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题型三　实验探究题
题型分析 —— 河北中考特色题型分析
　　科学探究是河北省必考的题型之一,占7分。该题型知识综合性强,涉及知识面广,且河北多以信息形式考查学生对已学知识的运用,是河北省难度最大的一道题。但7分中,属于基础知识或技能的占4~5分,涉及设计实验、对实验进行评价等难度较大的空有1~2个。题目中常考查根据元素守恒推断物质的元素组成、根据推理写出化学方程式,或涉及氧气、二氧化碳等特征物质的检验,或考查氢氧化钠变质及其相关探究等。
考点突破 —— 河北中考特色题型分析
一、实验探究题的基本环节:
二、解答实验探究题的基本方法
1.认真读题,审清题意,确立探究的课题。
2.根据课题,选择合适的方法,提取相关化学知识,设计探究方案。
3.根据试题要求,将探究的问题与所学知识进行整合与提炼,迁移到要解决的问题中来。
三、探究题主要涉及步骤
1.猜想假设
对要探究的物质或问题提出存在的可能性,然后对提出的多种猜想进行判断。
(1)生成物成分的猜想
①依据:化学反应前后,元素的种类不变(质量守恒定律);
②猜想步骤:确定生成物的元素组成,根据元素组成和题干已知条件进行组合;
③不合理猜想的判断:根据质量守恒定律,判断猜想物质的组成元素是否含有反应物中没有的元素;根据物质的性质,判断猜想物质是否会和其他已知物质反应。
(2)反应后物质成分的猜想
①方法:反应一般可表示为A+B→C+D,首先排除状态不符合的物质,如猜想溶质成分,就要排除气体及沉淀;其次,从物质是否恰好完全反应和是否过量考虑:反应后物质成分中一定有反应的生成物,可能有未完全反应的反应物。
②不合理猜想的判断:猜想中的物质之间是否能够发生反应。
(3)影响反应速率的因素猜想
影响反应速率的因素可以分为内因和外因。
内因:反应物的种类(即反应物的性质)、反应物的浓度(溶液通常指溶质的质量分数、固体通常指纯度)、反应物的接触面积(通常指固体反应物的颗粒大小);
外因:温度、催化剂(种类、质量、颗粒大小等)。
2.实验方案的设计
根据提出的问题或猜想假设,进行实验设计,从而验证所提出的问题或猜想假设是否正确。
实质是利用各物质的性质进行探究。所涉及的知识主要有三种气体(H2、O2、CO2)、氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸盐、金属等,涉及面广,学生要掌握好双基和实验基本操作,针对题目,综合分析。
3.实验方案的总结、评价
对所获得的事实、证据进行总结、归纳,得出正确的结论,对探究活动进行反思与评价。
解答时可运用比较、分类、概括、归纳等方法对证据和事实进行加工处理,利用逆向思维及缺点发现法,对探究结果进行评价。一般从①理论是否正确;②操作是否可行;③经济是否合理;④推理是否严密;⑤是否环保等方面评价。
举例精讲 —— 河北中考特色题型突破
类型1 有关物质性质的探究
小红去奶奶家的路上,在一大型广告牌上看到了下图的信息。请根据所学知识,跟她一起思考。
(1)从标签上看,该化肥具有的物理性质和化学性质分别是　　　　　　　　　　　　(各写一条即可)。
(2)碳酸氢铵有哪些化学性质 请大家一起来探究:
【实验探究】
Ⅰ.探究碳酸氢铵溶液的酸碱性
取少量碳酸氢铵放入试管中,加适量蒸馏水溶解,再滴入　　　　　　溶液,振荡,观察到溶液变红色,说明碳酸氢铵溶液显碱性。
Ⅱ.探究“N”的作用
取少量碳酸氢铵置于研钵中,加入少量熟石灰,混合研磨,闻到　　　　　气味,说明碳酸氢铵可与碱反应。
Ⅲ.探究“HC”的作用
联想到碳酸氢钠能与酸反应,该肥料是否也能与酸发生反应呢
取少量碳酸氢铵固体于试管中,滴加稀盐酸,观察到固体逐渐减少,有气泡生成。将产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊。请写出碳酸氢铵与稀盐酸反应的化学方程式:　 。
Ⅳ.根据施用方法中“避免高温天气”,猜测碳酸氢铵不稳定,为此做了如下实验:
取少量碳酸氢铵样品,选用下图的装置验证。用酒精灯加热片刻,可以观察到:①试管内壁有水珠生成;②B中无色酚酞溶液变红色;③C中　　　　　　　　　　。根据现象①判断出碳酸氢铵分解产生H2O,根据现象②判断碳酸氢铵分解产生NH3,根据现象③可以判断碳酸氢铵分解产生了二氧化碳。现象①并不能准确地确定碳酸氢铵分解的产物中一定含有水,理由是　 。
【反思拓展】根据该肥料标签,还有许多问题可以探究,请你再提出一例:　 。
[思维破冰]　这类试题涉及常见的单质、氧化物、酸、碱、盐性质的探究以及溶液酸碱性的探究等。解题方法:(1)演绎法,即利用学过类似物质的性质推测研究该物质的性质;(2)根据题目给的信息,推测物质的性质。注意将新旧知识对比整合,从中找规律、探寻解题思路。
类型2 有关物质变质的探究
农场需用熟石灰改良酸性土壤,为了确保改良效果,需要对库存的熟石灰是否变质进行检测。实验人员在农场实验室取了一定量的熟石灰样品,对其成分进行如下探究。
【提出问题】
熟石灰样品的成分是什么
【作出猜想】
猜想一:　　　　　　　　;
猜想二:CaCO3和Ca(OH)2;
猜想三:CaCO3。
【资料查阅】
氢氧化钙微溶于水。
【实验步骤与现象】
步骤 操作 现象
1 取1 g样品于试管中,加入10 mL蒸馏水,充分振荡 得到上层清液和下层固体
2 向步骤1后的试管中滴加几滴无色酚酞溶液 溶液变红
3 向步骤2后的试管中逐滴加入稀盐酸 溶液由红色变为无色,固体物质消失,并产生气泡
【实验分析】
(1)实验人员根据步骤1认为猜想三正确。其实该结论并不严密,请说明理由:　 　。
(2)解释步骤3有气泡产生的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
【实验结论】
通过以上实验可以知道猜想　　　正确。
【评价反思】
农业上使用库存较久的熟石灰时要检测其成分,因为熟石灰会与　　　　　　反应而变质。
【拓展延伸】
熟石灰应　　　　保存。
[思维破冰]　物质变质的原因通常是与空气中的成分发生了化学反应,如碱能与二氧化碳反应、氧化钙能吸水等。
探究物质变质问题时的三种猜想:
然后利用各物质的性质判断变质的情况。
类型3 新情境下的实验探究
蒸汽眼罩是一种眼部护理产品,其原理是让空气中的氧气、水与眼罩内部的铁粉逐渐发生化学反应,形成低温发热体,将空气中的水转变成细微温润的水蒸气。温润的水蒸气可以促进眼部血液循环,缓解眼部疲劳、干燥等症状。某兴趣小组对“蒸汽眼罩”进行了以下探究。
【查阅资料】“蒸汽眼罩”中的主要成分有铁粉、活性炭等。
【探究Ⅰ】验证“蒸汽眼罩”的成分。
小组同学取出“蒸汽眼罩”内的黑色粉末,进行如下实验:
【实验1】取少量黑色粉末于试管中,加入足量　　　　　　　　　(填试剂名称),观察到黑色粉末部分溶解,产生大量气泡,溶液由无色变为浅绿色,说明黑色粉末中含有铁粉。
【实验2】实验1的废液过滤后得到黑色粉末,干燥后放在燃烧匙中点燃,再伸入盛有氧气的集气瓶中,燃烧停止后,向集气瓶内倒入少量澄清石灰水,振荡,观察到　　　　　　　　　　,说明黑色粉末中含有活性炭。
【反思交流Ⅰ】实验1中发生反应的化学方程式为　 。
【探究Ⅱ】“蒸汽眼罩”中活性炭的作用。
【作出猜想】活性炭具有　　　　性,能使铁粉与水蒸气充分接触发生反应,从而加快铁粉生锈的速率。
【实验3】小组同学分别将一定量的铁粉、蒸馏水和活性炭均匀混合后,测量10分钟内上升的温度,数据记录如下表:
实验 编号 铁粉的 质量/g 蒸馏水的 质量/g 活性炭的 质量/g 温度上升 值/℃
① 2 5 0 0.1
② 3 5 0.1 10.4
【得出结论】小组同学依据实验得出结论:活性炭能加快铁生锈的速率。
【反思交流Ⅱ】
(1)有同学认为根据上述实验得出的结论不严密,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。要得出正确结论,还需要重新设计实验。
(2)为便于比较铁生锈速率的快慢,除上述实验采取的测量方法外,还可以通过统计　　　　　　　　　　　　　达到目的。
【拓展应用】生活中存放蒸汽眼罩的建议是　　　　　　　。
[思维破冰]　该类试题涉及生产、生活或实验中的一些特殊的实验现象,可利用酸、碱、盐、氧化物等物质之间的反应规律,分析推理出实验结论。若需设计实验研究某个因素时,需设置对照实验,且对照的实验之间仅保留一个变量。
类型4 有关物质成分和影响化学反应因素的探究
茶垢是茶中的有机物经过一系列变化形成的,不易清洗,使用茶垢清洁剂可以轻松将茶垢除去。某校化学兴趣小组对茶垢清洁剂的除垢原理、使用方法等进行了实验探究。
化学兴趣小组按照说明书将适量茶垢清洁剂放入有茶垢的杯子中,加入热水浸没茶垢,立即产生大量气泡,一段时间后冲洗茶杯,茶杯光亮如新。
【提出问题1】产生的气体是什么
【查阅资料】茶垢清洁剂的主要成分为过碳酸钠(Na2CO4)。
【猜想与假设】同学们对该气体的成分提出了三种猜想。
猜想1:只有O2;
猜想2:　　　　　　;
猜想3:既有O2又有CO2。
【实验验证】小吴按下图装置对猜想进行如下验证。
操作 现象 结论
检查气密性后,向A中加入热水,将生成的气体依次通过B、C,向D中插入带火星的木条 观察到B中　　　　　　　,D中木条复燃 猜想1正确
【拓展实验】小周改用冷水重复上述实验,观察到锥形瓶中有持续的小气泡缓慢放出,带火星的木条没有复燃。该木条不复燃的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【交流与讨论】老师提示,茶垢清洁剂的除垢原理是利用过碳酸钠与水反应产生具有强氧化性的活性氧,使茶垢分解、剥离、脱落。所以使用茶垢清洁剂时,加入　　　　　　的水,效果更好。
【提出问题2】过碳酸钠与热水反应后所得溶液中溶质的成分是什么
【猜想与假设】同学们查阅资料后,作出三种猜想。
猜想1:只有Na2CO3;
猜想2:只有NaOH;
猜想3:既有Na2CO3又有NaOH。
【实验验证】小施从下列试剂中选择合适的试剂完成探究:稀盐酸、饱和Ca(OH)2溶液、CaCl2溶液、无色酚酞溶液、Ba(OH)2溶液
操作 现象 结论
步骤1:取少量溶液,滴加　　　　　　 有气泡产生 溶液中一定有Na2CO3,猜想2不正确
步骤2:另取少量溶液,滴加CaCl2溶液至不再产生沉淀为止,向上层清液中加入　　　　　　　　　 无明显现象 溶液中无NaOH,猜想3不正确,猜想1正确
【交流与讨论】步骤2中选用CaCl2而不用Ca(OH)2,用化学方程式解释原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【总结提升】根据过碳酸钠的性质,保存茶垢清洁剂应注意密封、防潮、避免高温。
[思维破冰]　1.生成物成分的猜想依据:(1)化学反应前后元素的种类不变(质量守恒定律);(2)猜想步骤,根据反应物的元素组成和题目所给条件进行组合;(3)不合理猜想的判断,根据质量守恒定律,判断生成物的元素组成是否含有反应物中没有的元素,根据物质的性质,判断猜想的物质是否会和其他已知物质反应。
2.生成物可能有一种或两种时,则可作三种猜想,只含有其中任何一种物质,两种物质都含有,然后通过实验进行验证。
题型专训
类型1 有关物质性质的探究
1.(2024·邯郸模拟)日常生活中,人们常利用泡打粉来制作馒头、糕点等食品。该制作方法主要是利用制作过程中产生的二氧化碳气体,使馒头、糕点变得松软可口。某小组同学对利用泡打粉发面的原理进行了如下探究。
【查阅资料】泡打粉的主要成分是固体碳酸氢钠和酒石酸氢钾(化学式为KC4H5O6),又称为发泡粉,可作为快速发面剂用于制作面食。
【知识应用】
(1)碳酸氢钠的俗称是　　　　　。
【提出问题】泡打粉为什么会产生二氧化碳
【作出猜想】
猜想一:碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳气体。
猜想二:酒石酸氢钾受热分解,产生二氧化碳气体。
猜想三:碳酸氢钠和酒石酸氢钾在溶液中发生反应,产生二氧化碳气体。
【进行实验】
(2)小组同学设计并进行了如图所示的实验。
实验一:在装置1的a试管中放入少量碳酸氢钠固体,加热,观察到a试管内壁有无色液滴,b试管中澄清石灰水变浑浊,证明猜想一成立。
实验二:在装置1的a试管中放入少量酒石酸氢钾固体,加热,观察到a试管内壁有无色液滴,b试管中　　　　　　　　　　　,证明猜想二不成立。
实验三:在装置2的c试管中放入少量碳酸氢钠和酒石酸氢钾的固体混合物,滴加　　　;观察到试管c中　　　　　　　,d试管中澄清石灰水变浑浊,证明猜想三成立。
【反思交流】(3)碳酸氢钠受热易分解产生碳酸钠和两种常见氧化物,化学方程式为　 。
(4)小组同学又用碳酸钠代替碳酸氢钠,在装置2中做了与实验三相同的实验,结果观察到相同的实验现象。由此,同学们得出泡打粉能发面(能产生二氧化碳)的化学原理是　 　。
【拓展应用】
(5)在保存泡打粉时,应注意　　　　 。
2.(2024·石家庄模拟)北京2022年冬奥会开幕式现场,组委会为参加开幕式的观众准备了贴心礼包。礼包里有国旗和2022冬奥会旗帜、口罩和消毒湿巾,还有用于保暖的帽子、手套、暖宝宝、坐垫、盖毯。
化学小组的同学对“暖宝宝”(标签如下表)感到好奇,进行了如下探究活动
【产品名称】一次性发热贴 【主要成分】铁粉、活性炭、水、吸水性树脂(可反复吸水)、食盐、蛭石(保温隔热) 【产品性能】平均温度53 ℃,持续时间≥10 h
【提出问题】暖宝宝能快速发热的原理是什么
【实验探究】
探究一:暖宝宝发热的原理
按如图1所示装置进行实验,从采集的数据可知:氧气浓度减小。实验结束并恢复室温后,观察到烧杯中液面　　　　(选填“升高”“降低”或“不变”),暖宝宝由黑色变为红褐色。结合暖宝宝的成分,小组讨论得出发热原理:4Fe+　　　　　+　　　　4Fe(OH)3,该反应放热。
探究二:暖宝宝快速发热的原理
分别将图1中暖宝宝样品换成下表中四种方案中的试剂进行对比实验,请补全实验方案
实验方案 试剂
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、　
使用温度传感器收集数据并生成如图2所示的图像。
【实验结论】综合探究一的实验现象,分析探究二的图像,总结暖宝宝能快速发热的原理:　 。
【分析讨论】经讨论,大家一致认为暖宝宝中活性炭的作用还有使铁粉与氧气充分接触,利用的是活性炭的　　　　性。
【交流反思】下列说法正确的是　　　　(填字母)。
A.暖宝宝的运输和保存无需注意防潮
B.仅用稀盐酸无法检验暖宝宝是否失效
C.可以用暖宝宝代替红磷测定空气中氧气的含量
类型2 有关物质变质的探究
3.(改编)化学学习小组的同学对一瓶敞口放置的氢氧化钙固体产生了兴趣,他们根据自己所学知识进行如下探究:
【提出问题】该瓶试剂的化学成分是什么
【查阅资料】(1)氢氧化钙在空气中敞口放置易变质,请写出氢氧化钙变质的化学方程式:　 。
(2)氢氧化钙的溶解度曲线如图。
【作出猜想】猜想一:Ca(OH)2;
猜想二:CaCO3;
猜想三:　　　　　　　　　　　　　。
【实验验证】
实验操作 实验现象 实验结论
(1)取1 g样品放入盛有50 g水的烧杯中,充分搅拌后,静置 烧杯底部有较多固体未溶解 样品中含有CaCO3
(2)取实验(1)中上层清液少许于试管中,再向试管中滴加2~3滴无色酚酞溶液 　　　　　 样品中含有Ca(OH)2
【得出结论】甲同学认为猜想三正确。
【反思交流】
(1)乙同学认为甲同学的结论不合理,他认为猜想一也可能正确,原因是　 　。
(2)丙同学认为要想验证猜想三正确,还需做如下实验:取实验(1)中未溶解固体于试管中,向试管中滴加适量稀盐酸,如有　　　　　　,则猜想三正确。
【拓展提升】
(1)要想验证反应后物质的成分,除需验证有生成物以外,还应考虑反应物是否　 　。
(2)有些试剂在空气中敞口放置易变质,请再举一例:　　　　 　　　　　　　　。
4.(改编)实验室有两瓶试剂,分别为待测液A、待测液B,已知一瓶是稀盐酸或稀硫酸,另一瓶是NaOH溶液或Ca(OH)2溶液。同学们对待测液的成分进行了探究。
小芳用玻璃棒蘸取待测液A滴于pH试纸上,测出待测液A的pH约为3,则待测液A是①　　　
(选填“酸”或“碱”)溶液。为进一步确定溶液中溶质成分,小芳又做了四组实验。请你帮助她完善下表:
实验序号 实验一 实验二
所加试剂 锌粒 BaCl2溶液
现象 待测液A ②　　　　　　　 产生白色沉淀
待测液B 无明显现象 产生白色沉淀
实验序号 实验三 实验四
所加试剂 紫色石蕊溶液 Na2CO3溶液
现象 待测液A 变红 产生气泡
待测液B 变蓝 无明显现象
根据实验现象,可推测出待测液A是③　　　　　(填化学式)溶液。以上四组实验中,只根据其中一组的实验现象即可证明待测液B为NaOH溶液的是④　　　　　(填实验序号)。
【质疑讨论】小强对实验二中待测液B产生白色沉淀的现象提出疑问,经过讨论,大家一致认为待测液B已变质,写出待测液B变质的化学方程式⑤:　 　。
【提出问题】NaOH溶液变质后,溶质的成分是什么
【猜想假设】猜想一:NaOH、Na2CO3;猜想二:⑥　　　　　　。
【设计实验】小强设计了如下实验,请你帮助他完善下表,得出正确结论
实验方案及操作步骤 实验现象 实验结论
步骤一:取少量变质后的NaOH溶液于试管中,加入过量BaCl2溶液充分反应,过滤 产生白色沉淀 猜想一成立
步骤二:取少量步骤一中的滤液于试管中,向其中滴加⑦　　　　　　　　　 溶液变红
【反思拓展】解决同一个问题的方法有很多种,上表步骤二还可以用下列⑧　　　　(填字母)方案代替,产生其他的现象后,也能得到相同的结论。
a.滴加CuCl2溶液
b.滴加MgSO4溶液
c.通入CO2
类型3 新情境下的实验探究
5.(2024·廊坊模拟)小立家的下水道被杂物堵塞,于是他买了一瓶管道疏通剂,并按照说明放了一些在下水管道中,管道中出现“沸腾”现象,并产生大量气体,一会儿后堵塞的管道畅通了。小立对此十分好奇,于是将剩余的管道疏通剂带到实验室与兴趣小组同学一起进行探究
管道疏通剂 主要成分:氢氧化钠固体和铝粉 疏通原理:铝和氢氧化钠遇水发生反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)和一种常见气体,同时放出热量;偏铝酸钠易溶于水,其水溶液呈碱性。 注意事项:……
【查阅产品说明】
(1)上表是购买的管道疏通剂说明书的一部分内容。说明书中氢氧化钠的俗称是　　　　　　　　　　　　　　。
【提出问题Ⅰ】管道疏通剂遇水生成的气体是什么
【作出猜想】猜想一:O2;
猜想二:H2。
【实验1】取适量管道疏通剂和水于反应装置A中,按图甲所示方案进行实验。
(2)若要控制反应速率,反应装置应选用图乙中的　　　(填字母)。
(3)实验中观察到C处气体燃烧、　　　　　　　　　　　,说明猜想二正确。
(4)B中浓硫酸的作用是　　　 　　　。
【提出问题Ⅱ】实验1完成后装置A的溶液中是否含有氢氧化钠
【实验2】取实验1反应后的少量溶液于试管中,滴加无色酚酞溶液,溶液呈红色,小组同学得出结论:反应后的溶液中含有氢氧化钠。
【反思交流】
(5)①小立认为上述结论不严谨,理由是　 　。
②欲证明反应后的溶液中含有氢氧化钠,你设计的实验方案是　
　 (写出操作及现象)。
【拓展延伸】
(6)铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为　 。
6.(改编)“打铁花”是一种民间传统焰火,属于国家级非物质文化遗产。化学兴趣小组的同学利用所学化学知识对“打铁花”进行了探究。
【查阅资料】铁水打花的主要原料为生铁、焦炭等。打花者将生铁放到熔炉中加热至熔化,然后用坩埚舀出铁水轻轻抛起,再用木板奋力一击,铁水在空中霎时间分散开来,万千燃烧着的铁屑犹如银珠飞溅,金丝飞驰。
【联想思考】
(1)同学们想到铁丝在氧气中燃烧的实验(如图),实验现象是剧烈燃烧,火星四射。实验中集气瓶预留少量水的原因是　 。
同学们产生了疑问:铁丝在空气中不能燃烧,为什么“打铁花”能使铁屑在空气中剧烈燃烧 请你分析原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【提出问题】“打铁花”溅落下来的黑色物质是什么
【实验1】
(2)小明和小红分别用两种不同的化学方法,选用不同类型的物质,验证了黑色物质中含有铁屑。小明的实验方案是取“打铁花”溅落下来的黑色物质于试管中,加入适量稀硫酸,观察到有气泡产生,该反应的化学方程式为　 。
小红的实验方案是取“打铁花”溅落下来的黑色物质于试管中,　　　　　　　　　 (填加入的试剂及实验现象)。
【实验2】
(3)小刚根据铁丝在氧气中燃烧的实验猜测黑色固体中还可能含有四氧化三铁(不考虑氧化亚铁的干扰),并设计上图实验进行验证。B中的试剂是　　　　　　,该实验的现象是　　　　　　　　　　,证明黑色固体中含有四氧化三铁。木炭粉和四氧化三铁反应说明碳单质具有　　　　性。
【交流讨论】经过本次探究,同学们有了自己的收获,也体会到了中华民族优秀的文化传统。
类型4 有关物质成分和影响化学反应因素的探究
7.(2024·邯郸模拟)小明从超市买来一袋干果,发现袋里有一个小纸包,上面标明“铁系食品脱氧剂,主要成分:铁粉、活性炭、氯化钠”。化学小组的同学们对这包脱氧剂产生了探究的兴趣。
【查阅资料】①这种铁系食品脱氧剂的脱氧原理是铁粉与空气中的氧气、水蒸气反应生成铁锈。
②活性炭和氯化钠是辅助材料,能提升脱氧效果。
③FeCl3溶液和KSCN溶液反应可以得到血红色溶液,常用于Fe3+的检验。
(1)【提出问题1】该脱氧剂为粉末状,目的是　　　　　　　　　　　　　　　。该脱氧剂中活性炭的作用是　 。
【提出问题2】此包食品脱氧剂中的铁粉是否变质
【猜想与假设】
假设一:铁粉没有变质;
假设二:铁粉部分变质;
假设三:铁粉全部变质。
(2)【实验探究】
步骤 实验操作 实验现象 结论
① 取少量固体于烧杯中,加入足量稀盐酸,用玻璃棒充分搅拌静置,过滤得滤液A 产生大 量气泡 脱氧剂中含有　　
烧杯中溶液呈浅棕黄色,底部有少量黑色物质 脱氧剂中含有C、Fe2O3
② 取少量滤液A于试管1中,向其中滴加　　　　　　溶液 　　　　　　　　　　
【实验结论】假设二正确。
(3)【实验探究2】小明为证明此包食品脱氧剂中还有氯化钠,再取少量滤液A于试管2中,向其中滴加硝酸银溶液,生成白色沉淀,继续滴加稀硝酸,沉淀不消失。由此证明,食品脱氧剂中含有氯化钠,请写出生成白色沉淀的化学方程式:　 　。
(4)【反思评价】小亮认为小明的检验方案并不能证明氯化钠的存在,你认为其原因是　 　。
8.(2024·石家庄模拟)在当前高速发展的信息化时代,数字化学习成为必然,利用传感器实时监测,将实验过程中某些因素(酸碱性、气压、温度等)的变化以数据、图像的形式呈现出来,这种极大丰富了实验研究的方法,被称为“数字化实验”。某校化学研究小组同学利用数字化实验室,对初中化学常见的实验进行了以下探究活动。
【探究一】探究二氧化碳与水的反应
方案一:
方案二(数字化实验):
(1)方案一:图1中可观察到甲试管中的紫色液体变为红色,乙试管的作用是　　　　　　　　　　　。
(2)方案二:由图2坐标图中的曲线可知,烧杯内溶液的酸性逐渐变　　　(选填“强”或“弱”)。
【探究二】探究块状碳酸钙、粉末状碳酸钙分别与稀盐酸的反应
方案一:
方案二(数学化实验):
(3)块状碳酸钙、碳酸钙粉末分别与稀盐酸反应速率的探究。
方案一:图3中,乙试管中稀盐酸的质量分数C%应为　　　　　,稀盐酸与碳酸钙反应的化学方程式为　 。
方案二:按图4所示进行实验,倾斜锥形瓶使小试管内的稀盐酸流入瓶中与固体接触发生反应,瓶内气压的变化如坐标图所示。对比分析坐标图中的点　　　　　(选填“a~d”)可知:两个锥形瓶内达到相同的压强时,碳酸钙粉末与稀盐酸反应所需时间更短。
(4)研究小组同学进一步探究图3乙中碳酸钙粉末与稀盐酸反应后物质的成分。
【作出猜想】同学们根据图3乙试管中没有固体剩余,对反应后的溶液进行如下猜想:
猜想Ⅰ:CaCl2;
猜想Ⅱ:CaCl2、HCl。
【进行实验】学习小组同学们认为仅用上述实验中的试剂就可以验证他们的猜想,他们的实验操作是取乙试管中的溶液　 　。
【得出结论】猜想二正确。
【反思拓展】
①探究反应后物质成分时除了考虑生成物以外,还要考虑反应物是否剩余。
②除上述方法可以检验出反应后的废液显酸性外,下列试剂也可行的是　　　　　(填字母)。
A.Cu　　　　　　
B.紫色石蕊溶液
C.Fe2O3
D.NaOH
答案
举例精讲
类型1:有关物质性质的探究
例题1
(1)易溶于水;受热易分解
(2)无色酚酞　刺激性　NH4HCO3+HClNH4Cl+H2O+CO2↑　澄清石灰水变浑浊　碳酸氢铵中如果含有水,加热时会逸出水蒸气,冷凝形成小水珠　探究该肥料标注的纯度是否达标
【解析】(1)需要防潮,说明碳酸氢铵易溶于水;避免高温天气使用,说明该肥料受热易分解。
(2)Ⅰ.碳酸氢铵溶液显碱性,能使无色酚酞溶液变红,因此滴入的是无色酚酞溶液。Ⅱ.铵态氮肥与熟石灰混合研磨,会产生氨气,因此能闻到刺激性气味。Ⅲ.碳酸氢铵和盐酸反应会产生氯化铵、水和二氧化碳。Ⅳ.碳酸氢铵分解生成水、二氧化碳和氨气,因此C中澄清石灰水变浑浊。固体中若含有水分,加热时水会汽化成水蒸气,遇到冷的试管后液化,冷凝形成小水珠。标签中含有肥料的纯度,可探究标注的纯度是否达标。
类型2:有关物质变质的探究
例题2
【作出猜想】Ca(OH)2
【实验分析】(1)氢氧化钙微溶于水,下层固体也有可能是没有溶解的氢氧化钙
(2)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
【实验结论】二
【评价反思】二氧化碳
【拓展延伸】密封
【解析】变质情况有三种:不变质,只有氢氧化钙;部分变质,含有氢氧化钙和碳酸钙;完全变质,只有碳酸钙。则猜想一只有Ca(OH)2。
【实验分析】(1)氢氧化钙微溶于水,1 g样品不能完全溶解在10 g水中,则下层固体也有可能是没有溶解的氢氧化钙。(2)步骤3有气泡产生的原因是碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。
【实验结论】实验2中,向滤液中加入适量的无色酚酞溶液,溶液变红色,说明溶液中含有氢氧化钙;实验3向滤出的固体中加入适量稀盐酸,产生气泡,是因为碳酸钙和盐酸反应生成了二氧化碳,说明样品中含有碳酸钙,通过以上实验可以知道猜想二正确。
【评价反思】使用库存较久的熟石灰时要检测其成分,因为熟石灰会与二氧化碳反应而变质。
【拓展延伸】熟石灰应密封保存。
类型3:新情境下的实验探究
例题3
【实验1】稀盐酸或稀硫酸
【实验2】澄清石灰水变浑浊
【反思交流Ⅰ】Fe+2HClFeCl2+H2↑(或Fe+H2SO4FeSO4+H2↑)
【作出猜想】吸附
【反思交流Ⅱ】(1)对比实验中没控制铁粉的质量相同
(2)升高相同温度所需的时间
【拓展应用】密封、防潮
【解析】【实验1】黑色固体是铁粉,而铁和酸能反应生成亚铁盐,其溶液呈浅绿色,同时还能生成氢气,产生大量气泡。
【实验2】根据结论,黑色粉末中含有活性炭,活性炭燃烧后生成二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
【反思交流Ⅰ】实验1中铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,或铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。
【作出猜想】活性炭因疏松多孔而具有吸附性,可以吸附水蒸气、氧气,能使铁粉与水蒸气充分接触发生反应,从而加快铁粉生锈的速率。
【反思交流Ⅱ】(1)根据控制变量法可知,还存在变量铁粉的质量,故理由是对比实验中没控制铁粉的质量相同。(2)由表格数据,铁生锈会升温,还可以通过统计升高相同温度所需的时间。
【拓展应用】生活中存放蒸汽眼罩的建议是密封、防潮。
类型4:有关物质成分和影响化学反应因素的探究
例题4
【猜想与假设】只有CO2
【实验验证】无明显现象
【拓展实验】温度低时反应缓慢,氧气浓度过低
【交流与讨论】温度较高
【实验验证】稀盐酸　无色酚酞溶液
【交流与讨论】Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3↓
【解析】【提出假设】根据质量守恒定律可知,过碳酸钠(Na2CO4)与热水反应,该气体可能是二氧化碳或氧气,也可能是氧气和二氧化碳。
【实验验证】为验证猜想1成立,则B中为无明显现象,而装置D中带火星的木条复燃。
【拓展实验】改用冷水重复上述实验,观察到锥形瓶中有持续的小气泡缓慢放出,带火星的木条没有复燃。该木条不复燃的原因是温度低时反应缓慢,氧气浓度过低。
【交流与讨论】茶垢清洁剂在热水中,氧化性效果更好,即使用茶垢清洁剂时,加入温度较高的水,除垢效果更好。
【实验验证】步骤1:稀盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,该反应的实验现象为产生气泡,稀盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水,该反应无明显现象,根据实验现象有气泡产生可知,该物质中含有碳酸钠。步骤2:另取少量溶液,滴加CaCl2溶液至不再产生沉淀为止,向上层清液中加入无色酚酞溶液,氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,由于滴加氯化钙溶液过量,则完全除去溶液中的碳酸钠,滴加无色酚酞溶液,观察到溶液不变红,则溶液中没有氢氧化钠。
【交流与讨论】步骤2中选用CaCl2而不用Ca(OH)2的原因是Ca(OH)2能与Na2CO3反应生成NaOH,干扰后续NaOH的检验。
题型专训
1.(1)小苏打
(2)澄清石灰水不变浑浊　水　产生大量气泡
(3)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(4)酒石酸氢钾溶液显酸性,与小苏打反应产生二氧化碳气体
(5)防潮
【解析】(1)碳酸氢钠的俗称是小苏打。
(2)实验二:根据结论猜想二不成立,则说明不会产生二氧化碳气体,在装置1的a试管中放入少量酒石酸氢钾固体,加热,观察到a试管内壁有无色液滴,b试管中澄清石灰水不变浑浊,证明猜想二不成立;实验三:根据结论猜想三成立,碳酸氢钠和酒石酸氢钾在溶液中发生反应,产生二氧化碳气体,可在装置2的c试管中放入少量碳酸氢钠和酒石酸氢钾的固体混合物,滴加水,观察到试管c中产生大量气泡,d试管中澄清石灰水变浑浊,证明猜想三成立。
(3)碳酸氢钠受热易分解产生碳酸钠和两种常见氧化物,根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变,则生成的两种氧化物为水和二氧化碳,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
(4)酸性物质和碳酸钠反应会生成二氧化碳,小组同学又用纯碱代替小苏打,在装置2中做了与实验三相同的实验,结果观察到相同的实验现象。由此,同学们得到泡打粉能发面的化学原理是酒石酸氢钾水溶液显酸性,与小苏打反应产生二氧化碳气体。
(5)由于泡打粉遇水能够发生化学反应,因此在保存泡打粉时,应注意防潮。
2.【实验探究】降低　6H2O　3O2　2 g氯化钠、2 g活性炭
【实验结论】铁粉与氯化钠、活性炭共同作用
【分析讨论】吸附
【交流反思】BC
【解析】探究一:暖宝宝中含铁,铁能消耗空气中的氧气,待完全反应后,逐渐冷却至室温,由于消耗了氧气,装置内压强减小,故烧杯中的水进入装置中,烧杯中液面降低;铁与空气中的氧气和水反应生成氢氧化铁,该反应的化学方程式为4Fe+6H2O+3O24Fe(OH)3。
探究二:本实验为对比实验,控制变量要唯一,所以方案四中的试剂是4 g铁粉、2 mL水、2 g氯化钠、2 g活性炭。
【实验结论】方案一、方案二、方案三的图像无明显变化,方案四图像明显发生变化,说明发热速率明显加快与氯化钠、活性炭有关。所以暖宝宝能快速发热的原理是铁粉与氯化钠、活性炭共同作用。
【分析讨论】由于活性炭具有吸附性,所以暖宝宝中活性炭的作用还有使铁粉与氧气充分接触。
【交流反思】A.暖宝宝发热的原理是铁粉与空气中氧气和水共同作用,所以暖宝宝的运输和保存需注意防潮。B.暖宝宝中的铁粉与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,产生气泡,暖宝宝失效后铁粉转化为氧化铁,氧化铁与稀盐酸反应不产生气体。所以仅用稀盐酸可以检验暖宝宝是否失效。C.暖宝宝中的铁粉能吸收空气中的氧气,生成固体,所以可以用暖宝宝代替红磷测定空气中氧气的含量。
3.【查阅资料】(1)Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
【作出猜想】Ca(OH)2和CaCO3
【实验验证】溶液变红
【反思交流】(1)1 g氢氧化钙不能完全溶解在50 g水中,烧杯底部较多未溶解的固体也可能是氢氧化钙
(2)气泡产生
【拓展提升】(1)有剩余
(2)氢氧化钠(合理即可)
【解析】【查阅资料】氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O。
【作出猜想】氢氧化钙若全部变质,则生成碳酸钙,若未变质,则是氢氧化钙,若部分变质,则是氢氧化钙和碳酸钙的混合物。
【实验验证】氢氧化钙溶液为碱性,加入酚酞后,溶液变红。
【反思交流】(1)根据题目中信息可知,氢氧化钙溶解度小于0.2 g,所以加入50 g水,溶解的氢氧化钙质量小于0.1 g,因此未溶解的固体也有可能是氢氧化钙。(2)为了验证碳酸钙的存在,所以需要加入稀盐酸,与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳,通过观察有无气泡出现,判断碳酸钙是否存在。
【拓展延伸】(1)反应物在反应过程中,由于加入的量未知,所以有可能出现剩余,因此在验证剩余物质组分时,不单要考虑生成物,还要考虑未反应而剩余的反应物。(2)氢氧化钠可与二氧化碳反应,生成碳酸钠和水,发生变质,另外如过氧化钠与二氧化碳也可以反应,发生变质,也可与水蒸气反应发生变质。
4.酸　产生气泡　H2SO4　实验四
【质疑讨论】CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
【猜想假设】Na2CO3
【设计实验】2~3滴无色滴酚酞溶液
【反思拓展】ac
【解析】①pH<7,溶液呈酸性,小芳用玻璃棒蘸取待测液A滴于pH试纸上,测出待测液A的pH约为3,则待测液A是酸溶液。
②锌粒与酸溶液反应生成氢气,则可观察到的现象是产生气泡。
③实验二中BaCl2溶液与硫酸反应生成硫酸钡白色沉淀和盐酸,则待测液A是H2SO4溶液。
④氢氧化钠溶液与碳酸钠不反应,而盐酸、硫酸与碳酸钠反应生成二氧化碳气体,氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀,所以四个实验中,只根据其中一个实验的现象即可证明2号试管中原溶液为氢氧化钠溶液的是实验四。
⑤氢氧化钠变质,即氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,反应的化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,变质后的碳酸钠可以和氯化钡反应生成白色沉淀碳酸钡。⑥氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,若氢氧化钠部分变质,则猜想一为NaOH、Na2CO3,若氢氧化钠完全变质,则猜想二为Na2CO3。
⑦猜想一成立,即变质后溶质的成分是NaOH、Na2CO3,碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,余下的溶液中含有氢氧化钠,滴加无色酚酞溶液,溶液变红,则步骤二:取步骤一中的滤液少量于试管中,向其中滴加2~3滴无色滴酚酞溶液。
⑧a.滴加CuCl2溶液,氯化铜溶液和氢氧化钠反应生成蓝色沉淀氢氧化铜和氯化钠,有蓝色沉淀生成,该方案可行,故a符合题意;b.步骤一中氯化钡过量,滴加MgSO4溶液,氯化钡与硫酸镁反应生成白色沉淀硫酸钡,MgSO4溶液和氢氧化钠反应生成硫酸钠和白色沉淀氢氧化镁,有白色沉淀产生,该方案不可行,故b不符合题意;c.通入CO2,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡白色沉淀,有明显现象,该方案可行,故c符合题意。
5.(1)苛性钠(或火碱,或烧碱)
(2)F
(3)烧杯内壁有水雾产生
(4)干燥气体
(5)铝和氢氧化钠反应产生的偏铝酸钠易溶于水,水溶液呈碱性　用试管取反应后的溶液,往其中加入硫酸铜溶液,观察到有蓝色沉淀产生
(6)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
【解析】(1)氢氧化钠的俗称是苛性钠、火碱、烧碱。
(2)管道疏通剂和水的反应为固液常温型反应,分液漏斗能控制液体滴加速率,从而控制反应的速率,则若要控制反应速率,反应装置应选用图乙中的F。
(3)猜想二正确,说明产生了氢气,氢气燃烧会产生水,则实验中观察到烧杯内壁有水雾产生。
(4)浓硫酸具有吸水性,且不与氢气反应,可用来干燥氢气,则B中浓硫酸的作用是干燥气体。
(5)氢氧化钠溶液呈碱性,生成的偏铝酸钠溶液也呈碱性,所以加入无色酚酞溶液可以看到溶液变红,不能证明一定含有氢氧化钠,氢氧化钠和硫酸铜反应生成硫酸钠和氢氧化铜沉淀,则证明反应后的溶液中含有氢氧化钠,设计的实验方案是用试管取反应后的溶液,加入硫酸铜溶液,观察到有蓝色沉淀产生。
(6)氢氧化钠、铝和水反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的化学方程式是2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。
6.(1)防止高温熔融物落下来炸裂集气瓶　铁屑在空中与氧气的接触面积增大,燃烧更剧烈
(2)Fe+H2SO4FeSO4+H2↑　加入适量硫酸铜溶液,产生红色固体,溶液由蓝色变成浅绿色
(3)澄清石灰水　澄清石灰水变浑浊　还原
【解析】(1)铁丝在氧气中燃烧实验中,集气瓶预留少量水的原因是防止生成的高温熔融物落下来炸裂集气瓶;铁丝在空气中不能燃烧,“打铁花”能在空气中燃烧的原因是铁屑与空气中氧气的接触面积比铁丝与空气中氧气的接触面积大,燃烧更剧烈。
(2)该实验是证明黑色物质中含有铁屑,小明取“打铁花”溅落下来的黑色物质于试管中,加入适量稀硫酸,观察到有气泡产生,溶液变成浅绿色,即为铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气;小红取“打铁花”溅落下来的黑色物质于试管中,滴加适量的硫酸铜溶液,硫酸铜与铁反应生成硫酸亚铁和铜,观察到产生红色固体,溶液由蓝色变为浅绿色,证明黑色物质中含有铁屑。
(3)根据实验结论黑色固体中含有四氧化三铁,木炭与四氧化三铁在高温下反应生成铁和二氧化碳,二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊;木炭粉在高温条件下还原四氧化三铁生成铁和二氧化碳,四氧化三铁失氧变为铁,具有氧化性,碳得到氧变成二氧化碳,具有还原性。
7.(1)增大与反应物之间的接触面积　提高脱氧效果
(2)KSCN　溶液变为血红色　Fe
(3)AgNO3+NaClAgCl↓+NaNO3
(4)步骤①中加入稀盐酸,稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气,稀盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水,氯化亚铁、氯化铁也都能与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀
【解析】(1)该脱氧剂为粉末状,目的是增大与反应物之间的接触面积,使反应更快、更充分;活性炭具有吸附性,能吸附异味和色素,该脱氧剂中活性炭可以吸附包装中的氧气,更利于反应,能提高脱氧效果。
(2)铁系食品脱氧剂中的铁能够与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,产生气泡,说明脱氧剂中含有Fe。由实验结论可知,脱氧剂中含有C、Fe2O3,氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水,由题文可知,FeCl3溶液和KSCN溶液反应可以得到血红色溶液,所以取少量滤液A于试管1中,向其中滴加KSCN溶液,检验溶液中是否有氯化铁;实验后观察到溶液呈血红色,说明滤液A中含有氯化铁,证明脱氧剂中含有Fe2O3。
(3)由题文可知,生成白色沉淀的反应是氯化钠与硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠,故反应的化学方程式为NaCl+AgNO3AgCl↓+NaNO3。
(4)步骤①中加入稀盐酸,稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气,氯化亚铁也能够与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀,所以小明的检验方案并不能通过产生白色沉淀来证明氯化钠的存在。
8.(1)与试管甲起对照作用
(2)强
(3)10%　CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑　c、d
(4)加入碳酸钙(或紫色石蕊溶液),观察到产生气泡(或溶液变红色)　B、C
【解析】(1)图1中可观察到甲试管中的紫色液体变为红色,乙试管的作用是作对比,排除空气成分的干扰。(2)溶液酸性越强,pH越小,故由图2坐标图中的曲线可知,烧杯内溶液的酸性逐渐变强。
(3)方案一:根据对比实验中,控制变量唯一的原则,图3中,甲和乙试管中的实验变量是碳酸钙的形状不同,则两支试管中所用稀盐酸的浓度应该相同,故乙试管中稀盐酸的浓度应为10%;碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。
方案二:c、d两点对应两个锥形瓶内压强相同,但是两个锥形瓶内达到相同的压强时,所需时间不同,故对比分析坐标图中的点c、d可知:两个锥形瓶内达到相同的压强时,碳酸钙粉末与稀盐酸反应所需时间更短。
(4)【进行实验】乙试管中碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,反应后没有固体剩余,则反应后的溶液中一定含有生成的氯化钙,可能含有盐酸;根据实验结论为猜想二正确,即反应后的溶液中溶质为氯化钙和盐酸,取乙试管中的溶液,加入碳酸钙,可观察到产生气泡,则说明反应后的溶液中含有盐酸,即可得出猜想二正确;或取乙试管中的溶液,加入紫色石蕊溶液,可观察到溶液变红色,则说明反应后的溶液中含有盐酸,即可得出猜想二正确;【反思拓展】①探究反应后物质成分时除了考虑生成物以外,还要考虑反应物是否剩余;②A.Cu与盐酸不反应,无法检验出反应后的废液显酸性,不符合题意;B.紫色石蕊溶液遇酸性溶液变红色,若溶液变红色,则可以检验出反应后的废液显酸性,符合题意;C.Fe2O3和盐酸反应生成氯化铁和水,若观察到固体溶解,溶液变为黄色,则可检验出反应后的废液显酸性,符合题意;D.NaOH和盐酸反应生成氯化钠和水,该反应无明显现象,不能检验出反应后的废液显酸性,不符合题意。

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