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专题五　实验探究题
第二部分
2024
初中毕业综合练习册
CHU ZHONG BI YE ZONG HE LIAN XI CE
内容索引
01
02
题型概述
分类突破
题 型 概 述
实验探究题是安徽中考必考题型,近三年在试卷第16题考查,分值为9分,试题贴近初中教材,均以教材实验为主线进行项目式探究,培养学生发现问题、解决问题的能力。安徽中考近几年实验探究题考查的主要内容有①物质性质(二氧化碳、金属、酸、碱、盐的化学性质)和物质变质的探究;②物质成分的探究;③化学反应的影响因素的探究(影响金属与酸反应快慢的因素、催化剂对化学反应的影响、影响催化剂催化效果的因素等);④铁生锈和燃烧条件的探究等。
安徽中考实验探究题以“重视基础、关注探究、联系实际、促进发展”为原则,主要培养学生科学探究能力、获取与处理信息从而得出结论构建模型的能力、自主学习能力以及解决问题的能力。通过基本实验及其原理分析和科学探究,考查创新意识和实验能力。凸显实验情境的创设,体现多角度、创新性认识和理解化学实验,注重对学生学习过程以及实践中的科学严谨态度的考查,落实学生科学探究与实践的核心素养。
预计2024年安徽中考对这部分内容的考查仍以项目式探究为主。命题时可能会以课本基础知识和教材实验情境为载体,突出考查探究金属、酸、碱、盐等物质的性质以及影响化学反应速率的因素。
分 类 突 破
类型1
物质成分的探究
例1(2023·四川乐山)碳酸钠是生活中常用的盐,其水溶液呈碱性。某同学在完成教材十一单元“碳酸钠溶液与稀盐酸反应”的实验后(如图),对所得溶液溶质的成分进行如下探究。
【猜想假设】
猜想Ⅰ:溶质只有NaCl;
猜想Ⅱ:溶质有NaCl和　　　　　　　;
猜想Ⅲ:溶质有NaCl和Na2CO3。
【实验探究】
实验操作 实验现象 实验结论
实验1:取少量溶液于试管中,并向试管中加入一小段镁条 猜想Ⅱ不正确
实验2:取少量溶液于试管中,滴加CaCl2溶液 有白色沉淀产生 猜想　　　　正确
【反思讨论】
(1)实验2中发生反应的化学方程式为 　。
(2)某同学认为只要实验2中有白色沉淀产生,不需要实验1就可以判断猜想Ⅱ不正确,其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)向碳酸钠与稀硫酸反应后的溶液中进行下列操作,其现象一定能证明碳酸钠过量的是　　　　　　(填字母)。
a.加入少量酚酞溶液后,溶液呈红色
b.继续加入稀硫酸,产生气泡
c.加入氢氧化钡溶液产生白色沉淀
d.加入少量铁屑后无气泡产生
答案 【猜想假设】HCl
【实验探究】实验1:无明显现象
实验2:Ⅲ
【反思讨论】(1)CaCl2+Na2CO3══CaCO3↓+2NaCl
(2)HCl和Na2CO3不能共存
(3)ab
解析 【猜想假设】碳酸钠溶液与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,若碳酸钠溶液与稀盐酸恰好完全反应,反应后溶质只有NaCl。若稀盐酸过量,则反应后溶质有NaCl和HCl;若碳酸钠过量,则反应后溶质有NaCl和Na2CO3。
【实验探究】实验1:取少量溶液于试管中,并向试管中加入一小段镁条,镁条与稀盐酸反应生成氢气。猜想Ⅱ不正确,说明没有盐酸,故观察到的实验现象是无明显现象。
实验2:取少量溶液于试管中,滴加CaCl2溶液,CaCl2溶液与碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钙。实验中观察到有白色沉淀产生,说明溶质有碳酸钠,故猜想Ⅲ正确。
【反思讨论】(1)实验2中是CaCl2溶液与碳酸钠溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,反应的化学方程式为CaCl2+Na2CO3══CaCO3↓+2NaCl。
(2)碳酸钠溶液与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,则只要实验2中有白色沉淀产生,不需要实验1就可以判断猜想Ⅱ不正确,其理由是HCl和Na2CO3不能共存。
(3)a.碳酸钠溶液呈碱性,能使酚酞溶液变红,向反应后的溶液中加入少量酚酞溶液后,溶液呈红色,说明溶液中含有碳酸钠;b.碳酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水,向反应后的溶液中继续加入稀硫酸,产生气泡,说明溶液中含有碳酸钠;c.碳酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水,氢氧化钡溶液与硫酸钠反应生成白色沉淀硫酸钡,则向反应后的溶液中加入氢氧化钡溶液产生白色沉淀,不能证明溶液中含有碳酸钠;d.加入少量铁屑后无气泡产生,说明反应后的溶液中无稀硫酸,不能证明溶液中含有碳酸钠。
对应练1(2023·内蒙古赤峰)人被蚊虫叮咬时,蚊虫向人的皮肤“注射”了“蚁酸”,使叮咬处红肿痛痒。化学兴趣小组的同学们对蚁酸产生了浓厚的兴趣,决定对其进行探究。
【提出问题】蚁酸的成分是什么 具有什么性质
【查阅资料】蚁酸是一种有机酸,化学名称叫甲酸,化学式为HCOOH;蚁酸在隔绝空气并加热的条件下会分解生成两种氧化物。
【实验探究】
(1)向盛有蚁酸溶液的试管中滴入几滴紫色石蕊溶液,观察到溶液变成红色,说明蚁酸溶液呈　　　　　　(填“酸”或“碱”)性。
(2)小亮同学根据蚁酸中含有　　　　　　　元素,推测出蚁酸分解生成的氧化物之一是H2O。
(3)小亮同学对蚁酸分解生成的另一种氧化物提出猜想:Ⅰ.该氧化物是CO2;
Ⅱ.该氧化物是CO。
他将蚁酸分解产生的气体通过如图实验装置进行验证:
实验过程中,装置甲中无明显现象,则猜想Ⅰ　　　　　　　　　(填“成立”或“不成立”);若猜想Ⅱ成立,则装置丁中的现象是　　　　　　　　　;装置丙中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。
【讨论交流】
(4)从环保角度分析,该装置存在的明显不足是　　　　　　　　　。
【拓展延伸】
(5)甲酸(HCOOH)中碳、氢、氧三种元素的原子个数比为　　　　　　,质量比为　 。
(6)为缓解蚊虫叮咬的痛痒,可在叮咬处涂抹下列物质中的　　　　　(填字母)。
A.苏打水
B.肥皂水
C.醋酸
答案 (1)酸
(2)氢、氧
(3)不成立　澄清石灰水变浑浊　Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
(4)缺少尾气处理装置
(5)1∶2∶2　6∶1∶16
(6)AB
解析 (1)酸性溶液能使紫色石蕊溶液变红,则向盛有蚁酸溶液的试管中滴入几滴紫色石蕊溶液,观察到溶液变成红色,说明蚁酸溶液呈酸性。
(2)根据质量守恒定律,反应前后元素的种类不变,根据蚁酸中含有氢、氧元素,推测出蚁酸分解生成的氧化物之一是H2O。
(3)实验过程中,装置甲中无明显现象,说明气体中不含二氧化碳,则猜想Ⅰ不成立;若猜想Ⅱ成立,说明蚁酸分解生成的另一种氧化物为CO,丙装置中一氧化碳在高温下和氧化铁反应生成二氧化碳和铁,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,故装置丁中的现象是澄清石灰水变浑浊,装置丙中发生反应的化学方程式是Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。
(4)一氧化碳有毒,排放到空气中会污染空气,从环保角度分析,该装置存在的明显不足是缺少尾气处理装置。
(5)根据元素的质量比=元素的相对原子质量×原子个数之比,甲酸(HCOOH)中碳、氢、氧三种元素的原子个数比为1∶2∶2,质量比为12∶(1×2)∶(2×16)=6∶1∶16。
(6)由上可知,蚊虫叮咬后的蚁酸显酸性,所以可以选择一些弱碱性物质与酸性物质反应,以减轻痛痒。A.苏打水显弱碱性,可用于涂抹蚊虫叮咬处,减轻痛痒;B.肥皂水显弱碱性,可用于涂抹蚊虫叮咬处,减轻痛痒;C.醋酸溶液显酸性,不能用于涂抹蚊虫叮咬处,减轻痛痒。
对应练2(2023·山东潍坊)镁被誉为“国防金属”,在航空母舰、舰载机、导弹等武器中应用广泛。某化学学习小组观察镁与硫酸铜溶液反应时,产生大量无色气体,同时有蓝绿色不溶物和棕褐色不溶物生成。学习小组对生成物展开以下探究:
(1)【实验一】探究无色气体的成分
【查阅资料】部分盐溶于水后,能与水分子作用解离出H+或OH-,使溶液显酸性或碱性。
【作出猜想】根据文献资料和元素守恒,对气体成分作出如下猜想:
猜想1:SO2;猜想2:O2;猜想3:　 。
【实验探究】小组成员按如图装置进行实验:
实验步骤 实验现象 实验结论
①扇闻导管口气体的气味 无明显气味 猜想1不成立
②　　　　　 带火星的木条不复燃 猜想2不成立
③用燃着的木条靠近肥皂泡 肥皂泡破裂,燃烧,发出爆鸣声 猜想3成立
【深化探究】分别测量上述硫酸铜溶液和相同溶质质量分数的硫酸钠溶液的pH,发现硫酸铜溶液的pH=4,硫酸钠溶液的pH=7。
【结论】硫酸铜溶液显酸性,是由　　　　　　(填微粒符号)与水分子相互作用的结果;金属镁能与溶液中的H+反应生成H2。
(2)【实验二】探究蓝绿色不溶物的成分
【查阅资料】碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]为绿色固体,不溶于水但能溶于酸。
【作出猜想】猜想1:Cu(OH)2;
猜想2:Cu2(OH)2CO3;
猜想3:Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3。
【实验探究】
向蓝绿色不溶物中滴加足量稀硫酸,不溶物溶解,无气泡产生。则猜想
　　　　　　(填数字)错误。小明同学结合初中所学知识,认为猜想1也不合理,理由是　　　　　　　　 　　　　　　　。
【查阅资料】某种碱式硫酸铜[Cu2(OH)2SO4]为蓝绿色固体,不溶于水能溶于酸。
【设计实验】请你帮助小明设计方案,验证蓝绿色不溶物中含有Cu2(OH)2SO4。简述实验操作及现象(可供选择的试剂:稀盐酸,稀硫酸, BaCl2溶液) 　。
(3)【实验三】探究棕褐色不溶物的成分
【查阅资料】
①棕褐色不溶物成分较为复杂,为Cu、CuO和Cu2O中的不确定组成;
②Cu2O不溶于水,能与稀硫酸发生反应:Cu2O+H2SO4══Cu+CuSO4+H2O。
【实验探究】取少量棕褐色不溶物于试管中,滴加稀硫酸至过量,溶液变蓝,试管底部有亮红色固体。
【交流讨论】对棕褐色不溶物成分的推测较多,以下为其中两位同学的讨论:甲同学认为一定有Cu2O,乙同学反对该观点,认为没有Cu2O,而是
　　　　　(填化学式),也能产生上述实验现象,理由是 (结合化学方程式和必要的文字说明)。
答案 (1)【作出猜想】H2
【实验探究】②将带火星的木条放在导管口
【结论】Cu2+
(2)【实验探究】2、3　Cu(OH)2能与酸性物质反应
【设计实验】先将蓝绿色不溶物溶于足量稀盐酸中,再向其中滴加少量BaCl2溶液,产生白色沉淀,证明蓝绿色不溶物中含有Cu2(OH)2SO4
(3)【交流讨论】Cu、CuO　CuO+H2SO4══CuSO4+H2O,溶液变蓝,铜不与稀硫酸反应,试管底部有亮红色固体
解析 (1)【作出猜想】根据文献资料和元素守恒可知,反应前有氢元素,则猜想3为H2;【实验探究】②实验现象是带火星的木条不复燃,则实验步骤为将带火星的木条放在导管口;【结论】Na2SO4溶液pH=7,说明 与水不反应,所以CuSO4溶液显酸性是Cu2+与水分子相互作用的结果,金属镁与溶液中的H+反应生成H2。
(2)【实验探究】碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]为绿色固体,能与酸反应生成二氧化碳气体,故向蓝绿色不溶物中滴加足量稀硫酸,不溶物溶解,无气泡产生,则猜想2、3错误;Cu(OH)2能与酸反应,故小明认为猜想1也不合理,理由是Cu(OH)2能与酸性物质反应;【设计实验】验证蓝绿色不溶物中含有Cu2(OH)2SO4的方法是:先将蓝绿色不溶物溶于足量稀盐酸中,再向其中滴加少量BaCl2溶液,产生白色沉淀,证明蓝绿色不溶物中含有Cu2(OH)2SO4。
(3)【交流讨论】根据资料可知,Cu2O不溶于水,能与稀硫酸发生反应,反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4══Cu+CuSO4+H2O,则取少量棕褐色不溶物于试管中,滴加稀硫酸至过量,溶液变蓝,试管底部有亮红色固体,说明不溶物成分可能为Cu2O,也可能是Cu和CuO的混合物,理由是CuO+H2SO4══CuSO4+H2O,溶液变蓝,铜不与稀硫酸反应,试管底部有亮红色固体。
类型2
物质性质和变质类探究
例2(2023·安徽黄山三模)某校化学兴趣小组的同学在帮助老师配制澄清石灰水时,发现装有熟石灰的试剂瓶瓶盖没有盖好。于是他们对熟石灰是否变质产生了兴趣。化学兴趣小组的同学在老师的指导下,对该熟石灰取样开展了探究活动。
【查阅资料】氢氧化钙,俗称熟石灰或消石灰,化学式为Ca(OH)2,20 ℃时溶解度为0.165 g。
【提出问题】熟石灰样品的成分是什么呢
【猜想与假设】熟石灰样品的成分可能是Ca(OH)2和CaCO3中的一种或两种。
【设计实验】兴趣小组设计如下实验进行探究。
编号 实验操作 实验现象 实验结论
① 取样品于烧杯中,加水溶解 烧杯底有白色沉淀 有CaCO3
② 将①中液体过滤,取少量滤液于试管中,向其中滴入　　 溶液变红 有Ca(OH)2
③ 取②中的少许滤渣于试管中,向其中滴加足量　　　　　 有CaCO3
【反思评价】
(1)经过讨论发现:通过实验①不能得到样品中一定含有CaCO3,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。要证明样品中含有CaCO3,还需补做实验③,请完善实验③的操作和现象。
(2)通过小组合作探究,最后得出样品中含有Ca(OH)2和CaCO3。请用化学方程式解释样品中CaCO3产生的原因:　　　　　　　　　　　　　。
【拓展延伸】
(3)兴趣小组为了进一步测定样品中各成分的含量,取1.0 g样品粉末与足量的稀盐酸反应,并在装置中连接压强传感器,如图一所示;测得实验过程中锥形瓶内气体压强变化情况如图二所示。
图一
图二
试分析图二中bc段压强几乎没有变化的原因是　　　　　　　　　　　。c点对应的操作是　　　　　　　　　。若反应生成的气体质量为m g,则m的取值范围是　　　　　　　　　。
答案 【设计实验】②酚酞溶液　③稀盐酸　有气泡产生
【反思评价】(1)Ca(OH)2微溶于水
(2)Ca(OH)2+CO2══CaCO3↓+H2O
【拓展延伸】(3)样品中能与盐酸反应的物质反应完　打开弹簧夹　0解析 【设计实验】②现象是溶液变红,结论是有Ca(OH)2,故将①中液体过滤,取少量滤液于试管中,向其中滴入酚酞溶液;③结论有CaCO3,CaCO3可以与稀盐酸反应产生气泡,故实验③中滴加的溶液是稀盐酸。
【反思评价】(1)Ca(OH)2微溶于水,加水溶解有白色沉淀不一定是CaCO3,还有可能是Ca(OH)2;(2)久置空气的Ca(OH)2会和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和水,化学方程式为Ca(OH)2+CO2══CaCO3↓+H2O。
【拓展延伸】(3)碳酸钙和稀盐酸反应生成二氧化碳,导致锥形瓶内压强变大,所以ab上升;b点后压强不再变化,说明反应结束,故bc段压强几乎没有变化的原因是样品中能与盐酸反应的物质反应完;c点后锥形瓶内压强下降,对应的操作只能是打开弹簧夹,二氧化碳逸出,压强变小;设碳酸钙的质量为x。
CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x m g
样品的质量为1.0 g,样品中有碳酸钙和氢氧化钙,碳酸钙的含量为0对应练1(2023·山东烟台)欲证明“CO2与NaOH能发生化学反应”,某化学兴趣小组进行了以下探究实验(实验装置中夹持仪器均已略去)。
实验一:小亮同学按图1所示装置进行实验
实验前U形管两端液面相平,将NaOH溶液滴入试管中,待反应后恢复到室温,U形管中的液面左高右低。
(1)小亮同学根据U形管中液面高度变化得出结论:CO2与NaOH发生了化学反应,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)小明认为仅凭U形管中液面高度变化,不足以得出“CO2与NaOH发生了化学反应”的结论,理由是　 　。
实验二:为获得充足的证据,兴趣
小组设计了图2所示装置进行实
验探究,并利用压强传感器测定
实验过程中三颈瓶内压强的变化。
按图2所示,打开压强传感器,观察
到三颈瓶内初始压强为101 kPa,
将滴有酚酞溶液的适量氢氧化钠
溶液快速推入瓶内,振荡充分反应。
待压强不再减小后,再将适量的稀盐酸快速推入瓶内,振荡充分反应。待压强不再增大后,将两个注射器活塞先后拉回原位(不进行活塞操作时,活塞不能自主移动)。瓶内压强变化如图3所示。
图3
(3)滴有酚酞溶液的NaOH溶液呈　　　　色。
(4)向瓶内推入适量稀盐酸后,能证明CO2与NaOH已发生了反应的现象是
　　　　　　　　　,产生此现象的反应的化学方程式是　 。
(5)图3中,　　　　　　(填序号)段的压强比初始压强低,说明瓶内的水能吸收CO2。
①CD段　②DE段　③MN段
(6)图3中,DE段压强远低于MN段压强,能够说明　　　　　　　　　　。
答案 (1)CO2+2NaOH══Na2CO3+H2O
(2)二氧化碳能溶于水,且可与水反应
(3)红
(4)有气泡生成　Na2CO3+2HCl══2NaCl+H2O+CO2↑
(5)③
(6)二氧化碳能与氢氧化钠发生化学反应
解析 (1)CO2与NaOH发生反应,化学方程式为CO2+2NaOH══Na2CO3+H2O。(2)二氧化碳与水可以反应,且能溶于水,所以不能排除水的影响。(3)氢氧化钠溶液呈碱性,无色酚酞溶液遇碱性溶液变红色,所以滴有酚酞溶液的NaOH溶液呈红色。(4)CO2与NaOH发生反应生成碳酸钠和水,Na2CO3和稀盐酸发生反应生成氯化钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl══2NaCl+H2O+CO2↑。(5)若二氧化碳不溶于水,则反应前后气体体积相同,压强不变,此时压强变小,说明有部分气体溶于水,造成气体体积减小,压强减小,最终的压强小于初始压强,说明瓶内的水能吸收CO2。(6)二氧化碳能与氢氧化钠发生化学反应,造成压强明显减小。
对应练2(2023·黑龙江牡丹江)实践活动课中,同学们对膨松剂能使油条膨胀这一现象产生了浓厚的兴趣,于是围绕膨松剂的成分和原理进行了如下项目式探究。
【查阅资料】①某膨松剂配料表成分:碳酸氢钠、磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]、玉米淀粉。
②玉米淀粉是一种填充剂,不参与反应。
任务一　揭示膨松剂使油条膨胀的原理
【提出问题】使油条膨胀的气体是如何产生的
【作出猜想】Ⅰ.碳酸氢钠能与磷酸二氢钙反应产生气体;
Ⅱ.碳酸氢钠受热会分解产生气体。
【实验探究】设计实验方案并完成如下实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量磷酸二氢钙于试管中,加水充分溶解,测定溶液的pH pH<7 磷酸二氢钙溶液呈①　　　性。
猜想Ⅰ成立
向盛有膨松剂的试管中加入水 ②　　　　 澄清石灰水变浑浊 猜想Ⅱ成立
使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为③　　　　　　　
【得出结论】使油条膨胀的气体既来自发面、醒面过程中碳酸氢钠与磷酸二氢钙的反应,又来自油炸过程中碳酸氢钠的受热分解。
【提出问题】碳酸钠与碳酸氢钠都与酸反应产生气体,碳酸钠适合作膨松剂吗
任务二　探究碳酸钠能否作膨松剂
【实验探究】设计实验方案并完成如下实验。(装置气密性良好)
实验步骤 实验现象 实验结论
分别取等浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液,测定pH NaHCO3溶液的pH=8 Na2CO3溶液的pH=11 Na2CO3溶液碱性太强,影响食物口感
相同条件下,④ 　,
甲中反应的化学方程式为⑤　　　　　　　
【得出结论】碳酸钠不适合作食品的膨松剂。
【讨论交流】同学们认为若想得出上述结论,还需要补充的实验是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【拓展延伸】(1)“臭粉”(主要成分为NH4HCO3)也是膨松剂中的一种,其受热分解产生二氧化碳的同时,也产生氨气,放出的气体量大,膨松效果好,但氨气极易溶于水,制作下列食品时,不适合用臭粉作膨松剂的是　　　(填字母)。
A.油炸面食
B.烘焙饼干
C.蒸馒头
(2)存放膨松剂时的注意事项是　　　　　　　　　　(写一条)。
答案 【实验探究】①酸　
②产生大量气泡
③CO2+Ca(OH)2══CaCO3↓+H2O　
④碳酸氢钠与盐酸反应产生的二氧化碳更多　
⑤NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O
【讨论交流】碳酸钠受热是否能分解生成气体
【拓展延伸】(1)C　(2)保持干燥
解析 【实验探究】①取少量磷酸二氢钙于试管中,加水充分溶解,测定溶液的pH<7,故磷酸二氢钙溶液呈酸性;②实验结论猜想Ⅰ成立,说明碳酸氢钠能与磷酸二氢钙反应产生气体,故向盛有膨松剂的试管中加入水,可观察到产生大量气泡;③观察到澄清石灰水变浑浊,说明碳酸氢钠受热分解生成了二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为CO2+Ca(OH)2══ CaCO3↓+H2O;④分别取等质量的NaHCO3粉末和Na2CO3粉末,加入等质量等浓度且足量的稀盐酸,观察到甲中气球比乙中气球更大,说明相同条件下,碳酸氢钠与盐酸反应产生的二氧化碳更多;⑤甲中碳酸氢钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,反应的化学方程式为NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O。
【讨论交流】Na2CO3溶液碱性太强,影响食物口感,碳酸钠受热一般不会分解生成气体,则碳酸钠不适合作食品的膨松剂,故还需要补充的实验是碳酸钠受热是否能分解生成气体。
【拓展延伸】(1)臭粉也是膨松剂的一种,因为受热会产生氨气,即臭味,只有在高温油炸中才能挥发,则油炸面食、烘焙饼干适合用臭粉作膨松剂,蒸馒头不适合用臭粉作膨松剂,故选C;(2)向盛有膨松剂的试管中加入水,会产生大量气泡,故存放膨松剂时的注意事项是保持干燥。
类型3
影响因素的探究
例3“五一”假期,小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢
【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关;b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。
实验 编号 硫酸的质量分数 (均取20 mL) 锌的形状 (均取1 g) 氢气的体积/mL
(均收集3分钟)
① 20% 锌粒 31.7
② 20% 锌片 50.9
③ 30% 锌粒 61.7
④ 30% 锌片 79.9
(1)请写出稀硫酸与锌反应的化学方程式:　 。
(2)小兵用如图所示装置收集并测量氢气的体积,其中量筒的作用是
　　　　　　　　　　　　,氢气应从　　　　(填“e”“f”或“g”)管通入。
【收集证据】(3)比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响,应该选择的实验编号是　　　　　　　。
【得出结论】(4)结论是 　。
【评价与反思】(5)下表所列是小兵第①组实验的详细数据。
时段(均为1分钟) 第1 分钟 第2 分钟 第3 分钟 第4 分钟 第5 分钟 第6
分钟
H2的体积/mL 3.1 16.7 11.9 9.6 7.6 6.0
请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因: 　。
(6)锌与硫酸反应的快慢还可能受哪些因素影响 　　　　　。
设计实验验证:　 　 。
答案 (1)Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑　(2)根据进入量筒中水的体积判断生成氢气的体积　e　(3)①③或②④　(4)硫酸的质量分数越大,反应速率越快(或锌与硫酸的接触面积越大,反应速率越快)　(5)第1分钟慢,因为有氧化膜、油污等覆盖在锌粒的表面,当氧化膜、油污被除去后反应速率加快,从第2分钟以后,随着反应的进行,硫酸的质量分数减小,反应逐渐变慢　(6)温度　取质量相等的锌粒分别放入两支试管中,然后分别加入温度不同、体积和溶质质量分数相同的硫酸,测量收集等体积的氢气所需要的时间(其他答案合理即可)
解析 (1)稀硫酸与锌反应产生硫酸锌和氢气,反应的化学方程式为Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑。
(2)氢气不易溶于水,可以通过压强的变化把水压入量筒内,根据进入量筒中水的体积判断生成氢气的体积,故进气管是短管e。
(3)要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响,其中锌的状态保持不变,选择不同质量分数的硫酸,看产生氢气的快慢,因此可以选择①③或②④。
(4)通过①③可以看出:硫酸的质量分数越大,反应速率越快;通过①②可以看出:锌与硫酸的接触面积越大,反应速率越快。
(5)由表格可以看出反应由慢到快然后逐渐减慢,第1分钟慢,因为有氧化膜、油污等覆盖在锌粒的表面,当氧化膜、油污被除去后反应速率加快,但从第2分钟以后,随着反应的进行,硫酸的质量分数减小,反应逐渐变慢。
(6)如设计温度对反应快慢的影响实验,具体的操作为:取质量相等的锌粒分别放入两支试管中,然后分别加入温度不同、体积和溶质质量分数相同的硫酸,测量收集等体积的氢气所需要的时间(其他答案合理即可)。
对应练(2022·广东广州改编)某化学兴趣小组研究影响化学反应快慢的因素。
(1)下图是实验室中常用的仪器。
①仪器A的名称是　　　　　　　　　。
②从上图所示仪器中选择合适的组装一套CO2发生装置,要求添加盐酸无须拆开装置,需要用到的仪器有　　　　　　　(填字母)。
(2)该小组的实验设计和数据记录如表所示。每个实验均在反应开始后,就立即用排水法连续收集多瓶CO2,表中“—”表示气泡太少,不再收集。
①该小组研究了哪些因素对反应快慢的影响 　　　　　　　　。
②为了分析质量分数对反应快慢的影响,可对比表中实验　　　　　(填字母)。
A.2和3 B.2和4 C.4和5 D.1和6
③根据实验数据反映出的规律,表中数值t的合理范围是　 (3)该小组在反应开始后立即收集第1瓶气体,你认为该做法合理吗 说出你的观点并阐述理由: 　。
答案 (1)①长颈漏斗　②ABD　(2)①盐酸质量分数、大理石形状　②B　③11　14　(3)合理,每个实验均在反应开始后就立即用排水法收集,收集的空气体积一样大
解析 (1)①仪器A的名称是长颈漏斗。②实验室用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳,该反应是固液不加热型,组装一套CO2发生装置,不需要酒精灯和量筒,要求添加盐酸无须拆开装置,故需要用长颈漏斗,便于随时添加液体,需要带导管的双孔橡皮塞,还需要锥形瓶作反应容器,故选ABD。(2)①由表中数据可知,该小组研究了盐酸质量分数、大理石形状对反应快慢的影响。②分析质量分数对反应快慢的影响,根据控制变量法,质量分数是变量,其他量相同,可选实验2和4,故选B。③根据实验数据可知,其他条件相同时,盐酸质量分数越大,第1瓶收集时间也越短,故t>11,条件相同时,第1瓶时间比第2瓶短,故t<14,即11类型4
有关“条件类”的探究
例4某实验小组利用如图装置进行“燃烧条件的实验探究”。回答下列问题:
(1)实验前,检验装置A气密性的操作为　　　　　　　　　　　　　　;装置A中发生反应的化学方程式为　 　 。
(2)实验1　将U形管放在盛有80 ℃热水的烧杯中,关闭K2、打开K1,从U形管左端管口鼓入O2。现象:右端裹入白磷的棉花先冒白烟,片刻后开始燃烧,另一端的普通棉花没有变化。通过实验1可以得出燃烧条件为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验2　在上述实验1燃烧过程中,关闭K1、打开K2,从U形管左端管口鼓入气体Y。现象:燃烧着的棉花团很快熄灭,停止燃烧。继续鼓入气体Y,装置C中澄清石灰水变浑浊。写出C中反应的化学方程式:　　　　　　　　;装置D中注射器内盛放的试剂X可能为　 。
(4)实验3　关闭K2、打开K1,再次鼓入O2,发现右端剩余的裹入白磷的棉花又能燃烧。对比实验2和3,可以得出的燃烧条件为　　　　　　　　　;实验2同时能证明气体Y的性质为　　　　　　　　　　　　　　　,利用该性质可用于　　　　　　　　　。
(5)该实验的优点为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案 (1)关闭K1,将注射器活塞拉到一定程度,松开手后,若活塞回到原处,证明装置气密性良好(其他答案合理即可)　
2H2O2 2H2O+O2↑
(2)温度必须达到可燃物的着火点
(3)Ca(OH)2+CO2══CaCO3↓+H2O　稀盐酸
(4)可燃物必须与氧气或空气相接触　既不可燃也不支持燃烧　灭火
(5)环保,防止五氧化二磷逸散到空气中,污染空气等
解析 (1)检查装置气密性时可以拉动注射器活塞,通过注射器活塞是否恢复到原位置来判断;过氧化氢分解生成水和氧气,反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑。
(2)当关闭K2、打开K1时A、B、C三个装置连通,A装置中生成的氧气进入B装置,与普通棉花和裹入白磷的棉花同时接触,温度达到80 ℃,白磷温度达到着火点,所以B装置中右侧裹入白磷的棉花燃烧,普通棉花不燃烧,它们同时和氧气相接触,而白磷的着火点比普通棉花着火点低。
(3)当关闭K1、打开K2时,D、B、C三个装置连通,D中生成的气体进入B装置,而燃着的白磷熄灭说明气体不具有可燃性,也不支持燃烧,同时C装置中澄清石灰水变浑浊,确定该气体是二氧化碳,故D装置是实验室制取二氧化碳气体。
(4)实验2和3现象对比,通入二氧化碳后裹入白磷的棉花熄灭,接触氧气后,裹入白磷的棉花开始燃烧,说明可燃物燃烧必须与氧气接触,同时说明二氧化碳既不可燃也不支持燃烧,利用二氧化碳的该性质可用于灭火。
(5)教材中的装置没有进行密闭,所以生成的有毒五氧化二磷逸散到空气中污染空气;而该装置完全密闭,能防止有毒气体逸散到空气中污染空气。
对应练(2023·山东威海)蒸汽眼罩逐渐走进日常生活,它借助铁生锈产生热量,使材料内部的水分稳定蒸发,利用产生的热度和湿度缓解眼部疲劳。
【实验探究】
(1)探究一　检验蒸汽眼罩内部材料中有铁粉(用化学方法)
选用试剂 预计观察到的实验现象 涉及的化学方程式

(2)探究二　蒸汽眼罩快速发热的原因
铁生锈,是铁与　　　　　　共同作用的结果,但放热缓慢。哪些因素能加快反应,使蒸汽眼罩快速发热 某小组同学采用对照实验展开探究,设计实验方案如下:
(查阅资料:蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等)
方案 药品
方案一 4 g铁粉、2 mL水
方案二 4 g铁粉、2 mL水、2 g氯化钠
方案三 4 g铁粉、2 mL水、2 g活性炭
方案四 4 g铁粉、2 mL水、2 g活性炭、2 g氯化钠
下列方案之间能否形成对照 若能,请指出变量;若不能,请说明理由。
方案二与方案四:　 ;
方案一与方案四:　 。
使用温度传感器收集数据并生成图像如图:
对比分析图像,你获得的结论是 　。
(3)探究三　测量蒸汽眼罩内部材料中铁的质量分数
温馨提示:①实验仪器和药品自选,②实验中的数据可分别用m1、m2、m3等来表示。你的实验方案: 　。
处理数据,计算蒸汽眼罩内部材料中铁的质量分数。
【反思评价】
①除上述探究中的因素外,影响铁生锈速率的因素还有
　　　　　　　　　　　　　(写一点即可)。
②如何保存蒸汽眼罩:　　　　　　　　　　　　　　　　。
③结合上述探究谈谈你对铁生锈的辩证认识: 　。
答案 (1)稀硫酸　有气泡产生　Fe+H2SO4══FeSO4+H2↑
(2)水、氧气　能形成对照,变量是活性炭　不能形成对照,变量不唯一　活性炭和氯化钠共同作用使蒸汽眼罩快速发热
(3)①取质量为m1的蒸汽眼罩内部材料于烧杯1中,称量总质量为m2;
②在烧杯2中加入过量的稀硫酸,称量总质量为m3,将稀硫酸全部倒入烧杯1中;
③待完全反应后,称量烧杯1内的剩余物、烧杯1和烧杯2的总质量为m4
【反思评价】①温度　②密封干燥保存　③有利也有弊,利:利用反应产生的能量,弊:造成金属锈蚀,浪费资源
解析 (1)检验蒸汽眼罩内部材料中有铁粉的方法是:取粉末样品于试管中,加入足量稀硫酸,观察到有气泡产生,说明蒸汽眼罩中含有铁粉。铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式为Fe+H2SO4══FeSO4+H2↑。
(2)铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水等发生化学反应的过程;方案二的药品是4 g铁粉、2 mL水、2 g氯化钠,方案四的药品是4 g铁粉、2 mL水、2 g活性炭、2 g氯化钠,变量只有活性炭,根据对照实验的变量唯一性可知,方案二与方案四能形成对照,变量是活性炭;方案一的药品是4 g铁粉、2 mL水,方案四的药品是4 g铁粉、2 mL水、2 g活性炭、2 g氯化钠,变量是活性炭和氯化钠,根据对照实验的变量唯一性可知,方案一与方案四不能形成对照,变量不唯一。对比分析用温度传感器收集数据并生成图像可知,活性炭和氯化钠共同作用使蒸汽眼罩快速发热。
(3)测量蒸汽眼罩内部材料中铁的质量分数,实验方案是:①取质量为m1的蒸汽眼罩内部材料于烧杯1中,称量总质量为m2;②在烧杯2中加入过量的稀硫酸,称量总质量为m3,将稀硫酸全部倒入烧杯1中;④待完全反应后,称量烧杯1内的剩余物、烧杯1和烧杯2的总质量为m4,处理数据,计算蒸汽眼罩内部材料中铁的质量分数。【反思评价】①除上述探究中的因素外,影响铁生锈速率的因素还有温度;②蒸汽眼罩发热是利用铁生锈时会放热,铁与空气中的水、氧气等物质共同作用才会生锈,故保存蒸汽眼罩的方法是密封干燥;③对铁生锈的辩证认识是有利也有弊,利:利用反应产生的能量,弊:造成金属锈蚀,浪费资源。
本课结束

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