專題五-九年級化學(xué)探究性實驗

第二部分重點專題突破專題五探究性實驗專題分類突破類型一定性探究物質(zhì)的成分例1（’12遵義節(jié)選）某校興趣小組對氫氧化鈉溶液與稀鹽酸混合后的有關(guān)問題，進行了如下探究，請同學(xué)們一起參與此次探究之旅。（2）探究二：氧氧化鈉溶液與稀鹽酸混合后，所得溶液中溶質(zhì)的成分是什么？【作出猜想】小亮猜想：溶質(zhì)有NaCl、HCl、NaOH小麗猜想：溶質(zhì)只有NaCl小林猜想：溶質(zhì)有NaCl、HCl你的猜想：溶質(zhì)有_____________（填化學(xué)式）小麗認為小亮的猜想是錯誤的，她的理由是_______________________________________________________。NaCl、NaOH氫氧化鈉可以和稀鹽酸反應(yīng)，所以鹽酸和氫氧化鈉不能共存【實驗設(shè)計及驗證】請你將下列實驗報告填寫完整：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論取反應(yīng)后的溶液于試管中，加入碳酸鈉溶液_________小林猜想正確______________________________________有藍色沉淀生成你的猜想正確有氣泡生成取反應(yīng)后的溶液于試管中，加入氯化銅溶液【方法指導(dǎo)】針對化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)成分的探究1.【做出猜想】提出猜想的方法：①只含生成物；②含生成物和一種過量的反應(yīng)物。2.【方案設(shè)計】根據(jù)需要檢驗的物質(zhì)確定添加試劑，利用反應(yīng)現(xiàn)象判斷該物質(zhì)是否存在。反應(yīng)后混合物成分的檢驗，只需檢驗過量的反應(yīng)物，對于反應(yīng)物的檢驗存在以下兩種情況：①生成物的檢驗對反應(yīng)物的檢驗不造成干擾（一種物質(zhì)的檢驗），檢驗方法見表一；②生成物對反應(yīng)物的檢驗造成干擾，先排除干擾，后檢驗（混合物的檢驗），檢驗方法見表二。溶液所用試劑現(xiàn)象NaOH無色酚酞試液、CuSO4溶液酚酞試液變紅、有藍色沉淀生成HCl紫色石蕊試液石蕊試液變紅Na2CO3無色酚酞試液、稀鹽酸、產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水酚酞試液變紅、產(chǎn)生氣泡、澄清石灰水變渾濁表一：鹽酸鹽硝酸銀溶液、稀硝酸有白色沉淀生成碳酸鹽稀鹽酸、產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水產(chǎn)生氣泡、澄清石灰水變渾濁硫酸鹽硝酸鋇溶液、稀硝酸有白色沉淀生成表二：混合溶液所用試劑現(xiàn)象及分析HCl和鹽酸鹽（鑒別）碳酸鹽有氣泡產(chǎn)生的為HCl，不能用可溶性銀鹽鑒別，因為HCl和鹽酸鹽與可溶性銀鹽反應(yīng)現(xiàn)象相同H2SO4和硫酸鹽（鑒別）碳酸鹽有氣泡產(chǎn)生的為H2SO4，不能用可溶性鋇鹽鑒別，因為H2SO4和硫酸鹽與可溶性鋇鹽反應(yīng)現(xiàn)象相同NaOH和Na2CO3（檢驗）氯化鈣、無色酚酞試液先加入過量氯化鈣溶液，檢驗并除去Na2CO3，然后滴加酚酞試液，若溶液變紅，說明還存在NaOH3.【方案補充】（1）實驗步驟（試劑選擇）、反應(yīng)現(xiàn)象、實驗結(jié)論三者之間的對應(yīng)關(guān)系：物質(zhì)+試劑現(xiàn)象結(jié)論（有無該物質(zhì)）.（2）解答方法：看實驗結(jié)論，①若實驗結(jié)論未知，利用現(xiàn)象確定；②若實驗結(jié)論已知：a.試劑和現(xiàn)象之間相互確定；b.選擇合理試劑并確定現(xiàn)象。反映決定變式練習(xí).（’10遵義）科學(xué)探究是重要的學(xué)習(xí)方式，假設(shè)和驗證是探究過程中的重要環(huán)節(jié)。為了探究“鐵絲”可以在純凈的氧氣中燃燒”，同學(xué)們將一根火柴梗塞入一段螺旋狀“鐵絲”（可能是純鐵絲或含碳鐵絲）末端，將它固定，用鑷子夾住“鐵絲”，然后將火柴在酒精燈上點燃，將“鐵絲”由集氣瓶口向下慢慢伸入，觀察現(xiàn)象：（1）甲同學(xué)只發(fā)現(xiàn)“鐵絲”紅熱一下，就沒有觀察到其他現(xiàn)象，請你分析鐵絲沒有燃燒的可能原因是__________________（只答一條）。（2）乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)“鐵絲”在純凈的氧氣中燃燒起來，觀察到火星四射，并有黑色固體生成，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________。集氣瓶中氧氣不足3Fe+2O2Fe3O4點燃（3）為了找出“鐵絲”在純氧中燃燒“火星四射”的原因，根據(jù)現(xiàn)有實驗用品：細純鐵絲、細含碳鐵絲、鎂條、裝有純氧氣的集氣瓶、酒精燈、火柴和鑷子等，你能提出的假設(shè)和驗證方法有：

A.假設(shè)1：___________________，驗證方法是____________________________________________________________________________________；

取長短相等、粗細相同的細含碳鐵絲和細純鐵絲，分別在足量的氧氣中燃燒，觀察實驗現(xiàn)象鐵絲中含碳引起的B.假設(shè)2：__________________________________，驗證方法是____________________________________________________________________；只要假設(shè)合理，驗證方法準確，根據(jù)實驗現(xiàn)象，進行分析判斷，就能得出結(jié)論。所有金屬絲在純氧中燃燒都會火星四射

同時取上述幾種金屬絲用砂紙將表面打磨后分別在純氧中燃燒，觀察現(xiàn)象【解析】（1）鐵絲能在純氧中燃燒，若氧氣的量不足，就不能燃燒。所以，鐵絲沒有燃燒的可能原因是集氣瓶中氧氣不足。（2）鐵絲在純氧中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O2Fe3O4。（3）可能是由于鐵絲中含有少量的碳，也可能是所有的金屬在純氧氣中燃燒都會火星四射。所以：假設(shè)1：鐵絲中含碳引起的，驗證方法是：取長短相等、粗細相同的細含碳鐵絲和細純鐵絲，分別在足量的氧中燃燒，觀察實驗現(xiàn)象；假設(shè)2：所有金屬絲在純氧氣中燃燒都會火星四射，驗證方法是：同時取上述幾種金屬絲用砂紙將表面打磨后分別在純氧中燃燒，觀察實驗現(xiàn)象。類型二定量探究物質(zhì)的成分物質(zhì)性質(zhì)實驗的變型或組合例2（’11遵義）化學(xué)老師交給九年級某研究性學(xué)習(xí)小組一個任務(wù)：測定實驗室一瓶久置的NaOH固體是否變質(zhì)。該小組同學(xué)進行了如下實驗探究：【猜想】猜想Ⅰ：沒有變質(zhì)；猜想Ⅱ：全部變質(zhì)；猜想Ⅲ：部分變質(zhì)?！静殚嗁Y料】部分鹽溶液在常溫下的pH如下表所示：鹽溶液NaClNa2CO3BaCl2pH=7>7＝7【設(shè)計方案，并進行驗證】請你與他們一起探究，并回答問題：實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論（1）稱取上述NaOH固體10.00g，完全溶于100.0mL水中，配成溶液，向溶液中滴入過量的BaCl2溶液充分反應(yīng)后靜置_____________說明久置固體中含有Na2CO3產(chǎn)生白色沉淀（2）用玻璃棒蘸?。?）中充分反應(yīng)后的上層清液到一小片pH試紙上，然后與標準比色卡對照測出pHpH=11說明久置固體中一定含有________(填化學(xué)式)NaOH上述步驟（1）中滴入過量BaCl2溶液的目的是____________________?！緦嶒灲Y(jié)論】通過實驗，說明上述____猜想中是正確的?！就卣埂吭撔〗M同學(xué)為了測定出該NaOH固體的變質(zhì)程度，繼續(xù)將步驟（1）靜置后的混合物過濾，將白色沉淀洗滌、干燥、稱得其質(zhì)量為3.94g，則原樣品中NaOH的質(zhì)量分數(shù)為_______(假定試劑中無雜質(zhì))?！痉此肌烤弥玫腘aOH變質(zhì)的原因是______________________________________。Ⅲ78.8%中的Na2CO3完全反應(yīng)與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)生成了Na2CO3【解析】【設(shè)計方案，并進行驗證】由實驗步驟（1）及得出的結(jié)論可知，該步驟中發(fā)生氯化鋇與碳酸鈉的化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)生成不溶于水的白色沉淀（碳酸鋇）；測定反應(yīng)后的上層清液的pH，此時溶液中不含有Na2CO3，且pH=11，則說明溶液顯堿性，即原固體中含有NaOH；步驟（1）中滴加過量BaCl2溶液是保證所取樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)?！緦嶒灲Y(jié)論】由實驗（1）和（2）的結(jié)論可知，原樣品中含有碳酸鈉和氫氧化鈉，所以NaOH固體部分變質(zhì)，則猜想Ⅲ正確?！就卣埂繉㈧o置后的混合物過濾，將白色沉淀洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為3.94g，即碳酸鋇的質(zhì)量為3.94g，設(shè)10.00g樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x，由碳酸根離子守恒可得：Na2CO3+BaCl2BaCO3↓+2NaCl106197x3.94g=

解得x=2.12g則氫氧化鈉的質(zhì)量為10.00g-2.12g=7.88g則原樣品中NaOH的質(zhì)量分為×100%=78.8%?！痉此肌繗溲趸c能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，則久置的NaOH固體會變質(zhì)?！痉椒ㄖ笇?dǎo)】針對本題中物質(zhì)的定量探究，如【拓展】的解決方法如下：1.定量探究的原理：化學(xué)方程式的計算。2.依據(jù)：①物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量差=參與或生成氣體的質(zhì)量；②生成沉淀或固體的質(zhì)量。3.計算模式（1）A+BC+D↑①先確定D的質(zhì)量：反應(yīng)后總質(zhì)量減小的部分為D的質(zhì)量；②利用D的質(zhì)量計算其他物質(zhì)的質(zhì)量。（2）A+BC+D↓①先確定D的質(zhì)量：過濾后稱量得到D的質(zhì)量;②利用D的質(zhì)量計算其他物質(zhì)的質(zhì)量。變式練習(xí).（’09遵義）為探究一座使用煤為燃料的發(fā)電廠工廠區(qū)大氣是否被污染，在老師的指導(dǎo)下，小剛同學(xué)進行了如下實驗，請回答下列問題：【提出問題】工廠區(qū)空氣里SO2是否超標？【查閱資料】我國關(guān)于SO2在不同區(qū)域的空氣質(zhì)量標準見下表：地區(qū)風(fēng)景區(qū)居民區(qū)工廠區(qū)SO2的濃度限值(mg/L)0.000150.000500.00070【實驗過程】（1）采集工廠區(qū)的空氣樣品250L,經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成Na2SO4，該Na2SO4全部由250L樣品中SO2轉(zhuǎn)化而成（假設(shè)每步反應(yīng)均為完全反應(yīng)），將所得Na2SO4全部配制成溶液按下列流程圖進行實驗。操作1的名稱為______，加入過量BaCl2溶液的原因是_________________，寫出流程圖中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________。過濾使Na2SO4充分反應(yīng)Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl【數(shù)據(jù)處理】（2）小剛稱量流程圖中全部烘干得到的BaSO4的質(zhì)量為1.2mg，并計算出1.2mgBaSO4中硫元素的質(zhì)量為0.165mg，從而確定SO2

中硫元素的質(zhì)量也為0.165mg,他作出判斷的依據(jù)是__________________________。（3）_______mg的SO2中含硫元素的質(zhì)量為0.165mg?！窘Y(jié)論】（4）對照空氣質(zhì)量標準判斷該工廠區(qū)大氣中SO2的含量_____（填“達標”或“超標”）?；瘜W(xué)反應(yīng)前后元素質(zhì)量守恒0.33超標【解析】（1）操作1完全反應(yīng)后使溶液中產(chǎn)生的硫酸鋇沉淀分離出來，可推斷該操作為過濾；此過程中加入過量的氯化鋇溶液，可確保溶液中的硫酸鈉完全反應(yīng)，以準確測定其中硫元素質(zhì)量；硫酸鈉與氯化鋇發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl。（2）空氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈉、硫酸鈉與氯化鋇轉(zhuǎn)化為硫酸鋇，整個轉(zhuǎn)化過程中硫元素質(zhì)量不變，因此根據(jù)質(zhì)量守恒定律可由硫酸鋇中硫元素質(zhì)量計算出氣體二氧化硫中所含硫元素的質(zhì)量。（3）含硫元素的質(zhì)量為0.165mg的SO2的質(zhì)量＝＝0.33mg。（4）空氣樣品250L中SO2的濃度＝=0.00132mg/L；因為0.00132mg/L>0.00070mg/L，所以該工廠區(qū)大氣中SO2的含量超標。類型三性質(zhì)類探究例3（’11黔西南州）最近出現(xiàn)的“毒黃瓜”事件，警示人們要注意食品安全。小明同學(xué)對做饅頭的小蘇打產(chǎn)生了好奇，想利用所學(xué)知識對其性質(zhì)進行探究?！締栴}一】小蘇打的酸堿性?！痉桨浮坑胮H試紙測得小蘇打溶液的pH為10?！窘Y(jié)論】小蘇打溶液呈_____性?！締栴}二】小蘇打的熱穩(wěn)定性。堿【查閱資料】碳酸氫鈉（NaHCO3）俗稱小蘇打，受熱會分解生成水、二氧化碳和一種常見的白色固體?！痉桨浮咳∫欢ㄙ|(zhì)量的小蘇打放到銅片上加熱，如圖所示：（1）加熱一段時間后，觀察到燒杯內(nèi)壁有_______生成，產(chǎn)生的氣體使澄清石灰水變______。（2）小明認為充分反應(yīng)后，固體產(chǎn)物可能是NaOH或Na2CO3。取固體產(chǎn)物少許于試管中，加入_______，產(chǎn)生無色氣體?！窘Y(jié)論】小蘇打受熱分解的化學(xué)方程式：__________________________________。小水珠渾濁稀鹽酸

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑D【方法指導(dǎo)】【要點提示】實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論（1）實驗現(xiàn)象：在實驗過程中，人的感官可以直接感受到的東西。①有關(guān)溶液現(xiàn)象的描述，主要有：溶液顏由……變成……，產(chǎn)生……色的沉淀，產(chǎn)生大量氣泡。②有關(guān)固體現(xiàn)象的描述,主要有：表面有大量氣泡產(chǎn)生，固體逐漸溶解，固體的顏色由……色變成……色，固體表面覆蓋了一層……色的固體。③有關(guān)氣體現(xiàn)象的描述，如生成……氣味的氣體。（2）實驗結(jié)論：對實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行分析，推導(dǎo)出的一個普遍的事實或規(guī)律，如小蘇打受熱易分解。變式練習(xí).（’14貴陽）化學(xué)興趣小組的同學(xué)對“影響金屬與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度的因素”進行了探究?！咎岢鰡栴}】金屬與鹽酸反應(yīng)劇烈程度受哪些因素的影響？【作出猜想】a.可能與金屬本身的性質(zhì)有關(guān)，b.可能與鹽酸的濃度有關(guān)?！驹O(shè)計探究】實驗所用金屬均已用砂紙打磨。實驗（1）:為探究猜想a，小組同學(xué)分別在兩支試管中放入相同質(zhì)量的鋅片和鐵片，然后分別加入相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸，觀察到放鋅片的試管中立即產(chǎn)生大量氣泡，放鐵片的試管中只產(chǎn)生少量氣泡，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_______________________________________________。Zn+2HClZnCl2+H2↑，F(xiàn)e+2HClFeCl2+H2↑從實驗現(xiàn)象可判斷：金屬活動性Zn______Fe（填“<”、“=”或“>”）。得出結(jié)論：金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)劇烈程度與金屬本身性質(zhì)有關(guān)，金屬的活動性與反應(yīng)的劇烈程度的關(guān)系是_____________________________________。實驗（2）:為探究猜想b，小組同學(xué)設(shè)計如圖裝置進行實驗，其中注射器的作用是______________________。所用藥品、實驗數(shù)據(jù)如下表：>金屬活動性越強，反應(yīng)的程度越劇烈氣體的體積測量產(chǎn)生實驗編號選用金屬(均取2g)鹽酸質(zhì)量分數(shù)(均取50mL)每分鐘產(chǎn)生氫氣的體積/mLⅠ鋅片50％1分鐘1～2分鐘2～3分鐘3～4分鐘4～5分鐘前5分鐘共收集氣體2.916.911.99.27.648.5Ⅱ鋅片5％1.68.45.94.83.724.4

得出結(jié)論：金屬與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的劇烈程度與鹽酸的濃度有關(guān)，其關(guān)系是__________________________________?！痉此荚u價】根據(jù)表中實驗Ⅱ數(shù)據(jù)分析,請描述鋅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)快慢的變化情況并解釋原因_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。