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实验探究题
题型六
目
录
解题必备知能
题型分类突破
一 实验设计的方法
(1)现象分析法：物质性质探究、物质成分检验与鉴别的探究、有关反应原理的探究等实验中运用现象分析法。
(2)控制变量法：如探究催化剂、溶解性、影响溶解速率的因素、影响反应速率的因素等实验需要进行对比实验等。
二 实验设计的两个“统一”
(1)“问题——实验——结论”三者对应统一。围绕问题设计实验，通过分析实验得出正确的结论。
(2)“实验操作——实验现象——实验结论”三者对应统一。根据实验操作，观察对应的实验现象，由实验现象分析得出实验结论。
类型1 反应后物质成分的探究　
例1 (2024·南充) 目前，“污渍爆炸盐”已成为广泛应用的洗涤助剂之一。其主要成分是Na2CO3·nH2O2，俗称固体双氧水，溶于水生成Na2CO3和H2O2。探究小组制得“污渍爆炸盐”的饱和水溶液，向其中加入一定量澄清石灰水，产生白色沉淀，过滤得到滤液和滤渣。
【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？
【作出猜想】猜想一：NaOH；猜想二：NaOH、Ca(OH)2；猜想三：NaOH、
Na2CO3；猜想四：NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2。
以上猜想中，有一个猜想是错误的，其原因是__________________
_____________(用化学方程式表示)。
Ca(OH)2+Na2CO3====
CaCO3↓+2NaOH
【实验探究】
操作 实验步骤 实验现象 实验结论
操作一 取少量滤液于试管中， 滴加_______________ ____________溶液 产生白色沉淀 猜想二成立
操作二 另取少量滤液于试管中，滴加过量稀盐酸 ________________ __________ 猜想三不成立
【拓展应用】“污渍爆炸盐”除用作洗涤助剂之外，还可用作_______
___________。
【反思交流】“污渍爆炸盐”应密封保存。
Na2CO3(或其他可
溶性碳酸盐)
无气泡产生(或无
明显现象)
供氧剂
(合理即可)
【跟踪训练】
考法 　反应后液体成分的探究
1.(2024·白银)某校化学课上，老师让同学们设计实验鉴别稀盐酸、食
盐水和澄清石灰水三种无色溶液并进行性质实验。同学们设计实验如
下：
第1兴趣小组：用紫色石蕊试液鉴别三种溶液，他们如此设计的理由是
_______________________________________________________________
___________________________________________________。
稀盐酸呈酸性，能使紫色石蕊试液变红；食盐水呈中性，不能使紫色石
蕊试液变色；澄清石灰水呈碱性，能使紫色石蕊试液变蓝
第2兴趣小组：分别用三支试管取少量上述三种溶液，各加入一定量的碳酸钠溶液，观察现象：
(1)a中有气泡产生，证明a中溶液是_______。
(2)b中产生_________(填实验现象)，证明b中溶液是澄清石灰水。
(3)c中无明显现象。
稀盐酸
白色沉淀
第3兴趣小组：为进一步探究稀盐酸和澄清石灰水反应后所得溶液中溶质
的成分，进行如下探究活动。
【假设猜想】该组同学的猜想如下：
猜想一：只有_____　
猜想二：有CaCl2和HCl
猜想三：有CaCl2和Ca(OH)2
猜想四：有CaCl2、HCl和Ca(OH)2
其他各兴趣小组的同学对以上猜想提出质疑，认为猜想四不合理，理由
是________________________________________。
CaCl2
HCl和Ca(OH)2在溶液中会发生反应，不能共存
【实验探究】为证明其余猜想是否正确，第3兴趣小组的同学们进行了如下实验：
实验步骤 实验现象 实验结论
(1)取少量反应后的溶液于试管中，加入CuCl2溶液，观察现象 无明显现象 猜想___不成立
(2)用镊子将锌粒放入试管中，向其中滴加反应后的溶液，观察现象 有_____产生 猜想二成立
(3)取少量反应后的溶液于试管中，加入硝酸银溶液，观察现象 有白色沉淀生成 猜想一成立
三
气泡
【交流评价】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且能够得出结论
给予表扬，同时指出上述实验探究中存在明显的错误。同学们经过反思
后发现了错误，错误的原因是_____________________________________
_______________________________________________________________
_____。
【反思拓展】在分析化学反应后所得物质的成分时，除考虑生成物外还
需考虑_________________。
氯化钙、盐酸均能与硝酸银溶液反应生成
白色沉淀氯化银，则加入硝酸银溶液，产生白色沉淀，不能说明猜想一
成立
反应物是否有剩余
考法 　反应后气体成分的探究
2.(2024·眉山)已知草酸钙(CaC2O4)加热易分解。某实验小组对其分解产
物进行探究。
【查阅资料】草酸钙加热分解产生金属氧化物和非金属氧化物。
【提出问题】非金属氧化物的成分是什么？
【提出猜想】猜想一：CO；猜想二：CO2；
猜想三：CO和CO2；猜想四：H2O。
【提出质疑】猜想四不成立，原因是_______________________________
_____________________________。
化学反应前后元素种类不变，反应
物中不含氢元素，不可能生成水
【设计实验】实验装置如图：
实验现象 结论
B中观察到澄清石灰水变浑浊 非金属氧化物中有___
D中观察到_________________ 非金属氧化物中有CO
CO2
黑色固体变成红色
【实验结论】猜想___成立，则草酸钙分解的化学方程式为___________
______________。
【交流反思】从环保的角度考虑，该实验装置的不足之处是_________
_________。
CaC2O4
CaO+CO↑+CO2↑
三
缺少尾气
处理装置
====
△
3.(2024·乐山)绿矾(FeSO4·7H2O，相对分子质量为278)是一种常用颜料和化工原料，加热时易被空气中的氧气氧化，但在隔绝空气高温条件下能分解生成四种氧化物，某同学取用13.9 g绿矾样品，设计如下实验探究绿矾分解的产物。
已知：①SO3常温下为气态，0 ℃时为固态；
②SO2有漂白性，能使品红溶液褪色。
回答下列问题：
(1)点燃A处酒精喷灯前，应先向装置中缓缓通一段时间N2，其作用是
_____________________________________。
排尽装置内的空气，防止绿矾被氧气氧化
(2)假设A～E装置中每一步都进行完全，请完善以下实验现象或结论：
实验现象 实验结论
①实验结束后，A装置中剩余固体呈红棕色，取少量固体与稀硫酸充分反应后溶液呈黄色 绿矾的分解产物中有_____
②B装置中无水硫酸铜变蓝 绿矾的分解产物中有___
③C装置中U形管内有固体析出 绿矾的分解产物中有SO3
④D装置中品红溶液褪色 绿矾的分解产物中有SO2
Fe2O3
H2O
(3)结合(2)中的实验现象和结论回答：
①请写出隔绝空气高温加热绿矾发生反应的化学方程式：____________
______________________________。
②实验结束后，C装置中收集到的氧化物的质量理论上为__g。
③SO2也能使澄清石灰水变浑浊，但该实验中检验SO2不用澄清石灰水代替
品红溶液的原因是_______________________________________________
___________________________。
2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O↑
2
排空气时装置内空气中的二氧化碳也能使澄清石灰水
变浑浊，干扰二氧化硫的检验
====
高温
考法 　反应后固体成分的探究
4.(2023·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：__________。
H2(或氢气)
【实验探究】小组成员按上图装置进行实验：
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
将带火星的木条靠近肥
皂泡
【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____(填粒子符号)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。
Cu2+
【实验探究】
向蓝绿色不溶物滴加足量稀硫酸，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。
2、3
Cu(OH)2为
蓝色沉淀
【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)。
_______________________________________________________________
___________________________________________。
取一定量蓝绿色不溶物于试管中，向试管中加入足量稀盐酸，充分反应
后，再向试管中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成
(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)。
Cu、
CuO
CuO+H2SO4====CuSO4+
H2O，溶液呈蓝色，而Cu与H2SO4不发生反应，沉积在试管底部
类型2 物质组成成分的探究(包含定量探究)
例2 (2023·绥化)有一包白色粉末，可能是NaHCO3、NaCl中的一种或两种。同学们设计了如下两个实验对其成分进行探究。
【定性探究】样品成分验证。
(1)请完善下面的表格。
【定量探究】样品中NaHCO3的质量分数。
实验步骤 实验现象 实验结论
步骤一：取适量样品完全溶解在水中，向其中滴加足量稀硝酸 有_____ 产生 样品中含有NaHCO3
步骤二：取步骤一反应后的溶 液于试管中，向其中滴加_____ ___________溶液 有_________ 产生 样品中含有NaCl
气泡
AgNO3
(或硝酸银)
白色沉淀
【设计实验】装置图如下：
【进行实验】
已知：装置B、C、D中试剂均足量。
①连接装置并检查气密性，加入a g样品于锥形瓶中。
②打开K1，通一段时间氮气后，称量装置B、C的质量分别是a1 g和a2 g，记录数据。
③关闭K1，打开K2，向锥形瓶中缓慢注入足量稀硫酸，关闭K2。
④待锥形瓶中无气泡产生时……关闭K1。第二次称量装置B、C的质量分别是a3 g和a4 g，记录数据。
【分析讨论】
(2)A中反应的化学方程式是_________________________________。
(3)装置D的作用是________________________________________。
(4)将④中省略号处的操作补充完整______________________。
(5)如果没有步骤②中通一段时间N2的操作，会使测得NaHCO3的质量分数
_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【得出结论】
(6)样品中NaHCO3的质量分数是_______________(用含有相关字母的式子表
示)。
H2SO4+2NaHCO3====Na2SO4+2H2O+2CO2↑
防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置中
打开K1，再通一段时间N2
偏大
×100%
【跟踪训练】
5.(2024·烟台)《天工开物》记载古法造纸术的流程是原料浸泡、蒸煮、抄制、烘干。兴趣小组根据记载，利用回收的废纸进行“制造再生纸”跨学科实践活动，在蒸煮时加入了氢氧化钠。造纸后，为处理剩余的废液进行如下探究活动。
【查阅资料】
①BaCl2+Na2CO3====BaCO3↓+2NaCl；
②BaCl2溶液呈中性；
③碱石灰是氢氧化钠与氧化钙的固体混合物，能吸收水和二氧化碳。
【任务一】废液成分分析
【提出猜想】推测废液中含有氢氧化钠和碳酸钠中的一种或两种。
【实验设计与实施】
实验操作 实验现象 实验结论
步骤1：取少量废液于试管中，加入足量的氯化钡稀溶液 _____________ 废液中
有Na2CO3
步骤2：取少量步骤1中的上层清液于 试管中，_____________________ _________ 废液中
有NaOH
产生白色沉淀
加入适量无色酚酞试液
溶液变红
【任务二】废液中碳酸钠含量测定
兴趣小组设计了如下图所示的实验，取100 g废液样品放入装置A的锥形瓶中，先通入一会儿N2，然后称量装置C、D的质量，再向锥形瓶中滴加足量稀硫酸，至不再产生气体，继续通一会儿N2后，测得装置C、D分别增重2.1 g和0.1 g。
(1)锥形瓶中不再产生气体后，需要继续通一会儿N2，其原因是_______
_____________________________________________________________
_____。
(2)装置C中反应的化学方程式是______________________。
(3)废液中碳酸钠的溶质质量分数是_____(保留到0.1%)。
(4)如果缺少装置B，会使测定的碳酸钠含量_____(填“偏大”或“偏
小”)。
使反应
生成的二氧化碳全部被吸收，防止部分气体残留在装置中，影响实验
结果
CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
5.3%
偏大
【任务三】废液的处理
(5)为使废液中的碳酸钠转化为氢氧化钠循环利用，需根据废液中碳酸钠
的含量，加入一定量的某种物质，该物质与碳酸钠反应的化学方程式是
______________________________。
Ca(OH)2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH
6.(2023·菏泽)石头纸是一种低碳经济的绿色产品。2010年全国两会期间首次使用了石头纸制作的便笺和文件袋，但石头纸至今没有被推广使用。某化学兴趣小组对其原因进行了探究。
任务一　石头纸成分及性质初探
【实验初探】
操作 现象
1.如图，取一片石头纸用砂纸打磨后，撕成碎片放入试管中，加入10%稀盐酸5 mL 试管内石头纸表面有细密气泡冒出，烧杯中澄清石灰水逐渐变浑浊
2.用坩埚钳夹持石头纸，点燃 石头纸燃烧，灰烬为白色固体
3.利用与操作1相同装置，取操作2中白色灰烬少许于试管中，加入10%稀盐酸5 mL 试管内固体溶解，有大量气泡产生，烧杯中澄清石灰水变浑浊
【分析解释】澄清石灰水变浑浊的原因_________________________(用
化学方程式表示)。甲同学根据上述三步操作得出结论：石头纸成分中含
有可燃的物质和碳酸钙，乙同学认为不严密，理由是_________________
_______。
Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O
没有检验是否含有
钙元素
任务二　石头纸燃烧后灰烬成分再探究
【查阅资料】石头纸的成分是碳酸钙、聚乙烯高分子化合物及少许胶合剂。
该兴趣小组的同学为了探究灰烬的成分，提出了以下猜想。
【提出猜想】猜想①：CaCO3；猜想②：____；猜想③： CaCO3和CaO。
CaO
【实验再探】
【得出结论】猜想③正确。
操作 现象 结论
取少量灰烬于试管中，滴加稀盐酸 有气泡产生 一定含有aCO3
_________________________ _________________________ _____________ ___________________ __________________ __________ 一定含有CaO
取少量灰烬于试管中，加水
溶解，静置后向上层清液中
滴加酚酞试液
试管发烫且溶液变红
(现象与前空对应，
合理即可)
任务三　了解石头纸的制作方法和性能
【查阅资料】在20世纪70年代，中国科学家就已经研制出了石头纸，它
是以石头为原料，研磨成纳米级的石头粉，以高分子聚合物为辅料，经
特殊工艺处理后，挤出、吹塑而成。正常石头纸的寿命在20～30年，在
阳光的直射下不足六个月就被粉化。当石头纸被大量使用时，回收利用
需要特殊设备。
【归纳总结】你认为石头纸没有被推广使用的原因是__________________
______________________________(答出一点即可)。
回收困难(或无法长
期保存或生产困难等，合理即可)
类型3 控制变量类探究　
例3 (2024·重庆A)O2在医疗急救、化工生产等领域都有重要应用。
(1)从元素守恒角度看，下列物质不能用于制取氧气的是___(填序号)。
A.CH4　　　　B.KMnO4　　　　C.NaCl
(2)某探究小组进行了“催化剂等因素对过氧化氢分解的影响”的系列探
究，该小组分别取1 g 不同的催化剂，再加入溶质质量分数为5%的过氧
化氢溶液20 mL，进行了如下实验：
AC
①写出实验甲中发生反应的化学方程式：___________________。
②MnO2粉末与红砖粉末对过氧化氢溶液分解具有相同的催化效果，你认
为此结论是否科学？___(填“是”或“否”)。理由是_______________
_____________。
序号 催化剂 温度 实验现象
甲 MnO2粉末 常温 持续产生气泡，速率适中，气流平稳
乙 红砖粉末 60 ℃ 持续产生气泡，速率适中，气流平稳
丙 红砖小颗粒 常温 缓慢，有少量气泡逸出
丁 块状红砖 常温 十分缓慢，几乎看不到气泡
2H2O2 2H2O+O2↑
否
实验温度不同，
没有控制变量
====
MnO2
③能说明催化剂的催化效果与其形态有关的实验组合是_______(填实验
序号)。
④在一定温度下，另取2 g红砖小颗粒，向其中加入8%的过氧化氢溶液
20 mL，继续实验，发现产生气泡的速率明显比实验丙快。请分析可能
的原因是(至少写两条)___________________________________________
___________________________________________________________。
丙、丁
在其他条件相同时，红砖小颗粒越多，催化效果
越好；过氧化氢溶液浓度越高，反应越快(或温度越高，反应越快)
【跟踪训练】
7.(2025·北京)同学们把盛有自上而下依次呈现多种颜色溶液的试管称为“彩虹管”。小组同学看到某个“彩虹管”的制作过程(如图)后，对影响“彩虹管”效果的因素进行探究。
已知：“彩虹管”呈现出的颜色越多、保持时间越长，效果越好。
【进行实验】
实验1：用蒸馏水浸泡黑枸杞得到浸取液，分别滴入pH不同的无色溶液中，记录现象。
pH ≤3 4～5 6～8 9～11 12 ≥13
溶液 颜色 红色 粉色 紫色 蓝色 绿色 黄色
实验2：向试管中加入6 mL一定质量分数的盐酸、滴入5滴黑枸杞浸取液、振荡，再逐滴滴入约3 mL一定质量分数的NaOH溶液，之后记录溶液颜色。(ωHCl、ωNaOH分别代表溶液中溶质的质量分数)
实验 ωHCl /% ωNaOH /% 溶液颜色
① 5 5 红色
② 5 10 自上而下依次为红色、蓝色、黄色，静置约6分钟只剩红色、黄色
③ 5 15 自上而下依次为红色、蓝色、黄色，静置约20分钟仍无明显变化
④ 10 5 自上而下为无色、红色
⑤ 10 10 红色
⑥ 10 15 自上而下依次为红色、蓝色、黄色，静置约6分钟只剩红色、黄色
【解释与结论】
(1)向pH=7的无色溶液中滴加黑枸杞浸取液，溶液颜色变为_____。
(2)盐酸与NaOH反应的化学方程式为____________________。
(3)实验2中，①②③的目的是___________________________________
_______________。
(4)实验2中，“彩虹管”效果最佳的是③，理由是__________________
_____________。
紫色
NaOH+HCl====NaCl+H2O
探究NaOH溶液的溶质质量分数对“彩虹
管”效果的影响
呈现出的颜色较多、
保持时间最长
【进一步探究】
查阅资料发现，在NaOH溶液中加入一定量Na2CO3可使“彩虹管”的效果更好。小组同学设计实验3进行验证，并与实验2中③对照。
实验3：向100 mL质量分数为15%的NaOH溶液中加入1 g Na2CO3固体，搅拌后得到溶液a，进行如下实验并记录。
操作 现象
______，再逐滴滴入约3 mL溶液a 立即出现气泡；滴加完成后溶液颜色自上而下依次为红色、粉色、紫色、蓝色、绿色、黄色，静置约1小时仍无明显变化
【解释与结论】
(5)补全实验3的操作：___________________________________________
___________________。
(6)实验3中观察到气泡，推测有气体生成，该气体是_______________。
(7)由实验2、3可知：制作“彩虹管”过程中，影响其效果的因素一定有
_______________________________________________________________
__________。
向试管中加入6mL质量分数为5%的盐酸、滴入5滴
黑枸杞浸取液、振荡
二氧化碳(或CO2)
NaOH溶液的溶质质量分数(或盐酸的溶质质量分数或是否加入Na2CO3等，
合理即可)

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