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题型突破六

题型突破（六）

实验探究题

题型训练

题型1　探究物质的性质或变化规律

1．[2017·肥西]二调在中学所学的化学反应中，有很多反应没有明显现象。

某探究小组想通过实验来证明CO2与NaOH溶液确实发生了反应，他们进行了以下探究。

[查阅资料]通常状况下，1体积水能溶解1体积二氧化碳。

[设计实验]甲同学设计了三个实验进行验证，请你帮他完成下列实验报告。

实验操作

实验现象

实验结论

及解释

①

氢氧化钠溶液可以与CO2反应，反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

②

________________________________________________________________________

氢氧化钠溶液可以与CO2反应　　

③

洗气瓶中的溶液为氢氧化钠溶液或澄清石灰水（均为200mL）

A、B均无明显变化

氢氧化钠溶液可以与CO2反应。

B中盛放的溶液是________

[反思交流]

（1）实验①由于甲同学选用的仪器不当，导致未能观察到明显现象，乙同学将甲同学的广口瓶替换成____________，看到了____________的现象，证明CO2可以与NaOH溶液反应。

丙同学认为乙同学的改进实验仍然存在缺陷，应增加一个对比实验，证明CO2确实可以与NaOH溶液发生反应，该对比实验所用的试剂是______________________________。

（2）请判断③中V________（填“＞”“＜”或“＝”）200mL，理由是________________________________________________________________________。

[实验结论]通过实验探究，证明了氢氧化钠溶液可以与二氧化碳反应。

2．小明家中有一个水草培养缸，爸爸购买了一台专业供给水草培养缸二氧化碳的仪器。

小明学习了实验室制取二氧化碳的方法后，对此产生了浓厚的兴趣。

[查阅资料]①市售二氧化碳发生器所用药品主要是柠檬酸和小苏打；

②柠檬酸和盐酸等酸一样具有酸的通性；

③实验室制取二氧化碳选用的药品是块状大理石和稀盐酸。

[提出问题]实验室为什么不选用小苏打或碳酸钙粉末制取二氧化碳呢？

[实验探究]小明做了图Z6－6中三组对比实验，实验中均选取相同质量的固体，相同质量、相同溶质质量分数的盐酸。

实验中发现各试管中均产生气泡，且A、C、F中反应更加剧烈。

请回答下列问题。

图Z6－6

（1）试管D中发生反应的化学方程式是________________________________。

（2）甲、乙实验均证明了________________影响反应剧烈程度，你还知道______________也会影响到反应剧烈程度。

（3）E装置还能用于实验室制取氢气，收集一瓶干燥的该气体常采用__________________法，点燃氢气前需进行的操作是______________。

[作出结论]小苏打或碳酸钙粉末与盐酸反应太快，不便于控制反应。

[拓展应用]

（4）小明不仅通过实验解决了自己的疑惑，还自己动手制作了简易二氧化碳发生器，如图Z6－7所示，其中输液管中调节器起到的作用是____________________________。

　图Z6－7

（5）通过实验，小明了解了知识的学习一定要灵活，不能僵化。

例如测定空气中氧气含量实验中将红磷换为木炭，相应的将广口瓶中的液体换为饱和________，仍然能成功测定氧气的体积分数。

3．[2017·房山]一模同学们发现新鲜的苹果汁在空气中放置一段时间后会变色，仿佛铁生锈一样。

于是，研究性小组同学设计并进行实验，探究苹果汁变色的原因。

[查阅资料]

a．苹果汁中含有0.001%的二价铁物质，同时也含有多酚类物质，多酚可与空气中的氧气反应变为褐色。

b．二价铁在空气中或与浓硝酸反应都能变为三价铁，且三价铁的溶液为黄色。

c．硫氰化钾（KSCN）溶液变色规律：

药品

二价铁溶液

三价铁溶液

KSCN溶液

不变色

变为红色

[猜想与假设]

Ⅰ.苹果汁变色与苹果中的铁元素有关。

Ⅱ.苹果汁变色是苹果汁中的多酚物质与空气中的氧气反应的结果。

[进行实验]

编号

实验操作

实验现象

实验1

②中未出现明显变化

③________

实验2

分别放置于空气中一段时间（如下图所示）

试管

编号

1min

10min

24h

①

黄褐色

褐色

深褐色

②

无明显

变化

无明显

变化

无明显

变化

③

略有些

黄色

浅黄

黄色

实验3

________

[解释与结论]

（1）实验1验证了苹果汁中含有二价铁物质。

在该实验中③的现象是______________。

（2）实验2的②中FeSO4溶液溶质的质量分数为________%，该实验得出的结论是________________________________。

（3）验证猜想Ⅱ成立的实验3的操作及现象分别是________________________________、___________。

[反思与评价]（4）写出一种防止苹果汁变色的方法：

______________。

4．[2017·广安]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______________。

图Z6－8

[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Z6－8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，观察到烧杯内壁有水珠。

（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________________________________________________________________________。

（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。

①他们猜想的依据是________________。

②请设计实验，检验反应后的固体产物是NaOH或Na2CO3，并完成下表。

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。

序号

实验操作

预期现象

结论

Ⅰ

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，滴加足量________，振荡，静置

产生白色沉淀

产物含

Na2CO3

Ⅱ

取Ⅰ操作后的上层清液于试管B中，滴加酚酞溶液

__________

产物不含

NaOH

5.铁生锈探秘

为探究铁生锈的原因，化学兴趣小组的同学进行了如图Z6－9所示的四个实验，实验结果显示：

B、D实验中铁生锈了，而A、C实验中没有明显的现象。

仔细分析这4个实验，回答下列问题。

铁生锈实验

图Z6－9

（1）评价方案

对照实验指除了一个变量外，其他的量都保持不变的实验。

该实验方案中采用了对照实验方法。

请指出其中的对照实验（填“A”“B”“C”或“D”实验代号）和变量。

第①组对照实验：

________，变量：

________。

第②组对照实验：

________，变量：

________。

第③组对照实验：

________，变量：

________。

（2）解释数据

实验时，每隔一段时间测量导管内水面上升的高度，结果如下表所示（表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm）：

时间/h

编号

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.3

0.8

2.0

3.5

0.4

1.2

3.4

7.6

9.5

9.8

导致B、D实验装置中导管内水面上升的原因是____________________________________________。

（3）获得结论

根据本实验，你认为导致铁生锈的物质有______________；能加快铁生锈的物质是________。

6．某化学兴趣小组的同学，为了比较金属R与铁、铜的金属活动性强弱，进行如下探究活动：

[查阅资料]铁的活动性比铜强。

[进行猜想]对三种金属的活动性顺序作出如下猜想：

猜想一：

R>Fe>Cu；猜想二：

__________；猜想三：

Fe>Cu>R。

[收集证据]为了验证哪一种猜想成立，甲、乙、丙三位同学分别展开实验探究。

主要操作

主要现象

实验结论

甲

将打磨好的R丝插入盛有硫酸铜溶液的试管中

________________________________________________________________________

_______________________________________________________________

猜想一正确

乙

将粗细相同打磨好的R丝、铁丝，分别插入体积和溶质质量分数都相同的稀盐酸中

R丝表面产生气泡速率比铁丝表面产生气泡速率________（填“快”或“慢”）

丙

将粗细相同打磨好的R丝、铁丝，分别在空气中点燃

R丝在空气中剧烈燃烧，铁丝在空气中__________________________________________

写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式：

_________________________________________________________。

[交流反思]三位同学交流讨论后认为，比较金属活动性强弱的方法有多种。

[归纳总结]他们总结得出比较金属活动性强弱的常见方法有：

（1）金属与氧气反应的难易和剧烈程度；

（2）金属与酸溶液是否反应或反应的剧烈程度；

（3）金属与______________是否反应。

7．[2017·无锡]根据图Z6－10中实验装置，回答有关问题。

图Z6－10

（1）图中标有①的仪器名称：

__________。

（2）实验室用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，选用的发生装置是________（填字母），装入药品前应进行的操作是__________________。

若要收集干燥的二氧化碳，需将发生装置与装置E和装置________________________________________________________________________（填字母）相连，其中装置E内的试剂是__________，气体应从导管________（填“a”或“b”）端通入。

（3）在2017年江苏省中学化学创新实验调演中，李彬老师设计了“氢氧焰”的实验装置如图Z6－11所示：

图Z6－11

利用氢气与氧气的发生装置制取并储存纯净的气体于气球中。

A瓶中硫酸铜溶液的作用是________，B瓶中产生气体的化学方程式为________________。

通过玻璃活塞K1、K2分别有序控制氧气和氢气的流量，先后进行如下操作：

①关闭K2，打开K1，通入氧气，将带火星的木条置于三通管口处，观察到________________，说明氧气具有助燃性。

将燃着的木条移开，管口处无火焰。

②关闭K1，打开K2，通入氢气，将燃着的木条置于三通管口处，管口处有火焰。

移去燃着的木条，氢气安静地燃烧，说明氢气具有可燃性，该反应的化学方程式为______________________________________。

把铁片放在火焰上一段时间，铁片呈红热状。

打开K1，通入氧气，铁片迅速熔断被切割，由此得出的结论是____________________________。

8．不少同学都被蚊虫叮咬过，感觉又疼又痒。

同学们从化学课上知道：

蚊虫叮咬时能在人的皮肤内分泌出蚁酸（CH2O2）刺激皮肤。

课外兴趣小组同学决定对蚁酸进行探究。

[查阅资料]相同浓度不同种的酸，在相同条件下，发生反应越剧烈，酸性越强。

[实验探究一]探究蚁酸的酸性。

（1）向盛有蚁酸溶液的试管中滴加紫色石蕊溶液，观察到溶液的颜色变成________色，说明蚁酸显酸性。

[实验探究二]探究蚁酸分解的两种产物。

（2）小芳同学根据蚁酸中含有________元素，推测出生成物中含有水。

（3）另一种生成物是气体，小敏提出两种猜想：

猜想①：

该气体是CO2。

猜想②：

该气体是________。

他们将蚁酸分解产生的气体通过如图Z6－12所示装置（铁架台已略去），观察现象。

图Z6－12

Ⅰ.实验时装置A中无明显变化，则猜想①______________（填“成立”或“不成立”）。

Ⅱ.若猜想②成立，则装置B中的现象是____________________。

（4）当你被蚊虫叮咬后，在叮咬处涂抹一些物质可减轻疼痒。

下列物质中，你不会选择的是________。

A．氨水B．食醋C．肥皂水D．苏打水

（5）小华同学用pH试纸测定等浓度的蚁酸和稀盐酸，发现稀盐酸的酸性比蚁酸的酸性强。

请你设计另一个实验方案比较二者的酸性强弱，写出你的方案：

________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

9．[2017·苏州]为了探究相同条件下同种溶质在不同溶剂中的溶解性，某兴趣小组同学进行如下两组实验。

（本实验所用汽油与KMnO4、碘均不发生化学反应）

[实验1]KMnO4晶体在不同溶剂中的溶解实验。

根据实验步骤、实验操作图示填写相关实验现象。

实验步骤

实验操作图示

实验操作及现象

步骤1

振荡后静置

（1）A试管中晶体全部溶解，溶液呈________________________________________________________________________色；

B试管中晶体不溶解，汽油不变色

步骤2

将步骤1中A试管内溶液倒入B试管中，振荡后静置；

（2）B试管中观察到的现象为_____________________________

[实验2]碘在不同溶剂中的溶解实验。

根据实验操作图示回答相关问题。

实验

操作

图示

实验结

论或

解释

（3）由上图Ⅱ所示现象可知：

碘________（填“不”“微”或“易”）溶于水

（4）图Ⅲ所示试管中液体分层。

上层紫红色溶液的名称是______________。

说明碘在汽油中溶解性比在水中________（填“强”或“弱”）

[反思与应用]（5）①碘易溶于酒精，若[实验2]中汽油用酒精代替，振荡后静置，最终所得液体________（填“分层”或“不分层”）。

②“从稀碘水中提取碘”是“海带提碘”工艺中的一个重要步骤，其原理类似[实验2]中第二步操作，工业实际生产时使用其他挥发性液体代替汽油，这种挥发性液体必须具备的条件是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

10．[2017·徐州]某班学生在老师指导下探究铁与水蒸气的反应。

图Z6－13

（1）按图Z6－13装好药品、连好装置（夹持仪器已略去）。

其中A装置的作用是____________。

（2）加热一段时间后，灰色铁粉逐渐变黑，吹泡器连续吹出气泡，且气泡向上飞起；用燃着的木条靠近气泡，能产生爆鸣。

该气体燃烧的化学方程式是___________________________________________。

（3）同学们讨论后认为：

铁与水蒸气反应生成的固体是“铁的一种氧化物”，玻璃管内的黑色固体中还可能含有“过量的铁”。

[查阅资料]铁有三种氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4），其中FeO接触到空气会立即由黑色变为红棕色；铁的三种氧化物都不与硫酸铜溶液反应。

[实验探究]

实验步骤

实验现象

实验结论

倒出玻璃管中黑色固体，平铺于白纸上

黑色固体不变色

黑色固体中一定没有________（填物质名称）

取上述黑色固体少许，装入试管，加入足量________溶液

________，且有红色固体出现

黑色固体中一定含有__________________________________________________

[探究结论]铁与水蒸气发生置换反应，有关的化学方程式是____________________________________________________________________________________。

[拓展创新]同学们利用微型仪器“长柄V形玻璃管”改进了图Z6－13所示装置，设计出图Z6－14所示装置，并分别选用湿棉花、湿粉笔、芦荟叶、芭蕉茎、氢氧化镁、氢氧化铜等作为供水剂，实验都获得成功。

图Z6－14

①改进前后两装置相比，改进后装置有很多优点，请你写出一条：

________________________________________________________________________。

②分析上述供水剂的供水原理，其中正确的是________（填字母）。

A．疏松、多孔的物质，有良好的吸水和保水性能

B．新鲜的富水植物，在受热时水分容易释放出来

C．本身不含水的固体物质，不能用作供水剂

11．[2017·威海]探究白酒燃烧的奥秘

在诊所里，小华同学看到老中医用“酒火疗法”为患者治疗，发现白酒竟然能够被点燃。

老中医告诉她：

只有酒精体积分数较大（即度数较高）的白酒才能被点燃。

好奇并喜欢探究的小华用体积分数为75%的酒精溶液（指每100mL酒精水溶液中含75mL酒精）代替白酒进行了系列探究。

[提出问题]能被点燃的酒精溶液的最小体积分数是多少？

[查阅资料]①酒精（C2H5OH）是一种无色液体，易挥发，易燃烧，可以任意比例与水互溶。

②两种液体混合时，分子间隔不同对混合后的总体积有影响，但对本实验的影响很小，忽略不计。

[实验探究]实验用品：

75%的酒精溶液、蒸馏水、小烧杯、胶头滴管、量筒（20mL、10mL）、蒸发皿、玻璃棒、火柴。

（1）实验时，用75%的酒精溶液配制10mL60%的酒精溶液。

①最好选用________mL量筒，使用量筒量取液体读数时应注意_______________________________________。

②配制该溶液的操作方法是________________________________________________________________________。

（2）在室温（20℃）时，小华按上述方法配制了体积分数为50%、40%、30%、20%的酒精溶液各10mL，分别倒入蒸发皿中，点燃，观察。

实验结果记录如下表：

酒精体积分数

50%

40%

30%

20%

观察到的现象

可燃

不可燃

酒精完全燃烧的化学方程式为___________________________________________________________。

（3）室温（20℃）下，在小华实验探究的基础上，要想更精确测定能被点燃的酒精溶液的最小体积分数，请你补充进一步探究的实验方案：

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________。

（4）拓展应用

①未盖灯帽且久置不用的酒精灯，常常不能被点燃，其原因是________________________________________________________________________。

②因酒精含量低而不能燃烧的酒精溶液，要分离出其中的酒精，可采用的方法是__________。

题型2　探究物质变化的条件和影响物质变化速率的因素

12．某化学兴趣小组为了探究氢气的实验室制法，进行了一系列的实验探索。

（1）小组用锌与稀盐酸反应制取氢气，该反应的化学方程式为_____________________________________________。

（2）为了加快锌与稀盐酸的反应速率，老师提示可向反应物中加入少量硫酸铜固体。

为了弄明白速率加快的原因，小组同学提出了以下猜想：

猜想一：

起促进作用的是硫酸根离子；

猜想二：

起促进作用的是铜离子；

猜想三：

生成物质起到促进作用。

为了验证上述猜想是否正确，

①小明将硫酸铜换成硫酸钠，发现反应速率几乎没有变化，小明得出猜想________不正确。

②小明提出将硫酸铜换成氯化铜进一步验证猜想，小刘认为不需要替换试剂，只需通过观察加入硫酸铜固体后的现象就可以验证，该反应的现象为________________________，发生反应的化学方程式为________________________。

此反应发生后反应速率加快依然较明显，小刘得出猜想________正确。

（3）小王觉得用稀硫酸比用稀盐酸制取的氢气更纯净，原因是________________________________________________________________________。

13．[2017·怀柔二模]图Z6－15是甲、乙两个实验小组分别进行“加热硫酸铜和氢氧化钠溶液反应后生成物”的实验过程示意图。

图Z6－15

[提出问题]影响氢氧化钠与硫酸铜反应产物的因素是什么？

[查阅资料]

①氢氧化铜为难溶于水的蓝色固体，受热易分解生成氧化铜和水；

②在一定条件下，氢氧化钠与硫酸铜在溶液中还可能发生如下反应：

6NaOH＋4CuSO4===3Na2SO4＋Cu4（OH）6SO4↓，碱式硫酸铜是难溶于水的蓝白

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