
科學(xué)探究題是新課標(biāo)中考命題中一道亮麗的風(fēng)景線,它往往從生活、生產(chǎn)實際出發(fā),對身邊常見物質(zhì)或有趣的現(xiàn)象進(jìn)行探究,既考查了學(xué)生綜合運(yùn)用知道的能力,又讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的魅力,同時將探究結(jié)論應(yīng)用在實際生活,體現(xiàn)了科學(xué)探究的意義和價值,這正是新課標(biāo)中考的要求和方向。
實驗與探究題考查的內(nèi)容:
一、考查探究中提出問題或猜想的能力
二、考查設(shè)計和實施實驗的能力
三、考查解釋和表達(dá)科學(xué)探究結(jié)果的能力
認(rèn)真讀題:劃出關(guān)鍵的語句,審清題意,明確要求。
找出題目中與教材相聯(lián)系的知識點。
靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決探究題中的問題。
實驗探究題的主要結(jié)構(gòu)
1.提出猜想假設(shè):根據(jù)實驗的現(xiàn)象,從反應(yīng)的質(zhì)量守恒定律、物質(zhì)的性質(zhì)(顏色、氣味、狀態(tài)等)提出假設(shè)。2.設(shè)計實驗方案:根據(jù)提出的假設(shè),利用控制變量法設(shè)計有效的對比實驗,驗證假設(shè)的合理性。3.反思與評價:根據(jù)實驗的操作、裝置等方面進(jìn)行可行性評價,可以從節(jié)能環(huán)保、操作方便、安全有效等方面進(jìn)行分析。
1、提出的猜想要準(zhǔn)確合理,有利于方案的設(shè)計;合乎題意,不能存在漏洞,不能信口開河;2、設(shè)計的實驗方案要緊扣提出的假設(shè),選用的實驗用品要恰當(dāng);實驗方案理論上合理,實際上可行,操作上簡便易行、安全,另外還要經(jīng)濟(jì)環(huán)保。3、結(jié)論一定是對假設(shè)的判定,交流評價一般是對實驗方案、實驗操作、結(jié)論等方面的反思,是探究題中最難的地方。
1.空氣成分的實驗探究。2.質(zhì)量守恒定律的實驗探究。3.金屬活動性的實驗探究。4.酸堿鹽等物質(zhì)性質(zhì)的探究。
5.物質(zhì)是否變質(zhì)的實驗探究。6.物質(zhì)組成成分的實驗探究。7.燃燒條件與滅火原理的實驗探究。8.制取氣體的實驗探究。
題型1 空氣成分的實驗探究
[解題指引] 在解答這類題時,一般是不考慮空氣中氧氣和氮氣之外的其它成分。要理解該實驗探究的原理如圖所示, 即利用紅磷燃燒消耗空氣里的氧氣后,使瓶內(nèi)壓強(qiáng)小于外界大氣壓,當(dāng)打開彈簧夾時,在瓶內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下,水就會被壓入瓶中,使液面大約上升至原來瓶內(nèi)氣體體積的1/5。這樣通過有形的水柱體的體積來暗示無形的氧氣在瓶內(nèi)空氣里的體積,從而推算出空氣里氧氣的體積含量。
[例1] (2019?淄博)以下四個實驗裝置,可用于“測定空氣中氧氣的含量”。請認(rèn)真分析,回答下列問題:
(1)拉瓦錫用裝置 (填寫字母)定量研究了空氣的成分,在密閉容器中,空氣中的氧氣與 反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)。人們沿著科學(xué)家的足跡,對反應(yīng)物進(jìn)行了優(yōu)化,分別用銅粉、紅磷等進(jìn)行實驗,其原理都是采用 (填“物理”或“化學(xué)”)方法,從混合氣體中除去某種氣體,從而達(dá)到物質(zhì)的分離。(2)實驗過程中,需要不斷推拉注射器活塞的裝置是 ?。ㄌ顚懽帜福么搜b置進(jìn)行實驗,可能造成實驗誤差的因素是 (答一條)。(3)裝置C、D的實驗都用到了紅磷,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 ;反應(yīng)結(jié)束后,待裝置冷卻至室溫,打開彈簧夾,裝置D中(試管容積為40mL),注射器活塞從10mL刻度處緩慢移動至 mL刻度處停止(誤差忽略不計)。
【答案】(1)A;汞;化學(xué)。(2)B;反應(yīng)前后氣球的體積不相等。(3)4P+5O2 ═ 2P2O5;2?!窘馕觥浚?)拉瓦錫用裝置A定量研究了空氣的成分,在密閉容器中,空氣中的氧氣與汞反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì);分別用銅粉、紅磷等進(jìn)行實驗,其原理都是采用化學(xué)方法,從混合氣體中除去某種氣體,從而達(dá)到物質(zhì)的分離。(2)實驗過程中,需要不斷推拉注射器活塞的裝置是B,能使裝置中的氧氣充分反應(yīng),利用此裝置進(jìn)行實驗,可能造成實驗誤差的因素是反應(yīng)前后氣球的體積不相等。(3)裝置C、D的實驗都用到了紅磷,紅磷燃燒生成五氧化二磷,反應(yīng)的化學(xué)方程式:4P+5O2 ═ 2P2O5;注射器活塞從10mL刻度處緩慢移動至:10mL﹣40mL2mL刻度處停止。
題型2 質(zhì)量守恒定律的實驗探究
[解題指引] 根據(jù)質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容可知,化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量總和是相等的。所以,對于在一般的實驗裝置(即開放體系裝置)中進(jìn)行實驗探究時,如果是沒有氣體的參與(或者生成),那么化學(xué)反應(yīng)前后托盤天平的指針必然沒有偏轉(zhuǎn)(即物質(zhì)的質(zhì)量總和相等)。如果是有氣體的參與(或者生成),那么化學(xué)反應(yīng)前后托盤天平的指針就有可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)了;但是,化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量總和仍然是相等的。這時,只要設(shè)法把該開放體系裝置轉(zhuǎn)變?yōu)槊荛]裝置,那么化學(xué)反應(yīng)前后托盤天平的指針也就必然沒有偏轉(zhuǎn)。
[例2] (2019?東營)小英同學(xué)從資料中得知:質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了漫長、曲折的過程。【實驗回顧】 1756年,俄國化學(xué)家羅蒙諾索素夫?qū)⒔饘馘a放在密閉容器里煅燒,冷卻后在密閉容器里稱量,發(fā)現(xiàn)總質(zhì)量和煅燒前沒有變化。 1774年,拉瓦錫將45.0份質(zhì)量的氧化汞加熱分解,恰好得到了41.5份質(zhì)量的汞和3.5份質(zhì)量的氧氣,得到了與羅蒙諾索夫相同的結(jié)論,拉瓦錫還通過這個實驗研究了 ,成就了化學(xué)史上的另一經(jīng)典實驗?!緦嶒炛噩F(xiàn)】 小英同學(xué)在老師的指導(dǎo)下,將鐵粉、活性炭粉、食鹽按一定比例加水混合后,涂在用鐵片折成的連續(xù)的Z形架表面,然后放入盛滿氧氣的集氣瓶中。通過如圖所示裝置對“化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量關(guān)系”進(jìn)行實驗探究。實驗過程中做到操作規(guī)范,準(zhǔn)確稱量和細(xì)致觀察。
(1)證明化學(xué)反應(yīng)發(fā)生且體現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的現(xiàn)象有: , 。(2)此實驗用氧氣替代空氣的主要目的是 。(3)實驗室里現(xiàn)有過氧化氫溶液,二氧化錳粉末,以及下列儀器:①寫出編號儀器的名稱:B 。
②利用上述藥品、儀器:制取少量純凈氧氣,其簡易制取裝置應(yīng)選擇的儀器有 ?。ㄌ钚蛱枺?,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;能否組裝一套制氧氣的裝置,以控制反應(yīng)的發(fā)生和停止?!??。ㄌ睢澳堋被颉胺瘛保?,并說明理由: ?!究偨Y(jié)與反思】 1663年,英國化學(xué)家波義耳將金屬汞放在密閉容器里煅燒,冷卻后稱量時打開了蓋,得出的結(jié)論是物質(zhì)的總質(zhì)量增加了,導(dǎo)致波義耳與質(zhì)量守恒定律失之交臂,你認(rèn)為質(zhì)量增大的原因是: 。
【答案】【實驗回顧】空氣的成分或空氣中氧氣的含量等;(合理即可)【實驗重現(xiàn)】(1)鐵片上的物質(zhì)變紅或有紅色物質(zhì)生成:天平平衡或質(zhì)量不變;(2)加快反應(yīng)的速率或增大反應(yīng)物的濃度等;(3)①錐形瓶;②CDHIA;2H2O2 ══ 2H2O+O2↑;否;二氧化錳是粉末狀,無法實現(xiàn)固液分離;【總結(jié)與反思】有空氣進(jìn)入;(合理即可)【解析】【實驗回顧】拉瓦錫還通過這個實驗研究了空氣的成分或空氣中氧氣的含量等,成就了化學(xué)史上的另一經(jīng)典實驗;故答案為:空氣的成分或空氣中氧氣的含量等;(合理即可)【實驗重現(xiàn)】(1)證明化學(xué)反應(yīng)發(fā)生且體現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的現(xiàn)象有:鐵片上的物質(zhì)變紅或有紅色物質(zhì)生成;天平平衡或質(zhì)量不變;故答案為:鐵片上的物質(zhì)變紅或有紅色物質(zhì)生成:天平平衡或質(zhì)量不變;
(2)此實驗用氧氣替代空氣的主要目的是:加快反應(yīng)的速率或增大反應(yīng)物的濃度等;故答案為:加快反應(yīng)的速率或增大反應(yīng)物的濃度等;(3)①錐形瓶是常用的反應(yīng)容器;②利用上述藥品,僅器:制取少量純凈氧氣,其簡易制取裝置應(yīng)選擇的儀器有:CDHIA;過氧化氫在二氧化錳做催化劑的條件下生成水和氧氣,要注意配平;不能組裝一套制氧氣的裝置,以控制反應(yīng)的發(fā)生和停止,因為二氧化錳是粉末狀,無法實現(xiàn)固液分離;故答案為:①錐形瓶;②CDHIA;2H2O2 ══ 2H2O+O2↑;否;二氧化錳是粉末狀,無法實現(xiàn)固液分離;【總結(jié)與反思】導(dǎo)致波義耳與質(zhì)量守恒定律失之交臂,我認(rèn)為質(zhì)量增大的原因是:有空氣進(jìn)入;故答案為:有空氣進(jìn)入;(合理即可)
題型3 金屬活動性的實驗探究
[解題指引] 首先,要熟記常見金屬的活動性順序,在此基礎(chǔ)上要理解并記住其應(yīng)用:(1)前強(qiáng)后弱;(2)氫前置換氫;(3)前置后,鹽可溶,鉀鈣鈉不能夠。 同時通過化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生與否,結(jié)合常見金屬的活動性順序的應(yīng)用,反推出金屬的活動性強(qiáng)弱順序。一般的實驗設(shè)計思路是把活動性強(qiáng)的金屬放到活動性弱的化合物溶液;通過反應(yīng)時的明顯現(xiàn)象,來判斷反應(yīng)的發(fā)生,進(jìn)而反推出金屬的活動性強(qiáng)弱順序。
[例3](2019?鄂州)小亮學(xué)完合金后,知道了不銹鋼的主要成分是鐵,白銅中含有銅和鎳(Ni)。他決定探究Fe、Cu、Ni的金屬活動性順序。(1)[查閱資料]鎳能與稀硫酸反應(yīng)生成能溶于水的NiSO4,并放出氫氣。寫出鎳與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。(2)[猜想與假設(shè)]根據(jù)教材中常見金屬的活動性順序和查閱的資料,對以上三種金屬的活動性作出猜想:猜想①Fe>Ni>Cu;猜想② 。(3)[實驗探究]把用砂紙打磨過的鎳片浸入FeSO4溶液中,過一會兒取出,發(fā)現(xiàn)鎳片表面無明顯變化。證明 (填“猜想①”或“猜想②”)成立。(4)[拓展延伸]用銅片、NiSO4溶液和 ,通過實驗探究也能判斷Fe、Cu、Ni的金屬活動性順序。
【答案】(1)Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑;(2)Ni>Fe>Cu;(3)猜想①;(4)鐵片?!窘馕觥浚?)鎳與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鎳和氫氣;(2)猜想時,鐵的活動性一定大于銅,故還可以猜想為Ni>Fe>Cu;(3)把用砂紙打磨過的鎳片浸入FeSO4溶液中,過一會兒取出,發(fā)現(xiàn)鎳片表面無明顯變化,說明鐵的活動性強(qiáng)于鎳,故猜想①正確;(4)判斷Fe、Cu、Ni的金屬活動性順序,還可以使用銅片、NiSO4溶液和 鐵片。
題型4 酸堿鹽等物質(zhì)性質(zhì)的探究
[解題指引] 這類題目主要是結(jié)合問題情景,通過分析、提煉常見酸堿鹽的物理特性和化學(xué)性質(zhì),來補(bǔ)全實驗設(shè)計中的空白,或者科學(xué)地設(shè)計實驗方案,或者進(jìn)行簡單計算等等。要注意猜想、操作、現(xiàn)象的描述準(zhǔn)確、精煉,絕不可出現(xiàn)錯別字;化學(xué)方程式的書寫和計算都要嚴(yán)格按照步驟正確的進(jìn)行書寫和計算,切不可丟三落四。
[例4](2019?葫蘆島)為了探究堿的化學(xué)性質(zhì),同學(xué)們進(jìn)行了如圖所示的實驗。【實驗操作】夾緊彈簧夾,將注射器中的氫氧化鈉溶液全部注入錐形瓶中。錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。反應(yīng)一段時間后,打開彈簧夾,觀察到的現(xiàn)象為 ,錐形瓶底部有白色沉淀生成。
【實驗操作】夾緊彈簧夾,將注射器中的氫氧化鈉溶液全部注入錐形瓶中。錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。反應(yīng)一段時間后,打開彈簧夾,觀察到的現(xiàn)象為 ,錐形瓶底部有白色沉淀生成?!緩U液處理】(1)將反應(yīng)后錐形瓶內(nèi)的物質(zhì)全部倒入燒杯B中,然后滴入幾滴無色酚酞溶液,充分混合后,燒杯內(nèi)的液體為 色。(2)再向燒杯中倒入一定量的稀鹽酸,充分反應(yīng)后,燒杯內(nèi)得到無色澄清溶液,則該無色溶液中一定含有的溶質(zhì)是 。請寫出該燒杯內(nèi)發(fā)生中和反應(yīng)的化學(xué)方程式 (寫一個)。(3)最后燒杯內(nèi)的無色溶液能否直接排放,請闡述你的觀點并說明理由 ?!痉此冀涣鳌可鲜鰧嶒灮顒域炞C了堿可以與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
【答案】【實驗操作】2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;燒杯中的石灰水進(jìn)入錐形瓶內(nèi);【廢液處理】(1)紅;NaOH+HCl=NaCl+H2O;(2)氯化鈣和氯化鈉;(3)不能,該溶液可能為酸性溶液會產(chǎn)生污染。【解析】【實驗操作】二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水,化學(xué)方程式為:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收,使錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)減少,在外界大氣壓的作用下燒杯中的石灰水進(jìn)入錐形瓶內(nèi);碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和氫氧化鈉;
【廢液處理】(1)因為燒杯內(nèi)的液體顯堿性,所以滴入幾滴無色酚酞溶液,充分混合后液體顯紅色;(2)再向燒杯中倒入一定量的稀鹽酸,充分反應(yīng)后,燒杯內(nèi)得到無色澄清溶液,其中的反應(yīng)可能有:氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水;氫氧化鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和水;碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳;碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳,所以則該無色溶液中一定含有的溶質(zhì)是氯化鈣和氯化鈉;該燒杯內(nèi)發(fā)生中和反應(yīng)的化學(xué)方程式有:NaOH+HCl=NaCl+H2O;(3)溶液不中性的時候不能直接排放可能會污染水源。所以最后燒杯內(nèi)的無色溶液不能直接排放,該溶液可能為酸性溶液會產(chǎn)生污染。
題型5 物質(zhì)是否變質(zhì)的實驗探究
[解題指引] 這類題目主要是通過驗證藥品變質(zhì)后的物質(zhì)(即生成物)的存在與否,來推斷說明藥品是否變質(zhì);再通過驗證藥品的存在與否,或者是計算,來推斷說明藥品變質(zhì)到了什么程度。解答該類題目要結(jié)合問題情景,分析、提煉藥品的性質(zhì)(特別是化學(xué)性質(zhì)),找出藥品變質(zhì)的方向和生成物;或者藥品存在的驗證方法, 根據(jù)生成物的特性及其特殊現(xiàn)象,找出驗證生成物存在的方法。 最后,分析生成物存在與否,或者是藥品還存在與否,或者是進(jìn)行有關(guān)計算;來判定藥品是否變質(zhì),或者是變質(zhì)到了什么程度,或者計算變質(zhì)后某一成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等等。
[例5](2019?營口)化學(xué)實驗小組的同學(xué)在實驗室里發(fā)現(xiàn)桌上有瓶敞口放置已久的NaOH溶液,他們對溶質(zhì)的成分產(chǎn)生了探究的欲望?!静殚嗁Y料】Ca2+和OH﹣在水溶液中不能大量共存【提出問題】這瓶NaOH溶液一定變質(zhì)了,其變質(zhì)程度如何呢?【提出猜想】猜想一:NaOH溶液部分變質(zhì) 猜想二:NaOH溶液完全變質(zhì)【實驗探究】(1)氫氧化鈉溶液變質(zhì)的原因為 ?。ㄓ没瘜W(xué)方程式表示)。(2)小華設(shè)計了如下實驗進(jìn)行探究,請根據(jù)表中內(nèi)容填寫:
如果步驟一中白色沉淀由兩種物質(zhì)組成,則兩種物質(zhì)是 (填化學(xué)式);步驟二中根據(jù)酚酞溶液變紅這一現(xiàn)象證明樣品中含有 ?。ㄌ钭帜福.CaCl2 B.Na2CO3 C.NaOH D.Na2CO3和NaOH【實驗反思】(1)下列物質(zhì)①BaCl2溶液、②Ca(NO3)2溶液,③Ca(OH)2溶液、④Ba(OH)2溶液,不能替代步驟一中CaCl2溶液的是 (填序號)。(2)步驟二中用另外一種試劑代替酚酞溶液也能得出同樣的結(jié)論,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
【答案】【實驗探究】(1)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;(2)一;:Ca(OH)2和CaCO3;C;【實驗反思】(1)③④;(2)2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4(或NaOH+NH4Cl=NaCl+H2O+NH3↑)?!窘馕觥俊緦嶒炋骄俊浚?)氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水,(2)步驟一:取少量NaOH溶液樣品于試管中,向其中滴加過量的CaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明溶液中有碳酸鈉;步驟 二:過濾,向濾液中滴加酚酞溶液,酚酞溶液變紅,與金額溶液中有氫氧化鈉,故猜想一成立;因為氫氧化鈣微溶于水,量多了也會形成沉淀,如果步驟一中白色沉淀由兩種物質(zhì)組成,則兩種物質(zhì)是:Ca(OH)2和CaCO3;步驟二中根據(jù)酚酞溶液變紅這一現(xiàn)象證明樣品中含有NaOH,故選C;
【實驗反思】(1)氯化鋇、硝酸鈣都可以把溶液中的碳酸鈉變成碳酸鹽沉淀且不引入新的堿性物質(zhì),因此可代替氯化鈣進(jìn)行實驗;氫氧化鈣、氫氧化鋇雖然與碳酸鈉也能形成碳酸鹽沉淀,但由于反應(yīng)生成了氫氧化鈉,使得接下來滴加酚酞檢驗氫氧化鈉的實驗無法得出正確結(jié)論,因此不可代替氯化鈣進(jìn)行實驗;故選③④;(2)利用溶液中的氫氧化鈉能與硫酸銅溶液形成藍(lán)色氫氧化銅沉淀或與銨鹽如氯化銨等產(chǎn)生有氨臭味的氨氣等物質(zhì)代替酚酞,也可以檢驗出氫氧化鈉的存在,化學(xué)方程式為:2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4(或NaOH+NH4Cl=NaCl+H2O+NH3↑)。
題型6 物質(zhì)組成成分的實驗探究
[解題指引] 對于物質(zhì)組成成分的探究,要結(jié)合所給出問題情景和常見物質(zhì)的檢驗、鑒別方法,根據(jù)所學(xué)的相關(guān)知識,認(rèn)真地進(jìn)行思考、推斷、鑒別出藥品的真實身份。 對于標(biāo)簽破損的藥品成分的探究,還要注意分析標(biāo)簽上殘留的信息,再結(jié)合題意,通過細(xì)致地分析、計算,最后將破損的標(biāo)簽殘缺的信息補(bǔ)充完整,或者鑒別、推斷出其主要成分的本來面目。
[例6](2019?本溪)某校化學(xué)興趣小組同學(xué)向盛有一定量生石灰的燒杯中加入碳酸鈉溶液,充分反應(yīng)后卻至室溫,過濾、洗滌、干燥,得到固體A和溶液B,并對固體A和溶液B的成分展開了探究。上述實驗中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有:①CaO+H2O=Ca(OH)2② (寫化學(xué)方程式)。探究活動1:固體A的成分是什么?[猜想假設(shè)]小雨猜想是CaCO3;小亮猜想是CaCO3和Ca(OH)2小亮猜想含有Ca(OH)2的理由是 。[實驗驗證]1.小雨取少量固體A于試管中,加入足量的稀鹽酸,有氣泡產(chǎn)生。證明自己的猜想正確。2.小亮取少量固體A于試管中,加入足量水振蕩,靜置,向上層清液中滴加無色酚酞溶液,觀察到 ,證明自己的猜想正確。
[反思評價]同學(xué)們經(jīng)過討論后認(rèn)為小雨的實驗不足以確定固體A的成分,理出是 。結(jié)合兩位同學(xué)的實驗,證明了小亮的猜想是正確的,由此確定了固體A的成分。探究活動Ⅱ:溶液B中溶質(zhì)的成分是什么?[猜想假設(shè)]猜想一:NaOH猜想二:NaOH Na2CO3猜想三:NaOH Ca(OH)2[討論交流]結(jié)合對固體A成分的探究,同學(xué)們認(rèn)為猜想三是正確的,理由是 。[實驗驗證]取少量溶液B于試管中,滴加 溶液,產(chǎn)生白色沉淀,證明猜想三正確。
【答案】Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH。[猜想假設(shè)] 氫氧化鈣微溶于水。[實驗驗證] 溶液變紅色。[反思評價] 與鹽酸反應(yīng)生成氣泡只能證明有碳酸鈣,此現(xiàn)象無法證明是否有氫氧化鈣。[討論交流] 固體中含有氫氧化鈣,則溶液B中含有反應(yīng)生成的氫氧化鈉和溶解的氫氧化鈣。[實驗驗證]碳酸鈉。
【解析】上述實驗中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有:①CaO+H2O=Ca(OH)2②Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH。[猜想假設(shè)]小雨猜想是CaCO3;小亮猜想是CaCO3和Ca(OH)2小亮猜想含有Ca(OH)2的理由是氫氧化鈣微溶于水,固體中可能含有沒有溶解的氫氧化鈣。[實驗驗證]2.小亮取少量固體A于試管中,加入足量水振蕩,靜置,向上層清液中滴加無色酚酞溶液,觀察到溶液變紅色,說明溶液中含有氫氧化鈣,證明自己的猜想正確。
[反思評價]同學(xué)們經(jīng)過討論后認(rèn)為小雨的實驗不足以確定固體A的成分,理出是與鹽酸反應(yīng)生成氣泡只能證明有碳酸鈣,此現(xiàn)象無法證明是否有氫氧化鈣。[討論交流]猜想三是正確的,理由是固體中含有氫氧化鈣,則溶液B中含有反應(yīng)生成的氫氧化鈉和溶解的氫氧化鈣。[實驗驗證]取少量溶液B于試管中,滴加碳酸鈉溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明溶液中含有氫氧化鈣,證明猜想三正確。
題型7 燃燒條件與滅火原理的實驗探究
[解題指引] 解答時可以根據(jù)燃燒的條件和學(xué)過的相關(guān)知識,充分挖掘?qū)嶒瀳D示中的有用信息,使用控制變量法、對照實驗法等來設(shè)計實驗方案,或者根據(jù)問題情景,按照給出的實驗方案,進(jìn)行科學(xué)實驗探究;然后分析歸納出燃燒的條件與滅火原理等。最后運(yùn)用實驗所得,進(jìn)一步拓展與遷移,以便分析、解決實際問題。
[例7](2019?永州)在老師的指導(dǎo)下,化學(xué)興趣小組利用下列裝置進(jìn)行了“可燃物燃燒的條件”的探究實驗。
[實驗?zāi)康腯探究可燃物燃燒的條件[實驗步驟] ①將所需儀器按照裝置圖連接起來; ②打開K1和K2,向上拉動任意一支注射器的活塞;③將實驗所需藥品加入對應(yīng)的儀器中;④將裝有適量白磷的具支試管放入冷水中;⑤打開K1,關(guān)閉K2,往裝置甲中加入適量的雙氧水,氧氣進(jìn)入具支試管中;⑥關(guān)閉K1,打開K2,往裝置乙中加入適量的鹽酸,二氧化碳進(jìn)入具支試管中;⑦將裝有適量白磷的具支試管放入80℃的熱水中;⑧打開K1,關(guān)閉K2,往裝置甲中加入適量雙氧水,氧氣進(jìn)入具支試管中;⑨關(guān)閉K1,打開K2,往裝置乙中加入適量的鹽酸。
[問題解答](1)實驗步驟②的目的是 。(2)裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。(3)在實驗步驟⑥中,具支試管中氧氣已經(jīng)排盡的實驗現(xiàn)象是 。(4)能看到白磷燃燒起來的實驗步驟是 。[實驗結(jié)論]可燃物燃燒必須同時滿足兩個條件:可燃物與氧氣接觸;溫度達(dá)到可燃物的著火點。
【答案】(1)檢查裝置氣密性;(2)Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;(3)燒杯中石灰水變渾濁;(4)⑧。【解析】(1)實驗步驟②的目的是檢查裝置的氣密性是否良好;(2)碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳?xì)怏w;(3)二氧化碳的密度比空氣大,當(dāng)具支試管中的氧氣被排凈后,會從支管進(jìn)入燒杯中的澄清石灰水中,二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁,當(dāng)觀察到燒杯中澄清的石灰水變渾濁,說明具支試管中氧氣已經(jīng)排盡;(4)白磷具有可燃性,在白磷與氧氣接觸,溫度達(dá)到其著火點時,白磷即可發(fā)生燃燒,即步驟⑦中白磷的溫度達(dá)到了著火點,步驟⑧又與氧氣接觸立刻發(fā)生了燃燒。
題型8 制取氣體的實驗探究
[解題指引] 在進(jìn)行制取氣體的實驗探究時,需要考慮原料的價格、變化是否容易控制、反應(yīng)能否連續(xù)進(jìn)行、反應(yīng)的快慢、生成物的純凈以及是否生成造成環(huán)境污染的副產(chǎn)物、能否找到對應(yīng)的反應(yīng)裝置等等。同時還要注意:1.要保證原料無毒或毒性小;2.探究在什么實驗條件下(如常溫、加熱、加催化劑等)反應(yīng)容易達(dá)到,操作是否簡便,實驗是否安全、節(jié)能等等。
[例8](2019?溫州模擬)呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉(Na2O2)作為供氧劑。為了探究其反應(yīng)原理,興趣小組同學(xué)在老師的指導(dǎo)下,進(jìn)行了如下探究。[查閱資料]過氧化鈉在常溫下與水、二氧化碳反應(yīng)分別生成氫氧化鈉、碳酸鈉和氧氣。
[設(shè)計實驗]小南同學(xué)想通過如圖所示裝置探究過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng),并驗證反應(yīng)產(chǎn)物。(1)C中氫氧化鈉的作用是 。(2)通過上述實驗,明明同學(xué)認(rèn)為Na2O2與CO2反應(yīng)除了生成Na2CO3和O2,還有可能生成NaHCO3.你認(rèn)為他的結(jié)論正確嗎?理由是 。寫出 Na2O2與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式 。(3)請說說呼吸面具或潛水艇用過氧化鈉作為供氧劑的最大的是優(yōu)點 。
【答案】(1)除去氧氣中的二氧化碳(2)不正確,因為化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變,反應(yīng)前沒有氫元素;2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2(3)操作簡便,無污染;【解析】(1)過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)過程中肯定有沒反應(yīng)的二氧化碳混合在氧氣中出來,為了收集到純的氧氣,可以用氫氧化鈉除去氧氣中的二氧化碳。(2)過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)不可能生成碳酸氫鈉,因為在反應(yīng)前沒有氫元素,而化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變的;過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣,方程式為:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;(3)呼吸面具或潛水艇用過氧化鈉作為供氧劑的最大的優(yōu)點是操作簡便,無污染。
(1)敢于質(zhì)疑,大膽猜想。科學(xué)探究題不僅要求學(xué)生結(jié)合題目進(jìn)行科學(xué)猜想,而且還要求說出猜想的理由或依據(jù),因此學(xué)生要善于從實驗、生活、現(xiàn)象、圖表、資料、圖片等材料中發(fā)現(xiàn)問題。(2)提煉原理,學(xué)會遷移。科學(xué)探究題中的探究內(nèi)容有些為教科書之外的內(nèi)容,這就要求學(xué)生從題給的信息中獲取有用的信息,從有用信息中提煉出規(guī)律和原理,并根據(jù)已學(xué)過的化學(xué)知識和生活經(jīng)驗,對未知的問題進(jìn)行真正意義上的科學(xué)探究。(3)設(shè)計實驗,分析推理??茖W(xué)探究注重過程和方法,學(xué)生要根據(jù)實際問題設(shè)計合理的實驗方案并收集記錄實驗數(shù)據(jù),或畫出圖像并運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行分析、比較,從而得出結(jié)論。
解科學(xué)探究題要注意的幾個方面
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