專項08 科學(xué)探究

專項08科學(xué)探究類型一反應(yīng)速率影響因素的探究1.(2021山東濰坊中考)過氧化氫性質(zhì)不穩(wěn)定，易被某些含銅化合物催化分解。某化學(xué)興趣小組探究過氧化氫與氫氧化銅混合產(chǎn)生氣體的過程如下：a.過氧化銅(CuO2)為黃褐色固體b.H2O2+Cu(OH)2CuO2+2H2O步驟一：制備氫氧化銅向盛有5mL溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液的試管中，滴加少量硫酸銅溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。步驟二：氫氧化銅與過氧化氫混合向藍(lán)色沉淀中逐滴滴入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液直至過量，發(fā)現(xiàn)藍(lán)色沉淀變?yōu)辄S褐色沉淀，隨后黃褐色沉淀迅速變?yōu)楹谏恋恚a(chǎn)生氣泡且越來越快，最終試管中得到黑色沉淀。分析實驗過程，請完成下列問題：(1)CuO2中氧元素的化合價為；請寫出產(chǎn)生藍(lán)色沉淀的化學(xué)方程式：。為驗證產(chǎn)生的氣體是否為氧氣，可以使用進行檢驗。產(chǎn)生氣泡越來越快的原因是什么？(2)小組成員作出如下猜想：猜想Ⅰ：Cu(OH)2作為催化劑加快H2O2分解產(chǎn)生O2；猜想Ⅱ：CuO2作為催化劑加快H2O2分解產(chǎn)生O2；猜想Ⅲ：(填化學(xué)式)作為催化劑加快H2O2分解產(chǎn)生O2。(3)某同學(xué)立即否定猜想Ⅰ、Ⅱ，理由是

。(4)簡述驗證猜想Ⅲ正確的實驗方案：。黃褐色沉淀遇到過氧化氫迅速變?yōu)楹谏恋聿a(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為。類型二物質(zhì)成分的探究2.(2022遼寧盤錦中考)科學(xué)探究是認(rèn)識和解決化學(xué)問題的重要實踐活動。近年來，自熱食品種類繁多。只需將撕去塑料膜的發(fā)熱包放入涼水中，就能享用美食，很受年輕人的追捧。實驗小組同學(xué)買來一份自熱食品進行以下探究。Ⅰ.發(fā)熱包中物質(zhì)的主要成分是生石灰、碳酸鈉、鋁粒。Ⅱ.鋁能和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉(NaAlO2)和氫氣，偏鋁酸鈉溶于水。探究一：發(fā)熱包的發(fā)熱原理。(1)小組同學(xué)取出發(fā)熱包，撕去塑料膜，放入適量涼水中，可觀察到的現(xiàn)象是，固體迅速膨脹，同時還可觀察到發(fā)熱包內(nèi)固體變硬結(jié)塊，其可能的原因是(用化學(xué)方程式表示)。(2)在使用發(fā)熱包過程中，禁止明火的理由是。探究二：反應(yīng)后混合物中部分成分的探究。根據(jù)以上操作和實驗現(xiàn)象回答下列問題。(3)操作Ⅰ的名稱是。

(4)根據(jù)現(xiàn)象①得出：濾液A中一定不含的物質(zhì)是。根據(jù)現(xiàn)象②③分析得出：固體B中一定含有的物質(zhì)是。綜合分析得出：現(xiàn)象③中產(chǎn)生的氣體，其成分的組成可能為。

(5)通過以上探究，同學(xué)們進行反思總結(jié)，你認(rèn)為其中正確的是(填字母)。A.能與水混合放出熱量的物質(zhì)均可作發(fā)熱包的發(fā)熱材料B.發(fā)熱包應(yīng)密封防潮保存C.禁止用濕手接觸發(fā)熱包D.使用過程中應(yīng)保持通風(fēng)3.(2021江西南昌期末)化學(xué)研究小組的同學(xué)從“真假實驗室”獲悉：葡萄糖酸鈣片灼燒后會變成蛇形。于是，他們對這一現(xiàn)象進行了探究。①葡萄糖酸鈣[化學(xué)式為Ca(C6H11O7)2]，白色固體，熔點為201℃(該溫度下分解生成三種物質(zhì))；②白色的無水硫酸銅遇水會變成藍(lán)色；③堿石灰的主要成分是氧化鈣和氫氧化鈉。小組同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能與葡萄糖酸鈣受熱時的生成物有關(guān)，因此，對其分解生成的三種物質(zhì)作出了如下猜想：Ⅰ.生成了二氧化碳；Ⅱ.生成了水；Ⅲ.生成了碳酸鈣。作出這些猜想的依據(jù)是。針對猜想的分解產(chǎn)物，設(shè)計了如圖所示裝置進行探究。(1)給葡萄糖酸鈣片加熱時，先，然后用酒精燈加熱，當(dāng)觀察到無水硫酸銅、紫色石蕊試液時，說明猜想Ⅰ和Ⅱ正確。裝置中堿石灰的作用是。

(2)待樣品完全分解、試管冷卻后，向試管內(nèi)的剩余固體中加入適量稀鹽酸，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體，請寫出剩余固體與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：。由上述實驗可知，葡萄糖酸鈣片灼燒后會變成蛇形，其原因是同時生成了氣體和固體，固體顆粒在氣體的作用下發(fā)生膨脹現(xiàn)象。類型三物質(zhì)性質(zhì)的探究4.(2022江蘇鎮(zhèn)江中考)用下列實驗探究Al與CuCl2溶液的反應(yīng)。實驗一：將打磨后的鋁片插入CuCl2溶液，鋁片表面出現(xiàn)紅色固體且產(chǎn)生氣泡，最終溶液呈無色。(1)生成紅色固體的化學(xué)方程式為。

(2)收集氣體，(填操作)后點燃，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，該氣體為。

實驗二：將實驗一所得無色溶液倒入水中，出現(xiàn)白色固體。過濾、洗滌，低溫烘干。對所得白色固體作如下探究。①AlCl3能與H2O作用生成Al(OH)3。Al(OH)3，白色固體，不溶于水，受熱易分解生成Al2O3和H2O。②Al與CuCl2溶液反應(yīng)會生成CuCl。CuCl，白色固體，不溶于水，能溶于含Cl-濃度較大的溶液，受熱不分解。白色固體可能是：a.Al(OH)3 b.CuCl C.Al(OH)3和CuCl。取適量白色固體，利用如圖裝置充分加熱，U形管中，則猜測b成立。

無色溶液倒入水中后出現(xiàn)白色固體的原因是。

實驗三：CuCl在空氣中被氧化成堿式氯化銅[Cux(OH)yClz]藍(lán)綠色固體，其受熱會分解生成CuO、H2O和HCl。取一定量藍(lán)綠色固體，充分加熱，將生成的氣體依次用足量的吸水劑氯化鈣和燒堿溶液充分吸收。(1)實驗測得氯化鈣增重0.36g，燒堿溶液增重0.73g。則堿式氯化銅的化學(xué)式為。

(2)若燒堿溶液吸收了空氣中的CO2，則測得的Cux(OH)yClz中x值(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

5.(2022湖北荊州中考)“天宮課堂”上航天員做的泡騰片實驗，讓同學(xué)們再次感受到化學(xué)的魅力。泡騰片中含有碳酸鈉或碳酸氫鈉等物質(zhì)，化學(xué)興趣小組決定對它們的某些性質(zhì)進行探究。實驗一：探究碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的酸堿度用pH試紙測得等濃度的碳酸氫鈉溶液的pH為9，碳酸鈉溶液的pH為11。兩者的溶液均顯堿性，且溶液堿性較強的是。

實驗二：探究碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)向盛有碳酸鈉溶液的燒杯中，逐滴加入一定濃度的稀鹽酸并充分?jǐn)嚢?，測得pH變化與時間的關(guān)系如圖1所示。觀察到ab段無氣泡產(chǎn)生，從b點開始產(chǎn)生氣泡。經(jīng)測定b點溶質(zhì)只有碳酸氫鈉和氯化鈉，c點pH為7。 圖1 圖2碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)是分兩步發(fā)生的，ab段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為，c點溶液中的溶質(zhì)為。實驗三：探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性①碳酸氫鈉受熱分解成碳酸鈉、水和二氧化碳；②碳酸鈉受熱不分解。取一定量的碳酸氫鈉放入試管中加熱，如圖2所示。試管A管口向下傾斜的原因是，試管B中出現(xiàn)現(xiàn)象，證明有二氧化碳生成。碳酸鈉的熱穩(wěn)定性強于碳酸氫鈉。溶洞內(nèi)鐘乳石的形成原理與碳酸氫鈉受熱分解相似——溶有碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]的地下水，遇熱或當(dāng)壓強突然變小時，碳酸氫鈣會分解成碳酸鈣沉積下來，天長日久就形成了千姿百態(tài)的鐘乳石。請寫出碳酸氫鈣分解的化學(xué)方程式：。

專項08科學(xué)探究答案全解全析1.(1)-12NaOH+CuSO4Na2SO4+Cu(OH)2↓帶火星的木條(2)CuO(3)黃褐色沉淀變?yōu)楹谏恋砗螽a(chǎn)生氣泡才越來越快(4)向溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液中加入一定質(zhì)量氧化銅粉末，產(chǎn)生大量氣泡，且產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復(fù)燃，反應(yīng)后過濾、洗滌、烘干，稱量固體質(zhì)量，與實驗前相等；然后再將其放入3%的過氧化氫溶液中，產(chǎn)生大量氣泡，產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復(fù)燃H2O2+CuO2CuO+H2O+O2↑解析(1)在化合物中各元素正、負(fù)化合價的代數(shù)和為零，CuO2中銅元素的化合價為+2價，因此氧元素的化合價為-1價；氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)能生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀和硫酸鈉，化學(xué)方程式為2NaOH+CuSO4Na2SO4+Cu(OH)2↓；檢驗氧氣常用帶火星的木條，若木條復(fù)燃則為氧氣。(3)一開始向藍(lán)色沉淀中加入過氧化氫溶液，無氣泡產(chǎn)生；生成黃褐色沉淀后，也無氣泡產(chǎn)生；生成黑色沉淀后，才產(chǎn)生氣泡，且隨著黑色沉淀增多，產(chǎn)生氣泡越來越快，因此猜想Ⅰ、Ⅱ不正確。(4)要驗證氧化銅對過氧化氫分解有催化作用，只要通過實驗驗證其可加快過氧化氫的分解速率且在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變即可。黃褐色沉淀CuO2與過氧化氫反應(yīng)生成黑色沉淀氧化銅、水和氧氣，化學(xué)方程式為H2O2+CuO2CuO+H2O+O2↑。2.(1)放熱，有氣泡生成Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH(2)鋁和生成的氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣，氫氣遇明火可能會引發(fā)爆炸(3)過濾(4)碳酸鈉碳酸鈣、氫氧化鈣二氧化碳或二氧化碳和氫氣(5)BCD解析(1)氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，放出大量的熱；生成的氫氧化鈣與碳酸鈉反應(yīng)會生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH；鋁能和生成的NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉(NaAlO2)和氫氣，故有氣泡生成。(2)鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成的氫氣有可燃性，遇明火可能引發(fā)爆炸，所以要禁止明火。(3)操作Ⅰ將固體和液體分離，是過濾操作。(4)碳酸鈉易溶于水，可與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，根據(jù)現(xiàn)象①無氣泡產(chǎn)生可得出，濾液A中一定不含碳酸鈉。固體B加水溶解，再加幾滴酚酞，溶液呈紅色，說明溶液呈堿性，而氫氧化鈣微溶于水，且氫氧化鈣溶液呈堿性，說明B中有氫氧化鈣；碳酸鈣難溶于水，故固體B中還一定含有CaCO3。鋁粒是否剩余無法確定，所以現(xiàn)象③中產(chǎn)生的氣體中一定含有CO2，可能含有H2。(5)發(fā)熱包可用于自熱食品，所以發(fā)熱材料除了能與水混合放熱外，還不能有強腐蝕性和毒性，A錯誤。3.質(zhì)量守恒定律或化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不發(fā)生改變(1)預(yù)熱變藍(lán)變紅吸收空氣中的二氧化碳(2)2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑解析(1)加熱固體前需要預(yù)熱，避免試管因局部過熱而炸裂；無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色證明有水生成，紫色石蕊試液變?yōu)榧t色，說明有二氧化碳生成；為了排除空氣中二氧化碳的干擾，需要用堿石灰吸收。(2)剩余固體可與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，說明固體中含有碳酸鈣，鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑。4.實驗一：(1)2Al+3CuCl23Cu+2AlCl3(2)檢驗氣體純度氫氣實驗二：氯離子濃度減小，CuCl析出實驗三：(1)Cu2(OH)3Cl(2)偏大解析實驗一：(1)鋁的金屬活動性比銅強，鋁能與氯化銅反應(yīng)生成銅和氯化鋁，化學(xué)方程式為2Al+3CuCl23Cu+2AlCl3。(2)氣體可以點燃且火焰呈淡藍(lán)色，則氣體為氫氣；點燃?xì)錃馇靶枰灱?，以避免發(fā)生爆炸。實驗二：猜測b成立，而氯化亞銅受熱不分解，因此看不到明顯現(xiàn)象。氯化亞銅能溶于含有高濃度氯離子的溶液中，將無色溶液倒入水中，氯離子濃度降低，所以氯化亞銅會析出，產(chǎn)生白色沉淀。實驗三：(1)氯化鈣增加質(zhì)量為水的質(zhì)量，燒堿溶液增加質(zhì)量為氯化氫的質(zhì)量，水中氫元素質(zhì)量為0.36g×218=0.04g，氯化氫中氫元素質(zhì)量為0.73g×136.5=0.02g，氯元素質(zhì)量為0.73g-0.02g=0.71g，y∶z=0.04g+0.02g1∶0.71g35.5=3∶1，而在堿式氯化銅中氫氧根為-1價，氯元素為-1價，銅元素為+2價，(+2)×x+(-1)×3+(-1)×1=0，x=2，5.碳酸鈉溶液Na2CO3+HClNaHCO3+NaClNaCl防止冷凝水回流，使試管炸裂澄清石灰水變渾濁Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O解析等濃度的碳酸鈉溶液