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專(zhuān)題四　科學(xué)探究 科學(xué)探究中為探究物質(zhì)的組成、性質(zhì)、驗(yàn)證某些規(guī)律等通常需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)?shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。 1．實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)指實(shí)驗(yàn)者依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求，運(yùn)用已有的知識(shí)設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)方案。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)注意： (1)掌握實(shí)驗(yàn)步驟(試劑選擇)、反應(yīng)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：物質(zhì)＋試劑 現(xiàn)象 結(jié)論(有無(wú)該物質(zhì)，猜想是否正確等)。 (2)解答方法：看實(shí)驗(yàn)結(jié)論。①根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象完善實(shí)驗(yàn)結(jié)論。根據(jù)選用的實(shí)驗(yàn)方法的操作步驟和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及物質(zhì)的性質(zhì)判斷是否存在要驗(yàn)證的物質(zhì)，繼而得出結(jié)論。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論完善實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或步驟。試劑和現(xiàn)象之間相互確定，選擇合理試劑確定現(xiàn)象。或者根據(jù)第一種方法進(jìn)行反推，然后確定試劑和現(xiàn)象。 2．實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)(詳見(jiàn)P110)。 類(lèi)型一　有關(guān)物質(zhì)成分的探究 (xx、xx、xx、xx考) 技巧點(diǎn)撥　根據(jù)試題提示的物質(zhì)，分析混合物中含有的成分是題給提示中的一部分還是全部。排除內(nèi)部能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)組合。 1．氣體混合成分的探究：如人吸入和呼出氣體成分的探究、燃燒的蠟燭焰心氣體成分的探究、排污管道氣成分的探究、下水道的可燃性氣體成分的探究等，涉及的知識(shí)點(diǎn)有CO、CO2、CH4、NH3、HCl、O2、H2、N2等氣體的制法和檢驗(yàn)，以及它們的化學(xué)性質(zhì)和一些反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)等?；旌蠚怏w中各成分的檢驗(yàn)，要考慮檢驗(yàn)的先后順序，以排除干擾。如檢驗(yàn)CO、CO2、水蒸氣、H2的混合氣體時(shí)，檢驗(yàn)順序?yàn)樗魵狻鶦O2→H2→CO。 2．固體混合物成分的探究：一般可采用加水溶解，加酸堿指示劑判斷溶液酸堿性，加酸觀察是否產(chǎn)生氣體，加堿觀察是否產(chǎn)生沉淀，加入Ba(NO3)2、AgNO3溶液觀察是否產(chǎn)生沉淀等方法進(jìn)行。(1)若為鹽或堿的固體混合物，一般可采用加水溶解，檢驗(yàn)組成該鹽或堿的陰、陽(yáng)離子的特殊性質(zhì)，確定所含物質(zhì)的存在。對(duì)于不溶解的固體，可加酸觀察是否溶解或產(chǎn)生氣體。(2)若為金屬混合物，一般加酸觀察是否產(chǎn)生氣體；或金屬與鹽溶液反應(yīng)，是否有固體析出或溶液顏色變化。 3．液體混合物成分的探究：可通過(guò)檢驗(yàn)構(gòu)成物質(zhì)的陰、陽(yáng)離子的特征現(xiàn)象來(lái)確定(離子的檢驗(yàn)詳見(jiàn)P103)。 例1　(xx營(yíng)口)現(xiàn)有一包白色粉末，可能含有硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鋇、氫氧化鈉、硫酸銅中的一種或幾種。某化學(xué)小組為確定其成分，做了以下探究： 【查閱資料】硫酸鈉、氯化鋇溶液均呈中性。 (1)步驟Ⅰ.取少量固體于燒杯中，加足量的水，攪拌，過(guò)濾，得到白色沉淀和無(wú)色濾液。 步驟Ⅱ.取步驟Ⅰ所得的白色沉淀于試管中，加入過(guò)量的稀硝酸，沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生，得到無(wú)色澄清透明的溶液。 根據(jù)上述兩步實(shí)驗(yàn)，小組同學(xué)認(rèn)為白色粉末中一定不含有的物質(zhì)是____________________。同時(shí)確定了白色粉末中一定含有的物質(zhì)，并寫(xiě)出了步驟Ⅰ中產(chǎn)生白色沉淀的化學(xué)方程式是______________________________。 (2)為了進(jìn)一步確定白色粉末中可能含有的物質(zhì)，小組同學(xué)利用步驟Ⅰ所得的濾液繼續(xù)探究。 【討論猜想】小組同學(xué)對(duì)濾液中溶質(zhì)成分作出了多種猜想，其中濾液中含有三種溶質(zhì)的猜想分別是： 猜想一：______________________________；猜想二：______________________________。 【實(shí)驗(yàn)探究】小組同學(xué)共同設(shè)計(jì)如下方案來(lái)證明諸多猜想中猜想二成立，請(qǐng)完成下列表格： 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)現(xiàn)結(jié)論 ______________________________ ________________________________ ______________________________ ______________________________ 猜想二成立 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】小組同學(xué)通過(guò)以上探究，最終確定了白色粉末的成分。 例2　(xx哈爾濱改編)在化學(xué)課上，老師帶來(lái)一瓶未知溶液A，已知它是稀鹽酸或稀硫酸中的一種，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 觀察到燒杯中的現(xiàn)象是______________________________。 【提出問(wèn)題】A是哪一種酸？老師要求甲、乙同學(xué)用反應(yīng)后的溶液B分別展開(kāi)探究。 【查閱資料】碳酸銀、氯化銀均為白色沉淀。 【猜想假設(shè)】甲同學(xué)：A是稀鹽酸；乙同學(xué)：A是稀硫酸。 【實(shí)驗(yàn)探究】 【評(píng)價(jià)交流】(1)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)__________(填“能”或“不能”)得出正確結(jié)論，乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)__________(填“能”或“不能”)得出正確結(jié)論。 (2)實(shí)驗(yàn)3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________，反應(yīng)后所得溶液中一定含有的離子是________________。根據(jù)乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知實(shí)驗(yàn)1中生成沉淀的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________。 【歸納總結(jié)】通過(guò)乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)可以得出：選擇試劑鑒別溶液中的待測(cè)離子時(shí)，如果待測(cè)溶液中含有干擾離子，則應(yīng)在鑒別前，先另選試劑將干擾離子變成__________除去。經(jīng)討論我們能夠總結(jié)出，除去溶液中干擾離子的一般方法是：選擇試劑將干擾離子變成________________________除去。 類(lèi)型二　有關(guān)反應(yīng)后物質(zhì)成分的探究 (xx、xx、xx、xx考) 技巧點(diǎn)撥　從物質(zhì)是否恰好完全反應(yīng)和是否過(guò)量去考慮，而生成物是一定存在的。解題步驟是：(1)寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式A＋B→ C＋D；(2)進(jìn)行猜想，一般有三種：①只有C＋D(恰好完全反應(yīng))；②A＋C＋D(A過(guò)量)；③B＋C＋D(B過(guò)量)。驗(yàn)證猜想時(shí)，一般不需要驗(yàn)證生成物，只需要驗(yàn)證過(guò)量反應(yīng)物是否存在。 注：若反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行，驗(yàn)證反應(yīng)后溶質(zhì)成分，則溶質(zhì)成分中只有一種生成物。 例3　(xx本溪)皮蛋又稱(chēng)松花蛋，因其風(fēng)味獨(dú)特，深受人們喜愛(ài)。某興趣小組在市場(chǎng)上獲得了少許腌制皮蛋的原料，拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將該固體混合物放于燒杯中，緩慢加入足量的蒸餾水，充分溶解后過(guò)濾，得到白色沉淀A和無(wú)色澄清濾液B。 【提出問(wèn)題】(1)白色沉淀A是什么？(2)無(wú)色濾液B中的溶質(zhì)有哪些？ 【查閱資料】腌制皮蛋的原料配方是少量NaCl、CaO和過(guò)量Na2CO3的固體混合物。 【理論推理】(1)白色沉淀A是CaCO3，請(qǐng)寫(xiě)出生成該沉淀的化學(xué)方程式______________________________。 (2)濾液B中含有Na2CO3、NaOH、NaCl三種溶質(zhì)。 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】為證明濾液B中存在的三種溶質(zhì)，同學(xué)們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。 步驟 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 Ⅰ 取少量濾液B于試管中，加入過(guò)量的Ba(NO3)2溶液，過(guò)濾 __________________ 濾液B中含有Na2CO3、NaOH、 NaCl Ⅱ 取少量步驟Ⅰ中所得濾液于試管中，加入酚酞溶液 __________________ Ⅲ 另取少量步驟Ⅰ中所得濾液于試管中，先加入足量的稀硝酸，再加入________________溶液 產(chǎn)生白色沉淀 【拓展提升】 (1)向步驟Ⅰ中加入過(guò)量Ba(NO3)2溶液的目的是___________________________。 (2)小妮同學(xué)認(rèn)為若將步驟Ⅰ中的Ba(NO3)2溶液換為BaCl2溶液，進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，最終也能證明濾液B中存在的三種溶質(zhì)。你認(rèn)為是否合理__________(填“合理”或“不合理”)。 (3)小軒同學(xué)認(rèn)為向?yàn)V液B中先加入酚酞溶液，后加入過(guò)量的Ba(NO3)2溶液，也能得出濾液B的溶質(zhì)中含有Na2CO3和NaOH的結(jié)論，你是否同意他的觀點(diǎn)并說(shuō)明理由___________________________________。 例4　(xx株洲改編)要探究碳酸亞鐵和氧氣充分反應(yīng)后的固體成分，請(qǐng)你參與華雪同學(xué)的探究： 【查閱資料】①碳酸亞鐵(FeCO3)具有還原性，在空氣中灼燒生成鐵的氧化物和CO2氣體。 ②FeO是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣中加熱，就迅速被氧化成四氧化三鐵，四氧化三鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。 ③FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，F(xiàn)eCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現(xiàn)紅色。 【猜想與假設(shè)】猜想1：固體成分是氧化鐵；猜想2：固體成分是四氧化三鐵；猜想3：_________________________________。 【活動(dòng)與探究】連接儀器、裝好藥品如圖所示(加熱和固定裝置已省略)，打開(kāi)止水夾K，通入氧氣，加熱玻璃管X。當(dāng)Y瓶中產(chǎn)生的沉淀不再增加時(shí)，停止加熱，繼續(xù)通入氧氣至玻璃管冷卻。 取玻璃管里的少量固體于試管中，滴加鹽酸，微熱，固體完全溶解。將所得溶液分成甲、乙兩份進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a 向甲溶液中滴加KSCN溶液 溶液變紅色 b 向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液 高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失 【結(jié)論與反思】(1)由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，F(xiàn)eCO3在氧氣中高溫灼燒得到的固體產(chǎn)物是______________________，因此，猜想__________(填“1”或“2”或“3”)是正確的。 (2)FeCO3在氧氣中高溫灼燒的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________。 (3)上述實(shí)驗(yàn)__________(填“a”或“b”)是多余的，因?yàn)開(kāi)________________________。 【總結(jié)與提升】(1)若實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)觀察到Y(jié)瓶中仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，導(dǎo)致生成的碳酸鈣轉(zhuǎn)變成了可溶于水的碳酸氫鈣。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________。 (2)CO2使澄清石灰水變渾濁的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。 (3)華雪同學(xué)經(jīng)過(guò)反思，覺(jué)得該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在問(wèn)題，因?yàn)槿绻趯?shí)驗(yàn)b中觀察到_________________________，就不能確定哪個(gè)猜想是正確的。所以華雪同學(xué)又對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了定量探究：稱(chēng)量反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化，通過(guò)計(jì)算確定FeCO3和氧氣充分反應(yīng)后的固體成分是氧化鐵。 類(lèi)型三　有關(guān)物質(zhì)變質(zhì)的探究 技巧點(diǎn)撥　物質(zhì)在空氣中變質(zhì)一般是與空氣中的O2、H2O、CO2中的一種或兩種或三種同時(shí)作用而產(chǎn)生的。常見(jiàn)的有NaOH、Ca(OH)2變質(zhì)(詳見(jiàn)P66)，生石灰變質(zhì)，堿石灰(氫氧化鈉固體與生石灰的混合物)變質(zhì)等。猜想時(shí)通常有三種情況：(1)沒(méi)有變質(zhì)：不存在變質(zhì)后生成的物質(zhì)；(2)部分變質(zhì)：變質(zhì)前和變質(zhì)后生成的物質(zhì)都存在；(3)完全變質(zhì)：不存在變質(zhì)前的物質(zhì)。 例5　(xx綏化)一次用餐中，小麗對(duì)“固體酒精”產(chǎn)生好奇，于是她買(mǎi)回一袋，和同學(xué)一起對(duì)其進(jìn)行研究。 【查閱資料】固體酒精中含有酒精、氫氧化鈉等物質(zhì)。 【提出問(wèn)題】固體酒精中的氫氧化鈉是否變質(zhì)及變質(zhì)的程度如何？ 【作出猜想】小麗猜想：沒(méi)有變質(zhì)，只含有氫氧化鈉。 小明猜想：全部變質(zhì)，只含有碳酸鈉。 你的猜想：部分變質(zhì)，含_____________________________。 氫氧化鈉在空氣中變質(zhì)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________。 【實(shí)驗(yàn)探究】小麗取少量固體酒精在水中充分溶解后過(guò)濾，取上述濾液于試管中，滴入幾滴稀鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象；小麗說(shuō)氫氧化鈉沒(méi)有變質(zhì)，小明認(rèn)為她的結(jié)論不正確，其理由是____________________________________________。 請(qǐng)你補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，填寫(xiě)表格中的①②③，證明固體酒精中氫氧化鈉是否變質(zhì)及變質(zhì)的程度如何。 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①________________________________________ 有氣泡產(chǎn)生 小麗的猜想不成立 ②________________________________________ ③________________________ __________________________ 你的猜想成立 【拓展應(yīng)用】除去部分變質(zhì)的氫氧化鈉溶液中的雜質(zhì)，方法是________________ ______________________(用化學(xué)方程式表示)。 類(lèi)型四　有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的探究 技巧點(diǎn)撥　探究物質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，通常采用的方法有：(1)將物質(zhì)加水溶解，判斷溶解性；(2)向溶解后的溶液中加入酸堿指示劑判斷酸堿性；(3)向物質(zhì)中滴入酸，觀察是否產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體或可燃性氣體；(4)向溶液中加入堿，觀察是否產(chǎn)生沉淀；(5)將固體物質(zhì)加熱，觀察是否分解；(6)將固體物質(zhì)與CuO混合加熱，或?qū)怏w通過(guò)灼熱的氧化銅，判斷是否具有還原性等。 例6　(xx十堰)實(shí)驗(yàn)小組在探究“酸與堿能否發(fā)生反應(yīng)”時(shí)，進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答： 【探究實(shí)驗(yàn)一】酸能否與可溶性堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 甲同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)一，能觀察到的明顯現(xiàn)象是______________________________，同時(shí)測(cè)定反應(yīng)后溶液的pH＝2，說(shuō)明酸能與可溶性堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 【探究實(shí)驗(yàn)二】酸能否與難溶性堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 乙同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)二，當(dāng)?shù)稳霂椎蜗←}酸后，發(fā)現(xiàn)試管②中無(wú)明顯變化，于是得出“酸不能與難溶性堿反應(yīng)”的結(jié)論。 丙同學(xué)對(duì)此產(chǎn)生質(zhì)疑，并利用實(shí)驗(yàn)后的物質(zhì)繼續(xù)探究： 【分析】丙同學(xué)測(cè)定試管②中上層清液的酸堿度，讀出pH＝12，說(shuō)明上層清液中的溶質(zhì)是______________________________。 【解釋】丙同學(xué)由此認(rèn)為乙同學(xué)的結(jié)論不正確，原因是____________________________。 【驗(yàn)證】丙同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)后的廢液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將試管②中物質(zhì)全部倒入一大燒杯中，靜置，再將實(shí)驗(yàn)探究一所得溶液緩慢逐滴加入，說(shuō)明酸能與難溶性堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象是______________________________。 【拓展】實(shí)驗(yàn)探究一、二中，反應(yīng)均涉及到的化學(xué)方程式是_____________ ________________。 丙同學(xué)將實(shí)驗(yàn)一所得溶液緩慢加入的過(guò)程中，除上述現(xiàn)象外，大燒杯中還可觀察到的現(xiàn)象是_____________________________。 例7　某實(shí)驗(yàn)小組的四位同學(xué)在探究堿的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)氫氧化鈉、氫氧化鈣等可溶性堿都能使酚酞溶液變紅。他們想進(jìn)一步探究：不溶性的氫氧化鎂是否也能使酚酞溶液變紅。為此，他們將適量的氫氧化鎂加入到盛有熱水的燒杯中攪拌，然后向渾濁的液體中滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液變紅，可是過(guò)一會(huì)兒紅色又消失了。四位同學(xué)依據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，分別對(duì)上述酚酞溶液變紅、紅色又消失的原因作了如下猜想： 小明：可能是個(gè)偶然現(xiàn)象。 小東：可能是渾濁液體中的固體氫氧化鎂使酚酞溶液變紅，氫氧化鎂沉降后溶液就變無(wú)色了。 小花：可能是酚酞溶液與空氣中的氧氣反應(yīng)，使紅色消失；也可能是氫氧化鎂溶液與空氣中的二氧化碳反應(yīng)的緣故。 小紅：可能是在熱水中氫氧化鎂的溶解度大，溶液中OH－離子較多，使酚酞溶液變紅；過(guò)一會(huì)兒溫度降低，氫氧化鎂的溶解度減小，溶液中OH－離子變少，酚酞溶液又變無(wú)色。 (1)對(duì)小明猜想“是個(gè)偶然現(xiàn)象”，四位同學(xué)都認(rèn)為可以用科學(xué)探究的一般方法排除偶然現(xiàn)象。他們的方法是______________________________。 (2)小花認(rèn)為小東的猜想不正確，她從堿使酚酞溶液變色的原因上給予了否定：_____________________________________。 (3)四位同學(xué)討論后認(rèn)為要驗(yàn)證小花的猜想，還需做如下實(shí)驗(yàn)，你知道其實(shí)驗(yàn)的目的嗎？ 實(shí)驗(yàn)步驟 設(shè)計(jì)目的 將氫氧化鎂加入到熱水中攪拌，滴入酚酞溶液，并在上方滴一些植物油 ___________________________________ ___________________________________ (4)對(duì)小紅的猜想，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了多種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行證明。請(qǐng)你寫(xiě)出其中一種。 實(shí)驗(yàn)方法 可能觀察到的現(xiàn)象 相應(yīng)結(jié)果與結(jié)論 _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ 類(lèi)型五　有關(guān)影響因素的探究(xx考) 技巧點(diǎn)撥　1.探究類(lèi)型：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的探究，燃燒條件的探究，金屬生銹條件的探究等。 (1)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有是否加入催化劑、反應(yīng)時(shí)的溫度、物質(zhì)的濃度、反應(yīng)物的接觸面積、攪拌等。 (2)燃燒的三大條件缺一不可：可燃物、溫度達(dá)到著火點(diǎn)、氧氣(滅火原理：破壞燃燒的條件之一)。 (3)氧氣是金屬生銹必需的條件，有些金屬還需要水或二氧化碳。 2．解題關(guān)鍵：掌握控制變量法的應(yīng)用。用控制變量法探究問(wèn)題時(shí)，必須保持其他條件不變，只改變一個(gè)因素，進(jìn)而探究該因素的影響。分析問(wèn)題時(shí)，要先找出對(duì)比實(shí)驗(yàn)中哪些條件相同，哪些條件不同，進(jìn)而分析改變的條件產(chǎn)生的影響，并得出結(jié)論。 例8　(xx威海)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。 (1)發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題：鎂在空氣中能夠劇烈燃燒，鐵絲在氧氣中能夠劇烈燃燒，而真金不怕火煉，這說(shuō)明決定物質(zhì)之間能否發(fā)生反應(yīng)以及反應(yīng)速率的內(nèi)因是________________________________。 蠟燭在氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈，這一事例中影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素是__________________；夏天，將食品放在冰箱里不容易變質(zhì)，這一事例說(shuō)明溫度也能影響化學(xué)反應(yīng)速率。溫度如何影響反應(yīng)速率呢？ (2)猜想與假設(shè)：溫度越高，反應(yīng)速率越快。 (3)收集證據(jù) 實(shí)驗(yàn)藥品：顆粒大小相同的鋅粒，兩份相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同溫度的稀硫酸(20 ℃、40 ℃)。 供選儀器：藥匙、氣體發(fā)生裝置2套(氣密性良好)、量筒2支、分液漏斗、秒表、膠頭滴管、水槽、大試管2支。 利用上述儀器和藥品，補(bǔ)充完成下表的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 觀察或測(cè)量的量 選用的儀器 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 產(chǎn)生相同體積(一試管)的氣體所需時(shí)間 氣體發(fā)生裝置、秒表、膠頭滴管、水槽、大試管、______________ ________________________________________ ____________________________ 溫度越高，反應(yīng)速率越快。反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________ 該實(shí)驗(yàn)可以觀察或測(cè)量的量有多種，除了上述觀測(cè)點(diǎn)外，可以觀察或測(cè)量的量還有_____________________________(寫(xiě)一條)等。 (4)結(jié)論與解釋?zhuān)簭奈⒂^的角度分析“溫度越高，反應(yīng)速率越快”的原因是_______________________。 (5)拓展分析 根據(jù)其他測(cè)定方法，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)繪制了鋅粒與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，如圖所示。請(qǐng)據(jù)圖分析：時(shí)間0～t內(nèi)，反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是___________________________________，時(shí)間t以后，反應(yīng)速率逐漸減慢的主要原因是___________________________________。 例9　某研究小組在學(xué)習(xí)氧氣的化學(xué)性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)可燃物在空氣中就能燃燒，而鐵絲在空氣中不能燃燒，在氧氣中可以劇烈燃燒。該小組同學(xué)進(jìn)行了下列探究。 【作出猜想】由以上事實(shí)可以作出以下猜想： 猜想一：可燃物燃燒的劇烈程度可能與氧氣的濃度有關(guān)。 猜想二：可燃物燃燒的劇烈程度可能與______________________有關(guān)。 【提出問(wèn)題】可燃物的燃燒與氧氣的濃度的大小有什么關(guān)系？ 【查閱資料】在規(guī)定的條件下，物質(zhì)在氧氣、氮?dú)饣旌蠚饬髦?，維持穩(wěn)定燃燒所需的最低氧氣濃度(以氧氣所占的體積百分?jǐn)?shù)表示)叫氧指數(shù)。氧指數(shù)高表示材料不易燃，氧指數(shù)低表示材料容易燃燒。一般認(rèn)為：氧指數(shù)＜27%屬易燃材料，27%≤氧指數(shù)＜32%屬可燃材料，氧指數(shù)≥32%屬難燃材料。下面是一些常見(jiàn)物質(zhì)的氧指數(shù)。 可燃物 紅磷 木炭 硫 蠟燭 鐵絲 氧指數(shù) 0.5% 4% 4.5% 5%～6% 60% 【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】 (1)寫(xiě)出鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式：________________________________。 (2)由上表可知鐵絲是__________(填“易燃”“可燃”或“難燃”)材料。 (3)在測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，我們通常選擇紅磷燃燒而不選擇木炭或硫的原因是_____________________________。 【反思與評(píng)價(jià)】 (4)如果一定要用木炭代替紅磷做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，只要對(duì)實(shí)驗(yàn)稍作改進(jìn)即可，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的是______________________________；理由是_______________________________。 (5)即使這樣改進(jìn)，根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知：仍然沒(méi)有用紅磷燃燒好，原因是_________________________________。 類(lèi)型六　有關(guān)變化條件、反應(yīng)實(shí)質(zhì)的探究(xx考) 例10　(xx瀘州改編)已知：鋁在常溫下能與O2反應(yīng)，在鋁表面形成一層氧化物薄膜；Al2O3能溶于NaOH溶液。某課外小組對(duì)“鋁與氯化銅溶液反應(yīng)”進(jìn)行如下探究： ①測(cè)得CuCl2溶液的pH＜7； ②將鋁片放入CuCl2溶液中，沒(méi)有觀察到現(xiàn)象； ③取出鋁片用NaOH溶液浸泡一段時(shí)間，再取出鋁片洗凈后放入CuCl2溶液中，觀察到鋁表面產(chǎn)生無(wú)色氣泡。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)步驟①觀察到CuCl2溶液呈__________色，該溶液呈__________(填“酸”“堿”或“中”)性。 (2)步驟③中還可能觀察到的現(xiàn)象是______________________________，產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式是______________________________。 (3)步驟②中沒(méi)有現(xiàn)象的原因是_______________________________。 (4)小組對(duì)步驟③產(chǎn)生的氣體提出以下猜想： a．可能是Cl2；b.可能是O2；c.可能是________________。 將收集到的無(wú)色氣體點(diǎn)燃，有尖銳的爆鳴聲出現(xiàn)，且火焰呈__________色，證明猜想c成立。 例11　(xx威海)探究白酒燃燒的奧秘。在診所里，小華同學(xué)看到老中醫(yī)用“酒火療法”為患者治療，發(fā)現(xiàn)白酒竟然能夠被點(diǎn)燃。老中醫(yī)告訴她：只有酒精體積分?jǐn)?shù)較大(即度數(shù)較高)的白酒才能被點(diǎn)燃。好奇并喜歡探究的小華用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精溶液(指每100 mL酒精水溶液中含75 mL酒精)代替白酒進(jìn)行了系列探究。 【提出問(wèn)題】能被點(diǎn)燃的酒精溶液的最小體積分?jǐn)?shù)是多少？ 【查閱資料】①酒精(C2H5OH)是一種無(wú)色液體，易揮發(fā)，易燃燒，可任意比例與水互溶。 ②兩種液體混合時(shí)，分子間隔不同對(duì)混合后的總體積有影響，但對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響很小，忽略不計(jì)。 【實(shí)驗(yàn)探究】 實(shí)驗(yàn)用品：75%酒精溶液、蒸餾水、小燒杯、膠頭滴管、量筒(20 mL、10 mL)、蒸發(fā)皿、玻璃棒、火柴。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用75%酒精溶液配制10 mL 60%的酒精溶液。 ①最好選用__________mL量筒，使用量筒量取液體讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意______________________________。 ②配制該溶液的操作方法是_______________________________。 (2)在室溫(20 ℃)時(shí)，小華按上述方法配制了體積分?jǐn)?shù)為50%、40%、30%、20%的酒精溶液各10 mL，分別倒入蒸發(fā)皿中，點(diǎn)燃，觀察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表： 酒精體積分?jǐn)?shù) 50% 40% 30% 20% 觀察到的現(xiàn)象 可燃 可燃 不可燃 不可燃 酒精完全燃燒的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________。 (3)室溫(20 ℃)，在小華實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上，要想更精確測(cè)定能被點(diǎn)燃的酒精溶液的最小體積分?jǐn)?shù)，請(qǐng)你補(bǔ)充進(jìn)一步探究的實(shí)驗(yàn)方案_______________________________。 (4)拓展應(yīng)用 ①未蓋燈帽且久置不用的酒精燈，常常不能被點(diǎn)燃。其原因是_________________ ______________。 ②因酒精含量低而不能燃燒的酒精溶液，要分離出其中的酒精，可采用的方法是_______________________________?！　　? 例12　(xx江西)下圖是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別進(jìn)行“加熱硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)后生成物”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖： 【甲組】氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________，加熱后產(chǎn)生黑色的氧化銅。 【乙組】為尋找實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有產(chǎn)生氧化銅的原因，他們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)探究： 【查閱資料】在酸性條件下，氫氧化鈉與硫酸銅在溶液中可發(fā)生如下反應(yīng)：6NaOH＋4CuSO4=== 3Na2SO4＋Cu4(OH)6SO4↓，生成的堿式硫酸銅是不溶于水的藍(lán)白色固體，加熱不易發(fā)生分解。 【作出猜想】根據(jù)資料分析，同學(xué)們針對(duì)試管中溶液呈酸性的原因作出以下猜想： 猜想Ⅰ.硫酸銅溶液呈酸性；猜想Ⅱ.生成的硫酸鈉使溶液呈酸性。 【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】 實(shí)驗(yàn)①：用pH試紙測(cè)定硫酸銅溶液的酸堿度，得出其pH________(填“﹥”“﹤”或“＝”)7，硫酸銅溶液呈酸性，猜想Ⅰ成立。 實(shí)驗(yàn)②：向盛有硫酸鈉溶液的試管中滴加石蕊溶液，觀察到溶液顯紫色，硫酸鈉溶液呈________(填“酸”“中”或“堿”)性，猜想Ⅱ不成立。 【交流與反思】(1)乙組同學(xué)認(rèn)真分析甲組實(shí)驗(yàn)后，一致認(rèn)為不需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)就能判斷猜想Ⅱ不成立，理由是_______________________________ _______________________________； (2)在化學(xué)反應(yīng)中，相同的反應(yīng)物因其質(zhì)量比不同可能會(huì)導(dǎo)致生成物不同，請(qǐng)另舉一例__________(寫(xiě)出反應(yīng)物即可)。 專(zhuān)題四　科學(xué)探究 例1　(1)硫酸銅、硫酸鈉 BaCl2＋Na2CO3=== BaCO3↓＋2NaCl (2)【討論猜想】碳酸鈉、氯化鈉、氫氧化鈉　氯化鈉、氯化鋇、氫氧化鈉(兩者無(wú)先后順序) 【實(shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn)步驟：①在濾液中加入無(wú)色酚酞溶液；②再加入適量BaCl2溶液(或Na2SO4溶液，合理即可)　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①溶液變紅；②無(wú)明顯現(xiàn)象(或有白色沉淀產(chǎn)生) 例2　有氣泡冒出 【評(píng)價(jià)交流】(1)不能　能 (2)BaCl2＋Na2SO4=== BaSO4↓＋2NaCl　NO、Cl－、Na＋ Na2CO3＋2AgNO3=== Ag2CO3↓＋2NaNO3 【歸納總結(jié)】氣體　沉淀或氣體或水 例3　【理論推理】(1)Ca(OH)2＋Na2CO3=== CaCO3↓＋2NaOH 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】步驟Ⅰ現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀　步驟Ⅱ現(xiàn)象：溶液由無(wú)色變成紅色　步驟Ⅲ操作：硝酸銀(或AgNO3) 【拓展提升】(1)驗(yàn)證并除去溶液中的Na2CO3　(2) 不合理 (3)同意，加入Ba(NO3)2溶液后，若產(chǎn)生白色沉淀且溶液紅色不褪去，就證明溶質(zhì)中含有Na2CO3和NaOH 例4　【猜想與假設(shè)】固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵 【結(jié)論與反思】(1)氧化鐵　1 (2)4FeCO3＋O2 2Fe2O3＋4CO2 (3)a　無(wú)論是哪種猜想中的固體，溶于鹽酸后溶液中都存在Fe3＋，加入KSCN溶液后都會(huì)變紅色，因此實(shí)驗(yàn)a不能判斷固體的成分 【總結(jié)與提升】(1)CO2＋H2O＋CaCO3=== Ca(HCO3)2 (2)CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋H2O　(3)高錳酸鉀溶液褪色 例5　【作出猜想】氫氧化鈉和碳酸鈉 CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O 【實(shí)驗(yàn)探究】氫氧化鈉和碳酸鈉同時(shí)存在時(shí)，加入少量鹽酸，鹽酸會(huì)先和氫氧化鈉反應(yīng)導(dǎo)致無(wú)明顯現(xiàn)象，繼續(xù)加入才會(huì)有氣泡，所以該結(jié)論不正確　①用試管取少量濾液加入過(guò)量(或足量)的稀鹽酸，充分反應(yīng)　②用試管取少量濾液加入過(guò)量的氯化鈣溶液，充分反應(yīng)后，再取少量上清液加入幾滴酚酞溶液　③有白色沉淀產(chǎn)生，溶液變紅色 【拓展應(yīng)用】Ca(OH)2＋Na2CO3=== CaCO3↓＋2NaOH (或Ba(OH)2＋Na2CO3=== BaCO3↓＋2NaOH) 例6　【探究實(shí)驗(yàn)一】溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色 【分析】Na2SO4、NaCl、NaOH 【解釋】幾滴鹽酸先與氫氧化鈉反應(yīng)，不能確定酸不與難溶性堿反應(yīng) 【驗(yàn)證】藍(lán)色沉淀逐漸溶解(或藍(lán)色沉淀部分溶解，或溶液變藍(lán)色) 【拓展】NaOH＋HCl=== NaCl＋H2O　燒杯中溶液先變紅，然后紅色消失 例7　(1)做重復(fù)實(shí)驗(yàn) (2)固體氫氧化鎂中沒(méi)有自由移動(dòng)的OH－離子，不能使酚酞溶液變紅 (3)隔絕空氣，證明紅色消失與氧氣和二氧化碳無(wú)關(guān) (4) 實(shí)驗(yàn)方法 可能觀察到的現(xiàn)象 相應(yīng)結(jié)果與結(jié)論 取兩支試管，分別加入相同質(zhì)量的氫氧化鎂和熱水，振蕩，各滴加數(shù)滴酚酞溶液。一支保持溫度不變，另一支自然冷卻 保持溫度不變的紅色不消失，自然冷卻的紅色消失 紅色消失與氫氧化鎂的溶解度隨溫度降低而減小有關(guān) 例8　(1)反應(yīng)物本身的性質(zhì)(或反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)等)　反應(yīng)物的濃度(或氧氣的濃度) (3) 選用的儀器 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 藥匙、量筒 ①分別取相同數(shù)量、大小的鋅粒于兩套氣體發(fā)生裝置中；②分別取相同體積、不同溫度的稀硫酸加入到兩套氣體發(fā)生裝置中；③記錄收集一試管氣體所需的時(shí)間 溫度高的，收集一試管氣體所需的時(shí)間短 Zn＋H2SO4 === ZnSO4＋H2↑ 相同時(shí)間內(nèi)收集氣體的體積(或反應(yīng)結(jié)束所需的時(shí)間，或消耗等量的鋅粒所需的時(shí)間，或消耗等量的稀硫酸所需的時(shí)間) (4)溫度升高，粒子的運(yùn)動(dòng)速率加快，有效碰撞機(jī)會(huì)增加 (5)鋅與稀硫酸反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快　隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度越來(lái)越小，反應(yīng)速率減慢 例9　【作出猜想】可燃物的種類(lèi) 【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】(1)3Fe＋2O2 Fe3O4　(2)難燃 (3)木炭或硫燃燒后的產(chǎn)物為氣體 【反思與評(píng)價(jià)】(4)將蒸餾水改成氫氧化鈉溶液　氫氧化鈉溶液對(duì)二氧化碳的吸收效果比蒸餾水好　(5)木炭在氧氣含量低于4%時(shí)就不能燃燒了，而紅磷到氧氣含量低于0.5%時(shí)才不能燃燒，使得氧氣反應(yīng)更充分 例10　(1)藍(lán)　酸　(2)生成紅色固體　2Al＋3CuCl2=== 2AlCl3＋3Cu　(3)鋁在常溫下與氧氣反應(yīng)，在鋁表面形成一層致密的氧化鋁薄膜　(4)淡藍(lán) 例11　(1)①10　量筒放平、視線(xiàn)與凹液面的最低處保持水平 ②用量筒分別量取8 mL 75%的酒精溶液和2 mL蒸餾水，倒入小燒杯中，并用玻璃棒攪拌均勻 (2)C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O (3)用75%酒精溶液配制體積分?jǐn)?shù)介于30%～40%之間的酒精溶液若干份，分別倒入蒸發(fā)皿中點(diǎn)燃，觀察現(xiàn)象 (4)①燈內(nèi)酒精揮發(fā)(或酒精揮發(fā)燈芯上留有水分)　②蒸餾 例12　【甲組】2NaOH＋CuSO4=== Na2SO4＋Cu(OH)2↓ 【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】＜　中 【交流和反思】(1)甲組實(shí)驗(yàn)生成了Na2SO4，若其使溶液顯酸性，在此條件下氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)會(huì)生成藍(lán)白色沉淀 (2)碳與氧氣(或C和O2)