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题型突破（六）科学探究题此类题目一般是以研究性小课题作为试题的内容和研究对象,以实验为研究手段,模拟科学探究过程对小课题展开研究。试题通常按问题情境、知识视野和探究过程来构建。题干中的文字一般比较多,要回答的问题也比较多,因此科学探究题也是中考化学中的一个难点。突破方法:在解答科学探究题时,应注意认真阅读全题,理解题中所给的“资料”内容,找到所要解决的问题与“资料”内容的关系,以确定解题的思路、方法和途径。另外,我们在进行文字表述时,要注意用词上的严谨性和简洁性,避免出现因词不达意或主观上的疏漏而导致失分。题型解读类型一对实验条件、实验方法的探究例1[2018·淄博]同学们学习氧气后发现,许多物质在氧气中能剧烈燃烧,如:蜡烛在氧气中燃烧且有明亮的火焰;铁丝也能在氧气中燃烧,但是没有火焰。针对这些问题同学们进行实验,请你参与他们的实验探究。(1)写出实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式:。同学们对铁丝在氧气中燃烧的实验进行了改进,用适量10%的过氧化氢溶液和二氧化锰代替原实验集气瓶中的水(如图T6-1所示),其优点是实验简便且保证安全,还有;实验观察到的现象是铁丝剧烈燃烧,火星四射,,反应的化学方程式为。图T6-1图T6-2类型一对实验条件、实验方法的探究(2)点燃蜡烛,用坩埚钳夹持一根尖嘴玻璃管,将其末端插入燃着的蜡烛烛心附近,一段时间后用火柴在玻璃管尖嘴处点燃,有火焰产生(如图T6-2所示)。由此可知,蜡烛燃烧产生的火焰是由(填“固态”或“气态”)石蜡燃烧形成的。要使该实验成功,同学们认为尖嘴玻璃管不宜过长,原因是。交流反思:控制反应条件可以促进或抑制化学反应。请写出促进可燃物燃烧的两种方法:。类型一对实验条件、实验方法的探究[答案](1)2H2O22H2O+O2↑在一段时间内能持续提供一定浓度的足量的氧气有黑色固体生成3Fe+2O2Fe3O4(2)气态如果玻璃管过长,石蜡蒸气会在玻璃管中冷凝,不能从玻璃管末端导出,导致实验不成功增大氧气的浓度;增大可燃物与氧气的接触面积[解析](1)该实验用过氧化氢溶液和二氧化锰代替水,优点是实验简便且保证安全,并且在一段时间内能持续提供一定浓度的足量的氧气。(2)石蜡的熔点和沸点较低,且具有可燃性,当烛心的温度较高时,石蜡蒸气沿玻璃管导出在尖嘴处被点燃。如果玻璃管过长,由于温度降低,石蜡蒸气会在玻璃管中冷凝,不能从玻璃管末端导出,导致实验不成功。促进可燃物燃烧的两种方法是增大氧气的浓度;增大可燃物与氧气的接触面积。类型一对实验条件、实验方法的探究例2[2018·北京]为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件,用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。查阅资料①氧化铜(CuO)为黑色固体。②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4CuSO4+H2O+Cu。进行实验类型一对实验条件、实验方法的探究实验1:取质量比1∶11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g,进行实验。序号装置反应后物质的颜色、状态1-1黑色粉末中混有少量红色固体1-2红色固体有金属光泽,混有极少量黑色物质类型一对实验条件、实验方法的探究实验2:取一定量的混合物,用1-2装置进行实验。序号木炭粉与氧化铜的质量比反应后物质的颜色、状态2-11∶9红色固体有金属光泽混有少量黑色物质2-21∶10混有很少量黑色物质2-31∶11混有极少量黑色物质2-41∶12无黑色物质2-51∶13混有较多黑色物质类型一对实验条件、实验方法的探究解释与结论(1)配平化学方程式:1C+CuOCu+CO2↑。(2)实验1-2中,证明产生了CO2的现象是。(3)实验1的目的是。(4)实验2的结论是。反思与评价(5)实验2没有进行质量比为1∶14的实验,理由是。(6)为检验2-4的红色固体中是否含Cu2O,所需试剂是。类型一对实验条件、实验方法的探究[答案](1)221(2)澄清石灰水变浑浊(3)探究木炭粉与氧化铜的受热面积对其反应生成物的影响(4)木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1∶12(5)木炭粉与氧化铜质量比为1∶13时,氧化铜已过量(6)稀硫酸类型一对实验条件、实验方法的探究[解析]本题考查碳还原氧化铜的最佳实验条件的探究、化学方程式的配平。(1)配平的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑。(2)使用澄清石灰水检验CO2,所以实验1-2中,证明产生了CO2的现象是澄清石灰水变浑浊。(3)实验1中,对比反应物、反应条件和生成物均一样,只有加热的操作方式不同,即木炭粉和氧化铜的受热面积不同,故实验1的目的是探究木炭粉与氧化铜的受热面积对其反应生成物的影响。(4)根据实验2可知:木炭粉与氧化铜质量比为1∶12时反应后的物质中无黑色物质,故木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1∶12。(5)根据实验现象可知,木炭粉与氧化铜质量比为1∶13时,氧化铜已过量,则木炭粉与氧化铜的质量比为1∶14的实验就不需要进行了。(6)反应后的主要物质是铜,属于不活泼的金属,不与稀硫酸发生反应;根据资料可知,Cu2O能与稀硫酸发生化学反应,生成硫酸铜、水和铜,故可以选用稀硫酸鉴别红色固体中是否含有Cu2O。类型一对实验条件、实验方法的探究例3[2017·威海]探究白酒燃烧的奥秘。在诊所里,小华同学看到老中医用“酒火疗法”为患者治疗,发现白酒竟然能够被点燃。老中医告诉她:只有酒精体积分数较大(即度数较高)的白酒才能被点燃。好奇并喜欢探究的小华用体积分数为75%的酒精溶液(指每100mL酒精水溶液中含75mL酒精)代替白酒进行了系列探究。提出问题能被点燃的酒精溶液的最小体积分数是多少?查阅资料①酒精(C2H5OH)是一种无色液体,易挥发,易燃烧,可以任意比例与水互溶。②两种液体混合时,分子间隔不同对混合后的总体积有影响,但对本实验的影响很小,忽略不计。类型一对实验条件、实验方法的探究实验探究实验用品:75%酒精溶液、蒸馏水、小烧杯、胶头滴管、量筒(20mL、10mL)、蒸发皿、玻璃棒、火柴。(1)实验时,用75%酒精溶液配制10mL60%的酒精溶液。①最好选用mL量筒,使用量筒量取液体读数时应注意。②配制该溶液的操作方法是。(2)在室温(20℃)时,小华按上述方法配制了体积分数为50%、40%、30%、20%的酒精溶液各10mL,分别倒入蒸发皿中,点燃,观察。实验结果如下表:酒精体积分数50%40%30%20%观察到的现象可燃可燃不可燃不可燃酒精完全燃烧的化学方程式为。类型一对实验条件、实验方法的探究(3)室温(20℃),在小华实验探究的基础上,要想更精确地测定能被点燃的酒精溶液的最小体积分数,请你补充进一步探究的实验方案:。(4)拓展应用①未盖灯帽且久置不用的酒精灯,常常不能被点燃。其原因是。②因酒精含量低而不能燃烧的酒精溶液,要分离出其中的酒精,可采用的方法是。【方法点拨】当多种因素的变化都可能影响实验结果时,要明确哪种因素真正起了作用,就必须控制其他因素相同只改变这种因素,从而考查该因素对实验结果所起的作用,这种方法在科学探究中称为控制变量法。此类试题的特点是运用控制变量法设计多个实验,记录多组实验数据,主要考查设计的某个实验在探究过程中所起的作用或推断实验结论等。类型一对实验条件、实验方法的探究举例条件或影响因素方法点拨铁生锈条件的探究条件:(1)铁;(2)与水接触;(3)与氧气(或空气)接触控制变量法和对比法是此类试题常用的方法。(1)用控制变量法解决问题的思路:①明确探究问题;②寻找影响因素;③保持其他因素不变;④改变研究因素(2)对比实验一般由两个或两个以上的实验组成,在对比中可准确找出不同条件对实验结果的影响燃烧条件的探究条件:(1)可燃物;(2)温度达到着火点;(3)与氧气(或空气)接触影响化学反应速率的因素等因素:(1)温度;(2)反应物的浓度或纯度;(3)反应物间的接触面积;(4)催化剂等类型一对实验条件、实验方法的探究[答案](1)①10量筒放平;视线与凹液面的最低处保持水平②用量筒分别量取8mL75%的酒精溶液和2mL蒸馏水,倒入小烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀(2)C2H5OH+3O22CO2+3H2O(3)用75%酒精溶液配制体积分数介于30%~40%之间的酒精溶液若干份,分别倒入蒸发皿中点燃,观察现象(4)①灯内酒精挥发(或酒精挥发灯芯上留有水分)②蒸馏类型一对实验条件、实验方法的探究[解析](1)选取量筒的量程要接近所量取液体体积,读数时为了保证准确性,要将量筒平放,视线与凹液面的最低处保持水平。溶液配制的步骤为:①计算:配制10mL60%的酒精溶液需75%酒精溶液体积为10mL×60%÷75%=8mL,需水的量为10mL-8mL=2mL;②量取:用量筒分别量取8mL75%的酒精溶液、2mL蒸馏水;③溶解:将量取的酒精和水倒入小烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀。(2)酒精完全燃烧生成二氧化碳和水。(3)想要更精确地测定能被点燃的酒精溶液的最小体积分数,可根据表中30%~40%之间处于可燃与不可燃之间若干数据进行探究。(4)使用完酒精灯及时盖灭防止灯内酒精挥发;酒精沸点比水低,分离酒精和水的方法是蒸馏。类型一对实验条件、实验方法的探究针对训练1.[2018·舟山]二氧化碳气体既是温室效应的元凶,又是一种潜在的资源。实验室里,科学家已成功利用二氧化碳与环氧丙烷(一种简单有机物)在催化剂的作用下合成“二氧化碳塑料”。该新型塑料在投入工业生产前,以下不是科学家重点考虑的问题是()A.如何提高催化剂的催化效率B.新型塑料是否可降解C.新型塑料的化学性质是否稳定D.新型塑料生产是否影响碳循环[答案]D[解析]新型塑料生产不会影响碳循环,不是科学家重点考虑的问题。类型一对实验条件、实验方法的探究2.[2018·金华]小君和小英同学发现:带火星的竹签在空气中不会复燃,若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气,得到的气体能使带火星的竹签复燃。为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值,他们进行了如下探究:设计实验小君设计了如图T6-3的装置,该装置的圆底烧瓶中放入25mL水的目的是。实验研究第一组实验:取3只集气瓶,编号为①②③,分别装入15%、30%和45%的水,盖上玻璃片倒置在水槽中。当气泡放出后,导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出。将相同的3支带火星竹签分别插入①~③号瓶中,记录实验现象。图T6-3类型一对实验条件、实验方法的探究获得第一组实验现象后,小君又做了第二组实验,并记录实验现象。两组实验数据和现象见下表:得出上述两组实验现象后,小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值,需继续进行实验。则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是%。实验结论再经过数次实验并计算后得出:能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。继续探究小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气,请你提出实验改进的措施:。实验分组第一组第二组实验序号①②③④⑤⑥集气瓶装水的体积分数/%153045343842带火星竹签状况亮很亮复燃很亮复燃复燃类型一对实验条件、实验方法的探究[解析]设计实验15%的过氧化氢溶液浓度较大,在催化剂二氧化锰的作用下分解速率快,不易收集氧气,因此需加入25mL的水稀释过氧化氢溶液,减缓过氧化氢的分解速率。实验研究用排水集气法收集氧气时当导管口的气泡连续均匀冒出时才能开始收集;集气瓶装水的体积分数应该位于复燃的最小值和很亮的最大值之间,通过观察表格可知:复燃最小值为38,很亮的最大值为34,所以数值在34到38之间,应该选择36。继续探究生成的气体中含有水分,可以增加一个干燥装置,再用排油法收集。[答案]设计实验稀释过氧化氢溶液,减缓过氧化氢的分解速率实验研究连续、均匀36继续探究收集氧气前增加气体的干燥装置,再用排油法收集氧气类型一对实验条件、实验方法的探究3.[2018·梧州]梧州市某中学化学兴趣小组的同学查资料知道,乙醇(化学式为C2H6O)俗称酒精,通常情况下化学性质稳定,在一定条件下能与氧气反应。现对乙醇与氧气反应进行探究。探究活动一同学们把绕成