中考化学实验探究题归类及解法

中考化学实验探究题归类及解法

中考化学实验探究题归类及解法 实验探究活动是新课标理念中的一种全新的学习方法，也是中考考查的重点和热点，但不少同学对于实验探究类试题，往往不知如何入手去解答。实验探究题中的许多内容都是平时学习（实验）或生活中司空见惯的，只是命题形式新颖，选择素材陌生度高，但基础知识或原型实验来源于教材的演示实验或学生实验。很多同学做题时联想不到，这就要求我们在平时学习和生活中要多想多问几个为什么？要注意从化学的视角去观察思考学习和生产生活中的各种问题，并能根据自己已有的化学知识和经验对问题做出有意义的猜想和假设，并设法用实验去检验验证它。在解答实验探究类试题时要①通读全题划出关键的语句，审清题意,明确要求；②回归教材确定知识点；③细心分析明确设计意图，灵活应用基础知识解决探究题中的问题（关键是分析题中的设计方案和实验装置图）。现从近年来各地中考试题中选取数题，进行简要的归类与评析。‎ 根据探究题的内容可分为以下几种类型：‎ 一、气体成分的探究 如人吸入和呼出气体成分探究、酒精和蜡烛等可燃物燃烧后产生气体成分探究、两种物质反应后产生气体成分探究、鱼瞟内气体成分探究等。涉及的知识点有空气、O2、N2、H2、CO、CO2等这些物质的制法及检验，以及它们与氧气、水、碱溶液等反应产生的特有现象。‎ 探究的 物质 对应的知识点及应用 物理性质 化学性质及制法 空气 无色无味气体，微溶于水。‎ ① 支持燃烧，供给呼吸。‎ ② 收集方法：可用注射器抽取或先往集气瓶注满水盖上玻片，移到需取样之处将水倒掉并盖上玻片。‎ O2‎ 无色无味气体，微溶于水。‎ ① 具有氧化性：燃烧更剧烈；金属锈蚀；食物腐败。‎ ② 制法：加热高锰酸钾或用MnO2催化过氧化氢(H2O2)制取氧气 N2‎ 无色无味气体，难溶于水。‎ 化学性质很不活泼：用作焊接金属、灯泡、食品包装的保护气，防止氧化、腐败。‎ H2‎ ① 具有可燃性：绿色高能燃料，产物只有水。‎ 无色无味气体，难溶于水，最轻的气体。‎ ① 具有还原性：贵重金属的冶炼。‎ ② 制法：活泼金属与酸反应(Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑)。‎ CO 无色无味气体，极难溶于水。‎ ① 具有可燃性：作燃料，产物只有CO2‎ ② 有毒污染空气：煤气中毒、醉碳等。处理方法：用气球回收或点燃。‎ ③ 具有还原性：炼铁 CO2‎ 无色无味气体，能溶于水，压强增大溶得更多，密度比空气大。‎ ① 一般不支持燃烧也不能燃烧，不能供给呼吸：用于灭火；疏菜保鲜；浓度高对人体有害。‎ ② 与水反应生成H2CO3,H2CO3使紫色石蕊变红：制碳酸饮料有点酸味。‎ ③ 使澄清石灰水变浑浊：用于检验CO2，根据浑浊程度可判断CO2的含量。‎ ④ 与NaOH反应生成Na2CO3：用来吸收(除去) CO2‎ ⑤ 制法：石灰石或大理石与稀盐酸反应(不能用浓盐酸或稀硫酸)‎ 例1．(07长春)请你阅读下列短文后，回答有关问题。‎ ‎“二氧化碳本身没有毒性，但当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生有害影响，所以在人群密集的地方，应该注意通风换气，保持空气新鲜。”‎ ‎（1）根据上述短文，提出一个你想探究的问题： 。‎ ‎（2）对你的问题做出一个比较合理的猜想： 。‎ ‎（3）请自选用品设计实验验证你的猜想，并填写下表。‎ 操 作 过 程 实 验 现 象 结 论 ‎[思路点拨]通过阅读短文“二氧化碳超过正常含量对人体有害，人群密集地应注意通风换气”，知道探究目的是“新鲜空气和人群密集地空气中二氧化碳含量高低问题”，再根据“人群密集地，应注意通风换气”提出猜想“人群密集地空气中二氧化碳含量高”。最后设计如何收集空气并检验空气中二氧化碳含量的实验来验证猜想。‎ 答案：（1）新鲜空气中的二氧化碳量是否比人群密集的地方中的二氧化碳含量低（其他合理答案也可。但要注意应表述成一个问题，而不是一个肯定的说法，比如“新鲜空气中的二氧化碳量比人群密集的地方中的二氧化碳含量低”，类似这样的表述就不符合题意。）‎ ‎（2）新鲜空气中的二氧化碳量比人群密集的地方中的二氧化碳含量低。（只要说出合理猜想即可，不必作出解释。）‎ ‎（3）（只要学生设计的实验能够验证猜想既可，但要注意应该采用对比的方法进行实验。）‎ 操 作 过 程 实 验 现 象 结 论 分别用两个注射器，在空旷地带和人群密集地方取两管气体，分别注入到盛有澄清石灰水的烧杯中，观察石灰水变浑浊程度 注入在空旷地带取到的气体的石灰水，浑浊程度小于注入在人群密集地方取到的气体的石灰水的浑浊程度 新鲜空气中的二氧化碳量比人群密集的地方中的二氧化碳含量低 二、固体物质组成成分探究 ‎ 如氢氧化钠、石灰水、生石灰等物质变质后成分探究，某些物质反应后剩余固体成分探究，一包固体的化学成分探究等。涉及的知识点有C、Fe、Cu、Fe2O3、CuO、CaO、NaOH 、Ca(OH)2、 、Na2CO3 、CaCO3　等这些物质的检验，以及它们与氧气、水、二氧化碳、酸、盐溶液等反应产生的特有现象。‎ 探究的 物质 对应的知识点及应用 物理性质 化学性质 C 黑色固体，不溶于水。‎ 燃烧的产物CO2能使澄清的石灰水变浑浊；不溶于酸。‎ Fe ‎ 银白色，但铁粉是黑色，‎ 有磁性。‎ ① 吸收水和氧气而变红(生锈)，可用于食品干燥、脱氧保鲜。‎ ② 与酸反应(溶于酸)产生可燃性气体，溶液显浅绿色。‎ ③ 与CuSO4溶液反应表面履盖一层红色固体(Cu粉 ‎)。铁器不能盛CuSO4溶液、酸性溶液。‎ Cu 紫红色固体 ① 在空气中加热变黑(CuO)，可用于区分黄铜和黄金。‎ ② 与稀盐酸、稀硫酸不反应(不溶于酸)‎ ③ 在潮湿空气中与O2 H2O CO2反应生成一层绿色物质碱式碳酸铜 ④ 与AgNO3溶液反应表面履盖一层黑色固体(Ag粉),溶液变浅蓝色。‎ Fe2O3‎ 暗红色固体，不溶于水。‎ 溶于酸溶液显黄色；加热与C、CO反应有黑色固体(Fe)生成。‎ CuO 黑色固体，不溶于水。‎ 溶于酸溶液显蓝色。与碳粉混合加热有红色固体物质产生。‎ CaO 白色固体，溶于水放热。‎ 吸水并与水反应变成Ca(OH)2粉末。可用于食品干燥、加热；改良酸性土壤；禽舍、土壤消毒。虎门销烟［CaO＋H2O=Ca(OH)2)产生热量用于销烟］。‎ Ca(OH)2‎ 白色粉末，微溶于水。‎ ① 水溶液显碱性，石蕊变蓝酚酞变红。改良土壤；消毒、工业废水处理。‎ ② 石灰浆、石灰水吸收CO2变成CaCO3 (检验是否变质可滴加稀HCl看是否有气泡产生)。用于检验CO2;建筑用来砌砖抹墙；鸡蛋保鲜。‎ ③ 石灰水与Na2CO3反应变浑浊(CaCO3)，可用于除去CO32－离子。‎ NaOH 白色固体，溶于水放热、‎ 能吸水而潮解 ① 吸收CO2变成Na2CO3［检验变质可加稀HCl看是否有气泡产生；除去Na2CO3可加入石灰水(Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH)］。‎ ② 吸收SO2变成Na2SO3。可用于尾气处理。‎ ③ 酸碱中和(可借助指示剂变色判断反应发生、完成)。用于工业废水处理。‎ Na2CO3‎ NaHCO3‎ 白色固体，易溶于水。‎ ① 水溶液显碱性。石蕊变蓝酚酞变红。可使面包疏松多孔。‎ ① 遇酸有气泡(CO2)产生、该气体能使澄清石灰水变浑浊。可用于中和胃酸、蚁酸、胆汁等。洗涤剂成分。‎ CaCO3‎ 白色固体，难溶于水。‎ ① 石灰石高温煅烧变成生石灰(CaO)‎ ② 遇稀盐酸有气泡(CO2)产生、该气体能使澄清石灰水变浑浊。补钙剂 ；牙膏、蛋壳、水垢、珍珠等主要成分。‎ 例2．(08黔东南)某包装盒里有一包白色物质，上面写着“生石灰干燥剂”字样。几天后，某同学发现固体粉化了。‎ ‎（1）生石灰做干燥剂的原理（化学方程式） ；‎ ‎(2)为了探究这包固体粉化后能不能继续作干燥剂，他作了如下探究：‎ 步骤：取适量粉末于烧杯中加蒸馏水溶解，用手触摸烧杯外壁。‎ 现象：感觉不到明显的热量变化。‎ 结论： 。‎ ‎(3)为了探究这包固体粉化后的粉末里含有的物质，该同学做了如下实验：‎ 步骤：取适量粉末加蒸馏水溶解，再加入几滴无色酚酞试液。‎ 现象：溶液变为红色。‎ 结论： 。‎ ‎(4)该同学认为这包粉末里除含有(3)中探究到的物质外，还可能含有其它物质。‎ 提出问题：可能含有 。请写出证明该物质可能存在的实验步骤、现象和结论：‎ ‎ 。‎ ‎[思路点拨]‎ 本题是一道较为典型的探究性中考题，它的命题紧扣课标和各版本的教材，同时又对学生们知识的掌握情况及思维能力、实验设计能力、探究能力及综合能力提出了较高的要求。它以生活中司空见惯的食品干燥剂生石灰作为试题的情景，通过分析生石灰放在空气中变成粉末的原因进行猜想和探究。事实上本题考查的仍然是知识的应用，考查的是相关物质的性质。解题的关键是抓住生石灰氧化钙及其在空气中变质后一系列物质的性质（生石灰与水反应生成熟石灰氢氧化钙，同时放出热；而氢氧化钙是碱，水溶液显碱性，并能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和水；所生成的碳酸钙能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体）。一旦做到这一点，思维就很通畅，解题就很顺手，所有设置的探究性问题也都会迎刃而解，这也就平时一再强调双基重要性的原因，也是“问渠哪得清如许，惟有源头活水来”的原因之所在。‎ ‎［答案］‎ ‎（1）CaO+H2O=Ca(OH)2 (2) 不能作干燥剂 (3) 固体中有氢氧化钙 ‎(4) CaCO3 ； 取少量固体粉化后的粉末于试管中，注入稀盐酸，并把产生的气体通入澄清石灰水中；加稀盐酸有气泡产生，石灰水变浑浊；固体粉化后有碳酸钙。 ‎ 三 、反应条件的探究及实验方案的评价 ‎ 大量实验证明，许多化学反应能通过提高温度、增加反应物的浓度、加催化剂、增大反应接触面积(改变形状、状态)、通过搅拌或振荡等途径来加快化学反应速率。如铁生锈、铜生锈条件的探究，燃烧条件和灭火原理的探究，电解水实验条件的探究等。‎ 浓硫酸 Cu片 喷有少量 碱液的棉花 石蕊试液 对一个实验方案的评价，要注意从如下几个方面入手：①原理是否正确，即能否达到实验的目的；②所用原料是否常见易得、廉价；③是否节约药品，即原料的利用率是否高；④操作是否简单，即操作过程是否简捷优化；⑤是否对环境产生污染；⑥是否有实验误差；⑦方案是否有新创意；⑧安全性是否好等等。能达到上述八点要求的实验方案应该说不失为最优实验方案。‎ 例3．（08黔东南）某化学兴趣小组的同学在探究 金属的化学性质时，发现铜与稀硫酸在常温或短时间加 热的条件下均不反应。那么，铜与浓硫酸能否发生反应？‎ 他们设计了如图所示装置进行探究。‎ ‎[猜想与假设]：‎ ① 在常温下能反应；②常温下不能反应，但在加热 条件下能反应；③在加热条件下不能反应。‎ ‎ [实验与事实]：‎ 操作①将一小块铜片放入试管中，加入足量浓硫酸，无明显现象；‎ 操作②加热该试管，铜片上有气泡产生，经检验产生有毒的刺激性气体；‎ 操作③立即停止加热，将试管中的残液慢慢倒入水中，溶液呈蓝色。‎ ‎[结论与解释]：‎ ‎（1）由以上探究可知：猜想 （填编号）是正确的；‎ ‎（2）经检验产生的气体是SO2，铜跟浓硫酸在加热的条件下反应的产物只是SO2 和CuSO4 。‎ ‎[反思与评价]：‎ ‎（3）操作③中，从安全角度考虑（填“能”或“不能”） ，将水倒入剩余液体中。‎ ‎（4）在“结论与解释”(2)中对产物是SO2 和CuSO4 的判断是否正确 ，‎ 其理由是 ‎ ‎[拓展与应用]：‎ 根据以上探究和已掌握的知识，该兴趣小组的同学设计了两个制取硫酸铜的实验方案：‎ 稀硫酸 O2 △‎ ‎① Cu CuSO4 ② Cu CuO CuSO4 ‎ ‎ （5）请你从安全、节约、环保方面进行评价，较好的方案是 （填编号），‎ 其理由是 ‎ ‎[思路点拨]本题是对探究性实验事实进行处理并得出正确结论的最典型例子。解题的关键是抓住探究性实验的事实，并对实验事实通过比较、归纳、概括、总结等方式进行处理，得出结论，然后应用结论分析解释现象，说明问题。本题通过对“实验与事实”所提供的实验现象进行比较分析可得出正确的结论：(1)铜与浓硫酸在常温下不能反应，但在加热条件下能反应；对于（3）借助操作①与操作②的实验事实进行分析，剩余液体中可能存在未反应完的浓硫酸，故不能将水倒入剩余液体中(只能酸入水，不能水入酸)，如果直接倒入少量水中可能会造成安全隐患；(4)根据“结论与解释”(2)，并结合质量守恒定律可知：在加热的条件下，铜与浓硫酸反应不仅生成二氧化硫和硫酸铜，还应该生成。‎ ‎“拓展与应用”中的对实验方案的评价是评价题中的经典题之一，抓住上述的评价要素(安全、节约、环保)，就会言之有物：由实验原理 ① Cu+2H2SO4（浓）SO2↑+CuSO4+2H2O ‎② 2Cu+O22CuO  CuO+H2SO4== CuSO4+H2O可知，方案②明显的要比方案①好，原因是：相对于方案①，方案②减少了对环境的污染；由于不使用浓硫酸，安全性要好；制取等质量的硫酸铜使需要的硫酸量要少，从而节约了药品等。‎ ‎[答案]‎ ‎(1) ② ;(3)不能  ;(4) 不正确  ;  反应前后元素种类不同（或生成物中不含氢元素）‎ ‎(5) ②;   不使用浓硫酸安全性好（或节约硫酸、不污染环境）‎ 例4．（06大连）影响化学反应速率有很多因素，例如催化剂二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率。请你列举生活中的事例，对影响化学反应速率的其他可能的因素再作出两种猜想，并设计验证方法或操作以证明你的猜想（将有关内容填在下表中）。‎ 序号 生活事例 猜想 验证方法或操作 ‎1‎ ‎2‎ ‎[思路点拨]化学反应的速率一直是化学家所关注的事。影响一个化学反应速率快慢的因素有很多，如反应物的浓度、接触面积、温度、催化剂、搅拌（振荡）等。本题要求能结合日常生活中影响化学反应速率快慢的一些现象，来猜测影响化学反应速率快慢的因素及相应的实验方案。‎ 解答如下：‎ 序号 生活事例 猜想 验证方法或操作 ‎1‎ 铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中易生锈。‎ 生锈速度与水的含量有关 把铁钉放在水面处和空气中，水面处铁钉先生锈。‎ ‎2‎ 食品在夏天比冬天坏快。‎ 与温度高低有关。‎ 食品放在冰箱中和冰箱外，冰箱外的先变坏。‎ 蜂窝煤比煤块燃烧更旺。‎ 与接触面积有关。‎ 相同质量的碳粉和碳块燃烧，碳粉先燃烧尽。‎ 可乐摇动后气泡冒出明显加快。‎ 振荡加快反应速率。‎ 相同质量的两份碳酸钠粉末和稀盐酸反应，一份振荡，另一份不振荡，振荡的先反应掉。‎ 四、生活中的现象和化学原理的探究 化学来源于生活，生活中处处有化学。新课标中指出“‎ 注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系。逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题”。如二氧化碳和二氧化硫等气体与水反应原理探究，酸溶液或碱溶液中哪种粒子使酸碱指示剂变色或与某物质发生反应的原理探究，酸碱指示剂应用的探究，能源开发、环境污染与防冶、元素与人体键康、化肥农药的使用等方面的探究。‎ 例5．（08南京）南南同学跟妈妈学烧紫甘蓝（紫卷心菜），用油妙后加入食醋．发现紫色的叶片立即变红，激发了他的探究欲望。 ［提出问题］紫甘蓝的汁液能作酸孩指示剂吗？ [进行实验] 取紫甘蓝叶片少许在研钵中捣烂．用少皿水浸泡．滤出蓝紫色的汁液。将汁液分别滴人下列液体中，观察其显示的颜色并记录。‎ 液体名称 白醋 蒸馏水 食盐溶液 肥皂水 碱溶液 紫甘蓝汁液显示的颜色 红色 蓝紫色 蓝紫色 蓝色 绿色 ‎[得出结论l ］紫甘蓝的汁液 （选填“能”或’‘不能”）作酸碱指示剂．‎ ‎[质疑并求证] 紫甘蓝的汁液在均为碱性的肥皂水和纯碱溶液中，为何足示不同颜色？‎ 用pH 试纸测得上述肥皂水和纯碱溶液的pH 分别为9 和11 ，则肥皂水的碱性比纯碱溶液的碱性（选填“强”或“弱”） 。 查阅资料：‎ PH ‎7～9‎ ‎10～11‎ ‎12～14‎ 紫甘蓝汁液显示的颜色 蓝色 绿色 黄色 ‎ [得出结论2]紫甘蓝的汁液在不同pH 范围内显示的颜色不同，利用紫甘蓝的汁液还可以区分液体碱性的 [拓展应用] 柠檬酸是制汽水的原料之一，为探究其固休是否显酸性，南南同学联想到教材上 二氧化碳相关实验的设计，准备了三朵用紫甘蓝的汁液染成蓝紫色的干燥小花。‎ 取干澡的花①和喷上水的花②，分别放人盛满二氧化碳的两个集气瓶中。发现花①不变色，花②变成了 色。在干燥的花③上直接撒少最柠檬酸固体花不变色，说明了 ；再向该花喷水，蓝紫色的花上出现了红色。 [反思］上述花的变色均与水有关，水的作用分别是： 花②中 ； ‎ 花③中 。‎ ‎[思路点拨]本题主要是考查学生对已有酸碱指示剂和pH知识的迁移应用和酸碱溶液能使指示剂变色的原因。只要遇酸遇碱或酸碱强弱程度不同显示不同颜色的物质都可以作酸碱指示剂。酸溶液能使指示剂变色是因为溶液中存在自由移动的H＋,碱溶液能使示剂变色是因为溶液中存在自由移动的OH－,而柠檬酸固体中的H＋不能自由移动，二氧化碳中没有H＋所以它们不能使指示剂变色。当二氧化碳溶于水并与水反应生成碳酸，碳酸在水中会解离出H +，柠檬酸溶解于水后在水中会解离出H + 故能使指示剂变色。‎ 答案：‎ ‎［得出结论1］ 能 ［质疑并求证］弱 ［得出结论2 ］相对强弱 ［拓展应用］ 红 柠檬酸固体不显酸性 ［反思］ 水与二氧化碳反应生成碳酸，碳酸在水中会解离出H + ‎ 柠檬酸溶解于水，在水中会解离出H + ‎ 五、实验异常现象的探究 做实验时，由于药品取量多与少、浓度大与小、装置安装不同以及设计方案不同等因素，会对实验造成异常现象。如质量守恒定律实验 (用气球代胶塞不平衡) 的探究，空气成分(水进入瓶内达不到1/5)的探究，二氧化碳制取(石灰水不变浑浊)的探究等。‎ 例6．（07合肥）小明同学在一次化学实验中点燃酒精灯，可是怎么点也点不着，这是怎么回事呢？小明想弄个明白，他设计并进行了下列实验。‎ ‎①看酒精灯内是否还有酒精，发现酒精量很充足。‎ ‎②将灯内的酒精倒出少量点燃，酒精燃烧了。‎ ‎③挤压灯头处的灯芯，用火去点挤出的少量液体，该液体不燃烧。‎ ‎④将酒精灯灯帽盖好放置几小时后，再用火去点，酒精灯能点燃。‎ ‎⑤在学校图书馆查阅资料，获得了下列信息：‎ ‎“酒精（学名乙醇，化学式为：C2H6O）是一种无色透明、具有特殊香味的液体。它易挥发，能与水以任意比互溶，并能溶解多种有机物。酒精在空气中燃烧或体内完全氧化时，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。‎ 实验室所用酒精一般是95%的酒精……酒精的沸点为78．5℃ ，水的沸点为100℃……”‎ 请你回答下列问题。‎ ‎（1）写出酒精燃烧的化学方程式。‎ ‎ ‎ ‎（2）实验①能得出什么结论？ ‎ ‎ ‎ ‎（3）实验②的目的是什么？ ‎ ‎ ‎ ‎（4）实验③挤出的少量液体不能燃烧，可能是由什么原因引起的？‎ ‎ ‎ ‎（5）通过以上探究活动，小李最终可以得出什么结论？‎ ‎ ‎ ‎（6）在实验④中，将灯帽盖好放置几小时再点时，酒精灯为什么能够正常燃烧？‎ ‎ ‎ ‎[思路点拨] 本题通过酒精不能燃烧的原因的探究，考查学生利用有关资料来分析问题，寻找问题产生的原因的能力。‎ 答案：（1）C2H6O+3O2====2CO2+3H2O （2）酒精灯点不着不是因为酒精量不足引起的。 （3）检验酒精灯内的酒精是否仍具有可燃性。 （4）灯芯上的酒精挥发后，灯芯上大部分是水，所以挤出的液体不能燃烧。 （5）酒精灯没有盖灯帽，灯芯头上的酒精大部分挥发掉，所以不能被点燃。 （6）酒精灯盖上灯帽后，通过灯芯的毛细作用，酒精又被吸到灯头上，所以又能点燃。‎