化學探究實驗專題

化學探究實驗專題第1頁/共33頁

l實驗按研究的精確程度可分為：定性實驗——目的在于解決“有沒有”“是不是”的問題；（如溶解性、酸堿性與哪些因素有關(guān)等研究）定量實驗——目的在于求出某些因素之間的數(shù)量關(guān)系（關(guān)系函數(shù)）或用數(shù)量關(guān)系來闡述某些規(guī)律；（如溶解度、酸堿度、中和滴定等）第2頁/共33頁

方法提要實驗設計題l

實驗設計的原則及實驗方案評價的要求：

原理正確、操作簡便、現(xiàn)象明顯、藥品經(jīng)濟、安全環(huán)保。l

實驗設計步驟：明確實驗目的——充分占有資料——設計合理方案l科學實驗的設計要做到排除無關(guān)因素的干擾，簡化、純化或強化研究條件，以方便得出結(jié)論。第3頁/共33頁例1：某同學想用實驗證明CuSO4溶液的藍色主要是由Cu2+決定的，而不是SO42-。他設計的下列實驗步驟中無意義的是（）A、觀察H2SO4、K2SO4溶液沒有顏色，表明溶液中

SO42-無顏色。B、將飽和CuSO4溶液降溫，出現(xiàn)藍色晶體。C、在CuSO4溶液加入足量的鋅粉振蕩，靜置后溶液變?yōu)闊o色。D、在CuSO4溶液中加入適量Ba(NO3)2溶液，出現(xiàn)白色沉淀，而溶液顏色無變化（仍呈藍色）B第4頁/共33頁

例2：有甲、乙兩位同學用相等質(zhì)量的M克氯酸鉀來制取氧氣，甲在該藥品中還放了N克的氧化鐵，他們都用酒精燈加熱到不再有氣體放出，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲同學產(chǎn)生氣體的速度比乙同學快。甲同學認為氧化鐵是實驗室制取氧氣的催化劑，乙同學不同意。那么對于這一問題，你有哪些假設？請你幫助他們，將你的假設以及驗證假設的方案告之。第5頁/共33頁參考答案各種假設驗證假設的方案

Fe2O3是KClO3分解反應的催化劑檢驗Fe2O3在反應前后的質(zhì)量和化學性質(zhì)是否發(fā)生變化

Fe2O3加熱可能放出氧氣單獨加熱Fe2O3看是否有氧氣放出第6頁/共33頁例3：小英在做飯時，發(fā)現(xiàn)好多因素都能影響食鹽在水中溶解的速率。（1）從你能想到的可能影響食鹽在水中溶解速率的因素中，寫出其中三項，并預測此因素對食鹽溶解速率的影響：因素①

你的預測_______

____因素②

你的預測_____________.因素③

你的預測_____________.（2）從你所列的因素中選出一個，通過實驗驗證你的預測。你設計的實驗方案是____________________________________.第7頁/共33頁

[答案](1)①溫度：溫度升高，食鹽溶解加快。②攪拌：攪拌能加快食鹽溶解

③顆粒的大?。菏雏}顆粒越小溶解越快(2)攪拌影響：在兩個燒杯中各放入50ml相同溫度的水，分別稱取2g顆粒大小相同的食鹽，同時放進燒杯中，其中一個燒杯中進行攪拌，一個不攪拌，觀察并記入兩個燒杯中的食鹽溶解所需的時間。第8頁/共33頁

[設計時注意]①控制變量。該實驗設計時除了要觀察的變量（如攪拌）外，其余變量（如水的體積、食鹽的質(zhì)量、顆粒的大小、放入的時間、溫度等）都應該始終保持相同。②測量變量。實驗設計要說清變量如何測量（通過觀察食鹽全部溶解所需時間，確定溶解快慢）。這里食鹽用量要保證能最終完全溶解也是要注意的要素。第9頁/共33頁1、某小組要探究銅與空氣中的氧氣是否反應，做了如下實驗：將一除去表面氧化膜的銅片放在酒精燈火焰上灼燒，一段時間后銅片表面變黑。為此小組同學分別得出：①銅在加熱條件下能與空氣中的氧氣反應，銅片表面的黑色物質(zhì)是氧化銅，②銅在加熱條件下不能與空氣中的氧氣反應，銅片表面的黑色物質(zhì)是酒精不完全燃燒生成的炭黑（碳單質(zhì)）。(1)你還能得出什么結(jié)論？(2)請你設計一個實驗，用一步實驗操作驗證上述各結(jié)論:

(3)為避免上述結(jié)論的不確定性，要驗證在加熱條件下銅與空氣中的氧氣是否反應，應如何改進上述實驗？

可能的結(jié)論可能有的結(jié)論實驗操作實驗現(xiàn)象①黑色物質(zhì)是氧化銅②黑色物質(zhì)是炭③黑色物質(zhì)是

取少量黑色物質(zhì)于試管中，加入足量的稀硫酸溶液并加熱，靜置：溶液全部溶解：黑色物質(zhì)是氧化銅溶液全部沒溶解：黑色物質(zhì)是炭溶液變藍又有黑色不溶物：黑色物質(zhì)是氧化銅和炭。將銅片放在試管中加熱第10頁/共33頁2、某同學收集了“氫氣還原氧化銅”實驗后的固體殘渣（含銅和氧化銅），欲從中回收單質(zhì)銅和制取硫酸銅溶液。他設計了實驗方案并進行了實驗。請你回答：(1)稱量：稱量收集到的固體殘渣為20.0g。該操作需要的儀器的名稱是

。(2)溶解：將20.0g稱量好的固體殘渣放入燒杯中，加入過量的稀硫酸溶液，用玻璃棒不斷攪拌，直至反應完全。有關(guān)化學方程式為：

。(3)過濾：該操作除濾紙外，還需要儀器：

。(4)洗滌干燥：冼凈濾紙上的固體，干燥后稱量。(5)收集濾液：濾液中所含溶質(zhì)的化學式是

。(6)分析：為了除去濾液中過量的硫酸，應往濾液中加入過量的下列()固體粉末，過濾。

A、氧化銅B、氫氧化鈉C、鐵D、硫酸銅在濾液中加入過量的固體粉末，原因是____________；實驗現(xiàn)象是

。黑色粉末部分溶解托盤天平CuO+H2SO4==CuSO4+H2O漏斗、玻璃棒、燒杯、鐵架臺H2SO4、CuSO4A保證濾液中的硫酸完全反應第11頁/共33頁3、CuSO4溶液對過氧化氫的分解具有催化作用。有同學猜想其它鹽溶液也能在這個反應中起同樣的作用，于是他們做了以下的探究。(1)取5ml5%的H2O2溶液于試管中，滴入適量的FeCl3溶液，再

?，F(xiàn)象:

。結(jié)論：FeCl3溶液可以催化分解H2O2。(2)已知FeCl3在水中可解離出Fe3+和Cl—，你對“真正起催化作用”的猜想是：

A：

B：

C：(3)驗證猜想方法分別是：帶火星木條復燃真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+

真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl—催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+和Cl—

向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，并把帶火星的木條伸入試管。向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量的Fe(NO3)3溶液，并把帶火星的木條伸入試管。向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中先加入少量的HCl，再加入Fe(NO3)3溶液。把帶火星木條伸入試管第12頁/共33頁4、取一片洗凈晾干的雞蛋殼(主要成分為碳酸鈣，不考慮其他雜質(zhì))，放在酒精噴燈火焰上灼燒一段時間后，放置冷卻。請你設計實驗方案探究灼燒后殘留固體的組成：步驟現(xiàn)象結(jié)論與及化學反應方程式⑴取少量固體于燒杯中，加水溶解，過濾，向濾液中滴加幾滴無色酚酞試液；⑵另取少量殘留固體于試管滴滴加適量鹽酸。溶液不變紅色有氧化鈣

CaO+H2O=Ca(OH)2沒有氧化鈣溶液變紅色沒有氣泡產(chǎn)生沒有碳酸鈣有氣泡產(chǎn)生有碳酸鈣CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑第13頁/共33頁（1）歸納法：取HC1、H2SO4、HNO3等酸溶液于試管中，加入紫色石蕊試液，試液變成紅色。則可能是H+使紫色石蕊試液變紅色。（2）排除法：即取不含H+的物質(zhì)，如取NaCl、KCl溶液于試管中，加入紫色石蕊試液，結(jié)果試液不變紅。另一支試管中加入水，再滴入紫色石蕊試液，試液也不變紅。則不可能是Cl—和H2O使石蕊試液變紅，所以可能是H+使石蕊試液變紅色。

5(’05甘肅)稀鹽酸可使紫色石蕊試液變紅。我們已經(jīng)知道，在稀鹽酸中存在H2O分子、Cl—離子和H+離子。請你設計一個簡單實驗研究下面的問題：可能是稀鹽酸中哪一種粒子使紫色石蕊試液變紅？第14頁/共33頁

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(’05甘肅)花匠用熟石灰來降低校園苗圃中的酸性，但效果不明顯，化學老師發(fā)現(xiàn)原因是熟石灰已經(jīng)部分變質(zhì)，他覺得這是一個很好的實際例子，就取用一包熟石灰的樣品，要求學生設計實驗證明該樣品確實部分變質(zhì)，請?zhí)顚懹嘘P(guān)實驗儀器和藥品，完成實驗報告。

【實驗目的】證明熟石灰樣品部分變質(zhì)。

【實驗儀器】玻璃棒、膠頭滴管、

.【實驗藥品】水、酚酞試液、

.

實驗步驟

實驗現(xiàn)象

實驗結(jié)論樣品中有氫氧化鈣存在樣品由有碳酸鈣存在第15頁/共33頁7、已知明礬［KAl(SO4)2·12H2O］在水中可解離出K+、Al3+和SO42-。小萍同學為探究明礬中何種離子起凈水作用，做了如下實驗，請你幫她完成實驗報告。實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論在一杯渾濁的水中加少量Al2(SO4)3，靜置①Al2(SO4)3起凈水作用在一杯渾濁的水中加少量KCl，靜置燒杯中的水仍然渾濁②有同學認為以上方案中只是證明了：Al2(SO4)3可以凈水，K+不能凈水，不夠完善。請你仔細分析以上實驗報告并將你完善實驗所用的試劑及的目填入下表中：使用的試劑實驗目的③④⑤⑥Al3+是否有凈水作用SO42-是否有凈水作用AlCl3

K2SO4第16頁/共33頁8、皮蛋味美營養(yǎng)好。高飛同學購得一包標有如下說明的藥劑：原料：碳酸鈉、氧化鈣、氯化鈉制法：將原料溶于冷開水，再將其涂在鮮雞蛋外面.數(shù)天后制成皮蛋。

為研究皮蛋腌制機理，高飛同學認為首先要研究浸泡液成份。實驗時，先取適量的上述藥劑溶于足量的冷開水，過濾，取濾液。（1）高飛同學認為，濾液中一定含有NaOH和NaCl。推斷含有NaOH的理由是：

；（2）濾液中除一定含有NaOH和NaCl外，還可能含有什么溶質(zhì)？這是高飛同學將要進一步研究問題。若你是高飛，請你對該濾液中可能存在溶質(zhì)作出一種猜想，并開展探究①你的猜想：濾液中還可能含有的溶質(zhì)是

；②你的實驗方案：

；③你將觀察到的現(xiàn)象和結(jié)論：

.第17頁/共33頁

9、炎熱的夏季，你一定想喝一杯冰水解暑。某冷飲店出售一種特制的冰水，由服務員在水中加入一些雪狀的物質(zhì)，該物質(zhì)一放入水中立即冒出大量氣泡，很快就得到一杯清涼可口的冰水，飲用時有碳酸飲料的口感。

(1)請你判斷雪狀的物質(zhì)是

；(2)請你設計兩個實驗分別驗證這種物質(zhì)的成分。

操作步驟

實驗現(xiàn)象方法一

方法二第18頁/共33頁10、新老教材在驗證質(zhì)量守恒定律時，設計了不⑴比較合理的方案是

，理由是

。⑵新教材為何用到石灰水？同的實驗方案進行驗證，如下圖所示：新教材舊教材CuSO4溶液NaOH溶液石灰水大理石鹽酸第19頁/共33頁

11、(04南京)茶葉、肉松、膨化食品等常采用真空充氣包裝，即將食品裝入包裝袋，抽出包裝袋內(nèi)空氣，再充入防止食品變質(zhì)的氣體，然后封口。真空充氣包裝能使食品保持原有色、香、味及營養(yǎng)價值，防止食品受壓而破碎變形。[提出問題]充入食品包裝袋中的氣體是什么？[猜想與驗證]

可能是N2。實驗初步驗證的方法及現(xiàn)象：

。充入的氣體還可能是：①

；②

。將燃著的木條伸入該氣體中，火焰熄滅；將該氣體通入澄清的石灰水中，石灰水不變混濁ＣＯ２Ｎ２和ＣＯ２第20頁/共33頁12、某Na2CO3樣品中混有一些NaCl，請你測定其純度：（1）化學反應原理是

。（2）裝置（儀器）中盛放的試劑及作用是

。（3）裝置的連接順序是

。（4）需要測定的數(shù)據(jù)是

。（5）操作步驟

。樣品氫氧化鈉第21頁/共33頁①按圖將儀器組裝好并檢查氣密性；②準確稱量盛有堿石灰的干燥管Ⅰ的質(zhì)量（設為m1）；③準確稱量純堿樣品的質(zhì)量（設為n）并放入廣口瓶B內(nèi)④將B裝置分別與試管A和C相連，打開彈簧夾緩緩鼓入空氣幾分鐘后，關(guān)閉彈簧夾；再將干燥管與瓶C連接，然后將稀硫酸緩緩注入B瓶中，至不再產(chǎn)生氣泡為止。⑤再次打開彈簧夾往試管A緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱量干燥管Ⅰ的質(zhì)量（設為m2）。⑴實驗操作鼓入空氣要緩緩鼓地進行，其理由是____，如果這兩步操作太快，會導致測定結(jié)果_____。⑵鼓入空氣的目的是_____________；裝置A中的試劑X應選用_______，其作用是___________________。⑶裝置C的作用是_____；干燥管Ⅱ的作用是_____。⑷裝置A與B之間的彈簧夾在第___項操作前必須打開，在第_________項操作用其以前必須夾緊。⑸根據(jù)此實驗，寫出計算純堿樣品純度的公式：_____第22頁/共33頁

13、小明同學在學習酸的性質(zhì)時，用大小、外形均相同的鋁片分別和pH值相同的稀鹽酸、稀硫酸反應。他意外地發(fā)現(xiàn)：鋁片與稀鹽酸反應放出氣泡的速度明顯快于與稀硫酸反應放出氣泡的速度。是什么原因?qū)е铝朔磻F(xiàn)象的差異呢？(1)小明從微觀角度分析得出:H+濃度相同的鹽酸、硫酸中，只是所含

不同。(2)小明提出了如下猜想：

①Cl－能促進鋁和酸的反應，SO42－對反應無影響；②Cl－對反應無影響，SO42－能抑制鋁和酸的反應；③Cl－能促進鋁和酸的反應，SO42－能抑制鋁和酸的反應；

(3)他進行了如下實驗探究：酸根離子第23頁/共33頁組別相同的鋁片pH=3酸反應片刻后添加試劑(少量)添加試劑后的反應現(xiàn)象結(jié)論11g鋁片5mL鹽酸Na2SO4無明顯變化____和_____離子對反應無影響21g鋁片5mL硫酸NaCl明顯加快

離子對反應有促進作用（1）請你將表格中的空格補充完整；（2）上述猜想

是成立的（填序號）；（3）若將第2組實驗中添加的試劑NaCl改為PH=6的鹽酸

，能否完成探究任務？請說明原因

。Na+

SO42-Cl-①不能。由于HCl氣體溶于水生成鹽酸，增加了溶液中H＋濃度，實驗條件發(fā)生了變化。

第24頁/共33頁14、劉華從茶葉包裝盒上看到：茶葉中含有C、H、O、N、P、Ca、Mg、Al、Fe等許多元素，她想確認茶葉中是否含有Ca、Mg、Al、Fe四種元素，于是她查閱了一些資料得到下列信息：資料一：含這4種元素的氫氧化物沉淀的pH范圍：資料二：當pH大于9時，氫氧化鋁又開始溶解。資料三：用鉑絲沾含鈣的化合物在火焰上灼燒，火焰呈磚紅色。第25頁/共33頁劉華根據(jù)資料中所得信息進行了下列實驗和推測：（1）將約500g的茶葉碾碎高溫炭化后溶于鹽酸，過濾，取濾液，濃縮后備用。（2）?。?）所得液體，向其中滴加氫氧化鈉溶液，使溶液的pH調(diào)為7，這時觀察到的現(xiàn)象為

，說明

。（3）取（2）液體，繼續(xù)向里滴加氫氧化鈉溶液，使溶液的pH調(diào)為9，則觀察到的現(xiàn)象為

，說明

。過濾得濾液A。（4）向濾液A中繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，使溶液的pH調(diào)為13，這時又產(chǎn)生白色沉淀。（5）根據(jù)以上實驗，劉華確認茶葉中含有Ca、Mg、Al、Fe四種元素。你認為她的看法是否正確？

，原因是

，請?zhí)岢瞿愕慕ㄗh：

。第26頁/共33頁15．考古工作者從古墓中挖掘出土的古錢幣及銅器上面均有綠色銹跡，經(jīng)試驗確定，銅銹的主要充分是堿式碳酸銅（化學式為Cu2(OH)2CO3）某化學興趣小組的同學們借鑒鐵生銹探究的方法，探究銅生銹的原因。（1）你認為哪些因素可能引起銅生銹？_________；（2）小明根據(jù)自己的假設，設計了下列試驗方案。

A試驗設計的目的是

，C試驗設計的目的是

，D試驗設計的目的是

。

第27頁/共33頁（3）經(jīng)過試驗觀察，他發(fā)現(xiàn)，B中銅絲生銹，且水面處銅絲生銹嚴重，而A,C,D,中銅絲無變化。你從試驗中可得出的結(jié)論是_______________，清你提出日常生活中防止銅制品生銹的兩條措施________________。（4）通過以上學習，你有什么收獲、存在什么疑問（至少寫出一點）___________。第28頁/共33頁16、探究原子結(jié)構(gòu)的奧秘[情景提供]：19世紀以前，人們一直以為