專題五-九年級(jí)化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)

第二部分重點(diǎn)專題突破專題五探究性實(shí)驗(yàn)專題分類突破類型一定性探究物質(zhì)的成分例1（’12遵義節(jié)選）某校興趣小組對(duì)氫氧化鈉溶液與稀鹽酸混合后的有關(guān)問題，進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)同學(xué)們一起參與此次探究之旅。（2）探究二：氧氧化鈉溶液與稀鹽酸混合后，所得溶液中溶質(zhì)的成分是什么？【作出猜想】小亮猜想：溶質(zhì)有NaCl、HCl、NaOH小麗猜想：溶質(zhì)只有NaCl小林猜想：溶質(zhì)有NaCl、HCl你的猜想：溶質(zhì)有_____________（填化學(xué)式）小麗認(rèn)為小亮的猜想是錯(cuò)誤的，她的理由是_______________________________________________________。NaCl、NaOH氫氧化鈉可以和稀鹽酸反應(yīng)，所以鹽酸和氫氧化鈉不能共存【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證】請(qǐng)你將下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告填寫完整：實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論取反應(yīng)后的溶液于試管中，加入碳酸鈉溶液_________小林猜想正確______________________________________有藍(lán)色沉淀生成你的猜想正確有氣泡生成取反應(yīng)后的溶液于試管中，加入氯化銅溶液【方法指導(dǎo)】針對(duì)化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)成分的探究1.【做出猜想】提出猜想的方法：①只含生成物；②含生成物和一種過量的反應(yīng)物。2.【方案設(shè)計(jì)】根據(jù)需要檢驗(yàn)的物質(zhì)確定添加試劑，利用反應(yīng)現(xiàn)象判斷該物質(zhì)是否存在。反應(yīng)后混合物成分的檢驗(yàn)，只需檢驗(yàn)過量的反應(yīng)物，對(duì)于反應(yīng)物的檢驗(yàn)存在以下兩種情況：①生成物的檢驗(yàn)對(duì)反應(yīng)物的檢驗(yàn)不造成干擾（一種物質(zhì)的檢驗(yàn)），檢驗(yàn)方法見表一；②生成物對(duì)反應(yīng)物的檢驗(yàn)造成干擾，先排除干擾，后檢驗(yàn)（混合物的檢驗(yàn)），檢驗(yàn)方法見表二。溶液所用試劑現(xiàn)象NaOH無色酚酞試液、CuSO4溶液酚酞試液變紅、有藍(lán)色沉淀生成HCl紫色石蕊試液石蕊試液變紅Na2CO3無色酚酞試液、稀鹽酸、產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水酚酞試液變紅、產(chǎn)生氣泡、澄清石灰水變渾濁表一：鹽酸鹽硝酸銀溶液、稀硝酸有白色沉淀生成碳酸鹽稀鹽酸、產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水產(chǎn)生氣泡、澄清石灰水變渾濁硫酸鹽硝酸鋇溶液、稀硝酸有白色沉淀生成表二：混合溶液所用試劑現(xiàn)象及分析HCl和鹽酸鹽（鑒別）碳酸鹽有氣泡產(chǎn)生的為HCl，不能用可溶性銀鹽鑒別，因?yàn)镠Cl和鹽酸鹽與可溶性銀鹽反應(yīng)現(xiàn)象相同H2SO4和硫酸鹽（鑒別）碳酸鹽有氣泡產(chǎn)生的為H2SO4，不能用可溶性鋇鹽鑒別，因?yàn)镠2SO4和硫酸鹽與可溶性鋇鹽反應(yīng)現(xiàn)象相同NaOH和Na2CO3（檢驗(yàn)）氯化鈣、無色酚酞試液先加入過量氯化鈣溶液，檢驗(yàn)并除去Na2CO3，然后滴加酚酞試液，若溶液變紅，說明還存在NaOH3.【方案補(bǔ)充】（1）實(shí)驗(yàn)步驟（試劑選擇）、反應(yīng)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：物質(zhì)+試劑現(xiàn)象結(jié)論（有無該物質(zhì)）.（2）解答方法：看實(shí)驗(yàn)結(jié)論，①若實(shí)驗(yàn)結(jié)論未知，利用現(xiàn)象確定；②若實(shí)驗(yàn)結(jié)論已知：a.試劑和現(xiàn)象之間相互確定；b.選擇合理試劑并確定現(xiàn)象。反映決定變式練習(xí).（’10遵義）科學(xué)探究是重要的學(xué)習(xí)方式，假設(shè)和驗(yàn)證是探究過程中的重要環(huán)節(jié)。為了探究“鐵絲”可以在純凈的氧氣中燃燒”，同學(xué)們將一根火柴梗塞入一段螺旋狀“鐵絲”（可能是純鐵絲或含碳鐵絲）末端，將它固定，用鑷子夾住“鐵絲”，然后將火柴在酒精燈上點(diǎn)燃，將“鐵絲”由集氣瓶口向下慢慢伸入，觀察現(xiàn)象：（1）甲同學(xué)只發(fā)現(xiàn)“鐵絲”紅熱一下，就沒有觀察到其他現(xiàn)象，請(qǐng)你分析鐵絲沒有燃燒的可能原因是__________________（只答一條）。（2）乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)“鐵絲”在純凈的氧氣中燃燒起來，觀察到火星四射，并有黑色固體生成，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________。集氣瓶中氧氣不足3Fe+2O2Fe3O4點(diǎn)燃（3）為了找出“鐵絲”在純氧中燃燒“火星四射”的原因，根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)用品：細(xì)純鐵絲、細(xì)含碳鐵絲、鎂條、裝有純氧氣的集氣瓶、酒精燈、火柴和鑷子等，你能提出的假設(shè)和驗(yàn)證方法有：

A.假設(shè)1：___________________，驗(yàn)證方法是____________________________________________________________________________________；

取長短相等、粗細(xì)相同的細(xì)含碳鐵絲和細(xì)純鐵絲，分別在足量的氧氣中燃燒，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鐵絲中含碳引起的B.假設(shè)2：__________________________________，驗(yàn)證方法是____________________________________________________________________；只要假設(shè)合理，驗(yàn)證方法準(zhǔn)確，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行分析判斷，就能得出結(jié)論。所有金屬絲在純氧中燃燒都會(huì)火星四射

同時(shí)取上述幾種金屬絲用砂紙將表面打磨后分別在純氧中燃燒，觀察現(xiàn)象【解析】（1）鐵絲能在純氧中燃燒，若氧氣的量不足，就不能燃燒。所以，鐵絲沒有燃燒的可能原因是集氣瓶中氧氣不足。（2）鐵絲在純氧中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O2Fe3O4。（3）可能是由于鐵絲中含有少量的碳，也可能是所有的金屬在純氧氣中燃燒都會(huì)火星四射。所以：假設(shè)1：鐵絲中含碳引起的，驗(yàn)證方法是：取長短相等、粗細(xì)相同的細(xì)含碳鐵絲和細(xì)純鐵絲，分別在足量的氧中燃燒，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；假設(shè)2：所有金屬絲在純氧氣中燃燒都會(huì)火星四射，驗(yàn)證方法是：同時(shí)取上述幾種金屬絲用砂紙將表面打磨后分別在純氧中燃燒，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。類型二定量探究物質(zhì)的成分物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的變型或組合例2（’11遵義）化學(xué)老師交給九年級(jí)某研究性學(xué)習(xí)小組一個(gè)任務(wù)：測定實(shí)驗(yàn)室一瓶久置的NaOH固體是否變質(zhì)。該小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究：【猜想】猜想Ⅰ：沒有變質(zhì)；猜想Ⅱ：全部變質(zhì)；猜想Ⅲ：部分變質(zhì)。【查閱資料】部分鹽溶液在常溫下的pH如下表所示：鹽溶液NaClNa2CO3BaCl2pH=7>7＝7【設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行驗(yàn)證】請(qǐng)你與他們一起探究，并回答問題：實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）稱取上述NaOH固體10.00g，完全溶于100.0mL水中，配成溶液，向溶液中滴入過量的BaCl2溶液充分反應(yīng)后靜置_____________說明久置固體中含有Na2CO3產(chǎn)生白色沉淀（2）用玻璃棒蘸取（1）中充分反應(yīng)后的上層清液到一小片pH試紙上，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照測出pHpH=11說明久置固體中一定含有________(填化學(xué)式)NaOH上述步驟（1）中滴入過量BaCl2溶液的目的是____________________?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】通過實(shí)驗(yàn)，說明上述____猜想中是正確的?！就卣埂吭撔〗M同學(xué)為了測定出該NaOH固體的變質(zhì)程度，繼續(xù)將步驟（1）靜置后的混合物過濾，將白色沉淀洗滌、干燥、稱得其質(zhì)量為3.94g，則原樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______(假定試劑中無雜質(zhì))?！痉此肌烤弥玫腘aOH變質(zhì)的原因是______________________________________。Ⅲ78.8%中的Na2CO3完全反應(yīng)與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)生成了Na2CO3【解析】【設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行驗(yàn)證】由實(shí)驗(yàn)步驟（1）及得出的結(jié)論可知，該步驟中發(fā)生氯化鋇與碳酸鈉的化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)生成不溶于水的白色沉淀（碳酸鋇）；測定反應(yīng)后的上層清液的pH，此時(shí)溶液中不含有Na2CO3，且pH=11，則說明溶液顯堿性，即原固體中含有NaOH；步驟（1）中滴加過量BaCl2溶液是保證所取樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】由實(shí)驗(yàn)（1）和（2）的結(jié)論可知，原樣品中含有碳酸鈉和氫氧化鈉，所以NaOH固體部分變質(zhì)，則猜想Ⅲ正確?！就卣埂繉㈧o置后的混合物過濾，將白色沉淀洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為3.94g，即碳酸鋇的質(zhì)量為3.94g，設(shè)10.00g樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x，由碳酸根離子守恒可得：Na2CO3+BaCl2BaCO3↓+2NaCl106197x3.94g=

解得x=2.12g則氫氧化鈉的質(zhì)量為10.00g-2.12g=7.88g則原樣品中NaOH的質(zhì)量分為×100%=78.8%?！痉此肌繗溲趸c能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，則久置的NaOH固體會(huì)變質(zhì)?！痉椒ㄖ笇?dǎo)】針對(duì)本題中物質(zhì)的定量探究，如【拓展】的解決方法如下：1.定量探究的原理：化學(xué)方程式的計(jì)算。2.依據(jù)：①物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量差=參與或生成氣體的質(zhì)量；②生成沉淀或固體的質(zhì)量。3.計(jì)算模式（1）A+BC+D↑①先確定D的質(zhì)量：反應(yīng)后總質(zhì)量減小的部分為D的質(zhì)量；②利用D的質(zhì)量計(jì)算其他物質(zhì)的質(zhì)量。（2）A+BC+D↓①先確定D的質(zhì)量：過濾后稱量得到D的質(zhì)量;②利用D的質(zhì)量計(jì)算其他物質(zhì)的質(zhì)量。變式練習(xí).（’09遵義）為探究一座使用煤為燃料的發(fā)電廠工廠區(qū)大氣是否被污染，在老師的指導(dǎo)下，小剛同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：【提出問題】工廠區(qū)空氣里SO2是否超標(biāo)？【查閱資料】我國關(guān)于SO2在不同區(qū)域的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見下表：地區(qū)風(fēng)景區(qū)居民區(qū)工廠區(qū)SO2的濃度限值(mg/L)0.000150.000500.00070【實(shí)驗(yàn)過程】（1）采集工廠區(qū)的空氣樣品250L,經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成Na2SO4，該Na2SO4全部由250L樣品中SO2轉(zhuǎn)化而成（假設(shè)每步反應(yīng)均為完全反應(yīng)），將所得Na2SO4全部配制成溶液按下列流程圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作1的名稱為______，加入過量BaCl2溶液的原因是_________________，寫出流程圖中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________。過濾使Na2SO4充分反應(yīng)Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl【數(shù)據(jù)處理】（2）小剛稱量流程圖中全部烘干得到的BaSO4的質(zhì)量為1.2mg，并計(jì)算出1.2mgBaSO4中硫元素的質(zhì)量為0.165mg，從而確定SO2

中硫元素的質(zhì)量也為0.165mg,他作出判斷的依據(jù)是__________________________。（3）_______mg的SO2中含硫元素的質(zhì)量為0.165mg?！窘Y(jié)論】（4）對(duì)照空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判斷該工廠區(qū)大氣中SO2的含量_____（填“達(dá)標(biāo)”或“超標(biāo)”）?；瘜W(xué)反應(yīng)前后元素質(zhì)量守恒0.33超標(biāo)【解析】（1）操作1完全反應(yīng)后使溶液中產(chǎn)生的硫酸鋇沉淀分離出來，可推斷該操作為過濾；此過程中加入過量的氯化鋇溶液，可確保溶液中的硫酸鈉完全反應(yīng)，以準(zhǔn)確測定其中硫元素質(zhì)量；硫酸鈉與氯化鋇發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl。（2）空氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈉、硫酸鈉與氯化鋇轉(zhuǎn)化為硫酸鋇，整個(gè)轉(zhuǎn)化過程中硫元素質(zhì)量不變，因此根據(jù)質(zhì)量守恒定律可由硫酸鋇中硫元素質(zhì)量計(jì)算出氣體二氧化硫中所含硫元素的質(zhì)量。（3）含硫元素的質(zhì)量為0.165mg的SO2的質(zhì)量＝＝0.33mg。（4）空氣樣品250L中SO2的濃度＝=0.00132mg/L；因?yàn)?.00132mg/L>0.00070mg/L，所以該工廠區(qū)大氣中SO2的含量超標(biāo)。類型三性質(zhì)類探究例3（’11黔西南州）最近出現(xiàn)的“毒黃瓜”事件，警示人們要注意食品安全。小明同學(xué)對(duì)做饅頭的小蘇打產(chǎn)生了好奇，想利用所學(xué)知識(shí)對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行探究。【問題一】小蘇打的酸堿性。【方案】用pH試紙測得小蘇打溶液的pH為10?！窘Y(jié)論】小蘇打溶液呈_____性?！締栴}二】小蘇打的熱穩(wěn)定性。堿【查閱資料】碳酸氫鈉（NaHCO3）俗稱小蘇打，受熱會(huì)分解生成水、二氧化碳和一種常見的白色固體?！痉桨浮咳∫欢ㄙ|(zhì)量的小蘇打放到銅片上加熱，如圖所示：（1）加熱一段時(shí)間后，觀察到燒杯內(nèi)壁有_______生成，產(chǎn)生的氣體使澄清石灰水變______。（2）小明認(rèn)為充分反應(yīng)后，固體產(chǎn)物可能是NaOH或Na2CO3。取固體產(chǎn)物少許于試管中，加入_______，產(chǎn)生無色氣體。【結(jié)論】小蘇打受熱分解的化學(xué)方程式：__________________________________。小水珠渾濁稀鹽酸

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑D【方法指導(dǎo)】【要點(diǎn)提示】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在實(shí)驗(yàn)過程中，人的感官可以直接感受到的東西。①有關(guān)溶液現(xiàn)象的描述，主要有：溶液顏由……變成……，產(chǎn)生……色的沉淀，產(chǎn)生大量氣泡。②有關(guān)固體現(xiàn)象的描述,主要有：表面有大量氣泡產(chǎn)生，固體逐漸溶解，固體的顏色由……色變成……色，固體表面覆蓋了一層……色的固體。③有關(guān)氣體現(xiàn)象的描述，如生成……氣味的氣體。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，推導(dǎo)出的一個(gè)普遍的事實(shí)或規(guī)律，如小蘇打受熱易分解。變式練習(xí).（’14貴陽）化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)“影響金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度的因素”進(jìn)行了探究?！咎岢鰡栴}】金屬與鹽酸反應(yīng)劇烈程度受哪些因素的影響？【作出猜想】a.可能與金屬本身的性質(zhì)有關(guān)，b.可能與鹽酸的濃度有關(guān)。【設(shè)計(jì)探究】實(shí)驗(yàn)所用金屬均已用砂紙打磨。實(shí)驗(yàn)（1）:為探究猜想a，小組同學(xué)分別在兩支試管中放入相同質(zhì)量的鋅片和鐵片，然后分別加入相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸，觀察到放鋅片的試管中立即產(chǎn)生大量氣泡，放鐵片的試管中只產(chǎn)生少量氣泡，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_______________________________________________。Zn+2HClZnCl2+H2↑，F(xiàn)e+2HClFeCl2+H2↑從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可判斷：金屬活動(dòng)性Zn______Fe（填“<”、“=”或“>”）。得出結(jié)論：金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)劇烈程度與金屬本身性質(zhì)有關(guān)，金屬的活動(dòng)性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系是_____________________________________。實(shí)驗(yàn)（2）:為探究猜想b，小組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中注射器的作用是______________________。所用藥品、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：>金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，反應(yīng)的程度越劇烈氣體的體積測量產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)編號(hào)選用金屬(均取2g)鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(均取50mL)每分鐘產(chǎn)生氫氣的體積/mLⅠ鋅片50％1分鐘1～2分鐘2～3分鐘3～4分鐘4～5分鐘前5分鐘共收集氣體2.916.911.99.27.648.5Ⅱ鋅片5％1.68.45.94.83.724.4

得出結(jié)論：金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的劇烈程度與鹽酸的濃度有關(guān)，其關(guān)系是__________________________________?！痉此荚u(píng)價(jià)】根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)Ⅱ數(shù)據(jù)分析,請(qǐng)描述鋅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)快慢的變化情況并解釋原因_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。