专题五-九年级化学探究性实验

第二部分重点专题突破专题五探究性实验专题分类突破类型一定性探究物质的成分例1（’12遵义节选）某校兴趣小组对氢氧化钠溶液与稀盐酸混合后的有关问题，进行了如下探究，请同学们一起参与此次探究之旅。（2）探究二：氧氧化钠溶液与稀盐酸混合后，所得溶液中溶质的成分是什么？【作出猜想】小亮猜想：溶质有NaCl、HCl、NaOH小丽猜想：溶质只有NaCl小林猜想：溶质有NaCl、HCl你的猜想：溶质有_____________（填化学式）小丽认为小亮的猜想是错误的，她的理由是_______________________________________________________。NaCl、NaOH氢氧化钠可以和稀盐酸反应，所以盐酸和氢氧化钠不能共存【实验设计及验证】请你将下列实验报告填写完整：实验操作实验现象实验结论取反应后的溶液于试管中，加入碳酸钠溶液_________小林猜想正确______________________________________有蓝色沉淀生成你的猜想正确有气泡生成取反应后的溶液于试管中，加入氯化铜溶液【方法指导】针对化学反应后物质成分的探究1.【做出猜想】提出猜想的方法：①只含生成物；②含生成物和一种过量的反应物。2.【方案设计】根据需要检验的物质确定添加试剂，利用反应现象判断该物质是否存在。反应后混合物成分的检验，只需检验过量的反应物，对于反应物的检验存在以下两种情况：①生成物的检验对反应物的检验不造成干扰（一种物质的检验），检验方法见表一；②生成物对反应物的检验造成干扰，先排除干扰，后检验（混合物的检验），检验方法见表二。溶液所用试剂现象NaOH无色酚酞试液、CuSO4溶液酚酞试液变红、有蓝色沉淀生成HCl紫色石蕊试液石蕊试液变红Na2CO3无色酚酞试液、稀盐酸、产生气体通入澄清石灰水酚酞试液变红、产生气泡、澄清石灰水变浑浊表一：盐酸盐硝酸银溶液、稀硝酸有白色沉淀生成碳酸盐稀盐酸、产生气体通入澄清石灰水产生气泡、澄清石灰水变浑浊硫酸盐硝酸钡溶液、稀硝酸有白色沉淀生成表二：混合溶液所用试剂现象及分析HCl和盐酸盐（鉴别）碳酸盐有气泡产生的为HCl，不能用可溶性银盐鉴别，因为HCl和盐酸盐与可溶性银盐反应现象相同H2SO4和硫酸盐（鉴别）碳酸盐有气泡产生的为H2SO4，不能用可溶性钡盐鉴别，因为H2SO4和硫酸盐与可溶性钡盐反应现象相同NaOH和Na2CO3（检验）氯化钙、无色酚酞试液先加入过量氯化钙溶液，检验并除去Na2CO3，然后滴加酚酞试液，若溶液变红，说明还存在NaOH3.【方案补充】（1）实验步骤（试剂选择）、反应现象、实验结论三者之间的对应关系：物质+试剂现象结论（有无该物质）.（2）解答方法：看实验结论，①若实验结论未知，利用现象确定；②若实验结论已知：a.试剂和现象之间相互确定；b.选择合理试剂并确定现象。反映决定变式练习.（’10遵义）科学探究是重要的学习方式，假设和验证是探究过程中的重要环节。为了探究“铁丝”可以在纯净的氧气中燃烧”，同学们将一根火柴梗塞入一段螺旋状“铁丝”（可能是纯铁丝或含碳铁丝）末端，将它固定，用镊子夹住“铁丝”，然后将火柴在酒精灯上点燃，将“铁丝”由集气瓶口向下慢慢伸入，观察现象：（1）甲同学只发现“铁丝”红热一下，就没有观察到其他现象，请你分析铁丝没有燃烧的可能原因是__________________（只答一条）。（2）乙同学发现“铁丝”在纯净的氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的化学方程式____________________。集气瓶中氧气不足3Fe+2O2Fe3O4点燃（3）为了找出“铁丝”在纯氧中燃烧“火星四射”的原因，根据现有实验用品：细纯铁丝、细含碳铁丝、镁条、装有纯氧气的集气瓶、酒精灯、火柴和镊子等，你能提出的假设和验证方法有：

A.假设1：___________________，验证方法是____________________________________________________________________________________；

取长短相等、粗细相同的细含碳铁丝和细纯铁丝，分别在足量的氧气中燃烧，观察实验现象铁丝中含碳引起的B.假设2：__________________________________，验证方法是____________________________________________________________________；只要假设合理，验证方法准确，根据实验现象，进行分析判断，就能得出结论。所有金属丝在纯氧中燃烧都会火星四射

同时取上述几种金属丝用砂纸将表面打磨后分别在纯氧中燃烧，观察现象【解析】（1）铁丝能在纯氧中燃烧，若氧气的量不足，就不能燃烧。所以，铁丝没有燃烧的可能原因是集气瓶中氧气不足。（2）铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4。（3）可能是由于铁丝中含有少量的碳，也可能是所有的金属在纯氧气中燃烧都会火星四射。所以：假设1：铁丝中含碳引起的，验证方法是：取长短相等、粗细相同的细含碳铁丝和细纯铁丝，分别在足量的氧中燃烧，观察实验现象；假设2：所有金属丝在纯氧气中燃烧都会火星四射，验证方法是：同时取上述几种金属丝用砂纸将表面打磨后分别在纯氧中燃烧，观察实验现象。类型二定量探究物质的成分物质性质实验的变型或组合例2（’11遵义）化学老师交给九年级某研究性学习小组一个任务：测定实验室一瓶久置的NaOH固体是否变质。该小组同学进行了如下实验探究：【猜想】猜想Ⅰ：没有变质；猜想Ⅱ：全部变质；猜想Ⅲ：部分变质。【查阅资料】部分盐溶液在常温下的pH如下表所示：盐溶液NaClNa2CO3BaCl2pH=7>7＝7【设计方案，并进行验证】请你与他们一起探究，并回答问题：实验步骤实验现象实验结论（1）称取上述NaOH固体10.00g，完全溶于100.0mL水中，配成溶液，向溶液中滴入过量的BaCl2溶液充分反应后静置_____________说明久置固体中含有Na2CO3产生白色沉淀（2）用玻璃棒蘸取（1）中充分反应后的上层清液到一小片pH试纸上，然后与标准比色卡对照测出pHpH=11说明久置固体中一定含有________(填化学式)NaOH上述步骤（1）中滴入过量BaCl2溶液的目的是____________________。【实验结论】通过实验，说明上述____猜想中是正确的。【拓展】该小组同学为了测定出该NaOH固体的变质程度，继续将步骤（1）静置后的混合物过滤，将白色沉淀洗涤、干燥、称得其质量为3.94g，则原样品中NaOH的质量分数为_______(假定试剂中无杂质)。【反思】久置的NaOH变质的原因是______________________________________。Ⅲ78.8%中的Na2CO3完全反应与空气中的CO2发生反应生成了Na2CO3【解析】【设计方案，并进行验证】由实验步骤（1）及得出的结论可知，该步骤中发生氯化钡与碳酸钠的化学反应，该反应生成不溶于水的白色沉淀（碳酸钡）；测定反应后的上层清液的pH，此时溶液中不含有Na2CO3，且pH=11，则说明溶液显碱性，即原固体中含有NaOH；步骤（1）中滴加过量BaCl2溶液是保证所取样品中的碳酸钠完全反应。【实验结论】由实验（1）和（2）的结论可知，原样品中含有碳酸钠和氢氧化钠，所以NaOH固体部分变质，则猜想Ⅲ正确。【拓展】将静置后的混合物过滤，将白色沉淀洗涤、干燥，称得其质量为3.94g，即碳酸钡的质量为3.94g，设10.00g样品中碳酸钠的质量为x，由碳酸根离子守恒可得：Na2CO3+BaCl2BaCO3↓+2NaCl106197x3.94g=

解得x=2.12g则氢氧化钠的质量为10.00g-2.12g=7.88g则原样品中NaOH的质量分为×100%=78.8%。【反思】氢氧化钠能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，则久置的NaOH固体会变质。【方法指导】针对本题中物质的定量探究，如【拓展】的解决方法如下：1.定量探究的原理：化学方程式的计算。2.依据：①物质反应前后的质量差=参与或生成气体的质量；②生成沉淀或固体的质量。3.计算模式（1）A+BC+D↑①先确定D的质量：反应后总质量减小的部分为D的质量；②利用D的质量计算其他物质的质量。（2）A+BC+D↓①先确定D的质量：过滤后称量得到D的质量;②利用D的质量计算其他物质的质量。变式练习.（’09遵义）为探究一座使用煤为燃料的发电厂工厂区大气是否被污染，在老师的指导下，小刚同学进行了如下实验，请回答下列问题：【提出问题】工厂区空气里SO2是否超标？【查阅资料】我国关于SO2在不同区域的空气质量标准见下表：地区风景区居民区工厂区SO2的浓度限值(mg/L)0.000150.000500.00070【实验过程】（1）采集工厂区的空气样品250L,经过一系列化学反应生成Na2SO4，该Na2SO4全部由250L样品中SO2转化而成（假设每步反应均为完全反应），将所得Na2SO4全部配制成溶液按下列流程图进行实验。操作1的名称为______，加入过量BaCl2溶液的原因是_________________，写出流程图中发生反应的化学方程式_________________________________。过滤使Na2SO4充分反应Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl【数据处理】（2）小刚称量流程图中全部烘干得到的BaSO4的质量为1.2mg，并计算出1.2mgBaSO4中硫元素的质量为0.165mg，从而确定SO2

中硫元素的质量也为0.165mg,他作出判断的依据是__________________________。（3）_______mg的SO2中含硫元素的质量为0.165mg。【结论】（4）对照空气质量标准判断该工厂区大气中SO2的含量_____（填“达标”或“超标”）。化学反应前后元素质量守恒0.33超标【解析】（1）操作1完全反应后使溶液中产生的硫酸钡沉淀分离出来，可推断该操作为过滤；此过程中加入过量的氯化钡溶液，可确保溶液中的硫酸钠完全反应，以准确测定其中硫元素质量；硫酸钠与氯化钡发生复分解反应，生成硫酸钡沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl。（2）空气中二氧化硫转化为硫酸钠、硫酸钠与氯化钡转化为硫酸钡，整个转化过程中硫元素质量不变，因此根据质量守恒定律可由硫酸钡中硫元素质量计算出气体二氧化硫中所含硫元素的质量。（3）含硫元素的质量为0.165mg的SO2的质量＝＝0.33mg。（4）空气样品250L中SO2的浓度＝=0.00132mg/L；因为0.00132mg/L>0.00070mg/L，所以该工厂区大气中SO2的含量超标。类型三性质类探究例3（’11黔西南州）最近出现的“毒黄瓜”事件，警示人们要注意食品安全。小明同学对做馒头的小苏打产生了好奇，想利用所学知识对其性质进行探究。【问题一】小苏打的酸碱性。【方案】用pH试纸测得小苏打溶液的pH为10。【结论】小苏打溶液呈_____性。【问题二】小苏打的热稳定性。碱【查阅资料】碳酸氢钠（NaHCO3）俗称小苏打，受热会分解生成水、二氧化碳和一种常见的白色固体。【方案】取一定质量的小苏打放到铜片上加热，如图所示：（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有_______生成，产生的气体使澄清石灰水变______。（2）小明认为充分反应后，固体产物可能是NaOH或Na2CO3。取固体产物少许于试管中，加入_______，产生无色气体。【结论】小苏打受热分解的化学方程式：__________________________________。小水珠浑浊稀盐酸

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑D【方法指导】【要点提示】实验现象、实验结论（1）实验现象：在实验过程中，人的感官可以直接感受到的东西。①有关溶液现象的描述，主要有：溶液颜由……变成……，产生……色的沉淀，产生大量气泡。②有关固体现象的描述,主要有：表面有大量气泡产生，固体逐渐溶解，固体的颜色由……色变成……色，固体表面覆盖了一层……色的固体。③有关气体现象的描述，如生成……气味的气体。（2）实验结论：对实验现象和实验结果进行分析，推导出的一个普遍的事实或规律，如小苏打受热易分解。变式练习.（’14贵阳）化学兴趣小组的同学对“影响金属与盐酸反应的剧烈程度的因素”进行了探究。【提出问题】金属与盐酸反应剧烈程度受哪些因素的影响？【作出猜想】a.可能与金属本身的性质有关，b.可能与盐酸的浓度有关。【设计探究】实验所用金属均已用砂纸打磨。实验（1）:为探究猜想a，小组同学分别在两支试管中放入相同质量的锌片和铁片，然后分别加入相同浓度和质量的稀盐酸，观察到放锌片的试管中立即产生大量气泡，放铁片的试管中只产生少量气泡，发生反应的化学方程式有_______________________________________________。Zn+2HClZnCl2+H2↑，Fe+2HClFeCl2+H2↑从实验现象可判断：金属活动性Zn______Fe（填“<”、“=”或“>”）。得出结论：金属与盐酸发生反应剧烈程度与金属本身性质有关，金属的活动性与反应的剧烈程度的关系是_____________________________________。实验（2）:为探究猜想b，小组同学设计如图装置进行实验，其中注射器的作用是______________________。所用药品、实验数据如下表：>金属活动性越强，反应的程度越剧烈气体的体积测量产生实验编号选用金属(均取2g)盐酸质量分数(均取50mL)每分钟产生氢气的体积/mLⅠ锌片50％1分钟1～2分钟2～3分钟3～4分钟4～5分钟前5分钟共收集气体2.916.911.99.27.648.5Ⅱ锌片5％1.68.45.94.83.724.4

得出结论：金属与盐酸发生反应的剧烈程度与盐酸的浓度有关，其关系是__________________________________。【反思评价】根据表中实验Ⅱ数据分析,请描述锌与盐酸发生反应快慢的变化情况并解释原因_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。