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第二部分专题复习高分保障,专题四科学探究题,分类突破,类型1物质的共存,【例1】2017沂水二模某化学研究性学习小组在实验室进行了化学实验，向一盛有锌和铜混合物的烧杯中加入一定量的稀硫酸，充分反应后，观察到烧杯中有固体剩余，对反应后所得溶液中溶质的成分进行探究。(1)写出上述烧杯中发生反应的化学方程式ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)对反应后所得溶液中溶质的成分进行猜想，请你再补充一种猜想。【猜想】猜想一：溶质为硫酸锌；猜想二：溶质为硫酸铜和硫酸锌；你的猜想：溶质为硫酸锌和硫酸。(3)【讨论】你认为猜想二不合理，理由是铜与稀硫酸不反应。,【思路点拨】(1)锌和铜混合物中加入稀硫酸，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜不反应。(2)反应分两种情况，一种是锌和硫酸恰好完全反应，溶质为硫酸锌；另一种情况是硫酸有剩余，溶质为硫酸锌和硫酸。(3)猜想二错误，铜不能和稀硫酸反应，不可能得到硫酸铜。(4)验证溶质中有硫酸，用pH试纸测溶液的pH，小于7即可。(5)废液中含有硫酸，可以用熟石灰来中和。,(4)【实验】若你的猜想正确，完成下列的实验方案证明你的猜想：,(5)【应用】如果你的猜想正确，把该废液倒入铁质下水管道可能造成危害，为消除此废液可能带来的危害，一般会在废液中加入适量的熟石灰，请写出此反应的化学方程式：H2SO4Ca(OH)2=CaSO42H2O。,备考指导,有关反应后成分类探究题是对科学探究的基本过程的全方面考查，解答时要注意结合实践经验和亲身体验，探究性的提出问题，用观察到的现象和数据进行推理、判断，根据试题的目的和要求，结合题设中的有效信息进行解答，思维要有开放性。此外在确定反应后所得溶液溶质的时候，既要考虑生成物，还要考虑反应物是否有剩余，其中可溶性生成物是反应后溶液中必定存在的溶质。,押题训练,12017江西中考为了解甲酸的分解产物，实验小组进行了以下探究：【查阅资料】甲酸(HCOOH)的熔点为8.6，能分解生成两种物质。【提出猜想】实验小组对甲酸的分解产物提出了猜想：猜想1.H2和CO2；猜想2.CO和H2O。,【设计实验】20时，甲酸的状态为液态；从图一装置中选择合适的装置A(填序号)对甲酸进行加热。为了加快分解速率，实验小组加入了催化剂，反应后将分解产物通入图二装置进行实验。,图2【实验预测】若猜想l成立，则D中的实验现象应为D中的紫色石蕊溶液变成红色。【进行实验】实验中观察到C处瓶内出现大量水珠，F处玻璃管中出现的现象为氧化铁由红色变成黑色，甲酸分解的化学方程式为HCOOHH2OCO。【交流拓展】资料表明，不同条件下，甲酸的分解产物不同，猜想1和猜想2均能成立。据此小新对甲酸的分解产物又提出新猜想：猜想3.H2O和CO2；猜想4.CO和H2。经讨论认为无需进行实验就能确定猜想3和猜想4都错误，理由是根据质量守恒定律，甲酸中C、H、O原子个数比为122，猜想3和猜想4均不满足。,甲酸(HCOOH)的熔点为8.6，所以20时甲酸为液态，故加热时选择A装置；若猜想l成立，则在D中二氧化碳会和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色；实验中观察到C处瓶内出现大量水珠，说明猜想2成立，则F处一氧化碳会还原氧化铁，红棕色粉末会逐渐变为黑色；甲酸分解生成一氧化碳和水，化学方程式为HCOOHCOH2O；根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和个数不变，HCOOH中碳、氢、氧三种原子的个数比为122，猜想3、猜想4中三种原子的个数比不可能是122。,22017平邑县模拟某学校的化学学习小组在实验时，用到了三个分别盛有Na2CO3溶液、NaOH溶液和NaCl溶液的试剂瓶，李铭发现王潇在取用溶液时，用一支滴管分别取用了三种溶液，且在取用时没有将滴管进行清洗，他认为王潇的操作不规范，这样会使试剂瓶中的溶液受污染而无法再次使用，于是学习小组就盛有NaCl溶液的试剂瓶是否被另外两种溶液污染了而进行如下探究：【提出问题】该试剂瓶中溶质的成分是什么？【提出猜想】猜想：溶质成分只有：NaCl；猜想：溶质成分为：NaCl和NaOH；猜想：溶质成分为：NaCl和Na2CO3；猜想：溶质成分为：NaCl、NaOH和Na2CO3。【实验探究】为验证猜想，李铭设计了如下实验方案，请你将实验步骤补充完整。,步骤(2)中发生的化学反应方程式为BaCl2Na2CO3=BaCO32NaCl。【得出结论】猜想成立。【实验反思】王潇认为凭借上述的实验步骤并不能排除猜想成立的可能性，因为碳酸钠溶液显碱性。【实验改进】找出问题后，该实验小组同学将实验步骤进行了调整，他们先进行了步骤(2)，再进行步骤(1)，为保证结论准确且实验现象便于观察，先加入的试剂应该足量(选填“足量”或“少量”)，且两个步骤之间需要进行的实验操作是过滤，请写出该步骤需要用到的一种玻璃仪器玻璃棒。,氯化钡能和碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钡和氯化钠，反应的化学方程式为BaCl2Na2CO3=BaCO32NaCl；取该试剂瓶内溶液放于试管中，向试管中加入过量BaCl2溶液；将碳酸钠完全消耗，过滤，取滤液于另一支试管中，向该试管中加入酚酞试液，试液变红色，说明含有氢氧化钠。两步之间还应再增加的实验操作是过滤，过滤操作中需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。,类型2有关物质性质类探究题,【例2】2017河东期末盐城是全国酸雨高发地区之一，某化学兴趣小组得知酸雨是因空气中的二氧化硫与水反应生成酸而导致，他们想对此进行探究，请你参与他们的探究过程：(1)作出假设：二氧化硫能与水反应生成酸。(2)设计方案：用紫色的石蕊试液浸泡，制成紫色纸花并晾干。先验证水能否使紫色石蕊纸花变色，再验证二氧化硫气体能否使干燥的紫色石蕊纸花变色，最后验证二氧化硫气体能否使湿润的紫色石蕊纸花变红，实验装置和药品如图：,(3)查阅资料：你认为该实验小组需要掌握的资料内容中应包括(填序号)；二氧化硫易溶于水酸能使湿润的紫色石蕊试纸变红SO2不与浓硫酸反应(4)实验：实验中纸花()的颜色始终没有变化，这说明水不能使紫色石蕊变红。纸花()在实验过程中始终未见变色，此现象说明干燥的二氧化硫气体也不能使紫色的石蕊变红。实验的作用是对照。(5)结论：实验过程中只有纸花变红，说明原假设成立(填“成立”或“不成立”)。,备考指导,有关物质性质类探究题一般是对酸、碱、盐、金属的性质进行探究，有时也会对常见物质的特殊性质进行探究，例如有关镁能与氮气反应的探究。只要将课本知识与题目所给信息紧密结合，并弄清所选试剂、实验现象、实验结论之间的关系，此类探究题将会迎刃而解。,【思路点拨】(3)根据实验设计方案判断该实验与浓硫酸无关，而是应该掌握二氧化硫能否溶于水和酸能使湿润的紫色石蕊试纸变红。(4)实验中纸花()的颜色始终没有变化，这说明水不能使紫色石蕊变红；纸花()在实验过程中始终未见变色，此现象说明干燥的二氧化硫气体也不能使紫色石蕊变红；实验的作用是作对照实验，更好的得出实验结论；(5)实验过程中只有纸花变红，说明原假设成立。,3.提供的药品：铁片、铜片、锰片、稀盐酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硫酸锰溶液。【作出猜想】他们考虑到铁的活动性比铜强，对3种金属的活动性顺序作出如下猜想。猜想一：锰铁铜；猜想二：铁铜锰；猜想三：铁锰铜。【设计实验】为了验证猜想成立，同学们分成三组，分别针对一种猜想设计实验方案。(1)第一组验证猜想一。实验方案是将锰片、铁片分别放入稀盐酸中，观察现象。(2)第二组验证猜想二。实验方案是将锰片放入硫酸铜溶液中，观察现象。(3)第三组验证猜想三。实验方案是(只用两个实验)：将锰片放入稀盐酸中，再将锰片放入硫酸亚铁溶液中。,押题训练,【实验及结论】各组通过实验和交流，确认猜想一是正确的。第一组同学的实验现象是：锰片与稀盐酸反应产生气泡的速度快。【拓展探究】随后同学们对探究金属活动性的方案设计作了进一步研究。为了验证甲、乙、丙、丁4种金属的活动性依次减弱，某同学设计了如下方案：把甲放入乙的盐溶液中；把乙放入丙的盐溶液中；把乙放入丁的盐溶液中；把丁放入丙的盐溶液中。你认为哪个实验没有必要做？。,【作出猜想】根据猜想1和猜想2再结合铁比铜的金属活动性强，可作出猜想铁锰铜。【设计实验】(2)猜想二只需验证锰比铜的金属活动性弱，将锰片放入硫酸铜溶液中即可。(3)锰能和稀盐酸产生氢气，铜不能，验证锰比铜活泼，再验证锰和铁的金属活动性，将锰放入硫酸亚铁的溶液中即可验证。【实验及结论】金属和酸反应生成气体的速度可以确定金属的活动性强弱，金属活动性强的和酸反应产生氢气的速度快。【拓展探究】把甲放入乙的盐溶液中，已验证了甲比乙活动性强；把乙放入丙的盐溶液中，验证了乙比丙的活动性强；把丁放入丙的盐溶液中，验证丙比丁强；这样可得出甲、乙、丙、丁4种金属的活动性依次减弱；把乙放入丁的盐溶液中为了验证乙比丁金属活动性强没必要做。,42017广安中考焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一是碳酸氢钠。某化学兴趣小组对碳酸氢钠的化学性质进行探究：【探究实验一】碳酸氢钠溶液的酸碱性：用pH试纸测得碳酸氢钠溶液的pH约为10。由此得出的结论是碳酸氢钠溶液显碱性。【探究实验二】碳酸氢钠的热稳定性：取一定量的碳酸氢钠放在铜片上加热，如图所示。【查阅资料】碳酸氢钠受热易分解，生成水、二氧化碳气体和一种常见的固体物质。(1)加热一段时间后观察烧杯内壁有水珠。(2)充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，加入适量的澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。,(3)该兴趣小组的同学认为充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na2CO3。他们猜想的依据是质量守恒定律。请设计实验，检验反应后的固体产物是NaOH或Na2CO3，并完成如下表。限选试剂及仪器：稀盐酸、氯化钙溶液、澄清石灰水、酚酞溶液、蒸馏水、试管、胶头滴管。,【探究实验一】碳酸氢钠溶液的酸碱性：用pH试纸测得碳酸氢钠溶液的pH约为10，由此得出的结论是碳酸氢钠溶液显碱性。【探究实验二】(2)充分加热后生成二氧化碳，将烧杯迅速倒转过来，加入适量的澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。(3)他们猜想的依据是质量守恒定律，即反应前后元素种类不变，原子种类和总个数都不变。取少量加热后的固体产物放入试管A中，加入适量蒸馏水，充分振荡溶解，加入足量氯化钙溶液，振荡，静置，产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，进一步说明反应产物中含有碳酸钠；取操作后的上层清液于试管B中，滴加酚酞溶液，溶液不变色，说明产物中不含有氢氧化钠。,类型3有关物质变质类探究题,【例3】2017沂水一模为探究一瓶久置的氢氧化钠溶液中溶质的成分，两个化学兴趣小组的同学进行了不同的探究。【变质原因分析】引起氢氧化钠溶液变质的原因是2NaOHCO2=Na2CO3H2O(用化学方程式表示)。【猜想假设】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；猜想三：是碳酸钠。【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应产生白色沉淀。【实验探究】两个小组的同学分别设计了不同的实验方案。,甲组：,乙组：,【实验结论】甲组：猜想三正确。乙组：猜想二正确。你认为乙组同学的结论正确，另外一组同学不正确的原因是加入的盐酸与氢氧化钠发生了反应，影响了后面氢氧化钠的检验。【反思交流】要想将氢氧化钠溶液中的碳酸钠除去，我们应该选择下列哪种药品B。A稀盐酸B石灰水C硫酸铜溶液写出此反应的化学方程式Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH。,备考指导,解答有关物质变质类探究题时，首先要知道物质变质的原理；其次要知道完全变质、部分变质、没有变质三种变质程度的含义；还要知道变质后物质与变质前物质在性质上的相似之处和不同之处。当物质部分变质时，在检验变质后生成物质的时候，加入试剂后既不能将未变质部分消耗掉，也不能生成待检验的物质或生成与待检验物质性质相似的物质。,【思路点拨】【变质原因分析】氢氧化钠变质的原因是氢氧化钠与空气中的二氧化碳发生了反应生成碳酸钠和水。【实验探究】甲组中，盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳气体。由于取用了过量的稀盐酸，氢氧化钠可能与过量的稀盐酸反应了，再滴加酚酞溶液无法判断溶液中是否有氢氧化钠。因此乙组同学的猜想正确，甲组同学的猜想错误。【反思交流】碳酸钠和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，过滤可以将碳酸钙除去，最后只剩下氢氧化钠。,5.2017封开县一模实验室有久置的氢氧化钙粉末Ca(OH)2，化学兴趣小组对该瓶粉末的组成进行实验探究。(1)提出问题：这瓶氢氧化钙是否已经变质？(2)假设：该氢氧化钙粉末的成分为氢氧化钙；氢氧化钙、碳酸钙；碳酸钙(写一种)。(3)设计方案、进行实验：请你参与探究，并填写下表。,押题训练,(4)思考：氢氧化钙变质是由于Ca(OH)2与空气中的二氧化碳发生化学反应的缘故，因此氢氧化钙应密封保存。,6.2017齐齐哈尔中考某实验小组在探究碱的化学性质实验时，用到了氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液。(1)甲同学不小心将这两种溶液混合在一起，结果产生白色沉淀(或澄清的石灰水变浑浊)的现象，说明氢氧化钠溶液变质了。写出变质时发生反应的化学方程式2NaOHCO2=Na2CO3H2O。(2)同学们对变质的氢氧化钠溶液中溶质的成分产生了兴趣，进行如下探究：【提出问题】氢氧化钠溶液中溶质的成分是什么？【作出猜想】猜想一：Na2CO3猜想二：Na2CO3和NaOH(写化学式)【进行讨论】甲同学取少量待测液加入足量的稀盐酸，有气泡产生。认为猜想一成立。乙同学不同意甲同学的观点，理由是猜想二中也含有碳酸钠，加入足量的盐酸也能产生气泡。,【设计实验】请你验证猜想二成立，并完成实验报告。,【反思评价】在实验室中，氢氧化钠应密封保存。,(1)氢氧化钠变质是因为氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸根离子遇到钙离子生成碳酸钙白色沉淀；混合后溶液变浑浊说明有碳酸钙生成，可推断氢氧化钠已变质，其反应的化学方程式为2NaOHCO2=Na2CO3H2O；【提出问题】氢氧化钠若是完全变质，溶质只有碳酸钠，若是部分变质，溶质会有Na2CO3和NaOH；【进行讨论】不论是完全变质还是部分变质，都会含有碳酸钠，只要加入稀盐酸就会生成气体；【设计实验】猜想二是氢氧化钠部分变质，即溶质里面既有碳酸钠也有氢氧化钠，要先加入钙离子或者是钡离子让碳酸根离子沉淀；然后检验是否含有氢氧根离子，检验氢氧根离子应用酸碱指示剂，所以滴加过量或足量的氯化钙、氯化钡、硝酸钙等可溶性钙盐或钡盐，产生白色沉淀；再滴加无色酚酞溶液变红，证明猜想二成立；【反思评价】氢氧化钠具有吸水性且能与空气中的二氧化碳反应，所以需要密封保存。,类型4有关物质组成成分类探究题,【例4】2017临沂三模某研究小组发现，维C泡腾片(保健药品，主要成分见图1)溶于水，有许多气泡产生(如图2)，该小组同学进行如下研究。探究一：该气体的成分。【猜想与假设】小王说：该气体可能是CO2、O2、CO、H2、N2。小李说：不可能含有N2，因为根据化学反应前后元素种类不变，反应物中不含氮元素。小张说：不可能含有CO和H2，因为从药品安全角度考虑，CO有毒，H2易燃易爆。该小组同学认为：该气体可能含有CO2、O2中的一种或两种。,【进行实验】,【得出结论】(1)由实验可知，该气体中肯定含有二氧化碳。写出该反应的化学方程式Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O。(2)由实验不能(填“能”或“不能”)确定该气体中不含氧气。理由是若生成氧气和二氧化碳的混合物，当氧气含量过少时，带火星的木条也不能复燃。若要证明含有氧气请你帮助设计方法将气体通入氢氧化钠溶液，再将剩余气体用带火星的木条检验。探究二：维C泡腾片溶液的酸碱性。(3)向维C泡腾片溶液中滴加石蕊试液，溶液变红，说明溶液显酸性。,备考指导,解答有关物质组成成分类探究题时，首先要熟记酸的通性、碱的通性、盐的性质、金属的性质以及氧气、二氧化碳、一氧化碳等气体的性质；其次要熟练记住常见物质间反应的化学方程式及实验现象；然后认真分析题干所提供的信息，结合以上基础知识，即可将探究过程进行完善。,【思路点拨】【猜想与假设】根据质量守恒定律中化学反应前后元素种类不变可知：标签所示的反应物中不含氮元素，所以不可能含有N2；因为维C泡腾片是保健药品，不能产生对人体有毒有害的物质，而一氧化碳有毒，H2易燃易爆，所以不可能含有CO和H2。【得出结论】(1)因为实验中看到澄清石灰水变浑浊，所以一定含有二氧化碳；(2)带火星的木条没有复燃，可能是没有氧气，也可能是氧气的浓度低，其中混有较多量的二氧化碳，也不复燃，故不能确定该气体中不含氧气；可将气体通入氢氧化钠溶液，除去二氧化碳，再将剩余气体用带火星的木条检验。(3)向维C泡腾片溶液中滴加石蕊试液，溶液变红，说明溶液显酸性。,7.2017河东区期中某兴趣小组为了探究碱式碳酸铜化学式为Cu2(OH)2CO3加热后分解的产物，取一定量的样品进行加热，如图1所示。充分加热后试管底部生成黑色固体和使澄清石灰水变浑浊的气体，而且试管口出现无色液体，思考回答：,押题训练,(1)产生的气体肯定含有CO2；判断的依据是产生了能使澄清石灰水变浑浊的气体。,(2)【提出问题】该黑色固体的主要成分是什么？【查阅资料】碱式碳酸铜分解的产物均为化合物。【猜想与假设】可能是氧化铜；可能是铁的氧化物。你认为上述猜想缺乏依据的是(填编号)，理由是根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物中没有铁元素。(3)【实验验证】将试管口的无色液体收集，并连接图2电解水仪器，通直流电，一段时间后，正极与负极的气体体积比为12，且正极为氧气，负极为氢气，故该无色液体为水。(4)【交流讨论】根据以上内容，请写出碱式碳酸铜受热分解的化学方程式Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O。,(1)因二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳；(2)在碱式碳酸铜中不含有铁元素，则黑色固体肯定与铁及铁的氧化物无关。(3)实验现象中不能确定是否有水生成，所以将试管口的无色液体收集，通直流电，一段时间后，正极与负极的气体体积比为12，且正极为氧气，负极为氢气，证明该无色液体为水。(4)根据以上内容可知，碱式碳酸铜受热分解的生成物是CuO、CO2、H2O。,8.2017雅安中考馒头、面包等发面食品的一个特点是面团中有许多小孔，它们使发面食品松软可口。小明学习相关化学知识后，将家里制作馒头用的白色粉末带到实验室与兴趣小组的同学一起进行探究。【初步探究】取少量白色粉末于试管中，加适量水，测得溶液的pH7,说明溶液呈碱性。【提出问题】白色粉末成分是什么？【查阅资料】(1)碳酸钠、碳酸氢钠都可用于制作发面食品。(2)碳酸氢钠不稳定，受热易分解生成二氧化碳和水等；碳酸钠很稳定。【猜想与假设】猜想：碳酸钠；猜想：碳酸氢钠。【实验探究】甲、乙兴趣小组设计不同实验方案进行探究。,甲组方案：如图1,取适量白色粉末于试管中，将导管伸入澄清石灰水，加热，澄清石灰水变浑浊，猜想正确。写出装置B中反应的化学方程式CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O。乙组方案：用如图2所示装置作为反应容器，准确测量生成气体的体积以判断白色粉末的成分。分别向盛有碳酸钠、碳酸氢钠和白色粉末的锥形瓶中，注入等体积、等浓度的足量的稀盐酸，记录如表：,实验的化学反应方程式为Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O；表中mag;根据上表中数据分析，猜想正确，判断的依据是V3V2。,【反思应用】(1)甲组方案中，无法判断白色粉末是否为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；乙组方案可以判断，如果是两者的混合物，应该满足的条件是V1V37，说明溶液呈碱性；【实验探究】二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，化学方程式为Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O；实验中是碳酸钠和盐酸反应，化学方程式为：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2；碳酸钠和碳酸氢钠的质量均为ag，为便于比较，取白色粉末的质量也应为ag；如果实验测得的气体中V3V2，则说明白色粉末是碳酸氢钠；【反思应用】(1)相同质量的碳酸钠产生二氧化碳的质量小于碳酸氢钠产生二氧化碳的质量，白色粉末如果是两者的混合物，则产生气体的体积V1V3V2；(2)面粉发酵会产生有机酸，白色粉末与有机酸反应生成二氧化碳气体，气体在面团中形成许多小气室，使馒头、面包疏松多孔。,
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