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化學 第27講專題五科學探究 一 題型簡介化學是一門以實驗為基礎的科學 此類專題通常利用化學的基本知識和實驗基本技能 以實驗為載體設計化學問題 重點考查學生的觀察能力 實驗能力 科學探究能力等能力的筆試試題 題型多樣 涉及選擇 填空 簡答 信息 計算等多種題型 全面考查各種能力 二 方法指導1 根據(jù)實驗考查的不同要求進行歸類 常見儀器的使用 設計化學實驗探究方案 對化學實驗數(shù)據(jù)分析處理 2 重點實驗進行重點復習 例如 一些性質實驗 既進行了實驗操作 又復習了物質知識 3 根據(jù)不同實驗內容 進行專題復習 如可按常用儀器的使用 氣體的制取及實驗 化學實驗的探究 酸 堿 鹽的性質的探究等專題來進行復習 三 實驗方案設計的一般過程提出問題 作出猜想 制訂計劃 收集證據(jù) 設計實驗 得出結論 反思與評價四 科學探究設計的原則1 實驗設計必須遵循科學性2 實驗設計必須注意可行性3 實驗設計必須遵循有關原理的規(guī)律性 命題解讀 關于物質成分的探究是中考的重點 以物質的性質為基礎 對物質的成分進行探究 考查的命題點有溶液的組成 固體的組成等 例1 2015 泰安 雙吸劑 一種常見袋裝食品的保鮮劑 能吸收空氣中的氧氣 二氧化碳和水蒸氣等 化學興趣小組的同學在袋裝食品中發(fā)現(xiàn)一包名為 雙吸劑 的固體物質 其標簽如圖所示 同學們對這包久置的 雙吸劑 的固體樣品很好奇 設計實驗進行探究 提出問題 久置 雙吸劑 固體的成分是什么 查閱資料 鐵與氯化鐵溶液在常溫下生成氯化亞鐵 Fe 2FeCl3 3FeCl2 堿性的碳酸鈉溶液可以和中性的氯化鈣溶液發(fā)生復分解反應 作出猜想 久置固體中可能含有Fe Fe2O3 CaO Ca OH 2 CaCO3 實驗探究1 下表是小明設計的實驗方案和記錄的實驗報告 請你補充完整 實驗質疑 小組同學通過討論認為實驗并不能得出一定不含有Fe2O3的結論 理由是Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O 2FeCl3 Fe 3FeCl2 用化學方程式表示 為進一步確定這包久置的 雙吸劑 固體的成分 進行如下定量實驗 實驗探究2 取3g樣品研碎 并用磁鐵充分吸引后 得到剩余固體2 6g 按照下圖流程進行實驗 請回答相關問題 1 操作二 操作三名稱是 2 固體 的成分是 填物質的化學式 下同 3 燒杯A中溶液和加入的碳酸鈉溶液反應的化學方程式為Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 4 依據(jù)實驗探究1 2中現(xiàn)象的分析及數(shù)據(jù)進行計算 這包久置 雙吸劑 固體的成分是Fe Fe2O3 CaCO3 CaO Ca OH 2 過濾 CaCO3 Fe2O3 實驗反思 下列實驗探究的反思中 不正確的是 填字母 A 對物質成分的探究有時需要定性與定量相結合B 實驗探究2燒杯C中的溶質為Na2CO3 NaOHC 實驗探究1 2中都有氣體產生 但生成的氣體成分不同D 在原樣品中加入足量鹽酸有4個反應產生 方法指導 解答此類題題目 猜想必須完整 圍繞猜想利用不同物質的特性設計實驗 分析得出結論 D 命題解讀 有關物質變質是遼寧中考的高頻考點 常出現(xiàn)在實驗探究題 主要命題點有氫氧化鈉的變質 生石灰的變質 干燥劑的變質等 例2 2015 益陽 某同學發(fā)現(xiàn) 上個月做實驗用的NaOH溶液忘記了蓋瓶蓋 對于該溶液是否變質 同學們開始實驗探究 猜想假設 猜想 1 該溶液沒有變質 為NaOH溶液 猜想 2 該溶液全部變質 為Na2CO3溶液 猜想 3 該溶液部分變質 為NaOH和Na2CO3的混合溶液 查閱資料 Na2CO3溶液呈堿性 設計方案 請你完善下表幾組同學探討的設計方案 探究實驗 綜合各小組的方案后 動手實驗 結論與反思 NaOH溶液易與空氣中CO2反應而變質 所以要密封保存 拓展延伸 同學們設計了下列兩套裝置進行實驗 用膠頭滴管吸取某種液體 錐形瓶中充入一種氣體或放入一種固體物質 擠壓膠頭滴管 一段時間后 兩裝置中氣球明顯脹大 1 甲裝置中可能發(fā)生反應的化學方程式是CO2 2NaOH Na2CO3 H2O 2 若乙裝置中膠頭滴管吸取的是稀鹽酸 則錐形瓶中放入的固體可能是 方法指導 解答此類題主要理解物質變質的原因 掌握變質后的物質和原物質的性質差異 設計實驗證明是沒有變質 部分變質還是全部變質 Zn 命題解讀 有關實質類探究是中考常見的考點 主要出現(xiàn)在實驗探究題中 主要命題點有化學反應是否進行 反應中粒子的探究等 例3 2015 宜昌 某化學社團的同學發(fā)現(xiàn) 不同物質的變化常伴隨著相同的實驗現(xiàn)象 但從化學的角度去研究 會發(fā)現(xiàn)其有本質的區(qū)別 現(xiàn)象分析 實驗一 向盛有一定量氫氧化鈉固體的試管里加入一定量的水 迅速用帶導管的橡皮塞塞緊試管口 并將導管另一端通入盛有水的試管中 振蕩左側試管 如右圖 實驗二 用氧化鈣代替氫氧化鈉重復一次上述實驗 上述兩個實驗的相同現(xiàn)象之一是左側試管發(fā)熱 或右側試管內試管口有氣泡冒出 上述兩個實驗中 其中一個實驗發(fā)生了化學變化 其化學方程式是 另一個實驗沒有發(fā)生化學變化 本質歸納 相同的實驗現(xiàn)象 既可以由物理變化引起 也可以由化學變化引起 探究運用 在探究白色粉末的組成時 要研究相同實驗現(xiàn)象的本質區(qū)別 實驗三 有一包白色粉末可能含有硫酸鋇 碳酸鉀和氫氧化鋇中的一種或幾種 取一定量該粉末加入到盛有足量水的燒杯中 攪拌 靜置 觀察到燒杯中有白色不溶物 小明同學認為 白色粉末中一定含有硫酸鋇 小意同學認為小明的結論不準確 其理由可用化學方程式表示為 CaO H2O Ca OH 2 K2CO3 Ba OH 2 BaCO3 2KOH 針對上述兩位同學的觀點 小燕同學進一步設計如下實驗方案進行探究 1 步驟 中發(fā)生化學反應的化學方程式是K2CO3 BaCl2 BaCO3 2KCl 2 步驟 中 加入酚酞溶液后 若溶液E為無色 則原白色粉末的組成是 填化學式 下同 若溶液E為紅色 則濾液A中一定含有的溶質是 原白色粉末的可能組成是 3 小鵬同學認為 只需取少量濾渣B 加入過量的稀硝酸 若看到的現(xiàn)象是 就足以說明原白色粉末中只含有碳酸鉀和氫氧化鋇 方法指導 解答此類題可根據(jù)物質的化學性質設計實驗 記錄 分析實驗現(xiàn)象 由此得出結論 BaSO4 K2CO3 K2CO3 KOH Ba OH 2 K2CO3或BaSO4 Ba OH 2 K2CO3 白色不溶物全部消失 命題解讀 規(guī)律類探究主要是對金屬活動性的探究 例4 2015 義烏 小明在學習金屬活動性順序后 知道鉀 鈣 鈉金屬活動性特別強 能與水反應生成堿和氫氣 他想鎂緊排在鈉后面 它是否也能與水反應呢 提出問題 鎂是否能與水反應 實驗探究 在兩個燒杯中 分別加入等量的冷水和鎂條 用酚酞作指示劑 實驗過程和現(xiàn)象如圖 反思與總結 1 小明得出的實驗結論是 2 小明發(fā)現(xiàn)B試管放置空氣中一會兒溶液的紅色會褪色 這說明溶液的堿性減弱了 于是他大膽作出了一個猜想并設計了驗證方案小明通過實驗驗證了自己的猜想是正確的 鎂不能與冷水反應 能與熱水反應 加熱 3 一段時間后 小明觀察到鎂條在熱水中無現(xiàn)象 但當他想到實驗室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反應時 便有了解釋 他的解釋是 方法指導 利用物質的性質進行對比實驗分析得出結論 鎂條表面覆蓋了難溶于水的氫氧化鎂導致反應終止 命題解讀 主要通過設計實驗得出物質的一些性質 從而更好掌握物質的性質 例5 2015 十堰 某學習小組探究氫氧化鈣溶液的化學性質 并做了延伸探究 探究一 甲同學設計如下實驗方案 請你幫他完成實驗報告 提出問題 方案 3 中褪色溶液中的溶質是什么 查閱資料 氯化鈣溶液呈中性 作出猜想 乙同學從反應情況分析 溶液中除含少量酚酞外 溶質可能有以下三種情況 CaCl2 CaCl2和HCl CaCl2和Ca OH 2 分析討論 丙同學從實驗現(xiàn)象分析得出 猜想 肯定不合理 其理由是稀鹽酸加入滴有酚酞的石灰水中 紅色褪為無色 說明溶液為中性或酸性 不可能有氫氧化鈣 探究二 丁同學為進一步驗證乙同學的猜想 設計實驗如下 將實驗方案 3 褪色溶液倒入燒杯中 向其中逐滴滴加碳酸鈉溶液至過量 邊滴邊振蕩 實驗后的沉淀質量與滴加碳酸鈉溶液體積的關系如圖所示 寫出實驗過程中的現(xiàn)象開始時溶液中有氣泡產生 一會兒溶液中又出現(xiàn)了白色渾濁 溶液最終變紅色 得出結論 乙同學的猜想中 填序號 合理 反思討論 學習小組結合圖象 分析了丁同學實驗過程中燒杯內溶液的變化 下列說法正確的是 填字母 A 溶液質量逐漸增大B 氯化鈉溶液質量逐漸增大 V2后不變C 氯化鈣的質量先增大后減小D 溶液的pH一直在增大 方法指導 認真分析實驗現(xiàn)象得出實驗結論 AB 命題解讀 主要應用對比實驗來探究一些化學反應的條件 主要有鐵生銹 復分解反應發(fā)生的條件 化學反應速率的影響因素及催化劑等命題點 例6 2015 雅安 研究和控制化學反應條件有重要意義 1 同學們想探究雙氧水的溶質質量分數(shù)對反應速率的影響 在其他條件相同的情況下進行了三次實驗 記錄各收集一瓶相同體積氧氣所需要的時間 B 5 相同條件下 反應物濃度越大 反應速率越快 2 同學們通過查閱資料得知 雙氧水在70 以上會較快分解產生氧氣 為了驗證加熱雙氧水也可以產生氧氣 同學們選擇右圖裝置 氣密性良好 進行實驗 實驗中觀察到試管內產生氣泡 但將帶火星的木條放在導管口沒有復燃 可能的原因是 同學們分析原因后 采用了法收集氣體 再檢驗 證明加熱雙氧水也可產生氧氣 方法指導 通過控制變量法進行實驗 認真分析實驗的條件 實驗現(xiàn)象 得出實驗的結論 氧氣中混有較多的水蒸氣 排水集氣 1 2015 赤峰 設計對比實驗 控制變量是學習化學的重要方法 下列對比實驗不能達到目的的是 C 2 2015 十堰 在下列實驗中 觀察到的現(xiàn)象或得出的結論 完全正確的有 A 濃氨水出現(xiàn)紅色 說明分子很小且是不斷運動的 既能說明甲烷具有可燃性 又能說明甲烷是由氫元素和氧元素組成的 既能說明二氧化碳的密度比空氣大 又能說明二氧化碳不能燃燒 也不支持燃燒 既能探究可燃物燃燒的條件 又能說明白磷的著火點比紅磷低 鐵釘表面無明顯現(xiàn)象 能說明鐵生銹的條件是要有氧氣和水參與A 2個B 3個C 4個D 5個 A 4 2015 婁底 亮亮同學做鎂條在空氣中燃燒的實驗時 發(fā)現(xiàn)鎂條燃燒除生成白色固體 MgO 外 還有少量的淡黃色固體生成 這種淡黃色固體是什么呢 亮亮在老師的指導下進行有關實驗探究 實驗探究 將該淡黃色固體投入到盛有水的燒杯中 實驗現(xiàn)象 在燒杯中產生白色沉淀 并有刺激性的氨味氣體產生 教師指導 上述反應產生的白色沉淀為Mg OH 2 生成的氣體為NH3 反應過程中沒有任何元素化合價的改變 問題解決 此淡黃色固體中肯定含有鎂元素和 元素 判斷的依據(jù)是 若該物質僅由兩種元素組成 其化學式為 此物質與水反應的化學方程式為 相關結論 空氣中氮氣 N2 和氧氣 O2 的體積比約為 但鎂條在空氣中燃燒只生成少量的淡黃色固體 由此得出的一個結論是 N 化學反應前后元素的種類不變 Mg3N2 Mg3N2 6H2O 3Mg OH 2 2NH3 4 1 N2的化學性質比O2穩(wěn)定 5 2015 貴陽 由于二氧化碳與氫氧化鈉反應無明顯現(xiàn)象 對此同學們展開了探究 請你參與 提出問題 二氧化碳與氫氧化鈉能否發(fā)生反應 查閱資料 常溫下 氫氧化鈉 碳酸鈉在乙醇中的溶解性如下 方案設計 小明同學設計了如圖所示裝置進行探究 實驗探究 1 溶液配制 甲溶液 將一定質量的氫氧化鈉固體加入到一定體積的乙醇中 用玻璃棒不斷攪拌 使其成為飽和氫氧化鈉的乙醇溶液 量取一定體積的乙醇要用到的儀器是 用玻璃棒攪拌的目的是 乙溶液 將一定質量的氫氧化鈉固體加入到一定體積的75 的乙醇溶液中 用玻璃棒不斷攪拌 使其成為不飽和氫氧化鈉的乙醇溶液 判斷甲 乙溶液形成的現(xiàn)象是甲燒杯底部有固體 乙燒杯底部沒有固體 2 進行實驗 按圖所示裝置加入藥品后進行實驗 A中發(fā)生反應的化學方程式為 B裝置的作用是 C中觀察到的現(xiàn)象是 量筒和膠頭滴管 加速溶解 2HCl CaCO3 CaCl2 H2O CO2 除去氯化氫氣體 溶液變渾濁 實驗結論 3 由此小明得出二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了化學反應 反應的化學方程式為 反思交流 4 小剛同學認為小明的實驗還不足以證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了化學反應 還應補充的實驗是將二氧化碳通入乙醇溶液 觀察是否有沉淀產生 5 若將圖C中甲溶液換成乙溶液進行實驗 C中可能無明顯現(xiàn)象發(fā)生 原因可能是 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O 通入CO2的量少 生成的碳酸納溶解在水中 6 2015 鹽城 實驗室中有一瓶長期使用的氫氧化鈉固體樣品 某興趣小組的同學對該樣品的成分及含量進行探究 發(fā)現(xiàn)問題 該樣品中含有哪些物質 查閱資料 NaOH在空氣中不會變成NaHCO3 BaCl2溶液呈中性 Ba OH 2是可溶性堿 CO2在飽和的NaHCO3溶液中幾乎不溶解 提出猜想 猜想I NaOH 猜想II Na2CO3 猜想III NaOH和Na2CO3 設計實驗 收集證據(jù) 1 若現(xiàn)象A是有氣泡產生 則X溶液為 則 填 猜想 猜想 或 猜想 不成立 2 若X溶液為BaCl2溶液 現(xiàn)象A是有白色沉淀生成 則產生沉淀的化學方程式是 取反應后的上層清液 測定其pH 當pH 填 或 7 則證明猜想 成立 定量分析 確定部分變質樣品中Na2CO3的質量分數(shù) 稀鹽酸 猜想I BaCl2 Na2CO3 BaCO3 2NaCl 興趣小組的同學用上圖所示裝置進行實驗 步驟如下 按圖連接好裝置 并檢查氣密性 準確稱取該樣品1 0g 放入燒瓶內 打開活塞 滴加30 0 的稀硫酸至過量 關閉活塞 反應結束后 量筒內液體的讀數(shù)為55 0mL 已知 室溫條件下 CO2的密度為1 6g L 1 1 B裝置集氣瓶內原有的空氣對實驗結果 填 有 或 沒有 影響 飽和NaHCO3溶液如果用水代替 則所測CO2體積 填 偏大 偏小 或 不變 理由是 2 計算該樣品中Na2CO3的質量分數(shù) 實驗反思 有同學指出 上述三種猜想并不全面 請再提出一種猜想 沒有 偏小 CO2能溶于水 或CO2能與水反應 21 2 NaOH Na2CO3和H2O 或Na2CO3 H2O