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1、1 专题 实验探究题 课时一 化学实验 常见仪器及基本操作 核心解读 1.常见仪器 2.常见实验基本操作 2 (2)物质的加热 酒精灯 (3)溶解(4)过滤 仪器:漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台、滤纸 3 例 1(2019 临沂)规范的操作是实验成功的保证。下列实验操作错误的是()解析:稀释浓硫酸时,要把浓硫酸缓缓地沿器壁注入水中,同时用玻璃棒不断搅拌,以使热量及时的扩散,一定不能把水注入浓硫酸中,图 A 所示操作正确;取用粉末状药品,试管横放,用药匙或纸槽把药品送到试管底部,图 B 所示操作正确;检查装置气密性的方法:把导管的一端浸没在水里,手紧握试管外壁,若导管口有气泡冒出,则装置气密性良好,
2、图 C 所示操作正确;用 pH 试纸测定未知溶液的 pH 时,正确的操作方法为取一片 pH 试纸放在玻璃片或白瓷板上,用玻璃棒蘸取少量待测液滴在干燥的 pH 试纸上,与标准比色卡对比来确定 pH,不能将 pH 试纸伸入待测液中,以免污染待测液,图 D 所示操作错误。答案:D 强化应用 1(2019 潍坊)下列实验操作不正确的是(C)解析:向酒精灯中添加酒精时,应该用漏斗添加,A 正确;取用 NaCl 固体时用药匙,瓶塞倒放在桌面上,B 正确;过滤应用玻璃棒引流,C 不正确;托盘天平的使用要遵循“左物右码”的原则,D正确。常见气体的制备与收集 核心解读 1.常见气体的制取 氧气 氢气 二氧化碳
3、药品 氯酸钾和二氧化锰;高锰酸钾;双氧水和二氧化锰 锌粒与稀硫酸 大理石或石灰石与稀盐酸 4 反应 原理 2KClO32KCl+3O2 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 2H2O22H2O+O2 Zn+H2SO4ZnSO4+H2 CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 实验 装置 收集 方法 排水法或向上排空气法(不易溶于水,密度比空气大)排水法或向下排空气法(难溶于水,密度比空气小)向上排空气法(能溶于水,密度比空气大)检验 方法 用带火星的木条检验,木条复燃 点燃,罩干冷小烧杯,产生淡蓝色火焰;烧杯内壁有水珠(生成物只有水)通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊 验满 方法 用带
4、火星的木条靠近集气瓶口,木条复燃,则说明已满 用燃着的木条靠近集气瓶口,木条火焰立即熄灭,则说明已满 实验操 作步骤 固固加热型,用排水法收集 检查气密性;装药品;固定试管;加热;收集气体;将导管移出水槽;熄灭酒精灯 检查气密性;加药品;固定试管;验纯;收集气体 检查气密性;加入石灰石;加入稀盐酸;收集气体 续表 氧气 氢气 二氧化碳 注意 事项 用固固加热型装置时,试管口应略向下倾斜;当用高锰酸钾制氧气时,靠近管口处应塞一团疏松棉花;排水法收集时,当气泡连续、均匀冒出后再收集;排水法收集完后,先移出导管,再熄灭酒精灯;若用双氧水和 MnO2制O2,操作步骤同制 CO2 长颈漏斗末端应伸入液面
5、以下;反应器中的导气管应刚露出橡胶塞即可;若用向下排空气法收集时,导管应伸入接近容器(集气瓶或试管)的底部;不能用浓H2SO4、HNO3及浓盐酸来制取氢气 不能用稀 H2SO4代替稀盐酸;长颈漏斗的末端应伸入液面以下;反应器中的导管刚露出橡胶塞即可;用向上排空气法收集时,导管口应伸入接近集气瓶的底部 2.气体的净化 在实验室制备的各种气体中,常含有少量的酸雾、水蒸气或其他气体杂质,需经过净化和干燥后才能得到纯净的气体。(1)实验装置:常用的干燥及净化装置主要是洗气瓶、干燥管和 U 形管。5(2)气体的干燥 选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定,其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分,而不能
6、与气体发生反应。如下表中是常见气体的干燥剂:干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体 浓硫酸 H2、O2、CO、HCl 等中、酸性气体 不能干燥碱性气体,如 NH3 无水氯化钙(CaCl2)H2、O2、CO、CO2、HCl 能干燥绝大多数气体,NH3除外 氢氧化钠固体 或碱石灰 H2、O2、CO、NH3 等中、碱性气体 不能干燥酸性气体,如 CO2、SO2、HCl、H2S 等 (3)尾气的吸收及处理 溶液吸收:如 CO2、SO2、HCl 等气体可用 NaOH 溶液吸收(极易溶气体要防止倒吸)。点燃处理:如 CO、CH4、H2等可燃性气体可接一个尖嘴导管,将其点燃。气球收集:如有毒的 CO、H2S、
7、Cl2等气体可在导管末端接上一个气球收集。防倒吸装置:如易溶的气体可收集到倒立的漏斗中。3.多功能瓶的使用 图示 操作目的 气体进出方向 举例与原理 收集密度大于空气的气体 a 进 b 出(长进短出)收集 CO2、O2,进入的气体聚集在集气瓶下方 收集密度小于空气的气体 b 进 a 出(短进长出)收集 H2,进入的气体聚集在集气瓶上方 排水法收集气体 b 进 a 出(短进长出)收集 H2、O2,进入的气体聚集在集气瓶上方,水从下方导管被压出 洗气或干燥 a 进 b 出(长进短出)浓硫酸干燥 O2或 NaOH 溶液吸收 CO2 例 2(2019 怀化)根据下列装置进行实验,请你参与并回答:(1)
8、仪器的名称是 。6(2)写出实验室用 A 制氧气的化学方程式:_;收集氧气的装置可选 (填字母代号),理由是_。(3)实验室制取二氧化碳,可选用的发生装置是 (填字母代号);若用装置 C 收集二氧化碳气体,气体由 (填“a”或“b”)端进入;检验二氧化碳是否收满的方法是 。解析:(1)仪器的名称是长颈漏斗。(2)装置 A 有酒精灯且试管口有棉花,适合加热高锰酸钾制取氧气,化学方程式为 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2;氧气的密度比空气大,可选用 D 进行收集,氧气不易溶于水,可选 E 收集。(3)实验室常用石灰石(或大理石)和稀盐酸反应制取二氧化碳,可选用 B 作发生装置;二氧化碳的密
9、度比空气大,可用向上排空气法收集,若用装置 C收集二氧化碳气体,气体由 a 端进入;把燃着的木条放在 b 导管口处,如果木条熄灭,则集满。答案:(1)长颈漏斗(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 D(或 E)氧气的密度比空气大,不易溶于水(3)B a 把燃着的木条放在 b 导管口处,如果木条熄灭,则集满 强化应用 2 根据图回答问题。(1)仪器 x 的名称是 集气瓶。(2)实验室制取氧气、二氧化碳和氢气都可以选用 A(填字母代号)作为发生装置;收集二氧化碳选用 D 装置的原因是 二氧化碳的密度比空气大且溶于水。(3)如图F装置可用于气体的收集、检验、除杂等,用该装置能完成的实验是 A
10、C(填字母)。A.气体从 b 端通入,收集氢气 B.瓶内装满水,氧气从 a 端通入,收集氧气 C.瓶内装有澄清石灰水,气体从 a 端通入,检验氧气中是否混有二氧化碳 D.瓶内装有浓硫酸,气体从 b 端通入,吸收氢气中混有的水蒸气 解析:(1)仪器 x 是集气瓶。(2)实验室制取氧气、二氧化碳和氢气都可以选用装置 A,即用过氧化氢在二氧化锰的催化作用下制取氧气,用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应来制取二氧化碳,用锌粒与稀硫酸反应来制取氢气;二氧化碳的密度比空气大且能溶于水,所以可用向上排空气法来收集。(3)氢气密度比空气小,收集氢气时,氢气从 b 端通入;氧气不易溶于水,密度比水小,所以用装置F排
11、水法收集氧气时,氧气从b端进入,水从a端排出;瓶内装有澄清石灰水,气体从 a 端通入,检验氧气中是否混有二氧化碳;用盛有浓硫酸的装置 F 来干燥氢气时,氢气应从长管进入,即从 a 端进入。例 3 某气体可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气中的一种或几种。某兴趣小组利用如图中的实验装置设计实验,探究气体的成分。请用符合题目要求的装置序号填空(装置可以重复使用,除杂试剂均足量)。提示:CO+CuOCu+CO2,H2+CuOCu+H2O;无水硫酸铜粉末遇水变蓝色。7 (1)若检验气体中是否存在水蒸气,可将该气体通入装置 。(2)将气体依次通过装置 ,可检验并除去该气体中的二氧化碳。(3)若检验气
12、体中是否存在一氧化碳,可将该气体依次通过装置 。(4)将气体依次通过装置 ,可一次性确定该气体的成分。解析:(1)由于无水硫酸铜粉末遇水变蓝色,若检验气体中是否存在水蒸气,可将该气体通入装置。(2)由于二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,能与氢氧化钠溶液反应,将气体依次通过装置,可检验并除去该气体中的二氧化碳。(3)若检验气体中是否存在一氧化碳,首先要除去二氧化碳,再检验二氧化碳是否除尽,再将气体通过灼热的氧化铜,再通过澄清的石灰水来检验,所以可将该气体依次通过装置。(4)要验证该气体的成分,应通过无水硫酸铜检验水蒸气,再通过澄清的石灰水来检验二氧化碳,再通过氢氧化钠溶液将二氧化碳除干净,然后将气
13、体通过灼热的氧化铜,将反应的气体先通过无水硫酸铜粉末检验是否有水生成,判断氢气的存在,再通过澄清的石灰水判断一氧化碳的存在;将气体依次通过装置,可一次性确定该气体的成分。答案:(1)(2)(3)(4)强化应用 3 根据如图实验装置,回答问题。(1)图中仪器 a 的名称是 水槽。(2)实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的化学方程式为 2KClO32KCl+3O2,用排空气法收集一瓶氧气,验满的方法是 将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,证明氧气已满。(3)实验室制取二氧化碳气体所选用的装置是 AD(填装置字母代号)。(4)某化学小组利用混有少量 CO2的 CO 气体还原氧化铁,并验证
14、反应后的气体产物。请写出用 CO 气体还原氧化铁的化学方程式:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。实验室现有如图所示实验装置(可重复使用)。按气体从左到右的方向,装置连接顺序正确的是 C(填字母)。8 A.甲乙丙丁 B.甲丙乙丁 C.乙甲丙甲丁 D.乙甲丙乙丁 解析:(1)仪器 a 是水槽。(2)氯酸钾在二氧化锰作催化剂、加热的条件下分解为氯化钾和氧气;氧气具有助燃性,用向上排空气法来收集氧气,验满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,证明氧气已满。(3)实验室制取 CO2,是在常温下,用大理石或石灰石和稀盐酸制取的,碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙、水和二氧化碳,因此不需要加热;
15、二氧化碳能溶于水,密度比空气的密度大,因此只能用向上排空气法收集。(4)在高温的条件下,一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳;首先应除去混合气体中的 CO2,避免造成对反应后生成气体中CO2检验的影响,因此混合气体先通入盛有氢氧化钠溶液的乙装置;通过装置乙的混合气体再通过甲装置的澄清石灰水,检验二氧化碳是否被完全吸收,然后通入装置丙进行还原氧化铁的反应,最后再通过甲装置检验二氧化碳的生成进而确定一氧化碳的存在,因反应后的气体中还含有未完全反应的有毒气体 CO,应用气球收集,防止污染空气。课时二 实验探究 实验探究题以实际情景、工农业生产、生活或社会热点问题等为背景,考查学生的阅读理解能力、猜想
16、能力、获取与处理信息能力、实验方案的设计与评价能力、对实验现象和数据的分析与对比能力及分类、比较、概括等科学方法的运用能力,试题以中等或偏上难度为主,有较好的区分度,是近几年中考的热点题型。中考探究题解题的关键和一般思路:1.首先根据题中的背景材料和已有的经验、知识,确定猜想的几种可能,完成猜想环节。2.根据猜想中物质(离子)的特征反应和题中 查阅资料 提供的信息,设计或补全实验方案,验证猜想,写出有关化学方程式。3.根据实验方案中干扰结论验证因素的排除情况进行评价或改进。4.数据或实验现象分析,得出结论,进一步反思拓展。近几年中考科学探究考查的内容主要有:影响化学反应速率的因素、质量守恒定律
17、、燃烧条件、金属活动性、金属锈蚀条件、指示剂变色、二氧化碳和氢氧化钠溶液反应等,分别在各单元中解读并且训练。本专题对以下内容进行突破。物质组成及成分的探究 核心解读 首先,明确探究物质组成的原理。固体混合物某成分含量的测定,一般是让该成分完全反应,根据某种生成物的质量,通过方程式计算解出结果;气体混合物成分探究,对于还原性气体组成的探究,可以利用其还原金属氧化物的生成物不同来判定:氢气还原金属氧化物生成物是水,一氧化碳还原金属氧化物的生成物是二氧化碳,如果气体还原金属氧化物后只有水,则气体是氢气;只有二氧化碳,则气体是一氧化碳;水和二氧化碳两者都有,则气体是氢气和一氧化碳。9 其次,对实验方案
18、或实验装置进行评价或改进。一般根据实验方案中干扰结论验证因素的排除情况进行评价或对实验装置存在的缺陷进行改进。最后,进行数据分析或计算,得出结论或误差分析。例 1 溶洞都分布在石灰岩组成的山洞中,石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到溶有二氧化碳的水时,会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。某化学兴趣小组的同学们思考:若向碳酸钠溶液中通入一定量二氧化碳,是否能生成碳酸氢钠(NaHCO3)?于是他们开始实验探究。(不考虑二氧化碳和碳酸作为溶质的情况)提出问题 所得溶液中所含溶质成分是什么?查阅资料 碳酸氢钠溶液呈碱性。提出猜想 猜想一,溶质为 Na2CO3;猜想
19、二:溶质为 NaHCO3;猜想三:溶质为。设计实验 实验步骤 实验现象 实验结论 取所得溶液少许于试管中,向其中滴加过量的 CaCl2溶液 有白色沉 淀生成 猜想二 (填“成立”或“不成立”)取实验步骤中上层清液,滴加适量稀盐酸 有气泡冒出 猜想一不成立 得出结论 猜想三成立,证明二氧化碳通入碳酸钠溶液生成了碳酸氢钠。写出实验步骤中发生反应的化学方程式:。讨论交流 碳酸氢钠的俗名叫 。小明同学认为,向碳酸钠溶液中通入一定量二氧化碳后,再向所得溶液中滴加几滴酚酞溶液。溶液变红就能证明一定有碳酸氢钠生成;小红同学对小明同学的结论产生质疑,其理由是 。拓展应用 同学们回忆起实验室用澄清石灰水检验二氧
20、化碳的情景,结合上述知识,如果向一定量的澄清石灰水中不断通入二氧化碳气体,下列哪一个图像能正确反映生成的碳酸钙沉淀与二氧化碳的质量之间的变化关系 (填字母)。解析:提出猜想 结合猜想一与猜想二可知猜想三为 Na2CO3和 NaHCO3。设计实验 取所得溶液少许于试管中,向其中滴加过量的 CaCl2溶液,产生白色沉淀,说明溶液中含有碳酸钠;取实验步骤中上层清液,滴加适量稀盐酸,产生气泡,说明溶液中含有碳酸氢钠。得出结论 实验步骤中,碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳。讨论交流 碳酸氢钠的俗名叫小苏打;小红同学对小明同学的结论产生质疑,其理由是碳酸钠溶液显碱性,也能使酚酞溶液变红色。拓展
21、应用 二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,碳酸钙和水、二氧化碳反应生成碳酸氢钙,反应的化学方程式及其质量关系为 Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O,10 44 100 CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2,100 44 由以上质量关系可知,44 份质量的二氧化碳反应生成 100 份质量的碳酸钙,100 份质量的碳酸钙恰好和 44 份质量的二氧化碳反应生成碳酸氢钙,因此图像应该是关于平行于y 轴的直线对称,即 A 图像能正确反映生成的碳酸钙沉淀与二氧化碳的质量之间的变化关系。答案:提出猜想 Na2CO3和 NaHCO3 设计实验 不成立 得出结论 NaHCO3+HClNaCl+H
22、2O+CO2 讨论交流 小苏打 碳酸钠溶液显碱性,也能使酚酞溶液变红色 拓展应用 A 强化应用 1(2019 黄石)某化学学习小组在学习常见的盐的性质后,完成了如下实验。该学习小组对废液杯上层清液的溶质的成分进行了探究。请完成以下探究过程。提出问题 上层清液中含有什么溶质?作出猜想.溶质仅为 KCl(填化学式);.溶质为 KCl 和 BaCl2;.溶质为 KCl 和 K2SO4(填化学式);.溶质为 KCl 和 K2CO3;.溶质为 KCl、K2SO4和 K2CO3。设计方案 实验操作 现象 结论 取少量废液杯中上层清液,分装于甲、乙两支试管中 先向甲试管中滴加盐酸至过量 无明显现象 猜想、不
23、正确 再向乙试管中滴加 K2SO4(填化学式)溶液 有白色沉 淀生成 猜想正确 交流反思 学习小组经过讨论认为:实验过程中无须使用 AgNO3溶液,其理由是 氯化钾、氯化钡、硫酸钾均能与硝酸银溶液反应生成白色沉淀(用文字表述)。解析:作出猜想 硫酸钾与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾,碳酸钾与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾,若均恰好完全反应,则溶质可能仅为氯化钾,其化学式为 KCl;也可能是 KCl 和 BaCl2、KCl 和 K2SO4、KCl 和 K2CO3或 KCl、K2SO4和 K2CO3。设计方案 取少量废液杯中上层清液,分装于甲、乙两支试管中,先向甲试管中滴加盐酸至过量,
24、无明显现象,说明不含碳酸钾,则猜想、不正确。要想证明猜想正确,只要向乙试管中加入 K2SO4溶液即可,产生白色沉淀,证明清液中有 BaCl2但是没有 K2SO4。11 交流反思 学习小组经过讨论认为:实验过程中无须使用 AgNO3 溶液,是因为氯化钾、氯化钡、硫酸钾均能与硝酸银溶液反应生成白色沉淀,故无法区分各成分。物质变质的探究 核心解读 药品 变质的原因 成分 验证方法 评价的关键点 NaOH 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O NaOH 溶于水,滴加稀盐酸无气泡产生 滴加的稀盐酸太少(几滴),即使有 Na2CO3,也看不到气泡 Na2CO3 溶于水,滴加足量BaCl2溶液,产生白色沉
25、淀;在上层清液中滴加酚酞溶液,不变色 滴加 BaCl2(CaCl2)溶液,如果不是足量,Na2CO3没有反应完全,显碱性,影响 NaOH的验证;不能用 Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液,反应生成 NaOH 影响验证;保存方法:密封 NaOH、Na2CO3 溶于水,滴加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀;在上层清液中滴加酚酞溶液(测 pH),变为红色(pH7)Ca(OH)2 Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O Ca(OH)2 溶于水,在上层清液中滴加酚酞溶液,变为红色;取底部固体滴加稀盐酸,无气泡产生 保存方法:密封 Ca(OH)2、CaCO3 溶于水,在上层清液中滴加酚酞溶液,变为红色;
26、取底部固体滴加稀盐酸,有气泡产生 CaCO3 溶于水,在上层清液中滴加酚酞溶液,不变色;取底部固体滴加稀盐酸,有气泡产生 CaO CaO+H2OCa(OH)2、Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O CaO 根据溶于水有无放热现象,判断 CaO 是否存在 无法判断Ca(OH)2的存在 CaO、Ca(OH)2 Ca(OH)2 同Ca(OH)2变质成分的验证 保存方法:密封 Ca(OH)2、CaCO3 CaCO3 例 2 化学兴趣小组在实验室发现一瓶氢氧化钠溶液,瓶口有少量白色固体且玻璃瓶塞打不开,这一情况激起了他们浓厚的兴趣,于是展开了如下探究:提出问题 瓶口白色固体的成分是什么?查找资料(1
27、)玻璃中含有二氧化硅(SiO2),试剂瓶瓶身经抛光处理,不易反应,而瓶口和玻璃塞上的磨砂将二氧化硅裸露出来;(2)二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;12(3)硅酸钠(Na2SiO3)是一种白色固体,有很强的黏合性,可溶于水,溶液呈碱性;硅酸钠溶液能与强酸反应,如 Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3(白色);硅酸钠溶液能与氯化钙溶液反应:Na2SiO3+CaCl22NaCl+CaSiO3(白色)。作出猜想 白色固体的成分是.硅酸钠;.硅酸钠和碳酸钠;.硅酸钠、碳酸钠和氢氧化钠。实验探究 取一定量白色固体溶于适量水中形成样品溶液,分组进行如下实
28、验并相互评价:实验操作 实验现象 结论与评价 有气泡冒出且产生白色沉淀 同学们认为猜想 不成立;写出生成气体的反应化学方程式:产生白色沉淀 第 1 组同学认为:此步骤还不能准确判断出原固体的成分 大家一致认为:猜想成立 反思交流(1)有同学认为,第 2 组实验中不能用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液,理由是 。(2)氢氧化钠溶液必须密封保存,且试剂瓶只能用橡胶塞。解析:第 1 组实验中加入足量稀盐酸有气泡冒出,是因为碳酸钠和稀盐酸反应生成了氯化钠、水和二氧化碳,猜想不成立。第 2 组实验的第二步中加入酚酞溶液,不变色,可认为猜想成立。第 2 组实验中不能用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液,理由是氢氧化钙和
29、碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠,影响检验氢氧化钠。答案:实验探究 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2 酚酞溶液不变色 反思交流(1)氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠,影响检验氢氧化钠 药品变质问题探究类习题解题思路(1)作出猜想:关于变质问题在猜想时可从没有变质、部分变质、完全变质入手。没有变质的物质的成分只有原物质,部分变质的情况比较复杂,有原物质、变质生成的物质;完全变质的物质成分只有变质生成的物质。(2)实验验证:实验步骤(试剂选择)、反应现象、实验结论三者之间的对应关系:13 物质+试剂现象结论(有无该物质)(3)解题方法:分析实验结论若实验结论未知,利用现象确定
30、,就是根据所作出来的猜想进行设计实验并根据实验现象推断实验结论(即验证猜想),在设计实验时,要结合猜想中的物质的特征性质(如产生气泡、生成沉淀等),选择合适的药品,当出现明显现象时,猜想成立,若不能观察到明显现象,猜想不成立;若实验结论已知,试剂现象之间相互确定;再选择合理试剂并确定现象,两者均可以运用中的具体说明进行反推分别确定试剂和现象。(4)反思与拓展:针对物质性质和题中探究再次深入拓展设问,解题时要紧扣所掌握的物质性质和题中信息准确回答。强化应用 2(2019 广安改编)中国医学著作博大精深,许多化学物质很早就出现在了我国医书中。如李时珍的本草纲目中就有绿矾(FeSO47H2O)的相关
31、记载。绿矾又名皂矾、青矾,性酸、凉、无毒,主要药用功能是除湿、解毒、收敛、止血。(1)请写出铁与稀硫酸反应的方程式:Fe+H2SO4FeSO4+H2。(2)某实验小组欲用久置的硫酸亚铁溶液制备绿矾晶体,小明同学提出该硫酸亚铁溶液可能变质了,于是进行了以下探究活动:查阅资料 FeSO4易被空气中的氧气氧化成 Fe2(SO4)3而变质。Fe2+在溶液中呈浅绿色,Fe3+在溶液中呈黄色。Fe3+的检验:向含 Fe3+的溶液中滴加无色的 KSCN(硫氰化钾)溶液,溶液会变为血红色。猜想与假设 猜想:该硫酸亚铁溶液没有变质。猜想:该硫酸亚铁溶液已经变质。设计实验并验证 实验操作步骤 实验现象 实验结论
32、取少量样品于试管中,加入 23 滴 KSCN(或硫氰化钾)溶液 试管中溶液变成血红色 该硫酸亚铁溶液已经变质 实验拓展 1 下列各组物质在溶液中能大量共存,且形成无色溶液的是 D(填字母)。A.CuSO4、NH4Cl、Ba(OH)2 B.FeSO4、Na2SO4、KCl C.FeCl3、NaOH、HCl D.NaCl、MgSO4、KNO3 实验拓展 2 该实验小组继续查阅资料得知,单质铁能与硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁。于是向上述久置的硫酸亚铁溶液中加入过量铁粉,写出其中的化学方程式:Fe+Fe2(SO4)33FeSO4。解析:(1)铁和稀硫酸发生置换反应,生成硫酸亚铁和氢气。(2)设计实验并验
33、证根据查阅资料可知,现象为溶液变成血红色,说明 KSCN 与 Fe3+发生了反应,故滴入的是 KSCN 溶液,说明溶液已经变质生成了 Fe3+。猜想成立。14 实验拓展 1 Cu2+呈蓝色,且硫酸根离子和钡离子结合为白色沉淀 BaSO4,氢氧根离子和铵根离子结合为有刺激性气味的气体 NH3,A 项错误;Fe2+呈浅绿色,B 项错误;Fe3+呈黄色,且能和氢氧根离子生成红褐色沉淀 Fe(OH)3,C 项错误;D 项中,三种物质均为无色溶液,且相互间不能生成沉淀、气体或水,故能大量共存。实验拓展 2反应物为 Fe 和 Fe2(SO4)3,生成物为 FeSO4,故化学方程式为 Fe+Fe2(SO4)
34、33FeSO4。有关物质性质的探究 核心解读 有关物质性质的科学探究题是探究题中的重要题型。探究是在实验基础上,根据实验的事实,总结物质所具有的某些性质,从而掌握相关物质的性质。根据对实验现象观察的角度不同,发现的问题和提出的问题也不相同,要善于发现问题、大胆质疑、用于探究。例 3(2019 乐山)蚊虫叮咬时能在人的皮肤内分泌出蚁酸刺激皮肤,课外小组同学决定对蚁酸进行探究。查阅资料 1.蚁酸化学名称叫甲酸,化学式为 HCOOH 2.蚁酸在一定条件下会分解生成两种氧化物 3.白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝 提出问题 蚁酸的酸碱性及分解产物是什么?猜想与假设 猜想:蚁酸的分解产物是水和二氧化碳;猜想:
35、蚁酸的分解产物是水和一氧化碳;猜想:蚁酸的分解产物是一氧化碳和二氧化碳。经讨论,小组同学认为猜想是错误的,理由是 。实验探究 1.探究蚁酸的酸碱性。用 pH 试纸测得蚁酸溶液的 pH 值 (填“”“”或“=”)7,证明蚁酸溶液呈酸性。2.探究蚁酸分解的两种产物。为了确认蚁酸分解的所有产物,小组同学设计实验,将蚁酸分解的产物通入如图所示的实验装置,并观察现象。现象与结论 实验中观察到A中无水硫酸铜变蓝,B中澄清石灰水未变浑浊,D中黑色粉末逐渐变红,E 中澄清的石灰水变浑浊。(1)写出 E 中发生的反应的化学方程式:_。(2)通过对实验现象的分析,上述猜想 正确。(3)从环保的角度考虑,上述实验装
36、置设计上存在的不足之处是。15 (4)人们被蚊虫叮咬后,在叮咬处涂抹一些物质可减轻痛痒,下列物质中你会选择的物质是 (填字母)。A.NaOH 溶液 B.食醋 C.食盐水 D.肥皂水 解析:猜想与假设 甲酸中含碳、氢元素,分解产物中也应含碳、氢元素,猜想甲酸的分解产物中不含氢元素,不符合质量守恒定律。实验探究 酸性溶液 pH7。(1)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀与水。(2)A 中无水硫酸铜变蓝,说明有水生成;B 中澄清石灰水未变浑浊,说明没有二氧化碳生成;D 中黑色粉末逐渐变红,E 中澄清的石灰水变浑浊,说明有一氧化碳生成;故猜想正确。(3)一氧化碳有毒,该实验缺少尾气处理装置。(4)根
37、据酸碱中和原理判断被蚊虫叮咬后,在叮咬处涂抹一些碱性物质可减轻痛痒,但不能选择强碱,强碱的腐蚀性强,可以选择弱碱性物质肥皂水。答案:猜想与假设 甲酸中含氢元素,而生成物中不含氢元素,不符合质量守恒定律(或不符合质量守恒定律)实验探究 (1)Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O(2)(3)缺少尾气处理装置(或未进行尾气处理)(4)D 强化应用 3 科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某校化学兴趣小组的同学以酸为专题,对酸的五种化学性质进行探究、总结及应用,请回答有关问题:(1)酸的化学性质酸与酸碱指示剂的作用。酸能使紫色石蕊溶液变成红色,不能使无色酚酞溶液变色。(2)酸的化学性质,图 1
38、 中 M 所代表的物质类别是 金属单质。黄金是一种常见饰品,现实生活中,少数商贩用黄铜冒充黄金出售,可以用化学的方法加以鉴别。某同学为了测定黄铜(铜锌合金)样品的成分,将 60 g 稀盐酸分三次加入盛有 10 g 该样品的烧杯中,所得数据如下表,则该黄铜样品中含锌的质量分数为 36%。实验次数 物质质量 第 1 次 第 2 次 第 3 次 加入稀盐酸质量/g 20 20 20 充分反应后剩 余固体质量/g 8.7 7.4 6.4 (3)酸的化学性质酸与金属氧化物的反应。盐酸可用于金属制品表面除锈等。(4)酸的化学性质酸碱中和反应。16 该校化学兴趣小组的同学重点以“酸碱中和反应”为课题进行探究
39、。小宇同学向烧杯中的氢氧化钠溶液中滴加稀硫酸,一会儿后发现忘了滴加酸碱指示剂,于是他停止滴加稀硫酸。同学们纷纷对实验烧杯溶液中含有哪些溶质展开了讨论。提出问题 实验的烧杯中溶质含有哪些物质?提出猜想 猜想一:溶质中只有 Na2SO4 猜想二:溶质中可能是 Na2SO4和 NaOH 猜想三:溶质中可能是 Na2SO4和 H2SO4。查阅资料 Na2SO4溶液呈中性 实验探究 小宇同学设计如下的实验方案 方法步骤 实验现象 实验结论 方案一 取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中,滴入几滴无色酚酞溶液 酚酞不变红色 猜想一正确 猜想二不正确 方案二 取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中,滴加 BaCl2溶液
40、 出现白色沉淀 猜想三正确 方案三 取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中,加入少量的黑色 CuO 粉末,振荡 黑色粉末溶解,溶液由无色变蓝色 猜想三正确 方案评价 同学们对小宇上述的方案讨论后认为:方案一存在缺陷,该方案不能证明猜想一是正确的,其原因是 溶液中含有 H2SO4也不能使无色酚酞溶液变红。方案二也不能证明猜想三是正确的,理由是 Na2SO4也能与 BaCl2反应产生白色沉淀。同学们经过讨论,一致认为方案三能够证明猜想三是正确的,并讨论除此方案外,还可以向烧杯的溶液中加入活泼金属、碳酸盐等物质进行证明。实验反思 在分析化学反应后所得物质成分时,还需考虑反应物的用量。学科渗透 如图 2 所
41、示,小宇同学在进行溶液导电性的实验时,将电极两端插入稀 H2SO4中,闭合开关,小灯泡正常发光,然后逐滴向稀 H2SO4中加入 Ba(OH)2溶液至过量,请推测小灯泡的发光情况为 小灯泡逐渐变暗至熄灭,再逐渐变亮;发生反应的化学方程式是 H2SO4+Ba(OH)2BaSO4+2H2O。(5)酸的化学性质酸与盐的反应 利用图 3 所示装置来验证 CO2气体的性质,要证明 CO2与 NaOH 溶液能够发生反应,可先加氢氧化钠溶液,再加盐酸,气球的变化是 先变大再变小直到恢复原状。方法感悟 在化学实验中,可通过验证反应后生成物的存在,来验证某化学反应的发生。解析:(2)图 1 中 M 所代表的物质类
42、别是金属单质,金属单质能和酸反应生成盐和氢气;由表中数据可知,黄铜中铜质量是 6.4 g,则该黄铜样品中含锌的质量分数为100%=36%。(4)【提出猜想】猜想一:恰好完全反应时溶质中只有 Na2SO4;猜想二:氢氧化钠过量时溶质是 Na2SO4和 NaOH;猜想三:硫酸过量时溶质是 Na2SO4和 H2SO4。【实验探究】取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中,加入少量的黑色 CuO 粉末,振荡,黑色粉末溶解,溶液由无色变蓝色,则猜想三正确。【方案评价】方案一存在缺陷,该方案不能证明猜想一是正确的,其原因是溶液中含有 H2SO4也不能使无色酚酞溶液变红。方案二也不能证明猜17 想三是正确的,理由是
43、 Na2SO4也能与 BaCl2反应产生白色沉淀。【学科渗透】在进行溶液导电性的实验时,将电极两端插入稀 H2SO4中,闭合开关,小灯泡正常发光,然后逐滴向稀 H2SO4中加入Ba(OH)2溶液至过量,过程中稀硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水,溶液中自由移动的离子逐渐减少直至减小到 0,继续加入氢氧化钡溶液时,自由移动的离子逐渐增多,小灯泡的发光情况为小灯泡逐渐变暗至熄灭,再逐渐变亮。(5)先加氢氧化钠溶液时,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,瓶内气压减小,气球膨胀,再加盐酸时,碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,气球缩小,因此气球的变化是先变大再变小直到恢复原状。反应后生成物
44、成分的探究 核心解读 首先根据反应方程式确定反应后溶质成分的可能组成,恰好完全反应,只有生成物;如果反应物有剩余,除生成物外,还含有反应物的某一种;然后设计实验验证猜想或进行评价。例 4 草酸(H2C2O4)又名乙二酸,是一种有机酸,易溶于水,广泛存在于植物源食品中。草酸不稳定,在浓硫酸的催化作用下,草酸固体受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究:提出问题 生成物中有哪几种碳的氧化物?实验猜想 猜想 1:只有 CO;猜想 2:只有 (填化学式);猜想 3:含有 CO 和 CO2。设计实验 基于猜想 3,根据 CO 和 CO2的性质,兴趣小组同学
45、设计了如下实验:实验探究 (1)观察到 A 装置中的澄清石灰水变浑浊,证明草酸分解有 CO2气体生成,请写出 A 装置中的化学反应方程式:。(2)有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有 CO。C 装置中澄清石灰水不变浑浊,F 装置中出现 的现象;E 装置中出现 的现象。实验结论 通过实验探究证明:猜想 3 成立。草酸分解的化学方程式是_。(1)B 装置的作用是_。(2)C 装置的作用是_。(3)该实验装置的设计还有一处明显不足(实验前已排尽装置内的空气),请提出改进措施:_(任写一条)。解析:实验猜想 碳的氧化物可能是一氧化碳,也可能是二氧化碳,也可能是一氧化碳和二氧化碳,所以猜想 2
46、:只有 CO2。实验探究(1)观察到 A 装置中的澄清石灰水变浑浊,氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀与水。(2)两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有 CO,分别是:C 装置中石灰水不变浑浊,F 装置中澄清石灰水变浑浊;E 装置中出现黑色粉末变成红色粉末的现象。实验结论 通过实验探究证明:猜想 3 成立。草酸在加热18 的条件下生成二氧化碳、一氧化碳和水。(1)氢氧化钠能够吸收二氧化碳,所以 B 装置的作用是吸收二氧化碳,除去混合气体中的二氧化碳气体。(2)澄清石灰水可以用来检验二氧化碳,C装置的作用是检验二氧化碳是否被除尽。(3)一氧化碳有毒,需要进行尾气处理,所以装置末端应加一个
47、燃着的酒精灯,用来除去 CO 气体,防止污染空气。答案:实验猜想 CO2 实验探究(1)CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O(2)澄清石灰水变浑浊 黑色粉末变成红色粉末 实验结论 H2C2O4CO2+CO+H2O(1)除去混合气体中的二氧化碳气体(2)检验二氧化碳是否被除尽(3)装置末端应加一个燃着的酒精灯(或其他合理答案)强化应用 4 为探究稀盐酸的化学性质,某化学小组做了如下实验:(1)A 试管中的实验现象为 紫色石蕊溶液变红(或溶液由紫色变为红色),C 试管中所发生反应的化学方程式为 Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。(2)将反应后 D、E 试管中的废液倒入一个洁净的烧杯中
48、,观察到烧杯中先有气泡产生,后有白色沉淀出现。将烧杯中的混合物过滤,得到白色沉淀和无色滤液。同学们对滤液中溶质的成分进行探究。提出问题 滤液中溶质的成分是什么?作出猜想 猜想一:NaCl 猜想二:NaCl 和 CaCl2 猜想三:NaCl 和 Na2CO3(或氯化钠和碳酸钠)设计实验 请完成实验报告。实验步骤 实验现象 实验结论 取少量滤液于试管中,滴加适量的碳酸钠溶液 无沉淀产生(或无明显变化)猜想二不成立 取少量滤液于试管中,滴加 稀盐酸(或稀硫酸)(填名称)产生气泡 猜想三成立 迁移拓展 稀盐酸、稀硫酸有一些相似的化学性质,是因为在不同的酸溶液中都含有 氢离子(或 H+)。解析:(1)A
49、 试管中的实验现象为紫色石蕊溶液变红(或溶液由紫色变为红色);氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水,反应的化学方程式为 Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。(2)作出猜想 猜想三:观察到烧杯中先有气泡产生,说明是稀盐酸与碳酸钠反应生成二氧化碳;后有白色沉19 淀出现,说明碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,故滤液中溶质的成分是 NaCl 和Na2CO3(或氯化钠和碳酸钠)。设计实验 碳酸钠与氯化钙溶液反应会生成碳酸钙白色沉淀,故无沉淀产生(或无明显变化),说明猜想二不成立;取少量滤液于试管中,滴加稀盐酸(或稀硫酸),产生气泡,说明猜想三成立。迁移拓展 稀盐酸、稀硫酸有一些相似的化学性
50、质,是因为在不同的酸溶液中都含有氢离子(或 H+)。反应后溶质成分的探究解题思路 关于反应后滤液溶质成分的探究,在作出猜想时,可以从以下两方面入手:(1)恰好反应;(2)某一种反应物过量,注意不会出现反应物同时过量的情况。恰好完全反应时,溶质的成分只有生成物;某一种反应物过量时,溶质的成分为生成物和过量的反应物的混合物。有关气体的制取的探究 核心解读 此类探究题一般是对科学探究的基本过程的综合考查。所涉及的知识主要有氢气、氧气和二氧化碳三种气体的制法、性质、检验,常见酸碱盐的性质等。要掌握好双基和实验基本操作,针对题目,综合分析。例 5 某未知气体 X 可能含有 CO、CH4中的一种或两种,某