类型四条件问题探究

类型四

“条件类”问题的探究铁生锈探秘为探究铁生锈的原因，化学兴趣小组的同学进行了如图所示的四个实验，实验结果显示：B、D实验中铁生了锈，而A、C实验中没有明显的现象，仔细分析这4个实验，回答下列问题：（1）评价方案对照实验指除了一个变量外，其他的量都保持不变的实验。该实验方案中采用了对照实验方法，请指出其中的对照实验（填ABCD实验代号）和变量。第①组对照实验

AB

，变量

水分

；第②组对照实验

BC

，变量

氧气

；第③组对照实验

BD

，变量

食盐

。（2）解释数据实验时，每隔一段时间测量导管内水面上升的高度，结果如下表所示（表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm）导致B、D实验装置中导管内水面上升的原因是

铁丝生锈吸收了空气中的氧气，

导致锥形瓶内压强减小，水面上升

。（3）获得结论根据本实验，你认为导致铁生锈的物质有

水分和氧气

，能加快铁生锈的物质是

食盐。编号时间∕小时00.51.01.52.02.53.0A0000000B0000.30.80.83.5C0000000D00.41.23.43.47.69.8【点拨】解答此类试题应采用控制变量法的思想，通过对比实验得出实验结论，因此答题时要明确实验的原理、实验的步骤和实验现象，然后对数据进行分析判断，得出实验结论。因此解答本题时要采用控制变量法，根据实验现象得出铁生锈的条件，然后根据铁生锈的条件找出防止铁生锈的方法。【解析】（1）从ABCD实验中，可找出3组对照实验；第①组对照实验AB，变量水分；第②组对照实验BC，变量是氧气；第③组对照实验BD，变量是食盐；（2）比较B、D实验装置和现象，可知导管内水面上升的原因是由于铁丝生锈消耗了装置中的氧气，导致压强减小，水面上升；（3）本实验的结论是导致铁生锈的物质有水分和氧气，能加快铁生锈的物质是食盐。1.

图一是探究白磷在水中燃烧的实验装置。该装置的不足之处有：①通过氧气时，白磷易被冲散而较难与氧气接触；②逸散的五氧化二磷会造成空气污染。图二是探究白磷在水中燃烧的改进实验装置，由A、B、C三部分组成，请认真阅读下列内容并回答有关问题：资料卡：凡能与碱反应生成盐和水的氧化物，称为酸性氧化物，常见的酸性氧化物有CO2、SO2、SiO2、P2O2等。_________________在仪器①中加入1药匙二氧化锰，用注射器吸入约40mL5%的过氧化氢溶液，然后将注射器的针头刺入橡皮塞中。仪器①的名称为

锥形瓶

；在广口瓶中加入氢氧化钠溶液至其中上部，旋紧双孔塞。加入氢氧化钠溶液的目的是吸收逸散的五氧化二磷，减少环境污染

；取一块绿豆大小的白磷放入小试管中，再加入少量约80℃的热水（热水的高度以小试管高度1/2为宜）；将大试管稍作倾斜，让小试管沿大试管内壁滑入大试管中；将双孔塞的长导管伸到小试管中接近白磷正上方的位置，旋紧双孔塞；最后将大试管放入烧杯中。放白磷的试管必须要小，其原因是

白磷易于氧气接触

;缓慢推动注射器。仪器①中发生反应的化学方程式为_

，装置B小试管中观察到的现象为：①有气泡产生；②

白磷燃烧，产生大量白烟

。【解析】（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，①是锥形瓶；（2）常见的酸性氧化物有CO2、SO2、SiO2、P2O2等，会与碱反应，所以在广口瓶中加入氢氧化钠溶液至其中上部，旋紧双孔塞，加入氢氧化钠溶液的目的是吸收逸散的五氧化二磷，减少环境污染；（3）试管的体积决定了氧气与白磷的接触面积，所以装白磷的试管必

须要小，其原因是白磷易于氧气接触；（4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成

水和氧气，化学方程式为：

，白磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，所以装置B小试管中观察到的现象为：①有气泡产生；②白磷燃烧，产生大量白烟。2.过氧化钠是一种黄色固体，化学式为Na2O2，化学兴趣小组的同学将包有过氧化钠固体的棉花放入如图所示的烧杯中，缓慢倒入二氧化碳气体后，发现位于下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭，同时发现棉花燃烧起来。（1）实验中：位于下面的蜡烛先熄灭，上面的后熄灭。这一现象说明二氧化碳具性质；有密度大于空气密度，不燃烧也不支持燃烧（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学联想起物质燃烧的相关知识，推理出棉花要燃烧，

除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还需要满足的条件是氧气和温度达到棉花的着火点；提出问题：在实验中是如何给棉花燃烧提供上述条件的呢？【查阅资料】在常温下Na2O2和CO2能发生化学反应。【设计实验】经过讨论后，小组同学利用如图所示的实验装置进行探究。要使Na2O2与CO2反应，实验装置中导管口正确的链接顺序是 a

d

e

b

；【实验步骤】①按以上顺序装好装置，并检查其气密性，添加药品；②推动注射器，并将稀盐酸注入锥形瓶中；③一段时间后，在尾气处放置一根带火星的小木条，观察现象。【实验现象】带火星的小木条复燃且饱和澄清石灰水变浑浊。【实验分析】①浓硫酸的作用是

除去CO2中的水蒸气

；②烧杯内变浑浊的原因是温度升高，氢氧化钙的溶解度减小，溶质析出。【实验结论】①“小木条复燃”说明了Na2O2和CO2反应产生了

氧气

；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na2O2和CO2反应

放出

（选填“吸收”或“放出”）热量，使棉花满足了燃烧条件。【解析】（1）位于下面的蜡烛先熄灭，上面的后熄灭，说明CO2具有密度比空气大且既不燃烧也不支持燃烧的性质；（2）燃烧的条件是有可燃物，与氧气接触，温度达到可燃物的着火点。【设计实验】要使Na2O2与CO2反应，需除去产生的二氧化碳中的水蒸气，以防造成干扰，使用浓硫酸干燥二氧化碳气体时，需使气体从长管进入干燥瓶，从短管逸出，所以本题答案为：adeb；【实验分析】①浓硫酸具有吸水性，可以用作干燥剂，用于除水；②过氧化钠能与二氧化碳反应放出热量，使温度升高，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，会析出氢氧化钙固体而使溶液变浑浊；【实验结论】①“小木条复燃”说明了Na2O2和CO2反应产生了氧气；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na2O2和CO2反应放出了热量（注意此处强调的是饱和溶液的浑浊，应该考虑这种特殊物质的溶解性变化趋势）。3.

久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈[主要成分为Cu2（OH）2CO3]，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究。【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果。【实验设计】兴趣小组同学取打磨光量的铜丝，设计了如图所示的四个实验。【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现。（1）实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是

除去水中溶解的氧气

。（2）B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是

。铜生锈需要二氧化碳【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中

氧气、水和二氧化碳

共同作用的结果。【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜。查阅资料：如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：____________________（任答一点）。【分析评价】①步骤Ⅱ反应过程中发生了还原反应的物质是

CuO

（填化学式）。②步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是

过滤

。③步骤Ⅴ过程发生反应的化学方程式为_

。④同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一

=

（选填“＞”或“=”或“＜”）方案二。以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是方案二不需加热【解析】（1）经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其原因是除去水中溶解的氧气；（2）铜生锈是否需要空气中的二氧化碳，变量是否含有二氧化碳，其余条件必须相同，所以B和D形成对照实验，可以探究是否需要有二氧化碳参加反应，故得出结论：铜生锈需要二氧化碳；通过上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果。【分析评价】①在化学反应

中，氧化铜失去了氧，发生了还原反应；②步骤Ⅲ、

Ⅳ、Ⅴ都需要分离难溶性杂质，过滤是分离难溶性杂质的方法，所以都需要进行的实验操作是过滤；③因为加入过量铁粉，所以固体B中含有铁和铜，加入稀硫酸，铜不反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为：

；④根据质量守恒定律，反应前后元素的种类、元素的质量都不变，两种方案中反应前铜元素质量相等，所以反应后生产铜的质量相等；方案二与方案一相比较，方案二不需加热。4.某化学兴趣小组的同学为了探究铁生锈的因素，设计了如图装置(气密性良好)进行实验。实验时，将一枚洁净的铁钉放入食盐水中，一段时间后观察现象。请你一起参与分析，并完成后续实验设计。【观察现象】①装置右侧U形管中的红墨水液面左高右低；②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质。【提出问题】U形管中的红墨水液面为何左高右低？黑色物质又是什么？【理论分析】该小组的同学根据已学过的知识分析得知，红墨水液面左高右低的原因是

铁钉生锈消耗空气中的氧气，使试管内压强变小。【猜想与假设】小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：①Fe、②Fe2O3、③FeCl3、④C四种物质。【分析与验证】小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是

氯化铁溶于水

。小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，理由是

铁钉是铁合金，含有碳

。（3）小组同学不能确定是否含有铁，请你帮他们设计方案进行确认：【知识链接】相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是铁钉在

食盐水

（选填“水”或“食盐水”）中生锈快。【继续探究】请你设计实验探究影响铁钉生锈快慢的其他因素。（包括猜想、实验设计、现象和结论等环节）猜想：

氧气的浓度对铁钉生锈快慢有影响

；实验设计：将两根光亮铁钉分别放入两只装有不同浓度氧气的试管中；现象：

在氧气浓度高的试管中，铁钉生锈较快

；结论：

氧气的浓度对铁钉的生锈有影响

。实验步骤实验现象实验结论取少量黑色固体于试管中，滴加稀盐酸（或稀硫酸）。

有气泡产生

（无气泡产生）

含有（不含有）【解析】【理论分析】该小组的同学根据已学过的知识分析得知，红墨水液面左高右低的原因是铁钉生锈消耗空气中的氧气，使试管内压强变小；【分析与验证】（1）因为氯化铁易溶于水，所