專題五科學(xué)探究題一個(gè)完整的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容一般包括以下8個(gè)環(huán)節(jié):提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流。每個(gè)環(huán)節(jié)的目的和意義如下:【提出問題】能從日?，F(xiàn)象和化學(xué)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)一些有探究?jī)r(jià)值的問題;能比較清楚地表述所發(fā)現(xiàn)的問題?！静孪肱c假設(shè)】能針對(duì)問題提出合理的猜想與假設(shè);能依據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)猜想和假設(shè)進(jìn)行初步論證?！局朴営?jì)劃】通過教師的指導(dǎo)或小組討論,提出活動(dòng)方案,制訂科學(xué)探究活動(dòng)計(jì)劃;根據(jù)具體問題設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案,具有控制實(shí)驗(yàn)條件的意識(shí)?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】能積極參與化學(xué)實(shí)驗(yàn);順利完成實(shí)驗(yàn)操作;能在實(shí)驗(yàn)中做到觀察與思考相結(jié)合?！舅鸭C據(jù)】學(xué)習(xí)運(yùn)用多種方式對(duì)物質(zhì)及其變化進(jìn)行觀察;對(duì)觀察和測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行記錄,能運(yùn)用圖表等形式加以表述;學(xué)會(huì)多種搜集證據(jù)的方法?！窘忉屌c結(jié)論】能對(duì)事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單加工與整理,判斷證據(jù)與假設(shè)之間的關(guān)系;能依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物質(zhì)及其變化進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類;對(duì)所獲得的事實(shí)與證據(jù)進(jìn)行歸納,得出正確的結(jié)論;認(rèn)識(shí)知識(shí)之間的聯(lián)系,形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)?！痉此寂c評(píng)價(jià)】有對(duì)探究結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)的意識(shí);能對(duì)探究過程進(jìn)行反思,提出具體的改進(jìn)建議?！颈磉_(dá)與交流】能用書面方式明確表述探究的過程和結(jié)果。 類型類型1有關(guān)物質(zhì)成分的探究有關(guān)物質(zhì)成分的探究典例( 2017河北 )小明在市場(chǎng)看到,魚老板將一勺白色粉末加入水中,水中奄奄一息的魚很快張開嘴,活蹦亂跳起來(lái)。小明對(duì)這種“白色粉末”很感興趣,與小剛進(jìn)行了相關(guān)探究?！静殚嗁Y料】這種“白色粉末”的主要成分是過碳酸鈉( 化學(xué)式為Na2CO4 ),常溫下,與水反應(yīng)生成氧氣。【實(shí)驗(yàn)1】小明選用如圖所示裝置中的( 填序號(hào) )進(jìn)行過碳酸鈉與水的反應(yīng)并收集產(chǎn)生的氣體,經(jīng)檢驗(yàn)該氣體是氧氣,檢驗(yàn)方法是。 【提出問題】過碳酸鈉與水反應(yīng)后得到的溶液M中溶質(zhì)的成分是什么?【提出猜想】根據(jù)過碳酸鈉與水的組成提出三種猜想。猜想一:Na2CO3;猜想二:NaOH;猜想三:Na2CO3和NaOH?！緦?shí)驗(yàn)2】小明取溶液M,滴加CaCl2溶液,觀察到有白色沉淀生成,他認(rèn)為白色沉淀是CaCO3,溶液中一定含有Na2CO3。小剛提出質(zhì)疑,產(chǎn)生的白色沉淀不一定是CaCO3,他的理由是。 【實(shí)驗(yàn)3】小剛?cè)∪芤篗,滴加稀鹽酸,觀察到,證明溶液中一定含有Na2CO3,從而否定了猜想二。Na2CO3與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。 【實(shí)驗(yàn)4】為進(jìn)一步確定溶液M中是否含有NaOH,他們向溶質(zhì)M中滴加CaCl2溶液至不再產(chǎn)生沉淀為止。取上層溶液,加入,無(wú)明顯現(xiàn)象,證明溶液中無(wú)NaOH溶液,猜想一正確。該實(shí)驗(yàn)中用CaCl2溶液而不用飽和石灰水,原因是。 【反思拓展】( 1 )根據(jù)過碳酸鈉的性質(zhì),保存時(shí)應(yīng)注意防潮。( 2 )檢驗(yàn)A、B兩種物質(zhì)是否同時(shí)存在,一定要考慮兩者性質(zhì)的互相干擾問題?！窘馕觥俊緦?shí)驗(yàn)1】過碳酸鈉與水反應(yīng)屬于固液常溫型,應(yīng)選用裝置B,氧氣的密度比空氣大,可采用向上排空氣法收集。檢驗(yàn)氧氣用帶火星的木條?！緦?shí)驗(yàn)2】小剛質(zhì)疑的原因:若溶液M中有NaOH,NaOH與CaCl2反應(yīng)生成的Ca( OH )2微溶,也能形成白色沉淀。【實(shí)驗(yàn)3】碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,若觀察到有氣泡產(chǎn)生,則說明溶液中一定含有Na2CO3。Na2CO3與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2+H2O?！緦?shí)驗(yàn)4】利用NaOH溶液呈堿性進(jìn)行檢驗(yàn),故向上層溶液中加入的試劑是酚酞試液。該實(shí)驗(yàn)中用CaCl2溶液而不用飽和石灰水的原因:碳酸鈉能與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈉,干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！敬鸢浮俊緦?shí)驗(yàn)1】BC將帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi),木條復(fù)燃【實(shí)驗(yàn)2】Ca( OH )2微溶于水,白色沉淀可能是Ca( OH )2【實(shí)驗(yàn)3】有氣泡產(chǎn)生Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2+H2O【實(shí)驗(yàn)4】酚酞試液加入飽和石灰水會(huì)生成NaOH,無(wú)法確定溶液M中是否含有NaOH 1.( 2017合肥包河區(qū)二模 )銅綠是一種由C、H、O、Cu四種元素組成的化合物,向盛有銅綠樣品的試管中加入適量稀鹽酸,出現(xiàn)大量氣泡,綠色固體溶解,得到藍(lán)綠色溶液。其中藍(lán)綠色溶液為氯化銅溶液?！咎岢鰡栴}】反應(yīng)生成的氣體是什么?【猜想與假設(shè)】可能是氫氣;可能是二氧化碳;可能是氧氣。 【實(shí)驗(yàn)探究】 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過查閱資料得知,銅綠的化學(xué)式為Cu2( OH )2CO3,則銅綠和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2( OH )2CO3+4HCl 2CuCl2+3H2O+CO2。 2.在學(xué)習(xí)酸、堿、鹽的性質(zhì)時(shí),某組同學(xué)將碳酸鈉溶液和一瓶標(biāo)簽破損的溶液M( 如圖 )進(jìn)行反應(yīng),有白色沉淀產(chǎn)生,過濾后得到澄清濾液。同學(xué)們對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一系列的探究。探究一:M溶液中的溶質(zhì)是什么?( 1 )【提出猜想】該組同學(xué)認(rèn)為M溶液的溶質(zhì)有兩種可能:是Ca( OH )2,是CaCl2。 【收集資料】CaCl2的水溶液呈中性。( 2 )【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn): 探究二:過濾后澄清濾液中會(huì)有哪些溶質(zhì)?【提出猜想】猜想一:NaOH和Na2CO3;猜想二:NaOH和Ca( OH )2;猜想三:NaOH。( 3 )【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】同學(xué)們針對(duì)“猜想一”進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否嚴(yán)謹(jǐn)?否( 填“是”或“否” )。 ( 4 )【繼續(xù)探究】設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案確定濾液中溶質(zhì)的組成: ( 5 )【反思與拓展】為防止標(biāo)簽被腐蝕而破損,傾倒液體時(shí)標(biāo)簽要朝向手心。 在分析反應(yīng)后所得溶液中的溶質(zhì)時(shí),除考慮可溶性的生成物,還應(yīng)考慮反應(yīng)物是否過量( 合理即可 )。 3.牙膏和牙刷一起用于清潔牙齒,保護(hù)口腔衛(wèi)生,是對(duì)人體安全的一種日用必需品。某化學(xué)興趣小組對(duì)某種牙膏的成分進(jìn)行了如下探究:探究一:牙膏的酸堿性實(shí)驗(yàn)1:取少量牙膏放入燒杯中,加入足量的水溶解,靜置;取上層清液,測(cè)定溶液的pH,pH7( 填“”或“” ),牙膏呈堿性。 探究二:牙膏摩擦劑的成分小明同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)1中燒杯底部有沉淀,便想探究其成分?！静殚嗁Y料】牙膏成分中的固體原料為摩擦劑,它能擦去牙齒表面牙垢,減少牙漬。常見的摩擦劑有碳酸鈣、二氧化硅( SiO2 )等,SiO2不溶于水和稀鹽酸。 【猜想與假設(shè)】該牙膏摩擦劑的成分可能是:碳酸鈣;二氧化硅;你的猜想是碳酸鈣和二氧化硅的混合物。 實(shí)驗(yàn)2:【設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)】請(qǐng)你寫出步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2。 4.( 2017合肥瑤海區(qū)三模 )某?；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)干電池中含有哪些物質(zhì)產(chǎn)生了興趣,于是他們將干電池剝開,發(fā)現(xiàn)其中有黑色物質(zhì),并聞到了一股淡淡的刺激性氣味?！咎岢鰡栴}】為什么會(huì)有刺激性的氣味?黑色物質(zhì)的成分是什么?【查閱資料】干電池中的主要成分之一為氯化銨。氨氣可以使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。常見的黑色物質(zhì)有鐵粉、二氧化錳、氧化銅和四氧化三鐵。【實(shí)驗(yàn)探究】同學(xué)們依次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn):小亮取適量剝開的干電池內(nèi)的物質(zhì)與熟石灰( 或消石灰或氫氧化鈣,合理即可 )( 填物質(zhì)名稱 )混合置于研缽內(nèi)研磨,立即聞到了刺激性的氣味,再用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢測(cè),試紙變藍(lán),證明干電池中含有氯化銨。請(qǐng)寫出研磨過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NH4Cl+Ca( OH )2 CaCl2+2NH3+2H2O。 實(shí)驗(yàn):四氧化三鐵是磁鐵礦的主要成分。小清用磁鐵吸引該黑色物質(zhì),發(fā)現(xiàn)黑色物質(zhì)完全沒有被吸引,于是他得出結(jié)論:黑色物質(zhì)中不含鐵和四氧化三鐵。 實(shí)驗(yàn):小明將黑色物質(zhì)與炭粉混合加熱,發(fā)現(xiàn)黑色固體不變紅,證明黑色物質(zhì)中不含氧化銅。 實(shí)驗(yàn):小莉取適量黑色物質(zhì)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)完成表格:【得出結(jié)論】據(jù)此,小莉認(rèn)為黑色物質(zhì)中含有二氧化錳。【反思與評(píng)價(jià)】小新認(rèn)為不需要實(shí)驗(yàn),只要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,就能夠得出黑色物質(zhì)中不含氧化銅的結(jié)論,但遭到了其他同學(xué)的反對(duì),理由是氧化銅也可以加快過氧化氫的分解速率。 類型類型2有關(guān)物質(zhì)變質(zhì)的探究有關(guān)物質(zhì)變質(zhì)的探究典例某同學(xué)發(fā)現(xiàn),上個(gè)月做實(shí)驗(yàn)用的NaOH溶液忘記蓋瓶蓋了。對(duì)于該溶液是否變質(zhì),同學(xué)們開始實(shí)驗(yàn)探究?！静孪肱c假設(shè)】猜想:該溶液沒有變質(zhì),為NaOH溶液;猜想:該溶液全部變質(zhì),為Na2CO3溶液;猜想:該溶液部分變質(zhì),為NaOH和Na2CO3的混合溶液。【查閱資料】Na2CO3溶液呈堿性。【設(shè)計(jì)方案】請(qǐng)你完善下表幾組同學(xué)探討的設(shè)計(jì)方案: 【探究實(shí)驗(yàn)】綜合各小組的方案后,動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?！窘Y(jié)論與反思】NaOH溶液易與空氣中的CO2反應(yīng)而變質(zhì),所以要密封保存?！就卣寡由臁客瑢W(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的兩套裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):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(zhì),擠壓膠頭滴管。一段時(shí)間后,兩裝置中氣球均明顯脹大:( 1 )甲裝置中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。 ( 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。 【解析】【設(shè)計(jì)方案】第1組:由題給資料知,碳酸鈉溶液呈堿性,也能使酚酞溶液變紅。第2組:碳酸鈉能與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉。第3組:將試管靜置一段時(shí)間,取上層清液于另一支試管中,然后滴加酚酞溶液即可?！就卣寡由臁? 1 )甲裝置中氣球變大,說明錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變小,可以是氫氧化鈉溶液和二氧化碳的反應(yīng)。( 2 )乙裝置中氣球變大,說明錐形瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)變大,則放入的固體可能是活潑金屬、碳酸鹽或碳酸氫鹽等?！敬鸢浮俊驹O(shè)計(jì)方案】碳酸鈉溶液也呈堿性,也能使酚酞溶液變紅( 合理即可 )Na2CO3+CaCl2 2NaCl+CaCO3實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將試管靜置一段時(shí)間,取上層清液于另一支試管中,然后滴加酚酞溶液【拓展延伸】( 1 )CO2+2NaOH Na2CO3+H2O( 合理即可 )( 2 )Zn( 合理即可 )【歸納總結(jié)】初中對(duì)于物質(zhì)變質(zhì)的探究主要涉及氧化鈣、氫氧化鈉和氫氧化鈣三種物質(zhì),其變質(zhì)后均生成相應(yīng)的碳酸鹽。此類問題主要針對(duì)氧化物、堿和碳酸鹽的性質(zhì)進(jìn)行探究,用酸堿指示劑鑒別OH-前要排除某些呈堿性的鹽溶液的干擾。 為提高實(shí)驗(yàn)探究能力,某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下,對(duì)一瓶久置出現(xiàn)變質(zhì)硬化的氫氧化鈣固體進(jìn)行如下探究活動(dòng)?！咎骄炕顒?dòng)一】檢驗(yàn)硬化的氫氧化鈣樣品是否完全變質(zhì)。( 1 )用化學(xué)方程式表示氫氧化鈣變質(zhì)的原因:CO2+Ca( OH )2 CaCO3+H2O。 ( 2 )為檢驗(yàn)氫氧化鈣樣品是否完全變質(zhì),進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): 【探究活動(dòng)二】測(cè)定樣品中含有的變質(zhì)固體( 以下用R表示 )的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。取3 g部分變質(zhì)的氫氧化鈣樣品與足量的稀鹽酸反應(yīng),測(cè)量生成氣體的體積( 該氣體不溶于植物油 ),從而計(jì)算出樣品中R的質(zhì)量,便可求出樣品中R的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)裝置( 氣密性良好 )如圖所示。 ( 3 )將稀鹽酸滴入樣品中,產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2,反應(yīng)一段時(shí)間后,當(dāng)觀察到無(wú)氣泡產(chǎn)生時(shí)( 填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ),停止滴加稀鹽酸。 ( 4 )實(shí)驗(yàn)中量筒的作用是根據(jù)進(jìn)入量筒內(nèi)水的體積,測(cè)量生成的CO2的體積( 或其他合理答案 )。 ( 5 )實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,量筒內(nèi)進(jìn)入水的體積如圖所示,其讀數(shù)為165.0mL。已知在該實(shí)驗(yàn)條件下,生成氣體的密度為2 gL-1。通過計(jì)算可知,樣品中R的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%。 ( 6 )上述圖所示實(shí)驗(yàn)裝置和相關(guān)試劑,用于測(cè)定樣品中R的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是比較粗略的。請(qǐng)簡(jiǎn)要說明測(cè)定數(shù)據(jù)存在誤差的原因:未考慮加入鹽酸后燒瓶?jī)?nèi)溶液所占體積的變化( 或其他合理答案 )( 寫一個(gè) )。 類型類型3有關(guān)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的探究有關(guān)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的探究典例( 2013安徽 )“五一”假期,小兵對(duì)“鋅與硫酸反應(yīng)快慢的影響因素”進(jìn)行了探究?！咎岢鰡栴}】鋅與硫酸反應(yīng)的快慢受哪些因素影響呢?【猜想與假設(shè)】a.可能與硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān);b.可能與鋅的形狀有關(guān)?！驹O(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】小兵用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸和不同形狀的鋅進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。 ( 1 )寫出稀硫酸與鋅反應(yīng)的化學(xué)方程式:。 ( 2 )小兵用如圖裝置收集并測(cè)量氫氣的體積,其中量筒的作用是,氫氣應(yīng)從( 填“e”“f”或“g” )管通入。 【搜集證據(jù)】( 3 )要比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸對(duì)反應(yīng)快慢的影響,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是。 【得出結(jié)論】( 4 )結(jié)論是。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。 【評(píng)價(jià)與反思】( 5 )下表是小兵第組實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。請(qǐng)描述鋅與硫酸反應(yīng)快慢的變化并解釋原因: 。 ( 6 )鋅與硫酸反應(yīng)的快慢可能還受哪些因素影響?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證: 。 【解析】( 1 )活潑金屬與酸反應(yīng)生成鹽和氫氣。( 2 )用題給裝置收集并測(cè)量氣體的體積時(shí),氣體應(yīng)從f管通入,將水從e口排出,再通過測(cè)量排出水的體積得出氫氣的體積。( 3 )因?yàn)橐容^不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸對(duì)反應(yīng)快慢的影響,即硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為變量,其他量應(yīng)相同,所以應(yīng)選擇硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同、鋅狀態(tài)相同的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,故可選或。( 4 )通過或比較可知,鋅與硫酸的接觸面積越大,反應(yīng)速率越快。通過或比較可知,硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,反應(yīng)速率越快。( 5 )根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可知,第1 min最慢,第2 min最快,第2 min后逐漸減慢。第2 min后反應(yīng)速率減慢的原因是隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硫酸越來(lái)越少,反應(yīng)物的濃度也隨著變小,因此反應(yīng)速度下降。( 6 )影響反應(yīng)速率的因素有反應(yīng)物的顆粒大小( 狀態(tài) )、反應(yīng)物的濃度、溫度、是否有催化劑等,可選其一進(jìn)行解答,在解答過程中,注意控制變量,如探究溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響,其中可變量是溫度,其他量不變。 【答案】( 1 )Zn+H2SO4 ZnSO4+H2( 2 )測(cè)量排出水的體積,即生成氫氣的體積f( 3 )( 或 )( 4 )硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,反應(yīng)越快;鋅與硫酸的接觸面積越大,反應(yīng)越快( 5 )第1 min反應(yīng)慢,因?yàn)殇\粒表面有氧化膜、油污等覆蓋;從第2 min以后,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,反應(yīng)逐漸變慢( 合理即可 )( 6 )溫度。取質(zhì)量、大小相等的鋅粒分別放入2支試管中,然后分別加入溫度不同、體積和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀硫酸,測(cè)量收集等體積的氫氣所需要的時(shí)間( 或其他合理答案 )【信息解讀】本類型試題主要探究某些因素對(duì)物質(zhì)變化的影響。影響過氧化氫分解制氧氣快慢的因素主要有:過氧化氫溶液的濃度、溫度、有無(wú)催化劑、催化劑的種類以及催化劑顆粒大小等。影響金屬與酸反應(yīng)快慢的因素主要有:金屬的種類、金屬的純度、金屬顆粒的大小、酸的種類、酸的濃度、溫度、有無(wú)催化劑等。一般會(huì)設(shè)置多組對(duì)照實(shí)驗(yàn),解答時(shí)注意控制變量法的應(yīng)用,然后通過反應(yīng)過程的現(xiàn)象進(jìn)行分析、比較、判斷,最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。 1.( 2017合肥包河區(qū)二模 )化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用二氧化錳催化過氧化氫溶液分解的方法制取氧氣。那么,影響過氧化氫溶液分解快慢的因素到底有哪些呢?某化學(xué)興趣小組對(duì)此進(jìn)行如下研究?！咎岢鰡栴}】影響過氧化氫溶液分解快慢的因素有哪些?【猜想與假設(shè)】假設(shè)1:過氧化氫溶液的濃度;假設(shè)2:催化劑的質(zhì)量;假設(shè)3:溫度;假設(shè)4:催化劑的種類( 合理即可 )。 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】小明同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證。( 1 )通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)和可知,過氧化氫溶液分解的快慢與過氧化氫溶液的濃度有關(guān)。 ( 2 )在過氧化氫分解前后,二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。 ( 3 )請(qǐng)你寫出用二氧化錳催化過氧化氫溶液分解的化學(xué)方程式:2H2O2 2H2O+O2。 【討論交流】( 4 )小紅同學(xué)認(rèn)為在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,必須用排水法收集氧氣,理由是排水法能準(zhǔn)確測(cè)定收集氧氣的體積。 ( 5 )小輝同學(xué)提出小明的方案無(wú)法驗(yàn)證溫度對(duì)過氧化氫溶液分解快慢的影響,請(qǐng)你幫他說出理由:方案中沒有溫度不同,其他變量全部相同的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分?！就卣寡由臁客瑢W(xué)們查閱資料得知,FeCl3溶液對(duì)過氧化氫溶液分解也有影響。在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)探究,向兩支試管中分別加入等質(zhì)量、不同濃度的H2O2溶液,再加入等質(zhì)量、等濃度的FeCl3溶液,分別用氣壓傳感器測(cè)定兩試管中氣體壓力的變化曲線,如圖1。 ( 6 )為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,請(qǐng)你設(shè)計(jì)向兩試管中加入FeCl3溶液的具體方法:分別用注射器吸取等量、等濃度的氯化鐵溶液,同時(shí)注入兩支試管中。 ( 7 )請(qǐng)你從圖2曲線中找出FeCl3溶液對(duì)H2O2溶液分解影響的兩條規(guī)律性結(jié)論:氯化鐵溶液能加快過氧化氫溶液的分解;氯化鐵溶液對(duì)濃度大的過氧化氫溶液催化效果更好。 2.在一次實(shí)驗(yàn)課上,各小組同學(xué)在不同地點(diǎn)找來(lái)小石塊與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,此反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2。 小明發(fā)現(xiàn),相鄰小組氣體產(chǎn)生的速率比自己小組的快。小明將這一情況報(bào)告老師,老師鼓勵(lì)他們對(duì)此問題進(jìn)行探究?！咎岢鰡栴}】影響二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生速率的因素是什么?【提出猜想】不同地點(diǎn)石塊中碳酸鈣含量不同;所用鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同;還可能是石塊大小不同( 或石塊質(zhì)量不同或所加鹽酸質(zhì)量不同,合理即可 )。 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】( 1 )驗(yàn)證猜想是否成立,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):分別取大小相同、質(zhì)量相同、產(chǎn)地不同的石塊,加入質(zhì)量相同、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ( 2 )驗(yàn)證猜想是否成立,對(duì)鹽酸的要求是質(zhì)量相同,溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同。 【交流討論】實(shí)驗(yàn)中可以通過觀察氣泡產(chǎn)生的劇烈程度,粗略地比較反應(yīng)速率。若要做到精確比較,應(yīng)該測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是相同時(shí)間內(nèi)收集到的二氧化碳的體積( 或收集相同體積的二氧化碳所用的時(shí)間 )。 3.理科實(shí)驗(yàn)操作考試中,小明同學(xué)在做鋁和稀鹽酸反應(yīng)時(shí)無(wú)意中加入幾滴硫酸銅溶液,發(fā)現(xiàn)鋁片表面產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快,對(duì)此他產(chǎn)生了興趣?！咎岢鰡栴}】硫酸銅溶液是不是該反應(yīng)的催化劑?硫酸銅溶液的體積對(duì)該實(shí)驗(yàn)有影響嗎?【設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)】室溫下,小明將過量、表面積相同且已打磨過的鋁片分別加入到6份30 mL 10%稀鹽酸中,并在每份中加入不同體積的硫酸銅飽和溶液,記錄獲得相同體積氫氣的時(shí)間,從而確定產(chǎn)生氫氣的速率。 ( 1 )上述表格中V=15。 ( 2 )寫出鋁和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Al+6HCl 2AlCl3+3H2。 ( 3 )定量收集氫氣可選用下圖c( 填寫字母序號(hào) )裝置。 【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】隨著硫酸銅溶液體積的增加,產(chǎn)生氫氣的速率先加快后明顯減慢,且鋁片表面附著的紅色物質(zhì)逐漸增多。【結(jié)論與解釋】( 4 )隨著硫酸銅溶液體積的增加,反應(yīng)速率明顯變慢的可能原因是部分鋁和硫酸銅發(fā)生了置換反應(yīng)。 ( 5 )根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,小明認(rèn)為硫酸銅溶液不是此反應(yīng)的催化劑,其原因是硫酸銅的質(zhì)量發(fā)生了改變且和鋁發(fā)生了反應(yīng)。 【實(shí)驗(yàn)反思】加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)速率還可以采取的措施是( 寫出一點(diǎn) )升高溫度( 或增大鹽酸濃度,合理即可 )。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。 【實(shí)驗(yàn)拓展】根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),小明認(rèn)為是鹽中的金屬離子影響了鋁和稀鹽酸的反應(yīng)速率。為了研究不同金屬離子對(duì)反應(yīng)速率的影響,小明同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn),取過量表面積相同的鋁片和30 mL 10%稀鹽酸混合后加入不同的鹽溶液,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下( 加號(hào)越多, 代表反應(yīng)速率越快 ): ( 6 )上表中,用水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)行對(duì)照。 ( 7 )上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在缺陷,該缺陷是鋁片表面未經(jīng)打磨且所用鹽溶液所含陰離子不同; 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后,仍符合上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可得到的結(jié)論是Na+、Mg2+對(duì)鋁和稀鹽酸的反應(yīng)速率無(wú)影響;Fe2+、Cu2+能加快鋁和稀鹽酸反應(yīng)的速率,且Cu2+加快反應(yīng)速率的效果更明顯。 4.等質(zhì)量的鐵粉與過量的鹽酸在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng),測(cè)定在相同時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生氣體體積V的數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)繪制得到圖1。 ( 1 )請(qǐng)寫出鐵粉與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:Fe+2HCl FeCl2+H2。 ( 2 )通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比,得出的結(jié)論是其他條件相同時(shí),溫度越高,鐵與鹽酸反應(yīng)得越快;要比較鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)快慢的影響,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)組別是。 ( 3 )實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣體“逐漸變快又變慢”的原因是反應(yīng)放熱,開始反應(yīng)時(shí)溫度逐漸升高,反應(yīng)速率加快;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,酸的濃度降低,反應(yīng)速率減慢。 【進(jìn)一步探究】圖甲、圖乙為利用數(shù)字化儀器測(cè)得的室溫下足量的三種金屬片分別與20 mL 10%的稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量( 產(chǎn)生氫氣的量由氣體壓強(qiáng)表示,在等溫條件下,產(chǎn)生氫氣的體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比 )。 實(shí)驗(yàn)中你認(rèn)為,還要控制的變量是金屬顆粒的大小。 根據(jù)圖乙,你得出的反應(yīng)物的量與生成的氣體體積的關(guān)系是足量的不同金屬分別與相同體積、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的同種酸充分反應(yīng),生成氫氣的質(zhì)量相等。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。【拓展提高】圖2為測(cè)得的室溫下足量的鎂片與20 mL 10%的稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量與時(shí)間的關(guān)系曲線,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的實(shí)際值比通過計(jì)算得到的理論值偏大,請(qǐng)分析可能的原因( 至少答兩點(diǎn) ):反應(yīng)放熱,使氣體膨脹。 氫氣中混入了氯化氫氣體。 類型類型4有關(guān)有關(guān)“條件類條件類”問題的探究問題的探究典例在進(jìn)行“二氧化碳的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)時(shí),小明發(fā)現(xiàn)放置小蠟燭的銅架上出現(xiàn)了綠色物質(zhì),且綠色物質(zhì)只出現(xiàn)在下部( 伸到燒杯下面的部分 ),上部和在燒杯外的部分沒有出現(xiàn),小明思考,銅也會(huì)生銹嗎?為什么只出現(xiàn)在下部呢?銅生銹的條件是什么?【查閱資料】銅在一定條件下會(huì)銹蝕生成一種綠色的物質(zhì)( 銅綠 ),其主要成分是堿式碳酸銅,化學(xué)式為Cu2( OH )2CO3,受熱易分解。【猜想與假設(shè)】依據(jù)銅綠的化學(xué)式,小明猜想銅生銹的條件可能是銅與氧氣、共同作用,提出此猜想的依據(jù)是。 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】將四塊銅片分別按如圖放置半個(gè)月,觀察現(xiàn)象如下,A中銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴(yán)重,B、C、D中銅片不生銹,D裝置中氫氧化鈉溶液的作用是,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。 【得出結(jié)論】根據(jù)A和D中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知銅生銹需要。 【反思與應(yīng)用】利用所得結(jié)論填空,依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)合“二氧化碳澆滅蠟燭”的實(shí)驗(yàn)操作推測(cè)銅架下部容易生銹的原因是。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。 【實(shí)驗(yàn)拓展】有資料顯示,氧化銅也能加快過氧化氫溶液的分解速率。( 1 )給你一支已經(jīng)產(chǎn)生銅綠的銅架和5%過氧化氫溶液,請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明( 儀器自選 ):。 ( 2 )請(qǐng)你試著寫出銅生成銅綠的化學(xué)方程式:。 【解析】【猜想與假設(shè)】由質(zhì)量守恒定律可知化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變,再結(jié)合銅綠的主要成分是Cu2( OH )2CO3可知,銅生銹可能是銅與空氣中的氧氣、水和二氧化碳共同作用的結(jié)果?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】裝置D中氫氧化鈉溶液的作用是吸收二氧化碳,故A與D相比,D中無(wú)二氧化碳,則通過A中銅片生銹而D中銅片不生銹可知,銅生銹需要二氧化碳?！緦?shí)驗(yàn)拓展】( 1 )設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)遵循單一變量原則,該實(shí)驗(yàn)的自變量為是否加入了氧化銅( 氧化銅可通過銅綠分解制得 )。( 2 )根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究可知,銅生銹是銅與水、氧氣、二氧化碳共同作用的結(jié)果:2Cu+O2+CO2+H2O Cu2( OH )2CO3。 【答案】【猜想與假設(shè)】水和二氧化碳質(zhì)量守恒定律【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】除去空氣中的二氧化碳CO2+2NaOH Na2CO3+H2O【得出結(jié)論】二氧化碳【反思與應(yīng)用】操作過程中有少量水滴在銅架上,又向里面傾倒二氧化碳?xì)怏w,小燒杯中有氧氣,故滿足了銅生銹的條件【實(shí)驗(yàn)拓展】( 1 )取兩份等體積5%過氧化氫溶液,向其中一份加入經(jīng)過加熱變黑的銅架,比較過氧化氫溶液中產(chǎn)生氣泡的速率( 2 )2Cu+O2+CO2+H2O Cu2( OH )2CO3【方法指導(dǎo)】本類型試題主要探究某些反應(yīng)的條件,如燃燒的條件和鐵生銹的條件。解答此類試題時(shí)一般采用控制變量的思想,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論,因此答題時(shí)要明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)變量,然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷等。 1.某化學(xué)研究小組對(duì)蠟燭( 主要由碳、氫元素組成 )燃燒進(jìn)行了如下探究。( 1 )設(shè)計(jì)圖1所示實(shí)驗(yàn),錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O;請(qǐng)推測(cè)靠近三通管下口( 填“上口”或“下口” )的火柴火焰熄滅,理由是二氧化碳的密度比空氣大且不支持燃燒。 ( 2 )某同學(xué)用大燒杯將高低2支燃燒的蠟燭罩住( 如圖2 ),觀察到高的蠟燭先熄滅,低的蠟燭后熄滅?！咎岢鰡栴}】導(dǎo)致高的蠟燭先熄滅的原因是什么?【猜想與假設(shè)】假設(shè)1:可能是高蠟燭火焰附近的二氧化碳濃度過高導(dǎo)致其先熄滅;假設(shè)2:可能是高蠟燭火焰附近的氧氣濃度過低導(dǎo)致其先熄滅?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】甲同學(xué)按圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),點(diǎn)燃蠟燭,用大燒杯罩住。一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)貼在燒杯內(nèi)上部的濾紙先褪色。說明此時(shí)高蠟燭附近的二氧化碳濃度比低蠟燭附近的濃度高( 填“高”或“低” )。 ( 3 )為進(jìn)一步驗(yàn)證假設(shè)1,乙同學(xué)收集一瓶含20%氧氣和80%二氧化碳的氣體,將點(diǎn)燃的蠟燭慢慢伸入瓶中并密閉,蠟燭燃燒一段時(shí)間后慢慢熄滅,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,假設(shè)1不合理( 填“合理”或“不合理” ),原因是二氧化碳的濃度很高時(shí),蠟燭仍能燃燒一段時(shí)間。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。 ( 4 )丙同學(xué)使用傳感器測(cè)得密閉裝置內(nèi)蠟燭從燃燒到熄滅后的過程中( 80 s時(shí)蠟燭熄滅 ),裝置內(nèi)氧氣和二氧化碳含量的變化曲線如圖3。則可得出蠟燭燃燒的條件是氧氣的最低濃度不低于16%。 ( 5 )結(jié)合已有知識(shí)和上述實(shí)驗(yàn)分析,乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中,蠟燭完全熄滅后瓶?jī)?nèi)含有的氣體有氧氣、二氧化碳、水蒸氣、一氧化碳、氮?dú)獾? 至少填三種 )。 2.化學(xué)教師李老師發(fā)明了如下圖所示的增氧酒精燈,使用時(shí)將二氧化錳催化雙氧水產(chǎn)生的氧氣通入燈芯座的增氧孔,這時(shí)能觀察到焰心的酒精劇烈燃燒,火焰發(fā)白。 化學(xué)興趣小組同學(xué)將細(xì)鐵絲放到普通酒精燈火焰處加熱一會(huì)兒,鐵絲只發(fā)紅,但沒有燃燒起來(lái);再取一根相同的細(xì)鐵絲放到酒精噴燈處加熱,只是紅熱,也沒有燃燒起來(lái);另取一根相同的細(xì)鐵絲放到增氧酒精燈白色火焰處,鐵絲立刻劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體( 填鐵在氧氣中燃燒的現(xiàn)象 )。請(qǐng)寫出上圖中雙氧水分解產(chǎn)生氧氣的化學(xué)方程式:2H2O2 2H2O+O2;鐵絲燃燒的化學(xué)方程式:3Fe+2O2 Fe3O4。 探究一:細(xì)鐵絲為什么能直接在增氧酒精燈上燃燒呢?【猜想與假設(shè)】( 1 )猜想1:因?yàn)橛醒鯕馔ㄈ氲綗粜局?因此增氧酒精燈火焰周圍充滿了純氧;( 2 )猜想2:因?yàn)樵鲅蹙凭珶艋鹧鏈囟雀?( 3 )猜想3:因?yàn)檠鯕獾臐舛却笄一鹧鏈囟雀摺?【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】( 1 )小飛同學(xué)認(rèn)為猜想1不正確,原因是酒精燃燒消耗了部分氧氣,同時(shí)產(chǎn)生了二氧化碳,所以不可能是純氧。 ( 2 )為了驗(yàn)證猜想2,小舜同學(xué)用熱電偶溫度計(jì),測(cè)出普通酒精燈外焰的最高溫度為560 ;酒精噴燈的火焰溫度約為1000 ;增氧酒精燈的白色火焰處溫度約為1000 。因此,小飛認(rèn)為猜想2也不正確。( 3 )綜上,小君認(rèn)為猜想3正確?！痉此寂c評(píng)價(jià)】( 1 )為什么普通酒精燈的火焰是橘黃色的,而增氧酒精燈的火焰是白色的?因?yàn)檠鯕獬渥?酒精充分燃燒,產(chǎn)生的溫度高。 ( 2 )酒精燈外焰的溫度最高,增氧酒精燈的火焰溫度是焰心( 或內(nèi)焰 )最高。 3.鎂條在空氣中久置表面會(huì)變黑。某小組同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探究鎂條變黑的條件?！静殚嗁Y料】常溫下,亞硫酸鈉( Na2SO3 )可與O2發(fā)生化合反應(yīng)?！静孪肱c假設(shè)】常溫下,鎂條變黑可能與O2、CO2、水蒸氣有關(guān)?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】通過控制與鎂條接觸的物質(zhì),利用如圖裝置( 鎂條長(zhǎng)度為3 cm,試管容積為20 mL ),分別進(jìn)行下列5個(gè)實(shí)驗(yàn),并持續(xù)觀察20天。 【解釋與結(jié)論】( 1 )實(shí)驗(yàn)1和2中,NaOH濃溶液的作用是CO2+2NaOH Na2CO3+H2O( 用化學(xué)方程式表示 )。 ( 2 )實(shí)驗(yàn)1的目的是檢驗(yàn)只用氧氣能否使鎂條變黑。 ( 3 )實(shí)驗(yàn)3中,試管內(nèi)的氣體主要含有CO2、氧氣( 或氧氣和氮?dú)?)。 ( 4 )得出“鎂條變黑一定與CO2有關(guān)”的結(jié)論,依據(jù)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是2、5( 填編號(hào) )。 ( 5 )由上述實(shí)驗(yàn)可推知,鎂條變黑的條件是與O2、CO2、H2O同時(shí)接觸。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。【反思與評(píng)價(jià)】( 6 )在猜想與假設(shè)時(shí),同學(xué)們認(rèn)為鎂條變黑與N2無(wú)關(guān),其理由是常溫下,氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑,很難與其他物質(zhì)反應(yīng)。 ( 7 )欲進(jìn)一步證明鎂條表面的黑色物質(zhì)中含有碳酸鹽,所需要的試劑是稀鹽酸( 或稀硫酸 )和澄清的石灰水。 類型類型5有關(guān)金屬化學(xué)性質(zhì)的探究有關(guān)金屬化學(xué)性質(zhì)的探究典例( 2014安徽 )常溫下沒有氧氣存在時(shí),鐵與水幾乎不反應(yīng),但高溫條件下,鐵與水蒸氣能反應(yīng)生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體。小明很好奇,設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后的產(chǎn)物。( 1 )試管尾部放一團(tuán)濕棉花的目的是 。 ( 2 )探究生成的氣體是什么?用燃著的木條靠近肥皂泡,有爆鳴聲,稍后有肥皂泡飄到空中,說明生成的氣體是 。 ( 3 )探究試管中剩余固體的成分是什么? 【查閱資料】【初步驗(yàn)證】試管中剩余固體為黑色,能全部被磁鐵吸引。【猜想與假設(shè)】猜想一:剩余固體是Fe與Fe3O4;猜想二:剩余固體是。 【實(shí)驗(yàn)探究】 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe2O3,理由是 。 【解析】( 1 )此實(shí)驗(yàn)是鐵和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng),由實(shí)驗(yàn)裝置可以看出,濕棉花的作用是為反應(yīng)提供水蒸氣。( 2 )根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變知,鐵和水蒸氣反應(yīng)生成的氣體可能是H2或O2,又因生成的氣體用燃著的木條點(diǎn)燃有爆鳴聲,故生成的氣體為H2。( 3 )試管中的剩余固體為黑色且能全部被磁鐵吸引,由【查閱資料】可知,只有Fe3O4能被磁鐵吸引,且為黑色固體,故生成的鐵的氧化物為Fe3O4;根據(jù)Fe+CuSO4 FeSO4+Cu可驗(yàn)證猜想一、二:取一定量剩余固體加入試管中,滴加CuSO4溶液,振蕩;若有紅色物質(zhì)生成,則猜想一成立;若無(wú)紅色物質(zhì)生成,則猜想二成立。【答案】( 1 )提供水蒸氣( 2 )H2( 3 )Fe3O4【實(shí)驗(yàn)探究】( 合理即可 ) 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】3Fe+4H2O Fe3O4+4H2【反思與交流】Fe2O3為紅棕色或Fe2O3不能被磁鐵吸引 1.鎂能在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳。小紅據(jù)此提出問題:鈉能在二氧化碳中燃燒嗎?請(qǐng)你與她一起探究這個(gè)問題。( 1 )提出假設(shè):鈉在二氧化碳中燃燒,生成物可能是Na2O、C、Na2CO3、CO。( 2 )查閱資料:CO能與氯化鈀( PdCl2 )溶液反應(yīng)生成黑色固體鈀:CO+PdCl2+H2O CO2+Pd+2HCl。( 3 )Na2O、Na2CO3均為白色固體。 ( 4 )實(shí)驗(yàn)探究:為了獲得干燥的二氧化碳?xì)怏w,并檢驗(yàn)反應(yīng)的生成物,各裝置中合適的試劑分別是:B是濃硫酸,E是氯化鈀溶液。取黃豆大小的鈉,吸干表面的煤油,放入硬質(zhì)玻璃管中。 打開分液漏斗,讓稀鹽酸滴入錐形瓶,通入CO2,待出現(xiàn)什么現(xiàn)象時(shí)開始點(diǎn)燃酒精燈:D中澄清石灰水變渾濁。 鈉在加熱時(shí)能劇烈燃燒,燃燒結(jié)束后,硬質(zhì)玻璃管中有黑色、白色固體生成,E溶液中產(chǎn)生黑色沉淀。據(jù)此你得出的結(jié)論是生成物中一定含有碳、一氧化碳。 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)方案驗(yàn)證黑色固體的成分是碳。你的方案是將黑色固體點(diǎn)燃,并將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中,觀察澄清石灰水是否變渾濁;經(jīng)檢驗(yàn),白色固體的成分是Na2CO3。 寫出鈉與CO2加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:6Na+5CO2 3Na2CO3+C+CO。 注意:若答對(duì)下列小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。 按如圖方式連接好裝置,檢查氣密性。你認(rèn)為檢查該裝置氣密性的方法是通過分液漏斗向錐形瓶?jī)?nèi)加水,觀察B裝置、D裝置和E裝置,若都有氣泡產(chǎn)生,說明裝置氣密性良好。 若要獲得純凈的二氧化碳?xì)怏w,需除去可能產(chǎn)生的氯化氫氣體,則應(yīng)在裝置A、B之間串接一個(gè)盛有不與CO2反應(yīng)的堿性( 填“酸”或“堿” )溶液的吸收瓶。 2.課外探究活動(dòng)上,老師給了同學(xué)們一包黑色粉末,該粉末是氧化銅粉末和鐵粉中的一種或兩種。同學(xué)們?yōu)榱舜_定該粉末的成分,進(jìn)行了如下探究?！咀鞒黾僭O(shè)】假設(shè)1:黑色粉末是氧化銅粉末;假設(shè)2:黑色粉末是鐵粉;假設(shè)3:黑色粉末是氧化銅粉末和鐵粉的混合物。 【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)提出了如下設(shè)想和分析:( 1 )取少量黑色粉末放在玻璃片上,將磁鐵靠近黑色粉末,發(fā)現(xiàn)部分黑色粉末被吸引。由此,我們可知假設(shè)3成立。 ( 2 )小華同學(xué)指出“步驟( 1 )只能說明黑色粉末部分是鐵粉,不能說明是否含氧化銅”。為了進(jìn)一步驗(yàn)證,小華同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。取少量黑色粉末放入硬質(zhì)玻璃管中,通入一氧化碳片刻后加熱至充分反應(yīng)。若假設(shè)3成立,在實(shí)驗(yàn)中可觀察到的現(xiàn)象是黑色粉末部分變成紅色,澄清石灰水變渾濁 。取少量黑色粉末放入硬質(zhì)玻璃管中,通入一氧化碳片刻后加熱至充分反應(yīng)。若假設(shè)3成立,在實(shí)驗(yàn)中可觀察到的現(xiàn)象是黑色粉末部分變成紅色,澄清石灰水變渾濁?！痉此寂c評(píng)價(jià)】實(shí)驗(yàn)過程中,硬質(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CuO+CO Cu+CO2。 從環(huán)保角度看,上面的實(shí)驗(yàn)裝置有不足之處,請(qǐng)你對(duì)該裝置進(jìn)行改進(jìn),具體措施是在末端導(dǎo)管口處放一燃著的酒精燈( 或在末端導(dǎo)管口連接一氣球,合理即可 )。 實(shí)驗(yàn)中,用酒精燈直接加熱,反應(yīng)比較緩慢。為了提高反應(yīng)溫度而增大反應(yīng)速率,請(qǐng)你設(shè)計(jì)提高酒精燈火焰溫度的改進(jìn)措施:在燈芯處罩上金屬網(wǎng)罩。 3.合金在生活中應(yīng)用十分廣泛。已知某合金粉末除含鋁外,還含有鐵、銅中的一種或兩種。小明利用如圖裝置對(duì)合金粉末中鐵、銅的存在進(jìn)行探究時(shí),誤把氫氧化鈉溶液當(dāng)成稀硫酸加入到錐形瓶中,他驚奇地發(fā)現(xiàn)有無(wú)色氣體放出,注射器活塞向右移動(dòng)?！咎岢鰡栴}】難道NaOH溶液也能與某些金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?【查閱資料】( 1 )鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),鐵、銅不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。( 2 )鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2( NaAlO2能溶于水,溶液為無(wú)色 )。 【作出猜想】猜想1:該合金粉末中除鋁外,還含有鐵;猜想2:該合金粉末中除鋁外,還含有銅;猜想3:該合金粉末中除鋁外,還含有鐵和銅?！緦?shí)驗(yàn)探究】下列實(shí)驗(yàn)( 見表 )僅供選用的試劑:20%的硫酸溶液、30%的NaOH溶液?！緦?shí)驗(yàn)記錄】 【得出結(jié)論】猜想3成立?！痉此肌? 1 )一般來(lái)說,活潑金屬能與稀硫酸等酸反應(yīng),而鋁與酸、堿都能反應(yīng),說明鋁具有特殊的性質(zhì)。鋁與稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基本反應(yīng)類型是置換反應(yīng)。 ( 2 )上述實(shí)驗(yàn)中用到的稀硫酸由濃硫酸稀釋得到,稀釋濃硫酸的方法:將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁緩緩倒入水中,并用玻璃棒不斷攪拌。 ( 3 )若小明向合金粉末中加入的是足量的稀硫酸,則最終剩余的固體成分是銅。 【拓展與分析】請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,比較鋁、鐵、銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱:將用砂紙打磨過的鋁絲和銅絲分別插入盛有硫酸亞鐵溶液的試管中,觀察現(xiàn)象( 合理即可 )。 4.( 2017山東泰安 )金屬材料在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用,人類的生產(chǎn)和生活都離不開金屬。( 1 )新型材料納米級(jí)鐵粉具有廣泛的用途,它比普通鐵粉更易與氧氣反應(yīng),其制備的主要流程如圖所示。高溫反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeCl2+H2 2HCl+Fe。反應(yīng)前需向反應(yīng)器中通入氮?dú)?目的是防止發(fā)生爆炸( 或防止納米級(jí)鐵粉被氧氣氧化 )。 ( 2 )金屬活動(dòng)性順序有重要的應(yīng)用。銅、鋁、鐵為日常生活中常見的金屬,某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在探究銅、鋁、鐵三種金屬的有關(guān)性質(zhì)時(shí),進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn): 在A實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO4 Cu+FeSO4。A實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將試管內(nèi)的物質(zhì)倒入燒杯中,發(fā)現(xiàn)燒杯中的紅色固體物質(zhì)明顯增多,其原因是未反應(yīng)的鐵繼續(xù)與硫酸銅反應(yīng),一段時(shí)間后過濾,濾液中的溶質(zhì)一定有FeSO4、Al2( SO4 )3( 填化學(xué)式 )。 ( 3 )某同學(xué)在一定質(zhì)量的AgNO3和Cu( NO3 )2的混合溶液中加入鐵粉,充分反應(yīng)后,他對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行了分析,得到了以下幾個(gè)圖像( 橫坐標(biāo)表示加入鐵粉的質(zhì)量 ),其中錯(cuò)誤的是D( 填字母序號(hào) )。 類型類型6有關(guān)酸、堿、鹽性質(zhì)的探究有關(guān)酸、堿、鹽性質(zhì)的探究典例( 2017湖南懷化 )某化學(xué)課外活動(dòng)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)化學(xué)下冊(cè)第77頁(yè)的資料卡片“石筍和鐘乳石的形成”時(shí),發(fā)現(xiàn)當(dāng)難溶于水的CaCO3遇到溶有CO2的水時(shí),會(huì)反應(yīng)生成溶解性較大的Ca( HCO3 )2CaCO3+CO2+H2O Ca( HCO3 )2。聯(lián)想到實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)CO2時(shí),是將氣體通入澄清石灰水中。若長(zhǎng)時(shí)間往澄清石灰水中通入CO2會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象呢?小組同學(xué)決定用小燒杯盛裝一定量的氫氧化鈉溶液并不斷通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行探究。【提出問題】氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時(shí)間后,溶液中的溶質(zhì)是什么?【查閱資料】( 1 )通入少量二氧化碳時(shí),NaOH與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為。 ( 2 )通入過量CO2時(shí),能發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3。( 3 )碳酸氫鹽都能溶于水,BaCO3難溶于水且是白色固體。( 4 )Na2CO3、NaHCO3溶液顯堿性,BaCl2溶液顯中性。 【提出猜想】( 1 )溶質(zhì)為NaOH、Na2CO3;( 2 )溶質(zhì)為Na2CO3;( 3 )溶質(zhì)為( 填化學(xué)式 );( 4 )溶質(zhì)全都是NaHCO3?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】 【得出結(jié)論】猜想( 3 )成立?！居懻摻涣鳌坑型瑢W(xué)提出實(shí)驗(yàn)步驟是多余的。你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否需要并說明理由:。 【反思應(yīng)用】驗(yàn)證二氧化碳的性質(zhì)時(shí),如果長(zhǎng)時(shí)間向澄清石灰水中通入二氧化碳,可觀察到的現(xiàn)象是 。 【解析】【查閱資料】少量二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水:2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O?！咎岢霾孪搿慨?dāng)二氧化碳稍過量時(shí),只有部分碳酸鈉轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉,由此可知,溶質(zhì)還可能是Na2CO3、NaHCO3。【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知,滴加的指示劑是酚酞溶液。由猜想( 4 )不成立可知,溶質(zhì)中有Na2CO3,故滴加BaCl2溶液會(huì)有白色沉淀生成?！痉此紤?yīng)用】當(dāng)二氧化碳少量時(shí),二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成CaCO3白色沉淀,當(dāng)二氧化碳過量時(shí),CaCO3白色沉淀轉(zhuǎn)化為易溶于水的碳酸氫鈣,溶液變澄清。 【答案】【查閱資料】2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O【提出猜想】Na2CO3、NaHCO3【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】酚酞白色沉淀【討論交流】不需要,因?yàn)镹aOH、Na2CO3、NaHCO3溶液均顯堿性【反思應(yīng)用】澄清石灰水先變渾濁,后慢慢變澄清【方法指導(dǎo)】安徽省中考主要考查酸、堿及碳酸鹽的化學(xué)性質(zhì)。解答此類試題的關(guān)鍵是熟悉常見物質(zhì)之間反應(yīng)的現(xiàn)象、常見物質(zhì)的性質(zhì),并能推測(cè)同一類物質(zhì)的性質(zhì)等。 1.“84消毒液”在日常生活中使用廣泛,具有漂白、殺菌、消毒功效。某化學(xué)興趣小組對(duì)一瓶敞口久置的“84消毒液”的成分產(chǎn)生了興趣,并在老師的指導(dǎo)下展開了探究?！咎岢鰡栴}】該敞口久置的消毒液中溶質(zhì)有哪些?【查閱資料】“84消毒液”的主要成分是次氯酸鈉( NaClO )和氯化鈉。NaClO為有效成分,有腐蝕性且易與空氣中的二氧化碳反應(yīng)( 2NaClO+CO2+H2O 2HClO+Na2CO3 )。NaClO溶液、HClO都具有漂白、殺菌、消毒功效。HClO不穩(wěn)定,受熱或光照會(huì)發(fā)生分解。【分析討論】小組同學(xué)經(jīng)過討論,認(rèn)為該消毒液中的溶質(zhì)一定有NaCl,可能還有NaClO、Na2CO3、HClO中的一種或多種。 【實(shí)驗(yàn)過程】.向裝有有色布條的試管中加入適量該消毒液試樣,布條長(zhǎng)時(shí)間不褪色。.另取適量該消毒液試樣于試管中,加入足量氯化鈣溶液,靜置,觀察到的現(xiàn)象為產(chǎn)生白色沉淀。 【得出結(jié)論】實(shí)驗(yàn)過程中有色布條不褪色,說明該消毒液試樣中的溶質(zhì)不含HClO、NaClO。 實(shí)驗(yàn)過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCl2+Na2CO3 CaCO3+2NaCl。 綜上所述,該消毒液試樣中的溶質(zhì)為NaCl、Na2CO3。 【交流反思】生活中,“84消毒液”儲(chǔ)藏時(shí)應(yīng)注意低溫,避光保存;一般不用“84消毒液”對(duì)水果、蔬菜進(jìn)行消毒,其原因可能是會(huì)氧化水果、蔬菜中的維生素。 【拓展延伸】( 1 )次氯酸鈉與稀硫酸能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),化學(xué)方程式為2NaClO+H2SO4 Na2SO4+2HClO。 ( 2 )次氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)可生成有毒的氯氣。日常生活中,“84消毒液”不能與潔廁靈( 主要成分為鹽酸 )混合使用。 2.如圖是兩個(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)后的生成物”的實(shí)驗(yàn)過程示意圖: 【甲組】氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CuSO4 Na2SO4+Cu( OH )2,加熱后產(chǎn)生黑色的氧化銅。 【乙組】為尋找實(shí)驗(yàn)中沒有產(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?！咎岢霾孪搿扛鶕?jù)資料分析,同學(xué)們針對(duì)試管中溶液呈酸性的原因提出以下猜想:猜想:硫酸銅溶液呈酸性;猜想:生成的硫酸鈉使溶液呈酸性?！緦?shí)驗(yàn)與結(jié)論】實(shí)驗(yàn):用pH試紙測(cè)定硫酸銅溶液的酸堿度,得出其pH”“碳酸鈉溶液碳酸氫鈉溶液。 【實(shí)驗(yàn)探究2】甲同學(xué)向燒杯中加入約5 mL稀氫氧化鈉溶液,滴入幾滴酚酞溶液,此時(shí)溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色。向其中加入稀鹽酸,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+HCl NaCl+H2O。 乙同學(xué)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的變化與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示。 【得出結(jié)論2】從微觀角度分析,該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫離子和氫氧根離子結(jié)合生成水分子。 【實(shí)驗(yàn)探究3】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的變化與時(shí)間的關(guān)系如圖2、圖3所示。 【交流與反思】b點(diǎn)的溶質(zhì)為NaCl、HCl( 寫化學(xué)式 ),將圖2和圖3中的陰影部分進(jìn)行疊加,發(fā)現(xiàn)兩者基本重合,c點(diǎn)的溶質(zhì)為NaCl、NaHCO3( 寫化學(xué)式 )。 【得出結(jié)論3】通過上述分析,碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)過程,可以依次用以下兩個(gè)化學(xué)方程式表示:Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3、NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2。 【結(jié)論與反思】探究溶液的酸堿性及反應(yīng)pH的變化,可以認(rèn)識(shí)反應(yīng)的原理及進(jìn)行的過程。