物質(zhì)組成探究題分類解析

1、物質(zhì)組成探究題分類解析一、純凈物組成元素的探究例（ 2011市）（ 11 分）葡萄糖是生命體所需能量的主要來源。【提出問題】 葡萄糖的燃燒產(chǎn)物是 CO2和 H2 O，由此能否證明葡萄糖是只由碳元素和氫元素組成的有機(jī)物？【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】 為了確定葡萄糖的元素組成，某小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)（其中濃硫酸、無水 CaCl2 均為常用干燥劑，部分固定裝置省略）。（ 1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。（ 2）裝置 B 中濃硫酸的作用是。（3）裝置C處氧化銅的作用是?！痉桨冈u(píng)價(jià)】（ 1）用充有空氣的儲(chǔ)氣球代替裝置A，是否更有利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行？（填“是”或“否”），原因是。（ 2）裝置C處葡萄糖燃燒的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是（至少

2、 1 條）。【數(shù)據(jù)處理】下表是同學(xué)們填寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，請(qǐng)你幫助完成。實(shí)驗(yàn)事實(shí)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論1 8g 葡萄糖完全燃燒，得數(shù)據(jù)分析：到 2 64g CO2 和 108g H 2O結(jié)論：葡萄糖含有C、H、O三種元素是【討論交流】為了盡量減少誤差：（1）該實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行過程中應(yīng)注意的問題（1 條）（ 2）從定量實(shí)驗(yàn)的角度看，該實(shí)驗(yàn)是否可進(jìn)一步改進(jìn)？請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出一個(gè)改進(jìn)意見：。解析 ：探究純凈物的確組成元素一般要通過物質(zhì)的反應(yīng)后的生成物來判定。初中往往用燃燒的方法來探究簡(jiǎn)單的碳、氫、氧等元素的存在。碳元素燃燒生成二氧化碳，氫元素燃燒生成水， 因此變成檢驗(yàn)生成物中二氧化碳和水的存在，如果要判定氧元素的存在，則要通

3、過二氧化碳和水的質(zhì)量與反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量對(duì)比得到。觀察題中的裝置，裝置A 用過氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)制取氧氣，反應(yīng)據(jù)此可以寫出。濃硫酸的作用是除掉A 裝置生成的氧氣中的水蒸氣。裝置C 中的氧化銅作用耐人尋味，但仔細(xì)分析也可以找到思路：葡萄糖充分燃燒產(chǎn)生二氧化碳，不充分燃燒產(chǎn)生一氧化碳，氧化銅有氧化性，可以將葡萄糖不充分燃燒產(chǎn)生的一氧化碳變成二氧化碳，以保證后面檢驗(yàn)的二氧化碳中的碳等于葡萄糖中的碳。如果用空氣代替純氧， 空氣中的二氧化碳要影響葡萄糖中碳元素的質(zhì)量，使碳的確質(zhì)量偏高，結(jié)果不準(zhǔn)確，因此不利于反應(yīng)的進(jìn)行。裝置C 處葡萄糖燃燒的設(shè)計(jì)特點(diǎn)可以歸納的地方很多，答案開放，只要有理皆可。數(shù)據(jù)的分

4、析有兩種算法：一種是先算生成物中的碳、氫元素質(zhì)量， 碳元素質(zhì)量由二氧化碳來算，氫元素質(zhì)量由水來算，然后把碳、氫元素質(zhì)量之和與葡萄糖的質(zhì)量比較，相等，只有碳、氫元素，沒有氧元素。小于，則有氧元素。同學(xué)們可以試試。另一種就是答案中的算法，先算出參加反應(yīng)的氧氣質(zhì)量，然后算出二氧化碳和水中氧元素質(zhì)量， 發(fā)現(xiàn)生成物中的氧元素質(zhì)量大于氧氣的質(zhì)量，則葡萄糖中有氧元素，據(jù)此可以得到葡萄糖含有C、H 、O 三種元素。后面的兩個(gè)問題是開往性問題，主要目的的是考查學(xué)生的發(fā)散思維和歸納能力，可以根據(jù)裝置靈活作答。答案：【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】（1）（ 2）(2)吸收從 A 中溢出的水蒸氣（ 3）將葡萄糖不完全燃燒產(chǎn)生的少量CO氧

5、化成 CO2，保證葡萄糖中的碳都轉(zhuǎn)化為CO2【方案評(píng)價(jià)】（ 1） 否空氣中的 CO2 會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)定（ 2） 在密閉體系里燃燒（或反應(yīng)物均為純凈物或用酒精燈隔著玻璃管加熱，達(dá)到著火點(diǎn)等）（ 3）【數(shù)據(jù)處理】 若葡萄糖中只含有 C、H 兩種元素，則需 O2：264g+108g-1 8g=192g，而 2 64g CO2 中氧的質(zhì)量為2 64g× 32÷ 44 = 1 92g， 1 08g H 2O 中氧的質(zhì)量為1 08g× 16÷ 18 = 0 96g, 因?yàn)楫a(chǎn)物中共有氧 1 92g + 0 96g = 2 88g 1 92g, 所以，葡萄糖含有 C

6、、 H、 O三種元素（ 4） 【討論交流】（ 1） 先通氧氣再加熱（或通過 B 中氣泡的多少來 O2 控制產(chǎn)生的速度，防止氣流過快，沖走葡萄糖和氧化銅， 堵塞導(dǎo)氣管或控制反應(yīng)物的量， 防止反應(yīng)過快熱量來不及散發(fā)而引起試管炸裂或氧氣足量防止燃燒不充分或反應(yīng)結(jié)束，待冷卻后再稱量D、 E 的質(zhì)量等）（ 2） 將 F 換成裝有NaOH的干燥管，同時(shí)吸收空氣中的CO2和 H2O，減少實(shí)驗(yàn)誤差（或A、 B 間加一個(gè)空集氣瓶，用導(dǎo)氣管連接等）二、固體混合物成份探究例 （ 2011市）（ 9 分）請(qǐng)你參與某學(xué)習(xí)小組研究性學(xué)習(xí)的過程，并協(xié)助完成相關(guān)任務(wù)?！狙芯空n題】探究水壺部水垢的主要成分【查閱資料】通過查閱資

7、料知道，天然水和水垢所含的物質(zhì)及其溶解性如下表：物 質(zhì)3) 2Mg(HCO3) 2Ca(OH)2Mg(OH)2CaCO3MgCO3Ca(HCO溶解性可溶可溶微溶不溶不溶微溶【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2 和，可能含有Ca(OH)2和?！驹O(shè)計(jì)方案】（ 1）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分?jǐn)嚢瑁o置。取上層清液滴入 Na2CO3溶液 ，如果沒有白色沉淀，說明水垢中無( 填化學(xué)式 )。（ 2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)一步確定水垢中含有碳酸鹽的成分。其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：按圖組裝儀器， 將 50g 水垢試樣放入錐形瓶中， 逐滴加入足量稀鹽酸。 若 D 瓶增重22

8、g，則水垢全部是 CaCO3。待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開活塞b，從導(dǎo)管a 處緩緩鼓入一定量的空氣；稱量 D 瓶物質(zhì)增加的質(zhì)量；重復(fù)和的操作，直至D 瓶物質(zhì)質(zhì)量不變。測(cè)量滴加稀鹽酸體積與D 瓶物質(zhì)增加質(zhì)量的關(guān)系如右圖曲線所示；中無【評(píng)價(jià)】（ 1） A 瓶中的 NaOH溶液起到作用。若A 瓶NaOH溶液， D瓶中的質(zhì)量將（填“增大” 、“不變” 或“減小” ）。（ 2）一般情況下，兩種不同金屬形成的碳酸鹽與足量鹽酸反應(yīng)時(shí)，若兩金屬的化合價(jià)相同、兩種鹽的質(zhì)量相同，則相對(duì)分子質(zhì)量小者放出的氣體多。分析曲線圖可知：水垢中一定含有是（化學(xué)式），理由。（ 3）裝置圖中“？”所指處有三根導(dǎo)管同時(shí)穿過橡膠塞

9、，已知：導(dǎo)管的直徑為8mm，橡膠塞細(xì)段直徑為3cm。從堅(jiān)固和美觀的角度考慮，請(qǐng)你在由圖中標(biāo)出應(yīng)在哪三點(diǎn)打孔為好（用圓圈“”表示打孔位置）。以上實(shí)驗(yàn)（填“能夠”或“不能”）檢測(cè)出水垢中含有Mg(OH)2。解析：化學(xué)探究題不是要求通過難度較大的知識(shí)點(diǎn)來拔高考查層次，使同學(xué)們無從下手，而主要是通過新的裝置、表格、儀器、操作方法、完成方式來考查同學(xué)們的提煉知識(shí)，遷移知識(shí)， 變通知識(shí)的能力。 本題通過表格可知： Mg(OH)2 CaCO 3難溶，Ca(OH) 2 MgCO 3微溶，水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2 和 CaCO 3 ，可能含有Ca(OH) 2 和 MgCO 3 。如果有 Ca(OH)

10、 2，滴入 Na 2CO 3 溶液，一定要產(chǎn)生白色沉淀，現(xiàn)沒有產(chǎn)生，則說明水垢中沒有 Ca(OH) 2打開活塞b ，從導(dǎo)管a 處緩緩鼓入一定量的空氣的目的是用空氣把B 中產(chǎn)生的二氧化碳全部排到D 中，使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確， 而空氣中也有少量的二氧化碳，所以 A 瓶中的 NaOH溶液起到除掉空氣中二氧化碳的作用。如果A 瓶中無 NaOH溶液，則空氣中的二氧化碳也被D瓶中的氫氧化鈉吸收，質(zhì)量將增大。通過看圖像，知道實(shí)際產(chǎn)生的二氧化碳質(zhì)量是24 克，再根據(jù)碳酸鈣是22 克，兩金屬的化合價(jià)相同、 兩種鹽的質(zhì)量相同，則相對(duì)分子質(zhì)量小者放出的氣體多可知一定含有碳酸鎂。圖中標(biāo)孔的位置問題新穎，角度新， 能在一定程

11、度上考查同學(xué)們的實(shí)際應(yīng)用能力和動(dòng)手能力 。答案：【提出猜想】CaCO3MgCO3【設(shè)計(jì)方案】【評(píng)價(jià)】吸收Ca(OH) 2CO2增大（ 2）MgCO3實(shí)際生成CO2 的質(zhì)量是24g，大于22g（ 3）（三個(gè)孔不在一條直線上即可得分，等邊三角形最好）不能三、氣體混合物成份探究例 （ 2011市）水蒸氣通過灼熱的焦炭后得到的混合氣體有哪些成分？某化學(xué)興趣小組在老師的指導(dǎo)下，對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究?！咎岢霾孪搿?該混合氣體只含有一氧化碳、氫氣2該混合氣體含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣和水蒸氣3該混合氣體只含有二氧化碳、氫氣和水蒸氣4該混合氣體只含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣【查閱資料】 a無水硫酸銅遇水由白色

12、變?yōu)樗{(lán)色。b堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物。c濃硫酸具有強(qiáng)烈的吸水性，常用作某些氣體的干燥劑【實(shí)驗(yàn)過程】同學(xué)們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下設(shè)計(jì)了如下圖所示裝置，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)持儀器已略去 ) 。( 部分夾（ 1）裝置 A 中無水硫酸銅變藍(lán)，裝置氣體中有為B 中澄清石灰水變渾濁，由此得出的結(jié)論為混合。B中變化的化學(xué)方程。式（ 2）裝置 C 中的藥品為。（3） E 中氧化銅變紅、F 中無水硫酸銅變藍(lán)、G中澄清石灰水變渾濁，說明混合氣體中還存在的氣體是； E 中的變化說明氧化銅具有性?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】猜想【實(shí)驗(yàn)反思】正確。經(jīng)過討論，同學(xué)們將上圖中裝置 C H 進(jìn)行了簡(jiǎn)化，只用下圖所示裝置并自選必要試劑就能完成探究

13、。其中，干燥管中堿石灰的作用為是是，燒杯上能觀察到的現(xiàn)象。最后一步的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象。解析：對(duì)于還原性氣體組成的探究，可以利用其還原金屬氧化物的生成物不同來判定：氫氣還原金屬氧化物生成物是水，一氧化碳還原金屬氧化物的生成物是二氧化碳， 如果氣體還原金屬氧化物后只有水，則氣體是氫氣； 只有二氧化碳，則氣體是一氧化碳；水和二氧化碳兩者都有，則氣體是氫氣和一氧化碳。此題看似復(fù)雜，其實(shí)只要把資料中的信息用上，再分別把八個(gè)裝置的作用弄明白，結(jié)果水到渠成。（ 1）裝置 A 中無水硫酸銅變藍(lán)， 根據(jù)資料可以判斷有水， 裝置 B 中澄清石灰水變渾濁，可以判定有二氧化碳。由此得出的結(jié)論為混合氣體中有水蒸氣和二氧化

14、碳。 B 中變化的化學(xué)方程式就寫二氧化碳與氫氧化鈣的反應(yīng)。（2）A 、B 已經(jīng)判定了水和二氧化碳的存在，現(xiàn)在的C、D 應(yīng)該要除去水蒸氣和二氧化碳。先除去二氧化碳，應(yīng)該用氫氧化鈉溶液。注意一般不用澄清石灰水，因?yàn)樗娜芙舛冗^小，效果不理想。所以裝置C 中的藥品為NaOH 溶液。D 中放什么呢？應(yīng)該放除掉水蒸氣的物質(zhì)，是什么呢？濃硫酸。經(jīng)過 C、D 兩步，二氧化碳和水蒸氣已經(jīng)沒有了。（3 ）E 中氧化銅變紅，說明有還原性氣體存在， F 中無水硫酸銅變藍(lán)，說明生成物中有水， 混合氣體中有氫氣； G 中澄清石灰水變渾濁， 說明生成物中有二氧化碳，混合氣體中有一氧化碳 ?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】把整個(gè)八個(gè)裝置綜合起

15、來，應(yīng)該是水蒸氣、二氧化碳、一氧化碳、氫氣四種氣體都有。猜想 2 正確?！緦?shí)驗(yàn)反思】資料中已經(jīng)說明堿石灰中是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，氫氧化鈉有吸水和除掉二氧化碳的作用， 氧化鈣有吸水的作用，所以干燥管中堿石灰的作用就是除去混合氣體中的水蒸氣和二氧化碳，A 檢驗(yàn)了水， B 檢驗(yàn)了二氧化碳，堿石灰除掉了水蒸氣和二氧化碳，剩下的一氧化碳和氫氣應(yīng)用燃燒的方法來檢驗(yàn)。燒杯上能觀察到的現(xiàn)象是氫氣燃燒后水蒸氣遇到冷的燒杯壁凝結(jié)成的小水珠。最后一步還要檢驗(yàn)一氧化碳的生成物二氧化碳，所以它的實(shí)驗(yàn)操作是迅速將小燒杯倒轉(zhuǎn)，并向其中倒入澄清石灰水，現(xiàn)象是石灰水變渾濁。答案：（ 1）水蒸氣和二氧化碳Ca(OH)2

16、CO2 =Ca CO3 H2O（ 2） NaOH溶液除去混合氣體中的水蒸氣（ 3）氫氣和一氧化碳，氧化2除去混合氣體中的水蒸氣和二氧化碳有水珠（或水霧）迅速將小燒杯倒轉(zhuǎn)，并向其中倒入澄清石灰水，石灰水變渾濁。四、溶液溶質(zhì)成分的探究例 （ 2011市）（ 6 分） 化學(xué)活動(dòng)小組的同學(xué)用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（裝置的氣密性良好）：先關(guān)閉止水夾，將足量氫氧化鈉溶液滴入錐形瓶中，充分反應(yīng)后，再打開止水夾。錐形瓶中能觀察到的現(xiàn)象是 ；根據(jù)上述現(xiàn)象，能否得出“二氧化碳與氫氧化鈉能反應(yīng)”的結(jié)論？為什么？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究反應(yīng)后錐形瓶溶液中溶質(zhì)成份的幾種可能情況，填寫下表。實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期的現(xiàn)象和結(jié)論解析 : 錐形

17、瓶中氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)或者二氧化碳溶于水,氣體體積減小 ,壓強(qiáng)變小 ,大氣壓就把試管中的澄清石灰水壓入錐形瓶,然后與二氧化碳反應(yīng),所以能觀察到的現(xiàn)象澄清石灰水倒流使溶液變渾根據(jù)上述現(xiàn)象，不能得出“二氧化碳與氫氧化鈉能反應(yīng)”的結(jié)論 因?yàn)橛锌赡苁嵌趸既苡谒箟簭?qiáng)變小反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)成份應(yīng)該有以下幾種可能情況:沒有反應(yīng)完的氫氧化鈉,二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成的碳酸鈉,沒有反應(yīng)完的氫氧化鈣二氧化碳是氣體,碳酸鈣是沉淀,都不可能是溶質(zhì)因碳酸鈉要與氫氧化鈣反應(yīng),所以二者不能同時(shí)存在因此溶液中的溶質(zhì)有三種可能性 :氫氧化鈉 ,氫氧化鈉和碳酸鈉,氫氧化鈉和氫氧化鈣碳酸鈉是碳酸鹽,可以用澄清石灰水來鑒別

18、 ,氫氧化鈣可以用碳酸鹽如碳酸鈉來鑒別。答案 :澄清石灰水倒流使溶液變渾不能；可能是二氧化碳溶于氫氧化鈉溶液中，也會(huì)有這樣的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期的現(xiàn)象和結(jié)論取少量反應(yīng)后的上層清液兩份，分別加入少量澄清石灰水和碳酸鈉溶液若加入石灰水后有沉淀則反應(yīng)后的溶質(zhì)是氫氧化鈉和碳酸鈉；若加入碳酸鈉后有沉淀則反應(yīng)后的溶質(zhì)是氫氧化鈉和氫氧化鈣；若加入二者均無明星現(xiàn)象，則溶質(zhì)為氫氧化鈉五、固液成分探究例（ 2011市）（ (6 分 ) 據(jù)有關(guān)資料介紹：將貝殼( 主要成分是碳酸鈣) 灼燒后與草木灰( 主要成分是碳酸鉀) 在水中作用， 可以得到氫氧化鉀。某化學(xué)課外小組的同學(xué)們?yōu)榱酥迫溲趸?，將少量碳酸鈣充分灼燒后的固體

19、放入燒杯中，再向其中加入一定量 10的碳酸鉀溶液，充分反應(yīng)冷卻后過濾、洗滌得到固體 A 和溶液 B，操作步驟如圖所示。請(qǐng)你與小組同學(xué)共同完成以下探究：【提出問題 1】固體 A 中的成分是什么 ?【猜想與假設(shè)】甲同學(xué)：只有CaCO乙同學(xué)： CaCO、 Ca(OH)332【實(shí)驗(yàn)與探究】甲、乙同學(xué)為了驗(yàn)證各自的猜想，分別做了實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論甲同學(xué)： 取少量固體于試管中，向其中加入稀鹽酸。有氣泡產(chǎn)生自己的猜想正確乙同學(xué)：取少量固體于試管中，加水充分溶解、溶液由無色變?yōu)榧t過濾，向?yàn)V液中滴加自己的猜想正確色(1)【反思與評(píng)價(jià)】小組同學(xué)討論后認(rèn)為，甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)不能證明他的猜想，理由是 (2) ；而乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明他的猜想，因此小組同學(xué)確定了固體A 的成分?！咎岢鰡栴}2】溶液 B 中溶質(zhì)的成分是什么?【猜想與假設(shè)】丙同學(xué)：KOH、 K2CO3丁同學(xué)： KOH、 Ca(OH)2【表達(dá)