中考化学总复习 专题三 实验探究题习题1

1 专题三专题三 实验探究题实验探究题 中考专题精讲 一、探究组成(或成分)类 这类题要求对未知物质的成分或已知物质变质后的成分或变质后残留固体的组成作出假设并进行探究，用实 验来证明自己的结论是正确的，重点在于考查学生的实验预测、分析能力和实验设计、评价能力，力图通过主动 探究过程来培养创新精神、实践能力和解决问题的能力。如有关物质变质的探究(包括干燥剂、氢氧化钠、氢氧化 钙、保鲜剂等)，木炭还原氧化铜(氧化铁)时固体或气体产物的探究，实验后废液成分及处理方法的探究，标签 破损(或没有标签)的物质成分的探究，某些物质反应后滤渣或滤液成分的探究，一些混合气体成分的探究等等。 二、探究条件(或原因)类 这类题往往要求我们设计实验探究发生某种现象的原因、条件或者是影响因素，题目往往设置一定的情景， 要求大家身临其境，根据题意进行作答。如金属生锈条件的探究，燃烧条件的探究，影响化学反应速率的因素的 探究，影响物质溶解度因素的探究，有关催化剂的探究，酸、碱溶液能使紫色石蕊溶液变色原因的探究，硫酸铜 、氯化铁溶液有颜色的原因的探究等等。 中考题型分类示例 有关物质成分的探究 【例1 1】(20162016石家庄新华区理综模拟)化学学习小组在实验中，用到了NaCl溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液。小 军发现小红在实验中没有对用过的滴管进行清洗就去吸取其他溶液，他认为小红的实验操作会使试剂受到污染而 无法再次使用。学习小组就试剂瓶中的NaCl溶液是否被另外两种试剂污染进行了如下探究。 【提出问题】该试剂瓶中溶液的溶质是什么？ 【提出猜想】通过分析，提出如下猜想： 猜想：溶质成分只有NaCl； 猜想：溶质成分为NaCl和NaOH； 猜想：溶质成分为_； 猜想：溶质成分为NaCl、NaOH和Na2CO3。 【实验探究】 为证明猜想，小军设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告： 实验操作实验现象 (1)取少量滴瓶内溶液于试管中，加入适量_溶液呈红色 (2)向上述溶液中加入适量的_产生白色沉淀 操作(2)中发生反应的化学方程式为_。 【实验反思】小明认为仅凭上述实验不能排除猜想成立的可能性，他的理由是_ _。 【实验改进】 找出了问题，小组同学将实验步骤进行了调整，即先进行步骤(2)、再进行步骤(1)，为保证结论准确、实验 现象便于观察，对先加入的试剂的量的要求是_，两步之间还应再增加的实验操作是_ _。 【解析】【提出猜想】根据提出的问题，试剂瓶中含有溶质的情况：如果没有被污染，即是猜想，只有NaC l；如果被NaOH污染即是猜想，有NaCl和NaOH；如果被Na2CO3污染，即是猜想，有NaCl和Na2CO3；既被NaOH污 2 染又被Na2CO3污染，有NaCl、NaOH、Na2CO3，即猜想。【实验探究】(1)取少量溶液滴加适量无色酚酞溶液变红 ，说明溶液呈碱性，含NaOH和Na2CO3的可能性都有；(2)向上述溶液中滴加适量的CaCl2溶液有沉淀，说明肯定含有 Na2CO3，但是否含有NaOH仍不能确定。【实验改进】只有将两步骤调整，先向溶液中加过量的CaCl2除去Na2CO3， 然后再滴加无色酚酞，如果变红，才能准确确定含有NaOH；在调整后的步骤中间加过滤操作，除去生成的沉淀CaC O3。 【答案】【提出猜想】NaCl、Na2CO3；【实验探究】(1)无色酚酞溶液；(2)CaCl2溶液；Na2CO3CaCl2=CaCO 32NaCl；【实验反思】NaCO3溶液呈碱性，也能使酚酞溶液变红色；CaCl2能和Na2CO3反应生成白色沉淀CaCO3； 【实验改进】加入过量的CaCl2溶液；过滤 有关物质组成及成分的探究 【例2 2】某化学兴趣小组的同学在实验台上发现一瓶标签受损的溶液，如图所示： 【提出问题】这瓶溶液的成分是什么？ 老师说：这瓶溶液可能是NaCl溶液、NaNO3溶液、KCl溶液、Na2CO3溶液中的一种； 这瓶溶液中只含一种溶质。 【讨论】同学们一致认为不可能是_溶液。 【实验探究】实验台上可供使用的药品只有：稀HCl、稀HNO3、AgNO3溶液。请你根据以上药品完成下列实验 。 操作步骤实验现象 结论及化学 方程式 步骤一： 取样于试管中，然后往试管 中滴加_ 无气泡产生该溶液不是Na2CO3溶液 步骤二： 向步骤一的试管中，继续滴 加_ _ 该溶液一定是NaCl溶液，发 生反应的化学方程式为_ _ _ 【反思】为了防止标签受损，你建议以后实验中，我们应该注意什么？_(答一种即可)。 【解析】由标签残余部分可以看出，该溶液中含有的是钠离子，所以不可能是氯化钾溶液；证明是否含有碳 酸根离子，可加稀盐酸，也可加稀硝酸，但由于步骤二中还要继续加入试剂来证明氯离子的存在，所以步骤一中 不能滴加稀盐酸；若要证明溶液中含有氯离子，应向溶液中滴加硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，则证明该溶液 是氯化钠溶液。 【答案】【讨论】KCl；【实验探究】稀HNO3；AgNO3溶液；有白色沉淀生成；AgNO3NaCl=AgClNaNO3 ；【反思】将标签用石蜡封上 质量守恒定律及生成物成分的探究 【例3 3】(20162016张家口理综二模)课外活动中，化学兴趣小组的同学们进行了以下实验。 3 (1)为了验证质量守恒定律，同学们设计了如图所示的实验装置，其中气球的作用是_ _；镁粉燃烧的现象是_；请从微观的角度解释燃烧前后质量守恒的原因_ _。 (2)探究实验中的异常现象 【发现问题】小组同学发现镁粉燃烧后的产物中还含有少量黄色固体。黄色固体是什么呢？ 【查阅资料】 镁能与氮气在点燃的条件下发生反应生成黄色的氮化镁(Mg3N2)固体；镁与水在加热条件下能生成氢气；镁 在二氧化碳中能燃烧，生成氧化镁和碳。 氮化镁可与水剧烈反应生成氢氧化镁和氨气。 【实验探究】请设计实验，验证黄色固体是否为Mg3N2 实验操作实验现象结论 取少量黄色固体于试管中，加入 适量水，并_ _ 试管中产生白色沉淀，_ _ 黄色固体 为Mg3N2 (3)制取少量氮化镁 课外小组的同学们利用如图所示装置制取了少量的氮化镁。 装置连接的顺序为_(选填字母)。 A装置的作用是_。 【解析】(1)在装置后加一个气球有缓冲玻璃管内气压的作用，防止气压增大，损坏玻管或使橡皮塞脱落；镁 在空气中能剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应前后总质量不变，从微观上解释质量守恒的原因是：在化学反应前后 ，原子的种类没有改变，原子的质量没有变化，原子的数目没有增减；【实验探究】根据资料显示，生成物中有M g3N2且知其具有的性质，Mg3N2能与水反应生成Mg(OH)2白色沉淀和NH3，因此取黄色固体Mg3N2与水反应并用湿润的 红色石蕊试纸检验氨气，其实验现象为试管中产生白色沉淀，红色石蕊试纸变蓝；(3)制取少量的氮化镁：首先要 排除空气中的氧气、CO2及H2O，对制取氮化镁的干扰，因此仪器的连接顺序为DCAEB；A装置的作用除去空气中的 氧气，C装置除去空气中的CO2，E装置除去水蒸气。 【答案】(1)缓冲玻璃管内的气压增大；剧烈燃烧，发出耀眼的白光；在化学反应前后，原子种类没有改变 ，原子质量没有变化，原子数目没有增减；(2)将湿润的红色石蕊试纸放入试管口；红色石蕊试纸变蓝；(3)DCA EB；除去空气中的氧气 有关物质变质问题的探究 【例4 4】化学兴趣小组在进行酸、碱、盐的性质实验时，发现了一瓶氢氧化钠溶液未盖瓶塞，针对这一现象， 该小组同学对这瓶溶液进行了如下探究： 【提出问题】这瓶氢氧化钠溶液是否变质？若变质，变质程度如何？ 4 【查阅资料】 a氢氧化钠溶液会与二氧化碳发生化学反应； b氯化钡溶液呈中性，碳酸钠溶液呈碱性，两者能发生如下化学反应：BaCl2Na2CO3=BaCO32NaCl。 【作出猜想】猜想一：该溶液没有变质，溶质是NaOH； 猜想二：该溶液完全变质，溶质是Na2CO3； 猜想三：该溶液部分变质，溶质是_。 【实验验证】 (1)为验证该溶液是否变质，小军和小华分别进行如下实验： 小军取少许该溶液于试管中，滴加酚酞试液，溶液变红，于是得出“该溶液没有变质”的结论； 小华取少许该溶液于试管中，滴加稀盐酸，观察到_，得出“该溶液已变质”的结论。 你认为_的结论正确。 (2)为验证该溶液的变质程度，小丽进行了如下实验： 取少许该溶液于试管中，加入过量的氯化钡溶液，产生白色沉淀，过滤后，在滤液中滴加酚酞试液，溶液变 红，证明猜想三_(选填“成立”或“不成立”)。如果将氯化钡溶液换成氢氧化钡溶液，不能得出相同的 结论，原因是_。 【交流反思】氢氧化钠变质的原因是(用化学方程式表示)_；因此， 氢氧化钠应_保存。 【解析】【作出猜想】是依据已有知识或经验，对事件发生的可能性的一种猜测，本题涉及的化学反应为2Na OHCO2=Na2CO3H2O，因此，涉及的可能性只有三种：化学反应还未进行，则溶液没有变质；化学反应彻 底完成，则溶液全部变质；化学反应正在进行中，则溶液部分变质，此种情况下，溶质为NaOH和Na2CO3。【实 验验证】(1)若溶液全部变质，则该溶液为碳酸钠溶液，因碳酸钠溶液显碱性，也能使无色酚酞变红，因此，小 军单凭“滴加酚酞试液，溶液变红”这一现象，得出“该溶液没有变质”的结论不正确；因为滴加稀盐酸冒出 气泡，则说明该溶液中含有碳酸钠，据此可推出小华的结论正确。(2)溶液中滴加过量的氯化钡溶液，其中的碳酸 钠被完全反应，则排除了碳酸钠对实验的干扰，之后再向滤液中滴加酚酞试液，溶液仍变红色，说明原溶液中除 了含有碳酸钠之外，还含有氢氧化钠，则说明原溶液部分变质，猜想三成立；如果将氯化钡溶液换成氢氧化钡溶 液，则因为Ba(OH)2与Na2CO3反应，虽然可排除碳酸钠对实验结论的干扰，但同时生成的NaOH会对实验结论造成新 的干扰。【交流反思】因氢氧化钠溶液能与空气中的二氧化碳发生化学反应而变质，所以氢氧化钠溶液应密封保 存。 【答案】【作出猜想】NaOH和Na2CO3；【实验验证】有气泡产生；小华；成立；Ba(OH)2与Na2CO3反应生成NaO H，会对NaOH的检验造成干扰；【交流反思】2NaOHCO2=Na2CO3H2O；密封 物质性质的探究 【例5 5】纯碱(Na2CO3)是一种重要的盐类物质，在化学工业中用途极广，工业上通常用氨碱法来生产，小红同 学为探究纯碱的化学性质进行了猜想，并设计实验进行验证。请你帮助她将下列实验报告填写完整。 猜想实验操作 实验 现象 结论(或化学方程式) 猜想一：Na2CO3溶液 显碱性 取少量Na2CO3溶液于 试管中，滴入23滴 酚酞试液，振荡 _ _ 溶液显碱性 猜想二：能与酸反应 取少量溶液于试管中 ，然后滴加稀盐酸 有大量气泡产生 化学方程式 _ _ 5 猜想三：能与 Ca(OH)2反应 取少量Na2CO3溶液于 试管中，滴加澄清石 灰水 产生白色沉淀 化学方程式 _ _ _ 猜想四： 能与 BaCl2 溶液反应 _ _ _ 产生白色沉淀 Na2CO3BaCl2=BaC O32NaCl，反应 的基本类型为_ _ 【交流与反思】若用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，是否与猜想二的现象相同_(选填“是”或“否”)。 【答案】溶液变为红色；Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2；Na2CO3Ca(OH)2=2NaOHCaCO3；取少量Na 2CO3溶液于试管中，滴加BaCl2溶液；复分解反应；【交流与反思】是 影响因素类、条件类问题的探究 【例6 6】常温下，H2O2分解生成O2的速率较为缓慢。研究性学习小组选择“H2O2分解生成O2的快慢与什么因素有 关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程： 【假设】催化剂的种类会影响H2O2分解生成O2的快慢。 【实验方案】常温下，取两份同体积、同浓度的H2O2溶液，分别加入二氧化锰和氯化钠固体，测量各生成一 瓶相同体积的O2所需的时间。 【实验装置】如图是他们进行实验的装置图。 【实验操作】检查装置气密性良好，将分液漏斗中的液体加入锥形瓶中，立即收集一瓶放出的气体。实验记 录如下表： 实验编号 反应物 5%H2O2100 mL5%H2O2100 mL 加入固体氯化钠固体0.5 g二氧化锰 收集气体 所需时间 165 s46 s 实验中加入氯化钠固体的质量是_g。 【结论】该探究过程得出的结论是_。 【反思】若要证明二氧化锰、氯化钠固体是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的_ _和_是否改变。 【交流讨论】小华同学提出，H2O2分解生成O2的快慢还与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究(提出一种影 响H2O2分解生成O2快慢的因素以及相关假设，并设计实验方案)。 【你的假设】_。 【设计方案】 实验方法及步骤可能观察到的实验现象实验结论 _ _ _ _ 假设正确 6 【解析】根据控制变量法，所加物质的质量应该相等，所以氯化钠固体的质量也是0.5 g；通过实验及其现象可以发现，所加的催化剂不同，反应的速率也不同。可见不同种类的催化剂对双氧水分解速 率的影响不同；催化剂的特征是“一个改变”“两个不变”，化学反应速率改变，本身的质量和化学性质保持不 变。反应物的浓度对反应的速率也有影响；在设计实验时，应该控制只有一个不同的条件，也就是双氧水的浓度 不同，其他条件相同，以此来比较产生气体的速率大小即可。 【答案】【实验操作】0.5；【结论】不同种类的催化剂对双氧水分解速率的影响不同；【反思】化学性质； 质量；【你的假设】双氧水的浓度大小对分解速率有影响；【设计方案】取相同体积、浓度不同的双氧水加入相 同质量的同种催化剂，比较产生气体的快慢；浓度大的产生气体速率快 规律类、综合类探究 【例7 7】(20162016石家庄2828中理综模拟)某研究性学习小组的同学为探究金属镍(Ni，银白色金属)和铜的活动性顺 序，进行了一系列实验活动。请你一起参与他们的活动，并回答有关问题。 探究活动一、金属镍和铜的活动性顺序 实验方案实验现象实验结论 将金属镍加入到盛有硫酸铜溶 液的试管中 溶液的颜色变浅，有_ 色固体析出 镍比铜的金属活动性强 若在生成物中Ni为2价，则该反应的化学方程式为_。 实验过程中，小组同学还发现试管中有无色气体产生的“异常”现象，十分好奇，于是继续进行探究活动。 探究活动二、无色气体的成分是什么？ 【猜想假设】A.氢气 B氧气 C二氧化硫 D二氧化碳 E一氧化碳 【分析推理】小明认为无色气体不可能是二氧化碳或一氧化碳，理由是_。小红根 据二氧化硫能够形成酸雨的事实，推测二氧化硫与二氧化碳的化学性质相似。小组同学认为小红的观点合理，于 是将收集到的气体通入_溶液中，发现溶液不变色，证明无色气体不是二氧化硫。 综上所述，小组同学认为，无色气体可能是氢气，或者是氧气。 【设计方案】为确定气体成分，小组同学设计了如下实验方案： 用如图所示装置进行实验，先_，然后将燃着的木条放在尖嘴处，发现气体燃烧并发出淡蓝 色火焰，证明无色气体可能是氢气。 该实验方案中浓硫酸的作用是_。 【评价与反思】小组同学认为，还可以补充一个实验，验证无色气体中含有氢元素，从而讲一步证明无色气 体可能是氢气。他们应补充的实验是_。 【解析】探究活动一：金属镍放入硫酸铜溶液中，铜被置换出，生成红色的固体铜，而得到镍的活泼性比铜 强，其反应的化学方程式是NiCuSO4=NiSO4Cu(已知：Ni为2价)。探究活动二：以上反应中除生成铜外，还 有气体生成。【分析推理】这些气体不可能是CO和CO2，原因：反应物中无碳元素。气体是否为SO2，将气体通入 紫色石蕊试液，SO2与H2O反应生成H2SO3结果不能使紫色石蕊变红，说明不是SO2。【设计方案】先通过浓硫酸后点 燃气体，结果气体能燃烧，不是氧气，可能是氢气，为确定是否为氢气，还要在点燃气体的导管口上罩一个干冷 的小烧杯，杯壁上有水珠生成，证明气体是氢气。 【答案】红；NiCuSO4=NiSO4Cu；【分析推理】反应前后元素的种类不变(反应物中不含碳元素)；紫色 7 石蕊；【设计方案】通过浓硫酸；除去水蒸气；【评价与反思】在点燃气体的导管口上罩一个干冷的小烧杯，杯 壁有水珠出现 中考备考方略 1 1(20162016路北区理综二模)如图所示，小明和小红在做金属活动性顺序的探究实验，他们将铁钉加入到硫酸铜 溶液中，观察到铁钉表面有气泡产生，一段时间后，在铁钉表面附着了红色的固体。 【提出问题】产生的气体是什么物质？ 【作出猜想】猜想一：二氧化硫 猜想二：氢气 猜想三：氧气 作出猜想的依据是：化学反应前后元素种类不变，因为_反应物中含有硫元素、氢元素、氧元素_，所以作 出这样的猜想。 【进行实验】(1)小红提出，闻一闻产生的气体，方法是_将盛反应物的容器放在鼻孔前一段距离，用手轻轻 扇动_，根据_气体无气味_她判断该气体不是二氧化硫。 (2)他们又做了实验：_将带火星的木条放入盛反应物的容器内，不复燃_，从而证明了该气体不是氧气。 从而判断该气体是氢气。经过和老师咨询得知，一般配制硫酸铜溶液时都要加入适量相应的酸以保持溶液的稳定 存在。实验中产生氢气的化学方程式是_FeH2SO4=FeSO4H2_。 【得出结论】从这个实验得到的结论是_铁比铜活泼(铁能置换出酸中的氢)_。 【反思与改进】小明提出，实验中溶液变色的现象不明显，他们决定从铁钉入手进行改进，小明同学提出可 以增加铁钉的用量，还可以_把铁钉换成细铁丝或铁粉_。 2 2(20162016保定理综调研)小红与妈妈做面包，发现妈妈揉面粉时加入了一种白色粉末，做出的面包疏松多孔， 口感很好。她很感兴趣，想探究这种“神奇粉末”的成分。 【查阅资料】通过对市场上相关产品进行调查，小红发现了如图所示的三种商品。 商品 成分碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢钠、有机酸 其中，快速发酵粉与水混合后，产生大量气体，你认为该气体是_CO2_。 纯碱和小苏打的性质如表。 性质碳酸钠碳酸氢钠 溶解性20 时溶解度21.6 g，溶解时放热20 时溶解度9.8 g，溶解时放热 加热 不分解 发生分解反应，分解产物为碳酸钠、二 氧化碳和水 小红妈妈告诉她所用的白色粉末就是以上三种商品中的一种。这种白色粉末是什么？ 【设计实验】小红进行了如下实验： (1)取少量白色粉末于试管中，加入适量蒸馏水，白色粉末溶解，无其他明显现象。说明白色粉末不是_快速 8 发酵粉_。 (2)测定(1)中溶液的酸碱度。方法是：_将pH试纸放在干净的玻璃片上，用玻璃棒蘸取试管内的液体滴在pH 试纸上_，读得溶液pH10。 (3)另取少量白色粉末于试管中，加入_盐酸(或醋酸)_，有无色气体产生。 根据上面的实验现象，小红认为白色粉末是纯碱。 【实验反思】你认为小红同学的结论正确吗？说明理由：_不正确，因为NaHCO3溶液也具有碱性，也能与盐 酸(或醋酸)反应产生无色气体_。 【知识拓展】若白色粉末为小苏打，则加热白色粉末后，根据_将生成的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑 浊_的现象，可以得到验证。加热白色粉末发生反应的化学方程式为：_2NaHCO3Na2CO3H2OC = O2_。 3 3(20152015资阳中考)实验室有一瓶标签受到腐蚀(如图所示)的无色溶液，老师叫各小组开展探究。 【提出问题】这瓶无色溶液究竟是什么物质的溶液？ 【猜想与假设】经了解得知，这瓶无色溶液原是放在存放盐溶液的柜子里。由此猜测：可能是碳酸钠、碳酸 氢钠、氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中某一种的溶液。 【理论分析】为了确定该溶液，他们首先进行了分析： (1)甲同学根据标签上的组成元素认为一定不可能是_NaCl_溶液。 (2)乙同学提出，碳酸氢钠、硝酸钠的溶液也不可能，他的依据是_NaHCO3和NaNO3化学式中钠元素右下角的 数字为1_。 【设计实验】为了确定该溶液究竟是剩余两种盐的哪一种溶液，他们设计了如下实验。 实验操作实验现象 取少量该无色溶液于试管中，慢慢滴加Ba Cl2溶液。 静置后，倾去上层清液，向沉淀中滴加稀 盐酸。 产生白色沉淀。 产生大量气泡，沉淀消失。 【实验结论】(3)该瓶无色溶液的溶质是_Na2CO3_。生成白色沉淀的化学方程式是_Na2CO3BaCl2=BaCO3 2NaCl_。 【实验反思】(4)丙同学认为原设计的实验还可简化，同样达到鉴别的目的。丙同学设计的实验如下(将实验 操作、实验现象及结论填入相应的空格中)： 实验操作实验现象结论 取上述无色溶液少许于试管 中滴加少量的稀盐酸 溶液中没有气泡产生(或有气 泡产生) 该瓶无色溶液是硫酸钠溶液( 或碳酸钠溶液) 4.4.(20162016海港区理综一模)某化学兴趣小组把金属钠投到硫酸铜溶液中，实验并非如想象的有红色铜析出，而 是生成种蓝色沉淀。同学们非常好奇并进行实验探究。 【提出问题】金属钠投到硫酸铜溶液中到底发生了怎样的化学反应？ 【查阅资料】钠是非常活泼的金属，能与水发生剧烈反应，并放出气体，生成的溶液显碱性。 【提出猜想】猜想1：钠先与水反应生成氢气和某碱溶液，某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀； 猜想2：钠先与水反应生成_氧_气和某碱溶液，某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀。 9 【实验探究】实验一：同学们把一小块切干净的钠投到装有少量蒸馏水的试管中，_用燃着