（德州专）中考化学总复习 第二部分 专题复习 高分保障 专题5 科学探究题课件 新人教

第二部分第二部分 专题复习专题复习 高分保障高分保障专题专题5 5 科学探究题科学探究题概述：从近几年我市中考试题可知，科学探究是每年的必考题型。科学探究以实际情景、后续学习内容、工农业生产、生活或社会热点问题等为背景，以重视基础、关注探究、联系实际、促进发展为原则命题，考查阅读理解能力、猜想能力、获取与处理信息能力、实验方案的设计与评价能力、对实验现象和数据的分析与对比能力及分类、概括等科学方法的运用能力。分类分类突破突破类型类型1 有关物质成分或物质性质的探究有关物质成分或物质性质的探究【例1】2017河北中考小明在市场看到：鱼老板将一勺白色粉末加入水中，水中奄奄一息的鱼很快张开嘴，活蹦乱跳起来。小明对这种“白色粉末”很感兴趣，与小刚进行了相关探究。【查阅资料】这种“白色粉末”的主要成分是过碳酸钠(化学式为Na2CO4)，常温下，与水反应生成氧气。【实验1】小明选用如图所示装置中的BC(选填序号)，进行过碳酸钠与水的反应并收集产生的气体。经检验该气体是氧气，检验方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃。【提出问题】过碳酸钠与水反应后得到的溶液M中溶质的成分是什么？【作出猜想】根据过碳酸钠和水的组成作出三种猜想。猜想一：Na2CO3;猜想二：NaOH；猜想三：Na2CO3 和 NaOH。【实验2】小明取溶液M，滴加CaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成。他认为白色沉淀是CaCO3，溶液中一定含有Na2CO3。小刚提出质疑，产生的白色沉淀不一定是CaCO3。他的理由是：Ca(OH)2微溶于水，白色沉淀可能是Ca(OH)2。【实验3】小刚取溶液M，滴加稀HCl，观察到有气泡产生。证明溶液中一定含有Na2CO3，从而否定了猜想二。Na2CO3与稀HCl反应的化学方程式为Na2CO32HCl=2NaCl H2O CO2。【实验4】为进一步确定溶液M中是否含有NaOH，他们向溶液M中滴加CaCl2溶液至不再产生沉淀为止，取上层清液，加入酚酞溶液，无明显现象。证明溶液中无NaOH，猜想一正确。该实验中用CaCl2溶液而不能用饱和石灰水，原因是：反应生成NaOH，无法确定溶液M中是否含有NaOH。【反思拓展】(1)根据过碳酸钠的性质，保存时应注意防潮。(2)检验A、B两种物质是否同时存在，一定要考虑二者性质的互相干扰问题。【思路点拨思路点拨】【实验1】从题目可知过碳酸钠是固体，在常温下可与水反应生成氧气，所以反应的发生装置应该选择固液不用加热型，即B装置，氧气密度比空气大，所以收集氧气要用向上排空气法收集，所以收集装置选择C；检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃。【实验2】碳酸钙不溶于水，但是氯化钙和氢氧化钠反应生成的氢氧化钙微溶于水，也可能会有沉淀，所以沉淀不一定是碳酸钙。【实验3】碳酸盐的检验方法是加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，所以现象为有气泡产生。【实验4】碳酸钠和氢氧化钠的水溶液都显碱性，所以先加入呈中性的氯化钙溶液，除去溶液中的碳酸钠，再取清液加入酚酞检验氢氧化钠存在与否，以排除碳酸钠对酚酞的影响；如果把氯化钙换成饱和石灰水，饱和石灰水显碱性，与Na2CO3反应生成NaOH，能使酚酞变红，影响实验结论。押题训练押题训练1氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某探究小组的同学通过查阅资料得知，氢化钙(CaH2)遇水反应生成氢氧化钙和氢气。探究小组的同学把一定量的CaH2加入Na2CO3溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。经检验滤渣的成分是碳酸钙。【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？【猜想与假设】猜想一：NaOH猜想二：NaOH、Ca(OH)2猜想三：NaOH、Na2CO3猜想四：NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2经过讨论，大家一致认为猜想四不合理，请用化学方程式说明原因Ca(OH)2Na2CO3=CaCO32NaOH。【实验验证】【反思与拓展】若向NH4Cl的溶液中加一定量CaH2，充分反应，产生的气体是氢气、氨气。登山运动员常用CaH2作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是携带安全。实验实验现象现象结论结论实验一：取滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液无明显现象猜想二不成立实验二：另取滤液，向其中加入足量稀盐酸先无变化后产生气泡猜想三成立【猜想与假设】猜想四是不合理的，因为碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠而不能共存，书写化学方程式时需注意检查配平；【实验验证】在实验一中，取滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液，无明显现象，说明没有氢氧化钙，即猜想二不成立；实验二：另取滤液，向其中加入足量稀盐酸，观察到先无变化后产生气泡的现象，说明滤液中含有氢氧化钠和碳酸钠，即猜想三成立；【反思与拓展】若向NH4Cl的溶液中加一定量CaH2并充分反应，由于氢化钙(CaH2)与水能发生反应生成氢氧化钙和氢气CaH22H2O=Ca(OH)22H2，氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、水和氨气2NH4ClCa(OH)2=CaCl22NH32H2O，则产生的气体是氢气、氨气；登山运动员常用CaH2作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是不易爆炸、携带安全。类型类型2 有关氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙变质的探究有关氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙变质的探究【例2】小科同学对实验室中已经变质的氢氧化钠固体进行探究。【提出问题】氢氧化钠是否完全变质？【猜想与假设】部分变质，固体是NaOH和Na2CO3的混合物；全部变质，固体是Na2CO3。【查阅资料】NaOH溶液与FeCl3溶液会发生反应，有红褐色絮状沉淀等现象出现；NaCl溶液和BaCl2溶液均呈中性。【进行实验】【解释与结论】(1)请将步骤3实验操作补充完整；(2)步骤2加入过量BaCl2溶液的目的是除去溶液中的碳酸钠，排除对步骤3中氢氧化钠检验的干扰；(3)根据实验现象，可确定该固体是NaOH和Na2CO3的混合物。【交流与评价】小科同学把步骤3中的FeCl3溶液改成无色酚酞溶液，若无色酚酞溶液变红，也可以确定该固体是NaOH和Na2CO3的混合物。你认为是否合理？合理(或是)。步骤步骤实验操作实验操作实验现象实验现象1取少量固体于小烧杯中，加水充分溶解固体全部溶解2取少量烧杯中的溶液于试管中，加入过量的BaCl2溶液产生白色沉淀3取步骤2试管静置后的少量上层清液于另一试管中，再加入少量FeCl3溶液产生红褐色絮状沉淀【思路点拨思路点拨】检验是否完全变质就是检验是否存在氢氧化钠，先滴加足量的氯化钡溶液将碳酸钠除去，以防碳酸钠的存在影响氢氧化钠的检验，然后向上层清液中滴加氯化铁溶液，验证是否存在氢氧化钠。步骤2加入过量BaCl2溶液的目的是除去溶液中的碳酸钠，排除对步骤3中氢氧化钠检验的干扰；碳酸钠和氢氧化钠都显碱性，都能使酚酞溶液变红色，检验氢氧化钠需要将碳酸钠除去，然后再进行检验，若步骤3加入酚酞溶液变红色，可以验证固体是碳酸钠和氢氧化钠的混合物，该方案合理。2实验室有一瓶长期放置的氢氧化钠固体(如图1)，某兴趣小组同学欲对该固体变质情况进行探究。【提出问题1】该瓶氢氧化钠固体是否变质，变质情况如何？【查阅资料】氢氧化钠在空气中容易变质但不会转化为NaHCO3；CaCl2溶液呈中性；CaCl2Na2CO3=CaCO32NaCl。【提出猜想】猜想：固体未变质猜想：固体全部变质猜想：固体部分变质【原因分析】氢氧化钠在空气中变质的原因是2NaOHCO2=Na2CO3H2O(用化学方程式表示)。押题训练押题训练【进行实验】小聪同学取少量样品于烧杯中，用足量水溶解，再向溶液中滴入几滴酚酞溶液，溶液变红，由此他得出猜想正确，但其他同学很快予以否定，否定的理由是碳酸钠、氢氧化钠溶液都显碱性，都能使酚酞变红色，为了进一步得出结论，组内其他三位同学分别取小聪实验后的溶液于试管中，进行如下表所示实验。【实验结论】小红、小美的实验中都观察到有白色沉淀生成且溶液仍是红色，于是他们都得出猜想正确。【反思评价1】(一)老师指出，仅凭小红的实验操作和现象无法确定猜想正确，理由是氢氧化钙引入了氢氧根离子，对氢氧化钠的检验会造成干扰。(二)根据小美的实验结论推测小伍的实验现象是加入一定量的盐酸后，才会产生气泡。同学同学小红小美小伍实验操作实验操作加入适量氢氧化钙溶液加入过量氢氧化钙溶液加入过量稀盐酸【提出问题2】如何测定变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数？【实验原理】通过测定一定质量样品与足量稀硫酸反应生成二氧化碳的体积来计算碳酸钠的质量分数。【实验设计】小伍称取一定质量的样品，按如图2装置进行实验(已知该装置气密性良好，水准管高度可以上下调节，量气管是带有刻度的仪器)。【反思评价2】(一)在实验中，若没有植物油，测定结果会偏小(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(二)操作过程中，下列情况不影响测定结果的是AB(填字母)。A实验前试管中有空气B实验中水准管口有水溢出C读数时量气管和水准管液面不相平D实验后生成的气体在试管中仍有滞留【原因分析】氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水而变质，化学方程式为2NaOHCO2=Na2CO3H2O。【进行实验】碳酸钠和氢氧化钠在溶液中都显碱性，都能使酚酞变红色，所以小聪同学得出的结论是错误的。【反思评价1】(一)检验氢氧化钠时，加入的试剂不能引入氢氧根离子，否则会对氢氧化钠的检验造成干扰，所以仅凭小红的实验操作和现象无法确定猜想正确；(二)氢氧化钠、碳酸钠的混合物中加入盐酸，氢氧化钠会先与盐酸反应，碳酸钠再与盐酸反应，所以根据小美的结论推测小伍的实验现象是加入一定量的盐酸后，才会产生气泡。【反思评价2】(一)二氧化碳溶于水，导致测定的二氧化碳的体积减小，所以若没有植物油，测定结果会偏小；(二)实验的原理是生成多少二氧化碳，在收集装置中就会体现多少二氧化碳，实验前试管中有空气，不会影响实验结果，故A正确；实验中水准管口有水溢出，不会影响收集二氧化碳的多少，故B正确；读数时量气管和水准管液面不相平，会产生气压差，造成二氧化碳的体积不准确，故C错误；实验后生成的气体在试管中仍有滞留，会影响收集的二氧化碳的体积，故D错误。类型类型3 3 没有明显现象的化学反应的探究没有明显现象的化学反应的探究【例【例3 3】在化学课上老师向NaOH溶液中通入CO2后无明显现象。提出问题：如何通过实验证明CO2与NaOH发生了反应。【查阅资料】CaCl2溶液可与Na2CO3溶液发生复分解反应。向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象；在水溶液中CaCl2不与CO2、H2CO3等物质反应。【实验一】证明反应物之一CO2消失了(1)同学们设计了如图所示的实验，打开分液漏斗活塞，向充满CO2的广口瓶中滴入NaOH溶液。一会儿后可观察到的实验现象是气球变鼓。并据此现象判断NaOH与CO2发生了化学反应。(2)老师提出上述实验不足以证明NaOH与CO2发生了化学反应。其理由是二氧化碳能溶于水，也能使气球变鼓，不能证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应。据此，你认为上述实验应做的改进是设计对比实验，用同样体积的水与同样的二氧化碳，观察气球的形变。【实验二】证明有新物质Na2CO3生成同学们经过思考、讨论，分别设计了以下两个实验方案：方案一：打开瓶塞，向实验一所得的溶液中加入饱和的石灰水，若观察到有白色沉淀产生，证明有新物质Na2CO3生成。方案二：打开瓶塞，向实验一所得的溶液中加入CaCl2溶液，若观察到有白色沉淀产生，证明有新物质Na2CO3生成。(1)写出方案二发生反应的化学方程式：CaCl2Na2CO3=CaCO32NaCl。(2)你认为上述实验方案不可行的是方案一，理由是装置中有剩余的二氧化碳气体，水中也能溶解部分二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊。【思路点拨思路点拨】【实验一】(1)打开分液漏斗活塞，向充满CO2的广口瓶中滴入NaOH溶液，由于氢氧化钠会与二氧化碳反应，使装置内的压强减小，所以一会儿后可观察到的实验现象是气球变鼓。(2)由于二氧化碳能溶于水，也能使气球变鼓，所以上述实验不能证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应。应做的改进是设计对比实验，用同样体积的水与同样的二氧化碳，观察气球的形变。【实验二】(1)氯化钙与碳酸钠发生复分解反应生成碳酸钙沉淀与氯化钠。(2)由于装置中有剩余的二氧化碳气体，水中也能溶解部分二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊，所以方案一不可行。【备考指导【备考指导】有些化学反应的发生，并没有明显的现象，此类试题便以此为背景展开科学探究，常见的类型是二氧化碳与水或氢氧化钠溶液反应的探究，酸碱中和反应的探究等。对于此类没有明显现象产生的化学反应，证明它们已经发生反应的思路一般如下：(1)检验反应物是否被消耗来证明(利用反应物不同于生成物的性质，能使之产生明显现象)；(2)直接检验生成物的存在(利用生成物不同于反应物的性质，能使之产生明显现象)；(3)借助指示剂或测定pH(适用于反应前后酸碱发生改变的，如酸碱中和反应)；(4)设计特殊装置进行对比实验(适用于有气体参与的，反应前后产生压强差的)；(5)测温度(适用于有明显温度改变的，如氧化钙遇水放热或酸碱中和反应)。押题训练押题训练3某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动。以下是教学片段，请你参与学习并帮助填写空格。【演示实验】将一定量的稀硫酸加入到盛有NaOH溶液的小烧杯中。【学生板演】该反应的化学方程式为H2SO42NaOH=Na2SO42H2O。【提出问题】实验中未观察到明显现象，部分同学产生了疑问：反应后溶液中溶质是什么？【猜想假设】针对疑问，大家纷纷提出猜想。甲组同学的猜想如下，请你补上猜想四。猜想一：只有Na2SO4猜想二：有Na2SO4和H2SO4猜想三：有Na2SO4、H2SO4和NaOH猜想四：有Na2SO4和NaOH乙组同学对以上猜想提出质疑，认为有一种猜想是不合理的。不合理的猜想是猜想三(或三)，理由是H2SO4和NaOH在溶液中不能共存。【实验探究】(1)丙组同学取烧杯中的少量溶液于试管中，滴加几滴CuSO4溶液，无明显现象，溶液中一定没有NaOH(或氢氧化钠)。(2)为了验证其余猜想，各学习小组利用烧杯中的溶液，并选用了老师提供的pH试纸、Na2CO3溶液、BaCl2溶液，进行如下三个方案的探究。【得出结论】通过探究，全班同学一致确定“猜想二”是正确的。【反思评价】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予了肯定。同时指出(2)中存在两处明显错误，请大家反思。同学们经过反思发现了如下两处错误：“实验操作”中的错误是pH试纸浸入溶液中；“实验方案”中也有一个是错误的，错误的原因是BaCl2和Na2SO4反应也会生成白色沉淀，不能证明一定有H2SO4存在。【学生板演】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，化学方程式为H2SO42NaOH=Na2SO42H2O。【猜想假设】反应后溶液中溶质的判断方法：先考虑生成物中是否存在水之外的可溶性物质，且生成的可溶性物质一定是存在的溶质；然后再考虑反应物是否有剩余。根据“硫酸和氢氧化钠反应的化学方程式：H2SO42NaOH=Na2SO42H2O”可知：如果H2SO4和NaOH恰好完全反应，则溶质只有Na2SO4；如果H2SO4过量，则溶质中有Na2SO4和H2SO4；如果NaOH过量，则溶质中有Na2SO4和NaOH。硫酸和氢氧化钠反应时，酸或碱都有可能过量，但不能同时过量，因为酸碱不能共存，会继续反应，所以猜想三不合理。【实验探究】氢氧化钠和硫酸铜反应会生成蓝色的氢氧化铜沉淀，丙组同学取烧杯中的少量溶液于试管中，滴加几滴CuSO4溶液，无明显现象，说明溶液中一定没有氢氧化钠。【反思评价】根据图示操作判断，检测溶液的pH时，pH试纸伸入溶液中会对待测液造成污染，应用玻璃棒蘸取少量溶液滴到pH试纸上。检验一种物质是否存在时要排除其他物质的干扰，此题检验是否含有硫酸时，应检验是否含有H，而不能检验是否含有 ，因为溶液中一定存在的物质硫酸钠中也含有 ，会干扰硫酸的检验。也就是说硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，不能证明溶液中一定存在硫酸。类型类型4 4 有关原因、条件或影响因素的探究有关原因、条件或影响因素的探究【例【例4 4】2017青岛中考某研究性学习小组通过查阅资料获知以下信息：将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，在溶液中先后发生以下两个化学反应：2NaOH CO2=Na2CO3 H2O(先发生反应)Na2CO3 CO2 H2O=2NaHCO3(后发生反应)同学们开展了下列探究活动：【提出问题】将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的氢氧化钠溶液中，反应后所得溶液中溶质的成分有哪些？【猜想假设】.NaOH 和Na2CO3；.只有 Na2CO3；.只有NaHCO3；.Na2CO3和NaHCO3。【实验探究】将二氧化碳气体慢慢地通入一定量的某氢氧化钠溶液中，再将反应后所得溶液按下列流程进行实验并测出相关数据：【获得结论】根据上述信息，分析反应后所得溶液中溶质的成分并计算溶质的质量，将结果填入下表：填表说明：不写计算过程，计算结果保留一位小数。如果溶质的成分只有一种，请填写在第一行；如果溶质的成分有两种，请分别在两行中各填写一种物质。溶质的化学式溶质的质量/gNa2CO310.6NaHCO316.8【思路点拨】【思路点拨】【猜想假设】由题干的两个反应原理可知：将二氧化碳气体慢慢通入一定量的氢氧化钠溶液中，反应后所得溶液中的溶质有四种可能：.通入的二氧化碳量不足时，溶液中的溶质是氢氧化钠和碳酸钠；.通入的二氧化碳和氢氧化钠溶液刚好完全反应时，溶液中的溶质只有碳酸钠；.通入的二氧化碳气体过量时，溶液中的溶质只有碳酸氢钠；.通入适量的二氧化碳时，溶液中的溶质有碳酸氢钠和碳酸钠。【获得结论】由实验流程图可知，向溶液中加入氯化钙溶液产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，因为碳酸钠和氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，由该反应的化学方程式可计算出：生成10g碳酸钙沉淀，需要碳酸钠的质量是10.6g；向滤液中加入足量的稀盐酸产生的无色气体是二氧化碳，说明溶液中含有碳酸氢钠，碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，由该反应的化学方程式可计算出：生成8.8g二氧化碳气体，需要碳酸氢钠的质量是16.8g。【备考指导】【备考指导】1科学探究四项基本功(1)能够说出仪器的名称，把仪器的性能、使用范围和操作要求结合起来解答题目。(2)根据化学实验的一般原则和实验原理回答药品的取用、加热、玻璃仪器的洗涤、仪器装置的气密性检查、气体收集、过滤、蒸发、溶液配制等实验题。(3)根据物质的性质和科学推理的方法鉴别O2、H2与CO2；盐酸盐、硫酸盐与碳酸盐；酸溶液与碱溶液。(4)准确描述实验现象，根据实验现象推理正确的结论，并填写实验报告。【备考指导】【备考指导】2解答实验探究题的五个要点(1)要熟知初中化学实验基本规则。(2)通读全题，了解题意。答题时不能看一小问做一小问，要通读全题，这样可以做到心里有数，明确题意，避免答题的盲目性。(3)回归教材，确定知识点。有的探究题看上去比较陌生，但出题者也必将以新课标、新教材为依据，俗话说：“万变不离其宗”，我们在教材上总能找到它的“影子”。(4)细心分析，明确设计意图。这一步关键是分析题中的设计方案和实验装置图。(5)解答问题，注意细节。注意化学用语的准确性，语言叙述时要做到简练明了，注意答题的完整性。押题训练押题训练4久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈主要成分为Cu2(OH)2CO3，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究。【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果。【实验设计】兴趣小组同学取打磨光亮的铜丝，设计了如下图所示的四个实验。【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现。(1)实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是除去水中溶解的二氧化碳和氧气。(2)B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是铜生锈需要二氧化碳。【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果。【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜。查阅资料：Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO43H2OCO2如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：【分析评价】步骤反应过程中发生了还原反应的物质是CuO(填化学式)。步骤、都需要进行的实验操作是过滤。步骤过程发生反应的化学方程式为FeH2SO4=FeSO4H2。同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一(填“”、“”或“”)方案二。以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是不需加热，节约能源(合理即可)(任答一点)。【现象分析】(1)经煮沸后迅速冷却的蒸馏水中不含二氧化碳和氧气，实验B、C瓶中使用的是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是除去水中溶解的二氧化碳和氧气；(2)B、D的区别为是否含有二氧化碳，其余条件均相同，所以观察B瓶和D瓶中的现象，可以得出结论：铜生锈需要二氧化碳；【实验结论】通过上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果；【分析评价】在化学反应CuOCO CuCO2中，氧化铜失去了氧，发生了还原反应；步骤、都需要分离难溶性杂质，过滤是分离难溶性杂质的方法，所以都需要进行的实验操作是过滤；因为加入过量铁粉，所以固体B中含有铁和铜，加入稀硫酸，铜不反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为FeH2SO4=FeSO4H2；根据质量守恒定律，反应前后元素的种类、质量都不变，两种方案中反应前铜元素质量相等，所以反应后产生铜的质量相等；方案二与方案一相比较，方案二不需加热，节约能源，所以方案二优于方案一。