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第四十二讲 实验探究经典精讲题一： 小鹏与小明做完酸、碱、盐相关性质实验后，很兴趣地把稀硫酸、氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液混合在一起，看到有大量气泡生成。他们对反应后溶液中溶质的成分很是好奇，请你与他们一起进行探究。【提出问题】反应后溶液中溶质的成分是什么？【猜想假设】猜想Na2SO4、Na2CO3 猜想Na2SO4、Na2CO3、NaOH 猜想Na2SO4、H2SO4、Na2CO3 猜想Na2SO4、H2SO4 猜想Na2SO4上述猜想中，你认为不合理的是猜想_（填序号）。【实验探究】小鹏取少量该溶液于试管中，向其中滴加无色酚酞试液，发现溶液颜色无变化。据此，他认为猜想是正确的。你认为他的结论是_（填“合理”或“不合理”）的，理由是_。小明向盛有少量氧化铜粉末的试管中加入适量该溶液，振荡，溶液变蓝。该反应的化学方程式是_。【实验结论】根据上述实验探究，你认为猜想_（填序号）是正确的。【拓展应用】工厂与实验室的酸性废水必须处理至中性再排放，这样做的意义是_（答一点即可）。题二： 在上化学课时，小明同学听化学老师讲到，做蛋糕时常用到一种白色粉末状物质，它既能中和发酵过程中产生的酸，又能起发泡作用，这种白色粉末状物质是碳酸氢钠（NaHCO3）。他对此颇感兴趣，决定对其进行探究。于是他与化学兴趣小组的同学们一起进行如下探究：实验1：探究碳酸氢钠溶液的酸碱性，取少量新配制的碳酸氢钠溶液于洁净的试管中，用pH试纸测试溶液的pH为10，由此可知碳酸氢钠溶液呈_性。实验2：小明认为蛋糕膨胀，是由于制作过程中产生了大量的二氧化碳气体所致，他对二氧化碳的来源作了两种猜想：猜想：二氧化碳可能是由碳酸氢钠与面团中的酸性物质反应产生的；猜想：二氧化碳可能是由碳酸氢钠受热分解产生的。针对以上猜想，小明设计了以下实验，请你完成下列表格中的空白。实验步骤实验现象结论实验一取少量该白色粉末于试管中，加适量盐酸并把产生的气体通入澄清石灰水中猜想正确实验二有小水滴产生_猜想正确小结碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式是_。应用在炸油条时，通常在发酵后的面团中加入小苏打（NaHCO3）的目的是_。题三： 小丽在做饭时，发现很多因素都能影响食盐在水中溶解的速度。（1）从你能想到的可能影响食盐在水中溶解速率的因素中写出其中两项，并预测此因素对食盐溶解速率的影响：因素_；你的预测_。因素_；你的预测_。（2）从你所列的因素中选出一个，通过实验验证你的预测，写出你设计的实验方案。题四： 控制变量是科学探究的重要方法之一。小华同学实验中发现：把质量相等的不同物质放入同样一杯水中，有的溶解快，有的溶解多，有的溶解又快又多。是哪些因素影响着物质溶解的快慢与多少呢？请你参考下表硝酸钾的溶解度随温度的变化关系，以硝酸钾为例，选择一种可能影响硝酸钾溶解快慢的因素设计实验进行探究：温度()20304050607080溶解度(g)31.645.863.985.5110138168影响因素：_。实施方案：_。通过实验得出_。实验中，控制不变的因素是_。题五： 为了探究“影响双氧水制氧气的速率”的因素，某学习小组设计了下列实验，下列说法正确的是（）实验实验实验A对比实验和，可研究双氧水的质量分数对反应速率的影响B对比实验和，可研究双氧水的质量分数对反应速率的影响C对比实验和，可研究催化剂的种类对反应速率的影响D对比实验和，可研究催化剂的种类对反应速率的影响题六： 某同学为比较镁和铝的金属活动性强弱，将两块表面积相同并除去氧化膜的镁条、铝条分别与相同体积、相同质量分数的稀硫酸反应，测定两种金属与稀硫酸反应得到相同体积氢气所需要的时间。（1）实验前需用98%的浓硫酸配制10%的硫酸溶液。现有烧杯、玻璃棒、胶头滴管，还需要的仪器有_。（2）利用图甲中A、B仪器可以组装一套实验室测量氢气体积的装置，该装置导管的连接顺序是_。（3）图乙中量气管和水准管也可以用来测量氢气体积，为了准确地测量氢气体积，在读取量气管中液面读数的过程中，应注意_（填字母编号）。A读数时视线与凹液面最低处相平B读数前应上下移动水准管，待两管液面相平再读数C保持水准管静止，待水准管中液面不再上升时再读数 题七： 已知NaOH容易与空气中的CO2作用而变质。小军同学在实验室发现一瓶敞口放置的NaOH固体后，设计方案，对这瓶NaOH固体变质情况进行了如下实验探究：回答下列问题：上述实验操作的名称分别是：操作_，操作_。根据上述实验，可以确定该固体_变质(选填“已”或“未”)步骤中加过量氯化钙溶液的目的是_。若测得E的pH=7，则A的成分_，若测得E的pH7，则A的成分_。题八： 某小组同学用盐酸和氢氧化钙对酸和碱的中和反应进行探究，请你参与。甲同学向盛有氢氧化钙溶液的烧杯中加入盐酸，无明显现象。结论：两种物质未发生反应。乙同学向盛有氢氧化钙溶液（滴有几滴酚酞溶液）的试管中慢慢滴加盐酸，溶液由 色变为无色。结论：两种物质发生了反应。反应的化学方程式为 。大家认为乙的实验证明盐酸与氢氧化钙发生了中和反应。并对甲的实验继续探究。提出问题甲实验后的溶液中有什么溶质？作出猜想猜想一，只有CaCl2；猜想二，有CaCl2和Ca(OH)2；猜想三，有CaCl2和HCl。实验探究为验证猜想，丙同学设计了方案1和方案2，并按方案进行实验。实验结论丙认为猜想三正确。实验评价丙的实验操作和方案中有不足之处，其不足之处是 。大家讨论后通过方案3即证明了猜想三正确，其实验中应观察到的现象为 。实验拓展为节约资源和避免实验废液对环境污染，小组同学将方案1和方案3及甲实验后烧杯中剩余溶液混合（混合时未见明显现象），并对混合液中的盐分离回收。请将相关内容填入下表。题九： 化学小组的同学探究二氧化碳与氢氧化钠的反应，实验方案如下：题十： 步骤中气球鼓起的原因可能是_。（2）步骤中的操作是_，其目的是_。（3）步骤中发生的反应的化学方程式为_。（4）本实验的结论是_。学习碱的个性时，同学们在实验室中做“检测氢氧化钙性质”的实验，实验方案如图所示（说明：实验中使用的药品均为溶液）。请回答下列问题：（1）写出盐酸加入氢氧化钙中反应的化学方程式：_；在实验过程中，并没有观察到该反应的明显现象，请你写出一种能观察到变化发生的方法：_。（2）实验结束后，同学们将四支试管中的物质全部倒入废液缸中。为了处理废液废渣，首先对废液缸中物质的成分进行初步分析，过程如下图所示：由上述分析可知：固体A中一定含有碳酸钙和_。无色溶液B中使酚酞变红的物质是_。题十一： 某化学兴趣小组的同学用下图所示装置进行实验（装置气密性良好），先关闭止水夹，将足量的氢氧化钠溶液滴入烧瓶中，充分吸收掉二氧化碳后，再打开止水夹。（1）烧瓶中观察到的现象是_。（2）根据上述现象能否得出“二氧化碳与氢氧化钠发生了反应”的结论？原因是_。（3）实验结束后，兴趣小组提出新问题：烧瓶内液体的溶质可能是什么？【猜想】猜想：溶质只有氢氧化钠；猜想：溶质是氢氧化钠和氢氧化钙；你还需补充的猜想：溶质是_。【设计实验】请你为这三种猜想设计实验验证方案实验操作预期现象及结论题十二： 学校实验室的废液缸中收集了同学们在实验室制取CO2后残留的废液。小红同学想探究废液中溶质的成分，请你一同参与探究并回答下列问题。【提出问题】废液中的溶质是什么物质?【作出猜想】小红认为废液中溶质只有CaCl2。你认为还可能含有的溶质是_(填化学式)。【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。【实验与结论】小红分别取少量该废液和CaCl2溶液加入到两支试管中，并向其中分别滴入无色酚酞试液作对比实验，结果两试管中溶液均无色，于是小红认为自己的猜想是正确的。你认为小红的实验_(填“能”或“不能”)证明她的猜想，理由是_。如果要证明你的猜想是正确的，除碳酸盐外你选择的试剂是_，实验中可以看到的现象是_。拓展与应用若实验证明你的猜想是正确的，要想使处理后的废液只有CaCl2溶液，应向废液中加入过量的_，反应完成后过滤。通过以上探究，你认为实验室的废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害是_(写一条)。实验探究经典精讲题一： 【猜想假设】【实验探究】（1）不合理 无色酚酞试液遇酸性或中性溶液均不变色（2）CuO+H2SO4=CuSO4+H2O【实验结论】【拓展应用】防止污染水体或防止腐蚀铁质下水道等（其他合理答案均可）解析：这是一道实验探究题，主要考查了实验探究的一般过程。由于H2SO4 能与Na2CO3发生化学反应，它们不能共存，因此猜想是不合理的；由于酚酞在酸性或中性条件下都是无色的，根据溶液不能使无色酚酞溶液变色判断，它一定是中性溶液Na2SO4是错误的，还有可能是猜想Na2SO4、H2SO4；在猜想的物质中氧化铜粉末只与硫酸反应，所以反应的化学方程式就是CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；工厂与实验室的酸性废水必须处理至中性再排放，是因为防止它污染水源或腐蚀金属管道等。题二： 实验1：碱实验一：实验现象：有气泡产生且澄清石灰水变浑浊（或澄清石灰水变浑浊）实验二：实验步骤：取少量该白色粉末于试管中加热，并把生成的气体通入澄清石灰水中实验现象：澄清石灰水变浑浊小结：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2应用：中和面团发酵过程中产生的酸，并产生二氧化碳气体使油条疏松多孔。（答案合理均可）解析：实验测得碳酸氢钠溶液的pH为10，由于pH大于7，可知碳酸氢钠溶液显碱性；在完成实验2的探究时，应结合猜想，实验一的步骤、实验二的现象进行综合分析，由于碳酸氢钠与稀盐酸反应会产生二氧化碳气体，且二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以实验一应该观察到有气泡产生澄清石灰水变浑浊；根据猜想可知，实验二做的是碳酸氢钠受热分解的实验，所以其设计的实验步骤应该为：取少量白色粉末于试管中加热，并使产生的气体通入澄清石灰水中，观察到了有小水滴产生以外还应该观察到澄清石灰水变浑浊的现象；在碳酸氢钠与稀盐酸反应与碳酸钠与稀盐酸的反应相似，也生成氯化钠、水和二氧化碳；综合以上信息可以推知，在炸油条时，加入小苏打的目的主要有两个：一是为了中和面团发酵产生的酸，二是碳酸氢钠与酸反应产生二氧化碳使油条疏松多孔。题三： （1）温度；温度越高溶解越快食盐颗粒大小；颗粒越小溶解越快（2）设计的方案为：问题：温度对食盐溶解速率的影响。步骤：取大小、质地相同的两个烧杯，贴上标签A、B；在两个烧杯中各加入30mL温度相同的蒸馏水；再在两个烧杯中同时各加入3g食盐；A烧杯用酒精灯加热，B烧杯处于常温中。现象：A烧杯中的食盐比B烧杯中的食盐溶解得快。结论：影响食盐在水中的溶解速率的因素之一是温度，温度升高，食盐在水中的溶解速率快。解析：影响固体物质在水中的溶解速率的因素有很多，如温度、固体颗粒大小、是否搅拌等。在研究这些影响因素时，要有变量控制的思想。题四： 温度 取两只小烧杯，分别加入2克硝酸钾；在其中一只烧杯中倒入10mL冷水，另一只烧杯中倒入10mL热水 硝酸钾在热水溶解快，在冷水中溶解慢；硝酸钾和水解析：观察图表可知影响硝酸钾的溶解度的是温度；既然影响硝酸钾的溶解度的是温度，我们可设计如下实验：取两只小烧杯，分别加入2克硝酸钾；在其中一只烧杯中倒入10mL冷水，另一只烧杯中倒入10mL热水；通过实验可知，硝酸钾在热水溶解快，在冷水中溶解慢；实验中一定要保持硝酸钾和水的质量不变。题五： B解析：对比实验和，采用的催化剂种类不同，即反应条件不相同，无法研究双氧水的溶质质量分数对反应速率的影响；对比实验和，二氧化锰的质量相同，双氧水的体积相同，反应条件相同，但双氧水的溶质质量分数不同，可研究双氧水的质量分数对反应速率的影响；对比实验和，双氧水体积相同但溶质质量分数不同，即条件不同，所以无法研究研究催化剂的种类对反应速率的影响；对比实验和，催化剂种类及质量均相同，所以无法研究催化剂的种类对反应速率的影响。故选B。题六： （1）量筒 （2）b接c （3）AB解析：（1）稀释浓溶液需要的步骤：计算、量取（用量筒、胶头滴管）、稀释（烧杯、玻璃棒）；（2）氢气进入从a进入A装置，在液面上形成气压，将其中的水压入量筒，根据量筒内水的体积即得氢气的体积，应该b接c；（3）为了准确地测量氢气体积，在读取量气管中液面读数的过程中，读数时视线与凹液面最低处相平，读数前应上下移动水准管，待两管液面相平再读数，保持所量气体的压强与大气压强一样。题七： 溶解 过滤 已 使碳酸钠（或碳酸根离子）沉淀完全 碳酸钠；氢氧化钠和碳酸钠解析：固体溶解于水得到溶液，不溶性的固体和液体分离需采用过滤的方法；NaOH变质是氢氧化钠与空气中的二氧化碳发生了化学反应（2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O），Na2CO3与稀盐酸能够反应产生二氧化碳气体，图中显示，向样品溶于水得到的溶液中加入稀盐酸后产生气体（反应），说明该氢氧化钠固体样品已经变质；由于氢氧化钠和碳酸钠都具有碱性，故需将Na2CO3转化为溶液呈中性的盐后（CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl），才能检验是否含有氢氧化钠；若测得E的pH=7，则说明氢氧化钠已全部变质，其成分为碳酸钠；若测得E的pH7，说明该氢氧化钠固体样品中仍有未变质的氢氧化钠，即氢氧化钠部分变质，其成分为氢氧化钠和碳酸钠。题八： 红 Ca(OH)2+2HCl= CaCl2+2H2O 方案1中pH试纸的操作不对；方案2中加入AgNO3溶液产生白色沉淀说明溶液中有Cl-，并不能说明溶液中一定有CaCl2 先有气体产生，后有白色沉淀产生解析：由于氢氧化钙与盐酸发生的中和反应无明显现象，因此可借助酚酞试液充当该反应的“裁判”，先向氢氧化钙溶液中滴加无色酚酞试液，溶液会变成红色，然后再向变红的氢氧化钙溶液中滴加稀盐酸，当溶液由红色恰好变为无色时，表明氢氧化钙与盐酸恰好完全中和，反应的化学方程式为：Ca(OH)2+2HCl= CaCl2+2H2O；方案1中，将pH试纸直接浸入待测液中的操作不正确，这样会导致pH试纸因浸泡而发生颜色的变化，增大测量误差；方案2中，能够与AgNO3溶液发生化学反应产生白色沉淀的物质可以是HCl，也可以是氯化物（即溶液中有Cl-的物质），因此并不能得出溶液中一定有CaCl2的实验结论；另外，也可用向样品溶液中加碳酸钠溶液的方法，验证甲实验后的溶液中含有CaCl2和HCl（猜想三），若先有气体产生，后有白色沉淀产生Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2、CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl，则可证明猜想三正确；方案1所得溶液与甲实验后烧杯中剩余的溶液的成分一致（含有CaCl2和HCl），方案3将CaCl2和HCl转化NaCl，则将以上溶液混合后，溶液中含有的盐是CaCl2和NaCl，可通过向其中加入适量Na2CO3的方法，将其中的CaCl2先全部转化为碳酸钙沉淀和NaCl，经过滤、蒸发可得到NaCl；然后向滤渣中加入稀盐酸（CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2），将CaCO3全部转化为CaCl2，从而实现两种盐的分离。题九： (1)氢氧化钠吸收二氧化碳，使装置内压强减小，气球鼓起 （2）向外拉注射器3；验证步骤反应后裝置中的CO2已被完全吸收 （3）CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O （4）CO2能与NaOH反应解析：本题通过检验生成物的存在来验证化学反应的发生。明确实验所设计步骤的目的是解决此类试题的关键。步骤的目的是将二氧化碳和氢氧化钠混合，步骤的目的是要验证原装置中二氧化碳是否被完全吸收，步骤、的目的是证明碳酸钠的生成，进而证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。题十： Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O；先往氢氧化钙中滴入12滴无色酚酞试液（或紫色石蕊试液） 氢氧化铁或Fe(OH)3 一定有碳酸钠，可能有氢氧化钠解析：盐酸能与氢氧化钙发生中和反应生成氯化钙和水，该反应过程无明显现象发生，可借助指示剂（无色酚酞试液或紫色石蕊试液）；向无色溶液B中加入无色酚酞试液后变为红色，说明溶液B显碱性，根据题中提供的药品可以推断出能与盐酸反应产生无色气体的一定是可溶性的碳酸盐，则红色溶液C中一定含有碳酸钠，可能含有碳酸钠与氢氧化钙反应产生的氢氧化钠，则C溶液中一定不含钙离子，故红褐色固体A中一定含有碳酸钙和氢氧化铁。题十一： （1）澄清石灰水倒吸入烧瓶，烧瓶中溶液变浑浊 （2）不能，也可能是二氧化碳溶于水造成的 （3）氢氧化钠和碳酸钠实验操作预期现象及结论从烧瓶内取少量反应后的澄清溶液（或液体）两份，一份加入少量澄清石灰水，另一份加入碳酸钠溶液若加入澄清石灰水后有沉淀生成，则溶质是氢氧化钠和碳酸钠；若加入碳酸钠后有沉淀生成，则溶质是氢氧化钠和氢氧化钙；若加入二者后均无明显现象，则溶质是氢氧化钠。解析：（1）运用二氧化碳和氢氧化钠反应后烧瓶中的压强减小解答；（2）运用打开止水夹水进入烧瓶说明烧瓶中二氧化碳和氢氧化钠发生了反应或二氧化碳溶于水造成的解答；（3）运用氢氧化钠不能和澄清的石灰水反应，碳酸钠和澄清的石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠解答。题十二： HCl 不能；因为盐酸显酸性不能使酚酞试液变色紫色石蕊试液(或锌粒或CuO等)溶液变成红色(或冒出气泡或黑色固体溶解溶液由无色变成蓝色)；拓展应用碳酸钙 腐蚀铁制品下水道解析：实验室用稀盐酸和碳酸钙制取CO2,若稀盐酸过量则溶液中溶质应该是CaCl2和HCl混合物；探究溶液中是否有HCl，可根据酸的性质设计实验。如用紫色石蕊试液或活泼金属或难溶性的金属氧化物来检验盐酸的存在,若要除去溶液中的HCl且使溶液呈中性，不引入新杂质,应该用过量的CaCO3（CaCO3难溶于水）；含有HCl废液倒入下水道会腐蚀铁制下水道（铁能与稀盐酸反应）。
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