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专题二　实验探究题
课时31　实验探究题(一)
01
题型分析及解题指导
实验探究题是中考的必考题型，它主要以初中化学教材物质的性质以及教材实验为基础设计题目，有时涉及高中内容。在考查学生基础知识的同时，更注重能力的考查。如实验能力(包括实验操作能力以及实验方案设计、实验数据分析等能力)、获取信息能力、分析综合能力、解决问题能力以及文字表达能力等。在做实验探究题时首先要认真审题，找出探究目的，以目的来展开思路，然后结合科学探究的基本要素：提出问题、猜想与假设、设计实验、收集证据、解释与结论、评价与交流等为基点进行思考解答。
(1)提出问题。通常由题目给出。
(2)猜想与假设。能利用已有的知识和经验对猜想进行补充和完善，常根据物质的性质、物质的组成、质量守恒定律中的元素种类不变、优先反应以及过量剩余等思想进行判断。
(3)设计实验。常考查实验操作、药品的选择，答题时可参考上下文格式。
(4)收集证据。对相关实验现象进行记录，并运用图表、化学用语等形式加以表述。主要考查学生描述现象等文字表达能力、化学式及化学方程式等化学用语书写的能力。
(5)解释与结论。能据实验操作、实验现象与实验结论的三层的逻辑关系，可由其中两个推导出第三个内容。题目中给出的查阅资料，往往是解决关键性问题的锦囊！灵活应用。
(6)评价与交流。针对实验原理、装置、步骤等进行可行性分析，或针对实验异常现象或是不严谨之处作出分析和评价。
实验探究题的类型主要有：物质变质的探究、物质成分的探究、物质性质的探究、有关反应因素的探究等。
其中混合物成分的探究是中考的热点，常见题型：固体成分的探究、气体成分的探究、反应后溶液溶质的探究、物质组成元素的探究。
(1)固体成分探究。常涉及的物质有C、CuO、Fe、Fe2O3、NaOH、Na2CO3、CuSO4、CaCO3、BaCO3、Cu(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2、AgCl、BaSO4等常见物质。解题时根据物质的物理性质以及化学性质加以区分。
(2)气体成分探究。常涉及的物质有H2、O2、CO、CO2、CH4、NH3、水蒸气等气体，混合气体的检验时，要注意检验的顺序，以排除干扰。
(3)反应后溶液溶质的探究。反应后的溶质中一定有生成物(可溶)，还应考虑反应物(可溶)是否过量。对于单一反应如Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，反应后的溶质有三种情况：
①___________，②_______和__________，③_______和_________。
对于两个反应的情形，还需从反应物量的角度，综合分析反应是否有先后顺序。
(4)物质组成元素的探究。利用质量守恒定律综合分析。
只有NaCl
NaCl
Na2CO3
NaCl
CaCl2
02
典例赏析
类型1　混合物成分的探究
　　(2023·绥化)有一包白色粉末，可能是NaHCO3、NaCl中的一种或两种。同学们设计了如下两个实验对其成分进行探究。
【定性探究】样品成分验证。
(1)请完善下面的表格。
实验步骤 实验现象 实验结论
步骤一：取适量样品完全溶解在水中，向其中滴加足量稀HNO3 有______产生 样品中含有NaHCO3
气泡
实验步骤 实验现象 实验结论
步骤二：取步骤一反应后的溶液于试管中，向其中滴加____________________溶液 有__________产生 样品中含有NaCl
AgNO3(或硝酸银)
白色沉淀
【定量探究】样品中NaHCO3的质量分数。
【设计实验】装置如图：
【进行实验】
已知：装置B、C、D中药品均足量。
①连接装置并检查气密性，加入a g样品于锥形瓶中
②打开K1，通一段时间氮气后，称量装置B、C的质量分别是a1 g和a2 g。
③关闭K1，打开K2，向锥形瓶中缓慢注入足量稀硫酸，关闭K2
④待锥形瓶中无气泡产生时……关闭K1。第二次称量装置B、C的质量分别是a3 g和a4 g。
【分析讨论】
(2)A中反应的化学方程式是_____________________________________
________。
(3)装置D的作用是__________________________________________。
(4)将④中省略号处的操作补充完整：__________________________。
(5)如果没有步骤②中通一段时间N2的操作，会使测得NaHCO3的质量分数______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
H2SO4＋2NaHCO3===Na2SO4＋2H2O＋
2CO2↑
防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置中
打开K1，再通一段时间N2
偏大
【得出结论】
(6)样品中NaHCO3的质量分数是__________________(用含有相关字母的式子表示)。
　　　　(2023·茂名模拟)广东湛江花卉市场大力推广无土裁培技术进行花卉培育。某无土栽培粉状肥料可能由KCl、NH4NO3、MgSO4、Cu(NO3)2中的一种或几种物质组成。为探究其成分，小明同学设计并完成了如下实验。
【提出问题】肥料的成分有哪些？
【实验探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量固体样品于试管中，加入适量蒸馏水 溶液呈无色 固体中一定没有__________
(填化学式)
②另取少量固体样品，加入少量熟石灰粉末，混合、研磨 ________________________ 固体中一定含有NH4NO3
Cu(NO3)2
产生有刺激性
气味的气体
实验步骤 实验现象 实验结论
③另取少量固体样品于试管中，加入适量蒸馏水，充分溶解，再向其中加入过量氯化钡溶液，静置 产生白色沉淀 固体中一定含有MgSO4
④取③中上层清液，向其中滴加硝酸银溶液和稀硝酸 产生白色沉淀 固体中一定含有KCl
【反思与评价】(1)步骤③中涉及的化学方程式为__________________
__________________。
(2)小红同学认为步骤④的结论不合理，原因是____________________
____________________________________。同学们改进实验后，最终确定了肥料的成分。
MgSO4＋BaCl2===
BaSO4↓＋MgCl2
加入的氯化钡引入了
氯离子，也能与硝酸银结合为氯化银沉淀
【拓展与应用】下列说法错误的是______(填标号)。
A．磷矿粉[Ca3(PO4)2]属于复合肥
B．农业上提倡使用农家肥，合理施用化肥和农药
C．硫酸铵在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响
D．在今后相当一段时间内施用农药仍是最重要的作物保护手段
AC
类型2　反应后物质成分的探究
　　(2023·珠海模拟)某班同学用氢氧化钠溶液和稀硫酸进行中和反应。
(1)在烧杯中加入约5 mL氢氧化钠溶液，滴入几滴无色酚酞溶液，此时溶液呈____色，接着用滴管滴入一定量的稀硫酸，再用玻璃棒搅拌，发现溶液变为无色，该反应的化学方程式为__________________
________________。
红
H2SO4＋2NaOH===
Na2SO4＋2H2O
(2)同学们对反应后溶液中的溶质成分进行探究。
【猜想与假设】
猜想一：只有Na2SO4；猜想二：只有Na2SO4和H2SO4；猜想三：只有Na2SO4和NaOH。
以上猜想中，可以直接排除的是______，理由是________________。
猜想三
反应后溶液为无色
【实验探究】为了验证另外两种猜想，同学们设计如下实验方案：
实验操作 实验现象 实验结论
方案一 取少量反应后的溶液于试管中，向试管中滴加BaCl2溶液 有白色沉淀产生 猜想二成立
方案二 取少量反应后的溶液于试管中，向试管中加入碳酸钠溶液 有气泡产生 猜想二成立
【反思交流】同学们经过讨论认为方案____不合理，理由是________
________________________________。
一
硫酸钠与
氯化钡溶液反应也会生成白色沉淀
【拓展】
(3)借助传感器对氢氧化钠溶液与稀硫酸的中和反应进行研究，实验装置如图1，三颈烧瓶中盛放溶液X，用恒压漏斗匀速滴加另一种溶液。用pH传感器测得三颈烧瓶内溶液的pH的变化如图2，判断溶液X是________，实验进行到60 s时溶液中的溶质为___________________
(填化学式)。
稀硫酸
Na2SO4和NaOH
(2023·深圳)已知H2与菱铁矿(主要成分FeCO3，其他成分不参与反应)反应制成纳米铁粉。某小组进行探究并完成如下实验：
查阅资料：①H2能与CuO反应生成H2O，H2O能使无水硫酸铜变蓝；
②CO2与无水硫酸铜不反应。
(1)某同学探究反应后气体成分，先将反应后气体通入无水硫酸铜，无水硫酸铜变蓝，证明气体中含有________________，再通入足量的澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为______________
___________________。
水蒸气(或H2O)
CO2＋Ca(OH)2
===CaCO3↓＋H2O
(2)对剩余气体成分进行以下猜想：
猜想一：H2　　　猜想二：______　　　猜想三：CO和H2
浓H2SO4的作用：________________________________。
甲中现象：____________________。乙中无水CuSO4变蓝，丙中变浑浊 猜想____正确
CO
干燥气体，防止影响氢气的鉴别
固体由黑色变为红色
三
(3)热处理后的纳米铁粉能够除去地下水中的磷元素，如图所示450 ℃或者550 ℃热处理纳米铁粉的除磷率以及pH值如图所示，分析_____ ℃时以及______(填“酸性”或“碱性”)处理效果更好。
550
酸性
类型3　有关异常现象的探究
　　(2023·汕头模拟)某兴趣小组探究CO2与NaOH溶液的反应。
(1)如图，打开A中活塞，使A中产生的CO2缓慢通入B中，发现B、C中都没有明显现象产生，证明CO2能与NaOH溶液反应，B中反应的化学方程式是________________________________。
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
(2)继续向B中通入CO2，一段时间后发现B中有“白色沉淀”产生的异常现象。同学们将B中物质进行过滤，得到白色固体和无色溶液。
【提出问题】白色固体是什么物质？
【查阅资料】Na2CO3溶液能与CO2反应产生
NaHCO3；NaHCO3溶液、Na2CO3溶液都呈
碱性，NaHCO3溶液不能与BaCl2溶液反应产
生沉淀；Na2CO3、NaHCO3的溶解度曲线如
图所示。
【提出假设】猜想Ⅰ：白色固体是Na2CO3
猜想Ⅱ：白色固体是NaHCO3
猜想Ⅲ：白色固体是_____________________________
Na2CO3和NaHCO3混合物
【进行实验】
同学们将白色固体洗涤、干燥后，分别置于编号为①②的试管中
序号 实验步骤 实验现象 结论
实验1 向试管①中加入稀盐酸 固体全部溶解，有气泡产生 白色固体中含有Na2CO3
实验2 向试管②中加入较多量的水，振荡 固体全部溶解，得到无色溶液 白色固体能溶于足量的水中
序号 实验步骤 实验现象 结论
实验3 向加水后的试管②中先加入过量的BaCl2溶液，再滴入无色酚酞溶液 ______________________________________ 猜想Ⅱ成立
没有白色沉淀产生；
无色酚酞溶液变红色
【反思和拓展】
(3)实验1的结论不正确，理由是_________________________________
___________。
(4)NaOH溶液刚通入CO2时没有沉淀产生的可能原因是____________
_________________________________________________________________________，通入过量CO2产生白色沉淀的原因是_____________
______________________(用化学方程式表示)。
Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应
产生气体
刚通入CO2时
产生的Na2CO3溶解度大(或产生的Na2CO3量少或还没有产生溶解度小
的NaHCO3等)
CO2＋H2O＋
Na2CO3===2NaHCO3↓
(2019·广东)某化学兴趣小组用石灰石和盐酸制取一瓶CO2，验满后，将澄清石灰水倒入集气瓶中，发现没有变浑浊。兴趣小组对这个异常现象进行了探究。
【提出问题】澄清石灰水为什么没有变浑浊？
【查阅资料】(1)CO2过量时，CaCO3沉淀会转化为可溶于水的Ca(HCO3)2；
(2)AgCl不溶于稀硝酸。
【做出猜想】Ⅰ.石灰水已完全变质　Ⅱ._________________________
___
Ⅲ.CO2中混有HCl
【实验方案】兴趣小组用原药品继续制取CO2，并进行探究。
制备CO2的化学方程式为_____________________________________。
二氧化碳过量(或石灰水不
足)
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
步骤 实验操作 实验现象 结论及化学方程式
(1) 取少量澄清石灰水于试管中，加入___________溶液 产生白色沉淀 猜想Ⅰ不成立
(2) 将少量气体通入盛有澄清石灰水的试管中 澄清石灰水不变浑浊 猜想Ⅱ不成立
Na2CO3
步骤 实验操作 实验现象 结论及化学方程式
(3) 将气体通入盛有__ ______溶液的试管中，再加稀硝酸 ______________ 猜想Ⅲ成立。反应方程式为________________
____________________
硝
酸银
产生白色沉淀
AgNO3＋HCl===
AgCl↓＋HNO3
【实验结论】制取的CO2气体中混入了HCl，所以澄清石灰水没有变浑浊。
【交流讨论】要收集纯净、干燥的CO2，需将混合气体依次通入饱和NaHCO3溶液和________。
【拓展思考】回忆课本中收集呼出气体的操作后，同学们尝试用排水法收集一瓶CO2，倒入澄清石灰水后，石灰水变浑浊。你认为该实验成功的原因是________________________________________________
_________(写一点)。
浓硫酸
排水法收集过程中水能吸收HCl，且排水法能收集到
二氧化碳
03
真题演练
1．(2022·广东)侯德榜是我国制碱工业的先驱，为纯碱和氮肥工业的发展作出了杰出贡献。工业纯碱中可能混有少量NaCl，同学们对工业纯碱样品展开探究。
探究一：确定纯碱样品中是否含有NaCl
实验操作 现象 结论
取样品加水溶解，加入过量稀盐酸至反应完全 有______产生 样品中有NaCl
向上述溶液中继续滴加适量AgNO3溶液 有__________产生
气泡
白色沉淀
有同学认为该实验方案有错误，正确方案应选用___(填字母)代替稀盐酸。
a．CaCl2溶液
b．稀硝酸
c．BaCl2溶液
b
探究二：测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数
【方案1】将样品溶解，加入过量CaCl2溶液，搅拌至反应完全。该反应的化学方程式为___________________________________。过滤、洗涤、干燥，称量沉淀的质量，计算Na2CO3的质量分数。
【方案2】如图1所示，取样品于锥形瓶中，加入
足量稀盐酸。反应结束后，根据干燥管增重计算
Na2CO3的质量分数。若结果大于100%，可能的
原因是____________________________________。
CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl
氢氧化钠固体吸收水蒸气或氯化氢气体
【讨论】上述两个方案中，你认为方案____更优。
【拓展】图2为Na2CO3和NaCl的溶解度曲线。为提纯含少量NaCl的纯碱样品，将其浓溶液从t1 ℃冷却至t2 ℃，t1～t2的最优范围是___(填字母)。
a．40～10
b．60～30
c．70～40
一
a
2．(2020·广东)某兴趣小组在学习碳(C)的化学性质时，了解到高温下C与CuO反应生成CO2，C还能使CO2转变成CO。于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
【猜想与假设】C还原CuO时产生的CO2与C进一步反应生成CO，化学方程式：__________________。
【查阅资料】CO不与NaOH、Ca(OH)2及H2SO4反应。
【实验方案】取研细和干燥后的木炭(0.3 g)和CuO(2.0 g)，混合均匀并装入试管，连接装置，高温反应，检验气体。
【实验过程】
(1)由如图装置③中粉末的颜色变化可检验CO，除此之外，还可通过几种装置的组合，由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在，则装置连接的最佳顺序为____→尾气处理(填字母)。
A．①→②→③→④
B．④→①→②→③→①
C．①→④→①→③→②
D．③→④→①→②
B
(2)上述进一步确定CO存在的现象是_____________________________
_____________________(装置③中粉末的颜色变化除外)。
(3)装置③中发生反应的化学方程式是_________________________。
(4)写出CO尾气处理的方法：______________(一种即可)。
前一个澄清石灰水不变浑浊，后
一个澄清石灰水变浑浊
点燃(或收集)
【实验结论】高温下，过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【延伸应用】冬天，室内用炭火取暖时，应注意__________。
保持通风
3．(2023·惠州模拟)某食品包装袋中的脱氧剂可能含有铁粉、碳粉、碳酸钠、氯化钠、氧化铁中的一种或几种，化学实验小组同学为确定其成分，进行了如下探究。
探究Ⅰ：脱氧剂中是否含有碳酸钠？
【实验1】(1)小红取脱氧剂少量于试管中，加入稀盐酸，有气泡产生，小红认为脱氧剂中含有碳酸钠。小刚否定了小红的判断，理由：______________________________。
铁粉也可与稀盐酸反应生成气体
【实验2】(2)小刚改进了实验方案，既验证了脱氧剂中含有铁粉，又将铁粉全部除去，同时没有新物质生成。他的实验方案是__________
________________。
用磁铁吸引
脱氧剂中的铁粉
【实验3】(3)取除去铁粉的脱氧剂于小烧杯中，加入过量的稀盐酸(如图所示)，有气泡产生，反应的化学方程式为______________________
______________，证明脱氧剂中含有碳酸钠。充分反应后，溶液变成黄色，有黑色不溶物残留，说明脱氧剂中还含有物质____________。此时，小烧杯的溶液中含有的阳离子有________ (多选，填字母)。
A．Na＋ B．Fe3＋
C．Fe2＋ D．H＋
Na2CO3＋2HCl===2NaCl
＋H2O＋CO2↑
碳粉和氧化铁
ABD
探究Ⅱ：脱氧剂中是否含有氯化钠？
【实验4】(4)小鹏从实验3反应后的小烧杯中取溶液少量于试管中，滴加AgNO3溶液，观察到______________的现象，小鹏得出了脱氧剂中含有氯化钠的结论。小明则认为这一结论不准确，理由是__________
__________________________________________________________。
产生白色沉淀
反应生成的
NaCl(或剩余的盐酸)也能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀(合理即可)

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