第12講-物質(zhì)的性質(zhì)和變化探究(蘇教版2019)(解析版)

第十二講物質(zhì)的性質(zhì)和變化探究【學習目標】1．知道化學實驗是探究物質(zhì)性質(zhì)和變化的主要方法。2．以Al的性質(zhì)實驗為例，了解探究物質(zhì)性質(zhì)的方法。3．以雙氧水分解實驗為例，了解探究物質(zhì)變化的方法?！净A(chǔ)知識】物質(zhì)性質(zhì)和變化的實驗探究1．設(shè)計實驗探究鋁的性質(zhì)實驗操作主要現(xiàn)象結(jié)論打磨鋁片，觀察打磨后的鋁片呈銀白色鋁是銀白色金屬，鋁在空氣中易被氧化，形成一層氧化膜加熱未打磨的鋁片鋁片內(nèi)部熔融但不下滴表層有一層Al2O3，且熔點高于Al單質(zhì)鋁片均溶解，且均有氣泡產(chǎn)生Al既能與鹽酸反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)鋁與鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)的方程式為：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2．設(shè)計實驗方案探究影響雙氧水分解速率的因素實驗序號實驗方案現(xiàn)象結(jié)論①氣泡產(chǎn)生較慢①濃度越大，H2O2分解速率越快②溫度越高，H2O2分解速率越快③加催化劑，H2O2分解速率加快②氣泡產(chǎn)生非常慢③氣泡產(chǎn)生較快④氣泡產(chǎn)生非常快3．探究化學問題的一般思路（1）確定要研究的化學問題（2）提出假設(shè)：依據(jù)已有的知識和一定的化學原理提出假設(shè)（3）設(shè)計化學實驗方案：控制某些因素，選擇適宜的條件、試劑和儀器。（4）實施實驗：觀察、記錄化學反應(yīng)的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)。（5）得出結(jié)論：整理分析有關(guān)資料，基于實驗證據(jù)推理判斷，檢驗所作的假設(shè)或解釋是否合理。【考點剖析】考點一：用控制變量法探究物質(zhì)的性質(zhì)和變化物質(zhì)變化往往受到多個因素的影響，在研究化學反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時，對影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產(chǎn)生的影響，有利于在研究過程中，迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律?！纠繛榱颂骄繙囟葘瘜W反應(yīng)快慢的影響，下列實驗方案可行的是()選項實驗方案ABCD答案：D解析：探究溫度對化學反應(yīng)速率的影響，要求在催化劑相同，H2O2濃度相同，而溫度不同的條件下做對比實驗，通過產(chǎn)生氣泡的快慢來體現(xiàn)溫度對化學反應(yīng)速率的影響。【過關(guān)檢測】1．有關(guān)鋁制餐具下列使用較為合理的是（）A．盛放燒堿 B．燒煮開水C．用金屬絲擦洗表面的污垢 D．用堿水洗滌【答案】B【解析】A.鋁及其表面的氧化膜(氧化鋁)都可以與NaOH反應(yīng)，所以鋁制儀器不能用于盛放燒堿

，故A錯誤；B.鋁及其表面的氧化膜(氧化鋁)與熱水很難反應(yīng)，所以可用鋁制儀器燒煮開水，故B正確；C.鋁制品表面有一層致密的氧化薄膜，可以起到保護作用，若用金屬絲擦表面的污垢，會破壞保護膜，故C錯誤；D.鋁及其表面的氧化膜(氧化鋁)都可以與堿性溶液反應(yīng)，所以鋁制儀器不能用堿液洗滌污垢，故D錯誤。故選B。2．某學生運用所學知識研究物質(zhì)的性質(zhì)：將一粒金屬鈉和一塊銅片分別放在表面皿上，研究它們在空氣中的穩(wěn)定性。該學生采用的研究方法是（）①假說法

②實驗法

③分類法

④比較法A．①② B．①③ C．②④ D．②③【答案】C【解析】①假說法是以客觀事實材料和科學理論為依據(jù)，對未知事實或規(guī)律所提出的一種推測性說明，題目未提出推測性說明，故①錯誤；②通過將兩金屬暴露于空氣中，以實驗研究它們在空氣中的穩(wěn)定性，故②正確；③沒有分門別類地對物質(zhì)及其變化進行研究，故③錯誤；④金屬鈉和銅片分別盛在表面皿中，采取對比方法來研究它們在空氣中的穩(wěn)定性，故④正確。所以采取的方法為實驗法、比較法。故選C。3．下列關(guān)于研究物質(zhì)性質(zhì)的方法的描述正確的（）A．觀察法只能通過視覺來完成B．將NaCl固體放入水中，從而獲取NaCl的某些性質(zhì)，這只涉及實驗法C．銀、鐵、銅、鋅等均為金屬，具有金屬光澤和導(dǎo)電性，涉及的是比較法D．研究物質(zhì)的性質(zhì)時，往往同時采用觀察、實驗、分類、比較等方法中的多種方法【答案】D【解析】A.觀察法可以通過視覺、嗅覺、觸覺或?qū)嶒瀮x器來完成，選項A錯誤；B.將NaCl固體放入水中是實驗法，還需通過觀察才能獲取實驗現(xiàn)象，選項B錯誤；C.銀、鐵、銅、鋅等均為金屬，具有金屬光澤和導(dǎo)電性，涉及的是分類法，選項C錯誤；D.研究物質(zhì)的性質(zhì)時，往往不單獨采用一種方法，而是多種方法綜合使用，選項D正確；答案選D。4．某同學在家中將白醋和食用堿面混在一起后，產(chǎn)生了大量的氣泡，他想去探究此氣體的性質(zhì)，研究程序合理的是（）A．預(yù)測(氣體的性質(zhì))→觀察(物質(zhì)的外部特征)→實驗和觀察→解釋和結(jié)論B．觀察(物質(zhì)的外部特征)→預(yù)測(氣體的性質(zhì))→實驗和觀察→解釋和結(jié)論C．觀察(物質(zhì)的外部特征)→實驗和觀察→預(yù)測(氣體的性質(zhì))→解釋和結(jié)論D．實驗和觀察→預(yù)測(氣體的性質(zhì))→觀察(物質(zhì)的外部特征)→解釋和結(jié)論【答案】B【解析】研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序為：觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)→預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)→實驗和觀察→對實驗現(xiàn)象進行分析、解釋→得出結(jié)論，故選：B。5．門捷列夫在前人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的幾十種元素的基礎(chǔ)上，先按照它們的相對原子質(zhì)量大小排成一行，后又把性質(zhì)相似的元素排成一列，最后得到了一個表，這就是元素周期表。在對元素周期表中的元素進行研究的基礎(chǔ)上，門捷列夫成功預(yù)測了幾種元素的存在，并很快被證實。試判斷下列說法不正確的是（）A．門捷列夫采用了分類的方法 B．預(yù)測是一種研究方法C．比較也是一種科學方法 D．實驗是化學唯一的研究方法【答案】D【解析】A.門捷列夫把性質(zhì)相似的一些元素，作為一族來分析，采用了分類的方法，故A正確；B.在原有已知元素較少的情況下，對未知元素進行預(yù)測，也是一種科學的研究方法，故B正確；C.通過比較，可以發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)的相似性和差異性，則比較也是一種科學方法，故C正確；D.實驗并不是化學研究的唯一方法，理論化學以理論推導(dǎo)為基礎(chǔ)，故D錯誤；故選D。6．某研究性學習小組為了探究“鋁的燃燒”，做了如下實驗：（1）甲同學用坩堝夾持一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動，觀察到的現(xiàn)象是______________，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是______________________________。（2）乙同學將甲同學的實驗方案進行了改進：另取一塊鋁箔，用砂紙仔細打磨，除去表面的保護膜，再用坩堝鉗夾持在酒精燈上加熱至熔化，結(jié)果觀察到的現(xiàn)象與甲仍相同，其原因是_____________________________________________________。（3）丙同學積極改進實驗，終于觀察到鋁在空氣中燃燒，他的實驗方案是_________________________________________________________。（4）丁同學善于思考，甲、乙兩位同學的實驗使他領(lǐng)會了為什么鋁在空氣中能表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性，他的解釋是__________________________________。答案：（1）在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動，觀察到的現(xiàn)象是鋁箔熔化，失去了光澤，熔化的鋁并不滴落，好像有一層膜兜著，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是構(gòu)成鋁表面氧化膜的Al2O3熔點高，包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不滴落，故答案為：鋁箔熔化，失去了光澤，熔化的鋁并不滴落，好像有一層膜兜著；成鋁表面氧化膜的Al2O3熔點高，包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不滴落；（2）除去表面的保護膜，再用坩堝鉗夾持在酒精燈上加熱至熔化，結(jié)果觀察到的現(xiàn)象與甲仍相同，其原因是除去氧化膜的鋁在空氣中又很快地生成一層新的Al2O3保護膜，故答案為：除去氧化膜的鋁在空氣中又很快地生成一層新的Al2O3保護膜；（3）將鋁粉撒到酒精燈火焰上（增大鋁與空氣的接觸面積）可觀察到鋁在空氣中燃燒，故答案為：將鋁粉撒到酒精燈火焰上；（4）鋁在空氣中能表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性，是因鋁易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成致密的氧化膜，阻止了內(nèi)部的鋁與空氣接觸，從而防止鋁進一步被氧化；7．有一包從海水中獲得的的粗鹽（雜質(zhì)可能為CaCl2或MgCl2），現(xiàn)對它的成分進行探究，并測定粗鹽中NaCl的質(zhì)量分數(shù)。探究一：這包粗鹽中究竟有什么雜質(zhì)？實驗步驟：取樣并溶解，加入數(shù)滴NaOH溶液，無明顯現(xiàn)象，接著再加入數(shù)滴Na2CO3溶液，有白色沉淀生成。（1）證明粗鹽中的雜質(zhì)是_____________。探究二：這包粗鹽中NaCl的質(zhì)量分數(shù)是多少？實驗步驟：①稱取一定質(zhì)量的樣品；②將樣品加水溶解制成粗鹽溶液；③向粗鹽溶液中加入過量的Na2CO3溶液，過濾；④將沉淀充分洗滌干凈后小心烘干，得到純凈固體A．稱量沉淀質(zhì)量，由此進一步計算出粗鹽中NaCl的質(zhì)量分數(shù)。（2）步驟②③中都用到同一儀器（填名稱）___________，目的分別是_____________、__________。（3）步驟④中洗滌沉淀目的是為了洗去沉淀表面吸附的______________________?！痉此寂c交流】有同學認為，向濾出沉淀得到的濾液中加入稀鹽酸，凋節(jié)pH=7，然后移入蒸發(fā)皿蒸發(fā)，得到純凈NaCl固體。由此也可計算出粗鹽中NaCl的質(zhì)量分數(shù)。（4）這個方案如果可行，濃縮蒸發(fā)溶液時要用到玻璃棒，其作用是___________________________，如果不可行，理由是_________________________________

（若認為可行，可不填）。答案：（1）CaCl2（2）玻璃棒加速溶解引流（3）洗去表面的雜質(zhì)與溶液殘留（4）加熱時，使液體受熱均勻，防止由于局部溫度過高，造成液滴飛濺該過程中含有反應(yīng)生成的氯化鈉。解析：（1）因為氯化鎂與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，而氯化鈣與氫氧化鈉反應(yīng)沒有沉淀或氣體生成，加入數(shù)滴NaOH溶液，目的是檢驗有沒有氯化鎂；無沉淀既無氯化鎂；因為Na2CO3溶液與CaCl2反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，故加入數(shù)滴Na2CO3溶液，目的是檢驗其有沒有氯化鈣；故答案為：CaCl2；（2）實驗②③步驟中，都使用到同一儀器為玻璃棒。．②中玻璃棒的作用是加速粗鹽的溶解；③中玻璃棒的作用是引流作用；⑤中玻璃棒的作用是防止由于局部溫度過高，造成液滴飛濺；故答案為：步驟⑥中需要稱量的固體是A，因為B中含有反應(yīng)生成的氯化鈉。故答案為：玻璃棒；加速溶解；引流。（3）步驟④中的洗滌操作是為了清洗掉固體表面的溶液與其他雜質(zhì)，故答案為：洗去表面的雜質(zhì)與溶液殘留（4）反思與交流：蒸發(fā)操作中玻璃棒的作用是：攪拌防止由于局部溫度過高，造成液滴飛濺；因為在除雜質(zhì)的過程中加入稀鹽酸，反應(yīng)的化學方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl﹢H2O﹢CO2↑；反應(yīng)生成了氯化鈉導(dǎo)致氯化鈉，比原混合物中的氯化鈉質(zhì)量變大結(jié)果不會準確。故答案為：加熱時，使液體受熱均勻，防止由于局部溫度過高，造成液滴飛濺；該過程中含有反應(yīng)生成的氯化鈉。8．為了探究外界條件對過氧化氫分解速率的影響，某化學興趣小組的同學做了以下實驗．請回答下列問題：編號實驗操作實驗現(xiàn)象①分別在試管A、B中加入5mL5%H2O2溶液，各滴入3滴FeCl3溶液。待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)時，將試管A放入盛有5℃右冷水的燒杯中浸泡；將試管B放入盛有40℃左右熱水的燒杯中浸泡。試管A中不再產(chǎn)生氣泡；試管B中產(chǎn)生的氣泡量增多②另取兩支試管分別加入5mL5%H2O2溶液和5mL10%H2O2溶液兩支試管中均未明顯見到有氣泡產(chǎn)生（1）過氧化氫分解的化學方程式為________________________。（2）實驗①的目的是_________________________________。（3）實驗②未觀察到預(yù)期的實驗現(xiàn)象，為了幫助該組同學達到實驗?zāi)康?，你提出的對上述操作的改進意見是_________________________________________________________________(用實驗中所提供的幾種試劑)。（4）對于H2O2分解反應(yīng)，Cu2+也有一定的催化作用。為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果，該興趣化學小組的同學分別設(shè)計了如圖所示的實驗。請回答相關(guān)問題：①定性分析：如圖1可通過觀察__________________，定性比較得出結(jié)論；該實驗中將FeCl3溶液改為Fe2(SO4)3溶液的原因是___________________________。②定量分析：用圖2所示裝置做對照試驗，實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略。實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是____________________________。（5）通過對上述實驗過程的分析，在實驗設(shè)計時，要考慮_________________方法的應(yīng)用。【答案】（1）2H2O2eq\o(=,\s\up7(FeCl3))2H2O+O2↑（2）研究溫度對H2O2分解速率的影響（3）將兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時滴入2滴FeCl3溶液溶液，觀察產(chǎn)生氣泡的速率（4）①溶液中氣泡產(chǎn)生的速率

排除氯離子的干擾（合理即可）②收集40mL氣體所需的時間（5）控制變量(或?qū)Ρ?【解析】(1)氯化鐵作催化劑條件下，雙氧水迅速分解生成氧氣和水，反應(yīng)方程式為：2H2O2eq\o(=,\s\up7(FeCl3))2H2O+O2↑；(2)分別在試管A、B中加入5mL?5%?H2O2溶液，各滴入1～2滴?FeCl3溶液．待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)，說明過氧化氫分解能發(fā)生，試管A、B中均有適量氣