专题四 化学实验探究题

./专题四化学实验探究题知识网络一、气体成分的探究如人吸入和呼出气体成分探究、酒精和蜡烛等可燃物燃烧后产生气体成分探究、两种物质反应后产生气体成分探究、鱼瞟气体成分探究等。涉及的知识点有空气、O2、N2、H2、CO、CO2等这些物质的制法及检验,以及它们与氧气、水、碱溶液等反应产生的特有现象。探究的物质对应的知识点及应用物理性质化学性质及制法空气无色无味气体,微溶于水。支持燃烧,供给呼吸。收集方法：可用注射器抽取或先往集气瓶注满水盖上玻片,移到需取样之处将水倒掉并盖上玻片。O2无色无味气体,微溶于水。具有氧化性：燃烧更剧烈；金属锈蚀；食物腐败。制法：加热高锰酸钾或用MnO2催化过氧化氢<H2O2>制取氧气N2无色无味气体,难溶于水。化学性质很不活泼：用作焊接金属、灯泡、食品包装的保护气,防止氧化、腐败。H2无色无味气体,难溶于水,最轻的气体。具有可燃性：绿色高能燃料,产物只有水。具有还原性：贵重金属的冶炼。制法：活泼金属与酸反应<Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑>。CO无色无味气体,极难溶于水。具有可燃性：作燃料,产物只有CO2有毒污染空气：煤气中毒、醉碳等。处理方法：用气球回收或点燃。具有还原性：炼铁CO2无色无味气体,能溶于水,压强增大溶得更多,密度比空气大。一般不支持燃烧也不能燃烧,不能供给呼吸：用于灭火；疏菜保鲜；浓度高对人体有害。与水反应生成H2CO3,H2CO3使紫色石蕊变红：制碳酸饮料有点酸味。使澄清石灰水变浑浊：用于检验CO2,根据浑浊程度可判断CO2的含量。与NaOH反应生成Na2CO3：用来吸收<除去>CO2制法：石灰石或石与稀盐酸反应<不能用浓盐酸或稀硫酸>二、固体物质组成成分探究如氢氧化钠、石灰水、生石灰等物质变质后成分探究,某些物质反应后剩余固体成分探究,一包固体的化学成分探究等。涉及的知识点有C、Fe、Cu、Fe2O3、CuO、CaO、NaOH、Ca<OH>2、、Na2CO3、CaCO3等这些物质的检验,以及它们与氧气、水、二氧化碳、酸、盐溶液等反应产生的特有现象。探究的物质对应的知识点及应用物理性质化学性质C黑色固体,不溶于水。燃烧的产物CO2能使澄清的石灰水变浑浊；不溶于酸。Fe银白色,但铁粉是黑色,有磁性。吸收水和氧气而变红<生锈>,可用于食品干燥、脱氧保鲜。与酸反应<溶于酸>产生可燃性气体,溶液显浅绿色。与CuSO4溶液反应表面履盖一层红色固体<Cu粉>。铁器不能盛CuSO4溶液、酸性溶液。Cu紫红色固体在空气中加热变黑<CuO>,可用于区分黄铜和黄金。与稀盐酸、稀硫酸不反应<不溶于酸>在潮湿空气中与O2H2OCO2反应生成一层绿色物质碱式碳酸铜与AgNO3溶液反应表面履盖一层黑色固体<Ag粉>,溶液变浅蓝色。Fe2O3暗红色固体,不溶于水。溶于酸溶液显黄色；加热与C、CO反应有黑色固体<Fe>生成。CuO黑色固体,不溶于水。溶于酸溶液显蓝色。与碳粉混合加热有红色固体物质产生。CaO白色固体,溶于水放热。吸水并与水反应变成Ca<OH>2粉末。可用于食品干燥、加热；改良酸性土壤；禽舍、土壤消毒。虎门销烟［CaO＋H2O=Ca<OH>2>产生热量用于销烟］。Ca<OH>2白色粉末,微溶于水。水溶液显碱性,石蕊变蓝酚酞变红。改良土壤；消毒、工业废水处理。石灰浆、石灰水吸收CO2变成CaCO3<检验是否变质可滴加稀HCl看是否有气泡产生>。用于检验CO2;建筑用来砌砖抹墙；鸡蛋保鲜。石灰水与Na2CO3反应变浑浊<CaCO3>,可用于除去CO32－离子。NaOH白色固体,溶于水放热、能吸水而潮解吸收CO2变成Na2CO3［检验变质可加稀HCl看是否有气泡产生；除去Na2CO3可加入石灰水<Ca<OH>2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH>］。吸收SO2变成Na2SO3。可用于尾气处理。酸碱中和<可借助指示剂变色判断反应发生、完成>。用于工业废水处理。Na2CO3NaHCO3白色固体,易溶于水。水溶液显碱性。石蕊变蓝酚酞变红。可使面包疏松多孔。遇酸有气泡<CO2>产生、该气体能使澄清石灰水变浑浊。可用于中和胃酸、蚁酸、胆汁等。洗涤剂成分。CaCO3白色固体,难溶于水。石灰石高温煅烧变成生石灰<CaO>遇稀盐酸有气泡<CO2>产生、该气体能使澄清石灰水变浑浊。补钙剂；牙膏、蛋壳、水垢、珍珠等主要成分。三、反应条件的探究及实验方案的评价大量实验证明,许多化学反应能通过提高温度、增加反应物的浓度、加催化剂、增大反应接触面积<改变形状、状态>、通过搅拌或振荡等途径来加快化学反应速率。如铁生锈、铜生锈条件的探究,燃烧条件和灭火原理的探究,电解水实验条件的探究等。对一个实验方案的评价,要注意从如下几个方面入手：①原理是否正确,即能否达到实验的目的；②所用原料是否常见易得、廉价；③是否节约药品,即原料的利用率是否高；④操作是否简单,即操作过程是否简捷优化；⑤是否对环境产生污染；⑥是否有实验误差；⑦方案是否有新创意；⑧安全性是否好等等。能达到上述八点要求的实验方案应该说不失为最优实验方案。四、生活中的现象和化学原理的探究二氧化碳和二氧化硫等气体与水反应原理探究,酸溶液或碱溶液中哪种粒子使酸碱指示剂变色或与某物质发生反应的原理探究,酸碱指示剂应用的探究,能源开发、环境污染与防冶、元素与人体键康、化肥农药的使用等方面的探究。典例分析例1.请你参与某学习小组的探究活动,并回答相关问题：

[发现问题]

小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制像框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久,果肉上会产生一层咖啡色物质,好象生了"锈"一般。

[提出问题]

这三种物质"生锈"的原因是什么？

[收集证据]

〔1回忆已有知识：铁生锈的条件是__________。

〔2查阅有关资料："铜锈"主要成分是Cu2<OH>2CO3〔俗称铜绿；苹果"生锈"是果肉里的物质〔酚和酶与空气中的氧气发生了一系列的反应,生成咖啡色的物质。

〔3实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月,观察现象如下：实验装置实验现象铜片不生锈铜片不生锈铜片不生锈铜片生锈且水面附近锈蚀最严重由实验可知：铜生锈是铜与水、__________、__________等物质共同作用的结果。铜变成铜绿的化学方程式为___________________。

[得出结论]

经过交流讨论,三位同学认为这些物质"生锈"除了可能与水有关外,还可能都与__________〔填物质名称有关。

[反思与应用]利用所得结论填空：〔1写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法__________；

〔2请你提出一条延长食品保质期的建议__________。

答案：[收集证据]

〔1铁与氧气和水同时接触〔3氧气〔或O2、二氧化碳〔或CO2；2Cu+O2+CO2+H2O＝Cu2<OH>2CO3[得出结论]氧气[反思与应用]

〔1保持金属制品表面的洁净和干燥〔或表面镀上保护膜等〔2将食品进行真空包装等。

例2.某包装盒里有一包白色物质,上面写着"生石灰干燥剂"字样。几天后,某同学发现固体粉化了。〔1生石灰做干燥剂的原理〔化学方程式；<2>为了探究这包固体粉化后能不能继续作干燥剂,他作了如下探究：步骤：取适量粉末于烧杯中加蒸馏水溶解,用手触摸烧杯外壁。现象：感觉不到明显的热量变化。结论：。<3>为了探究这包固体粉化后的粉末里含有的物质,该同学做了如下实验：步骤：取适量粉末加蒸馏水溶解,再加入几滴无色酚酞试液。现象：溶液变为红色。结论：。<4>该同学认为这包粉末里除含有<3>中探究到的物质外,还可能含有其它物质。提出问题：可能含有。请写出证明该物质可能存在的实验步骤、现象和结论：答案：1CaO+H2O=Ca<OH>2<2>不能作干燥剂<3>固体中有氢氧化钙浓硫酸Cu片喷有少量碱液的棉花石蕊试液<4>CaCO3；取少量固体粉化后的粉末于试管中,注入稀盐酸,并把产生的气体通入澄清石灰水中；浓硫酸Cu片喷有少量碱液的棉花石蕊试液例3．某化学兴趣小组的同学在探究金属的化学性质时,发现铜与稀硫酸在常温或短时间加热的条件下均不反应。那么,铜与浓硫酸能否发生反应？他们设计了如图所示装置进行探究。[猜想与假设]：在常温下能反应；②常温下不能反应,但在加热条件下能反应；③在加热条件下不能反应。[实验与事实]：操作①将一小块铜片放入试管中,加入足量浓硫酸,无明显现象；操作②加热该试管,铜片上有气泡产生,经检验产生有毒的刺激性气体；操作③立即停止加热,将试管中的残液慢慢倒入水中,溶液呈蓝色。[结论与解释]：〔1由以上探究可知：猜想〔填编号是正确的；〔2经检验产生的气体是SO2,铜跟浓硫酸在加热的条件下反应的产物只是SO2和CuSO4。[反思与评价]：〔3操作③中,从安全角度考虑〔填"能"或"不能",将水倒入剩余液体中。〔4在"结论与解释"<2>中对产物是SO2和CuSO4的判断是否正确,其理由是[拓展与应用]：根据以上探究和已掌握的知识,该兴趣小组的同学设计了两个制取硫酸铜的实验方案：稀硫酸O2△①CuCuSO4②CuCuOCuSO稀硫酸O2△〔5请你从安全、节约、环保方面进行评价,较好的方案是〔填编号,其理由是答案：<1>②

;<3>不能;<4>不正确;反应前后元素种类不同〔或生成物中不含氢元素<5>②;不使用浓硫酸安全性好〔或节约硫酸、不污染环境例4.南南同学跟妈妈学烧紫甘蓝〔紫卷心菜,用油妙后加入食醋．发现紫色的叶片立即变红,激发了他的探究欲望。［提出问题］紫甘蓝的汁液能作酸孩指示剂吗？

[进行实验]取紫甘蓝叶片少许在研钵中捣烂．用少皿水浸泡．滤出蓝紫色的汁液。将汁液分别滴人下列液体中,观察其显示的颜色并记录。液体名称白醋蒸馏水食盐溶液肥皂水碱溶液紫甘蓝汁液显示的颜色红色蓝紫色蓝紫色蓝色绿色[得出结论l］紫甘蓝的汁液〔选填"能"或’‘不能"作酸碱指示剂．[质疑并求证]紫甘蓝的汁液在均为碱性的肥皂水和纯碱溶液中,为何足示不同颜色？用pH试纸测得上述肥皂水和纯碱溶液的pH分别为9和11,则肥皂水的碱性比纯碱溶液的碱性〔选填"强"或"弱"。

查阅资料：PH7～910～1112～14紫甘蓝汁液显示的颜色蓝色绿色黄色[得出结论2]紫甘蓝的汁液在不同pH围显示的颜色不同,利用紫甘蓝的汁液还可以区分液体碱性的

[拓展应用]柠檬酸是制汽水的原料之一,为探究其固休是否显酸性,南南同学联想到教材上二氧化碳相关实验的设计,准备了三朵用紫甘蓝的汁液染成蓝紫色的干燥小花。取干澡的花①和喷上水的花②,分别放人盛满二氧化碳的两个集气瓶中。发现花①不变色,花②变成了色。在干燥的花③上直接撒少最柠檬酸固体花不变色,说明了；再向该花喷水,蓝紫色的花上出现了红色。

[反思］上述花的变色均与水有关,水的作用分别是：

花②中；花③中答：［得出结论1］能

［质疑并求证］弱

［得出结论2］相对强弱

［拓展应用］红柠檬酸固体不显酸性

［反思］水与二氧化碳反应生成碳酸,碳酸在水中会解离出H+柠檬酸溶解于水,在水中会解离出H+名题热身1.小刚和小丽两位同学用下图所示装置进行实验,验证二氧化碳与氢氧化钠、氢氧化钙都能发生反应。〔1小刚关闭K,通入二氧化碳,A、B中均无明显变化。B中盛放_____溶液。〔2小刚打开K,继续通入二氧化碳。B中反应的化学方程式为_____。此步实验目的是_____。小丽认为：通常状况下,1体积的水约能溶解1体积二氧化碳,因此上述实验不足以证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。〔3小丽用洗涤干净的上述装置重新实验,分别量取50mL上述溶液放入A、B中,关闭K,通入约500mL二氧化碳,A、B中均无明显变化。此实验可以说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应,其理由是_____。2.在焊接两根铁轨时,为确保施工质量,工程技术人员常用到一种叫做"引火铁"的反应活性材料。实验室的制备过程如下：<1>在高温条件下用普通铁粉和水蒸气反应,得到粉末状的四氧化三铁；<2>将四氧化三铁粉末在高温条件下经过与上述过程相反的反应生成"引火铁"粉末。请分别用以下两套装置,制取四氧化三铁和"引火铁"。实验中必须使用普通铁粉和稀硫酸,其他试剂和用品自选。<注：装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去>填写下列空白：<1>实验过程中第<1>、<2>两个相反步骤的反应方程式是：①______________________________________________；②______________________________________________；两个反应中属于置换反应的是_________________________。

<2>在实验装置中,烧瓶B的作用是_________________________。

<3>实验时试管A中加入的固体是_______________,试管D处可收集到的气体是_______________________。

<4>实验时分液漏斗E中应加入的试剂是______________,在F中加入的固体是_________________________,在U型管C中常加入固体氢氧化钠,其作用是_________________________。

<5>实验过程中,两套装置里所有需要加热的仪器是___________________<填字母>。

3.小林仔细阅读加碘自然盐包装袋上的说明<部分说明如图所示>,提出问题与同学讨论并进行实验探究。问题一：食盐加碘可以有效地预防问题二：食盐是比较稳定的,而说明中强调"防热"是否因为受热会造成碘的损失?[实验一]探究温度对碘损失率的影响老师指导他们将一定浓度的碘酸钾溶液分成5等份,于不同温度下加热十分钟后,用硫代硫酸钠标准溶液测定碘酸钾浓度,计算碘损失率并记录如下：温度30℃水浴50℃水浴80℃水浴100℃水浴煮沸碘损失率<％>00.30.6715.56分析上表可得出的结论是。实验后,小林建议妈妈烧菜时最好是菜出锅前再放碘盐。问题三：烧菜时加醋对碘的损失率是否也有影响?[实验二]探究酸碱性对碘损失率的影响<1>此组对照实验,要控制在碘酸钾溶液的浓度和质量、加热的和均相同,溶液的不同的条件下进行。<2>实验中需要调节溶液的酸碱性,下列物质不能选用的是<填序号>。A．氢氧化钠B．纯碱粉末C．食盐晶体D．食醋4.某二氧化锰样品中含有杂质炭,为测定该样品中二氧化锰的质量分数,某兴趣小组设计了如下实验方案：在一定量的样品入干燥纯净的氧气,使杂质炭在加热条件下反应生成CO2来进行分析测定。〔1仪器①的名称是。如果该实验选择图㈠装置来制取氧气,则所用药品为〔填化学式,反应的化学方程式为。〔2用图㈡装置可收集和干燥氧气：若烧瓶充满水来收集氧气,气体应从〔填"a"或"b",下同端通入；若在烧瓶装入浓硫酸进行干燥气体,气体应从端通入。〔3图㈢是用干燥纯净的O2与样品反应来测定二氧化锰质量分数的装置,装置③中装有碱石灰,其作用是____________________________________________________。〔4为验证图㈢中装置②已将CO2吸收完全,可在装置②与③之间加入图㈣装置进行证明,则图㈣装置中加入的试剂为__________〔填字母。A.NaOH溶液B.澄清石灰水C.浓硫酸〔5称取5.0g二氧化锰样品进行实验,图㈢中装置②反应前后的质量差为1.1g,则样品中二氧化锰的质量分数为____________〔填计算结果。5.小青探究铜与稀硫酸在加热的条件下能否发生反应的实验时,发现加热沸腾一段时间后,溶液开始变色,同时产生较多的气泡。生成的是什么气体呢？[提出猜想]①可能是H2；②可能是O2；③可能是SO2任何的猜想都要有依据,则小青提出猜想的依据是：____。[查阅资料]①铜与热的浓硫酸反应产生SO2；②SO2与Ca<OH>2反应生成难溶的CaSO3。[实验验证]请你根据以下实验条件,设计实验验证小青的猜想,并将相关容填在下表。仅限选择的用品和试剂：试管；带火星的木条、澄清石灰水。实验步骤实验操作预期现象和结论第一步第二步[交流与讨论]经验证,猜想③正确,为此,小青作了如下解释：加热使溶液中的水不断蒸发,硫酸浓度逐渐增大,当达到一定浓度时,硫酸跟铜反应产生SO2气体。你觉得小青的解释_______〔填"合理"或"不合理"。6.端午节后,小丽返回学校。当她来到实验室时,发现实验桌上有瓶敞口放置已久的NaOH溶液,由此,她开始了探究。[提出问题]这瓶NaOH溶液一定变质了,其变质程度如何呢？[提出猜想]小丽的猜想：NaOH溶液部分变质你的新猜想：。[实验探究]小丽设计如下实验来验证自己的猜想,请根据表中容填写小丽实验时的现象实验步骤现象结论取少量NaOH溶液样品于试管中,先滴加足量的CaCl2溶液,然后再滴加酚酞试液。NaOH溶液部分变质假设你的猜想正确,并按小丽的实验方案进行实验,则你观察到的实验现象是：_____________________________。[实验反思]⑴下列物质①BaCl2溶液、②Ca<NO3>2溶液、③Ca<OH>2溶液、④Ba<OH>2溶液,不能替代小丽实验中CaCl2溶液的是________<填序号>。⑵小丽第二次滴加的试剂除用指示剂外,还可以用________________替代。[拓展应用]保存NaOH溶液的方法是。7.小军进行了下列实验：将数根火柴捆在一起,伸入到一集气瓶中,用另一根火柴点燃,等火柴头燃烧完后取出。迅速将集气瓶口与另一装有酸性KMnO4溶液的集气瓶瓶口对接,振荡,发现红色KMnO4溶液颜色消失。[提出问题]问题1：火柴头的成分是什么？问题2：什么气体使KMnO4溶液褪色？[查找资料]小从文献中查到：火柴头的主要成分为KClO3、硫磺粉〔S、三硫化二锑〔Sb2S3>、玻璃粉等。〔1写出火柴头燃烧时发生的化学方程式〔要求写出两个：①；②。[实验探究1]CO2气体是否使酸性KMnO4溶液褪色？〔2指明集气瓶中CO2的来源。实验室提供了①稀硫酸、②块状碳酸钙、③稀盐酸、④碳酸钠固体等试剂及下列仪器。双孔塞双孔塞DCBA〔3请你从上述试剂和仪器中选择：最适合制备CO2气体的试剂〔填序号；最适合制备CO2气体的仪器〔填序号。〔4请指出仪器A的名称。将制得的CO2气体通入酸性高锰酸钾溶液中,发现酸性高锰酸钾溶液不褪色。[实验探究2]SO2气体是否可使酸性高锰酸钾溶液褪色实验小组的同学通过实验,验证了SO2气体可以使酸性KMnO4溶液褪色。[讨论交流]该实验小组的同学通过讨论,提出了如下问题,请你帮助解决。〔5SO2气体是大气污染物之一。SO2溶于雨水,通过进一步反应会形成酸雨。在我国,导致生成酸雨的SO2主要来自于。〔6上述验证CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色的实验过于复杂