资源简介 (共39张PPT)三、化学探究【例1】 (2023,长沙)“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。小孔同学打开一个使用过的“暖宝宝”内包装,发现黑色固体中掺杂有红棕色物质,于是她把这包固体带到实验室,和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。【查阅资料】①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈;②室温下部分盐的溶解性如上表所示;③“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素。关于物质成分的探究离子 Cl-Na+ 溶 溶 溶 溶Ag+ 溶 不 微 不部分盐的溶解性表(室温)【初步判断】通过阅读标签(如图1),大家一致认为打开“暖宝宝”外包装后,铁粉与空气接触发生缓慢氧化有______热量的现象;其中出现的红棕色固体是________。【提出问题】这包使用过的“暖宝宝”中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠?【进行实验】兴趣小组同学设计下列实验方案并进行实验:组别 实验步骤 实验现象 实验结论实验一 取少量固体于试管中,加入足量稀硫酸 ______________ 固体中有铁粉实验二 取少量固体放在燃烧匙中,用酒精灯加热,上方罩一个内壁沾有饱和的澄清石灰水的烧杯(如图2) 澄清石灰水变浑浊 固体中有活性炭实验三 取少量固体于烧杯中,加入足量水溶解,过滤,往滤液中滴加少量_________溶液 产生白色沉淀 固体中有氯化钠放出氧化铁有气泡产生硝酸银【反思评价】经过反思,小孔同学认为实验二不能得出固体中有活性炭的结论,理由是_________________________________________________________________________________________________________________(写两点即可)。小组同学改进装置后,重新实验,得出固体中有活性炭的结论。【实验拓展】小曾同学认为利用实验三的反应原理还可以测出固体中氯化钠的质量分数。他称取一定质量的固体于烧杯中,加入足量水,__________________________________________________________________________________ (填实验操作),再加入足量实验三所选的溶液,充分反应后经过一系列操作得到固体,并称量质量,最终计算出了氯化钠的质量分数。①酒精燃烧也会产生二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,②温度升高氢氧化钙的溶解度减小,饱和的澄清石灰水也会变浑浊充分溶解后过滤,洗涤烧杯和玻璃棒,洗涤滤渣2~3次,洗净后将洗涤液合并到滤液中1.(2024,宁波模拟)以下是以食品包装袋干燥剂为主题而开展的微项目化学习。【认识干燥剂】(1)生活中常见的干燥剂有生石灰、浓硫酸、氢氧化钠……从食品安全角度考虑,食品包装袋内的干燥剂最有可能是___________。【探秘干燥剂】小科同学对一包久置的生石灰干燥剂成分(如图)进行如下探究:查阅资料:①生石灰会吸收空气中的水分,生成氢氧化钙,氢氧化钙在500 ℃以上会分解为氧化钙和水。②氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应能生成碳酸钙,碳酸钙在900 ℃左右分解为二氧化碳和氧化钙。生石灰(2)为检验样品中是否存在氢氧化钙,小科设计了如下实验:用天平称量少量干燥剂质量为m1,在700 ℃条件下,加热一段时间后,测其质量为m2。若样品中含氢氧化钙,则m1________m2(填“>”“<”或“=”)。(3)为检验样品中是否存在碳酸钙,取样品于试管中,加水后发现试管底部有固体剩余。小科认为样品中一定含有碳酸钙,小丽认为小科的结论不正确,理由是________________________________________________。【项目评价】物质的检验有不同的方案,不同方案中所用试剂的量会影响检验的结果。为此他们设计了如下评价量表。评价等级 优秀 合格 待改进指标 有明显的实验现象,可用感觉器官直接判断 现象不是很明显,但可借助仪器判断 借助仪器也不能判断>氢氧化钙微溶于水,白色沉淀可能是氢氧化钙(4)在检验样品中是否存在氧化钙时,小科设计的方案是取适量样品于试管中,加入少量水振荡,观察现象。这一方案的评价等级是_________。评价等级 优秀 合格 待改进指标 有明显的实验现象,可用感觉器官直接判断 现象不是很明显,但可借助仪器判断 借助仪器也不能判断优秀【例2】 实验小组的同学们在探究NaOH溶液与CuSO4溶液反应的实验时观察到,有的同学产生的蓝色沉淀在静置一段时间后出现少许黑色固体(经测定为CuO),而有的同学却没有,还有部分同学得到的是浅绿色沉淀(经测定为碱式碳酸铜)。针对这一异常现象,同学们对实验现象的影响因素进行了以下探究:【探究1】生成沉淀的颜色与两种反应物的用量有关(1)表中x的值是_______。(2)根据实验数据分析,生成沉淀的颜色及沉淀的转变与__________溶液的用量有关。关于实验中的异常现象探究编号 5%的NaOH溶液/g 10%的CuSO4溶液/g 沉淀颜色 出现黑色沉淀所用时间① 2 2 浅绿色 未出现② 4 2 蓝、绿均有 25 min③ 6 x 蓝色 20 min2NaOH【探究2】蓝色沉淀转变为黑色固体与温度有关(3)用探究1中编号______(填序号)的方法制备三份蓝色沉淀的混合物并对其加热。(4)写出Cu(OH)2蓝色沉淀受热分解的反应的化学方程式:________________________________。(5)根据探究2可得出的结论是__________________________________________。编号 恒温加热 全部变成黑色沉淀所用时间④ 30 ℃ 15 min⑤ 60 ℃ 3 min⑥ 80 ℃ 1 minCu(OH)2在80 ℃时最易分解(合理即可)③2.某同学将制取的二氧化碳通入盛有少量澄清石灰水的试管中,发现“石灰水先变浑浊后又澄清”这一异常现象。【查阅资料】(1)二氧化碳与水、碳酸钙能通过化合反应生成可溶的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2],碳酸氢钙水溶液中存在钙离子和碳酸氢根离子。(2)电导率传感器用于测量溶液的导电性,相同温度下同种溶液离子浓度越大,导电性越强,电导率越大。(3)浊度传感器用于测量溶液的透光率,悬浮物越多则透光率越小,溶液透明时透光率为100%。【实验验证】该同学将二氧化碳持续通入少量澄清石灰水中,用电导率传感器采集数据,得到数据如图乙所示。【分析推理】(1)0~10 s溶液电导率降低的原因是___________________________________________________________________________________________。(2)10 s后浑浊的液体逐渐变清,溶液的电导率上升的原因是________________________________________ (用化学方程式表示)。二氧化碳和氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水,溶液中离子的数量减少,溶液的电导率降低CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2【实验再探究】若同时使用浊度传感器测定溶液的透光率,反应过程溶液透光率与时间变化的曲线如图丙,下列说法正确的是__________。A.AB段溶液透光率小,因为有氢氧化钙固体析出B.BC段溶液透光率上升,因为碳酸钙固体被反应了C.最终溶液并没有完全澄清BC【例3】 碳酸盐和稀盐酸反应能产生二氧化碳,某科学兴趣小组对碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳的快慢进行了探究。【提出问题】在相同条件下,碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳的快慢是否相同?【方案设计】步骤1:分别在注射器中加入相同体积、相同浓度且足量的稀盐酸,在相同试管中分别加入相同质量的碳酸钠和碳酸氢钠固体。步骤2:两位同学同时迅速将注射器中的稀盐酸注入各自试管中,并始终用手按压住注射器的活塞。步骤3:利用“数字化实验”测定试管内的气压变化。关于化学反应速率的探究(1)步骤2中始终用手按压住注射器活塞的目的是_______________________________________________________________。(2)【实验开展】科学兴趣小组利用图甲装置开展实验,得到了如图乙所示的气压变化曲线。在图乙气压变化曲线图中,气压p1大于p2的原因是________________________________________________________________________________。【实验结论】在相同条件下,碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳较快。保持装置内气体体积一定,防止气体体积变化对压强产生影响相同质量的碳酸氢钠和碳酸钠分别与酸反应,前者产生的二氧化碳的质量比后者多【实验反思】科学兴趣小组为进一步寻找碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳较快的原因,继续开展了如下实验:(3)分析表格中的实验现象,解释碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳较快的原因:______________________________________________________________________________________。分组 先滴入酚酞试液 再滴入稀盐酸,溶液颜色变化碳酸钠溶液 红色 红色→浅红色→无色碳酸氢钠溶液 浅红色 浅红色→无色碳酸钠先和稀盐酸反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠再和稀盐酸反应生成二氧化碳3.食品脱氧剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠,发生脱氧反应消耗食品包装袋内的氧气,可延长食品保质期。实验小组探究脱氧反应的发生条件和影响脱氧反应速率的因素。【实验一】探究脱氧反应的发生条件按图1所示装置进行实验,利用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量变化如图2所示。(1)请结合图2分析,集气瓶②中铁粉发生了脱氧反应的依据是________________。氧气含量减小(2)实验一可得出的结论是发生脱氧反应需要铁粉与氧气和_______同时接触。【实验二】探究氯化钠、活性炭用量对脱氧反应速率的影响室温下,利用5 g铁粉和10滴水,改变活性炭和氯化钠的用量(见表),用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量变化,实验结果如图3、图4所示。实验编号 铁粉质量/g 活性炭质量/g 氯化钠质量/g1 5 0 12 5 0.75 03 5 0.75 14 5 1.5 15 5 0.75 2水(3)根据实验1、3、4,小明得出“活性炭越多,脱氧反应速率越快”的结论,请对小明的结论作出评价。_____________________________________________________________________。(4)对比实验2、3、5,可得出的结论是__________________________________________________________________________________________________。实验编号 铁粉质量/g 活性炭质量/g 氯化钠质量/g1 5 0 12 5 0.75 03 5 0.75 14 5 1.5 15 5 0.75 2不正确,实验4活性炭最多,但在实验开始的前几分钟,脱氧反应速率比实验3慢其他条件相同时,氯化钠用量为0 g、1 g、2 g的情况下,随着氯化钠用量的增加,脱氧反应速率加快1.(2024,宁波模拟)“鱼浮灵”是水产养殖的速效增氧剂,其主要成分是过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)。某化学研究小组对“鱼浮灵”的制备、成分测定进行了如下探究:查阅资料:①过碳酸钠有Na2CO3和H2O2的双重性质。②过碳酸钠在异丙醇(有机溶剂)中的溶解度较低。Ⅰ.“鱼浮灵”的制备实验室用Na2CO3与稳定剂的混合溶液和30%的H2O2溶液反应制备过碳酸钠,实验装置如图。(1)反应结束后,停止搅拌,向反应液中加入异丙醇,静置过滤、洗涤、干燥,获得过碳酸钠固体。结合资料信息可知加入异丙醇的目的是____________________________________________。减小过碳酸钠的溶解度,获得更多的产物Ⅱ.“鱼浮灵”的成分定性检测(2)请补充完成下列实验报告中的相关内容。(3)该实验装置中恒压滴液漏斗左侧玻璃弯管的作用是_________________________________。实验序号 实验步骤 实验现象 解释或结论① 取样,加入MnO2粉末,用带火星的木条伸入试管内 木条复燃 含有H2O2② 取样,加入氯化钙溶液 __________________ 溶液中含有Na2CO3有白色沉淀生成调节气压,使液体顺利流下2.(2024,慈溪市一模)某同学将稀盐酸逐滴加入氢氧化钡溶液中(如图甲),无明显现象。为确定反应后溶液中溶质组成,他进行以下实验探究:【建立猜想】猜想①:氢氧化钡过量;猜想②:盐酸过量;猜想③:两者恰好完全反应。【实验设计】方案一:取少量反应后溶液于试管1中,滴入少量无色酚酞试液,溶液不变色,得出猜想①不成立。方案二:用表中步骤进行探究,得出猜想②成立。步骤 实验操作 实验现象Ⅰ 重新取样,滴加少量紫色石蕊试液 变红Ⅱ 继续滴加过量的Na2CO3的溶液 先产生气泡,后产生白色沉淀,溶液由红色变蓝色(1)如图乙描述的是氢氧化钡与盐酸反应的微观过程,请从微观角度分析反应的实质是____________________________________。(2)根据实验结果分析可知图甲中反应后溶液中溶质组成是_________________。(3)他的同学认为方案二中步骤Ⅱ多余,你认为他的同学的理由是:_________________________________________________________________________________________________________。氢离子与氢氧根离子结合成水分子BaCl2、HCl氢氧化钡与盐酸反应生成氯化钡和水,溶液中一定含有氯化钡,步骤Ⅰ中石蕊变红已可以确定溶液中盐酸过量【拓展探究】(4)相同条件下,离子浓度越大,电导率越大。他将某Ba(OH)2溶液平均分成两份置于两个烧杯中并插入电导率传感器(如丙中图1),往其中一份滴加稀硫酸,往另一份滴加盐酸溶液,测得溶液的电导率变化如丙中图2所示。结合材料信息和所学知识分析:曲线_______(填“甲”或“乙”)对应氢氧化钡与硫酸反应。甲3.氢氧化钠与稀硫酸反应是否放出热量?三位同学为探究此问题按下图进行了实验:(1)甲同学按图实验:在烧杯中先加入一定量的稀硫酸溶液,然后再加入适量的氢氧化钠固体,观察到温度计示数变大,于是得到“反应放出热量”的结论。你认为是否正确并说明理由。_____________________________________。(2)乙同学按图实验,可以根据________________________现象证明该反应放出热量。(3)丙同学是将稀硫酸不断地滴入氢氧化钠溶液中,并用数字化仪器测量的数据。由图可知,当反应进行到20 s时溶液中的溶质是______________________。不正确,氢氧化钠固体溶于水放热烧杯中导管2口有气泡冒出氢氧化钠和硫酸钠(4)实验过程中小乐在实验室发现一瓶未密封的KOH固体,对其成分进行实验探究。【查阅资料】①KOH与NaOH的化学性质相似。请用化学方程式解释KOH变质的原因:________________________________(用化学方程式表示)。②K2CO3溶液呈碱性,CaCl2溶液、KCl溶液呈中性。【猜想假设】假设Ⅰ:只含KOH;假设Ⅱ:含KOH和K2CO3;假设Ⅲ:只含K2CO3。【进行实验】【拓展应用】完全变质的KOH也有利用价值,从K2CO3的组成或性质看,K2CO3在农业上可以作为钾肥使用。实验操作步骤 实验现象 实验结论a.取少量样品于试管中,加入足量的稀盐酸 有气泡产生 假设Ⅰ错误b.另取少量样品于试管中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡,静置 产生白色沉淀 猜想Ⅱ正确c.取b中上层清液,滴加无色的酚酞试液 溶液变红CO2+2KOH===K2CO3+H2O4.(2023,温州)为探究影响蜡烛燃烧时间长短的因素,小明进行下图所示实验,步骤如下:①测量A、B、C三个烧杯的容积。②将A烧杯倒扣在点燃的蜡烛上方,立即用橡皮泥密封住烧杯尖嘴口。③记录蜡烛燃烧的时间。④换用B、C烧杯重复步骤②和③,实验结果下如表。(1)本实验研究的问题是蜡烛燃烧时间长短是否受______________的影响。(2)本实验需要用到的测量工具有_______________________________。(3)小明发现B组第三次实验时,橡皮泥未完全封住烧杯尖嘴口。为此,增做了第四次实验,测得蜡烛燃烧的时间为29 s。则B组蜡烛燃烧的平均时间为______s。组别 烧杯容积/mL 蜡烛燃烧的时间/s第一次 第二次 第三次 平均时间A 240 16 18 14 16B 460 27 28 40 C 1020 68 73 69 70氧气多少量筒、胶头滴管、计时器等285.某同学发现一种蜡烛吹灭大约5 s后会重新复燃。于是对这种“吹不灭的蜡烛”产生兴趣并进行如下探究。初步探究:蜡烛复燃的原因【查阅资料】①“吹不灭的蜡烛”烛芯里包裹了一层由铜、铁、镁中的一种金属制成的合金,其着火点为150 ℃。合金中的其他成分化学性质稳定。②蜡烛燃烧时温度约为550 ℃~600 ℃。【进行实验】为确定该合金中金属的成分,同学们展开了以下探究。序号 实验步骤 实验现象 实验结论实验1 取出烛芯内的合金,用砂纸打磨 呈银白色 该金属一定不是____实验2 取少量打磨后的合金于试管中,滴加适量________,观察现象 固体逐渐溶解,有气泡生成,溶液为无色 该金属一定不是铁,而是镁【解释与结论】(1)实验1,可确定合金中的金属不是_______。(2)实验2,加入的试剂是_____________,得出合金中的金属是镁的理由是_____________________________________________________________________________________________。(3)蜡烛吹灭后,又复燃的原因是______________________________________________________________________________。继续探究:蜡烛复燃所需时间的影响因素【进行实验】用棉线(均为12根拧成一股)分别裹上不同质量的金属颗粒和金属粉末,制成直径为0.5 cm的蜡烛,分别记录蜡烛复燃所需时间。铜稀盐酸镁和稀盐酸反应生成的氯化镁溶液无色,铁和稀盐酸反应生成的氯化亚铁溶液是浅绿色蜡烛吹灭后,合金和氧气接触,温度仍然在150 ℃以上,合金燃烧,引燃蜡烛【解释与结论】(4)第1组实验的目的是________________________________________________。(5)对比第1组和第2组实验,得出的结论是________________________________________________________________。【反思与评价】(6)若继续探究蜡烛直径对蜡烛复燃所需时间的影响,其实验方案是________________________________________________________________________________________________________________。组别 第1组(金属颗粒) 第2组(金属粉末) 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥金属用量/g 0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15复燃所需时间/s 未复燃 5 4 9 4.7 持续燃烧探究不同质量的金属颗粒对蜡烛复燃时间的影响其他条件相同时,金属粉末使蜡烛复燃所需的时间比金属颗粒短棉线(均为12根拧成一股)分别裹上相同质量的金属颗粒或金属粉末,制成不同直径的蜡烛,分别记录蜡烛复燃所需时间6.(2024,宁波模拟)“氧烛”常用做潜艇等密闭仓内的紧急供氧设备,使用时按压点火装置,药块中的镁粉持续氧化放热,产生热量使氯酸钠(NaClO3)在二氧化锰的催化下分解产生氧气,化学方程式:2NaClO3 2NaCl+3O2↑。镁粉持续氧化放出的热量可维持至氯酸钠耗尽,生成的氧气经气滤装置后由氧气出口排出,其装置如图甲。查资料可知产氧药块有A、B两种:A药块含有NaClO3和MnO2,并均匀分布金属燃料镁粉,B药块含有NaClO3和MnO2,不含镁粉,如图乙。为探究A、B药块的组合方式对氧烛产氧量的影响,小科进行了以下实验。(1)从反应的基本类型看,分解氯酸钠获取氧气属于_________反应。分解(2)为探究A、B两种药块填充布局方式对产氧量的影响,小科进行了图丙设计。为保障A、B药块中的NaClO3完全消耗,以达到最大产氧量的目的,应选择哪一种结构?并说明理由。___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。内外结构;A层中含有镁粉,B层中不含镁粉。A中的镁粉氧化放出的热量,可以持续并最大限度地提供给B层中的氯酸钠,从而使B层中的氯酸钠也完全分解(3)为探究产氧量与A、B药块的质量配比的关系,小科在保证A、B药块总质量相同的前提下,按不同的质量比进行模拟实验,并绘制出产氧总量随着A药块所占质量比变化的柱状图,如图丁所示。则该实验的结论是:______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)为进一步确定产氧量最高的A、B药块质量比,该如何进一步实验?请简述实验步骤:_______________________________________________________________。在A、B药块总质量相同的前提下,产氧总量随A药块所占质量比的增加,先增大后减小,且在A药块所占质量比为40%时,产氧量最大在A药块的质量比为40%左右,以更小的百分比差值取多组数据,进行多次实验7.(2023,绍兴)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所示,且pH等于11.6时溶液处于饱和状态。通过查阅资料发现:①碳酸钠能与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠(Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3)。②该温度下,饱和碳酸钠溶液的pH为11.6,饱和碳酸氢钠溶液的pH为8.3。③该温度下碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度。根据以上现象和信息,小组同学展开进一步探究。【提出问题】二氧化碳持续通入氢氧化钠溶液中,形成的产物是什么?【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_________________________________________________________________。该温度下,饱和碳酸钠溶液的pH为11.6,此时溶液的pH小于11.6【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。【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,直到pH不再变化二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸呈酸性ac8.(2024,湖州模拟)锰钢(含Fe、Mn、C等)是具有优良金属性能的合金,在生产生活中有广泛的应用。查阅文献得知:①锰是难溶于水的固体。②锰在水溶液中反应常显+2价,使溶液呈肉色。兴趣小组同学为了解Mn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序,进行了如下探究。(1)根据金属活动性顺序(Fe>Cu),对Mn的金属活动性提出了三种猜想:猜想Ⅰ:Mn>Fe>Cu;猜想Ⅱ:Fe>Mn>Cu;猜想Ⅲ:___________________。(2)初步探究:实验序号 操作 现象 结论1 将三种打磨好、粗细质量相同的金属片,分别放入相同的稀硫酸中 放入铁片溶液呈浅绿色,放入锰片溶液为肉色,放入铜片溶液为无色 猜想Ⅲ错误2 将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中 __________________________ 猜想Ⅰ正确Fe>Cu>Mn浅绿色溶液变为肉色溶液(3)进一步探究:兴趣小组同学认为有不同的方法可以比较铁、锰的活动性,兴趣小组又进行了新的探究:在盐酸中加入铁或锰进行反应。实验结果记录如表:①你认为兴趣小组同学想通过_________________________________________来比较铁、锰的活动性。②依据以上实验结果能否推断出锰、铁活动性顺序?_________。实验编号 盐酸的浓度(均取20 mL) 金属(均取2 g) 金属的形状 收集50 mL氢气所需时间/秒① 10% 锰 粉状 70② 10% 铁 片状 120③ 20% 铁 粉状 65比较收集相同体积的氢气所需时间长短不能 展开更多...... 收起↑ 资源预览