实验探究

1．探究实验的程序：

发现问题→提出问题→作出假设→实验验证→探究→解释→得出结论

2．探究实验的一般方法：

⑴控制单因变量法：为了研究某一变量的影响作用，要控制其它因素再相同条件下进行实验探究。

⑵演绎推理法：为了判断某种假设是否正确合理，常假设它是正确的，由此进行推理，当得出正确的结论或实验现象时，证明它时正确合理的；反之，则它是错误的。

课题一：未知物的探究

    两瓶无标签的试剂，分别是固体和液体，取少量两试剂在试管中混合，立即产生一种无色气体。对此气体展开了一系列探究：

产生此气体的化学方程式可能是                                                  ；

    (2)我想制取该气体，采用的发生装置可选取图中          的(填序号)，收集装置是                                。

课题二：未知反应产物的探究

       问题：如何鉴定孔雀石[Cu2(OH)2CO3]加热分解的产物?

       假设：假设孔雀石加热分解的产物是H2O、CO2和CuO。

  设计实验：

实验①：按下图进行实验，证明分解产物中有H2O和CO2。

       以上装置的连接顺序是：a接       ，      接       ，按此顺序连接的理由是：                                                                    。

实验②：请你设计实验，证明孔雀石完全分解后，试管中剩余的黑色固体是CuO(用图示或文字说明均可)                                                         。

  现象和结论：

  实验①中：U形管中的无水硫酸铜变成蓝色，证明产物中有      ；证明产物中有CO2的现象是                                              。

    实验②中(你设计的)：因为有                   的现象，所以黑色固体中有铜元素；因为有                                 的现象，所以黑色固体中有氧元素；由此可得到结论：产物中有CuO。    

课题三：物质变质程度的探究

 “某某雪饼”包装袋内有一个小纸袋，上面写着“干燥剂，主要成分是生石灰”。请你完成下列有关干燥剂的探究：

 (1)生石灰(CaO)可作干燥剂的理由是(用化学方程式表示)                            。

(2)对它进行一系列探究，并完成下表：

答案：（1）CaO+H2O = Ca(OH)2     （2）

练习题：用实验证明一包黑色粉末是由氧化铜和炭粉混合而成的。甲、乙两同学设计的实验方案如下：

甲：黑色粉末                 观察现象

乙：黑色粉末                            观察现象

   试回答：(1)甲方案证明有氧化铜的实验依据是                                 ，证明有炭粉的实验依据是                                                     。

    (2)乙方案中证明有氧化铜的实验依据是                                      ，证明有炭粉的是实验依据是                                                 。

(3)以上两个方案中，你认为       同学的实验方案更好，理由是                           。

答案：(1)固体粉末部分溶解，得蓝绿色溶液；(2)固体减少，黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊；(3)甲操作简单不需要加热。

练习题：碳酸铵(化学式为(NH4)2CO3)可用作氮肥。在试管中加热碳酸铵能生成三种化合物，其中一种是氨气(化学式为NH3)。请你根据所学知识。猜想另外两种生成物各是什么物质，并设计实验证明你的猜想(将有关内容填在下表中)。

(2)可能是CO2将生成的气体通入澄清石灰水中，如果出现浑浊则证明有CO2生成。

实验探究型 习题（考题）

1、（综合应用：中等难度）研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。

（1）根据反应Na2SO3（固）+H2SO4（浓）＝ Na2SO4 + SO2↑+ H2O，制备SO2气体。

①用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置（含试剂）示意图。

②实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是___________________________。

（2）将SO2气体分别通入下列溶液中：

①品红溶液，现象是____________________________________________________；

②溴水溶液，现象是____________________________________________________；

③硫化钠溶液，现象是__________________________________________________。

（3）有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证方法（可以不填满）。

①原因_____________________；验证方法__________________________。

②原因_____________________；验证方法__________________________。

③原因_____________________；验证方法__________________________。

2、（理解：中等难度）某研究小组进行与NH3有关的系列实验。

（1）从下图中挑选所需仪器，画出制取干燥NH3的装置简图（添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。固定装置和尾气处理装置不用画），并标明所用试剂。

（2）为验证“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”，该小组同学设计了如第6页右上图所示的装置，图中B管的容积是A管的2倍，活塞K1、K2、K3、K4、K5均关闭（固定装置和尾气处理装置略）；HCl和NH3均不溶于石蜡油，也不与之反应；装置气密性好。

①在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是

                                                 __________________________。

控制活塞K4、K5，调节C、使B管充满与A管同压的干燥NH3。

②缓缓开启K3，A管中的现象是                   ____________________________。

要达到实验目的，当反应完成并恢复到室温时，B管中预期的现  象是                                       ；若观察不到预期现象，主要原因是                   _______________________________________________________________________。

3、（理解：中等难度）某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。

（1）第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有_______________（填代号，限填3项）。

A、试管  B、瓷坩埚  C、坩埚钳  D、铁三角架E、泥三角  F、洒精灯   G、烧杯     H、墨筒

（2）第2步：Iˉ溶液的获取。操作是_________________________________________。

（3）第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_______（填代号）。理由是________________________________________________________________。

A、浓硫酸    B、新制氯水     C、KMnO4溶液      D、H2O2

（4）第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘。

自我训练

1．国家环保总局规定，从2005年1月1日起将各类实验室纳入环保监管范围。某中学A、B两个班同学分别做Mg、Al与HCl、NaOH反应的实验，实验后废液分别集中到各班的一个废液缸中。研究小组对两个班的废液进行检测，结果如下表。

⑴分析废液中的成分，填写下表中的空格：

①____________________________________________________________________________。

②____________________________________________________________________________。

⑶证明我的假设的实验方法是：

验证①的方法是________________________________________________________________。

验证②的方法是________________________________________________________________。

⑷据悉，目前许多高校、中学以及科研单位的化学实验室排放的各类废液大都未经严格处理便进入了下水道。A班的废液若直接排入铸铁管下水道，会造成什么危害？_____________

______________________________________________________________________________。

你建议如何处理这些废液？_______________________________________________________

______________________________________________________________________________。

2．(2002年上海)为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。

乙同学发现在甲同学的实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。

请你回答下列问题：

（1）写出甲同学实验中两个主要的化学方程式                                            。

（2）甲同学设计的实验      （填能或不能）验证乙炔与澳发生加成反应，其理由是      （多选扣分）。

（a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应（b）使溴水褪色的反应，就是加成反应

（c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔    （d）使溴水褪色的物质，就是乙炔

（3）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是         ，它与溴水反应的化学方程式是                                   ；在验证过程中必须全部除去。

（4）请你选用下列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。

（a）            （b）          （c）         （d）

选择装置：            →     b    →           →     d  

对应试剂：（电石、水） → （    ）→ （    ）  →  （溴水）

（5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是                                         。

3．下列是某兴趣小组研究浓硫酸的氧化性的结论并进行了实验验证:

 ①一般认为1:1的硫酸浓度大于60%，就具有一定的氧化性，越浓氧化性越强，60%以下的H2SO4氧化性就不怎么强了。

②温度也影响氧化性，如铜放于冷的浓硫酸中反应不明显，如果加热就可以观察到明显现象。

③98%的浓硫酸物质的量浓度为18.4mol·L－1，密度为1.84g·cm－3

据以上信息回答：

(1)如图装置，同学甲先向带支管的试管中放入铜粉和3mL水，然后从分液漏斗中加98%的浓硫酸10—15滴（约0.5mL），加热至沸腾，该试管中液体是否有有明显变化___________。试用数据解释原因

_______________________________________________。

(2)甲同学再用分液漏斗加浓硫酸10mL再加热至沸腾，现象是____________________________________。

(3)乙同学利用所示装置直接从分液漏斗中加浓硫酸10mL与铜片反应。所观察到与甲不同的现象是_________________________原因是__________________________________。为了最终看到与甲类似的现象，乙同学需进行的操作是_______________________________________________。

(4)乙同学进行加热，还在带支管的试管中观察到有黑色物质出现，大胆假设此物质是_______________。

4．某校的探究小组同学想研究氧化铜能否在氯酸钾的受热分解反应中起催化剂的作用，设计了以下的对比实验和操作步骤：

①任取两份氯酸钾，分别放入两支试管，在其中一份中加入经精确称量的n g氧化铜粉末。

②将两份氯酸钾同时在相同的条件下加热，将放出的气体通入水中，观察放出气体快慢。

③停止加热、冷却，将原先混有氧化铜的反应后的混合物加水溶解，小心过滤，将滤出固体物质洗涤并干燥。

④观察滤出固体物质的状态、颜色。

⑤将滤出固体物质和炭粉混合，在密闭容器中加热，并将反应产生的气体通入澄清石灰水中，并观察实验现象。

（1）从以上有关实验步骤的叙述中可发现操作方案还存在一些缺陷，请指出并加以改进：

________________________________________________________________。

（2）有人换用另一种方法来代替上述第⑤操作，请从下图中选择仪器中连接成一套实验装置，这套实验装置的连接顺序是_______接______、________接______、________接________接_______（气流的方向从左往右）。

5．化学课外活动小组设计了如下图所示的一套气体发生、收集和尾气吸收装置，以探究该装置的多功能性。

（1）甲同学认为利用装置Ⅱ可直接收集NH3、H2但不能收集O2其理由是：            。   （2）乙同学认为装置Ⅰ可作为实验室氧气的快速发生器，对装置Ⅱ仅作改进后即可作为O2的收集装置，乙同学对装置Ⅱ的改进方法是：              ；制O2时在装置Ⅰ的a中加入             试剂，b仪器中加入                   试剂。                                         （3）丙同学认为装置Ⅱ经乙改进后只需在装置Ⅱ之后连一尾气吸收装置即可收集SO2气体。试将吸收SO2的尾气吸收装置画在下列方框中。

（4）丁同学认为利用装置Ⅰ和装置Ⅲ可进行验证Cl2氧化性比Br2强的实验进行此项实验时在装置Ⅰ中的a仪器中加入           试剂，b仪器中加入          试剂，装置Ⅲ中应加入           试剂，根据装置Ⅲ中观察到的                 实验现象即可得出Cl2的氧化性比Br2强的结论。       

6．常温下，取两片质量相等、外形和组成相同表面经过砂纸打磨（完全除掉了氧化物）的铝片，分别加入到盛有体积相同、c（H+）相同的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管（相同体积）中制取H2。实验现象如下表：

时间

（2）分析上表数据，你得出的结论是：                                   。

（3）你认为出现以上现象的可能原因是：

假设①______________________________   ____       ____________________；

假设②________________________________    ____________       _________。

（4）请设计实验对以上的假设进行验证：

①_____________________________________________________________；

②_                         ________________________。

(5)如果上述假设都成立，要使以上稀硫酸与铝反应产生的氢气速率加快，可以采取的措施有：

①_____________________________________________________________________；

②_____________________________________________________________________；

③_____________________________________________________________________；

1（1） ①如图配置

②打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加。

（2）①溶液褪色  ②溶液褪色  ③有浅黄色沉淀（或溶液变浑浊）

（3）①NaSO3 变质；取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴入BaCl2 ，溶液有白色沉淀生成，则证明该Na2SO3 固体变质  ②不是浓硫酸；用洁净玻璃棒蘸取待测试样，涂白纸不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸。（其他合理答案也可）

2（1）（如右上图）

（2）①先开K1、再开K2，从K2处通入干燥的HCl气体，管口K1处有白雾后继续通入一段时间，关闭K2，随即关闭K1。

②产生白烟。石蜡油充满B管； A管中HCl混有空气、未使石蜡油两端液面相平。 

3（1）BEF；（2）将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻棒充分搅拌，煮沸，过滤；（3）D（4）过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染（不会进一步氧化单质碘）。

自我训练：1．⑴A班：含有MgCl2、AlCl3、NaCl、HCl  B班：没有MgCl2、AlCl3、HCl，还有NaAlO2

⑵假设：①白色沉淀为Mg(OH)2  ②白色沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3

⑶验证①的方法是：取沉淀少量加过量NaOH，观察沉淀无明显变化，取上层清液，滴加盐酸，无明显现象发生

验证②的方法是：取沉淀少量加过量NaOH，观察沉淀有变化，但仍有沉淀没有溶解，取上层清液，滴加盐酸，有明显白色沉淀产生

⑷废液会腐蚀铸铁水管、污染水   用碱中和或用石灰石处理或将两班的废液按照一定比例混合中和等措施

2．（1）CaC2＋2H2O→C2H2↑＋Ca(OH)2        HC≡CH＋Br2→

（或HC≡CH＋2Br2→）     （2）不能    a、c  （3）H2S     Br2＋H2S→S↓＋2HBr

（4） c                b 

   （CuSO4溶液）   （CuSO1溶液）

（5）如若发生取代反应，必定生成HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用pH试纸验证。

3． (1)否  硫酸溶质质量分数为23%＜60%，其氧化性不突出所以无明显现象

   (2)铜片慢慢溶解，带支管的试管中溶液渐成蓝色小试管中品红褪色。（2分）

   (3)现象是: 液体无色或浅蓝色，有白色固体在试管底部析出。

      原因: 98%浓H2SO4有吸水性只剩无水CuSO4。

      待支管的试管冷却后沿烧杯壁缓缓加入到水中，并不断用玻璃棒搅拌。

   (4)Cu2S或CuS或Cu2S与CuS混合物

4．（1）第①、④两步不严密；第①步中“任取两份氯酸钾”应改为“准确答量两份等质量的氯酸钾”，第④步中应改为“观察滤出固体物质的状态、颜色，并准确称量干燥后滤出物的质量”。

（2）a接g、f接d、e（或d）接b（或e）接g。

（3）将该装置末端的导管与另一导管连接起来后，把导管的一端浸入水中，向漏斗中加水至能封住漏斗下面的管口，再加水，漏斗下端可以形成一端水柱（还可以用其它方法）

分析：（1）要证明氧化铜是催化剂，须证明反应前后氧化铜的质量没有变化、氧化铜的化学性质没有改变，所以这是一个定量实验，不能任取两份氯酸钾。

（2）分析题给实验装置图，可知是用H2还原氧化铜的方法来证明分离出来的固体仍是氧化铜，进而证明氧化铜是催化剂。a中产生H2通入g，目的是用浓硫酸来干燥H2；再经f接d、e（或d），目的是使H2跟氧化铜反应生成铜和水；进而接b（或e），使产生水蒸气跟无水硫酸铜反应生成蓝色硫酸铜晶体，证明有硬质玻璃管中发生反应；未端再接g是为了防止空气中水蒸气进入U管。

5.（1）因为H2、NH3比空气轻而O2比空气重　                                 

（2）把装置Ⅱ中的进气导管改为长导管插至试管底部，出气导管管口应与胶塞相平，即所谓“长进短出”；3％的H2O2溶液；少量MnO2粉末　

（3）如右图                                

（4）浓盐酸；KMnO4；NaBr溶液；溶液由无色变橙色

[评析]本题以考试大纲规定属于“理解”和“综合应用”层次的如下知识点：

常用仪器的用途、常见气体实验室制法、实验现象等为核心命题综合考查考生“设计实验、改进实验装置”的能力、能绘制和识别典型实验仪器装置图的能力。解答本题可以从如下三个方面展开思路：（1）由装置Ⅰ可知该气体发生装置为液——固反应要加热装置利用本装置可制备CO2、H2、O2（用H2O2和MnO2为原料）SO2、H2S、NO、C2H2等。（2）装置Ⅱ为气体收集装置，若该装置导气管“短进长出”，则可收集H2、NH3、CH4等比空气轻的气体，若将导气管改为“长进短出”则可收集比空气重的气体如O2、SO2、Cl2、HCl等。　（3）装置Ⅲ既可作尾气吸收装置又可作反应器，解题时抓住上述三点，再紧扣“探研该装置用途的多功能性”进行思考则全题可解。          

6．（1）2Al+6H+==2Al3++3H2↑

（2）Al在c(H+)相同的盐酸中反应比在硫酸中快得多。

（3）①Cl-对铝与H+反应有促进作用；②SO42-对铝与H+反应有抑制作用。

（4）①向以上稀硫酸中加入少量的氯化钠或氯化钾（或其他可溶性氯化物）固体，如果都能使反应速率加快，则假设①成立；②向以上稀盐酸中加入少量的硫酸钠或硫酸铵（或其他可溶性硫酸盐）固体，如果都能使反应速率减慢，则假设②成立。

（5）①加入含有Cl-的可溶性氯化物；②增加H+浓度；③加热；④将铝片改换成铝丝⑤利用不活泼金属或不活泼金属可溶性盐形成原电池等。下载本文