菏泽专版中考化学总复习第二部分专题复习高分保障专题4科学探究题课件新人教版

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专题4 科学探究题
概述：从近几年我市中考试题可知，科学探究是每年的必考题型。科学探究以实际情景、后续学习内容、工农业生产、生活或社会热点问题等为背景，以重视基础、关注探究、联系实际、促进发展为原则命题，考查阅读理解能力、猜想能力、获取与处理信息能力、实验方案的设计与评价能力、对实验现象和数据的分析与对比能力及分类、概括等科学方法的运用能力。
类型1 猜想验证类探究题
【例1】 [2017·绥化中考]一次用餐中，小丽对“固体酒精”产生好奇，于是她买回一袋，和同学一起对其进行研究。【查阅资料】固体酒精中含有酒精、氢氧化钠等物质。【提出问题】固体酒精中的氢氧化钠是否变质及变质的程度如何？【做出猜想】小丽猜想：没有变质，只含有氢氧化钠；小明猜想：全部变质，只含有碳酸纳；你的猜想：部分变质，含有　氢氧化钠和碳酸钠　。氢氧化钠在空气中变质的化学方程式是　CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　。　【实验探究】小丽取少量固体酒精在水中充分溶解后过滤，取上述滤液于试管中，滴入几滴稀盐酸，无明显现象；小丽说氢氧化钠没变质，小明认为她的结论不正确，其理由是　滴加盐酸的量少，和氢氧化钠反应了　。
请你补全实验设计，填写表格中的①②③，证明固体酒精中的氢氧化钠是否变质及变质的程度如何。
【拓展提升】除去部分变质的氢氧化钠溶液中的杂质，方法是　Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH[或Ba(OH)2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaOH]　。(用化学方程式表示)
【思路点拨】【做出猜想】由于氢氧化钠易与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，猜想一：没有变质，只含有氢氧化钠；猜想二：全部变质，只含有碳酸钠；猜想三：部分变质，含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应的方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O。【实验探究】取少量上述滤液于试管中，滴入几滴稀盐酸，无明显现象；小丽说氢氧化钠没变质，小明认为她的结论不正确，其理由是在有氢氧化钠存在的情况下，稀盐酸先与氢氧化钠反应，等氢氧化钠反应完毕，盐酸再与碳酸钠反应，所以开始时看不到气泡冒出，但并不能说明氢氧化钠没有变质。①向盛有上述滤液的试管中，滴入过量的稀盐酸，有气泡产生，小丽猜想不成立。②用试管取少量滤液加入过量的氯化钙溶液，充分反应后过滤，再向滤液中加入几滴酚酞溶液；③有白色沉淀产生，溶液变红色则你的猜想成立；【拓展提升】如果氢氧化钠变质了，那么溶液中存在着碳酸钠，可以向溶液中加入适量的氢氧化钡溶液或氢氧化钙溶液把碳酸钠除去，并且不引入新杂质，碳酸钠和氢氧化钡、氢氧化钙反应的化学方程式分别为Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。
1．检验氢氧化钠是否变质的方法。(1)加入过量的稀盐酸，现象：有气泡产生。反应原理：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。(2)加入澄清石灰水，现象：有白色沉淀生成。反应原理：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。(3)加入Ba(OH)2或CaCl2溶液，现象：有白色沉淀生成。反应原理：Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH、Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl。2．要确认变质了的NaOH中是否还有NaOH，在检验NaOH时必须排除Na2CO3的干扰，因为Na2CO3溶液也呈碱性，也能使酚酞溶液变红。在除Na2CO3时，不能用盐酸，因为盐酸也与NaOH反应，也不能用Ca(OH)2，因为Ca(OH)2会与Na2CO3反应生成NaOH，干扰NaOH的检验。
1．氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某探究小组的同学通过查阅资料得知，氢化钙(CaH2)遇水反应生成氢氧化钙和氢气。探究小组的同学把一定量的CaH2加入Na2CO3溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。经检验滤渣的成分是碳酸钙。【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？【猜想与假设】猜想一：NaOH猜想二：NaOH、Ca(OH)2猜想三：NaOH、Na2CO3猜想四：NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2经过讨论，大家一致认为猜想四不合理，请用化学方程式说明原因　Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH　。
【反思与拓展】①若向NH4Cl的溶液中加一定量CaH2，充分反应，产生的气体是　氢气、氨气　。②登山运动员常用CaH2作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是　不易爆炸，携带安全　。
解析：【猜想与假设】猜想四是不合理的，因为碳酸钠会与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠，书写化学方程式时需注意检查配平。【实验验证】实验一：取滤液，向其中滴入少量碳酸钠溶液，无明显现象，说明没有氢氧化钙，即猜想二不成立；实验二：另取滤液，向其中加入足量稀盐酸，观察到先无变化后产生气泡的现象时，说明滤液中含有氢氧化钠和碳酸钠，即猜想三成立；【反思与拓展】①若向NH4Cl的溶液中加一定量CaH2并充分反应，由于氢化钙(CaH2)与水能发生反应生成氢氧化钙和氢气[CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑]，氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、水和氨气[2NH4Cl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O]，则产生的气体是氢气、氨气；②登山运动员常用CaH2作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是不易爆炸、携带安全。
类型2 实验方案设计类探究题
【例2】[2017·衡阳中考]实验室有一瓶标签腐蚀的溶液A(如图)，某组同学将碳酸钠溶液与样品反应，有白色沉淀产生，过滤后得到澄清滤液，同学们进行了一系列的探究。
探究一　A溶液中溶质是什么？【提出猜想】 ①CaCl2，②　Ca(OH)2　。【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。【设计实验】同学们设计了如下方案并进行实验。
碳酸钠与其反应的化学方程式为　Na2CO3＋CaCl2===2NaCl＋CaCO3↓　。
探究二　过滤后的滤液中会有哪些溶质？【提出猜想】小明的猜想：NaCl、CaCl2；小红的猜想：NaCl；你的猜想：　NaCl和Na2CO3　。【设计实验】请设计对“你的猜想”实验：
【思路点拨】探究一：【提出猜想】由标签可知，溶液为钙的化合物溶液，能与碳酸钠反应可能是氢氧化钙或氯化钙；【设计实验】由于氢氧化钙溶液显碱性，氯化钙溶液呈中性，由结论猜想①正确知，加入酚酞溶液不变色；碳酸钠与氯化钙反应的化学方程式为Na2CO3＋CaCl2===2NaCl＋CaCO3↓。探究二：【提出猜想】碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，由于反应的量不同，所以过滤后澄清滤液中会有的溶质可能是NaCl和Na2CO3或NaCl或NaCl和CaCl2；【设计实验】碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳气体，可以证明碳酸钠的存在。
1．实验方案设计类探究题是考查综合能力的题目，要求很高。它不仅要求学生对物质的性质、检验和制备相当熟悉，而且还要求设计的实验方案简单易行，原料价格低廉，无污染等。对于该类问题先要根据题意搞清或确定实验的原理，然后紧紧抓住原理进行设计。2．解答实验方案设计类探究题的一般步骤。(1)审清题意，明确实验目的；(2)弄清反应原理，充分利用题目给出的信息；(3)围绕主要问题思考，选择适当的实验方法；(4)设计合理的实验装置和实验探究操作步骤；(5)记录实验现象、分析实验结果，得出正确的结论。
2．[2016·菏泽模拟]某同学发现，上个月做实验用的NaOH溶液忘记了盖瓶盖。对于该溶液是否变质，同学们展开实验探究。【猜想假设】猜想(1)：该溶液没有变质，为NaOH溶液。猜想(2)：该溶液全部变质，为Na2CO3溶液。猜想(3)：该溶液部分变质，为NaOH和Na2CO3的混合溶液。【查阅资料】Na2CO3溶液呈碱性。【设计方案】请你完善下表几组同学探讨的设计方案：
【探究实验】综合各小组的方案后，动手实验。【结论与反思】NaOH溶液易与空气中的CO2反应而变质，所以要密封保存。【拓展延伸】同学们设计了如图两套装置进行实验：
用胶头滴管吸取某种液体，锥形瓶中充入一种气体或放入一种固体物质，挤压胶头滴管。一段时间后，两装置中气球明显胀大。(1)甲装置中可能发生反应的化学方程式是　CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O(或其他合理答案)　。(2)若乙装置中胶头滴管吸取的是稀盐酸，则锥形瓶中放入的固体可能是　Zn(或其他合理答案)　。
解析：【设计方案】第1组：碳酸钠溶液也呈碱性，也能使酚酞溶液变红；第2组：碳酸钠能与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，加入氯化钙溶液产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠；第3组：第2组实验结束后，让试管静置一段时间，取上层清液滴加酚酞溶液即可判断是否仍有氢氧化钠。【拓展延伸】(1)甲装置中气球变大，说明装置内的压强变小，可能是气体被消耗，如氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；(2)乙装置中气球变大，说明装置内的气压变大，可能是加入盐酸产生了气体的缘故，放入的固体可能是活泼金属或是碳酸盐。
类型3 分析评价类探究题
【例3】 “双吸剂”是常用的袋装食品的保鲜剂，可用来吸收氧气、二氧化碳、水蒸气等气体。某化学小组的同学在袋装食品中发现一包名为“504双吸剂”的保鲜剂，其标签如图所示。同学们对这包久置的“504双吸剂”的固体样品很好奇，设计实验进行探究。
【提出问题】久置固体的成分是什么？【收集资料】1.查阅资料：铁与氯化铁溶液在常温下生成氯化亚铁：Fe＋2FeCl3===3FeCl2。2．打开固体包装观察：部分粉末呈黑色、部分粉末呈白色、另有少数红棕色的块状固体。【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2、CaCO3。你猜想固体中可能含有Fe2O3的依据是　有少数红棕色的块状固体　。
【实验探究】如表是甲组同学设计并记录的实验报告，请你补充完整。　
【实验质疑】乙组同学认为甲组同学在实验中得出“一定不含有Fe2O3”的结论是错误的，理由是　氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色　；你认为甲组同学哪一步操作得出的结论也不合理　实验操作二　，理由是(用化学方程式表示)　CaO＋H2O===Ca(OH)2　。【继续探究】为验证固体中是否含有Fe2O3，乙组同学用　磁铁　先分离出铁粉，向残留固体中加入足量　稀盐酸　，若溶液呈棕黄色，证明固体中含有Fe2O3。写出溶液呈棕黄色的化学反应方程式　Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O　。
【思路点拨】【作出猜想】由于双吸剂中的铁粉与空气中的水和氧气接触时会生锈，生成红棕色的氧化铁，故可通过“有少数红棕色的块状固体”这一现象，判断固体中含有氧化铁。【实验探究】因为生石灰溶于水生成熟石灰放出大量的热，操作一中固体溶解时放出大量热，由此可以判断固体中一定含有氧化钙；甲组同学操作三中：取滤渣放于试管中，滴加足量的稀盐酸，固体逐渐消失，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，固体中一定含有铁；操作四中澄清石灰水变浑浊，说明实验操作三中有二氧化碳产生，同时证明了固体中含有碳酸钙。【实验质疑】可能含Fe2O3的理由是氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色；甲组同学的操作二也不合理，因为氧化钙与水反应后生成氢氧化钙，溶液呈碱性，也能使无色酚酞溶液变红。【继续探究】由于铁可以被磁铁吸引，故可以用磁铁分离出铁粉；然后取残留固体于试管中，加入适量稀盐酸，固体减少，有气泡冒出，溶液变为棕黄色，证明固体中一定含有Fe2O3。发生反应的化学方程式为Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。
要会对简单的化学实验探究方案的优劣进行评价，并提出自己的建议。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方案是否有创新；⑧是否安全等。
3．如图所示，某校化学兴趣小组用过氧化氢(H2O2)溶液(MnO2作催化剂)制取干燥的氧气，并用来测定10g某铜粉样品(含杂质碳)中铜的质量分数。回答下列问题：
(1)仪器a的名称是　酒精灯　。(2)装置A中发生反应的化学方程式是　2H2O2 2H2O＋O2↑　，装置B的作用是　干燥氧气　。(3)通过称量反应前后装置　D　的质量，进行计算便可求出样品中铜的质量分数。
(4)实验完毕，小丽同学误将用剩的H2O2溶液和装置C玻璃管中的剩余固体一起倒入烧杯中，发现有大量的气泡产生，经检验确认产生的气体是氧气。小刚和小明两位同学对此颇感兴趣，进而展开了他们的探究之旅。【提出问题】是哪种物质加快了H2O2的分解速率？【大胆猜想】猜想Ⅰ：剩余固体中的氧化铜加快了H2O2溶液的分解；猜想Ⅱ：剩余固体中的　铜粉　加快了H2O2溶液的分解；猜想Ⅲ：氧化铜能作H2O2分解的催化剂。【实验验证】
　【讨论交流】小刚同学认为，根据实验二得出的两个结论就能判断Ⅲ成立，你是否支持他的观点？并简述理由。答：　不支持　，　因氧化铜能否做H2O2的催化剂还要验证其反应前后的化学性质是否改变　。
解析：(1)仪器a是酒精灯，是实验室常用的热源。(2)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下能分解生成水和氧气；浓硫酸具有吸水性，是常用的气体干燥剂，常用于干燥和它不反应的气体，即可用于干燥氧气。(3)C装置中的铜能与氧气反应生成氧化铜，使其质量增加，而其中的碳粉又能与氧气反应生成二氧化碳而使其质量减小，故无法通过称量反应前后C装置的质量来计算铜的质量分数；由于该反应产生的二氧化碳能够被D装置全部吸收，通过测定反应前后D装置的质量变化，可知反应生成的二氧化碳的质量，进一步计算出参加反应的碳的质量，从而求出铜的质量并计算出铜的质量分数。(4)由于铜粉是过量的，所以C中的固体在碳粉被完全消耗后，还可能存在未反应的铜，故可猜测是铜粉加快了H2O2溶液的分解。【实验验证】氧化铜加快了H2O2溶液的分解，使过氧化氢分解产生氧气，试管中有气泡产生，使带火星的木条复燃；氧化铜是不溶于水的物质，要将氧化铜分离出来，需要经过过滤；为验证猜想Ⅱ，故实验三中应加入1g铜粉；通过实验现象可知，铜粉不能加快H2O2溶液的分解，故猜想Ⅱ不成立。【讨论交流】催化剂在化学反应前后的质量和化学性质都不变，根据实验二不能得出氧化铜在反应前后化学性质不变的结论，因此不能判断猜想Ⅲ成立。