初中化学几类探究题分析.doc

初中化学几类探究题分析陕西西安远东二中赵迎在新教材中，探究性实验占相当大的比重，新教材大力提倡开展实验探究活动，以提高学生的实验探究能力。在中考试题的设计上占的比例相当大。想要落实这一化学实验教学目标，首先要充分利用教材。在平时的教学中不断的渗透探究精神，贯穿探究过程，使学生遇到探究性试题有章可循，有方法去突破，找到解题的有效途径，做到由此及类、一题多解、多题一解的分析问题、解决问题的方法。现对初中化学中几类常见物质性质探究题进行分析。一、C、Fe、Cu、FeO、Fe2O3、CuO等物质性质的探究题对碳的探究 一般考察木炭的颜色，与氧气的反应及它的还原性。对铁的探究一般考察它与酸的置换反应、与盐溶液的置换反应及亚铁盐溶液的颜色。对铜的探究考察铜的颜色、及与氧气反应后得到的氧化铜的颜色且铜与盐酸、稀硫酸不发生置换反应。对FeO、Fe2O3、CuO等物质的探究主要考察本身的颜色以及与盐酸、稀硫酸反应而溶解后溶液的颜色。一般以填写实验报告册的形式给出，让学生根据猜想填写实验步骤、观察到的现象、及由现象得出的结论。常见的现象：对碳而言与盐酸、稀硫酸不反应常说黑色固体不溶解，它的氧化产物二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊。对铁而言它比较活泼与盐酸、稀硫酸反应常说黑色固体溶解、有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。FeO与酸反应黑色固体溶解，溶液变为浅绿色。CuO与酸反应黑色固体溶解，溶液变为蓝色。Fe2O3与酸反应红色固体溶解，溶液变为黄色。所以针对不同的猜测，叙述的现象各不相同，但万变不离其中，即把握好物质的性质的差异，描述正确的现象，得出正确的结论。举例如下：第一题：现在许多食品都采用密封包装，但包装袋中的空气、水蒸气仍会使食品氧化、受潮变质，因此一些食品包装袋中需放入一些脱氧剂，以使食品保质期更长一些。甲、乙、丙同学为了探究“脱氧剂”的成分，从某食品厂的月饼包装袋中取出“脱氧剂”一袋，打开封口，将其倒在滤纸上，仔细观察，脱氧剂为灰黑色粉末，还有少量的红色粉末。提出问题：该脱氧剂中的黑色粉末、红色粉末各是什么？猜想：甲同学认为：灰黑色粉末可能是氧化铜、红色粉末可能是铜。乙同学认为：灰黑色粉末可能是铁粉，也可能还有少量的活性炭粉，红色粉末是氧化铁。丙同学认为：灰黑色粉末可能是氧化铜、活性炭粉，红色粉末可能是铜。（1）、你认为 同学的猜想正确。（2）、请设计一个实验方案来验证你的猜想是正确的，并填写以下实验报告：实验步骤预期的实验现象实验结论分析：此题联系生活实际“脱氧剂”，考察C、Fe、Cu、Fe2O3、CuO的性质。“脱氧剂”常温下应该能与氧气反应，而铜在常温下不易与氧气反应，氧化铜又是黑色的且铜生锈后的物质是碱式碳酸铜为绿色的，所以脱氧剂与铜、氧化铜无关。铁生锈后生成物的主要成分是氧化铁是红色的粉末，故甲、丙的猜想不对，乙是正确的。那么针对乙的猜想进行实验即是考察Fe、Fe2O3、活性炭的性质。可利用Fe、Fe2O3与盐酸、稀硫酸反应、活性炭不与盐酸、稀硫酸反应所产生的不同现象加以说明。（对于铁粉也可以用磁铁吸）第二题：某校进行化学实验考察时，老师给了同学们一小包黑色粉末，这种黑色粉末可能是氧化铜、木炭粉或者是这两者的混合物，让他们通过实验探究来确定。某同学探究过程如下：（1）提出问题假设1：黑色粉末是木炭粉；假设2： ；假设3： ；（2）设计实验方案：他对实验进行了一下设想和分析：取少量黑色粉末于烧杯中，并加入过量的稀硫酸。则实验中可能出现的现象与对应结论如下表，请你完成下表。实验中可能出现的现象结论假设1成立假设1成立（3）进行实验：通过实验及分析，确定该黑色粉末为木炭粉和氧化铜的混合物。（4）拓展：为了进一步探究木炭粉和氧化铜的性质，他又利用这种混合物补充作了如下实验：将此黑色粉末隔绝空气加热（若木炭粉完全反应），待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后，静置。请你回答:烧杯中 ( 填“有”或“没有”)不溶物.若静置后溶液呈无色,则该溶液中的溶质是 (写化学式).若静置后溶液呈蓝色,该反应的化学方程式为 。分析：此题仍然是一道有关C、CuO的性质探究题。木炭粉和氧化铜均为黑色粉末，所以假设时，可以是它们中的任意一种，也可以是它们的混合物。对木炭粉和氧化铜的区分上只能利用其化学性质的差异来进行，最常用的就是用酸来区分，木炭粉不溶于酸（即不与酸反应），氧化铜溶于酸且所得溶液为蓝色，所以填写实验现象时要注意语言的准确性。拓展考察碳的还原性，木炭还原氧化铜生成的固体是铜。剩余的固体成分有两种可能（因为木炭粉无剩余），一是只有铜生成，二是在生成铜的同时氧化铜剩下了。那么如果是第一种情况加酸没有反应发生，溶液呈无色仍为硫酸溶液；如果是第二种情况剩余的氧化铜会与硫酸反应得到硫酸铜的蓝色溶液，方程式也很自然的就写出来了。第三题：某研究性学习小组的同学做了“铜与空气中氧气反应”的探究实验，其操作过程如下：将已除去表面氧化膜的铜片放在酒精等火焰上灼烧，一段时间后，铜片表面变黑。因此，小刚同学得出结论：铜片在加热条件下不能与空气中的氧气反应，铜片上的黑色物质是酒精不完全燃烧生成的炭黑（碳单质）请你加入该小组的探究活动:(1)你还能得出什么结论？(2)请你用一步实验操作验证上述各结论：(3)为避免上述结论的不确定性，要验证在加热条件下铜与空气中的氧气是否反应，应如何改进上述实验。分析：此题是课本第一章第三节铜的化学性质的探究变形题。考察的知识点及解法同上面的第二题。第四题：某探究小组的同学将铁粉和氧化铜粉末混合均匀后，放入试管中，隔绝空气，高温加热34分钟，冷却后，试管中只有红色物质。提出问题：试管中的红色物质可能是什么？进行猜想:你认为可能是 。实验方案：根据下表要求，设计一个实验方案来验证你的猜想。实验步骤及操作方法预期的实验现象结论取少量红色物质放入试管中， 。查阅资料：铁粉与氧化铜在高温下可以发生置换反应。得出结论：铁粉与氧化铜反应的化学方程式是 。分析：此题仍为一道考察Fe、Cu、FeO、Fe2O3、CuO性质的探究题。加热后只有红色粉末，排除了FeO，因为FeO是黑色的。反应前是铁粉和氧化铜，根据质量守恒定律及反应后固体为红色可知，生成物是Cu和Fe2O3，因为是置换反应方程式不难写出。Cu和Fe2O3的验证仍然用加盐酸或稀硫酸的方法，红色固体部分溶解，且得到黄色溶液。二、有关NaOH化学性质的探究题氢氧化钠是初中化学重要的、常见的碱，既是中考的重点、也是热点。有关它的化学性质在平时的练习，各省市的中考命题中更是屡见不显。所以在平时的学习中一定要熟悉氢氧化钠与指示剂的反应，它能使无色酚酞试液变红，使紫色石蕊试液变蓝；与非金属氧化物如二氧化碳等反应生成盐和水；与酸反应生成盐和水；与可溶性盐类例如铁盐溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，与铜盐溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀。例如，游泳池里“蓝色水”的探究，工厂排放的污水硫酸铜或氯化铁的探究，都用到氢氧化钠与铜离子反应得到蓝色沉淀或与铁离子反应得到红褐色沉淀来说明。常见探究题分析如下：第一题实验探究：氢氧化钠溶液中哪一种粒子（H2O、Na+、OH-）能使指示剂无色酚酞试液变红。实验步骤： 在第一支试管中加入约2mL蒸馏水，滴入几滴无色酚酞试液，观察现象； 在第二支试管中加入约2mLNaCl（pH=7）溶液，滴入几滴无色酚酞试液，观察现象； 在第三支试管中加入约2mLNaOH溶液，滴入几滴无色酚酞试液，观察现象。通过上述实验的探究回答下列问题（下述“现象”是指无色酚酞是否变红）：（1）实验看到的现象是 ；你得出的结论是 。（2）实验看到的现象是 ；说明钠离子 。（3）实验看到的现象是 ；你得出的结论是 。分析：此题用排除法去解答。即H2O分子，Na+离子都不能使无色酚酞试液变红，那么能使无色酚酞试液变红的只有OH-离子了。类似此类探究还有，例如：实验探究：探究氢氧化钠溶液中是哪一种粒子能使指示剂紫色的石蕊试液变蓝。或探究盐酸溶液中是哪一种粒子能使指示剂紫色的石蕊试液变红等（分析同上）。第二题化学反应往往伴随着一些现象发生，如发光、放热、变色、产生沉淀、产生气体等。但CO2与NaOH溶液的反应没有明显的现象。为了通过一些现象说明CO2与NaOH发生了反应，某班同学分两组作了如下探究实验：(1)第一组同学把一只收集有CO2的试管倒立在装有饱和NaOH溶液的烧杯中，如图1所示看到试管内液面上升。这种现象是因为试管内外产生 。(2)第二组同学也得到了启发，也设计了如图2、3、4、5、6所示的实验装置进行探究：他们各自会看到什么现象？2 345 6 你认为以上能达到实验要求的是 。（3）同学们经过分析讨论，认为第一组的实验中产生液面上升现象的原因可能有两种。一种是因为CO2与溶液中的NaOH反应，消耗了CO2，你认为另一种原因是 。 （4）为了进一步证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应，甲同学设计了如下方案：你认为可以说明问题吗？你会看到什么现象 。乙同学没有滴加稀盐酸，他加了另一种物质看到的现象是 ，乙同学加的物质是 或 。他们看到的现象虽然不同，但都可以证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应。分析：此题看似很长但考察的知识点并不复杂，考察CO2与NaOH溶液反应后生成的是Na2CO3溶液，因反应中消耗了CO2气体，反应前后容器内外形成了压力差。所以利用这一原理考查学生知识的拓展和迁移，思维的开放，综合运用知识的能力要求较高。第三问要求学生思维必须严谨，因为NaOH溶液由两部分组成NaOH和水，CO2本身既溶于水又可以和水反应，所以一种情况是CO2气体与水反应，另一种情况是CO2气体与NaOH反应。第四问考查学生对CO32-离子的检验方法，常用稀盐酸有气泡产生，也可以用碱Ca(OH)2、Ba(OH)2或盐CaCl2、BaCl2等物质产生CaCO3、BaCO3的白色沉淀。第三题做中和反应实验时，我将稀盐酸滴入氢氧化钠溶液中，意外看到有气泡产生。小伟提醒我：是不是拿错了药品？我查验后确认药品没错，只是在瓶口发现了有白色粉末状物质。我认为是氢氧化钠溶液变质了。做了一下探究活动：(1) 氢氧化钠溶液变质的原因是 (2) 设计实验确认氢氧化钠溶液已变质实验步骤实验现象实验结论（3）我想知道该氢氧化钠溶液是部分变质还是全部变质？小伟设计了如下实验，请帮我们完成实验步骤实验现象实验结论该氢氧化钠溶液 变质。写出第三步中涉及到的一个化学方程式 。（4）如何用该变质的氢氧化钠溶液来制取氢氧化钠溶液？简述实验步骤。分析：此题考察的知识点仍为氢氧化钠与二氧化碳的反应，CO32-离子的检验方法。第一、第二问同第二题，而第三问考察的是氢氧根离子的检验，但同时还要排除CO32-离子的干扰，在排除CO32-离子干扰的同时，既不能除掉氢氧根离子，且不能引入氢氧根离子，这是此题的难点，经过刚才分析可知除掉CO32-离子不能用稀盐酸，因为稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，也不能用Ca(OH)2、Ba(OH)2等物质，会引入氢氧根离子，那么只能用CaCl2、BaCl2等物质了，任选一种即可。排除CO32-离子的干扰后就是氢氧根离子的检验了，最简单的方法就是测PH或用指示剂看颜色变化，当然方程式就不难写出了。第四问是一个除杂质的问题，所选试剂既要和CO32-离子反应而除去但不能和氢氧根离子反应，又不能引入除氢氧根离子以外别的离子，故只能选Ca(OH)2、Ba(OH)2等物质。三、CaO、Ca(OH)2、CaCO3性质有关的探究题新课标尤其重视化学与生活、环境、科技、社会的关系，课本中也设计了很多这个方面的素材，所以，让学生关注生活中的化学，例如：怎样来鉴别天然纤维和人造纤维，厨房中的化学物质，洗发水的选用，吃皮蛋的时候为什么蘸点醋；关注人们生活的城市的空气质量、水体的污染与防治；关注最新科技动态，关注化工生产与创造人类物质财富的关系等等，总而言之，要让学生觉得化学无处不在，化学是可以造福于人类的，学习化学自然就有了源动力。在生活、生产中CaO、Ca(OH)2、CaCO3用得较多，例如虎门消烟用的就是CaO，利用氧化钙与水反应放出大量的热，温度达到了烟的着火点，烟就销毁了。砌砖、抹墙、中和土壤酸性常用Ca(OH)2。对氧化钙的考察首先是它与水反应放热，升温了，可以测温度来检验；其次考察它与水反应得到微溶性碱Ca(OH)2，其水溶液就是澄清的石灰水，通过对Ca(OH)2的检验说明氧化钙的存在。对Ca(OH)2的检验可以利用它与CO2气体反应、与Na2CO3溶液反应得到白色沉淀；也可以用指示剂的变色或测PH的方法。对CaCO3的考察是它的溶解性及与酸反应可生成CO2气体。常见探究题如下：第一题为了对一包放置很久的干燥剂（主要成分是生石灰）进行探究，小明提出了两项探究任务：（1） 探究干燥剂是否失效；（2）探究失效的干燥剂的主要成分是否是氢氧化钙。他设计了以下的探究方案：问题与猜想实验步骤实验现象实验结论（1）干燥剂是否失效取样品放入试管中加入适量的水，触摸试管壁。干燥剂失效（2）失效的干燥剂中含有氢氧化钙加水充分搅拌、过滤后，用PH试纸测其溶液的PH。有氢氧化钙你认为探究（2）是否严密？请说明原因 。你认为以CaO为主要成分的干燥剂在空气中放置久了，除能转化为Ca(OH)2外，还可能转化为 ，请简要说明验证的思路 。分析：此题考察的第一个知识点是CaO与水反应的现象放出热量，当干燥剂失效后遇水就不反应没有热量放出，用手摸没有热感；反之有热量放出，用手摸有热感；考察的第二个知识点是氢氧化钙的检验，因为Ca(OH)2是微溶物所以加水之后过滤得到澄清的石灰水，测PH肯定大于7，但如果干燥剂部分失效，未失效的CaO与水反应的生成物氢氧化钙加水之后过滤得到澄清的石灰水，测PH也会大于7， 所以探究（2）不严密。以CaO为主要成分的干燥剂在空气中放置久了，除能和水反应生成Ca(OH)2外，其生成物Ca(OH)2还能和空气中的二氧化碳反应生成新的物质CaCO3，最后是考察碳酸钙的性质即碳酸根离子的检验，加稀盐酸看是否有气泡产生，若有气泡产生说明有CaCO3生成了，若没有气泡产生说明没有CaCO3生成。第二题花匠用熟石灰来降低校园苗圃中土壤的酸性，但效果不明显。化学老师发现原因是熟石灰已经部分变质，他觉得这是一个很好的实际例子，就取回一包熟石灰样品，要求学生设计实验证明该样品确实部分变质。请填写有关实验仪器和药品，完成实验报告。实验目的：证明熟石灰样品部分变质。实验仪器：玻璃棒、胶头滴管、_。实验药品：水、酚酞试液、_。实验步骤实验现象实验结论样品中有氢氧化钙存在样品中有碳酸钙存在分析：此题是以土壤的酸碱性问题考察Ca(OH)2的检验，以及Ca(OH)2与CO2气体反应的生成物CaCO3的检验，即CO32-离子的检验，具体方法和上题一样，不再详细说明。那么要进行实验需要反应容器试管或烧杯，CO32-离子的检验需要的药品是稀盐酸。（第三题） 碳酸钙在高温下煅烧一段时间后，得到白色固体。两研究性学习小组的同学为了确定白色固体的成分，对其可能的组成进行了探究。一组: 猜想：白色固体的成分可能是CaCO3和CaO的混合物。实验：（请写出实验步骤及现象）。 结论：是CaCO3和CaO的混合物。二组: 猜想：白色固体可能全部是氧化钙。设计方案：取试样于试管中，加入水，再通入二氧化碳，变浑浊。二组的方案正确吗？ ，理由 。分析：此题为CaCO3和CaO性质的探究。CaCO3高温完全分解生成CaO的白色固体和CO2气体，分解后的白色固体只有CaO，比较容易检验，但本题是CaCO3高温部分分解，所以得到的固体中既有剩余的CaCO3又有新生成的CaO，对一组的猜测要证明既有CaCO3又有CaO，所以得取两次样品，第一次取样证明有CaO，可以加水看是否放出热量，或加水后测生成物的PH，或取加水后的生成物溶液通CO2气体看是否浑浊都可以；第二次取样证明CaCO3只要加稀盐酸看是否产生气泡就可以了。二组的猜测是白色固体可能全部是氧化钙，只需取样加稀盐酸无气泡产生就可以说明问题了。但他没有这样做，而是加水后通CO2气体，变浑