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题型突破(六)科学探究题题型解读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。类型一对实验条件、实验方法的探究例1[2019·兰州]“鱼浮灵”是常用的化学增氧剂,主要成分是过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2),溶于水能迅速增加水体溶氧量,提高鱼苗及活鱼运输成活率。某化学兴趣小组对“鱼浮灵”的化学性质、增氧原理进行了探究。查阅资料(1)过氧碳酸钠具有碳酸钠和过氧化氢的双重性质,其水溶液中含有Na+、OH-、C、H2O2。(2)Na+不能催化过氧化氢分解。(3)相同温度下,pH相同的溶液,OH-的浓度也相同。探究一:过氧碳酸钠的化学性质实验步骤实验现象实验解释(化学方程式)(1)取样,溶于水,滴加①溶液有白色沉淀生成(2)取样,溶于水,加入二氧化锰粉末②③[答案]①氯化钙(或氯化钡)②有气泡产生③2H2O22H2O+O2↑[解析]探究一:(1)向样品溶液中加入氯化钙或氯化钡溶液,产生白色沉淀,证明溶液中含有碳酸根离子,因为碳酸根离子和钙离子(或钡离子)能结合成不溶于水的碳酸钙(或碳酸钡)沉淀。(2)样品溶液中含有过氧化氢,过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气,所以实验现象是产生气泡,反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。例1[2019·兰州]“鱼浮灵”是常用的化学增氧剂,主要成分是过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2),溶于水能迅速增加水体溶氧量,提高鱼苗及活鱼运输成活率。某化学兴趣小组对“鱼浮灵”的化学性质、增氧原理进行了探究。查阅资料(1)过氧碳酸钠具有碳酸钠和过氧化氢的双重性质,其水溶液中含有Na+、OH-、C、H2O2。探究二:“鱼浮灵”增氧原理提出问题过氧碳酸钠溶液中的哪种微粒对过氧化氢分解有催化作用?猜想假设猜想一:CO32-;猜想二:OH-;猜想三:④。[答案]④OH-和CO32-[解析]探究二:猜想假设过氧碳酸钠溶液中含有Na+、OH-、CO32-、H2O2、H2O,由题干信息可知,Na+对过氧化氢分解不具有催化作用,则对过氧化氢分解起催化作用的微粒除猜想一、二外,还有就是OH-和CO32-对过氧化氢分解都起催化作用。实验过程相同温度下,进行H2O2溶液以及H2O2溶液中分别加Na2CO3、NaOH的实验,测定相同时间内溶液的pH、溶解氧含量(mg/L),数据如下:实验结论对比实验数据,证明猜想⑤正确。实验序号1234试剂H2O2H2O2+Na2CO3H2O2+NaOHH2O2+NaOHpH6.018.148.149.26溶解氧6.449.119.1110.97[答案]⑤二[解析]实验结论由实验数据分析可知,CO32-对过氧化氢分解不起催化作用,即猜想一和猜想三错误;OH-对过氧化氢分解起催化作用,即猜想二正确。例1[2019·兰州]“鱼浮灵”是常用的化学增氧剂,主要成分是过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2),溶于水能迅速增加水体溶氧量,提高鱼苗及活鱼运输成活率。某化学兴趣小组对“鱼浮灵”的化学性质、增氧原理进行了探究。查阅资料(1)过氧碳酸钠具有碳酸钠和过氧化氢的双重性质,其水溶液中含有Na+、OH-、C、H2O2。反思交流设计实验2、3的目的是⑥。[答案]⑥对比实验,证明CO32-对过氧化氢分解反应不具有催化作用[解析]反思交流实验2、3中溶液的pH相同,即OH-的浓度也相同,水中的溶解氧量相同,但实验2中还含有CO32-,说明CO32-对过氧化氢分解不起催化作用。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。实验2:取一定量的混合物,用1-2装置进行实验。解释与结论(1)配平化学方程式:1C+CuOCu+CO2↑。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221[答案](2)澄清石灰水变浑浊[解析](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。(2)实验1-2中,证明产生了CO2的现象是。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。(3)实验1的目的是。[答案](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[解析](3)实验1中,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。实验2:取一定量的混合物,用1-2装置进行实验。(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。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[答案](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[解析](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。实验2:取一定量的混合物,用1-2装置进行实验。反思与评价(6)为检验2-4的红色固体中是否含Cu2O,所需试剂是。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[答案](6)稀硫酸[解析](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。例3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。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____________________________。[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[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)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:酒精完全燃烧的化学方程式为____________________________。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(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:__________________。C2H5OH+3O22CO2+3H2O[答案](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[解析](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)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______________________。[答案](4)①灯内酒精挥发(或酒精挥发灯芯上留有水分)②蒸馏[解析](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。【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。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)催化剂等类型二物质变化及实验现象的探究例4[2019·黔西南]某化学兴趣小组为探究金属铝和铜的活动性强弱,开展了以下活动。查阅资料经查阅,金属铝在常温下能与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜。该反应的化学方程式为。4Al+3O22Al2O3[答案]对比实验(1)甲[解析]对比实验(1)设计实验要注意控制变量,实验甲中铝丝未打磨,实验乙中铝丝打磨,其他条件相同,故比较实验乙和实验甲可得知打磨能破坏氧化铝薄膜。对比实验(1)比较实验乙和实验(填“甲”或“丙”)可得知:打磨能破坏氧化铝薄膜。编号操作现象甲将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中无明显现象乙将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4溶液中铝丝表面析出红色固体丙将表面未打磨