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题型突破（八）实验探究题题型解读实验探究题通过探究活动把科学方法的学习和科学知识的学习放在同等重要的地位，因此实验探究题既有科学方法的考查，也有学科知识的考查。基本环节：提出问题→猜想与假设→制订计划→进行实验→收集证据→解释和结论→反思与评价→表达交流(一般只考查其中几个环节)。解题技巧：认真阅读试题，充分利用题中资料。读题找到目的(实验目的)，并大胆假设(合理猜想)，在做题中顺藤摸瓜(分析推理)，下笔后不留纰漏(答案严谨)。题型解读①判断猜想是否合理的依据：一是猜想的物质间本身可以反应，二是猜想的物质中含反应物中没有的元素(违背质量守恒定律)；三是猜想与事实不符。②资料分析：探究题中所给的资料一般是探究过程中需用到的，而在初中阶段的化学学习中未接触或不需掌握的，所以资料对解题非常重要，解题中一要用全，二要用对。资料内容一般涉及物质的性质、陌生的反应等。③实验现象与结论：实验过程中现象与结论互为条件，可根据实验操作和实验现象得出结论，也可根据实验操作和实验结论反推出实验现象。题型解读④实验方案设计：实验方案要求科学、可行、安全、简约，常涉及控制变量法、现象结论互推法。⑤方案评价：设问方式有方案正误判断及存在的问题分析、结论是否准确及其原因等。方案评价的角度是实验原理是否正确，实验步骤是否合理，操作是否正确，实验结果与实验目的是否一致，反应速率是否适中，实验中是否对环境造成污染等。⑥讨论与拓展：设问角度较广泛，常涉及实验中某一步骤的优化或分析，废水处理、物质保存方法等。类型一有关物质组成、成分的探究角度1有关气体组分或元素组成探究气体成分的探究主要涉及O2、H2、CO、CO2等的制法及检验，另外涉及陌生气体SO2、HCl、H2S、NH3、CH4等的检验，注意题给陌生信息的辨识及应用，在检验一种气体成分时需要排除其他物质的干扰。例1[2017·江西]为了解甲酸的分解产物，实验小组进行了以下探究：查阅资料甲酸(HCOOH)的熔点为8.6℃，能分解生成两种物质。提出猜想实验小组对甲酸的分解产物提出了猜想：猜想1.H2和CO2；猜想2.CO和H2O。设计实验20℃时，甲酸的状态为；从图T8-1①装置中选择合适的装置(填序号)对甲酸进行加热。为了加快分解速率，实验小组加入了催化剂，反应后将分解产物通入图②装置进行实验。图T8-1液态A实验预测若猜想1成立，则D中的实验现象应为。进行实验实验中观察到C处瓶内出现大量水珠，F处玻璃管中出现的现象为，甲酸分解的化学方程式为___________________。交流拓展资料表明，不同条件下，甲酸的分解产物不同，猜想1和猜想2均能成立。据此小新对甲酸的分解产物又提出新猜想：猜想3.H2O和CO2；猜想4.CO和H2。经讨论认为无需进行实验就能确定猜想3和猜想4都错误，理由是_______。实验预测紫色石蕊溶液变为红色进行实验红色固体变为黑色HCOOHCO↑+H2O违背了质量守恒定律(或化学反应前后原子数目不相等或化学方程式无法配平)[解析]设计实验由于甲酸的熔点为8.6℃，所以20℃时，甲酸的状态为液态；由于常温下甲酸为液体，所以加热时试管口要向上倾斜，应选A装置。交流拓展甲酸中碳、氢、氧三种原子的个数比为1∶2∶2，猜想3和猜想4中碳、氢、氧三种原子的个数比不可能为1∶2∶2，违背质量守恒定律，所以猜想3和猜想4都错误。例2[2018·江西]甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点，是一种新型甜味剂，我国是全球最主要的生产国。实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验：图T8-2提出问题甜叶菊苷由什么元素组成?进行实验小晴取适量的甜叶菊苷按图T8-2进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置于火焰上方。讨论交流其他同学认为小晴的实验设计不严谨，原因是_____________________。经改进实验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含有碳、氢元素。继续探究为了进一步确定其元素组成，利用图T8-3所示装置进行实验(已知：C装置中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳)。图T8-3二氧化碳和水可能来自酒精的燃烧(1)实验前要通一会儿氮气，目的是。(2)A装置中发生反应的化学方程式为。数据记录4.02g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置质量增加2.7g，E装置质量增加8.36g(产物被完全吸收)。分析与结论数据分析：4.02g甜叶菊苷中氧元素的质量为g，由此可以确定甜叶菊苷由碳、氢、氧元素组成。反思评价若没有F装置，对氧元素质量测定结果的影响是(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。排出装置内的空气2H2O22H2O+O2↑1.44偏小[解析]讨论交流甜叶菊苷燃烧生成水和二氧化碳，而酒精燃烧也生成水和二氧化碳，故小晴的实验设计不合理。继续探究(1)实验中要测定生成二氧化碳的质量，故实验前要先通入氮气将装置中的空气排出，防止空气中的二氧化碳也被E装置吸收。(2)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。分析与结论D装置增加的质量是生成水的质量，水中氢元素的质量等于甜叶菊苷中氢元素的质量，氢元素的质量为2.7g×218×100%=0.3g；E装置增加的质量是生成二氧化碳的质量，二氧化碳中碳元素的质量等于甜叶菊苷中碳元素的质量，碳元素的质量为8.36g×1244×100%=2.28g；4.02g甜叶菊苷中氧元素的质量为4.02g-0.3g-[解析]-2.28g=1.44g。反思评价F装置用于吸收空气中的二氧化碳，防止空气中的二氧化碳进入E装置中被氢氧化钠溶液吸收；若没有F装置，则会造成测定的二氧化碳的质量增大，则甜叶菊苷中碳元素的质量偏大，从而导致氧元素的质量偏小。角度2有关酸碱盐成分(含变质及标签破损)的探究此类试题包括酸碱盐固体混合物成分的探究、未知溶液成分探究(如无标签或标签破损)、反应后溶液成分探究(包括物质变质的探究)等对酸碱盐成分探究。充分利用题中信息(如溶液颜色、标签上残存的符号等)进行猜想，对反应后溶液成分猜想时，明确所发生的反应，根据恰好完全反应、过量等情况，结合共存、溶液颜色等进行猜想，根据物质的性质设计方案，并注意某些物质(如氢氧化钠与碳酸钠)共存时的相互影响等。例3[2019·江西]足球比赛中让意外昏迷的球员快速恢复意识会用到“嗅盐”。同学们对“嗅盐”产生了好奇，并对其成分进行如下探究。查阅资料①嗅盐是由一种盐类物质和香料(不参与下列探究中的任何反应)组成，能释放出氨味气体，对人体神经会产生强烈的刺激作用，但过量吸入会危害健康。②氯化钙稀溶液与碳酸氢铵稀溶液不发生反应。③氨气能与硫酸化合生成硫酸铵。提出问题嗅盐中盐类物质是什么?实验探究填写表中空格。实验小军的实验小英的实验方案嗅盐与_______________________(填一种物质)混合研磨现象闻到较浓烈刺激性气味且试纸变蓝熟石灰[或Ca(OH)2]清石灰水变浑浊有气泡产生，澄有白色沉淀产生实验小军的实验小英的实验结论嗅盐中含有NH4+嗅盐中含CO32-确认了小军的实验结论证明嗅盐中盐类物质是碳酸铵质疑小英认为小军的实验结论不严谨。小英通过补做一个实验(方案见表)，进而确认了小军的结论。小英的实验目的是排除嗅盐中含有离子的可能性。HC(或碳酸氢根)图T8-8继续探究同学们利用如图T8-8所示装置进一步测定嗅盐中碳酸铵的质量分数。反应原理：(NH4)2CO3+2NaOHX+2NH3↑+2H2O。其中X的化学式为。Na2CO3数据记录实验称取样品质量为m1，反应前后装有氢氧化钠固体的球形干燥管的总质量分别为m2和m3，反应前后烧杯及烧杯内溶液的总质量分别为m4和m5。数据处理通过测得数据计算出嗅盐中碳酸铵的质量分数。反思与评价关于该实验的说法正确的是(填序号，双选)。A.嗅盐中碳酸铵的质量分数表达式为：48（𝑚3-𝑚2）17𝑚1×100%B.倒置漏斗可以增大吸收面积同时防止倒吸C.可以用浓硫酸替代稀硫酸D.停止加热后要通入一段时间空气，否则测定结果会偏小BD[解析]实验探究嗅盐与一种物质研磨产生刺激性气味的氨气，结合所学知识可知，铵盐与碱混合研磨可以产生氨气，故选取熟石灰与嗅盐混合研磨；因为嗅盐中含有碳酸根离子，碳酸盐与盐酸反应会产生二氧化碳气体，二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊，所以反应现象为有气泡产生，澄清石灰水变浑浊；因为嗅盐中含有CO32-，Ca2+和CO32-结合生成CaCO3沉淀，所以小英补充的实验是取嗅盐溶于水的上层清液，加入氯化钙稀溶液，观察到有白色沉淀产生。质疑通过氯化钙稀溶液与嗅盐溶液混合，有白色沉淀产生可知，嗅盐中不含碳酸氢铵，即排除嗅盐中含有HCO3-。继续探究根据质量守恒定律，反应前后原子种类及个数不变可知，X的化学式为Na2CO3。反思与评价球形干燥管中氢氧化钠固体吸收的是氨气带出的水蒸气，并非反应生成的水，故无法直接用m2、m3计算碳酸铵的质量分数；因为氨气极易溶于水，倒置漏斗可以增大吸收面积，防止倒吸；浓硫酸能吸收空气中的水蒸气，会导致烧杯中增加的质量偏大，导致测定结果偏大；反应结束后，装置中还残留一些没有排出的氨气，所以要继续通入空气，使装置内氨气完全排入到稀硫酸中，否则测定结果会偏小。例4[2019·江西模拟]化学兴趣小组对久置于空气中的氢氧化钾溶液的溶质成分进行如下探究：提出问题久置的氢氧化钾溶液中的溶质是什么?查找资料①氢氧化钾与氢氧化钠有相似的化学性质；②碳酸钡不溶于水，氯化钡、硝酸钡溶于水。猜想与假设猜想一：；猜想二：碳酸钾；猜想三：氢氧化钾和碳酸钾。讨论与交流同学们猜想有碳酸钾存在的原因是(用化学方程式表示)。设计实验氢氧化钾2KOH+CO2K2CO3+H2O拓展若测定10g样品中碳酸钾的含量，实验中还需要测定的数据是_________。操作现象结论①取10g样品于试管中，滴加足量的有白色沉淀生成含有碳酸钾猜想三正确②对步骤①溶液进行过滤，向滤液中滴加______________含有氢氧化钾氯化钡溶液无色酚酞溶液溶液变红白色沉淀的质量[解析]猜想与假设氢氧化钾与空气中二氧化碳反应生成碳酸钾和水，氢氧化钾溶液可能尚未变质，也可能部分变质，还可能完全变质。如果氢氧化钾溶液尚未变质，溶液中的溶质只有氢氧化钾；如果部分变质，溶液中的溶质是氢氧化钾和碳酸钾；如果完全变质，溶液中的溶质只有碳酸钾。所以猜想一是氢氧化钾。讨论与交流由于氢氧化钾可吸收空气中的二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，反应的化学方程式为2KOH+CO2K2CO3+H2O。设计实验要证明溶液的溶质是碳酸钾和氢氧化钾，由于两种物质的溶液都显碱性，相互间有干扰，所以应该先检验碳酸钾，并将碳酸钾转化为难溶于水的沉淀，且此过程中不能引入氢氧根离子，碳酸钾溶液可与氯化钡溶液(或硝酸钡溶液)反应生成碳酸钡沉淀，碳酸钡是难溶于水的白色固体，所以①加入的试剂是氯化钡溶液或硝酸钡溶液，②进一步检验氢氧化钾，氢氧化钾溶液显碱性，可用酸碱指示剂或与硫酸铜溶液反应生成蓝色沉淀等，所以②加入的试剂可以是酚酞溶液(或紫色石蕊溶液或硫酸铜溶液等)，观察到溶液变红色(或变蓝色或产生蓝色沉淀)，证明溶液中有氢氧化钾。拓展测定该溶液中碳酸钾的质量分数，其原理是利用碳酸钾可与氯化钡(或硝酸钡)溶液反应生成碳酸钡沉淀，所以还需测定的量是①中产生白色沉淀的质量。例5[2019·赣州模拟]某学习小组在帮助实验员整理化学试剂时发现了一瓶标签残缺的无色溶液，(如图T8-9所示)，经实验员分析可知原瓶溶液中的溶质可能是NaHCO3、NaOH、Na2CO3、NaCl中的一种，请你对该试剂作出猜想并进行实验探究。图T8-9提出问题这瓶试剂是什么溶液?猜想与假设甲：NaHCO3溶液；乙：NaOH溶液；丙：Na2CO3溶液；丁：NaCl溶液。查阅资料上述四种物质相关信息如下：物质NaHCO3NaOHNa2CO3NaCl常温下溶解度/g9.610921.536常温下稀溶液的pH913117实验探究1取瓶中溶液少许于试管中，滴加几滴酚酞溶液，溶