專題四科學探究類型1有關物質(zhì)成分的探究1(xx西藏)有一包白色粉末，可能由CuSO4、Na2SO4、Na2CO3、BaCl2、NaOH中的一種或幾種組成，同學們查閱資料得知NaCl、CaCl2、BaCl2等溶液呈中性，經(jīng)過思考，設計并進行了以下實驗：(1)白色粉末一定不含_，可能含有_。(2)為了確定白色粉末的組成，還需要對無色濾液中呈堿性的物質(zhì)進行探究。【提出問題】無色濾液中呈堿性的物質(zhì)是什么？【猜想假設】猜想一：NaOH；猜想二：_；猜想三：Na2CO3和NaOH?！具M行實驗】實驗步驟實驗現(xiàn)象結論(1)取少量該溶液于試管中，滴入_溶液_猜想三正確(2)靜置上述溶液，取少量上層清液于另一試管中，滴入幾滴_溶液_步驟(1)中發(fā)生反應的化學方程式為_?！镜贸鼋Y論】白色粉末的成分是_。2(xx淮安)水垢是日常生活中常見的物質(zhì)，某興趣小組收集了一部分水垢主要成分CaCO3和Mg(OH)2，不考慮其他成分對實驗的影響并對其進行實驗探究?！静殚嗁Y料】Mg(OH)2受熱易分解，生成MgO和H2O；無水硫酸銅是白色固體，遇水變藍色?！咎骄炕顒右弧框炞C水垢中的CaCO3和Mg(OH)2(1)小斌取一定量水垢樣品，高溫灼燒，將生成的氣體依次通過澄清石灰水和無水硫酸銅，觀察到澄清石灰水變渾濁、無水硫酸銅變成_色?！镜贸鼋Y論】水垢中含CaCO3和Mg(OH)2。(2)小紅提出小斌的實驗方案存在明顯缺陷，小紅的理由是_?！咎骄炕顒佣糠蛛x水垢中的CaCO3和Mg(OH)2小林設計了如下實驗流程(部分產(chǎn)物已略去)：(1)過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和_。(2)濾液A中的溶質(zhì)有_(用化學式表示)。(3)加入MgCl2溶液時，發(fā)生反應的化學方程式是_。(4)操作II的實驗步驟是_。3一次趣味化學活動中，王老師向同學們展示了一瓶標簽受損的無色溶液，如圖所示。要求同學們進行探究：確認這瓶溶液究竟是什么溶液？【作出猜想】王老師提示：這瓶無色溶液只能是下列四種溶液中的一種：硫酸鎂溶液硫酸鈉溶液硫酸溶液硫酸銨溶液【查閱資料】常溫下，相關物質(zhì)的溶解度如下：物質(zhì)MgSO4Na2SO4(NH4)2SO4H2SO4溶解度35.1 g19.5 g75.4 g與水任意比互溶(NH4)2SO4的水溶液顯酸性?！緦嶒炋骄俊?1)小明認為根據(jù)王老師的提示猜想不正確，原因是_。(2)為確定其他幾種猜想是否正確，小明同學設計以下兩種實驗方案：實驗方案預期實驗現(xiàn)象預期實驗結論取少許該溶液于試管中，向其中滴加幾滴_溶液溶液中有白色沉淀生成猜想成立用玻璃棒蘸取少許原溶液滴在pH試紙上，并跟標準比色卡對照溶液pH小于7猜想成立小雅認為小明通過方案得出的結論是不正確的，理由是_。(3)請你設計實驗方案，確認該溶液是硫酸銨溶液并完成實驗報告：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論取該溶液少許于試管中，_猜想成立，該反應的化學方程式為_類型2有關反應后物質(zhì)成分的探究4(xx通遼)將一定量的K2CO3溶液與BaCl2溶液混合，過濾反應后的混合物。某興趣小組的同學們欲探究濾液中溶質(zhì)的組成。請你一同參與探究并回答有關問題：【查閱資料】K2CO3溶液顯堿性；BaCl2、KCl溶液顯中性。【作出猜想】猜想1：濾液溶質(zhì)是KCl；猜想2：濾液溶質(zhì)是_；猜想3：濾液溶質(zhì)是KCl和K2CO3。【實驗探究】實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論取少量濾液于試管中，滴幾滴無色酚酞溶液，振蕩無明顯現(xiàn)象猜想_不成立另取少量濾液于另一支試管中，滴加K2CO3溶液_猜想2成立。寫出相關的化學方程式：_【問題討論】小麗同學認為要證明猜想2成立也可改用AgNO3溶液，你認為小麗同學_(填“能”或“不能”)達到實驗目的?！痉此纪卣埂繉嶒灲Y束后，組內(nèi)同學認為K2CO3是鹽而其水溶液卻顯堿性，這可能與它的水溶液中含有某種微粒有關，該微粒符號是_。5(xx廣東)某同學進行如圖兩個實驗。(1)甲實驗中反應的化學方程式為_。(2)乙實驗觀察到的現(xiàn)象是_，溶液由藍色變成無色。(3)把甲、乙反應后的溶液倒入同一燒杯，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成。他決定對白色沉淀的成分進行探究?！静殚嗁Y料】硫酸鋇不溶于酸。【作出猜想】白色沉淀為：._；.Mg(OH)2和BaSO4；. Mg(OH)2和MgCO3。 【實驗方案】實驗操作實驗現(xiàn)象與結論過濾、洗滌白色沉淀備用；向白色沉淀中加入鹽酸至過量若沉淀全部溶解，且無其他現(xiàn)象，猜想成立；其化學反應方程式為_。若_且無氣體產(chǎn)生，猜想成立。若沉淀完全溶解，_，猜想成立【拓展與思考】如果猜想成立，產(chǎn)生此結果的原因是做甲實驗時_；上述白色沉淀的成分不可能出現(xiàn)的組合是Mg(OH)2、MgCO3和BaSO4，原因是_。類型3有關物質(zhì)變質(zhì)的探究6實驗課上，某小組的同學用生石灰進行“化學反應中能量的變化”實驗時發(fā)現(xiàn)：向塊狀生石灰中加入適量水后沒有明顯的溫度變化。為確定其原因，進行了如下實驗探究?！咎岢鰡栴}】生石灰是否變質(zhì)？其成分是什么？【查閱資料】氫氧化鈣溶解過程中無明顯溫度變化，與鹽酸反應無氣體生成?！静孪肱c假設】同學們認為生石灰樣品已經(jīng)變質(zhì)，并對其成分作出了如下4種猜想：猜想1：Ca(OH)2和CaCO3；猜想2：CaO和CaCO3；猜想3：CaO和Ca(OH)2; 猜想4：CaO、Ca(OH)2和CaCO3?！具M行實驗】同學們將少量樣品研碎后，按如圖所示過程進行實驗。(1)在溶解過程中用溫度計測量液體的溫度，發(fā)現(xiàn)溫度計示數(shù)升高，說明樣品中應該含有_。結論：猜想1不成立。(2)濾渣B中一定含有_，用化學方程式表示生成該物質(zhì)的反應：_。結論：塊狀生石灰表面發(fā)生變質(zhì)；猜想3不成立。(3)為驗證濾液C的成分，進行后續(xù)實驗。實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論_濾液中溶質(zhì)為氫氧化鈣；猜想4成立，猜想2不成立【反思與評價】上述實驗過程_(填“能”或“不能”)得出猜想4成立、猜想2不成立的結論，理由是_。類型4有關物質(zhì)性質(zhì)的探究7(xx南京)興趣小組的同學對碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉的某些性質(zhì)進行相關探究?！咎岢鰡栴}】它們?nèi)芤旱乃釅A性及與酸反應時溶液的pH如何變化？【實驗探究1】向等體積、等濃度的碳酸氫鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉溶液中，分別加入幾滴紫甘藍汁液，同時用蒸餾水進行對比實驗，觀察并記錄現(xiàn)象如下：液體名稱蒸餾水碳酸氫鈉溶液碳酸鈉溶液氫氧化鈉溶液紫甘藍汁液顯示的顏色藍紫色藍色綠色黃色【查閱資料】pH7.591011.91214紫甘藍汁液顯示的顏色藍色綠色黃色【得出結論1】三種溶液的堿性由強到弱的順序為_?！緦嶒炋骄?】甲同學在燒杯中加入約5 mL稀氫氧化鈉溶液，滴入幾滴酚酞溶液，此時溶液由_色變?yōu)開色。向其中加入稀鹽酸，該反應的化學方程式為_。乙同學向一定體積、一定濃度的氫氧化鈉溶液中，逐滴加入一定濃度的鹽酸，得到pH變化與時間的關系如圖1所示。a點表示的含義是_?！镜贸鼋Y論2】從微觀角度分析，該反應的實質(zhì)是_?！緦嶒炋骄?】向等體積、含等碳原子數(shù)的碳酸氫鈉和碳酸鈉溶液中，分別逐滴加入一定濃度的鹽酸，得到pH變化與時間的關系如圖2、圖3所示。【交流與反思】b點的溶質(zhì)為_(寫化學式)，將圖2和圖3的陰影部分進行疊加，發(fā)現(xiàn)兩者基本重合，c點的溶質(zhì)為_(寫化學式)?！镜贸鼋Y論3】通過上述分析，碳酸鈉和鹽酸的反應過程，可以依次用以下兩個化學方程式表示：_、_?！窘Y論與反思】探究溶液的酸堿性及反應中pH的變化，可以認識反應的原理及進行的過程。類型5有關影響因素的探究8某小組同學在用過氧化氫溶液與MnO2制取氧氣的過程中，發(fā)現(xiàn)反應的速率很慢，產(chǎn)生的氣泡很少。為此，他們進行了如下探究：【猜想與假設】速率慢、氣泡少可能與過氧化氫溶液的濃度有關。速率慢、氣泡少可能與MnO2的質(zhì)量有關?！具M行實驗】根據(jù)圖甲進行如下實驗。實驗1：用26 mg MnO2與5 mL不同濃度的過氧化氫溶液進行實驗，壓強變化如乙中圖1。實驗2：用5 mL 1.5%的過氧化氫溶液與不同質(zhì)量的MnO2進行實驗，壓強變化如乙中圖2?！窘忉屌c結論】(1)過氧化氫溶液制取氧氣的化學方程式為_。(2)實驗1得到的結論是_。實驗2的目的是_。欲得出“MnO2對過氧化氫分解有催化作用”的結論，需要對比_(簡要寫出實驗設想)?！静殚嗁Y料】小組同學通過互聯(lián)網(wǎng)得知：多種物質(zhì)能催化過氧化氫的分解。【實驗探究】實驗證明，CuSO4溶液也能顯著加快過氧化氫的分解，CuSO4溶液主要含有三種粒子(H2O、Cu2、SO )，稀硫酸中含有三種粒子(H2O、H、SO)。為了進一步探究CuSO4溶液中哪種粒子能起催化作用，小組同學作了以下分析和設計。(3)小組同學認為最不可能的是H2O，他們的理由是_。(4)要證明另外的兩種粒子是否起到催化作用，小組同學設計了如下實驗，完成探究活動。實驗步驟實驗現(xiàn)象結論a.取一支試管加入5 mL 5%過氧化氫溶液，然后加入23滴稀硫酸溶液幾乎沒有氣泡放出實驗證明，起催化作用的是_b.另取一支試管加入5 mL 5%過氧化氫溶液，然后加入23滴硫酸銅溶液溶液中有大量氣泡放出【反思與評價】(5)小組同學在進行實驗1和2制取氧氣過程中，發(fā)現(xiàn)反應的速率很慢，產(chǎn)生的氣泡很少的原因可能是_、_。(6)利用圖甲裝置探究“溫度對過氧化氫分解速率”的影響，是否合理？_。理由是_。類型6有關條件、原理或規(guī)律類的探究9(原創(chuàng))xx年10月27日，第二架C919大飛機第一次試飛成功。C919大飛機大規(guī)模應用了第三代鋁鋰合金材料。某化學興趣小組對鋰(Li)、鋁、鋅的金屬活動性順序進行探究，過程如下：【作出猜想】猜想1：LiAlZn 猜想2：AlLiZn猜想3：ZnLiAl猜想4：AlZnLi小錢提出猜想_不正確，你認為他判斷的理由是_。【查閱資料】鋰，銀白色金屬，號稱“稀有金屬”， 由于易被氧化而變暗，故應存放于液體石蠟中。鋰原子的結構示意圖如右圖所示?！驹O計與實驗】小聰同學取大小相等的三種金屬片，用砂紙打磨光亮后，分別放入三支盛有等量的同種白醋的試管中。實驗實驗一實驗二實驗三實驗操作實驗現(xiàn)象鋰片表面迅速產(chǎn)生大量氣泡鋁片表面產(chǎn)生氣泡較快鋅片表面產(chǎn)生氣泡較慢實驗結論猜想_正確【交流討論】(1)用砂紙打磨金屬片的目的是_。(2)鋰存放于液體石蠟中的目的是_。(3)實驗一中，鋰與白醋中的醋酸(CH3COOH)反應生成醋酸鋰(CH3COOLi)和氫氣，寫出該反應的化學方程式：_。 【歸納總結】少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等在地殼中以單質(zhì)的形式存在，其余金屬都是以化合物的形式存在；鎂能在空氣中燃燒，而鐵只能在氧氣中燃燒，而真金不怕火煉。據(jù)此分析，比較金屬的活動性強弱還可以根據(jù)：_；_。10某研究小組為探究“鐵釘在不同溶液中銹蝕的速率”，在相同條件下取同濃度的下列不同溶液用如圖1裝置完成實驗，并用手持數(shù)據(jù)采集器進行測定?；卮鹣铝袉栴}：所用溶液NH4Cl(NH4)2SO4NH4NO30 min時氧氣濃度(%)20.820.820.8500 min時氧氣濃度(%)15.817.017.4實驗前溶液pH5.315.535.50實驗后溶液pH7.377.998.22鐵釘表面銹蝕情況大量鐵銹大量鐵銹大量鐵銹(1)鐵銹的主要成分的化學式為_。(2)在NH4Cl、(NH4)2SO4和NH4NO3溶液中，鐵釘銹蝕過程中上述溶液的酸性均變_(填“強”或“弱”)。(3)上述實驗方案是否合理？_(填“合理”或“不合理”)，你的理由是_。(4)鐵釘銹蝕的速率還可能與_有關。請設計實驗，驗證你的猜想：實驗操作預期實驗現(xiàn)象及結論_(5)該小組在不同酸堿性溶液中又進行了探究，在相同條件下其測定的實驗數(shù)據(jù)如圖2：上述實驗中，氧氣濃度下降先陡后緩的原因是_。根據(jù)甲、乙圖像，請寫出三點結論：_。類型7拓展創(chuàng)新11“數(shù)字化實驗”豐富了實驗研究的方法，它可將實驗過程中某些因素(酸堿性、濃度、氣壓等)的變化以數(shù)據(jù)、圖像的形式呈現(xiàn)出來。(一)探究二氧化碳與水反應方案一方案二(1)圖1中可觀察到甲試管里的紫色液體變?yōu)開色，反應的化學方程式為_。乙試管的作用是_。(2)由圖2坐標圖中的曲線可知，燒杯內(nèi)溶液的酸性逐漸變_(填“強”或“弱”)。(二)探究蠟燭燃燒的產(chǎn)物(3)如圖3所示，用注射器在蠟燭外焰部位抽氣并振蕩，可觀察到_，證明反應生成了二氧化碳，反應的化學方程式為_；若將干冷的燒杯罩在火焰上方，觀察到_，證明反應生成了水。方案一方案二(數(shù)字化實驗)(4)如圖4所示，蠟燭在密閉容器內(nèi)燃燒，同時監(jiān)測容器內(nèi)氧氣、二氧化碳和水蒸氣含量的變化，形成三條曲線如坐標圖所示，曲線_ (填“a”“b”或“c”)能夠說明蠟燭燃燒生成了二氧化碳和水。(三)比較塊狀碳酸鈣、粉末狀碳酸鈣與稀鹽酸反應的速率方案一方案二(數(shù)字化實驗)(5)寫出碳酸鈣與稀鹽酸反應的化學方程式：_。(6)圖5中，乙試管里稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)C%應為_%。相比塊狀碳酸鈣，粉末狀碳酸鈣與稀鹽酸的反應更為劇烈，原因是_。(7)按圖6所示進行實驗，傾斜錐形瓶使小試管內(nèi)的稀鹽酸流入瓶中與固體接觸發(fā)生反應，瓶內(nèi)氣壓的變化如坐標圖所示。對比分析坐標圖中的點_ (填“a”“b”“c”或“d”)可知：兩個錐形瓶內(nèi)達到相同的壓強時，碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應所需時間更短。參考答案1(1)硫酸鈉、硫酸銅氫氧化鈉(2)【猜想假設】Na2CO3【進行實驗】過量氯化鈣(或氯化鋇)產(chǎn)生白色沉淀酚酞溶液變紅色Na2CO3CaCl2= CaCO32NaCl(或Na2CO3BaCl2= BaCO32NaCl)【得出結論】Na2CO3、BaCl2、NaOH2【探究活動一】(1)藍(2)氣體通過澄清石灰水時會帶出水蒸氣【探究活動二】(1)漏斗(2)CaCl2、MgCl2、HCl(3)MgCl2Ca(OH)2= Mg(OH)2CaCl2(4)加入足量水溶解，過濾3【實驗探究】(1)常溫下Na2SO4溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)不可能達到20%(2)NaOH(NH4)2SO4溶液也呈酸性(3)向試管中加入少量NaOH溶液并加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，紅色石蕊試紙變藍(NH4)2SO42NaOH Na2SO42NH32H2O4【作出猜想】KCl、BaCl2【實驗探究】3產(chǎn)生白色沉淀BaCl2K2CO3= BaCO32KCl【問題討論】不能【反思拓展】OH5(1)Ba(OH)2Na2CO3= BaCO32NaOH(2)鎂條表面出現(xiàn)紅色固體(3)【作出猜想】Mg(OH)2 【實驗方案】Mg(OH)22HCl= MgCl22H2O沉淀部分溶解且有氣體產(chǎn)生【拓展與思考】滴加的碳酸鈉溶液過量甲反應后的溶液中碳酸鈉與氫氧化鋇不能共存6【進行實驗】(1)CaO(2)CaCO3CO2Ca(OH)2= CaCO3H2O(3)取適量濾液C于試管中，向其中通入適量二氧化碳，觀察濾液變渾濁【反思與評價】不能樣品中有氧化鈣，加水后能和水反應生成氫氧化鈣，所以無法證明生石灰樣品中含有氫氧化鈣7【得出結論1】氫氧化鈉溶液碳酸鈉溶液碳酸氫鈉溶液【實驗探究2】無紅NaOHHCl= NaClH2OpH7，恰好完全反應【得出結論2】氫離子和氫氧根離子結合生成水分子【交流與反思】NaCl、HClNaCl、NaHCO3【得出結論3】Na2CO3HCl= NaClNaHCO3NaHCO3HCl= NaClH2OCO28(1)2H2O2 2H2OO2(2)其他條件相同的情況下，過氧化氫的濃度越大，反應越快其他條件相同的情況下，探究二氧化錳質(zhì)量對過氧化氫分解速率的影響過氧化氫質(zhì)量分數(shù)相同，加和不加二氧化錳的兩種情況下壓強變化的情況(3)過氧化氫溶液中含有水(4)Cu2(5)過氧化氫的濃度低催化劑的量太少(6)不合理水受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣導致氣壓變化9【作出猜想】3Al的金屬活動性比Zn更強【設計與實驗】1【交流討論】(1)除去金屬表面的氧化物(2)隔絕氧氣，防止鋰被氧化(3)2Li2CH3COOH= 2CH3COOLiH2【歸納總結】金屬在地殼中的存在形式金屬與氧氣反應的難易程度10(1)Fe2O3(或Fe2O3xH2O)(2)弱(3)不合理要探究的是鐵在不同溶液中銹蝕的速率，而本實驗所用樣本都是弱酸性的，樣本不具有代表性，缺少中性、堿性溶液作對比(4)溫度(或氧氣的濃度、溶液的濃度等)實驗操作預期實驗現(xiàn)象及結論利用上述裝置，將相同的打磨后的鐵釘分別半浸在等體積、等濃度的氯化銨溶液中，對其中一支試管加熱，分別記錄它們各自銹蝕的時間鐵釘都生銹，加熱試管中的鐵釘生銹更快，所以鐵釘銹蝕的速率與溫度有關(5)氧氣濃度下降使銹蝕速率變慢，生成的鐵銹覆蓋在鐵釘表面，阻礙鐵釘進一步的銹蝕鐵釘在酸性溶液中比在中性溶液中生銹快；鐵釘在含氯離子的溶液中生銹最快；鐵釘生銹先快后慢11(1)紅CO2H2O= H2CO3對照(2)強(3)石灰水變渾濁Ca(OH)2CO2= CaCO3H2O燒杯內(nèi)壁有水霧(4)bc(5)CaCO32HCl= CaCl2H2OCO2(6)10反應物之間的接觸面積更大(7)cd