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实验探究学案
一、猜想验证类
1、氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某探究小组通过查阅资料得知，氢化钙（CaH2）与水反应生成氢氧化钙和氢气。同学们把一定量的CaH2固体加入Na2CO3溶液中充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。经检验滤渣的成分是碳酸钙。
【提出问题】滤液中溶质的成分是什么
【猜想与假设】
猜想一：NaOH
猜想二：NaOH，Ca（OH）2
猜想三：NaOH， Na2CO3
猜想四：NaOH，Ca（OH）2，Na2CO3
经过讨论，大家一致认为猜想四不合理，请用化学方程式说明理由 。
【实验验证】
实验 现象 结论
一、取滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液 无明显现象 猜想 不成立
二、另取滤液，向其中滴入足量的稀盐酸 猜想三成立
【反思与拓展】
①若向NH4Cl的溶液中加入一定量的CaH2，充分反应，产生的气体是 。
②登山运动员常用CaH2作为能源提供剂，与H2相比，其优点是 。
2、化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动并回答问题。
【查阅资料】天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3－等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢(主要成分为碳酸盐和碱)。有关物质的溶解性见表【提出猜想】水垢的主要成分中一定含有______和_________，可能含有Ca(OH)2和MgCO3(填化学式)。
【设计方案】 实验１：确定水垢中是否含Ca(OH)2和CaCO3
实验步骤 实验现象 结论
　　在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液中加入Na2CO3溶液。 没有白色沉淀产生 ______________________________________________________
实验2：确定水垢中是否含MgCO3
利用下列实验装置，完成实验2探究。其主要实验步骤发下：
称量D、E装置总质量为600.00g，按上图组装后，将2.50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为601.25g(碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响)。
【实验讨论】⑴加入样品前还应____________________，装置B中盛放稀盐酸的仪器名称为_________，装置C的作用是____________________，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是___________________________，装置A的作用是_____________，
A、B装置之间设置干燥装置(填：“要”、“不要”)，_______________________
理由是_____________________________________________________________。
⑵装置B中生成气体的化学方程式为________________________________(只要求写一种)，装置D中的化学方程式为______________________________________。
⑶装置B中生成CO2的质量为______g。通过计算说明水垢中______含MgCO3(填字母)。
A. 一定 B. 一定不 C. 可能 D. 无法确定
计算过程(已知物质相对分子质量 CaCO3：100 MgCO3：84)：
实验3：确定水垢中是否含有Mg(OH)2
另取质量为2.50g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸w g.。结合
以上实验结论，判断w的值满足________________条件时，水垢中一定含有Mg(OH)2
（请通过计算说明)。
3、小明家住在山青水秀的月牙山脚下，几年前，村里为了发展经济，在村边建起一座氮肥厂。近段时间，小明发现村里的井水，在烧水或用碱性洗衣粉洗衣服时，总闻到水里散发出一股与氮肥厂附近相似的刺激性气味。
【作出猜想】 联想到所学的化学知识，小明猜想可能是氮肥厂排出的废水污染了井水。他猜想的依据是 。
【表达交流】 请你根据上述信息帮助小明归纳污染物的化学性质：
(1) ； (2) 。
【设计实验】 为了验证猜想，小明设计了如下实验方案：
(1)从氮肥厂取来氮肥作为样品。
(2)取适量样品放入玻璃杯中，加入井水充分溶解。将所得溶液分为2份。
(3)一份加入碱性洗衣粉，搅拌后闻气味；另一份加热后闻气味。
【反思评价】 小明的实验方案存在着问题，你认为应怎样改进
【获得结论】 小明通过改进后的实验，确认是氮肥厂排出的废水污染了井水。
【探究启示】 目前该村村民还需饮用井水，请你提出一条简便的防治水体污染的方法：
4、 下面是某实验小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
【研究课题】探究草酸晶体受热分解的产物
【查阅资料】
⑴该小组同学通过网络查询，获得草酸及草酸晶体的一些相关知识：
名称 化学式 颜色、状态 溶解性 熔点（℃） 密度（g/cm3）
草酸 H2C2O4 — 易溶于水 189．5 1．900
草酸晶体 H2C2O4 ·2H2O 无色晶体 — 101．5 1．650
⑵白色的无水硫酸铜遇水蒸气会变蓝色
【作出猜想】
第一种：草酸分解产物CO2和H2
第二种：草酸分解产物是CO2、CO和H2O
第三种：草酸的分解产物是 、 (你猜想的产物化学式)
【设计实验】
【实验操作】甲同学按其设计的实验装置(如图1)实验时观察到澄清的石灰水变浑浊了乙同学按图2的装置实验也观察到澄清的石灰水变浑浊了,这些现象证明产物中一定有 ； 无水CuSO4变蓝,证明产物中还有 若产物中有CO,则乙的对应实验现象是 证明CO生成的化学反应方程式是 、____________________________________
【得出结论】若第二种猜想是正确的,请你写出草酸分解的反应方程式
。
【反思评价】乙认为甲设计的实验装置有缺陷:由于试管口向下倾斜,草酸晶体熔点较低,加热到182℃便开始熔化,因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验。请你谈谈装置2的至少两点优于装置1的优点:
。
利用乙设计的装置证明产物中没有H2的方法是：
【交流讨论】丙同学继续查阅相关资料发现：草酸是一种酸，在受热分解过程中有少量升华；草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物。丙同学通过进一步研究，对实验中CO2的检验提出质疑，并提出实验的改进措施，他提出的措施是______________________________
二、实验方案设计类
1、像科学家一样“做科学”——探秘氢氧化钠。实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现样品表面出现了大量的白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品进行了探究。请回答下列问题：
实验证明，这份氢氧化钠已经变质，但不能确定是否完全变质。请从下列药品中选择合适的药剂，探究氢氧化钠是否完全变质。
药品：蒸馏水，酚酞溶液、稀盐酸、氯化钙溶液
你的实验方案是
。
用化学方程式表示该实验中所依据的化学反应原理 。
2、H2O2在常温下分解缓慢，加入MnO2 或水泥块后反应明显加快，若要证明MnO2 和水泥块是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的 ，是否改变。
H2O2 生成O2 的快慢与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究。（只要求提出一种影响H2O2 生成O2 的快慢的因素以及相关假设和实验方案）
【假 设】
【实验方案】
3、2006年1月20日12时17分许，位于仁寿县富加镇的中石油西南油气田分公司富加输气站的出站管线发生爆炸，埋在地下的管线爆炸形成十几米长、两三米深的大坑。几分钟后，该输气站的进站管线也发生爆炸。爆炸共造成8人当场死亡，另有1人送往医院后死亡，4人受重伤。爆炸产生的烟气造成当地空气污染。某课外活动小组的同学准备探究在爆炸现场采集的气体样品中是否含有CO(假设该样品中不含除CO之外的其它能与CuO反应的物质)和水蒸气。
［实验目的］ 确定气体样品中是否含有CO和水蒸气
［查阅资料］天然气的主要成分是甲烷及少量烃类和二氧化碳（CO2）等，基本不含硫，无色、无嗅、无毒、无腐蚀性，具有安全、热值高、洁净和应用广泛等优点。在空气中完全燃烧生成CO2和H2O，不完全燃烧时还生成CO。水的证明一般用无水硫酸铜，无水硫酸铜是一种白色固体，遇水蒸气就会变成蓝色。
［实验仪器］
A B C D E
［问题］
⑴要用较简单的方法收集爆炸现场的气体样品，可选用什么方法？
。
⑵在实验时，上述仪器的连接顺序应该是 。
⑶描述能确认气体样品中含有CO的现象 。
装置D中反应的方程式为 。
⑷从环境保护的角度考虑，你认为该实验是否存在缺陷，如果有，如何改进该实验？(若认为该实验没有缺陷，以下问题不必回答)改进的方法是
。
4、．实验室里某小组正在探究一个问题。根据设计方案，小英向试管中加入2mL氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞溶液，溶液显红色。然后她又用滴管连续滴入一定量的稀盐酸，溶液由红色变为无色。
（1）他们探究的问题是____________（填Ⅰ或Ⅱ）
Ⅰ．酚酞溶液遇酸、碱溶液能显示不同颜色吗？
Ⅱ．酸和碱溶液能发生反应吗？
（2）大家对小英得到的无色溶液继续探究。小斌认为反应后溶液中的溶质是氯化钠，小亮认为溶质有两种，它们是________________________。同学们选择两种不同类别的试剂，根据以下两种方案进行实验后，一致认为小亮的观点是正确的。请你补填下表的空缺。
实验操作 实验现象 实验结论
方案一：取少许反应后的溶液置于试管中，向其中加入________ 小亮的观点正确
三、收集证据类
1、请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
［发现问题］：小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；
小茜发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；
小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好象生了“锈”一般。
［提出问题］：这三种物质“生锈”的原因是什么？
［收集证据］：（１）回忆已有知识：铁生锈的条件是____________________。
（２）查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Ｃu2（ＯＨ）２ＣＯ３（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。
（３）实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：
实验装置
实验现象 铜片不生锈 铜片不生锈 铜片不生锈 铜片生锈且水面附近锈蚀最严重
由实验可知：铜生锈是铜与水、氧气、_____ 等物质共同作用的结果。
［得出结论］:经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与__________________（填物质名称）有关。
［反思与应用］利用所得结论填空：
①请你提出一条延长食品保质期的建议________________________________________。
（4）再提出问题：“铜绿”受热分解后的产物是什么呢？
设计与实验如图：
①对试管内的绿色固体加热，至完全分解。观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色（无水硫酸铜遇水变蓝），C装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。
③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。
综上写出铜绿受热分解化学方程式：
④ 如果将B、C两装置对调，行吗 为什么
，
3.我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，那么二氧化硫与水是否也能反应生成一种酸呢？某实验小组对此进行探究，设计的探究过程如下。请你回答其中的有关问题：
（1）做出假设： ；
（2）设计方案：先验证水能否使蓝色石蕊试纸变色，再验证二氧化硫气体能否使干燥的蓝色石蕊试纸变色，最后验证二氧化硫气体能否使湿润的蓝色石蕊试纸变红，实验装置和药品如图：
（3）查阅资料：你认为该实验小组需要掌握的资料内容中应包括（填序号）
①二氧化硫易溶于水 ②酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③SO2不与浓硫酸反应 ④二氧化硫有毒，能与碱溶液反应生成盐和水。
（4）实验：
①实验过程中装置C内石蕊试纸的颜色始终没有变化，这说明 。
②装置D中胶头滴管中的蒸馏水在二氧化硫气体生成之前滴到蓝色石蕊试纸上，未见试纸颜色发生变化，当有二氧化硫气体通过时发现湿润的蓝色石蕊试纸变红。此现象说明
，此过程中反应的化学方程式为 。
③装置E的作用是 。
（5）结论：根据以上实验操作和现象，原假设 （填“成立”或“不成立”）
2、某校同学对市场上的食品疏松剂进行了如下探究。
实验一：甲小组的同学收集到一包主要成分是小苏打（碳酸氢钠）的疏松剂
⑴ 取样品溶于适量的水中，测得溶液的pＨ大于７。
⑵ 向小苏打样品中滴加盐酸，有大量气泡产生，经检验该气体是二氧化碳。该反应的化学方程式为 。
⑶同学们通过查阅资料，在老师的指导下采用了右图所示装置用小苏打和纯碱做了对比实验。实验中小试管内沾有无水硫酸铜粉末的棉花球变成蓝色，a烧杯中石灰水无明显现象，b烧杯中石灰水了现白色浑浊。试回答：① 在实验结束时，操作上要注意的问题是：
② 由实验⑶可以得出的结论是 。北方农村地区用“碱面”（碳酸钠）蒸馒头时，必须先将面粉发酵（产生一些有机酸）的原因是 。
实验二： 乙小组的同学收集到一包名为“臭粉”的疏松剂，为探究其组成，进行实验：
⑴ “臭粉”为一种白色固体，易溶于水；
⑵ 取少量样品与稀盐酸混合后产生了可以使石灰水变混浊的气体；
⑶ 取少量样品加热后，产生了有刺激性气味的气体；
⑷ 少量样品与氢氧化钠溶液混合后共热，产生了使湿润的红色石蕊试纸变蓝的臭气。
调查后得知，“臭粉”的主要成分是初中化学课本中一种常见的盐。
①你认为该盐是 ，它加热后反应的方程式为
②用“臭粉”作疏松剂的油炸食品放置后再销售和食用的原因可能是 。
③某些小商贩喜欢选用“臭粉”代替“小苏打”作疏松剂的原因可能是 。
实验三：丙小组同学探究小苏打、“臭粉”在制作食品过程中产生气泡的原因
⑴两种疏松剂产生的气体中都含有 。推测产生这种气体的原因有 ； 。
⑵小组的同学将少许面粉加入水中取上层液体用pH试纸测得：pH=7。猜测产生气体的原因是 。
实验四：丁小组的同学在某超市发现一种复合疏松剂——发酵粉，其成分见右表：
成分 所用物质
碳酸盐类 碳酸氢钠
酸性物质 柠檬酸、酒石酸等
疏松剂 明矾
其他成分 淀粉、脂肪酸等
⑴这种疏松剂产生的气体主要是 ；产生这种气体的原因是 和 。
⑵为测定其中碳酸氢钠的质量分数，小组的同学设计了如下实验，其主要实验步骤如下：
Ⅰ.按图组装仪器，将50.0g试样放入锥形瓶中，加入足量某酸溶液；
Ⅱ.测量一定时间内干燥管内物质增加的质量（见下列曲线）；
Ⅲ.待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞B，从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
Ⅳ.再次称量干燥管内物质增加的质量；
Ⅴ.重复Ⅲ和Ⅳ的操作，直至干燥管内物质质量不变。
讨论：
①步骤Ⅰ.加入样品前还应检查 ，所加的酸溶液是 。
②装置乙的作用是 ；从导管A处缓缓鼓入一定量的空气时，装置甲的作用是________________________________________。
③请利用有关数据计算试样中碳酸氢钠的质量分数。（写出计算过程，本小题4分）
四、分析评价类
1、制作糕点常用Na2CO3或NaHCO3做膨松剂。同学们取一种膨松剂，欲探究其成分是Na2CO3还是NaHCO3，设计了以下两个探究方案：
方案一：取适量膨松剂于试管中，加入稀盐酸有气泡冒出，将产生的气体通入澄清的石灰水中，观察现象。
方案二：如右图，向两个大小相同的锥形瓶中各加入30mL溶质质量分数相同的稀盐酸。取两只相同的气球（容积足够大），一只装入足量的膨松剂，另一只装入足量的Na2CO3，套在锥形瓶口，迅速将两只气球中的药品同时倒入锥形瓶中，，观察现象。
从实验原理和判断依据两方面说明上述方案能否达到实验目的。
能否达到目的 说明理由
方案一
方案二
2、我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，那么二氧化硫与水是否也能反应生成一种酸呢？某实验小组对此进行探究，设计的探究过程如下。请你回答其中的有关问题：
（1）做出假设： ；
（2）设计方案：先验证水能否使蓝色石蕊试纸变色，再验证二氧化硫气体能否使干燥的蓝色石蕊试纸变色，最后验证二氧化硫气体能否使湿润的蓝色石蕊试纸变红，实验装置和药品如图：
（3）查阅资料：你认为该实验小组需要掌握的资料内容中应包括（填序号）
①二氧化硫易溶于水 ②酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③SO2不与浓硫酸反应 ④二氧化硫有毒，能与碱溶液反应生成盐和水。
（4）实验：
①实验过程中装置C内石蕊试纸的颜色始终没有变化，这说明 。
②装置D中胶头滴管中的蒸馏水在二氧化硫气体生成之前滴到蓝色石蕊试纸上，未见试纸颜色发生变化，当有二氧化硫气体通过时发现湿润的蓝色石蕊试纸变红。此现象说明
，此过程中反应的化学方程式为 。
③装置E的作用是 。
（5）结论：根据以上实验操作和现象，原假设 （填“成立”或“不成立”）
3、下图为常见的实验装置（用途不一），根据下列要求回答问题，装置可重复使用。
提示：H2 + CuO Cu + H2O，无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
（1）将含有水蒸汽的氢气干燥后还原氧化铜，则该气体先要通过装置
（2）如果要验证混合气体由H2、CO组成，则需要连接的仪器顺序为 。
（3）如果要验证混合气体由CO、CO2组成，则需要连接的仪器顺序为 。
（4）如果要验证混合气体由H2、H2O组成，则需要连接的仪器顺序为 。
（5）如果要验证混合气体由CO2、CO、H2组成，则需要连接的仪器顺序为
CuO
Ca(OH)2溶液
NaOH溶液
无水硫酸铜
浓硫酸
亚硫酸钠
固体
二氧化硫
制取装置
硫酸
浓硫酸
干燥的蓝色
石蕊试纸
氢氧化钠
溶液
蒸馏水
后续装置略
疏松剂
浓硫酸
甲
乙
B
NaOH溶液
A
碱石灰
0 30 60 90 120 时间/s
干燥管增加的质量/g
10
20
30
亚硫酸钠
固体
二氧化硫
制取装置
硫酸
浓硫酸
干燥的蓝色
石蕊试纸
氢氧化钠
溶液
蒸馏水

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