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(共58张PPT)
专题五　实验与探究
反应后生成物成分的探究
猜想时,可以从以下两方面入手:1.恰好完全反应时,溶质的成分只有生成物;2.某一种反应物过量,注意不会出现反应物同时过量的情况。某一种反应物过量时,溶质的成分为生成物和过量的反应物的混合物。
[例1] (2021云南)小英设计了探究SO2与AgNO3溶液反应的实验。将SO2通入质量分数为1.7%的AgNO3溶液中,反应后过滤得到无色溶液A和白色沉淀B。对体系中有关物质性质分析得知沉淀B可能为Ag2SO3、
Ag2SO4或两者混合物。
[查阅资料] ①Ag2SO4为白色固体,微溶于水;
②Ag2SO3为白色固体,难溶于水,溶于过量的Na2SO3溶液。
[提出问题] 白色沉淀B的成分是什么
[猜想与假设]
猜想一:仅有Ag2SO4;
猜想二:仅有Ag2SO3;
猜想三:　 　。
Ag2SO3和Ag2SO4
[实验探究]
实验操作 实验现象 结论
取少量溶液A于试管中,滴加足量Ba(NO3)2溶液 无明显现象 猜想　 成立
二
[实验结论] SO2与AgNO3溶液反应生成一种酸和沉淀B,反应的化学方程式是　 　。
[拓展延伸]
(1)另取溶液A,滴加足量Ba(NO3)2溶液,无明显现象,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,原因是　 　。
(2)向盛有少量AgNO3溶液的试管里滴入Na2SO3溶液至过量,实验现象是
　 　。
溶液A中含有硝酸银
产生白色沉淀,一段时间后,白色沉淀消失
1.(2022遂宁)同学们为提升化学实验操作技能,在实验室练习如下实验:实验完毕后,小明误将A试管中的物质倒入B试管中,充分振荡后,观察到混合后溶液为无色。小明对该无色溶液的成分产生兴趣并展开
探究。
[提出问题]混合后无色溶液的溶质除酚酞外还有什么
[查阅资料]NaCl溶液、CaCl2溶液显中性。
[猜想与假设]
猜想一:NaCl、CaCl2;
猜想二:NaCl、CaCl2、HCl;
猜想三:NaCl、CaCl2、Ca(OH)2。
经分析猜想三错误,其理由是　 .
　。
混合后溶液为无色,氢氧化钙溶液呈碱性,能使酚酞溶液变红,故不含氢氧化钙
[设计并进行实验]为了验证其余猜想,小明进行了如下实验:
实验操作 实验现象 解释与结论
取少量混合后的无色溶液于试管中,加入锌粒 　 解释实验现象:
　 　(用化学方程式表示)
得出实验结论:猜想二正确
有气泡生成
[反思与拓展]
Ⅰ.有同学提议将上表操作中的锌粒换成另一种药品或用品:
　 　(除金属外),也可得出猜想二正确的实验结论。
Ⅱ.小明误倒后,如果观察到试管底部有白色沉淀,上层清液为红色,则上层清液中一定有的阴离子是　 　(填离子符号)。
紫色石蕊溶液(合理即可)
OH-、Cl-
物质组成及成分的探究
1.明确探究物质组成的原理
(1)固体混合物某成分含量的测定,一般是让该成分完全反应,根据某种生成物的质量,通过化学方程式计算解出结果。
(2)气体混合物成分探究,对于还原性气体组成的探究,用其还原金属氧化物的生成物不同来判定:氢气还原金属氧化物的生成物是水,一氧化碳还原金属氧化物的生成物是二氧化碳。
2.对实验方案或实验装置进行评价或改进
一般根据实验方案中干扰结论验证因素的排除情况进行评价或对实验装置存在的缺陷进行改进。最后,进行数据分析或计算,得出结论或误差分析。
[例2] (2023昆明西山校级二模)近年来,“自热火锅”因为美味又方便,所以备受上班族的喜爱。“自热火锅”带有一个发热包,加水后即可加热食物。某化学兴趣小组对自热包非常感兴趣,便进行如下的
探究:
[提出问题] 验证发热包的成分。
[查阅资料] ①发热包由生石灰、活性炭、铁粉、铝粉、碳酸钠、氯化钠等中的一种或几种组成;
②铝能和氢氧化钠溶液发生反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)和氢气。
[实验探究] 探究一:该兴趣小组设计了如下的实验来验证发热包的
成分:
实验步骤 实验现象 实验结论
①用磁铁靠近适量样品 黑色物质被磁铁吸引(用磁铁吸引至无物质被吸出) 成分中含有铁粉
②将磁铁充分吸附后剩余的粉末分成两份,其中一份加水溶解,加水溶解后用手触摸试管外壁 试管外壁发热 成分中含有生石灰
③将②中的溶液过滤,取少量滤液于试管中,先加入过量稀硝酸,再加入少量的硝酸银溶液 　 成分中含有氯化钠
④将②中另一份粉末放入烧杯中,加入适量的氢氧化钠溶液 产生大量气泡 成分中含有铝粉
产生白色沉淀
探究二:除上述物质外,还可能含有活性炭和碳酸钠,该小组又做了如
下探究:
实验装置 实验操作 实验现象 实验结论
取少量样品于锥形瓶中,逐渐加入稀盐酸至不再产生气泡为止 瓶底有黑色固体剩余 成分中含有活
性炭
　 . 成分中不含有
Na2CO3
澄清石灰水
无明显现象
[实验结论] “自热火锅”的发热包中一定含有生石灰、活性炭、铁粉、铝粉、氯化钠。
[实验反思] 生石灰与水反应放出的热量是发热包主要的热量来源,该反应的化学方程式为　 　。
2.(2023临沧二模)某化学兴趣小组同学做了如图所示的实验。向试管a中滴加一定量的稀硫酸,再滴加硫酸铜溶液时,没有出现蓝色沉淀,得到b溶液。请回答下列问题:
(1)试管a中发生反应的化学方程式为　 　。
(2)为确定b溶液中溶质的成分,做了如下探究。
[提出问题] b溶液中的溶质由什么物质组成
[作出猜想] 甲同学猜想:CuSO4和Na2SO4;
乙同学猜想:CuSO4、Na2SO4和NaOH;
丙同学的猜想:CuSO4、Na2SO4和H2SO4。
[进行讨论] 小组同学一致认为　 　同学的猜想是错误的,理由是
　 　。
乙
硫酸铜和氢氧化钠不能共存
[设计实验] 请完成实验报告:
实验操作 实验现象 实验结论
向b溶液中加入过量的铁丝 　 丙同学的猜想正确
有气泡产生
[反思拓展] 通过以上实验操作及现象,你认为用硫酸铜溶液　 　(填“能”或“不能”)证明稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了反应。
能
对照和对比实验
在对照或对比实验的探究过程中,核心思想是控制单一变量。在进行实验设计时,各变量的数值要遵循单一变量原则,参考已给出的部分实验设计来完成填空。实验的选择、目的、结论也要围绕单一变量来
展开。
[例3] 硬水加热时易产生水垢,很多工业用水需要对硬水进行软化处理。小组同学利用1.5%的肥皂水比较水的硬度。
[查阅资料]硬水含较多可溶性钙、镁化合物;软水不含或含较少可溶性钙、镁化合物。
Ⅰ.探究水的硬度、肥皂水的用量与产生泡沫量的关系
[进行实验]向蒸馏水中加入CaCl2和MgCl2的混合溶液,配制两种不同硬度的硬水。
用蒸馏水和两种硬水完成三组实验,记录如下:
组别 第1组 第2组 第3组
实验 操作 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
混合溶液用量/滴 0 0 0 1 x 1 2 2 2
肥皂水用量/滴 5 10 20 5 10 20 5 10 20
产生泡 沫量 少 多 很多 无 少 多 无 无 少
[解释与结论]
(1)对比②和⑧可知,肥皂水能区分软水和硬水,依据的现象是
　 　。
(2)设计第2组实验时,为控制水的硬度相同,⑤中x应为　 　。
(3)第2组实验的目的是　 　。
(4)由上述三组实验得到的结论是　 .
　。
产生泡沫多少
1
探究水的硬度与产生泡沫量的关系
肥皂水用量相同时,水的硬度越大,产生泡沫越少
Ⅱ.比较不同水样的硬度
[进行实验]用四种水样完成实验,记录观察到泡沫产生时所需肥皂水
的用量。
实验操作 水样 肥皂水用量/滴
市售纯净水 2
煮沸后的自来水 6
自来水 9
湖水 14
[解释与结论]
(5)硬度最大的水样是　 　。
(6)由上述实验可知,能将自来水硬度降低的方法有　 　。
(7)继续实验,发现山泉水的硬度大于自来水的硬度,其实验方案为
　 .
　。
湖水
煮沸
另取5 mL山泉水,滴加肥皂水,记录产生泡沫所需肥皂水量,大于自来水所需肥皂水量,说明山泉水硬度大于自来水
3.茶作为中国的传统饮品,历史悠久。泡茶过程如图所示,某兴趣小组对泡茶效果的影响因素进行探究。
[查阅资料]
①茶多酚是一种白色粉末,略有吸水性,易溶于温水、乙醇等,在碱性环境中不稳定。
②茶汤的滋味取决于茶多酚与氨基酸的协调程度(即酚氨比),酚氨比越小,滋味越好。
[进行实验]
实验1:称取3.0 g龙井茶放入瓷质盖碗中,用150 mL 100 ℃不同种类的水冲泡,5 min后测定茶汤中酚氨比,实验数据如下表:
水的种类 桶装纯净水 天然饮用水 自来水 井水
水的pH 7.6 7.05 7.7 7.02
硬度(煮沸) 0 3.08 3.44 6.43
酚氨比 6.28 6.82 6.13 6.32
实验2:用龙井茶与桶装纯净水配制茶水比为1∶100的茶汤,测定不同水温及浸泡时间下的茶多酚溶解率,数据如图所示。
[解释与结论]
(1)茶树适宜生长在pH范围为4.5～6.5的土壤中,该土壤呈　 　(填“酸性”或“碱性”)。
(2)茶多酚的物理性质有　 　.
(写一条即可)。
(3)实验1中泡出滋味最好的茶汤,对应水的pH和硬度的数据是
　 　。
(4)根据实验2的数据分析,“洗茶”应采用低温水(50 ℃左右)短时间快速冲洗的方法,目的是　 　。
酸性
白色粉末(或略有吸水性或易溶于温水、乙醇)
pH为7.7,硬度为3.44
减少茶多酚的溶解
(5)根据实验2数据,得出的结论是在图示的实验研究范围内,茶水比为1∶100的条件下,　 .
　。
(6)继续实验,比较用瓷质盖碗和玻璃杯泡茶时所得茶汤的滋味,其实验操作是　 .
　,5 min后测定茶汤中的酚氨比。
浸泡时间相同时,浸泡水温越高茶多酚的溶解率越大;浸泡水温相同时,浸泡时间越长茶多酚的溶解率越大
分别称取3.0 g龙井茶放在瓷质盖碗和玻璃杯中,用150 mL 100 ℃自来水冲泡
物质变质的探究
1.作出猜想:关于变质问题在猜想时可从没有变质、部分变质、完全变质入手。没有变质的物质的成分只有原物质,部分变质的情况比较复杂,有原物质、变质生成的物质;完全变质的物质成分只有变质生成的物质。
2.实验验证:实验步骤(试剂选择)、反应现象、实验结论三者之间的对应关系:
[例4] 在清理实验室的药品时,同学们发现一瓶氢氧化钠溶液忘记了盖瓶塞。对于该溶液是否变质,同学们提出了如下猜想:
①“问天”小组的猜想:该溶液没有变质。
②“梦天”小组的猜想:该溶液部分变质。
③“天和”小组的猜想:该溶液全部变质。
三个小组的同学们根据各自猜想,分别进行如下实验:
[实验报告]
小组名称 “问天”小组 “梦天”小组 “天和”小组
药品种类 酸 碱 盐
实验操作
实验现象 有　 　生成 有白色沉淀生成,溶液颜色变红 有白色沉淀生成,溶液颜色不变
实验结论 该溶液已经变质 该溶液部分变质 该溶液　
气泡
全部变质
[解释与结论]
(1)“问天”小组的实验中,能证明该溶液已经变质的化学方程式为
　 　。
(2)“天和”小组的同学们发现“梦天”小组的实验结论错误。他们的理由是　 .
　。
氢氧化钙与碳酸钠反应会生成氢氧化钠,这样无法确定原溶液是否含有氢氧化钠
[反思与评价]
(1)在不改变被检验物质成分的情况下,排除干扰,能帮助我们得出正确结论。
(2)“失之毫厘,差以千里。”科学探究要有严谨的科学态度。
[拓展与延伸] 经过以上探究活动,同学们认为取用药品后,应及时
　 　瓶塞,防止药品变质。
盖好
[实践与应用] 对于同学们发现的这瓶溶液,下列处理方法中正确的是
　 　(填字母)。
A.直接倒入下水管道
B.清洗盛放过植物油的试管
C.检验某氯化钠溶液中是否含有氯化钙
BC
4.某初中化学兴趣小组的同学们利用所学的知识和一些实验用品,围绕着实验室中的一瓶氢氧化钠溶液,展开了一系列的实验探究活动:
[提出问题1]通过所学的知识,同学们已经知道氢氧化钠溶液中的
　 　(填离子符号)能使无色酚酞溶液变为红色。如何设计实验验证这一结论
[实验验证]同学们设计并进行了如图甲所示的实验,通过观察到的实验现象,证明了氢氧化钠溶液中的水分子和　 　(填离子符号)都不能使无色酚酞溶液变为红色,由此验证了问题1中的结论。
OH-
Na+
[讨论交流]氢氧化钠溶液在洁净的空气中可能会变质,请用化学方程式表示出变质的原因:　 　。
[提出问题2]瓶中氢氧化钠溶液是否变质 若变质是否完全变质
[实验与结论]小组的同学们设计并进行了如图乙所示的实验:
步骤一:向溶液A中滴加过量的　 　(填化学式)溶液,溶液中产生白色沉淀,得出这瓶氢氧化钠溶液已变质。
步骤二:向过滤后得到的滤液B中通入CO2气体,观察到液面下导管口有气泡冒出,溶液中　 　,进而得出这瓶氢氧化钠溶液部分变质。
[提出问题3]已变质的氢氧化钠占变质前纯氢氧化钠的质量分数(即氢氧化钠的变质程度)
CaCl2(合理即可)
产生白色沉淀
[深入探究]三位同学分别从瓶中取等质量的溶液进行了相应的实验
(实验过程中不考虑氢氧化钠再与空气中的任何成分发生反应),并将实验步骤及相关数据记录如下表:
项目 甲同学 乙同学 丙同学
实验步骤及相关数据 将所取溶液蒸 干,称量所得固体,质量为 4.26 g 向所取溶液中加入足量的Ba(OH)2溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、干燥、称量,质量为1.97 g 向所取溶液中加入足量的稀盐酸,充分反应,将溶液蒸干,称量所得固体质量为5.85 g
[分析与结论]通过分析发现,任选两位同学的数据,就可以计算出氢氧化钠的变质程度,氢氧化钠的变质程度为　 　%。
老师对同学们的探究意识和不断深入的钻研精神给予了充分肯定!
20
1.(2022昆明)AgNO3可用于制作电影胶片等感光材料。小吉同学在老师的指导下设计实验对AgNO3固体分解的产物进行探究。
[查阅资料]①Ag2O和粉末状的Ag均为黑色固体。
[实验活动]取适量的AgNO3固体于试管中加热,产生红棕色气体和黑色固体。将红棕色气体通过足量NaOH溶液后,有无色气体剩余,用带火星的木条检验该无色气体,观察到木条复燃,则该无色气体的化学式为
　 　。
[提出问题]黑色固体是什么
[猜想与假设]
猜想一:只有Ag;
猜想二:只有　 　;
猜想三:有Ag、Ag2O。
Ag2O
O2
[实验方案]
氨水
实验操作 实验现象 实验结论
取适量黑色固体,加入足量 　 　(填一种试剂),振荡 　 猜想一成立
黑色固体不溶解
[实验拓展]浓硝酸在光照条件下分解的气体产物与AgNO3固体分解的气体产物相同,则浓硝酸在光照条件下发生分解反应的化学方程式为
　 　。
[实验反思] 在实验室中,类似AgNO3、浓硝酸等见光、受热易分解的物质,应保存在　 　(填“棕”或“无”)色试剂瓶中。
棕
2.(2023云南)在古代,井代替江河,聚拢着人气和城乡的繁荣。现在仍有一些地方的人们使用井水。某化学兴趣小组的同学对当地井水的使用情况、硬度及合理利用进行项目式学习。
任务一:调查井水的使用情况
[问卷调查]调查显示部分家庭还在使用井水,主要用于饮用和菜园的浇灌。
任务二:探究井水的硬度
[实验探究]取适量蒸馏水和井水分别倒入两个烧杯中,向两个烧杯中加入等量的　 　,搅拌。蒸馏水中泡沫较多,井水中泡沫较少,浮渣较多,说明井水为硬水。
肥皂水
[查阅资料]有关物质在水中的溶解性表如下(室温):
MgCO3
物质 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
溶解性 可溶 可溶 微溶 不溶 不溶 微溶
[推断预测]根据以上溶解性表推测水垢中还可能含有Ca(OH)2或
　 　。
[进行实验]
实验步骤 实验现象 实验结论
在烧杯中放入少量研碎的水 垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,静置一段时间后,取上层清液于两支试管中,分别编号为① 和②。向试管①中通入CO2 无白色沉淀 产生 　 .
　
向试管②中加入　 . 　溶液 产生白色沉淀 适量的氢氧化钠(合理即可)
水垢中含有碳酸镁,不含氢氧化钙
[实验结论]同学们通过以上实验,确定了水垢的成分。
[拓展延伸]定量研究也是确定物质成分的一种方法。现有一包白色固体,可能由CaCO3、MgCO3中的一种或两种组成。取10 g该固体,加入足量稀盐酸,充分反应后测得生成的气体质量为4.8 g,说明白色固体的成分是　 　。
任务三:井水的合理利用
[小组交流]①有些井水硬度比较大,常年饮用,易患肾结石,所以饮用井水前应将其　 　,既可降低硬度还可杀灭水中的细菌。
CaCO3、MgCO3
煮沸
②某省大部分地区干旱严重,同学们认为可适当开发地下水以缓解缺水问题,但不能过度开采。地下水过度开采会导致　 .
　 (填一条即可)。
[项目总结]通过以上学习,同学们认识到水是人类宝贵的自然资源,应该合理利用。
3.84消毒液是一种高效含氯消毒剂,被广泛应用于衣物漂白和卫生消毒。某实验小组对其进行了研究。
[查阅资料] 84消毒液的有效成分为次氯酸钠(NaClO)。次氯酸钠与H2O反应可生成次氯酸(HClO),次氯酸钠与H2O和CO2反应也能生成次氯酸。次氯酸具有杀菌和漂白的作用。
地面沉降、塌陷(合理即可)
实验一:探究84消毒液的漂白性
取2个相同大小的集气瓶,分别加满84消毒液并放入相同大小的红色布条,进行实验,观察红色布条褪色的时间,如图。
实验二:探究影响84消毒液漂白性的因素
取30 mL 84消毒液倒入烧杯中,测量不同条件下ORP值(ORP数值越
大,84消毒液的漂白能力越强)。
实验序号 浓度(V84消毒液∶V水) 温度/℃ ORP/mV
① 1∶25 3 608
② 1∶25 18 592
③ 1∶25 40 576
④ 1∶25 52 558
⑤ 1∶10 18 577
⑥ 1∶50 18 631
⑦ 1∶100 18 667
量筒、胶头滴管
NaHCO3
(3)实验一,Ⅱ中红色布条褪色时间比Ⅰ的短,原因是　 .
.
　。
(4)实验②⑤⑥⑦的目的是　 　。
(5)依据①～④得出的结论是　 .
　。
探究浓度对84消毒液漂白性的影响
Ⅱ中次氯酸钠溶液接触到空气中的二氧化碳,生成了比Ⅰ更多的次氯酸,Ⅱ中次氯酸浓度更大,漂白速率更快
在浓度相同时,温度越高,84消毒液漂白性越弱
[反思与评价]
(6)由以上实验可知,家庭中使用84消毒液时为了达到更好的漂白效果需注意:　 .
　。
避免用温度过高(使用常温)的水稀释消毒液、将消毒液浓度稀释为1∶100
4.(2020云南)某教师在进行“常见的碱”的教学时做了以下演示实
验:取少量纯净的氢氧化钠固体于50 mL干燥的烧杯中,置于电子天平上。一段时间后,氢氧化钠固体表面出现了液体,天平示数增加。取下烧杯,将其放置在空气中。一周后,向烧杯中加适量水配制成溶液,取少量烧杯中的溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,观察到有气泡冒出。
[交流与解释]
(1)氢氧化钠固体表面出现液体是因为氢氧化钠吸收空气中的水分而潮解。
(2)电子天平示数增加的原因除了吸收水分以外,还有另一个原因是
　 　(用化学方程式表示)。
教师安排某兴趣小组同学对烧杯中的溶液是否还含有氢氧化钠进行了以下探究。
[作出猜想]
猜想一:有氢氧化钠;
猜想二:没有氢氧化钠。
[查阅资料]BaCl2溶液、NaNO3溶液、Ba(NO3)2溶液均呈中性。
[进行实验]小明同学取少量烧杯中的溶液于试管中,滴入几滴无色酚酞溶液,观察到溶液变红,小明同学认为猜想一成立。
[交流与评价]小玲同学认为小明同学的结论不一定正确,原因是
　 　。于是,小玲同学继续进行探究。
[进行实验]
NaOH与变质后的Na2CO3溶液均显碱性,都能使无色酚酞溶液变红
实验操作 实验现象 实验结论
在所做实验后的溶 液中,滴入足量的 Ba(NO3)2溶液 　 猜想一
成立
产生白色沉淀,溶液仍为红色
[反思与拓展]
(1)根据氢氧化钠固体易潮解的性质,可用氢氧化钠固体做某些气体的
　 　。
(2)另取少量烧杯中的溶液进行以下实验,也能证明猜想一成立的是
　 　(填字母)。
A.先加足量稀盐酸,再滴加紫色石蕊溶液
B.先加足量BaCl2溶液,静置,取上层清液,再滴加CuCl2溶液
C.先加足量Ca(OH)2溶液,静置,取上层清液,再滴加酚酞溶液
D.先加足量Ba(NO3)2溶液,静置,取上层清液,再滴加FeCl3溶液
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BD
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