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《实验探究(二)》
考点分析
考点一：影响因素的探究(含催化剂)
例1 小宁在课外资料中获悉：在锌和稀硫酸的反应中，加入硫酸铜溶液会影响反应的快慢。为此，他进行了探究，实验装置如图甲所示。
甲
【实验步骤】
①在规格相同的A、B试管中分别放入大小相近、 数量相同的锌粒，胶头滴管吸入等量的溶液，如图甲所示。塞紧橡胶塞。
②将两个胶头滴管中的溶液同时挤入试管后，立即开启数据采集器。
③约100s后，停止采集数据。电脑显示气压p随时间t变化的关系如图乙。
乙
【实验分析】
(1)图2中“★”处应填______。
(2)要确保实验成功，实验前应检查反应装置的______。
(3)实验中，锌和稀硫酸反应的快慢通过采集到的试管内______值的变化快慢来反映。
【实验结论】在锌和稀硫酸的反应中，加入硫酸铜溶液可以______(填“减慢”或“加快”)反应速度。
【解题技巧】此类探究题常涉及以下几种情况：探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等，其中影响化学反应速率的因素包括是否使用催化剂、反应的温度、物质的浓度及反应物的接触面积等。实验时常利用控制单一变量的思想设置对比实验，分析对比的实验间不同的因素，推理得出实验结论。解答此类题时要根据题意，认真分析实验现象、实验数据、反应条件及影响反应的因素，通过对比与推理等，得出合理答案。
【答案】【实验分析】(1)硫酸铜（或CuSO4) (2)气密性 (3)气压 【实验结论】加快
【知识归纳】1.影响化学反应速率的因素
2.分析实验探究的因素及其对反应的影响
(1)找出探究的因素：即为所有影响因素中“变化”的那个因素。
(2)分析探究的因素对反应的影响：通过对比实验现象或测定实验数据来判断该因素对实验结果的影响。
3.分析某因素对反应速率的影响
选择该因素不同，但其余因素均相同的实验组，对比分析实验现象或实验数据。
考点二：物质成分的探究
例2 “锡纸烤鸡蛋”是一种特色小吃，它的一种做法是用“锡纸”包裹住鸡蛋，在炭火上烘烤。“锡纸”是由金属材料制成的，“锡纸”包裹的鸡蛋能被烤熟。体现了金属的物理性质是_______；烘烤结束后，用水熄灭炭火，其灭火的原理是_______。
某化学兴趣小组收集了残留的鸡蛋壳碎片，查阅资料得知。鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，在不考虑鸡蛋壳中其它成分影响的情况下，小组成员进行了如下探究。
【进行实验】实验一，取蛋壳碎片。除去卵壳膜，灼烧蛋壳碎片得到白色固体，冷却备用。
【提出问题】白色固体中主要含有什么物质？
【形成假设】猜想一：有CaCO3，猜想二：有CaO 猜想三： 有CaCO3和CaO
【实验验证】
实验二：取少量白色固体。装入一支洁净试管中。再向试管中加入适量的水，用手触碰试管外壁，有发热现象。滴入酚酞溶液，溶液呈_______色。
实验三：取实验二中溶液的液体，用吸管向液体中吹入呼出的气体。观察到澄清的石灰水变浑浊，用化学方程式解释变浑浊的原因_______。
实验四：另取少量白色固体。加入足量的稀盐酸，有气泡产生。
【形成结论】由实验二至实验四得出的结论是：猜想_______成立。
【表达交流】在实验一至实验四过程中，没有涉及到的化学反应类型是_______。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
【解题技巧】解答有关物质成分的探究题时，常采用“假设论证法”，即假设存在→设计实验→分析现象→验证结论(与假设一致则存在，与假设矛盾则不存在)。复习过程中要建构知识网络，形成对酸、碱、盐、氧化物性质的规律性认识，答题时既要关注物质的化学性质，也要关注物质的物理性质。
【答案】导热性 使温度降到着火点以下（或隔绝氧气）
【实验验证】红 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 【形成结论】三 【表达交流】C
【知识归纳】1.反应后物质成分的猜想
(1)已知反应(以两种物质发生反应生成另外两种物质为例)：
第一步：写出化学方程式：A＋B→ C＋D；
第二步：从物质是否恰好完全反应进行猜想：
①恰好完全反应：C＋D；
②A过量：A和C＋D；
③B过量：B和C＋D。
【注意】如果探究的是溶液中溶质的成分，则不溶物、气体和水不需要考虑。
(2)未知反应：根据化学反应前后元素种类不变，结合反应物的元素组成进行判断。
2.未知物成分的猜想
根据题干已知的信息，对给定的物质进行自由组合，如原物质是两种物质(如A、B)中的一种或两种，则可能的组合为A或B或A和B。
3.不合理猜想的判断及原因分析：
①不符合质量守恒定律；②猜想的物质间可以发生反应；③猜想与题目所给信息不符等。
4.应用物质性质进行实验方案设计
(1)实质：物质的鉴别及验证。
(2)思路及解题步骤
①确定需要验证的物质及可能存在的干扰物质(一定会生成的物质不用检验)。
②利用已学知识，分析可用于鉴别或验证对应物质的理化性质，选择鉴别或验证试剂需要具备以下条件：
a.有典型现象；b.在被鉴别的物质中其他物质不会出现相似现象。
考点三：数字化实验
例3 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、电脑均已略去）。
实验一：小亮同学按图1所示装置进行实验
实验前U型管两端液面相平，将NaOH溶液滴入试管中，待反应后恢复到室温，U型管中的液面左高右低。
（1）小亮同学根据U型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型管中液面高度变化，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101kPa，将滴有酚酞试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。
（3）滴有酚酞试液的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________。
【解题技巧】解答这类题的思路为：①直接读出坐标图中的两个变量（横、纵坐标）之间的变化（关注起点、终点及变化的趋势）；②对多个变化曲线，要对比它们之间的关系；③结合化学反应过程，形成对变化规律的认识。
【答案】（1）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O （2）二氧化碳能溶于水，也能使U形管内的液面左高右低 （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
【知识归纳】数字化实验是通过计算机、传感器、数据采集器和相关软件组成的能够定量采集数据，并以图表的形式清晰、明确呈现出来的现代化的新型实验技术手段。它又被称为手持技术、数字实验等。中考命题时常借助pH传感器、O2浓度传感器、CO2浓度传感器、温度传感器、压强传感器等，以坐标曲线图的形式呈现，考查相关知识。
1.常见的数字化变化曲线有：压强、温度、pH变化曲线
2.数字化图像试题的解题步骤：
(1)分析试题中涉及的化学反应。
(2)明确纵、横坐标及曲线表述的意义。
(3)分析曲线的变化趋势与纵、横坐标的关系。
(4)分析特殊点(起点、拐点、终点)的含义。
【备考训练】
1.絮凝剂常用于水的净化，实验小组探究用絮凝剂净水时影响净化效果的因素。
【查阅资料】絮凝剂溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降，从而达到净水目的。硫酸铁是一种常见的絮凝剂。
【进行实验】
Ⅰ.配制水样和絮凝剂溶液
配制水样：向 10 L水中加入 25 g高岭土，搅拌、静置，取上层液作为水样。
配制絮凝剂溶液：用 100 mL水和 5 g硫酸铁进行配制。
Ⅱ.探究影响水样净化效果的因素
取水样，向其中加入絮凝剂溶液，搅拌，测定静置不同时间水样的浊度，并计算浊度去除率(浊度去除率越高代表净化效果越好)。实验记录如下：
实验序号 水样的体积/mL 加入絮凝剂溶液的体积/mL 静置时间/min 浊度去除率/%
① 200 0 20 12.48
② 200 0.2 20 76.54
③ 200 0.3 20 84.60
④ 200 0.4 5 64.45
⑤ 200 0.4 10 70.85
⑥ 200 0.4 15 81.04
⑦ 200 0.4 20 86.02
⑧ 200 0.5 20 88.15
⑨ 200 0.6 20 86.49
【解释与结论】
(1)配制絮凝剂溶液的操作如下图所示。
正确的操作顺序是________(填序号)，B中用玻璃棒搅拌的目的是________。
(2)②中浊度去除率比①高的原因是________。
(3)依据④～⑦得出的结论是________。
(4)探究等量水样中加入絮凝剂溶液的体积对净化效果影响的实验是________(填序号)。
【反思与评价】
(5)依据实验数据，不能得出“静置时间相同时，等量水样中加入絮凝剂溶液的体积越大，净化效果越好”的结论，其证据是________。
2.实践活动小组在工作人员的指导下参观污水处理厂并进行水质检测。
【信息检索】
Ⅰ.生活污水中含有少量有机物、氯化物、硫酸盐等。
Ⅱ.生活污水的一般处理流程如图所示，在排水阶段加入CaCl2可除去杂质离子，也可杀菌消毒，能够起到净化污水的作用。
【交流讨论】
活性污泥可以吸附除去水中的有机物，此过程属于____________(填“物理变化”或“化学变化”)。
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污水处理流程示意图
实践活动：检测经过处理的水质
【提出问题】
①生活污水经过处理后，其外观无色透明，但其酸碱度是否达到了排放标准？
②处理后的水中是否含有CaCl2
【实验探究】
实验操作 实验现象 实验结论
步骤1 ________ / 水的pH＝7
步骤2 取少量处理后的水样，向其中滴加_____________ 产生白色沉淀 水中含有Ca2＋
步骤3 另取少量处理后的水样，向其中滴加硝酸银溶液 ________ 水中含有Cl－
【实验结论】
(1)生活污水经过处理其酸碱度达到排放标准，且水中含有CaCl2。
(2)步骤2发生反应的化学方程式为________。
【反思评价】
(3)有同学认为步骤3检验出的Cl－不一定来自CaCl2，理由是________。
(4)排放后的水可用于________(写一条)。
3.通过观察和实验等方法获取证据是科学探究重要环节。
（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。
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：________。
（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。
4.我国西晋时期的张华所著的《博物志》中就有“烧白石作白灰既讫……”的记载，其中“白石”即石灰石。某活动小组同学在老师的指导下取“白石”，并对“白石”进行了如下一系列探究。
【查阅资料】①碳酸钙分解温度在900 ℃左右，杂质在该实验条件下均不分解。
②酒精灯外焰温度在 630～718 ℃；酒精喷灯外焰温度在 907～1063 ℃。
小明同学用酒精喷灯加热“白石”1～2分钟，发现有“白灰”出现，煅烧“白石”发生反应的化学方程式为________。
【提出问题】加热后剩余固体中“白灰”的成分是什么？
【猜想与假设】假设一：含有碳酸钙
假设二：含有________
假设三：含有碳酸钙与氧化钙
【设计实验】(1)小明同学取少量“白灰”于试管中，向其中加入少量水，搅拌、静置，观察到试管底部有大量不溶物，小明据此认为假设一成立。 小路同学认为上述实验不足以证明假设一成立，其理由是________。
(2)小路取上述实验中少许上层清液于试管中，向其中滴加无色酚酞溶液，观察到________，取上述实验中少量不溶物于试管中，滴加过量________，观察到有气泡产生，证明假设三成立。
【拓展延伸】小组同学认为“白灰”成分中含有碳酸钙可能与加热温度及加热时间有关，小组同学用实验室中的粉末状石灰石样品(样品未提前烘干)进行了如下两组实验，并测得固体质量随加热时间的变化曲线如图所示。
实验组别 样品质量 加热方式 对应曲线
A 5 g 酒精灯 a
B 5 g 酒精喷灯 b
(1)对实验A中剩余固体进一步验证，证实碳酸钙在该温度下未分解，分析曲线a可知，固体质量减少的原因是________。
(2)分析曲线 b，1 min后，固体质量减少的速率逐渐增大，原因是________。
参考答案
1.(1)CDAB　加速溶解　(2)②中水样加了絮凝剂溶液，絮凝剂有净水作用　(3)实验研究范围内，等量水样中加入絮凝剂溶液的体积相同时，静置时间越长，净化效果越好　(4)②③⑦⑧⑨　(5)对比⑧和⑨，⑨中加入絮凝剂溶液的体积比⑧大，但浊度去除率比⑧低
2.【交流讨论】物理变化　
【实验探究】步骤1.取处理后的水样，用玻璃棒蘸取少量水样滴于pH试纸上，待显色后，将试纸颜色与标准比色卡对照　步骤2.碳酸钠(合理即可)　步骤3.产生白色沉淀　
【实验结论】(2)Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl(与步骤2对应)　
【反思评价】(3)生活污水中还含有少量氯化物　(4)浇花(或冲厕所等，合理即可)
3.（1）固体溶解或溶液由无色变为黄色 （2）溶液变浑浊 （3） ①氢氧化钙消失了 ②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，混合后即是不反应也会存在钙离子和氯离子 （4）①> ②离子的浓度
4.【查阅资料】CaCO3CaO＋CO2↑　【猜想与假设】氧化钙　【设计实验】(1)不溶物中有不溶于水、不参加反应的杂质，且氧化钙与水反应生成的氢氧化钙微溶于水，不溶物中还可能有氢氧化钙　(2)溶液变红　稀盐酸 (或稀硫酸)　【拓展延伸】(1)石灰石样品中的水分蒸发　(2)碳酸钙分解需要达到一定的温度，1 min 后，温度达到碳酸钙分解所需要的温度

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