初中化学科学探究

2021/6/301实验探究题实验探究题2021/6/302一、科学探究的解题步骤提出问题、查找资料猜想与假设设计实验方案进行实验验证收集证据、记录实验现象分析和得出结论反思与应用表达与交流二、解答科学探究题的基本方法1认真读题，审清题意，确立探究课题。2根据课题，选择合适方法，提取相关化学知识，设计探究方案。2021/6/3032021/6/304例例 (2016衡阳衡阳)某化学学习小组的同学对一瓶久置的氢氧某化学学习小组的同学对一瓶久置的氢氧化钠的化学成分产生了兴趣，他们根据自己已学的知识化钠的化学成分产生了兴趣，他们根据自己已学的知识进行如下探究，请你共同参与并填空：进行如下探究，请你共同参与并填空：【猜想假设】【猜想假设】猜想一：只有氢氧化钠猜想一：只有氢氧化钠猜想二：是氢氧化钠和碳酸钠的混合物猜想二：是氢氧化钠和碳酸钠的混合物猜想三：猜想三：_。只有碳酸钠只有碳酸钠2021/6/305【查阅资料】【查阅资料】（1）BaCl2溶液显中性；溶液显中性；（2）Na2CO3溶液与溶液与BaCl2溶液能反应产生白色沉淀。溶液能反应产生白色沉淀。【实验探究】【实验探究】实验步骤实验步骤实验现象实验现象实验结论实验结论（1 1）用小试管取少量固体样）用小试管取少量固体样品加水完全溶解，再滴加过量品加水完全溶解，再滴加过量BaClBaCl2 2溶液溶液产生白色产生白色沉淀沉淀猜想猜想_不正不正确确（2 2）取（）取（1 1）中的少量上层清）中的少量上层清液于试管中，滴加酚酞试液液于试管中，滴加酚酞试液_猜想二正确，猜想二正确，猜想三不正确猜想三不正确 一一 溶液变红溶液变红2021/6/306【实验结论】【实验结论】该氢氧化钠样品已部分变质，其化学成分是该氢氧化钠样品已部分变质，其化学成分是NaOH与与Na2CO3的混合物，引起的混合物，引起NaOH变质的化学方程式为变质的化学方程式为_。【反思交流】【反思交流】（1）实验室应）实验室应_保存氢氧化钠。保存氢氧化钠。（2）某同学认为用）某同学认为用CaCl2溶液代替溶液代替BaCl2溶液也可以得到溶液也可以得到同样的结论，另一位同学认为不可以，理由是同样的结论，另一位同学认为不可以，理由是:CaCl2溶液溶液和和NaOH溶液相混合也会出现溶液相混合也会出现_，因为，因为Ca(OH)2是是_。微溶于水的物质微溶于水的物质 2NaOHCO2 Na2CO3H2O 密封密封 白色沉淀白色沉淀2021/6/307【方法指导】【方法指导】【猜想假设】针对物质变质问题提出猜想时，在了解变【猜想假设】针对物质变质问题提出猜想时，在了解变质本质的前提下可从没有变质、部分变质、完全变质三质本质的前提下可从没有变质、部分变质、完全变质三个方面入手。如针对氢氧化钠、氢氧化钙变质问题的探个方面入手。如针对氢氧化钠、氢氧化钙变质问题的探究。究。（1）首先确定变质本质：氢氧化钠、氢氧化钙与空气）首先确定变质本质：氢氧化钠、氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应，原理分别为：中的二氧化碳反应，原理分别为：2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O、Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O。（2）确定成分）确定成分没有变质没有变质原样品，即原样品，即NaOH或或Ca(OH)22021/6/308部分变质部分变质原样品和变质生成的物质，即原样品和变质生成的物质，即NaOH 和和Na2CO3或或Ca(OH)2和和CaCO3全部变质全部变质变质后生成的物质，即变质后生成的物质，即Na2CO3（或（或CaCO3）【实验探究】验证氢氧化钠或氢氧化钙是否变质的方法详【实验探究】验证氢氧化钠或氢氧化钙是否变质的方法详见氢氧化钠、氢氧化钙变质的探究。见氢氧化钠、氢氧化钙变质的探究。2021/6/309例（例（2016益阳）化学课上同学们观察了老师的演示实验。益阳）化学课上同学们观察了老师的演示实验。【演示实验】向盛有少量【演示实验】向盛有少量NaOH溶液的试管中滴加溶液的试管中滴加CuSO4溶溶液。液。下课后，同学们发现静置后的试管底部是蓝色沉淀，上层是下课后，同学们发现静置后的试管底部是蓝色沉淀，上层是无色溶液，在老师指导下对无色溶液进行实验探究。无色溶液，在老师指导下对无色溶液进行实验探究。【提出问题】上层无色溶液中的溶质是什么？【提出问题】上层无色溶液中的溶质是什么？【猜想假设】猜想（【猜想假设】猜想（1）溶质是）溶质是Na2SO4；猜想（猜想（2）溶质是）溶质是Na2SO4和和CuSO4；2021/6/3010猜想（猜想（3）溶质是）溶质是Na2SO4和和_（填化学式）。（填化学式）。【查阅资料】【查阅资料】Na2SO4溶液呈中性。溶液呈中性。【讨论交流】经过讨论后，大家一致认为猜想（【讨论交流】经过讨论后，大家一致认为猜想（2）不成立，）不成立，理由是理由是_。【实验探究】同学们分组进行如下实验探究。【实验探究】同学们分组进行如下实验探究。选择的试剂选择的试剂实验操作实验操作实验现象实验现象实验结论或原理实验结论或原理第第一一组组酚酞酚酞溶液溶液溶液溶液变红变红由第一、二组由第一、二组探究实验可得探究实验可得:猜想猜想 _成立；成立；NaOH(3)硫酸铜溶液显蓝色硫酸铜溶液显蓝色2021/6/3011选择的试剂选择的试剂 实验操作实验操作 实验实验现象现象实验结论或原理实验结论或原理第第二二组组CuSOCuSO4 4溶液溶液生成生成蓝色蓝色沉淀沉淀第二组探究实验中第二组探究实验中发生反应的化学方程发生反应的化学方程式为式为_第第三三组组X X溶液溶液 2NaOHCuSO4 Na2SO4Cu(OH)2 2021/6/3012【反思与拓展】【反思与拓展】经过讨论后，同学们认为还可以滴加其他试剂到上层无色经过讨论后，同学们认为还可以滴加其他试剂到上层无色溶液中，也能得到同样的结论。溶液中，也能得到同样的结论。你认为第三组滴加的你认为第三组滴加的X溶液可以是溶液可以是_（写一种（写一种即可）。即可）。紫色石蕊溶液紫色石蕊溶液2021/6/3013【方法指导】【方法指导】【猜想假设】反应后物质成分的猜想存在两种情况：【猜想假设】反应后物质成分的猜想存在两种情况：只有只有生成物；生成物；生成物和一种过量的反应物（注：因为两种反应生成物和一种过量的反应物（注：因为两种反应物会发生反应，所以不能共存）。按照下列步骤提出合理的物会发生反应，所以不能共存）。按照下列步骤提出合理的猜想：猜想：第一步：写出化学方程式第一步：写出化学方程式A+B C+D第二步：进行猜想第二步：进行猜想 恰好完全反应：反应后物质的成分为恰好完全反应：反应后物质的成分为C、D A过量：反应后物质的成分为过量：反应后物质的成分为C、D、A B过量：反应后物质的成分为过量：反应后物质的成分为C、D、B2021/6/3014【讨论交流】不合理猜想的判断方法：【讨论交流】不合理猜想的判断方法：猜想的物质是否猜想的物质是否含有有色物质；含有有色物质；猜想的物质之间是否能够发生反应；猜想的物质之间是否能够发生反应；猜想的物质是否含有反应物中未涉及的元素。猜想的物质是否含有反应物中未涉及的元素。【实验探究】【实验探究】第一步：确定所要检验的物质。第一步：确定所要检验的物质。生成物生成物C和和D是一定存在的，无需检验是一定存在的，无需检验反应物的检验反应物的检验注：生成物如果对反应物的检验造成干扰，则需先除去注：生成物如果对反应物的检验造成干扰，则需先除去生成物，再进行检验。生成物，再进行检验。A B 现象现象现象现象2021/6/3015第二步：设计实验方案并得出结论。第二步：设计实验方案并得出结论。掌握实验操作（试剂选择）、实验现象、实验结论三者掌握实验操作（试剂选择）、实验现象、实验结论三者之间的对应关系：之间的对应关系：物质物质+试剂试剂 现象现象 结论（有无该物质）。结论（有无该物质）。解答方法解答方法第一种：根据实验步骤和现象完善实验结论。第一种：根据实验步骤和现象完善实验结论。常用的方法是根据实验步骤和对应的实验现象，以及物质常用的方法是根据实验步骤和对应的实验现象，以及物质的性质判断是否存在要验证的物质，继而得出结论。的性质判断是否存在要验证的物质，继而得出结论。第二种：根据实验结论完善实验现象或步骤。第二种：根据实验结论完善实验现象或步骤。反映反映决定决定2021/6/3016这种存在两种情况：这种存在两种情况：试剂和现象之间相互确定；试剂和现象之间相互确定；根根据实验操作所选试剂和结论确定现象。可以根据第一种据实验操作所选试剂和结论确定现象。可以根据第一种方法进行反推，然后确定试剂和现象。方法进行反推，然后确定试剂和现象。2021/6/3017【解析】【解析】(1)【猜想假设】氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢【猜想假设】氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，该反应可能恰好完全反应，所得溶氧化铜沉淀和硫酸钠，该反应可能恰好完全反应，所得溶液为硫酸钠溶液，也可能存在其中一种过量，如果是氢氧液为硫酸钠溶液，也可能存在其中一种过量，如果是氢氧化钠过量，则溶液中的溶质是氢氧化钠和硫酸钠；如果是化钠过量，则溶液中的溶质是氢氧化钠和硫酸钠；如果是硫酸铜过量，则溶液中的溶质是硫酸钠和硫酸铜。【讨论硫酸铜过量，则溶液中的溶质是硫酸钠和硫酸铜。【讨论交流】硫酸铜溶液显蓝色，而实验中上层清液为无色，所交流】硫酸铜溶液显蓝色，而实验中上层清液为无色，所以可以排除溶液的溶质是硫酸钠和硫酸铜，即猜想以可以排除溶液的溶质是硫酸钠和硫酸铜，即猜想(2)不不成立。【实验探究】第一组是利用氢氧化钠溶液显碱性，成立。【实验探究】第一组是利用氢氧化钠溶液显碱性，可使酚酞溶液变红色，通过滴加酚酞溶液，检验溶液中是可使酚酞溶液变红色，通过滴加酚酞溶液，检验溶液中是否存在氢氧化钠；第二组是利用氢氧化钠与硫酸铜反应生否存在氢氧化钠；第二组是利用氢氧化钠与硫酸铜反应生2021/6/3018生成硫酸钠和氢氧化铜蓝色沉淀，检验溶液中是否存在氢生成硫酸钠和氢氧化铜蓝色沉淀，检验溶液中是否存在氢氧化钠，通过两组的实验证明了溶液中有氢氧化钠存在，氧化钠，通过两组的实验证明了溶液中有氢氧化钠存在，即猜想即猜想(3)成立。【反思与拓展】要检验溶液中是否存在氢成立。【反思与拓展】要检验溶液中是否存在氢氧化钠，还可利用氢氧化钠能使紫色石蕊溶液变蓝色，或氧化钠，还可利用氢氧化钠能使紫色石蕊溶液变蓝色，或与氯化镁溶液反应生成氢氧化镁白色沉淀，或与氯化铁溶与氯化镁溶液反应生成氢氧化镁白色沉淀，或与氯化铁溶液反应生成红褐色沉淀等进行检验。液反应生成红褐色沉淀等进行检验。2021/6/3019【变式练习】【变式练习】1.(2012衡阳衡阳)某化学兴趣小组查阅资料得知：过氧化钠某化学兴趣小组查阅资料得知：过氧化钠(Na2O2)是一种黄色粉末，常温下能与二氧化碳反应产生是一种黄色粉末，常温下能与二氧化碳反应产生氧气，常用在潜水艇中作供氧剂。该小组同学将过氧化氧气，常用在潜水艇中作供氧剂。该小组同学将过氧化钠与二氧化碳反应后，发现除了生成氧气，还生成一种钠与二氧化碳反应后，发现除了生成氧气，还生成一种白色固体。白色固体。【提出问题】该白色固体是什么？【提出问题】该白色固体是什么？【猜想】猜想【猜想】猜想a：碳酸钠：碳酸钠 猜想猜想b：碳酸氢钠：碳酸氢钠小周同学认为猜想小周同学认为猜想b不成立，理由是反应物中没有不成立，理由是反应物中没有_元素。元素。氢氢2021/6/3020【实验】取少量生成的白色固体于试管中，加入【实验】取少量生成的白色固体于试管中，加入_，产生气泡，再将生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变产生气泡，再将生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。浑浊。【结论】猜想【结论】猜想a成立。成立。请写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：请写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：_。【继续探究】过氧化钠能否与水反应？生成物是什么？【继续探究】过氧化钠能否与水反应？生成物是什么？（表格见下一页）（表格见下一页）【交流与反思】由于过氧化钠常温下能与二氧化碳和水反【交流与反思】由于过氧化钠常温下能与二氧化碳和水反应，所以保存过氧化钠一定要应，所以保存过氧化钠一定要_。稀盐酸稀盐酸 2Na2O22CO2 2Na2CO3O2密封密封2021/6/3021实验步骤实验步骤实验现象实验现象实验结论实验结论取少量过氧化钠粉取少量过氧化钠粉末于试管中，加入蒸末于试管中，加入蒸馏水，再用带火星的馏水，再用带火星的木条伸入试管中木条伸入试管中产生气泡，产生气泡，_过氧化钠能与水反应过氧化钠能与水反应生成氧气生成氧气向上述反应后的试向上述反应后的试管中滴加酚酞试液管中滴加酚酞试液_所得溶液呈碱性，推所得溶液呈碱性，推断过氧化钠与水反应断过氧化钠与水反应生成生成_(填化学式填化学式)NaOH 木条复燃木条复燃溶液变红溶液变红【继续探究】过氧化钠能否与水反应？生成物是什么？【继续探究】过氧化钠能否与水反应？生成物是什么？2021/6/30222.(2016昆明昆明)在老师的指导下，小乐同学探究金属和盐在老师的指导下，小乐同学探究金属和盐溶液反应时，发现将钠放入溶液反应时，发现将钠放入MgCl2溶液中有气泡和白色沉溶液中有气泡和白色沉淀产生。为了进一步探究，小乐同学将充分反应后的混合淀产生。为了进一步探究，小乐同学将充分反应后的混合物过滤，得固体物过滤，得固体A和滤液和滤液B。【查阅资料】【查阅资料】钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。MgCl2溶液呈酸性。溶液呈酸性。【分析与思考】小乐同学根据所学知识对产生的气体和【分析与思考】小乐同学根据所学知识对产生的气体和固体固体A进行判断：进行判断：(1)产生的气体是产生的气体是_(填序号填序号)。CO2 H2 Cl2 2021/6/3023(2)取取A加入过量稀盐酸，加入过量稀盐酸，A全部溶解，无气泡产生，则全部溶解，无气泡产生，则A的化学式是的化学式是_。【提出问题】滤液【提出问题】滤液B中溶质的成分是什么？中溶质的成分是什么？【猜想】猜想一：【猜想】猜想一：NaCl猜想二：猜想二：NaCl、MgCl2猜想三：猜想三：NaCl、NaOH猜想四：猜想四：NaCl、MgCl2、NaOH小乐同学认为猜想小乐同学认为猜想_不成立，理由是不成立，理由是_。Mg(OH)2四四MgCl2和和NaOH会会发生化学反应发生化学反应2021/6/3024【实验探究】【实验探究】实验操作实验操作实验现象实验现象实验结论实验结论步骤一：取少量滤液步骤一：取少量滤液B于试管于试管中，滴加几滴无色酚酞，振荡，中，滴加几滴无色酚酞，振荡，观察现象观察现象溶液溶液_猜想三猜想三不成立不成立步骤二：取少量滤液步骤二：取少量滤液B于试管于试管中，滴加适量中，滴加适量NaOH溶液，振溶液，振荡，观察现象荡，观察现象产生白色产生白色沉淀沉淀猜想猜想_成立成立二二不变色不变色2021/6/3025【结论】在金属活动性顺序里，钠不能将位于它后面的【结论】在金属活动性顺序里，钠不能将位于它后面的金属从该金属的盐溶液中置换出来。金属从该金属的盐溶液中置换出来。【拓展】将钠与【拓展】将钠与MgCl2固体隔绝空气加热到一定温度时，固体隔绝空气加热到一定温度时，钠可以从钠可以从MgCl2中置换出镁，该反应的化学方程式是中置换出镁，该反应的化学方程式是_。2NaMgCl2 Mg2NaCl 2021/6/3026【探究流程】【探究流程】2021/6/3027【解析】【分析与思考】【解析】【分析与思考】(1)根据【查阅资料】的内容根据【查阅资料】的内容分析，钠放入氯化镁溶液中先与水反应生成氢氧化钠和分析，钠放入氯化镁溶液中先与水反应生成氢氧化钠和氢气，因此产生的气体是氢气，氢气，因此产生的气体是氢气，正确。正确。(2)钠放入氯化钠放入氯化镁溶液中先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与镁溶液中先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠，因此推测氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠，因此推测固体固体A是是Mg(OH)2，结合，结合“取取A加入过量稀盐酸，加入过量稀盐酸，A全部全部溶解，无气泡产生溶解，无气泡产生”，确定，确定A是是Mg(OH)2。【猜想】氯化。【猜想】氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，二者不镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，二者不能共存，猜想四不成立。【实验探究】根据实验结论能共存，猜想四不成立。【实验探究】根据实验结论“猜想三不成立猜想三不成立”，结合猜想三的内容为，结合猜想三的内容为“溶质的成分溶质的成分是是NaCl、2021/6/3028NaOH”以及实验操作的内容分析，滤液中不含氢氧化钠，以及实验操作的内容分析，滤液中不含氢氧化钠，加入酚酞溶液后溶液不变色；根据实验操作的内容以及实加入酚酞溶液后溶液不变色；根据实验操作的内容以及实验现象验现象“加入氢氧化钠溶液产生白色沉淀加入氢氧化钠溶液产生白色沉淀”分析，该沉淀分析，该沉淀是氢氧化镁，滤液中含有氯化镁，猜想二成立。是氢氧化镁，滤液中含有氯化镁，猜想二成立。【拓展】根据题干信息，确定钠与氯化镁在隔绝空气和加【拓展】根据题干信息，确定钠与氯化镁在隔绝空气和加热条件下反应生成镁和氯化钠。热条件下反应生成镁和氯化钠。若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！