1、题型突破(五)实验探究题类型一物质组成、成分或含量的探究|针对训练|角度1标签破损的物质成分探究1.2023十堰某学习小组在帮助实验员整理化学试剂时发现了一瓶标签残缺的无色溶液(如图T5-4),经实验员分析得知原瓶溶液中的溶质可能是NaHCO3、NaOH、Na2CO3和NaCl中的一种,四位同学分别对该试剂作出猜想并进行实验探究。图T5-4提出问题这瓶试剂是什么溶液?猜想与假设甲猜想:NaHCO3溶液;乙猜想:NaOH溶液;丙猜想:Na2CO3溶液;丁猜想:NaCl溶液。查阅资料上述四种物质的相关信息如下:物质NaHCO3NaOHNa2CO3NaCl常温下溶解度/g9.610921.536常温
2、下稀溶液的pH913117实验探究1取瓶中溶液少许于试管中,滴加几滴酚酞溶液,溶液变红。实验探究2另取瓶中溶液少许于试管中,滴加足量的稀盐酸,产生气泡。实验分析通过实验探究1可知(1)同学的猜想一定错误。甲同学仔细分析四种物质的相关信息表后发现自己的猜想错误,他的理由是(2)。丙同学分析实验探究2并结合以上同学的实验结论,认为原瓶溶液是Na2CO3溶液。实验探究2中发生反应的化学方程式为(3)。讨论质疑乙认为以上同学分析有漏洞,需要进一步实验确定,于是又进行了如下探究。实验探究3在实验探究1试管中的红色溶液中滴加过量氯化钙溶液(中性),充分反应后,试管中溶液仍呈红色,但有白色沉淀产生。得出结论
3、通过实验探究3可证明这瓶试剂为(4)溶液,但已经部分变质。反思与拓展学习小组反思了这瓶试剂因为(5)而变质,得出了该溶液正确的保存方法。若要除去该溶液变质部分所采用的方法是(6)(用化学方程式表示)。角度2物质组成及反应后成分定性探究2.2023益阳向一定量的NaOH溶液中慢慢通入CO2气体,看不到明显现象。某实验小组的同学对所得溶液成分进行了如下探究,请你参与他们的探究活动,并完成以下问题。提出问题所得溶液中溶质的成分是什么?查阅资料资料一:将CO2气体慢慢通入一定量的NaOH溶液中,可能发生以下两个化学反应:先发生反应:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。当NaOH反应完全后,继续发生
4、反应:Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3。资料二:Ca(HCO3)2易溶于水;CaCl2溶液与NaCl溶液均呈中性;NaHCO3溶液显碱性,可使酚酞溶液变红色。猜想与假设小组同学通过讨论,提出了以下四种猜想:猜想一:溶质为NaOH和Na2CO3;猜想二:溶质全部为Na2CO3;猜想三:溶质为;猜想四:溶质全部为NaHCO3。实验探究小组同学设计并完成了如下实验:实验步骤实验过程实验现象实验结论取适量反应后的溶液置于试管中,加入过量CaCl2溶液有白色沉淀生成猜想不成立取适量步骤反应后的上层清液,滴加几滴酚酞溶液猜想二不成立取适量步骤反应后的上层清液,滴加适量稀盐酸有气泡产生猜想成立实验
5、总结针对上述实验,实验小组的同学总结并写出了上述探究过程中的各步反应方程式。你认为步骤发生反应的化学方程式是。3.2023安顺实验室有一包白色粉末,可能含有Na2SO4、Ba(NO3)2、K2CO3、KOH、CuSO4、Mg(NO3)2和KCl中的一种或几种,为了确定其成分,某化学兴趣小组进行了如下实验探究。查阅资料CaCl2溶液显中性;K2CO3和“纯碱”的化学性质极其相似;MgCO3微溶于水,不考虑为沉淀。实验步骤步骤:取一定量样品于烧杯中,加足量水充分溶解,有白色沉淀产生,溶液呈无色。初步结论:原粉末中一定不含。步骤:将步骤中的混合物过滤,进行下一步实验探究。实验探究一小明同学对步骤中过
6、滤所得滤液设计了如下的实验探究方案:实验步骤实验现象实验结论取一定量滤液于试管中,加入足量CaCl2溶液,充分振荡后,再滴加酚酞溶液溶液呈红色由此确定原粉末中含有请说明加入足量CaCl2溶液的理由:。猜想假设小红同学对步骤中过滤所得固体成分提出了如下猜想:Mg(OH)2BaSO4BaCO3Mg(OH)2、BaSO4BaSO4、BaCO3Mg(OH)2、BaCO3Mg(OH)2、BaSO4、BaCO3实验探究二小红同学对猜想设计了如下的实验探究方案:实验步骤实验现象实验结论(1)取一定量过滤所得固体于试管中,加入足量稀盐酸,充分振荡有气泡产生,沉淀完全溶解上述猜想可能成立(2)向(1)试管中,继
7、续滴加足量的NaOH溶液有白色沉淀产生上述猜想一定成立请写出(2)中产生白色沉淀的化学方程式:。归纳总结通过上述实验验证,原粉末中仍不能确定的成分是。4.某兴趣小组对“蜡烛燃烧的产物”进行探究。查阅资料蜡烛的主要成分是石蜡,石蜡由碳、氢两种元素组成。作出猜想蜡烛燃烧的产物是二氧化碳和水。实验验证1 (1)用干冷的小烧杯罩在蜡烛火焰上,观察到,证明有水生成。(2)用涂有饱和澄清石灰水的小烧杯罩在蜡烛火焰上,石灰水变浑浊,证明有二氧化碳生成。二氧化碳和石灰水反应的化学方程式为。小明提出质疑:石灰水变浑浊不一定是生成了碳酸钙,还可能是饱和石灰水受热后,析出了氢氧化钙。甲乙图T5-5同学们又用如图T5
8、-5中甲所示的装置进行实验,1 min后,提起锥形瓶,翻转后注入20 mL饱和石灰水,加塞、振荡,观察到石灰水变浑浊,确定有二氧化碳生成。实验中小明观察到一个意外现象:锥形瓶内壁上有少量黑色物质。交流讨论经分析,同学们一致认为黑色物质是石蜡不充分燃烧生成的。由此他们猜想还可能生成一氧化碳。为验证一氧化碳,他们设计了如图乙所示的实验。实验验证2 (1)实验前,先在玻璃管的中部放入一团棉花,其目的是。(2)将a端插入蜡烛的焰心。(3)用酒精灯加热b端的糊状物,一段时间后,观察到黑色物质变成红色,证明蜡烛不充分燃烧,有一氧化碳生成。(4)为防止玻璃管中的红色物质又被氧化变成黑色,接下来的操作是。拓展
9、应用含碳燃料不充分燃烧会生成一氧化碳等物质,浪费资源且污染空气,为使其充分燃烧,应采取的措施是(答一条即可)。5.2023山西冬季雾霾频发。某校社会实践小组的同学们,对某地区雾霾的成分、成因、危害及防治产生了浓厚的兴趣并开启了项目性学习之旅。信息检索雾是浮游在空气中的大量微小水滴。霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分可能含有可溶性硫酸盐、硝酸盐、铵盐、不溶性有机物、黑碳、金属元素和其他元素。提出问题某地霾的成分是什么?实验准备选择该地重度雾霾天气,用SDLKC-1000型大流量TSP采样器在室外采集大气中的可吸入颗粒物10 g。活动一:探究霾中是否含有铵盐和硫酸盐。实验
10、方案实验步骤实验现象实验结论方案一取5 g样品,加少量熟石灰粉末,混合、研磨含有铵盐方案二取5 g样品,加适量水,充分溶解后过滤,向滤液中滴加有白色沉淀生成含有硫酸盐总结反思工业上应加强对污染企业的监管,农业上应合理施用化肥。活动二:探究霾中是否含有黑碳。同学们设计了如图T5-6所示的创新实验(将活动一得到的残渣,干燥后置于中间凹槽内)。图T5-6实验步骤滴入过氧化氢溶液制取O2,排出装置内空气后,再在导管口接上气球。向右边的凹槽内滴入澄清的石灰水。接通电源,用红热电阻丝点燃残渣。实验现象残渣剧烈燃烧,澄清石灰水变浑浊,气球变大。实验结论霾中含有黑碳。装置内澄清石灰水变浑浊的化学方程式是。交流
11、研讨某同学对“霾中含有黑碳”的结论产生质疑,理由是。活动三:查阅资料,霾中还含有Al、Na、Zn、Pb、Hg、Cd等金属元素,其中的有害元素除Cd外,还有。能力发展请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表:项目雾霾频发的成因控制雾霾频发的做法政府采取的应急措施能源结构不合理推广太阳能发电人工降雨烧散煤取暖向空中或地面洒水推广新能源汽车私家车限号出行检查进度小组同学没有进行的探究项目是。角度3物质组成成分定量探究6.2023黄冈获悉某处矿井中瓦斯报警器发出警报后,学校兴趣小组请求该矿井安全监测人员提供了少量气体样品,进行成分探究。兴趣小组经资料查询,通常瓦斯气体可能含有CO、CO2、CH4等气体,为
12、确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种,小组组长初步设计了如下实验方案供大家讨论:图T5-7(已知:CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O)(1)同学甲认为,氧化钙的作用是防止空气中的CO2和H2O对实验造成干扰,小组成员一致同意。(2)同学乙认为,若装置C中CuO变红,则除了甲烷与CuO可能发生反应外,还可能发生的反应是(用化学方程式表示)。(3)同学丙认为,欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而质量增加,说明混合气体中含有CH4的思路不严密,认为需要在(填序号)之间再增加一个D装置(编号为F),才能证明含有CH4。(4)同学丁认为,B装置可有可无。说说你的看法和理由:。(5)同学戊认为,该
13、装置存在着重大安全隐患,小组成员一致同意。综合上述讨论,兴趣小组将经过安全处理后的混合气体,通过改进后的装置进行了实验探究,请根据实验现象和数据填写结论:装置实验现象/数据实验结论A石灰水变浑浊通过实验现象和数据,小组成员一致认为该气体样品中含有B无明显现象C黑色粉末变成红色D装置D增重3.6 gE装置E增重4.4 g7.2023武汉某校实验室有一瓶久置的铁屑,其成分是铁、氧化铁和水。为测定其中各成分的质量分数,某兴趣小组按图T5-8所示装置进行实验(装置气密性良好;固定装置已略去;氮气不与铁屑中的成分反应;碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物)。图T5-8部分实验步骤如下:.称量硬质玻璃管的质量。将样品放入硬质玻璃管中,称量硬质玻璃管和样品的质量。.连接好装置。缓缓通入N2,点燃甲处的酒精喷灯,待硬质玻璃管中固体恒重,记录硬质玻璃管和剩余固体的质量。.再次连接好装置,继续实验。通入CO,点燃丙处的酒精灯和甲处的酒精喷灯。待硬质玻璃管中固体恒重,熄灭酒精喷灯,继续通入CO直至硬质玻璃管冷却。再次记录硬质玻璃管和剩余固体的质量。实验数据记录如下表:质量硬质玻璃管m1硬质玻璃管和样品m2步骤硬质玻璃管和剩余固体m3步骤硬质玻璃管和剩余固体m4请回答下列问题。(1)步骤丙处酒精灯的作用是。(2)步骤硬质玻璃管中反应的化学方程式为
