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二、数字化实验
【题型特点及解题方法】
数字化实验试题是近年来出现的一种新题型,试题以现代化的新型实验技术手段——数字化实验为载体,将传统文字叙述的数据信息以数字化实验得到的曲线和数字呈现,类似但不同于坐标图像题。
题目常以某一实验过程中氧气或CO2的含量、气体的压强、溶液的pH、溶液的温度等随时间的变化曲线为切入点,利用传感器导出的数据建立坐标,使实验现象数字化、图像化、可视化,从而将化学实验过程中的微观变化从定性描述升华到定量分析。
由于同一时间段内会产生多种变化因素,可从多个角度设置问题进行考查,因此同一坐标下可呈现一条或多条变化曲线。现阶段该类试题难度普遍不大,重点考查学生观察和识别图形、表格并分析推理化学反应本质的能力。
解答该类试题,可根据化学实验原理,依据实验过程和实验导出的不同曲线图,分析相关量的变化本质,从而得出实验结论、分析实验现象或产生某种现象引发的原因等,最后用规范的化学语言解答相关问题。
【典题练习】
1.(2022呼和浩特)小组同学用压强传感器研究蒸馏水或NaOH溶液吸收CO2的效果。注射器内各装有等体积的液体,同时等速度注入各自锥形瓶中,一段时间后,同时振荡锥形瓶。下列说法不正确的是( )
A.曲线1表示注入蒸馏水后装置内的压强变化
B.0～t1 s段压强变化的主要原因是注入液体后气体被压缩
C.t1～t2 s段压强变化的主要原因是振荡锥形瓶,使反应进行更充分
D.对比曲线1和曲线2,可说明NaOH溶液吸收CO2的效果比蒸馏水吸收CO2的效果好
C
A.光照前,容器内已有O2
B.反应过程中,溶液酸性不断增强
C.反应前后氯元素的化合价不变
D.该实验说明HClO化学性质不稳定
C
3.(2023连云港)在三颈烧瓶中用排空气法收集CO2气体,然后将三颈烧瓶与盛有盐酸、NaOH溶液的注射器和压强传感器密封连接(如图甲)。检验气密性后,在t0时快速注入一种溶液,t2时快速注入第二种溶液,测得瓶内压强随时间变化曲线如图乙。下列说法中正确的是( )
C
A.t0时注入的溶液是盐酸
B.t1前压强减小对应的反应示意图如图丙所示
C.t1～t2期间压强不变且大于0可证明收集的CO2气体不纯
D.t2后压强增大的原因是NaOH溶液与盐酸发生中和反应
甲 乙 丙
4.(2023三明三元区模拟)将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中,用传感器探究反应过程中压强和温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
B
5.(2023无锡惠山区模拟)某同学在图甲三颈瓶中加入一定量的暖宝宝原料(主要成分为铁粉和炭粉),并滴加几滴水,分别用压强、氧气浓度和温度三种数字传感器绘制出数据变化图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
C
A.曲线Ⅰ为氧气变化曲线
B.曲线Ⅱ为温度变化曲线
C.曲线Ⅰ、Ⅱ开始上升是因为铁缓慢氧化放热
D.如果暖宝宝原料足量,压强可降至0
甲 乙
6.(2023成都) 溶解氧一般指溶解于水中的氧气。用实验装置测定河水、喷泉水及自来水的溶解氧数据如图。下列相关分析正确的是( )
D
A.a为自来水,b为喷泉水
B.空气中氧气含量不影响溶解氧的含量
C.自然界里河水中溶解氧的含量不发生改变
D.管材选择可能会影响自来水输送中溶解氧的含量
实验装置
7.(2023吉林)化学实验也要“数字化”。利用氧气浓度传感器,进行如下实验。
(1)如图甲,打开传感器开关,实验进行至170 s时绘制出图乙中曲线AB段,接下来用手给塑料瓶外壁加热130 s左右,绘制出曲线BC段,对比曲线AB段和BC段,分析推理氧分子具有的特征是　 .
　。
甲 乙
氧分子在不断地运动,温度升高时氧分子运动速率加快
(2)300 s时松开手,停止加热,立即翻转使瓶口向下,绘制出曲线CD段,观察到氧气浓度比曲线AB段降低较快,分析推理氧气具有的物理性质是
　 　。
密度大于空气
8.中和反应是一类重要的化学反应,化学兴趣小组做了如下实验:
观察到试管①③中共同的明显现象是　 　,试管②中没有明显现象。
【提出问题】试管②中没有明显现象,是否发生了反应
难溶性固体溶解
【实验探究】
(1)化学兴趣小组取少量实验后试管②中的溶液,分别放入a、b两支试管中,向a试管中滴入酚酞溶液,观察到了　 　(填写现象),证明了稀盐酸和氢氧化钠溶液一定发生了化学反应,为进一步探究试管②反应后溶液中溶质成分,还可以向试管b中加入下列物质中的　　(填字母)。
A.Zn　B.Fe(OH)3　C.FeCl3　D.AgNO3
溶液未变红色
AB
(2)化学兴趣小组又利用pH传感器探究稀盐酸和氢氧化钠溶液的反应过程。实验操作和测定结果如图所示:
①该实验中,乙溶液是　 　;
②加入甲溶液6 mL时,烧瓶中溶液的溶质成分为　 　(填化学式);
③根据该实验测定结果,判断发生化学反应的依据是　 .
　。
稀盐酸
HCl和NaCl
溶液pH由小于7变成等于或大于7
9.(2023杭州)碳捕集是实现“碳中和”的措施之一,其中一种方法是用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳。某探究小组将二氧化碳持续通入氢氧化钠溶液中,并利用传感器实时测定氢氧化钠溶液吸收二氧化碳后溶液的pH,装置如图甲所示。溶液的pH随时间变化情况如图乙,且pH等于
11.6时溶液处于饱和状态。
甲
【建立假设】假设1:只有碳酸钠;
假设2:碳酸钠、碳酸氢钠;
假设3:只有碳酸氢钠;
假设4:……
小敏根据图乙曲线判断假设1不成立,理由是　 .
　。
【实验过程】继续通入二氧化碳,溶液的pH随时间变化情况如图丙。
该温度下,饱和碳酸钠溶液的pH为11.6,此时pH小于11.6
【实验结论】小敏根据图丙曲线认为二氧化碳持续通入氢氧化钠溶液后的最终产物是　 　。
【交流评价】
(1)小金认为该曲线还不能确定最终产物。因为pH可能还未呈稳定状
态,接下去的操作是　 　。
(2)小兴受小金的启发,猜测最后溶液可能呈酸性,他猜想的依据是
　 　,所以建议小组同学继续展开探究。
碳酸氢钠
继续通入二氧化碳气体,直至pH不再变化
二氧化碳与水反应生成的碳酸呈酸性
10.(2023广州)通过观察和实验等方法获取证据是科学探究的重要环节。
(1)向少量Fe(OH)3沉淀中加入稀盐酸,观察到　 .
　,可判断发生了反应。
(2)向Ca(OH)2溶液中通入CO2,观察到　 　,可判断发生了反应。
(3)向氢氧化钙溶液中滴加稀盐酸,无明显现象。两位同学欲获取反应发生的证据。
①甲同学向滴有酚酞溶液的氢氧化钙溶液中,逐滴滴加稀盐酸至足量,溶液由红色变成无色,证明溶液中　 　,可判断Ca(OH)2与HCl发生了反应。
固体溶解或溶液由无色变为黄色
溶液变浑浊
氢氧化钙消失了
②乙同学将氢氧化钙溶液与稀盐酸混合,然后检验了混合液中含有Ca2+和Cl-,他据此认为Ca(OH)2与HCl发生了反应,且生成了CaCl2。你认为乙同学是否找到了反应发生的证据 请说出你的观点并阐述理由:
　 .
　。
没有找到反应发生的证据;因为氢氧化钙溶液中有钙离子、盐酸中有氯离子,混合后即使不反应也会存在钙离子和氯离子
(4)如图a所示,向NaOH稀溶液中缓缓通入HCl气体,测定该过程中溶液导电能力的变化,实验结果如图b。(溶液体积、温度的变化可忽略)
①分析A→B段变化,其他条件相同,导电能力:OH-　　(填“>”“<”或“=”)Cl-。
②分析B→C段变化,溶液的导电能力除了与离子种类有关,还与
　 　有关。
>
a b
离子的浓度
11.(2023凉山)CaCl2可用于冷冻剂、干燥剂、融雪剂、医药及冶金工业等。化学兴趣小组在完成实验室制取二氧化碳的实验后,欲对剩余废液的组成进行探究,并制订回收CaCl2的方案。
【提出问题】实验室制取二氧化碳后的废液中含有哪些溶质
【猜想与假设】
猜想一:CaCl2。
猜想二:CaCl2和HCl。
【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
【探究活动一】取少量废液等分成2份,甲、乙两组同学分别利用其中一份进行如下探究:
甲组同学向废液中滴加紫色石蕊溶液,溶液变成　 　色,证明猜想二成立。
乙组同学用图甲装置进行实验,将80 mL一定质量分数的碳酸钠溶液逐滴加入废液,测得数据如图乙。
红
甲 乙
【数据分析】乙组同学对图乙数据进行讨论分析,证明猜想二成立。
Ⅰ.a点的实验现象为　 　。
Ⅱ.b点发生反应的化学方程式为　 　。
Ⅲ.c点对应溶液中全部溶质的化学式为　 　。
【探究活动二】丙组同学提出直接蒸发溶剂可从剩余废液中回收纯净CaCl2,理由是　 　。
【交流与反思】甲组同学认为丙组同学提出的方法会对空气造成污染。在不借助其他试剂和仪器的情况下,除去废液中对空气造成污染的物
质,建议最好先在废液中加入下面的　 　(填字母)。
A.CaO　　B.Ca(OH)2　　C.CaCO3
有气泡产生
NaCl、Na2CO3
盐酸易挥发
C
谢谢观赏！

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