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化學 專題六實驗探究題 四川專用 1 科學探究的步驟 提出問題 猜想與假設(shè) 實驗設(shè)計 收集證據(jù) 得出結(jié)論 反思與評價 表達與交流 2 科學探究的分類 常見的實驗探究試題從內(nèi)容上可以分為以下四類 成分探究 性質(zhì)探究 條件探究 制備探究 3 探究實驗的基本要求 明確實驗?zāi)康?選擇合適的藥品 儀器裝置 按合理的步驟進行實驗 全面 準確記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象 對實驗現(xiàn)象 數(shù)據(jù)進行合理分析 推理 歸納 得出結(jié)論 拓展及應(yīng)用要緊扣題意 4 實驗方案的評價以批判的思維方法對所設(shè)計的實驗方案 實驗方法 裝置設(shè)計從某角度否定 排除不合理或可行但不是最優(yōu)的方法 選擇 創(chuàng)新更好的方法 實驗評價的原則 1 理論正確 設(shè)計方案一定要符合化學變化規(guī)律和實驗原理 2 操作可行 3 經(jīng)濟合理 4 推理嚴密 5 保護環(huán)境 對裝置設(shè)計題主要評價裝置設(shè)計原理是否科學 實驗操作步驟是否合適 儀器排列順序是否合理 對實驗方案評價關(guān)鍵看實驗途徑是否合理 成分探究 例1 2016 綿陽 子琛做 將濃硫酸滴到一小塊布上 的實驗 發(fā)現(xiàn)生成的炭上冒 白煙 推測炭能與濃硫酸反應(yīng) 欲探究其生成物成分 通過簡單分析及實驗確定無H2和O2 因此繼續(xù)進行如下探究 查閱資料 SO3能被濃硫酸及水吸收 SO2性質(zhì) 能使品紅溶液褪色 能被高錳酸鉀溶液吸收 能使澄清石灰水變渾濁 CO可與PdCl2溶液反應(yīng) PdCl2 CO H2O Pd 黑 2HCl CO2 CO不與KMnO4溶液反應(yīng) 提出猜想 生成物的成分可能為 H2O CO SO2 H2O CO2 SO2 H2O CO CO2 SO2 實驗驗證 子琛設(shè)計了如下實驗 分析討論 1 請根據(jù)實驗?zāi)康?按氣流從左到右的方向?qū)嶒瀮x器組裝完整 A D 2 裝置E中所加藥品是 作用是 3 裝置C中試管 的作用是除去SO2氣體 則試管 中品紅溶液的作用是 4 若D中澄清石灰水變渾濁 發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為 5 實驗結(jié)束后 從實驗安全角度考慮 清洗裝置A中試管時不能直接向其中加水沖洗 原因是 實驗結(jié)論 實驗觀察到的部分現(xiàn)象是 B中未見黑色沉淀 則猜想正確 寫出炭與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)的化學方程式 解析 分析討論 1 根據(jù)題中所給物質(zhì)的性質(zhì) 氯化鈀能與一氧化碳反應(yīng) 故裝置B用來驗證生成物有無一氧化碳氣體 根據(jù)品紅能與二氧化硫反應(yīng) 且高錳酸鉀溶液能吸收二氧化硫氣體 故裝置C用來驗證二氧化硫氣體并吸收二氧化硫氣體 根據(jù)三個猜想中都有水蒸氣 故可推測E裝置是用來驗證產(chǎn)物中是否有水蒸氣 驗證水蒸氣一般用無水硫酸銅 驗證物質(zhì)成分時要先驗證是否有水 以防止再生成的水產(chǎn)生干擾 故A裝置先連接E裝置 根據(jù)一氧化碳與氯化鈀反應(yīng)能生成二氧化碳 故驗證二氧化碳要在驗證一氧化碳之前 由此可得出正確的順序是 A E C D B 2 由以上分析可知E中的藥品作用是驗證產(chǎn)物中是否有水 故應(yīng)選用無水CuSO4 3 C裝置中第一個試管中的品紅是為了驗證產(chǎn)物中是否有二氧化硫氣體 二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁 故驗證二氧化碳之前要將二氧化硫氣體除凈 所以C裝置中的高錳酸鉀是用來吸收二氧化硫氣體的 第三個試管中的品紅顯然是為了檢驗二氧化硫是否被除凈了 4 二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁 二者反應(yīng)的化學方程式為 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 5 濃硫酸遇水放出大量熱 試管中有濃硫酸剩余 向濃硫酸中加水放出大量的熱 會使液體飛濺 實驗結(jié)論 由B中未見黑色沉淀 說明生成物中沒有一氧化碳 故猜想II正確 根據(jù)猜想II的生成物書寫炭和濃硫酸反應(yīng)的化學方程式為 C 2H2SO4CO2 2SO2 2H2O 性質(zhì)探究 例2 2016 遂寧 某化學興趣小組的同學在實驗室發(fā)現(xiàn)以前用的一瓶氫氧化鈉溶液忘記蓋瓶塞 他們?nèi)∵@種氫氧化鈉溶液少量于試管中 再逐滴加入稀鹽酸 觀察到有氣泡產(chǎn)生 小組中有同學斷定 這瓶氫氧化鈉溶液已經(jīng)變質(zhì) 輔導(dǎo)老師肯定了該同學的看法 又有同學提出 所用氫氧化鈉溶液是否完全變質(zhì) 興趣小組的同學在輔導(dǎo)老師的鼓勵下又進行了如下的實驗探究 提出問題 氫氧化鈉溶液是否完全變質(zhì) 進行猜想 1 該氫氧化鈉溶液部分變質(zhì) 2 該氫氧化鈉溶液全部變質(zhì) 查閱資料 氯化鋇溶液呈中性 設(shè)計并進行實驗 結(jié)論 該小組同學所用的氫氧化鈉溶液是 填 部分 或 全部 變質(zhì) 反思 氫氧化鈉溶液露置于空氣中容易變質(zhì) 反應(yīng)的化學方程式為 解析 本題考查氫氧化鈉和碳酸鈉的性質(zhì) 設(shè)計并進行實驗 氫氧化鈉變質(zhì)的原因是和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉 探究氫氧化鈉的變質(zhì)程度 其實就是證明碳酸鈉溶液中是否含有氫氧化鈉 而兩者相似的性質(zhì)是水溶液都呈堿性 都能使酚酞試液變紅 所以如果氫氧化鈉是部分變質(zhì) 則在使用酚酞試液證明氫氧化鈉存在前 應(yīng)先排除碳酸鈉的干擾 所以步驟 1 中加入過量的氯化鋇一方面是證明碳酸鈉的存在 氯化鋇和碳酸鈉反應(yīng)生成白色的碳酸鋇沉淀 另一方面是除去碳酸鈉 碳酸鈉溶液也呈堿性 保證步驟 2 的證明有實際意義 結(jié)論 該小組同學所用的氫氧化鈉溶液是部分變質(zhì) 反思 氫氧化鈉溶液露置于空氣中容易變質(zhì) 氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水 化學方程式為 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O 答案 設(shè)計并進行實驗 白色沉淀氫氧化鈉 結(jié)論 部分 反思 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O 方法指導(dǎo) 合理設(shè)計實驗 科學地進行實驗 分析實驗 是得出正確實驗結(jié)論的前提 因此要學會設(shè)計實驗 進行實驗 分析實驗 為學好化學知識奠定基礎(chǔ) 條件探究 例3 2015 成都 某小組在學習 二氧化碳制取的研究 課題時 探究了二氧化碳氣體的收集方法 查閱資料 通常狀況下 1體積水約能溶解1體積二氧化碳 所得溶液pH約為5 6 提出問題 二氧化碳能不能用排水法收集 實驗設(shè)計與操作 實驗一 在通常狀況下 測定二氧化碳溶于水所得溶液pH 判斷二氧化碳在水中的溶解度 1 甲裝置中反應(yīng)的化學方程式是 2 實驗時 需先將甲裝置中的空氣排盡 其操作是 開啟彈簧夾 關(guān)閉彈簧夾 打開活塞 滴加稀鹽酸至空氣排盡 檢驗空氣已排盡的方法是 3 關(guān)閉K1 打開K2 K3 待丙裝置中收集半瓶氣體時 關(guān)閉活塞K2和K3 充分振蕩丙裝置 然后用pH計測得如下數(shù)據(jù) 分析可知 在丙和丁裝置中所溶解二氧化碳的體積 填 大于 小于 或 等于 丙和丁裝置中溶液的總體積 4 實驗中 乙裝置的作用是 若沒有乙裝置 則測出的溶液pH會 實驗二 在通常狀況下分別測定排空氣法和排水法收集的氣體中氧氣的體積分數(shù) 從而得到二氧化碳的體積分數(shù) 5 用氧氣測量儀測得收集的氣體中氧氣體積分數(shù)隨時間的變化關(guān)系如圖 起始時氧氣的體積分數(shù)都以21 計 則最終兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分數(shù)較大的是 填 排空氣 或 排水 法 兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分數(shù)的差值是 結(jié)論與反思 6 由實驗一 二分析 你認為二氧化碳 填 能 或 不能 用排水法收集 能減少二氧化碳在水中溶解度的措施是 寫一條即可 解析 本題考查實驗探究二氧化碳的收集方法 實驗設(shè)計 步驟 方案等有關(guān)知識 考查考生理解及運用知識分析問題 解決問題的能力 難度較大 1 甲裝置中的藥品是石灰石和稀鹽酸 所以方程式為CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 2 可以通過甲裝置中生成的二氧化碳氣體排盡甲裝置中的空氣 需要打開彈簧夾K1 關(guān)閉K2 K3 檢驗裝置甲中的空氣已排凈 即檢驗二氧化碳已充滿錐形瓶 方法是將燃著的木條靠近K1的導(dǎo)管口 若木條熄滅 則證明空氣已經(jīng)排凈 3 根據(jù) 查閱資料 中信息 1體積的水溶解1體積的二氧化碳 所得溶液的pH約為5 6 丁裝置中溶液的pH為6 5 說明溶解的二氧化碳的體積小于水的體積 丙裝置內(nèi)溶液的pH為5 6 說明溶解的二氧化碳體積和水的體積相等 又因為水溶解二氧化碳后 溶液體積幾乎不變 所以丙和丁裝置中水所溶解的二氧化碳的體積小于丙和丁裝置中溶液的總體積 4 實驗中用到了藥品稀鹽酸 鹽酸具有揮發(fā)性 會揮發(fā)出少量的氯化氫 氯化氫易溶于水 所以乙裝置是用來除去氯化氫氣體的 若沒有除去氯化氫 它溶于水形成鹽酸 酸性較強 使溶液的pH變小 影響實驗效果 5 根據(jù)實驗二圖示分析 因為排水法收集到的氣體中氧氣的體積分數(shù)較小 所以排水法收集的氣體中二氧化碳的體積分數(shù)較大 兩種方法收集的氣體中 氧氣的體積分數(shù)差值為5 8 2 5 3 3 空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21 所以二氧化碳的體積分數(shù)的差值為3 3 21 15 7 6 由實驗一和實驗二分析 當二氧化碳產(chǎn)生的速率遠大于在水中的溶解速率時 或溶液達到飽和狀態(tài)時 二氧化碳能用排水法收集 氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小 隨著壓強的增大而增大 振蕩也可以加快氣體的溶解 所以減少二氧化碳氣體在水中溶解的措施是不振蕩或用熱水收集等 答案 1 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 2 K1K2 K3將燃著的木條放在K1導(dǎo)管口處 若木條熄滅則空氣已經(jīng)排盡 3 小于 4 吸收二氧化碳中的HCl氣體偏小 5 排水15 7 6 能不振蕩攪拌 或用熱水 方法指導(dǎo) 根據(jù)反應(yīng)的原理來分析解答 本考點主要考查了氣體的制取裝置和收集裝置的選擇 同時也考查了化學方程式的書寫 溶液的酸堿性等 綜合性比較強 要記憶有關(guān)的知識點 并理解應(yīng)用 本考點是中考的重要考點之一 主要出現(xiàn)在實驗題中