件组成的能够定量采集数据,并以图表的形式清晰、明确呈现出来的现代化的新型实验技术手段。它又被称为手持技术、数字实验等。中考命题时常借助pH传感器、O2浓度传感器、CO2浓度传感器、温度传感器、压强传感器等,以坐标曲线图的形式呈现,考查相关知识。
1.常见的数字化变化曲线有:压强、温度、pH变化曲线
2.数字化图像试题的解题步骤:
(1)分析试题中涉及的化学反应。
(2)明确纵、横坐标及曲线表述的意义。
(3)分析曲线的变化趋势与纵、横坐标的关系。
(4)分析特殊点(起点、拐点、终点)的含义。
【备考训练】
1.某校化学兴趣小组学习了金属活动性后,在实验室进行实验时发现了一个有趣的现象:他们将一块铝片和一块相同质量的锌粒分别放入相同体积、相同质量分数的稀盐酸和稀硫酸中,发现锌粒产生气体的速率更快。对照金属活动性顺序表,铝排在锌的前面,应该铝反应产生气体的速率更快,究竟是什么原因使锌反应产生气体的速率更快呢?请你一起参与探究:
【提出问题】除了“金属活动性、金属的质量、金属的表面积”外,还有哪些因素会造成锌与酸反应比铝与酸反应产生气体的速率快?
【猜想与假设】
猜想1:锌与铝表面的氧化物;
猜想2:酸的种类;
猜想3:温度。
【实验探究】
(1)按题中开始时小组同学设计的实验方案比较锌、铝的金属活动性是________(选填“合理”或“不合理”)的,原因是应控制_______在实验中相同。
(2)请写出锌与稀硫酸反应的化学方程式:_______。
(3)某同学针对“猜想1”设计了一个合理的方案进行实验:
实验步骤 实验现象 实验结论
取各种条件都相同的锌、铝,分别放入等质量、等质量分数的稀硫酸中 锌产生气体快,铝刚开始反应比锌慢,后来逐渐加快 猜想1成立
铝刚开始反应比锌慢,后来逐渐加快,原因是_______,所以做金属与酸反应的实验时,必须进行的处理是_______。
【实验拓展】请再写一种影响铝与酸反应快慢的因素_______(与以上题中提到的因素不同),设计合理的方案,并写出“实验步骤、现象和结论”:_______。
2.木糖醇是一种天然健康的甜味剂,其功效和用途引起了社会的广泛关注。某化学实验小组同学对木糖醇展开了如下实验探究:
【查阅资料】①木糖醇为白色晶体或结晶性粉末,极易溶于水,溶解时会吸收一定热量;
②碱石灰可用于吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
探究一:木糖醇的性质
木糖醇入口有清凉感觉的原因是_______。
探究二:木糖醇的元素组成
【作出猜想】根据物质的名称,甲同学对比熟悉的物质——乙醇,猜想木糖醇由碳、氢、氧三种元素组成。
【实验与探究】他们设计了如图1所示的实验装置,准确称取1.52 g样品,放在燃烧管A中燃烧(A中氧化铜能使木糖醇充分氧化生成CO2和H2O) 。
图1 图2
(1)实验时要先通一会氧气,再接通电炉,其原因是_______。
(2)C中发生反应的化学方程式为_______。
(3)D中碱石灰的作用是_______。
【记录数据】实验结束后,B装置质量增加1.08 g,C装置质量增加2.20 g。
【分析与结论】小组同学通过数据分析出一个木糖醇分子中碳、氢、氧原子个数的最简整数比为_______,证明甲同学的猜想正确。
【拓展应用】在细菌的作用下含糖较高的物质在口腔内会产生酸性物质,腐蚀或蛀坏牙齿,形成龋齿。如图2是木糖醇与蔗糖在口腔中细菌的作用下pH变化曲线,据此分析食用_______(选填“木糖醇”或“蔗糖”)能有效防止龋齿,其原因是_______。
3.网购的兴起使得家中出现了多种塑料包装袋。化学兴趣小组对塑料包装袋的成分感兴趣,随机取了一种进行探究。
【提出问题】所取塑料样品的组成元素都有哪些?
【查阅资料】(1)无水硫酸铜遇水变蓝。
(2)含氯塑料燃烧后氯元素通常转化为氯化氢。
【实验探究】(1)取部分塑料样品在空气中点燃,有黑烟和刺激性气味的气体生成。收集黑烟,将黑烟置于直玻璃管中,加热,将生成的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,则塑料样品中含有_______元素。
(2)根据如图装置进行实验:
先通入一会干燥纯净的氧气,再加热,观察到无水硫酸铜变蓝,C处溶液中有白色沉淀生成,据此王鑫同学得出塑料样品中含有氢、氯、氧元素的结论。
C装置中发生反应的化学方程式是_______。
【讨论分析】通过讨论,同学们认为王鑫同学得出的结论不严密。你认为理由是_______。
【探究结论】该塑料样品的组成元素中肯定含有_______元素。
【继续探究】兴趣小组同学欲探究装置D反应后溶液中溶质的成分,经讨论分析后认为,反应后溶液中一定含有碳酸钠,可能还有氢氧化钠和氯化钠,于是设计实验进行验证。
【实验验证】
实验操作 实验现象 实验结论
①取反应后溶液少许于试管中,滴加2滴酚酞溶液,加入过量硝酸钙溶液 _______ 溶液中还含有氢氧化钠
②取①反应后的上层清液少量于试管中,滴加过量稀硝酸,再加入_______溶液 无明显现象 溶液中无氯化钠
【拓展应用】根据实验结论,从环保角度考虑,实验中应对尾气进行处理,处理方法是____________________。
参考答案
1.【实验探究】(1)不合理 金属的表面积大小和酸的种类 (2)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (3)酸先和铝表面的氧化膜反应,当氧化膜反应完后,才开始与铝反应 打磨除去金属表面的氧化膜 【实验拓展】酸的浓度(合理即可) 取相同的打磨光亮的铝片,分别放入不同浓度、相同体积的稀硫酸中,浓度大的稀硫酸与铝片反应产生气泡的速率快,说明金属和酸反应的快慢与酸的浓度有关(与前一空对应即可)
2.探究一:木糖醇溶解时会吸收一定热量 探究二:【实验与探究】(1)排尽装置内的空气 (2)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O (3)防止空气中的H2O和CO2进入C中(合理即可) 【分析与结论】5:12:5 【拓展应用】木糖醇 木糖醇在口腔中细菌的作用下产生酸性物质少(合理即可)
3.【实验探究】(1)碳 (2)HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 【讨论分析】氧气参与反应,不能确定塑料样品中含有氧元素(合理即可) 【探究结论】碳、氢、氯(或C、H、Cl) 【实验验证】①有白色沉淀生成,溶液呈红色 ②硝酸银(或AgNO3) 【拓展应用】用气球收集(合理即可)