專題四 化學實驗探究題

./專題四化學實驗探究題知識網(wǎng)絡一、氣體成分的探究如人吸入和呼出氣體成分探究、酒精和蠟燭等可燃物燃燒后產(chǎn)生氣體成分探究、兩種物質(zhì)反應后產(chǎn)生氣體成分探究、魚瞟氣體成分探究等。涉及的知識點有空氣、O2、N2、H2、CO、CO2等這些物質(zhì)的制法及檢驗,以及它們與氧氣、水、堿溶液等反應產(chǎn)生的特有現(xiàn)象。探究的物質(zhì)對應的知識點及應用物理性質(zhì)化學性質(zhì)及制法空氣無色無味氣體,微溶于水。支持燃燒,供給呼吸。收集方法：可用注射器抽取或先往集氣瓶注滿水蓋上玻片,移到需取樣之處將水倒掉并蓋上玻片。O2無色無味氣體,微溶于水。具有氧化性：燃燒更劇烈；金屬銹蝕；食物腐敗。制法：加熱高錳酸鉀或用MnO2催化過氧化氫<H2O2>制取氧氣N2無色無味氣體,難溶于水?；瘜W性質(zhì)很不活潑：用作焊接金屬、燈泡、食品包裝的保護氣,防止氧化、腐敗。H2無色無味氣體,難溶于水,最輕的氣體。具有可燃性：綠色高能燃料,產(chǎn)物只有水。具有還原性：貴重金屬的冶煉。制法：活潑金屬與酸反應<Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑>。CO無色無味氣體,極難溶于水。具有可燃性：作燃料,產(chǎn)物只有CO2有毒污染空氣：煤氣中毒、醉碳等。處理方法：用氣球回收或點燃。具有還原性：煉鐵CO2無色無味氣體,能溶于水,壓強增大溶得更多,密度比空氣大。一般不支持燃燒也不能燃燒,不能供給呼吸：用于滅火；疏菜保鮮；濃度高對人體有害。與水反應生成H2CO3,H2CO3使紫色石蕊變紅：制碳酸飲料有點酸味。使澄清石灰水變渾濁：用于檢驗CO2,根據(jù)渾濁程度可判斷CO2的含量。與NaOH反應生成Na2CO3：用來吸收<除去>CO2制法：石灰石或石與稀鹽酸反應<不能用濃鹽酸或稀硫酸>二、固體物質(zhì)組成成分探究如氫氧化鈉、石灰水、生石灰等物質(zhì)變質(zhì)后成分探究,某些物質(zhì)反應后剩余固體成分探究,一包固體的化學成分探究等。涉及的知識點有C、Fe、Cu、Fe2O3、CuO、CaO、NaOH、Ca<OH>2、、Na2CO3、CaCO3等這些物質(zhì)的檢驗,以及它們與氧氣、水、二氧化碳、酸、鹽溶液等反應產(chǎn)生的特有現(xiàn)象。探究的物質(zhì)對應的知識點及應用物理性質(zhì)化學性質(zhì)C黑色固體,不溶于水。燃燒的產(chǎn)物CO2能使澄清的石灰水變渾濁；不溶于酸。Fe銀白色,但鐵粉是黑色,有磁性。吸收水和氧氣而變紅<生銹>,可用于食品干燥、脫氧保鮮。與酸反應<溶于酸>產(chǎn)生可燃性氣體,溶液顯淺綠色。與CuSO4溶液反應表面履蓋一層紅色固體<Cu粉>。鐵器不能盛CuSO4溶液、酸性溶液。Cu紫紅色固體在空氣中加熱變黑<CuO>,可用于區(qū)分黃銅和黃金。與稀鹽酸、稀硫酸不反應<不溶于酸>在潮濕空氣中與O2H2OCO2反應生成一層綠色物質(zhì)堿式碳酸銅與AgNO3溶液反應表面履蓋一層黑色固體<Ag粉>,溶液變淺藍色。Fe2O3暗紅色固體,不溶于水。溶于酸溶液顯黃色；加熱與C、CO反應有黑色固體<Fe>生成。CuO黑色固體,不溶于水。溶于酸溶液顯藍色。與碳粉混合加熱有紅色固體物質(zhì)產(chǎn)生。CaO白色固體,溶于水放熱。吸水并與水反應變成Ca<OH>2粉末。可用于食品干燥、加熱；改良酸性土壤；禽舍、土壤消毒。虎門銷煙［CaO＋H2O=Ca<OH>2>產(chǎn)生熱量用于銷煙］。Ca<OH>2白色粉末,微溶于水。水溶液顯堿性,石蕊變藍酚酞變紅。改良土壤；消毒、工業(yè)廢水處理。石灰漿、石灰水吸收CO2變成CaCO3<檢驗是否變質(zhì)可滴加稀HCl看是否有氣泡產(chǎn)生>。用于檢驗CO2;建筑用來砌磚抹墻；雞蛋保鮮。石灰水與Na2CO3反應變渾濁<CaCO3>,可用于除去CO32－離子。NaOH白色固體,溶于水放熱、能吸水而潮解吸收CO2變成Na2CO3［檢驗變質(zhì)可加稀HCl看是否有氣泡產(chǎn)生；除去Na2CO3可加入石灰水<Ca<OH>2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH>］。吸收SO2變成Na2SO3。可用于尾氣處理。酸堿中和<可借助指示劑變色判斷反應發(fā)生、完成>。用于工業(yè)廢水處理。Na2CO3NaHCO3白色固體,易溶于水。水溶液顯堿性。石蕊變藍酚酞變紅?？墒姑姘杷啥嗫?。遇酸有氣泡<CO2>產(chǎn)生、該氣體能使澄清石灰水變渾濁?？捎糜谥泻臀杆?、蟻酸、膽汁等。洗滌劑成分。CaCO3白色固體,難溶于水。石灰石高溫煅燒變成生石灰<CaO>遇稀鹽酸有氣泡<CO2>產(chǎn)生、該氣體能使澄清石灰水變渾濁。補鈣劑；牙膏、蛋殼、水垢、珍珠等主要成分。三、反應條件的探究及實驗方案的評價大量實驗證明,許多化學反應能通過提高溫度、增加反應物的濃度、加催化劑、增大反應接觸面積<改變形狀、狀態(tài)>、通過攪拌或振蕩等途徑來加快化學反應速率。如鐵生銹、銅生銹條件的探究,燃燒條件和滅火原理的探究,電解水實驗條件的探究等。對一個實驗方案的評價,要注意從如下幾個方面入手：①原理是否正確,即能否達到實驗的目的；②所用原料是否常見易得、廉價；③是否節(jié)約藥品,即原料的利用率是否高；④操作是否簡單,即操作過程是否簡捷優(yōu)化；⑤是否對環(huán)境產(chǎn)生污染；⑥是否有實驗誤差；⑦方案是否有新創(chuàng)意；⑧安全性是否好等等。能達到上述八點要求的實驗方案應該說不失為最優(yōu)實驗方案。四、生活中的現(xiàn)象和化學原理的探究二氧化碳和二氧化硫等氣體與水反應原理探究,酸溶液或堿溶液中哪種粒子使酸堿指示劑變色或與某物質(zhì)發(fā)生反應的原理探究,酸堿指示劑應用的探究,能源開發(fā)、環(huán)境污染與防冶、元素與人體鍵康、化肥農(nóng)藥的使用等方面的探究。典例分析例1.請你參與某學習小組的探究活動,并回答相關(guān)問題：

[發(fā)現(xiàn)問題]

小麗發(fā)現(xiàn)盛水的鐵鍋在與水面接觸的部位最易生銹；小茜發(fā)現(xiàn)自己的銅制像框表面出現(xiàn)了綠色的銅銹；小玲發(fā)現(xiàn)蘋果切開不久,果肉上會產(chǎn)生一層咖啡色物質(zhì),好象生了"銹"一般。

[提出問題]

這三種物質(zhì)"生銹"的原因是什么？

[收集證據(jù)]

〔1回憶已有知識：鐵生銹的條件是__________。

〔2查閱有關(guān)資料："銅銹"主要成分是Cu2<OH>2CO3〔俗稱銅綠；蘋果"生銹"是果肉里的物質(zhì)〔酚和酶與空氣中的氧氣發(fā)生了一系列的反應,生成咖啡色的物質(zhì)。

〔3實驗探究：將四小塊銅片分別按下圖所示放置一個月,觀察現(xiàn)象如下：實驗裝置實驗現(xiàn)象銅片不生銹銅片不生銹銅片不生銹銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴重由實驗可知：銅生銹是銅與水、__________、__________等物質(zhì)共同作用的結(jié)果。銅變成銅綠的化學方程式為___________________。

[得出結(jié)論]

經(jīng)過交流討論,三位同學認為這些物質(zhì)"生銹"除了可能與水有關(guān)外,還可能都與__________〔填物質(zhì)名稱有關(guān)。

[反思與應用]利用所得結(jié)論填空：〔1寫出一種防止鐵或銅等金屬制品生銹的具體方法__________；

〔2請你提出一條延長食品保質(zhì)期的建議__________。

答案：[收集證據(jù)]

〔1鐵與氧氣和水同時接觸〔3氧氣〔或O2、二氧化碳〔或CO2；2Cu+O2+CO2+H2O＝Cu2<OH>2CO3[得出結(jié)論]氧氣[反思與應用]

〔1保持金屬制品表面的潔凈和干燥〔或表面鍍上保護膜等〔2將食品進行真空包裝等。

例2.某包裝盒里有一包白色物質(zhì),上面寫著"生石灰干燥劑"字樣。幾天后,某同學發(fā)現(xiàn)固體粉化了?！?生石灰做干燥劑的原理〔化學方程式；<2>為了探究這包固體粉化后能不能繼續(xù)作干燥劑,他作了如下探究：步驟：取適量粉末于燒杯中加蒸餾水溶解,用手觸摸燒杯外壁?，F(xiàn)象：感覺不到明顯的熱量變化。結(jié)論：。<3>為了探究這包固體粉化后的粉末里含有的物質(zhì),該同學做了如下實驗：步驟：取適量粉末加蒸餾水溶解,再加入幾滴無色酚酞試液?，F(xiàn)象：溶液變?yōu)榧t色。結(jié)論：。<4>該同學認為這包粉末里除含有<3>中探究到的物質(zhì)外,還可能含有其它物質(zhì)。提出問題：可能含有。請寫出證明該物質(zhì)可能存在的實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論：答案：1CaO+H2O=Ca<OH>2<2>不能作干燥劑<3>固體中有氫氧化鈣濃硫酸Cu片噴有少量堿液的棉花石蕊試液<4>CaCO3；取少量固體粉化后的粉末于試管中,注入稀鹽酸,并把產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中；濃硫酸Cu片噴有少量堿液的棉花石蕊試液例3．某化學興趣小組的同學在探究金屬的化學性質(zhì)時,發(fā)現(xiàn)銅與稀硫酸在常溫或短時間加熱的條件下均不反應。那么,銅與濃硫酸能否發(fā)生反應？他們設計了如圖所示裝置進行探究。[猜想與假設]：在常溫下能反應；②常溫下不能反應,但在加熱條件下能反應；③在加熱條件下不能反應。[實驗與事實]：操作①將一小塊銅片放入試管中,加入足量濃硫酸,無明顯現(xiàn)象；操作②加熱該試管,銅片上有氣泡產(chǎn)生,經(jīng)檢驗產(chǎn)生有毒的刺激性氣體；操作③立即停止加熱,將試管中的殘液慢慢倒入水中,溶液呈藍色。[結(jié)論與解釋]：〔1由以上探究可知：猜想〔填編號是正確的；〔2經(jīng)檢驗產(chǎn)生的氣體是SO2,銅跟濃硫酸在加熱的條件下反應的產(chǎn)物只是SO2和CuSO4。[反思與評價]：〔3操作③中,從安全角度考慮〔填"能"或"不能",將水倒入剩余液體中。〔4在"結(jié)論與解釋"<2>中對產(chǎn)物是SO2和CuSO4的判斷是否正確,其理由是[拓展與應用]：根據(jù)以上探究和已掌握的知識,該興趣小組的同學設計了兩個制取硫酸銅的實驗方案：稀硫酸O2△①CuCuSO4②CuCuOCuSO稀硫酸O2△〔5請你從安全、節(jié)約、環(huán)保方面進行評價,較好的方案是〔填編號,其理由是答案：<1>②

;<3>不能;<4>不正確;反應前后元素種類不同〔或生成物中不含氫元素<5>②;不使用濃硫酸安全性好〔或節(jié)約硫酸、不污染環(huán)境例4.南南同學跟媽媽學燒紫甘藍〔紫卷心菜,用油妙后加入食醋．發(fā)現(xiàn)紫色的葉片立即變紅,激發(fā)了他的探究欲望。［提出問題］紫甘藍的汁液能作酸孩指示劑嗎？

[進行實驗]取紫甘藍葉片少許在研缽中搗爛．用少皿水浸泡．濾出藍紫色的汁液。將汁液分別滴人下列液體中,觀察其顯示的顏色并記錄。液體名稱白醋蒸餾水食鹽溶液肥皂水堿溶液紫甘藍汁液顯示的顏色紅色藍紫色藍紫色藍色綠色[得出結(jié)論l］紫甘藍的汁液〔選填"能"或’‘不能"作酸堿指示劑．[質(zhì)疑并求證]紫甘藍的汁液在均為堿性的肥皂水和純堿溶液中,為何足示不同顏色？用pH試紙測得上述肥皂水和純堿溶液的pH分別為9和11,則肥皂水的堿性比純堿溶液的堿性〔選填"強"或"弱"。

查閱資料：PH7～910～1112～14紫甘藍汁液顯示的顏色藍色綠色黃色[得出結(jié)論2]紫甘藍的汁液在不同pH圍顯示的顏色不同,利用紫甘藍的汁液還可以區(qū)分液體堿性的

[拓展應用]檸檬酸是制汽水的原料之一,為探究其固休是否顯酸性,南南同學聯(lián)想到教材上二氧化碳相關(guān)實驗的設計,準備了三朵用紫甘藍的汁液染成藍紫色的干燥小花。取干澡的花①和噴上水的花②,分別放人盛滿二氧化碳的兩個集氣瓶中。發(fā)現(xiàn)花①不變色,花②變成了色。在干燥的花③上直接撒少最檸檬酸固體花不變色,說明了；再向該花噴水,藍紫色的花上出現(xiàn)了紅色。

[反思］上述花的變色均與水有關(guān),水的作用分別是：

花②中；花③中答：［得出結(jié)論1］能

［質(zhì)疑并求證］弱

［得出結(jié)論2］相對強弱

［拓展應用］紅檸檬酸固體不顯酸性

［反思］水與二氧化碳反應生成碳酸,碳酸在水中會解離出H+檸檬酸溶解于水,在水中會解離出H+名題熱身1.小剛和小麗兩位同學用下圖所示裝置進行實驗,驗證二氧化碳與氫氧化鈉、氫氧化鈣都能發(fā)生反應?！?小剛關(guān)閉K,通入二氧化碳,A、B中均無明顯變化。B中盛放_____溶液?！?小剛打開K,繼續(xù)通入二氧化碳。B中反應的化學方程式為_____。此步實驗目的是_____。小麗認為：通常狀況下,1體積的水約能溶解1體積二氧化碳,因此上述實驗不足以證明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生了反應。〔3小麗用洗滌干凈的上述裝置重新實驗,分別量取50mL上述溶液放入A、B中,關(guān)閉K,通入約500mL二氧化碳,A、B中均無明顯變化。此實驗可以說明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生了反應,其理由是_____。2.在焊接兩根鐵軌時,為確保施工質(zhì)量,工程技術(shù)人員常用到一種叫做"引火鐵"的反應活性材料。實驗室的制備過程如下：<1>在高溫條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應,得到粉末狀的四氧化三鐵；<2>將四氧化三鐵粉末在高溫條件下經(jīng)過與上述過程相反的反應生成"引火鐵"粉末。請分別用以下兩套裝置,制取四氧化三鐵和"引火鐵"。實驗中必須使用普通鐵粉和稀硫酸,其他試劑和用品自選。<注：裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設備等在圖中均已略去>填寫下列空白：<1>實驗過程中第<1>、<2>兩個相反步驟的反應方程式是：①______________________________________________；②______________________________________________；兩個反應中屬于置換反應的是_________________________。

<2>在實驗裝置中,燒瓶B的作用是_________________________。

<3>實驗時試管A中加入的固體是_______________,試管D處可收集到的氣體是_______________________。

<4>實驗時分液漏斗E中應加入的試劑是______________,在F中加入的固體是_________________________,在U型管C中常加入固體氫氧化鈉,其作用是_________________________。

<5>實驗過程中,兩套裝置里所有需要加熱的儀器是___________________<填字母>。

3.小林仔細閱讀加碘自然鹽包裝袋上的說明<部分說明如圖所示>,提出問題與同學討論并進行實驗探究。問題一：食鹽加碘可以有效地預防問題二：食鹽是比較穩(wěn)定的,而說明中強調(diào)"防熱"是否因為受熱會造成碘的損失?[實驗一]探究溫度對碘損失率的影響老師指導他們將一定濃度的碘酸鉀溶液分成5等份,于不同溫度下加熱十分鐘后,用硫代硫酸鈉標準溶液測定碘酸鉀濃度,計算碘損失率并記錄如下：溫度30℃水浴50℃水浴80℃水浴100℃水浴煮沸碘損失率<％>00.30.6715.56分析上表可得出的結(jié)論是。實驗后,小林建議媽媽燒菜時最好是菜出鍋前再放碘鹽。問題三：燒菜時加醋對碘的損失率是否也有影響?[實驗二]探究酸堿性對碘損失率的影響<1>此組對照實驗,要控制在碘酸鉀溶液的濃度和質(zhì)量、加熱的和均相同,溶液的不同的條件下進行。<2>實驗中需要調(diào)節(jié)溶液的酸堿性,下列物質(zhì)不能選用的是<填序號>。A．氫氧化鈉B．純堿粉末C．食鹽晶體D．食醋4.某二氧化錳樣品中含有雜質(zhì)炭,為測定該樣品中二氧化錳的質(zhì)量分數(shù),某興趣小組設計了如下實驗方案：在一定量的樣品入干燥純凈的氧氣,使雜質(zhì)炭在加熱條件下反應生成CO2來進行分析測定。〔1儀器①的名稱是。如果該實驗選擇圖㈠裝置來制取氧氣,則所用藥品為〔填化學式,反應的化學方程式為?！?用圖㈡裝置可收集和干燥氧氣：若燒瓶充滿水來收集氧氣,氣體應從〔填"a"或"b",下同端通入；若在燒瓶裝入濃硫酸進行干燥氣體,氣體應從端通入?！?圖㈢是用干燥純凈的O2與樣品反應來測定二氧化錳質(zhì)量分數(shù)的裝置,裝置③中裝有堿石灰,其作用是____________________________________________________。〔4為驗證圖㈢中裝置②已將CO2吸收完全,可在裝置②與③之間加入圖㈣裝置進行證明,則圖㈣裝置中加入的試劑為__________〔填字母。A.NaOH溶液B.澄清石灰水C.濃硫酸〔5稱取5.0g二氧化錳樣品進行實驗,圖㈢中裝置②反應前后的質(zhì)量差為1.1g,則樣品中二氧化錳的質(zhì)量分數(shù)為____________〔填計算結(jié)果。5.小青探究銅與稀硫酸在加熱的條件下能否發(fā)生反應的實驗時,發(fā)現(xiàn)加熱沸騰一段時間后,溶液開始變色,同時產(chǎn)生較多的氣泡。生成的是什么氣體呢？[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據(jù),則小青提出猜想的依據(jù)是：____。[查閱資料]①銅與熱的濃硫酸反應產(chǎn)生SO2；②SO2與Ca<OH>2反應生成難溶的CaSO3。[實驗驗證]請你根據(jù)以下實驗條件,設計實驗驗證小青的猜想,并將相關(guān)容填在下表。僅限選擇的用品和試劑：試管；帶火星的木條、澄清石灰水。實驗步驟實驗操作預期現(xiàn)象和結(jié)論第一步第二步[交流與討論]經(jīng)驗證,猜想③正確,為此,小青作了如下解釋：加熱使溶液中的水不斷蒸發(fā),硫酸濃度逐漸增大,當達到一定濃度時,硫酸跟銅反應產(chǎn)生SO2氣體。你覺得小青的解釋_______〔填"合理"或"不合理"。6.端午節(jié)后,小麗返回學校。當她來到實驗室時,發(fā)現(xiàn)實驗桌上有瓶敞口放置已久的NaOH溶液,由此,她開始了探究。[提出問題]這瓶NaOH溶液一定變質(zhì)了,其變質(zhì)程度如何呢？[提出猜想]小麗的猜想：NaOH溶液部分變質(zhì)你的新猜想：。[實驗探究]小麗設計如下實驗來驗證自己的猜想,請根據(jù)表中容填寫小麗實驗時的現(xiàn)象實驗步驟現(xiàn)象結(jié)論取少量NaOH溶液樣品于試管中,先滴加足量的CaCl2溶液,然后再滴加酚酞試液。NaOH溶液部分變質(zhì)假設你的猜想正確,并按小麗的實驗方案進行實驗,則你觀察到的實驗現(xiàn)象是：_____________________________。[實驗反思]⑴下列物質(zhì)①BaCl2溶液、②Ca<NO3>2溶液、③Ca<OH>2溶液、④Ba<OH>2溶液,不能替代小麗實驗中CaCl2溶液的是________<填序號>。⑵小麗第二次滴加的試劑除用指示劑外,還可以用________________替代。[拓展應用]保存NaOH溶液的方法是。7.小軍進行了下列實驗：將數(shù)根火柴捆在一起,伸入到一集氣瓶中,用另一根火柴點燃,等火柴頭燃燒完后取出。迅速將集氣瓶口與另一裝有酸性KMnO4溶液的集氣瓶瓶口對接,振蕩,發(fā)現(xiàn)紅色KMnO4溶液顏色消失。[提出問題]問題1：火柴頭的成分是什么？問題2：什么氣體使KMnO4溶液褪色？[查找資料]小從文獻中查到：火柴頭的主要成分為KClO3、硫磺粉〔S、三硫化二銻〔Sb2S3>、玻璃粉等?！?寫出火柴頭燃燒時發(fā)生的化學方程式〔要求寫出兩個：①；②。[實驗探究1]CO2氣體是否使酸性KMnO4溶液褪色？〔2指明集氣瓶中CO2的來源。實驗室提供了①稀硫酸、②塊狀碳酸鈣、③稀鹽酸、④碳酸鈉固體等試劑及下列儀器。雙孔塞雙孔塞DCBA〔3請你從上述試劑和儀器中選擇：最適合制備CO2氣體的試劑〔填序號；最適合制備CO2氣體的儀器〔填序號?！?請指出儀器A的名稱。將制得的CO2氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中,發(fā)現(xiàn)酸性高錳酸鉀溶液不褪色。[實驗探究2]SO2氣體是否可使酸性高錳酸鉀溶液褪色實驗小組的同學通過實驗,驗證了SO2氣體可以使酸性KMnO4溶液褪色。[討論交流]該實驗小組的同學通過討論,提出了如下問題,請你幫助解決?！?SO2氣體是大氣污染物之一。SO2溶于雨水,通過進一步反應會形成酸雨。在我國,導致生成酸雨的SO2主要來自于?！?上述驗證CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色的實驗過于復雜