1、1专题四 科学探究类型 1 有关物质成分的探究1(2018 西藏)有一包白色粉末，可能由 CuSO4、Na 2SO4、Na 2CO3、BaCl 2、NaOH 中的一种或几种组成，同学们查阅资料得知 NaCl、CaCl 2、BaCl 2等溶液呈中性，经过思考，设计并进行了以下实验：(1)白色粉末一定不含_，可能含有_。(2)为了确定白色粉末的组成，还需要对无色滤液中呈碱性的物质进行探究。【提出问题】无色滤液中呈碱性的物质是什么？【猜想假设】猜想一：NaOH；猜想二：_；猜想三：Na 2CO3和 NaOH。【进行实验】实验步骤 实验现象 结论(1)取少量该溶液于试管中，滴入_溶液 _(2)静置上述
2、溶液，取少量上层清液于另一试管中，滴入几滴_溶液 _猜想三正确步骤(1)中发生反应的化学方程式为_。【得出结论】白色粉末的成分是_。2(2018 淮安)水垢是日常生活中常见的物质，某兴趣小组收集了一部分水垢主要成分 CaCO3和 Mg(OH)2，不考虑其他成分对实验的影响并对其进行实验探究。【查阅资料】Mg(OH) 2受热易分解，生成 MgO 和 H2O；无水硫酸铜是白色固体，遇水变蓝色。【探究活动一】验证水垢中的 CaCO3和 Mg(OH)2(1)小斌取一定量水垢样品，高温灼烧，将生成的气体依次通过澄清石灰水和无水硫酸铜，观察到澄清石灰水变浑浊、无水硫酸铜变成_色。【得出结论】水垢中含 Ca
3、CO3和 Mg(OH)2。(2)小红提出小斌的实验方案存在明显缺陷，小红的理由是_。【探究活动二】分离水垢中的 CaCO3和 Mg(OH)2小林设计了如下实验流程(部分产物已略去)：2(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_。(2)滤液 A 中的溶质有_(用化学式表示)。(3)加入 MgCl2溶液时，发生反应的化学方程式是_。(4)操作 II 的实验步骤是_。3一次趣味化学活动中，王老师向同学们展示了一瓶标签受损的无色溶液，如图所示。要求同学们进行探究：确认这瓶溶液究竟是什么溶液？【作出猜想】王老师提示：这瓶无色溶液只能是下列四种溶液中的一种：硫酸镁溶液 硫酸钠溶液 硫酸溶液 硫酸铵溶液【查
4、阅资料】常温下，相关物质的溶解度如下：物质 MgSO4 Na2SO4 (NH4)2SO4 H2SO4溶解度 35.1 g 19.5 g 75.4 g 与水任意比互溶(NH 4)2SO4的水溶液显酸性。【实验探究】(1)小明认为根据王老师的提示猜想不正确，原因是_。(2)为确定其他几种猜想是否正确，小明同学设计以下两种实验方案：实验方案 预期实验现象 预期实验结论取少许该溶液于试管中，向其中滴加几滴_溶液溶液中有白色沉淀生成猜想成立用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在 pH 试纸上，并跟标准比色卡对照溶液 pH 小于 7 猜想成立小雅认为小明通过方案得出的结论是不正确的，理由是_。(3)请你设计实验方案，
5、确认该溶液是硫酸铵溶液并完成实验报告：实验操作 实验现象 实验结论取该溶液少许于试管中， _ 猜想成立，该反应的化学3_ 方程式为_类型 2 有关反应后物质成分的探究4(2018 通辽)将一定量的 K2CO3溶液与 BaCl2溶液混合，过滤反应后的混合物。某兴趣小组的同学们欲探究滤液中溶质的组成。请你一同参与探究并回答有关问题：【查阅资料】K 2CO3溶液显碱性；BaCl 2、KCl 溶液显中性。【作出猜想】猜想 1：滤液溶质是 KCl；猜想 2：滤液溶质是_；猜想 3：滤液溶质是 KCl 和 K2CO3。【实验探究】实验操作 实验现象 实验结论取少量滤液于试管中，滴几滴无色酚酞溶液，振荡无明
6、显现象 猜想_不成立另取少量滤液于另一支试管中，滴加 K2CO3溶液 _猜想 2 成立。写出相关的化学方程式：_【问题讨论】小丽同学认为要证明猜想 2 成立也可改用 AgNO3溶液，你认为小丽同学_(填“能”或“不能”)达到实验目的。【反思拓展】实验结束后，组内同学认为 K2CO3是盐而其水溶液却显碱性，这可能与它的水溶液中含有某种微粒有关，该微粒符号是_。5(2017 广东)某同学进行如图两个实验。(1)甲实验中反应的化学方程式为_。(2)乙实验观察到的现象是_，溶液由蓝色变成无色。(3)把甲、乙反应后的溶液倒入同一烧杯，发现有白色沉淀生成。他决定对白色沉淀的成分进行探究。【查阅资料】硫酸钡
7、不溶于酸。【作出猜想】白色沉淀为：._；.Mg(OH) 2和 BaSO4；. Mg(OH)2和MgCO3。4【实验方案】实验操作 实验现象与结论过滤、洗涤白色沉淀备用；向白色沉淀中加入盐酸至过量若沉淀全部溶解，且无其他现象，猜想成立；其化学反应方程式为_。若_且无气体产生，猜想成立。若沉淀完全溶解，_，猜想成立【拓展与思考】如果猜想成立，产生此结果的原因是做甲实验时_；上述白色沉淀的成分不可能出现的组合是 Mg(OH)2、MgCO 3和 BaSO4，原因是_。类型 3 有关物质变质的探究6实验课上，某小组的同学用生石灰进行“化学反应中能量的变化”实验时发现：向块状生石灰中加入适量水后没有明显的
8、温度变化。为确定其原因，进行了如下实验探究。【提出问题】生石灰是否变质？其成分是什么？【查阅资料】氢氧化钙溶解过程中无明显温度变化，与盐酸反应无气体生成。【猜想与假设】同学们认为生石灰样品已经变质，并对其成分作出了如下 4 种猜想：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。【进行实验】同学们将少量样品研碎后，按如图所示过程进行实验。(1)在溶解过程中用温度计测量液体的温度，发现温度计示数升高，说明样品中应该含有_。结论：猜想 1 不成立。(2)滤渣 B 中一定含有_，用
9、化学方程式表示生成该物质的反应：_。结论：块状生石灰表面发生变质；猜想 3 不成立。(3)为验证滤液 C 的成分，进行后续实验。实验操作 实验现象 实验结论_ _ 滤液中溶质为氢氧化钙；5_ 猜想 4 成立，猜想 2 不成立【反思与评价】上述实验过程_(填“能”或“不能”)得出猜想 4 成立、猜想2 不成立的结论，理由是_。类型 4 有关物质性质的探究7(2017 南京)兴趣小组的同学对碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠的某些性质进行相关探究。【提出问题】它们溶液的酸碱性及与酸反应时溶液的 pH 如何变化？【实验探究 1】向等体积、等浓度的碳酸氢钠、碳酸钠和氢氧化钠溶液中，分别加入几滴紫甘蓝汁液，同时
10、用蒸馏水进行对比实验，观察并记录现象如下：液体名称 蒸馏水 碳酸氢钠溶液 碳酸钠溶液 氢氧化钠溶液紫甘蓝汁液显示的颜色 蓝紫色 蓝色 绿色 黄色【查阅资料】pH 7.59 1011.9 1214紫甘蓝汁液显示的颜色 蓝色 绿色 黄色【得出结论 1】三种溶液的碱性由强到弱的顺序为_。【实验探究 2】甲同学在烧杯中加入约 5 mL 稀氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞溶液，此时溶液由_色变为_色。向其中加入稀盐酸，该反应的化学方程式为_。乙同学向一定体积、一定浓度的氢氧化钠溶液中，逐滴加入一定浓度的盐酸，得到 pH变化与时间的关系如图 1 所示。 a 点表示的含义是_。【得出结论 2】从微观角度分析，该反
11、应的实质是_。【实验探究 3】向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中，分别逐滴加入一定浓度的盐酸，得到 pH 变化与时间的关系如图 2、图 3 所示。【交流与反思】 b 点的溶质为_(写化学式)，将图 2 和图 3 的阴影部分进行叠加，发现两者基本重合， c 点的溶质为_(写化学式)。【得出结论 3】通过上述分析，碳酸钠和盐酸的反应过程，可以依次用以下两个化学方程式表示：_、_。【结论与反思】探究溶液的酸碱性及反应中 pH 的变化，可以认识反应的原理及进行的过程。类型 5 有关影响因素的探究68某小组同学在用过氧化氢溶液与 MnO2制取氧气的过程中，发现反应的速率很慢，产生的气泡很少。
12、为此，他们进行了如下探究：【猜想与假设】速率慢、气泡少可能与过氧化氢溶液的浓度有关。速率慢、气泡少可能与 MnO2的质量有关。【进行实验】根据图甲进行如下实验。实验 1：用 26 mg MnO2与 5 mL 不同浓度的过氧化氢溶液进行实验，压强变化如乙中图1。实验 2：用 5 mL 1.5%的过氧化氢溶液与不同质量的 MnO2进行实验，压强变化如乙中图2。【解释与结论】(1)过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式为_。(2)实验 1 得到的结论是_。实验2 的目的是_。欲得出“MnO 2对过氧化氢分解有催化作用”的结论，需要对比_(简要写出实验设想)。【查阅资料】小组同学通过互联网得知：多种物质能催
13、化过氧化氢的分解。【实验探究】实验证明，CuSO 4溶液也能显著加快过氧化氢的分解，CuSO 4溶液主要含有三种粒子(H 2O、Cu 2 、SO )，稀硫酸中含有三种粒子(H 2O、H 、SO )。为了进一步探24 24究 CuSO4溶液中哪种粒子能起催化作用，小组同学作了以下分析和设计。(3)小组同学认为最不可能的是 H2O，他们的理由是_。(4)要证明另外的两种粒子是否起到催化作用，小组同学设计了如下实验，完成探究活动。实验步骤 实验现象 结论a.取一支试管加入 5 mL 5%过氧化氢溶液，然后加入 23 滴稀硫酸溶液几乎没有气泡放出b.另取一支试管加入 5 mL 5%过氧化氢溶液，然后加
14、入 23 滴硫酸铜溶液溶液中有大量气泡放出实验证明，起催化作用的是_7【反思与评价】(5)小组同学在进行实验 1 和 2 制取氧气过程中，发现反应的速率很慢，产生的气泡很少的原因可能是_、_。(6)利用图甲装置探究“温度对过氧化氢分解速率”的影响，是否合理？_。理由是_。类型 6 有关条件、原理或规律类的探究9(原创)2018 年 10 月 27 日，第二架 C919 大飞机第一次试飞成功。C919 大飞机大规模应用了第三代铝锂合金材料。某化学兴趣小组对锂(Li)、铝、锌的金属活动性顺序进行探究，过程如下：【作出猜想】猜想 1：LiAlZn 猜想 2：AlLiZn 猜想 3：ZnLiAl 猜想
15、4：AlZnLi小钱提出猜想_不正确，你认为他判断的理由是_。【查阅资料】锂，银白色金属，号称“稀有金属” ， 由于易被氧化而变暗，故应存放于液体石蜡中。锂原子的结构示意图如右图所示。【设计与实验】小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮后，分别放入三支盛有等量的同种白醋的试管中。实验 实验一 实验二 实验三实验操作实验现象 锂片表面迅速产生大量气泡铝片表面产生气泡较快锌片表面产生气泡较慢实验结论 猜想_正确【交流讨论】(1)用砂纸打磨金属片的目的是_。(2)锂存放于液体石蜡中的目的是_。(3)实验一中，锂与白醋中的醋酸(CH 3COOH)反应生成醋酸锂(CH 3COOLi)和氢气，写出
16、该8反应的化学方程式：_。 【归纳总结】少数不活泼的金属如金、银等在地壳中以单质的形式存在，其余金属都是以化合物的形式存在；镁能在空气中燃烧，而铁只能在氧气中燃烧，而真金不怕火炼。据此分析，比较金属的活动性强弱还可以根据：_；_。10某研究小组为探究“铁钉在不同溶液中锈蚀的速率” ，在相同条件下取同浓度的下列不同溶液用如图 1 装置完成实验，并用手持数据采集器进行测定。回答下列问题：所用溶液 NH4Cl (NH4)2SO4 NH4NO30 min 时氧气浓度(%) 20.8 20.8 20.8500 min 时氧气浓度(%) 15.8 17.0 17.4实验前溶液 pH 5.31 5.53 5
17、.50实验后溶液 pH 7.37 7.99 8.22铁钉表面锈蚀情况 大量铁锈 大量铁锈 大量铁锈(1)铁锈的主要成分的化学式为_。(2)在 NH4Cl、(NH 4)2SO4和 NH4NO3溶液中，铁钉锈蚀过程中上述溶液的酸性均变_(填“强”或“弱”)。(3)上述实验方案是否合理？_(填“合理”或“不合理”)，你的理由是_。(4)铁钉锈蚀的速率还可能与_有关。请设计实验，验证你的猜想：实验操作 预期实验现象及结论_(5)该小组在不同酸碱性溶液中又进行了探究，在相同条件下其测定的实验数据如图2：9上述实验中，氧气浓度下降先陡后缓的原因是_。根据甲、乙图像，请写出三点结论：_。类型 7 拓展创新1
18、1 “数字化实验”丰富了实验研究的方法，它可将实验过程中某些因素(酸碱性、浓度、气压等)的变化以数据、图像的形式呈现出来。(一)探究二氧化碳与水反应方案一 方案二(1)图 1 中可观察到甲试管里的紫色液体变为_色，反应的化学方程式为_。乙试管的作用是_。(2)由图 2 坐标图中的曲线可知，烧杯内溶液的酸性逐渐变_(填“强”或“弱”)。(二)探究蜡烛燃烧的产物(3)如图 3 所示，用注射器在蜡烛外焰部位抽气并振荡，可观察到_，证明反应生成了二氧化碳，反应的化学方程式为_；若将干冷的烧杯罩在火焰上方，观察到_，证明反应生成了水。方案一 方案二(数字化实验)10(4)如图 4 所示，蜡烛在密闭容器内
19、燃烧，同时监测容器内氧气、二氧化碳和水蒸气含量的变化，形成三条曲线如坐标图所示，曲线_ (填“a” “b”或“c”)能够说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳和水。(三)比较块状碳酸钙、粉末状碳酸钙与稀盐酸反应的速率方案一 方案二(数字化实验)(5)写出碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式：_。(6)图 5 中，乙试管里稀盐酸的溶质质量分数 C%应为_%。相比块状碳酸钙，粉末状碳酸钙与稀盐酸的反应更为剧烈，原因是_。(7)按图 6 所示进行实验，倾斜锥形瓶使小试管内的稀盐酸流入瓶中与固体接触发生反应，瓶内气压的变化如坐标图所示。对比分析坐标图中的点_ (填“ a”“b”“c”或“ d”)可知：两个锥形瓶内达到相
20、同的压强时，碳酸钙粉末与稀盐酸反应所需时间更短。参考答案1(1)硫酸钠、硫酸铜 氢氧化钠(2)【猜想假设】Na 2CO3【进行实验】过量氯化钙(或氯化钡) 产生白色沉淀酚酞 溶液变红色Na2CO3CaCl 2= CaCO32NaCl(或 Na2CO3BaCl 2= BaCO32NaCl)【得出结论】Na 2CO3、BaCl 2、NaOH2 【探究活动一】(1)蓝 (2)气体通过澄清石灰水时会带出水蒸气【探究活动二】(1)漏斗 (2)CaCl 2、MgCl 2、HCl(3)MgCl2Ca(OH) 2= Mg(OH)2CaCl 211(4)加入足量水溶解，过滤3 【实验探究】(1)常温下 Na2S
21、O4溶液的溶质质量分数不可能达到 20% (2)NaOH (NH 4)2SO4溶液也呈酸性(3)向试管中加入少量 NaOH 溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 有刺激性气味的气体产生，红色石蕊试纸变蓝(NH4)2SO42NaOH Na2SO42NH 32H 2O= = = = = 4 【作出猜想】KCl、BaCl 2【实验探究】3 产生白色沉淀 BaCl 2K 2CO3= BaCO32KCl【问题讨论】不能 【反思拓展】OH 5(1)Ba(OH) 2Na 2CO3= BaCO32NaOH(2)镁条表面出现红色固体 (3)【作出猜想】Mg(OH) 2【实验方案】Mg(OH) 22HCl=
22、 = MgCl22H 2O沉淀部分溶解 且有气体产生【拓展与思考】滴加的碳酸钠溶液过量 甲反应后的溶液中碳酸钠与氢氧化钡不能共存6 【进行实验】(1)CaO(2)CaCO3 CO 2Ca(OH) 2= CaCO3H 2O(3)取适量滤液 C 于试管中，向其中通入适量二氧化碳，观察 滤液变浑浊【反思与评价】不能 样品中有氧化钙，加水后能和水反应生成氢氧化钙，所以无法证明生石灰样品中含有氢氧化钙7 【得出结论 1】氢氧化钠溶液碳酸钠溶液碳酸氢钠溶液【实验探究 2】无 红 NaOHHCl= = NaClH 2OpH7，恰好完全反应【得出结论 2】氢离子和氢氧根离子结合生成水分子【交流与反思】NaCl
23、、HCl NaCl、NaHCO 3【得出结论 3】Na 2CO3HCl= = NaClNaHCO 3 NaHCO 3HCl= = NaClH 2OCO 28(1)2H 2O2 2H2OO 2= = = = =MnO2 (2)其他条件相同的情况下，过氧化氢的浓度越大，反应越快 其他条件相同的情况下，探究二氧化锰质量对过氧化氢分解速率的影响 过氧化氢质量分数相同，加和不加二氧化锰的两种情况下压强变化的情况(3)过氧化氢溶液中含有水 (4)Cu 2(5)过氧化氢的浓度低 催化剂的量太少(6)不合理 水受热转化为水蒸气导致气压变化9 【作出猜想】3 Al 的金属活动性比 Zn 更强 【设计与实验】11
24、2【交流讨论】(1)除去金属表面的氧化物 (2)隔绝氧气，防止锂被氧化 (3)2Li2CH 3COOH= 2CH3COOLiH 2【归纳总结】金属在地壳中的存在形式 金属与氧气反应的难易程度10(1)Fe 2O3(或 Fe2O3xH2O) (2)弱 (3)不合理 要探究的是铁在不同溶液中锈蚀的速率，而本实验所用样本都是弱酸性的，样本不具有代表性，缺少中性、碱性溶液作对比(4)温度(或氧气的浓度、溶液的浓度等)实验操作 预期实验现象及结论利用上述装置，将相同的打磨后的铁钉分别半浸在等体积、等浓度的氯化铵溶液中，对其中一支试管加热，分别记录它们各自锈蚀的时间铁钉都生锈，加热试管中的铁钉生锈更快，所以铁钉锈蚀的速率与温度有关(5)氧气浓度下降使锈蚀速率变慢，生成的铁锈覆盖在铁钉表面，阻碍铁钉进一步的锈蚀铁钉在酸性溶液中比在中性溶液中生锈快；铁钉在含氯离子的溶液中生锈最快；铁钉生锈先快后慢11(1)红 CO 2H 2O= H2CO3 对照 (2)强(3)石灰水变浑浊 Ca(OH) 2CO 2= CaCO3H 2O烧杯内壁有水雾 (4)bc(5)CaCO32HCl= = CaCl2H 2OCO 2(6)10 反应物之间的接触面积更大 (7) cd
