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题型突破(八)科学探究题题型解读突出学生的探究能力,加强实验探究的力度是初中化学新课标实验教材的突出特点。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,提高学生探究未知世界的能力。近年来的中考试题中探究性试题成了必考题型,并且探究的维度及对方法的考查逐年加重。科学探究题的命题热点:1.针对给出的小课题,自主设计探究方案。2.针对题给情境或信息,自己提出一个有价值的问题或猜想,并设计方案对该问题或猜想进行探究。3.对题给探究方案或猜想进行改进或评价。4.通过对现象、资料、数据的分析与对比,总结出一般规律或结论。5.从探究过程中得到有用的启示或将结论推广和应用。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。类型一物质组成及成分的探究举例方法点拨一个或几个化学反应后溶液中成分的探究(1)成分分析:①一定有的成分:可溶性生成物且不再发生化学反应的(不需要证明);②可能有的成分:过量的某一种可溶性反应物(2)检验:用该物质的性质去检验,但所选试剂不能对可能有的成分检验造成干扰（续表）举例方法点拨对物质变质后成分的探究(1)猜想变质的情况:未变质、部分变质、完全变质(2)成分检验:利用物质的性质进行检验,如检验氢氧化钠的变质程度,根据碳酸盐的化学性质检验碳酸钠的存在,但注意所选试剂要避开对可能存在的氢氧化钠的干扰;证明变质的程度,则要先用中性溶液(如氯化钙溶液)检验并除去碳酸钠,再根据碱的化学性质检验氢氧化钠的存在（续表）举例方法点拨对标签缺失的溶液中溶质成分的探究(1)判断猜想是否合理:根据物质的摆放顺序判断物质的种类(如酸、碱、盐等);根据破损标签提供的部分信息(如化学式、浓度等);根据药品的特性(颜色、气味)等(2)利用离子的性质选择合适的试剂检验验证物质的组成依据元素守恒,较常用的有燃烧法、电解法等。首先考虑被探究物的化学性质,通过实验使其发生化学反应并验证生成物的存在,再依据生成物的元素组成推导出被研究物质的组成例1[2018·宿迁]实验课上,老师给了同学们一包红色粉末,该粉末可能是铜粉和氧化铁(Fe2O3)粉末中的一种或两种。为确定该粉末的成分,同学们进行了如下探究,请你参与其中并回答问题。[提出猜想]甲组:铜粉;乙组:氧化铁粉末;丙组:。[答案][提出猜想]铜粉和氧化铁粉末[解析][提出猜想]因为铜和氧化铁均为红色粉末,所以红色固体可能是铜粉,也可能是氧化铁粉末,还可能是铜粉和氧化铁粉末的混合物。例1[2018·宿迁]实验课上,老师给了同学们一包红色粉末,该粉末可能是铜粉和氧化铁(Fe2O3)粉末中的一种或两种。为确定该粉末的成分,同学们进行了如下探究,请你参与其中并回答问题。[设计实验]方案1:取少量红色粉末放入试管中,滴加足量的(从下列试剂中选择:氯化钠溶液、稀盐酸、氢氧化钠溶液),振荡,若甲组猜想正确,则实验现象为。[答案][设计实验]稀盐酸无明显现象[解析][设计实验]方案1:铜在金属活动性顺序中排在氢的后面,铜不能与稀盐酸反应;氧化铁属于金属氧化物,氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水,溶液呈黄色,所以,应滴加足量的稀盐酸,若观察到无明显现象,则甲组猜想正确。方案2:取8g红色粉末放入硬质玻璃管中,先通入CO,然后用酒精喷灯加热一段时间(实验装置如图T8-1Ⅰ所示),停止加热并继续通入CO至装置冷却。若乙组或丙组猜想正确,则硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是。实验时要先通CO再加热的目的是。图T8-1[答案]3CO+Fe2O33CO2+2Fe排净硬质玻璃管中的空气,防止加热时爆炸[解析][设计实验]方案2:若乙组和丙组猜想正确,则粉末中含有氧化铁。向红色粉末中通入一氧化碳,一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为3CO+Fe2O33CO2+2Fe。一氧化碳属于可燃性气体,与空气混合达到一定浓度,加热时可能会发生爆炸,实验前,要先通入一氧化碳,以排净硬质玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸。[数据处理]等装置完全冷却到室温,称量硬质玻璃管内剩余固体质量为mg。若乙组猜想正确,则m的取值范围是。[答案][数据处理]5.6≤m8[解析][数据处理]若乙组猜想正确,固体粉末为氧化铁。如果氧化铁完全反应,则mg为8g氧化铁中铁的质量;如果氧化铁没有完全反应,则mg大于氧化铁中铁的质量。8g氧化铁中铁元素的质量为8g×56×256×2+16×3×100%=5.6g,所以m的取值范围为5.6≤m8。[实验反思]图T8-1Ⅰ中虚线框内的装置用于吸收CO2并收集CO,请从图T8-1Ⅱ(广口瓶内均为氢氧化钠溶液)中选择最合适的装置(填序号)。图T8-1[答案][实验反思]③[解析][实验反思]图T8-1Ⅰ中虚线框内的装置用于吸收CO2,则气体要从长管进入;要收集一氧化碳气体,CO要把广口瓶中的液体排到烧杯中,所以出水管也应该是长管。例2[2019·常州]某品牌苏打饼干的配料和营养成分如下表,研究性学习小组对其成分进行了探究。配料营养成分(每100g)小麦粉、食用植物油、洋葱粉、食用盐、碳酸钙、食品添加剂(碳酸氢钠)、香葱、酵母、麦精、食用香精等能量蛋白质脂肪碳水化合物钠钙2017kJ8.5g21.0g63.5g500mg280mg说明:饼干制作的烘焙过程中,配料中的碳酸氢钠受热全部分解转化为碳酸钠,而碳酸钠不分解。Ⅰ.定性判断:饼干中有关成分的确认。取一小包饼干,研碎后放入烧杯,加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌,得到待检液。实验操作和现象实验结论①淀粉的检验取少量待检液于试管中,滴入2滴碘水,观察到溶液饼干中含有淀粉②碳酸盐的检验另取少量待检液于试管中,加入足量稀盐酸,有气泡产生;将产生的气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊饼干中含有(填离子符号)[答案]Ⅰ.①变蓝色②CO32-[解析]Ⅰ.①淀粉遇到单质碘显蓝色,可用碘水检验淀粉的存在。②CO32-、HCO3-都能与稀盐酸中的H+反应生成二氧化碳,生成的二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊,但饼干制作的烘焙过程中,配料中的碳酸氢钠受热全部分解转化为碳酸钠,而碳酸钠不分解,且配料中还含有碳酸钙,故饼干中不含HCO3-,含CO32-。[交流讨论](1)饼干中的元素可减少人体骨质疏松、畸形、佝偻病的发生,有利于人体健康。(2)饼干中的碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为。[答案][交流讨论](1)钙(2)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑[解析][交流讨论](1)钙元素是骨骼的主要组成元素,可减少人体骨质疏松、畸形、佝偻病的发生,有利于人体健康。(2)碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。[深入探究]如何进一步确认饼干中含有两种碳酸盐?将剩余待检液过滤,用蒸馏水洗涤固体2~3次;将与稀盐酸反应,根据反应的现象,则证明饼干中既有碳酸钙,又有碳酸钠。[答案][深入探究]残留固体和洗涤液(或滤液)分别[解析][深入探究]残留固体中含有难溶性的物质碳酸钙,加入盐酸产生能使石灰水变浑浊的气体,说明含有碳酸钙;洗涤液(或滤液)中含有溶于水的碳酸钠,加入盐酸也能产生使石灰水变浑浊的气体。Ⅱ.定量检测:饼干中碳酸钠质量的测定。[实验装置]图T8-2[实验步骤]①按图T8-2连接好装置,检查气密性;②取一小包饼干研碎后放入烧杯,加入适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌后,过滤,洗涤;③将滤液和洗涤液合并后倒入容器A,按图示装入其他药品(试剂X用于吸收挥发出来的HCl,它不与CO2反应);④打开止水夹,向装置中通入一段时间N2后,关闭止水夹;⑤用电子天平称量干燥管Ⅰ的质量,记录数据m1;⑥逐滴加入稀盐酸至不再产生气泡时,停止滴加;⑦;⑧重复步骤⑤,记录数据m2。[答案]Ⅱ.[实验步骤]打开止水夹,向装置中通入一段时间N2后,关闭止水夹[解析]Ⅱ.[实验步骤]逐滴加入稀盐酸产生二氧化碳气体,可以通氮气将其全部排入装有碱石灰的干燥管Ⅰ。[交流讨论]步骤③将滤液和洗涤液合并的原因是。[答案][交流讨论]滤液中含有溶解的碳酸钠,洗涤液中也含有溶解的碳酸钠,两者合并确保样品中的碳酸钠不损失,全部参与反应[解析][交流讨论]滤液中含有溶解的碳酸钠,洗涤液中也含有溶解的碳酸钠,两者合并确保样品中的碳酸钠不损失,全部参与反应。[数据处理]m2-m1=0.088g,则这包饼干中碳酸钠的质量为g。[答案][数据处理]0.212[解析][数据处理]干燥管吸收的是二氧化碳气体,故反应时生成二氧化碳气体的质量为0.088g,设碳酸钠的质量为x。Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑10644x0.088g10644=𝑥0.088gx=0.212g所以这包饼干中碳酸钠的质量为0.212g。例3[2017·镇江]向Mg(HCO3)2溶液中加入一定量NaOH溶液,出现白色沉淀。某同学经过过滤、洗涤、低温烘干得白色固体,并作如下探究:[猜想]白色固体可能是:①Mg(OH)2;②MgCO3;③Mg(OH)2、MgCO3的混合物。[资料]MgCO3、Mg(OH)2加热易分解,生成对应的两种氧化物。[实验1](1)取适量白色固体,溶于,出现(填现象),则猜想①不成立。[答案](1)稀盐酸(或稀硫酸或稀硝酸等)气泡[解析](1)猜想①不成立,则说明白色固体中含有碳酸镁,碳酸盐能与酸反应生成二氧化碳气体。例3[2017·镇江]向Mg(HCO3)2溶液中加入一定量NaOH溶液,出现白色沉淀。某同学经过过滤、洗涤、低温烘干得白色固体,并作如下探究:[猜想]白色固体可能是:①Mg(OH)2;②MgCO3;③Mg(OH)2、MgCO3的混合物。[资料]MgCO3、Mg(OH)2加热易分解,生成对应的两种氧化物。[实验1](2)另取适量白色固体,充分加热,产生的气体使无水CuSO4粉末变蓝,则猜想(填“②”或“③”)成立。有同学查阅资料得知上述固体应为碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·3H2O],其不溶于水,加热易分解。[答案](2)③[解析](2)因为MgCO3、Mg(OH)2加热易分解,生成对应的两种氧化物,即碳酸镁加热分解为氧化镁和二氧化碳;氢氧化镁加热分解为氧化镁和水。充分加热,产生的气体使无水CuSO4粉末变蓝,说明有水蒸气生成,即白色固体中一定含有氢氧化镁,则猜想③成立。[实验2](3)为进一步确定白色固体的组成,该同学取适量白色固体,充分加热至质量不再改变,并使产生的气体全部缓缓通过如图T8-3(填“甲”或“乙”)装置,测得生成气体的质量。图T8-3[实验数据]①加热后剩余固体质量1.60g;②浓硫酸增重0.72g;③浓NaOH溶液增重1.32g,则x∶y=。[答案](3)甲3∶1[解析](3)因为加热后生成了水蒸气和二氧化碳,所以要将生成的气体先通过浓硫酸吸收生成的水蒸气,然后再通过浓氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,否则会导致从氢氧化钠溶液中又带出部分水蒸气,造成误差,所以选择甲装置。由化学方程式xMgCO3·yMg(OH)2·3H2O(x+y)MgO+(y+3)H2O+xCO2↑得关系式:(x+y)MgO~xCO240(x+y)44x1.60g1.32g解得x∶y=3∶1。40(𝑥+𝑦)44𝑥=1.60g1.32g[延伸](4)将该碱式碳酸镁长期浸泡在浓NaOH溶液中,固体全部转化为Mg(OH)2。写出此反应的化学方程式:。[答案](4)3MgCO3·Mg(OH)2·3H2O+6NaOH4Mg(OH)2↓+3Na2CO3+3H2O[解析](4)碱式碳酸镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀、碳酸钠和水。(5)工业上碱式碳酸镁可作阻燃剂,其可能的原因是(选填序号)。a.分解时吸热,降低可燃物的着火点b.生成的固体覆盖燃烧物,隔绝氧气c.生成的气体稀释了可燃物周围的氧气浓度[答案](5)bc[解析](5)可燃物的着火点是物