1、专题五 科学探究一、选择题1某同学通过实验比较四种金属的活动性强弱。他取等质量的金属粉末分别与足量的等质量分数的稀盐酸反应，实验结果记录在下表。由此得出的实验结论正确的是( B )金属 是否放出气体 收集 20 mL 气体所需时间X 是 4 sY 不 /Z 是 43 sW 是 97 sA.W 是最不活泼的金属B四种金属的活动性顺序为 XZWY CY 一定是铜D在单位时间内，产生的气体量由多到少的顺序为 X YZW2(2015，苏州)通过下列图示实验得出的结论中正确的是 ( B )A图 1 所示实验既说明甲烷具有可燃性 ，又说明甲烷中含有碳、氢两种元素B图 2 所示实验既说明二氧化碳密度比空气大
2、 ，又说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧C图 3 所示实验既说明电解水生成氢气和氧气 ，又说明水是由氢气和氧气组成的D图 4 所示实验既可探究可燃物的燃烧条件 ，又说明红磷不是可燃物3在化学活动周中，某校兴趣小组同学在课题组(培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究)老师的指导下，将课本 “测定空气中氧气的含量”实验装置( 如图甲)改进为新的实验装置(如图乙)，改进后的实验装置相对于原装置，以下评价不恰当的是 ( C )A反应容器体积小，药品消耗少B装置简洁，减少了图甲装置中导管引起的误差C白磷比红磷着火点高，使用更安全D容器内径相等，易准确推算出空气中氧气的含量4(2016，泰安)通过观察下列
3、实验现象，不能达到实验目的是 ( C )A图 1：收集氧气时，氧气的验满B图 2：比较镁与铁的金属活动性C图 3：验证白磷的着火点低于红磷D图 4：验证生石灰与水反应放热二、实验探究题5有些晶体按比例带有一定量的结晶水，带有结晶水的晶体在一定温度下会脱去结晶水。草酸晶体(H 2C2O4xH2O)在常温下是一种无色透明晶体。草酸晶体受热时分解的化学方程式为：H2C2O4xH2O (x1)H 2OCO 2CO= = = = = 某化学兴趣小组的同学利用该信息以及所学的知识设计并开展实验，测定草酸晶体中结晶水的质量分数。(图中固定装置已略去 ，装置气密性良好，装置 A、B 中的试剂足量，注射器量程足
4、够).测量装置 A、B 的质量，排尽注射器中的空气，连接装置；.取质量为 m 的草酸晶体， 加热至完全分解，将产物全部通入以上装置；.测量并记录装置 A 增加的质量为 a，装置 B 增加的质量为 b，装置 C 读数为 V；.甲、乙、丙三位同学分别利用装置 A、B、C 所得数据计算该草酸晶体中结晶水的质量分数。请回答下列问题：(1)装置 A 中盛放的液体是 _浓硫酸_，装置 B 的作用是 _吸收进入装置 B 中的 CO2_；装置 C 的作用之一是测量_CO _的体积。(2)乙同学对利用装置 B 测量结果计算的可靠性进行反思与评价，认为反应后装置 A 中残留的气体会使自己的计算结果_偏大_(填“偏
5、小”或“偏大”) 。(3)甲同学依据装置 A 测量结果计算结晶水的质量分数为_ 100%_(用代数式表示)。5a m4m6(2016，丽水)小科同学对实验中已经变质的氢氧化钠固体进行探究。【提出问题】氢氧化钠是否完全变质？【猜想与假设】部分变质，固体是 NaOH 和 Na2CO3 的混合物；全部变质，固体是 Na2CO3。【查阅资料】NaOH 溶液与 FeCl3 溶液会发生反应，有红褐色絮状沉淀等现象出现；NaCl 溶液和 BaCl2 溶液均呈中性。【进行实验】步骤 实验操作 实验现象1 取少量固体于小烧杯中，加水充分溶 解 固体全部溶解2 取少量烧杯中的溶液于试管中，加入 过量的 BaCl2
6、 溶液产生白色沉淀3取_步骤 2 试管静置后的少量上层清液_于另一试管中，再加入少量FeCl3 溶液产生红褐色絮状沉淀【解释与结论】(1)请将步骤 3 实验操作补充完整；(2)步骤 2 加入过量 BaCl2 溶液的目的是_检验并除去溶液中的碳酸钠_；(3)根据实验现象，可确定该固体是 NaOH 和 Na2CO3 的混合物。【交流与评价】小科同学把步骤 3 中的 FeCl3 溶液改成无色酚酞试液 ，若无色酚酞试液变红，也可以确定该固体是 NaOH 和 Na2CO3 的混合物。你认为是否合理？_合理_。原因：_足量 BaCl2溶液与 Na2CO3反应除去 Na2CO3，溶液中剩下 BaCl2、Na
7、Cl 均呈中性，若酚酞变红色，则可说明固体含有 NaOH，也就可以确定该固体是 NaOH 和 Na2CO3的混合物_。7(2016，江西)下图是两个实验小组分别进行“加热硫酸铜和氢氧化钠溶液反应后生成物 ”的实验过程示意图：【甲组】氢氧化钠与硫酸铜反应的化学方程式为_2NaOHCuSO 4=_Na2SO4Cu(OH )2_，加热后产生黑色的氧化铜。【乙组】为寻找实验中没有产生氧化铜的原因，他们进行了以下实验探究：【查阅资料】在酸性条件下，氢氧化钠与硫酸铜在溶液中可发生如下反应：6NaOH4CuSO 4= 3Na2SO4Cu 4(OH)6SO4，生成的碱式硫酸铜是不溶于水的蓝白色固体，加热不易发
8、生分解。【提出猜想】根据资料分析，同学们针对试管中溶液呈酸性的原因作出以下猜想：猜想.硫酸铜溶液呈酸性；猜想.生成的硫酸钠使溶液呈酸性。【实验与结论】实验：用 pH 试纸测定硫酸铜溶液的酸碱度 ，得出其 pH_(填“” “”或“”)7，硫酸铜溶液呈酸性，猜想成立。实验：向盛有硫酸钠溶液的试管中滴加石蕊溶液，观察到溶液显紫色，硫酸钠溶液呈_中_(填“酸” “中”或“碱” )性，猜想不成立。【交流与反思】(1)乙组同学认真分析甲组实验后，一致认为不需要通过实验就可以判断猜想 不成立，理由是_甲组同学实验中也有硫酸钠生成，若它显酸性，在此条件下氢氧化钠与硫酸铜反应会生成蓝白色沉淀_。(2)在化学反应
9、中，相同的反应物因其质量比不同可能会导致生成物不同 ，请另举一例_碳和氧气(或乙醇和氧气或甲烷和氧气等 )_ (写出反应物即可)。8(2016，株洲)要探究碳酸亚铁和氧气充分反应后的固体成分 ，请你参与华雪同学的探究：【查阅资料】碳酸亚铁(FeCO 3)具有还原性，在空气中灼烧生成铁的氧化物和 CO2 气体。FeO 是一种黑色粉末，它不稳定 ，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁，四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水。FeCl 2 能使高锰酸钾溶液褪色，而 FeCl3 不能；FeCl 3 溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液变红色，FeCl 2 溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液不出现红
10、色。【猜想与假设】猜想 1：固体成分是氧化铁；猜想 2：固体成分是四氧化三铁；猜想 3：_固体成分是氧化铁和四氧化三铁_。【活动与探究】连接仪器、装好药品如图所示(加热和固定装置已省略) ， 打开止水夹 K，通入氧气，加热玻璃管 X。当 Y 瓶中产生的沉淀不再增加时，停止加热， 继续通入氧气至玻璃管冷却。取玻璃管里的少量固体于试管中，滴加盐酸，微热，固体完全溶解。将所得溶液分成甲、乙两份进行实验。实验编号 实验步骤 实验现象a 向甲溶液中滴加 KSCN 溶液 溶液变红色b 向乙溶液中滴加高锰酸钾溶液 高锰酸钾溶液的紫红色不消失【结论与反思】(1)由上述实验现象可知，FeCO 3 在氧气中高温灼
11、烧得到的固体产物是 _氧化铁_，因此，猜想_1_(填“1”“2”或“3”)是正确的。(2)FeCO3 在氧气中高温灼烧的化学方程式为_4FeCO3O 2 _2Fe2O34CO 2_。= = = = =高 温 【总结与提升】(1)若实验结束时观察到 Y 瓶中溶液仍然是澄清的 ，可能的原因是澄清石灰水的量不足，导致生成的碳酸钙转变成了可溶于水的碳酸氢钙。碳酸氢钙的化学式为_Ca( HCO3)2_。(2)CO2 使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为_CO 2Ca (OH)2=_CaCO3H 2O_。(3)华雪同学经过反思，觉得该实验设计还存在问题，因为如果在实验 b 中观察到_高锰酸钾溶液褪色_，就不能
12、确定哪个猜想是正确的。所以华雪同学又对该实验进行了定量探究：取 11.6 g 纯净的碳酸亚铁固体，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减 3.6 g。通过计算即可确定：FeCO 3 和氧气充分反应后的固体成分是_氧化铁_。9(2016，威海)探究影响化学反应速率的因素：(1)发现和提出问题镁在空气中能够剧烈燃烧，铁丝在氧气中能够剧烈燃烧，而真金不怕火炼，这说明决定物质之间能否发生反应以及反应速率的内因是_反应物本身的性质(或反应物的组成/结构/组成和结构)_。蜡烛在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈，这一事例中影响化学反应速率的因素是_反应物的浓度(或氧气的浓度)_；夏天，将食品放在冰箱里不容易变
13、质 ，这一事例说明温度也能影响化学反应速率。温度如何影响反应速率呢？(2)猜想与假设温度越高，反应速率越快。(3)收集证据实验药品：颗粒大小相同的锌粒；两份相同溶质质量分数、不同温度的稀硫酸(20 、40 )。供选仪器：药匙、气体发生装置 2 套(气密性良好) 、量筒 2 支、分液漏斗、秒表、胶头滴管、水槽、大试管 2 支。利用上述仪器和药品，补充完成下表的实验报告。观察或测量的量 选用的仪器 实验步骤 实验现象 实验结论产生相同体积(一试管)的气体所需时间气体发生装置、秒表、胶头滴管、水槽、大试管、药匙、量筒_1.分别取相同数量(或质量)的锌粒于两套气体发生装置中；2.分别取相同体积、不同温
14、度的稀硫酸加入到两套气体发生装置中；3.记录收集一试管气体所需的时间_温度高的，收集一试管气体所需的时间短温度越高，反应速率越快。反应的化学方程式是_ZnH 2SO4=_ZnSO4H 2_。该实验可以观察或测量的量有多种，除了上述观测点外，可以观察或测量的量还有(写一条)_相同时间内收集气体的体积(或反应结束所需的时间或消耗等量锌粒所需的时间或消耗等量的稀硫酸所需的时间)_等。(4)结论与解释从微观的角度分析“温度越高，反应速率越快”的原因是_温度越高，微粒运动速率加快，有效碰撞机会增多_。(5)拓展分析根据其他测定方法，实验小组的同学绘制了锌粒与稀硫酸反应产生氢气的速率随时间变化的曲线，如图
15、所示。请据图分析：时间 0t 内，反应速率逐渐加快的主要原因是 _反应放热，温度升高，反应速率加快_；时间 t 以后，反应速率逐渐减慢的主要原因是 _随着反应的进行，反应物的浓度减小，反应速率减慢_。10(2016，宜昌)设计方案是实验探究的保证，感悟方法是探究的根本目的。某合作学习小组开展了如下探究。实验一：检验氢氧化钠溶液中是否含有氢氧化钙。【分析】从组成上看，氢氧化钙和氢氧化钠都属于碱，它们在水溶液中都能电离出相同的_OH _(填符号)，所以具有相似的化学性质。但由于电离出的 Na 和 Ca2 不同，所以性质也有不同。设计实验时可加入能电离出 CO 的试剂，利用 CO 与 Ca2 结合产
16、生白23 23色沉淀这一特殊现象予以检验。【设计方案并实验】实验操作 现象 结论方案一 取少量待测溶液于试管 中，通入 CO2出现白色沉淀方案二取少量待测溶液于试管中， 滴加 _K2CO3或Na2CO3或(NH 4)2CO3_溶液出现白色沉淀 氢氧化钠溶液中含有氢 氧化钙写出上述方案中出现白色沉淀的一个化学方程式_CO 2Ca( OH)2=_CaCO3H 2O或Na2CO3Ca( OH)2=_CaCO32NaOH _。【方法感悟】在检验物质时，要分析物质的组成和_性质(或化学性质) _，据此选择加入恰当的试剂，最后根据不同现象得出结论。【延伸探究】 实验二：有一包白色固体，可能含有氯化钠、氢氧
17、化钠、碳酸钠、硫酸钠和硝酸钡中的一种或几种。为探究其组成，某合作学习小组设计方案并进行了如下实验：(1)上述实验中，过滤操作用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒和 _漏斗_。(2)小晶同学通过上述实验推知：白色固体样品中一定不含有_Ba(NO 3)2_。(3)为确定白色固体样品中可能存在的物质，小燕对沉淀 C 进行实验。实验操作 现象 结论取少量沉淀 C 于试管中，加入过量稀 HCl(或稀 HNO3) 有气泡产生，沉淀全部消失白色固体样品中一定含有Na2CO3(4)小虎同学认为白色固体中还有物质不能确认其是否存在，其理由是( 用化学方程式表示)：BaCl22AgNO 3=_2AgClBa (NO3)
18、2(或 BaCl2_Na 2CO3=_BaCO32NaCl _)_。如要确认，只需将上述实验方案中所加的一种试剂改为_Ba(NO 3)2溶液_即可。【方法感悟】若其他物质的存在对所检验的物质有干扰时，可先将干扰物质转化，再选择加入恰当的试剂，最后根据不同现象得出结论。11(2015，荆州)某同学在实验室发现了一瓶标签残缺的无色溶液 如图甲所示，为确认其中的溶质，他设计并进行了如下探究活动，请回答下列问题。【猜想与假设】其溶质可能为 NaCl、NaOH、Na 2CO3 和 NaHCO3 中的一种。【资料查阅】上述四种物质的相关信息如下：物质 NaCl NaOH Na2CO3 NaHCO3常温下的
19、溶解度/g 36 109 21.5 9.6常温下其稀溶液的 pH 7 13 11 9【探究过程】如图乙所示，在操作后可确定溶质不是 NaCl，则其实验现象应是_溶液变成蓝色_；在进行操作时有无色无味的气体产生，由此又可排除假设物质中的_氢氧化钠_。【探究结论】你认为该溶液中的溶质可能是上述假设物质中的_碳酸钠_，你的判断依据是_碳酸氢钠饱和溶液的质量分数不可能达到 10%，而碳酸钠溶液可以_。【探究反思】(1)若上述探究结论是正确的，操作产生的气体应是_CO 2_(写化学式)，实验室检验该气体的实验操作及现象是_将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊_。(2)另有同学猜想其中的溶质还可能是 Na2SO4，但又没有 Na2SO4 的上述列表信息。请你根据以上实验操作的相关现象，判断该溶液中的溶质是否是 Na2SO4，并叙述理由：_不是Na2SO4，因为操作中滴加石蕊试液溶液变成蓝色，则溶质不是硫酸钠_。
