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专题五实验探究题一、解题思路1．科学探究的步骤：提出问题→猜想与假设→实验设计→收集证据→得出结论→反思与评价→表达与交流。2．探究实验的基本要求：①明确实验目的。②选择合适的药品、仪器装置。③按合理的步骤进行实验。④全面、准确记录实验数据和现象。⑤对实验现象、数据进行合理分析、推理、归纳、得出结论。⑥拓展及应用要紧扣题意。3．实验方案的评价以批判的思维方法对所设计的实验方案、实验方法、装置设计从某角度否定，排除不合理或可行但不是最优的方法，选择、创新更好的方法。实验评价的原则：(1)理论正确，设计方案一定要符合化学变化规律和实验原理；(2)操作可行；(3)经济合理；(4)推理严密；(5)保护环境。对装置设计题主要评价装置设计原理是否科学，实验操作步骤是否合适，仪器排列顺序是否合理，对实验方案评价关键看实验途径是否合理。二、常见分类1．混合物成分的探究这类试题通常就某一物质成分是什么展开探究，解决这一类题要明确题干所提供的科学探究的步骤，根据题意，提出合理科学的猜想，不能使猜想进入“死胡同”，要使“探究路”宽广，依据离子或元素的性质，选择可行的物质及方案去探究物质的组成。2．反应后物质成分的探究反应后物质成分的探究是中考化学的常考考点，这类试题通常围绕一个或多个化学反应，以反应后物质的成分是什么展开探究，依据物质的性质，判断可能的生成物，还要考虑反应物是否有剩余的情况，根据实验现象，来设计实验并探究反应后物质的成分。(1)不合理猜想的判断：①猜想的物质中含有反应物中未涉及的元素；②猜想的物质间能发生反应。(2)提出猜想的理论依据：质量守恒定律中元素种类守恒即化学反应前后元素种类不变。提出猜想的方向：①只含生成物；②含生成物和一种过量的反应物。3．物质性质的探究(1)有关物质的性质问题主要有两种类型：①溶液酸碱性；②常见物质的性质，如NaHCO3热稳定性、CO2的性质、CO的还原性等。(2)一般检验溶液酸碱性的方法有：①指示剂；②pH试纸。酸性溶液使紫色石蕊溶液变红，不能使无色酚酞变色，pH7；碱性溶液使紫色石蕊溶液变蓝，使无色酚酞变红，pH7。4．影响反应的因素的探究影响因素的探究包括影响化学反应速率因素的探究和其他因素的探究。决定物质之间能否反应以及化学反应速率快慢的内因是反应物的结构和性质，外因是温度和液体反应物的浓度，温度越高，化学反应的速率越快；浓度越大，化学反应的速率也越快。除此之外，固体反应物的表面积、催化剂也能改变化学反应速率。解答此类问题要注意控制变量法的运用，控制变量法就是保持其他因素不变，只改变所需探究的这种因素，然后观察这种因素对反应速率的影响(加快或减慢)，再结合题中所给数据(或图象或实验现象等)信息进行对比分析，得出可信的结论。【例1】(2017·广州)已知物质过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)俗名为固体双氧水，溶于水可看作是Na2CO3溶液和H2O2溶液混合。为了方便保存，过碳酸钠样品可能添加少量的MgSO4和硅酸镁中的一种或两种作为稳定剂。已知①双氧水可用于供氧、消毒或漂白；②硅酸镁不溶于水。(1)过碳酸钠的用途不合理的是____。A．鱼池供氧剂B．消毒剂C．干燥剂D．漂白剂混合物成分的探究C(2)取少量过碳酸钠样品于烧杯中，加入足量蒸馏水，有不溶于水的固体产生。判断样品中_______(填“可能”或“一定”)有硅酸镁。(3)利用实验室限选试剂，设计实验确定该样品中是否添加少量的MgSO4。限选试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、蒸馏水、AgNO3溶液可能实验操作预期现象和必要结论步骤1：取少量样品于烧杯中，缓慢加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤步骤2：取少量步骤1所得的滤液于试管中，加入______________，振荡后静置______________________________________________步骤3：取少量步骤2所得的溶液于试管中，__________________________①_______________，说明样品中有MgSO4；②_________________，说明样品中没有MgSO4过量稀盐酸开始时有气泡产生，之后无气泡产生添加BaCl2溶液若有沉淀生成若没有沉淀生成【解析】本题考查物质的检验、鉴别，以及化学实验方案的设计。(1)过碳酸钠溶于水可看作是Na2CO3溶液和H2O2溶液混合。双氧水可用于供氧、消毒和漂白，而碳酸钠无法吸收水或与水反应，因此过碳酸钠的用途不合理的是干燥剂，故选C。(2)取少量过碳酸钠样品于烧杯中，加入足量蒸馏水，有不溶于水的固体产生，该固体可能是Na2CO3和MgSO4反应生成的碳酸镁沉淀，也可能含有不溶性硅酸镁，故判断样品中可能有硅酸镁。(3)溶液中一定有碳酸钠，要证明是否有MgSO4，一定要先将碳酸钠除尽，因此步骤2为取少量步骤1所得的滤液于试管中，加入过量的稀盐酸，除尽溶液中的碳酸钠，现象是开始时有气泡产生，碳酸钠反应完全后无气泡产生；取少量步骤2所得的溶液于试管中，滴加少量BaCl2溶液，若有沉淀生成，说明样品中有MgSO4，若没有沉淀生成，说明样品中没有MgSO4。【例2】(2017·娄底)娄底人在端午节有吃皮蛋的习俗。某化学课外小组的同学查阅资料后得知，腌制皮蛋的主要原料有：生石灰、纯碱和食盐。同学们向这三种物质中加入适量水，充分搅拌，过滤，对滤液中溶质的成分进行探究。小组同学讨论后一致认为，滤液中的溶质一定含有NaCl和_________。(写化学式)【提出问题】滤液中还可能含有哪些溶质呢？反应后物质成分的探究NaOH【作出猜想】小林认为：还含有Ca(OH)2；小方认为：还含有Na2CO3；小华认为：还含有Ca(OH)2和Na2CO3。【交流讨论】经过进一步讨论，大家认为小华的猜想不合理，原因是：____________________________________________。(用化学方程式表示)Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH【实验探究】实验操作实验现象实验结论小林：取少量滤液于试管中，滴加足量的稀盐酸__________小方的猜想正确小方：取少量滤液于试管中，滴加_______________溶液产生白色沉淀小方的猜想正确小华：取少量滤液于试管中，滴加Na2CO3溶液无明显现象小方的猜想正确有气泡产生足量的澄清石灰水【交流讨论】同学们认为，通过小华的实验不足以得出其结论，原因是____________________________________________________。【继续探究】小明也取少量滤液于试管中，滴加稀盐酸，却没有看到明显现象，小明对此深感疑惑。【解释评价】经老师的指导和大家的认真思考后终于找出了原因，你认为原因是___________________________________________________________________________________________________。最后，老师对同学们这种严谨的科学态度给予了充分的肯定。小华的实验不能证明滤液中是否含有碳酸钠小明加入的稀盐酸的量不足，氢氧化钠先与少量的稀盐酸反应生成氯化钠和水【解析】生石灰能与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙能与纯碱反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，故滤液中的溶质一定含有NaCl和NaOH。【交流讨论】Ca(OH)2和Na2CO3能发生复分解反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，不能共存，故大家认为小华的猜想不合理，反应的化学方程式为Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。【实验探究】实验结论，小方的猜想正确，即还含有Na2CO3，碳酸钠能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，故小林取少量溶液于试管中，滴加足量的稀盐酸，实验现象为有气泡产生。碳酸钠能与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙白色沉淀，取少量滤液于试管中，滴加足量的澄清石灰水，产生白色沉淀，说明小方的猜想正确。【交流讨论】小华取少量滤液于试管中，滴加Na2CO3溶液，氢氧化钙与碳酸钠溶液反应会生成碳酸钙白色沉淀，无明显现象，说明不含氢氧化钙，但不能证明是否含有碳酸钠，故同学们认为通过小华的实验不足以得出其结论。【解释评价】滤液中的溶质一定含有氢氧化钠，小明也取少量滤液于试管中，滴加稀盐酸，氢氧化钠先与稀盐酸反应生成氯化钠和水，氢氧化钠反应完，碳酸钠才能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体。小明加入的稀盐酸的量不足，故没有看到明显现象。物质性质的探究【例3】(2017·枣庄)实验室常用甲酸(H2CO2)和浓硫酸混合加热制备一氧化碳，反应方程式为H2CO2=====浓硫酸△H2O＋CO↑，再用一氧化碳还原氧化铜，反应方程式为CO＋CuO=====△Cu＋CO2，实验装置如下图所示。请回答：(1)装置G中①的名称是_______，装置B的作用是除去一氧化碳中的水蒸气。(2)装置E是用来检验装置D吸收二氧化碳是否完全，该装置_____(填“能”或“不能”)达到目的；写出D中的化学反应方程式：__________________________________________。(3)为避免一氧化碳污染空气，回收利用一氧化碳，方框中应连接装置F和G，导管接口的顺序为a→___→___→e。烧杯不能2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2Odb(4)反应过程中，装置C的烧瓶内氧化铜粉末处于“沸腾”状态(一氧化碳气流冲击所致)，这样有利于____________________________，烧瓶内固体物质的颜色变化：___________________。(5)请你设计一个探究氧化铜是否反应完全的实验：_____________________________________________________________________________________________________________。增大与氧化铜的接触面积黑色变成红色取少量的固体样品于试管中，加入适量的稀盐酸(加热)，振荡观察溶液的颜色(合理即可)【解析】(1)装置G中①是烧杯；浓硫酸具有吸水性，可以除去一氧化碳中的水蒸气。(2)用澄清的石灰水来检验二氧化碳是否除净，需要将气体通入石灰水中，即进气管应伸入液面以下，所以图示装置不能达到目的；二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。(3)为避免将CO排放到空气中，并回收利用CO，即用F装置来收集一氧化碳。一氧化碳难溶于水，长导管是出水管，则导管接口的连接顺序应为a→d→b→e。(4)装置C的烧瓶内氧化铜粉末处于“沸腾”状态，这样增大了氧化铜粉末与一氧化碳气体的接触面积，反应更充分；在加热的条件下，一氧化碳能将黑色的氧化铜还原为红色的铜。(5)氧化铜能与酸反应得到蓝色溶液，而铜与酸不反应，所以可设计如下实验：取少量固体样品置于试管中，加入适量的稀盐酸，振荡观察溶液的颜色(合理即可)。【例4】(2017·重庆)某化学兴趣小组为了探究氢气的实验室制法，进行了一系列实验探索。(1)小组用锌和稀盐酸反应制取氢气，该反应的化学方程式为________________________________________。(2)为了加快锌与稀盐酸的反应速率，老师提示可向反应物中加入少量硫酸铜固体。为了弄明白速率加快的原因，小组同学提出了以下猜想。猜想一：起促进作用的是硫酸根离子；猜想二：起促进作用的是铜离子；猜想三：生成物质起到促进作用。影响反应的因素的探究Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑为了验证上述猜想是否正确：①小明将硫酸铜换成硫酸钠，发现反应速率几乎没有变化，小明得出猜想_____不正确。②小明提出将硫酸铜换成氯化铜进一步验证猜想，小刘认为不需要替换试剂，只需通过观察加入硫酸铜固体后的现象就可以验证，该反应的现象为________________________________________________________，发生反应的化学方程式为________________________________。此反应发生后速率加快依然较明显，小刘得出猜