中考化學命題研究 第二編 重點題型突破篇 專題二 實驗探究題（精講）試題

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專題二　實驗探究題 中考專題精講 一、探究組成(或成分)類 這類題要求對未知物質(zhì)的成分或已知物質(zhì)變質(zhì)后的成分或變質(zhì)后殘留固體的組成做出假設并進行探究，用實驗來證明自己的結論是正確的，重點在于考查學生的實驗預測、分析能力和實驗設計、評價能力，力圖通過主動探究過程來培養(yǎng)創(chuàng)新精神、實踐能力和解決問題的能力。如有關物質(zhì)變質(zhì)的探究(包括干燥劑、氫氧化鈉、氫氧化鈣、保鮮劑等)，木炭還原氧化銅(氧化鐵)時固體或氣體產(chǎn)物的探究，實驗后廢液成分及處理方法的探究，標簽破損(或沒有標簽)的物質(zhì)成分的探究，某些物質(zhì)反應后濾渣或濾液成分的探究，一些混合氣體成分的探究等等。 二、探究條件(或原因)類 這類題往往要求我們設計實驗探究發(fā)生某種現(xiàn)象的原因、條件或者是影響因素，題目往往設置一定的情景，要求大家身臨其境，根據(jù)題意進行作答。如金屬生銹條件的探究，燃燒條件的探究，影響化學反應速率的因素的探究，影響物質(zhì)溶解度因素的探究，有關催化劑的探究，酸、堿溶液能使紫色石蕊溶液變色原因的探究，硫酸銅、氯化鐵溶液有顏色的原因的探究等等。 中考題型分類示例 　有關生成物成分的探究 【例1】(2014遵義中考)定性和定量結合既是化學的重要思想，也是研究物質(zhì)組成的重要方法。某研究性學習小組為檢測實驗室用H2還原CuO所得紅色固體Cu中是否含有Cu2O(紅色)，進行了認真的探究。請你一起踏上探究之路，回答下列問題。 【查閱資料】①無水CuSO4遇水變藍 ②高溫灼燒CuO生成Cu2O和O2 ③Cu2O與稀H2SO4反應：Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O 【設計實驗方案】 方案1　取該紅色固體加入適量稀H2SO4，實驗現(xiàn)象為__________________，結論為紅色固體中含有Cu2O。 方案2　裝置如圖所示，擬通過干燥管中無水CuSO4變藍來判斷紅色固體是否含有Cu2O。 (1)為確保探究的科學、合理、安全。實驗中還應采取的措施有________(填序號)。 ①加熱前先排盡裝置中的空氣 ②在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)玻璃管之間加一個干燥裝置 ③在盛有無水CuSO4的干燥管后再連接一個裝有濃H2SO4的洗氣瓶 (2)由方案2實驗后得出結論：紅色固體中含有Cu2O。寫出紅色固體Cu2O與H2反應的化學方程式____________________。 方案3　稱得干燥坩堝(常用于固體加熱的容器)的質(zhì)量為a g。取紅色固體置于坩堝中稱得總質(zhì)量為b g，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，稱得最后坩堝與固體總質(zhì)量為c g。 (1)該實驗方案最少得進行________次稱量。 (2)若確認紅色固體中含有Cu2O，則c與a、b應符合的數(shù)學關系式為____________。 【解析】方案1：根據(jù)結論紅色固體含有氧化亞銅，再結合氧化亞銅和硫酸反應生成硫酸銅，可判斷實驗現(xiàn)象為溶液呈藍色。方案2：(1)根據(jù)硫酸銅是否變藍判斷是否含有氧化亞銅(氫氣還原氧化亞銅時生成水)時，要注意水的干擾因素，所以制取的氫氣要干燥，可以在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)玻璃管之間加一個干燥裝置，除此之外為排除空氣中的水的干擾，可以在盛有硫酸銅的干燥管后再連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶；再結合氫氣是可燃性氣體，因此在實驗前要將裝置中的空氣排凈，防止在加熱時發(fā)生爆炸；(2)氫氣和氧化亞銅在加熱條件下生成銅和水，反應的化學方程式為H2＋Cu2O2Cu＋H2O。方案3：(1)根據(jù)在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，這一步驟至少需稱量2次，加上前面的2次稱量，故該實驗方案最少得進行4次稱量；(2)單質(zhì)Cu在空氣中加熱生成CuO，CuO高溫灼燒會生成Cu2O和O2，因此最后坩堝中剩下的固體是Cu2O，質(zhì)量為(c－a) g，則Cu元素的質(zhì)量為(c－a) g100%，所取紅色固體的質(zhì)量為(b－a) g，若紅色固體中有Cu2O，即Cu和Cu2O的混合物，那么紅色固體中Cu元素的質(zhì)量應該小于(b－a) g，即(c－a) g100%<(b－a) g，解得c<。 【答案】方案1：溶液變?yōu)樗{色；方案2：(1)①②③；(2)H2＋Cu2O2Cu＋H2O；方案3：(1)4；(2)c< 　有關物質(zhì)組成及成分的探究 【例2】某化學興趣小組的同學在實驗臺上發(fā)現(xiàn)一瓶標簽受損的溶液，如圖所示： 【提出問題】這瓶溶液的成分是什么？ 老師說：①這瓶溶液可能是NaCl溶液、NaNO3溶液、KCl溶液、Na2CO3溶液中的一種。 ②這瓶溶液中只含一種溶質(zhì)。 【討論】同學們一致認為不可能是________溶液。 【實驗探究】實驗臺上可供使用的藥品只有：稀HCl、稀HNO3、AgNO3溶液。請你根據(jù)以上藥品完成下列實驗。 操作步驟 實驗現(xiàn)象 結論及化學 方程式 步驟一： 取樣于試管中，然后往試管中滴加________ 無氣泡 產(chǎn)生 該溶液不是Na2CO3溶液 步驟二： 向步驟一的試管中，繼續(xù)滴加________ ________ 該溶液一定是NaCl溶液，發(fā)生反應的化學方程式為________________ 　　【反思】為了防止標簽受損，你建議以后實驗中，我們應該注意什么？______________(答一種即可)。 【解析】由標簽殘余部分可以看出，該溶液中含有的是鈉離子，所以不可能是氯化鉀溶液；證明是否含有碳酸根離子，可加稀鹽酸，也可加稀硝酸，但由于步驟二中還要繼續(xù)加入試劑來證明氯離子的存在，所以步驟一中不能滴加稀鹽酸；若要證明溶液中含有氯離子，應向溶液中滴加硝酸銀溶液，若有白色沉淀生成，則證明該溶液是氯化鈉溶液。 【答案】【討論】KCl；【實驗探究】稀HNO3；AgNO3溶液；有白色沉淀生成；AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3；【反思】將標簽用石蠟封上 　反應能否發(fā)生類探究 【例3】某小組同學利用稀硫酸和氫氧化鈉溶液來探究中和反應。 【演示實驗】將一定量的稀H2SO4加入到盛有NaOH溶液的小燒杯中，但未觀察到明顯現(xiàn)象。 【提出問題】稀硫酸與氫氧化鈉能否發(fā)生反應？ 【實驗探究】分別取稀硫酸和氫氧化鈉的混合溶液進行如下探究 實驗 方法 一 二 三 四 測溶 液pH 滴加硫酸 銅溶液 滴加Na2CO3 溶液 滴加BaCl2 溶液 實驗 操作 實驗 現(xiàn)象 試紙變色， pH<7 無明顯現(xiàn)象 ________ 產(chǎn)生白 色沉淀 實驗 結論 溶液中 有H2SO4 ________ 溶液中 有H2SO4 溶液中 有H2SO4 　　【分析】實驗三中反應的化學方程式為__________________，四個方案中，有一個方案的結論不正確，該方案是________，判斷該方案結論不正確的依據(jù)是________________；有一個方案的操作不規(guī)范，該方案是________，該操作造成的后果是____________。 【結論】________________。 【拓展】演示實驗后，所得溶液中的溶質(zhì)是________________。 【解析】氫氧化鈉溶液能與碳酸銅溶液反應生成氫氧化銅藍色沉淀。向樣品中滴加硫酸銅溶液，無明顯現(xiàn)象，說明樣品溶液中沒有氫氧化鈉，即氫氧化鈉與硫酸發(fā)生了反應，硫酸能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，所以樣品中加入稀硫酸可觀察到有氣泡產(chǎn)生；由于硫酸、硫酸鈉均可與氯化鋇溶液反應生成硫酸鋇沉淀，所以滴加氯化鋇溶液后，無法確定原樣品中是否還含有稀硫酸；方案一中測定溶液的pH時將pH試紙直接浸入待測溶液中，是錯誤操作，易造成試劑污染，根據(jù)實驗現(xiàn)象分析，溶液的pH小于7，或溶液能與碳酸鈉溶液反應產(chǎn)生氣體，說明溶液中有硫酸，即氫氧化鈉與硫酸反應后，硫酸過量，所以反應后溶液中的溶質(zhì)是硫酸鈉和硫酸。 【答案】【實驗探究】溶液中沒有氫氧化鈉；有氣泡產(chǎn)生；【分析】Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑；方案四；BaCl2與Na2SO4反應也會生成白色沉淀，不能證明溶液中一定有H2SO4存在(其他合理答案均可)；方案一；污染試劑；【結論】氫氧化鈉能與稀硫酸反應；【拓展】硫酸鈉和硫酸 　有關物質(zhì)的性質(zhì)類探究 【例4】(2016遵義中考)在高溫下，鐵與水蒸氣能發(fā)生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體。某興趣小組請你參與研究：鐵與水蒸氣反應一段時間后剩余固體物質(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用。 (1)【推斷】觀察到D中黑色固體變紅，則B中生成的氣體是________。 (2)探究B裝置中剩余固體成分是什么？ 【查閱資料】 1．碎瓷片能防止爆沸，堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物 2．鐵的氧化物中，只有Fe2O3是紅棕色，其余均為黑色，只有Fe3O4能被磁鐵吸引 【初步探究】B裝置中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引 【猜想與假設】 猜想一：剩余固體是Fe3O4 猜想二：剩余固體是__________ 【實驗探究】 實驗操作 實驗現(xiàn)象及結論 　　【實驗結論】鐵與水蒸氣反應的化學方程式為____________________。 (3)【成分再利用】若將B裝置中剩余的黑色固體a g，經(jīng)過一系列轉化，全部變?yōu)榧t棕色固體Fe2O3(假設轉化過程中鐵元素無損耗)，增加的質(zhì)量為x，則x的取值范圍為________。 【解析】(1)觀察到D中黑色固體變紅，則B中生成的氣體具有還原性，再根據(jù)反應物為“鐵與水蒸氣”，所以該氣體是氫氣。 (2)【猜想與假設】能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe3O4，則猜想一Fe3O4；又不可能只有Fe沒有其他反應產(chǎn)物，猜想二是Fe與Fe3O4；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe。 【實驗探究】根據(jù)鐵與稀鹽酸反應產(chǎn)生氣體，進行設計實驗：取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確。若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確。 【實驗結論】根據(jù)“在高溫下，鐵與水蒸氣能發(fā)生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，所以鐵和水蒸氣反應會生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為：3Fe＋4H2OFe3O4＋4H2。 (3)假設黑色固體全是鐵，則 2Fe——Fe2O3　　　　質(zhì)量增加 112 160 48 a g x 則x＝0.43a。 假設黑色固體全部是四氧化三鐵，則 2Fe3O4——3Fe2O3　　　　質(zhì)量增加 464 480 16 a g x 則x＝0.03a，根據(jù)猜想，所以x的取值范圍為0.03a≤x＜0.43a。 【答案】(1)氫氣；(2)Fe與Fe3O4；【實驗探究】取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸；若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確；若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確；【實驗結論】3Fe＋4H2OFe3O4＋4H2；(3)0.03a≤x＜0.43a 　影響因素類探究 【例5】同學們對影響過氧化氫溶液分解的因素進行了探究。 【提出猜想】猜想1：與催化劑的種類有關 猜想2：與過氧化氫溶液的濃度有關 猜想3：與溫度有關 【實驗探究】(1)用如圖1裝置驗證猜想1，在兩支試管中分別加入等質(zhì)量的CuO和MnO2粉末，再加入等質(zhì)量的5%的H2O2溶液。 ①取用MnO2的儀器是________。 ②通過比較________________的現(xiàn)象，可驗證猜想1是否正確。 (2)為驗證猜想2，在其他條件相同的條件下進行了三次實驗，記錄各收集一瓶相同體積的氧氣所需要的時間。 實驗 30%過氧化 氫的質(zhì)量/g 加入的水 的體積/mL 二氧化錳 的質(zhì)量/g 收集時 間/s 1 10 40 5 200 2 20 40 5 100 3 30 40 ________ 67 　　實驗3中，加入的二氧化錳質(zhì)量應為________g，該反應的化學方程式是________________。相同條件下，過氧化氫分解的速率與過氧化氫濃度的關系是________________。 (3)為驗證猜想3，同學們選擇如圖2裝置(氣密性良好)進行實驗(試管中的藥品為過氧化氫)。實驗中觀察到試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡，但將帶火星的木條放在導管口卻沒有復燃，原因可能是________________，同 學們分析了原因后，將氣體用如圖3裝置進行處理，再檢驗，證明加熱過氧化氫溶液可產(chǎn)生氧氣。圖3裝置中所盛試劑為________。 【反思交流】實驗(2)中測定收集時間還可換成測定________________也可達到目的。 【解析】【實驗探究】(1)①二氧化錳是粉末狀固體，用藥匙或紙槽取用；②比較二氧化錳和氧化銅對相同濃度、相同質(zhì)量的過氧化氫的催化效果，可通過比較試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡的快慢來比較；(2)要比較不同濃度的過氧化氫溶液的分解速率，應在其他條件都相同的情況下進行比較，故催化劑的質(zhì)量應相等；過氧化氫溶液在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣；第3次實驗時，雙氧水的濃度最大，其次是第2次，第1次的最小，而第3次用時最短，說明相同條件下，過氧化氫溶液的濃度越大，分解速率越快；(3)有氣泡產(chǎn)生，說明在加熱的條件下，過氧化氫溶液也會分解，但因為加熱時會產(chǎn)生大量的水蒸氣，故帶火星的木條不能復燃；要除去氧氣中的水蒸氣，可用濃硫酸進行干燥；【反思交流】要比較不同濃度時過氧化氫溶液的分解速率，還可通過測定相同時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積來進行比較，產(chǎn)生氣體體積越多，分解速率越快。 【答案】【實驗探究】(1)①藥匙(或紙槽)；②兩試管中產(chǎn)生氣泡的快慢；(2)5；2H2O22H2O＋O2↑；過氧化氫的濃度越大，分解的速率越快；(3)氧氣中含有大量的水蒸氣；濃硫酸；【反思交流】一定時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積 2017中考預測演練 1．(2016六盤水中考)將一小塊銀白色的金屬鈉放置在空氣中會發(fā)生下列變化： 鈉(Na)鈉的氧化物氫氧化鈉白色固體 【提出問題】常溫下鈉與氧氣反應的產(chǎn)物有哪些？ 【查閱資料】(1)鈉的氧化物有氧化鈉(Na2O)和過氧化氫(Na2O2)，鈉的氧化物都能與水反應其化學方程式為：Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ (2)CaCl2溶液呈中性 【作出猜想】常溫下鈉與氧氣反應的產(chǎn)物可能為： 猜想一：__Na2O__；猜想二：Na2O2；猜想三：Na2O2和Na2O 【實驗探究一】 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 取少量上述鈉的氧化物，加入適量的蒸餾水 __固體溶于水，無氣泡冒出__ 猜想一 正確 【繼續(xù)探究】鈉在空氣中放置較長時間發(fā)生反應生成的白色固體 【作出猜想】生成的白色固體可能是：猜想一：是Na2CO3；猜想二：是Na2CO3和NaOH 【實驗研究二】 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 取少量白色固體配成溶液，加入足量CaCl2的溶液 __產(chǎn)生白色沉淀__ 將上述反應后的溶液過濾，取少量濾液滴加__酚酞試液(或石蕊試液，或FeCl3溶液)__ __酚酞試液變紅(或石蕊試液變藍或產(chǎn)生紅褐色沉淀)__ ,白色固體為Na2CO3和NaOH【反思拓展】 (1)也可以用稀鹽酸區(qū)別Na2O2和Na2O，Na2O2與稀鹽酸反應的方程式為：2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋X↑，X的化學式為__O2__ (2)實驗結束后，廢液缸中溶液呈堿性，請你設計一個實驗方案處理廢液__加入適量的酸，將pH調(diào)為7__。 2．(2015樂山中考)生石灰是一種傳統(tǒng)的建筑材料，俗稱“石灰”。工業(yè)上通過在石灰窯中煅燒石灰石制得“石灰”，其反應原理是：CaCO3CaO＋CO2↑。興趣小組的同學對某地剛出窯的“石灰”的成分進行探究。 【提出問題】剛出窯的“石灰”有哪些成分？ 【猜　想】Ⅰ.只有氧化鈣 Ⅱ.只有碳酸鈣 Ⅲ.既有氧化鈣也有碳酸鈣 【實驗探究】 (1)甲同學從樣品中取一定量的固體于試管中，并加入一定量的水，振蕩，有白色不溶物。甲同學據(jù)此認為試管中的固體為碳酸鈣，即猜想Ⅱ成立。乙同學認為上述實驗不足以證明猜想Ⅱ成立，其理由是__沉淀也可能是未溶解的Ca(OH)2__。 (2)乙同學從樣品中取一定量的固體于試管中，加入一定量的水，觸摸試管外壁，感覺發(fā)熱；繼續(xù)向試管中加入幾滴稀鹽酸，沒有發(fā)現(xiàn)氣泡產(chǎn)生。乙同學據(jù)此認為試管中的固體只有氧化鈣，即猜想Ⅰ成立。丙同學認為乙的實驗不足以證明猜想Ⅰ成立，理由是__滴加的稀鹽酸不足量__。 (3)丙同學認為利用感覺溫度變化的方法判斷是否有氧化鈣不可靠，他用水、酚酞試液和稀鹽酸證明了猜想Ⅲ成立，請完成他的實驗報告。 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結論 ①__取樣品加水溶解，滴加酚酞__ ②__取樣品滴加過量稀鹽酸__ __①溶液變紅；②有氣泡產(chǎn)生__ 猜想Ⅲ 成立 【思考】使用“石灰”的建筑工地上常有一個大的石灰池，使用“石灰”時，先將生石灰倒入池內(nèi)水中，一段時間后，再取用其中的石灰漿使用。長期使用的石灰池內(nèi)壁會逐漸增厚，其主要原因是__氫氧化鈣吸收空氣中的CO2形成難溶的碳酸鈣__。 3．(2016海南中考)實驗室有一瓶敞口放置的過氧化鈉(Na2O2)固體。同學們想證明這瓶過氧化鈉是否變質(zhì)，進行如下實驗探究： 【查閱資料】2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 【提出猜想】①沒有變質(zhì)；②部分變質(zhì)；③全部變質(zhì)。 【實驗過程及結論】 (1)取少量樣品于試管中，加入足量水，無明顯現(xiàn)象，證明猜想__③__(填序號)正確。 (2)取少量(1)中所得溶液于試管中，滴加適量稀鹽酸，有無色氣體產(chǎn)生，證明原樣品中一定含有__Na2CO3__。 (3)請在原有實驗的基礎上，進一步設計實驗證明原樣品中還可能含有什么物質(zhì)。(簡寫實驗步驟、現(xiàn)象和結論)__取少量(1)中所得溶液于試管中(或取少量原樣品于試管中，加入足量水溶解)，加入足量CaCl2溶液，充分反應后靜置，取上層清液于試管中，滴加酚酞試液，若溶液變紅，則原樣品中還含氫氧化鈉，若不變紅則不含氫氧化鈉__。