科学探究和实验方案设计

1、 专题复习专题复习 科学探究和科学探究和 实验方案的设计实验方案的设计1.有关成分类的探究；有关成分类的探究；2.有关物质有关物质性质的探究；性质的探究；3.有关影响因素的探有关影响因素的探究；究；4.其它类型的探究。其它类型的探究。万安县韶口中学安县韶口中学 许小平许小平考试内容考试内容201220132014有关成分类的探究有关成分类的探究有关物质性质的探究有关物质性质的探究有关影响因素的探究有关影响因素的探究其它类型的探究其它类型的探究考点分析：考点分析：有关物质组成成分的探究是各地中考实验探究题的考查重点，有关物质组成成分的探究主要考查点有以下五种：固体混合物成份探究，气体混合物成份探

2、究，纯净物组成元素的探究，溶液中溶质成分的探究，固液成分探究。同学们要在平时多练习，掌握好解决探究性试题的一般规律和方法。在做题时要有意培养自己通过对试题信息的阅读，提高收集信息、整合信息、运用信息的能力，提高解答实验探究题的审题能力和解决问题的能力。类型类型1.1.有关成分类的探究有关成分类的探究考点考点1.1.物质组成成分的探究物质组成成分的探究【赣【赣 考考 精精 析析】1.（2014江西，23）某兴趣小组同学为了探究电池中物质的成分，将电池剥开时闻到异味且发现有黑色物质。【提出问题】为什么有异味？黑色物质的成分是什么？【网络搜索】干电池成分有二氧化锰、铁粉及铵盐等物质。【实验探究】同学

3、们分别设计实验进行探究。实验.小婧取适量黑色物质与 混合置于研钵内研磨，嗅到氨味，再用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝，证明黑色物质中含有铵盐。实验.小清用一种物理方法发现黑色物质中不含铁粉，他采用的方法是 ；实验.小明将黑色物质加入适量的水中搅拌，静置后过滤，取滤渣进行实验。实验步骤实验现象实验结论将适量黑色滤渣装入试管中，再加入过氧化氢溶液 。 有气体生成立即向上述试管中 。木条复燃该气体是氧气上述实验中产生氧气的化学方程式为 ，据此小明认为黑色物质中一定含有二氧化锰。【交流讨论】大家对小明的结论提出了质疑。（1）小莹认为若要证明黑色物质中一定含有二氧化锰，必须验证二氧化锰的质量和 在反应

4、前后都没有发生变化；（2）小仪认为除了小莹考虑的因素外，另一个原因是氧化铜等黑色物质对过氧化氢分解有催化作用。【结论与反思】（1）干电池中一定含有铵盐，可能含有二氧化 锰，一定不含有铁粉。 （2）面对网络信息，我们要去伪存真，不应盲从。解析：解析：（1）实验根据题意要检验铵盐，所以应加入熟石灰；（2）实验 用物理方法验铁，所以要用到磁铁；（3）实验考查氧气的检验方法；（4）交流与讨论中考查的是催化剂的定义：“一变两不变”。答案：答案：（1）熟石灰或氢氧化钙 ; （2）用磁铁吸引;（3）产生大量气泡；伸入带火星的木条；2H2O2 = 2H2O+O2 （4）化学性质MnO22.（2012江西，21

5、）小丽实验操作模拟考试的考题是：用碳酸钠溶液鉴别稀盐酸、食盐水和澄清石灰水。【进行实验】操作步骤实验现象实验结论 分别用A、B、C三支试管取样，然后各加入适量碳酸钠溶液A中无明显现象；B中 ；C中 。A中物质是食盐水；B中物质是稀盐酸；C中物质是澄清石灰水。【发现问题】如何处理上述废液才能减少对环境的污染？【思考与分析】应先对废液中的溶质成分进行探究，后制定方案。【实验与探究】(1)小丽将所有废液倒入一洁净烧杯中，静置后得到上层清液：(2)取少量清液加入适量的氯化钙溶液（中性），再滴加几滴无色酚酞试液，若出现 的现象，说明上层清液中一定有碳酸钠和氢氧化钠，一定没有 。（填离子符号）【方法与应用

6、】通过以上探究，处理上述废液的正确方法是 。解析：解析： 本题探究的是物质的鉴定，另拓展考查了溶液中溶质成分的探究。【进行实验】中是考查学生对碳酸钠与盐酸、澄清石灰水反应现象的掌握情况；【实验与探究】中反应后的废液中可能存在的离子有Na+、Ca2+、H+、Cl-、OH-、CO32-；根据题意，加入适量的氯化钙溶液（中性）和几滴无色酚酞试液，可得出上层清液中一定有碳酸钠和氢氧化钠的结论，由此说明反应的现象应该是出现白色沉淀（或变浑浊）且无色酚酞试液变红色；同时说明废液中一定没有Ca2+、H+。答案答案：【进行实验】产生气泡；出现白色沉淀（或变浑浊）；【实验与探究】（2）出现白色沉淀（或变浑浊）且

7、无色酚酞试液变红色；H+、Ca2+；【方法与应用】向废液中加入适量的酸至中性再排放。【随堂速练】1.（2013广东，23）仓库中有一包氮肥的包装标签模糊不清，有同学进行了以下探究：（1）操作用玻棒搅拌的目的是 。（2）请完成下表（已知AgCl和BaSO4是难溶于水和酸的白色固体）：假设和现象判断和化学方程式a 若现象I为无氨味。则样品中不含 （填名称）。b 由操作现象判断。该样品一定含有 离子。c 若现象为白色沉淀，现象为无沉淀。则样品中含有 （写名称），该反应的化学方程式为 。d 若现象为“无沉淀”，现象为白色沉淀。则样品中含有 （写化学式），该反应的化学方程式为 。（3）若现象、都无现象，

8、则该氮肥可能是 （写化学式）；若操作现象为无气味、现象、无现象，则该氮肥可能是 （只写一种）。解析解析： （1）根据玻璃棒的作用分析，操作用玻棒搅拌的目的是使样品充分溶解； （2）a. 根据常温下碳酸氢铵易分解的性质分析，由于常温下碳酸氢铵易分解放出氨气，有刺激性气味。所以，若现象I为无氨味，则样品中不含碳酸氢铵。b.根据铵根离子的检验方法分析；由于铵盐遇碱能放出氨气，所以，由样品加入熟石灰，有氨气生成，说明了该样品一定含有铵根离子，该氮肥属于铵盐。c.根据硫酸根离子的检验方法分析，由铵盐能与硝酸钡溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，说明了该铵盐是氯化铵。（3）根据硝酸盐的性质、常见的氮肥的种

9、类分析，若现象、都无现象，则该氮肥可能是 NH4NO3，若操作现象为无气味、现象、无现象，则该氮肥不是铵盐，可能是尿素。答案：（1）使样品充分溶解 （2）a碳酸氢铵 b铵根 c硫酸铵，（NH4）2SO4+Ba（NO3）2=BaSO4+2NH4NO3 dNH4Cl，NH4Cl+AgNO3=AgCl+NH4NO3 （3）NH4NO3，尿素2.某研究性学习小组查阅资料得知：焦炭（主要成分是碳单质，杂质不与水反应）与水蒸气在高温条件下反应，能产生一种俗称为水煤气的气体燃料（水煤气中不含甲烷等有机物）。为探究水煤气的成份，该小组开展了如下活动：图 1（1）设计焦炭与水蒸气反应的装置，见图1（图中夹持仪器

10、和加热仪器已省略）。（2）作出假设作出假设：依据所学知识分析，水煤气中一定含有水蒸气，可能含有H2、CO、CO2。（3）实验探究实验探究：同学们为探究水煤气的成份，设计了如下实验装置（图2）并进行实验。图 2请分析图2所示装置的实验原理，填写下表中的空格：（4）结果分析：结果分析：实验证明水煤气中有H2、CO、CO2。能证明CO2存在的现象是 。能证明CO存在的现象是 。能证明H2存在的现象是 。（5）交流反思：交流反思：同学们在反思实验结果时发现图2所示实验存在缺陷，请你分析造成此实验缺陷的原因： ，对此你提出的改进措施是 。解析：解析： （3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊可以判断A中盛放的

11、试剂是澄清石灰水；为了吸收水煤气中的水蒸气，所以B中盛放的是浓硫酸；氢气燃烧生成水以及一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊进行解答；（4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊可以证明二氧化碳的存在；一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊能证明CO存在；因为氢气燃烧生成水，看到C中烧杯内壁上有水珠出现，能证明H2存在；（5）A中的澄清石灰水不一定把水煤气中二氧化碳全部吸收掉，所以对后面的一氧化碳检验有影响；改进措施是在AB之间安装一个洗气装置，盛放的试剂是氢氧化钠溶液，目的是将水煤气中多余的二氧化碳除掉；答案：（3）仪器编号所盛试剂的名称试剂或装置的作用A澄清石灰水证明

12、二氧化碳的存在B浓硫酸吸收水煤气中的水蒸气C因为氢气燃烧生成水，看到烧杯内壁上有水珠出现，能证明H2存在D一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊能证明CO存在（4）A中澄清石灰水变浑浊；D中澄清石灰水变浑浊；C中烧杯内壁上有水珠出现；（5）A中的澄清石灰水不一定把水煤气中二氧化碳全部吸收掉，所以对后面的一氧化碳检验有影响；在AB之间安装一个洗气装置，盛放的试剂是氢氧化钠溶液3.在做盐跟盐反应的分组实验时，第一组学生进行BaCl2与Na2CO3溶液的反应，第二组学生进行BaCl2与Na2SO4溶液的反应。实验结束后，两组同学将全部的浊液集中倒进一个废液缸中。浊液中白色沉淀物质是

13、和 。化学兴趣小组对浊液进行过滤，探究滤液的成分。【提出问题】滤液里除了NaCl外，还有什么物质？【提出猜想】猜想： ； 猜想：Na2SO4；猜想：Na2CO3； 猜想：Na2CO3、Na2SO4 【实验探究】若现象a只有白色沉淀，则猜想 成立；若现象a只有气泡产生，则猜想 可能成立；若现象b产生白色沉淀，然后加稀硝酸沉淀部分溶解，并产生气泡，则猜想 成立，若沉淀全部不溶解，则猜想 成立。解析：BaCl2与Na2CO3反应会生成碳酸钡和氯化钠，BaCl2与Na2SO4反应会生成硫酸钡和氯化钠，由于碳酸钡与硫酸钡均是白色沉淀，所以该白色沉淀是碳酸钡与硫酸钡的混合物。【提出猜想】该猜想是基于两组同

14、学实验时物质有剩余提出的，分析其它猜想可知应为氯化钡。【实验探究】加稀硫酸只有白色沉淀生成说明溶液中一定含有钡离子，从而可判断存在氯化钡，即正确。若现象a只有气泡产生，说明生成了气体，分析知一定含有碳酸钠，故可能成立。加氯化钡出现白色沉淀，然后加稀硝酸沉淀部分溶解，并产生气泡，说明该沉底既有碳酸钡存在又有硫酸钡，从而确定猜想成立；若沉淀全部不溶解，说明该沉淀只有硫酸钡，故猜想成立。答案：BaSO4； BaCO3；【提出猜想】BaCl2；【实验探究】； 4(2014(2014张家界张家界) )某化学兴趣小组的同学某化学兴趣小组的同学在整理学校实验室时，发现了一瓶标签在整理学校实验室时，发现了一瓶

15、标签中化学式已破损中化学式已破损( (如图所示如图所示) )但未变质的但未变质的无色溶液，他们对这瓶无色溶液产生了无色溶液，他们对这瓶无色溶液产生了兴趣。经过询问实验老师得知，这瓶无兴趣。经过询问实验老师得知，这瓶无色溶液的溶质应该是碳酸钠、氯化钠、色溶液的溶质应该是碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、氢氧化钠中的一种。请你与他硫酸钠、氢氧化钠中的一种。请你与他们一起对这瓶溶液的溶质成分进行探究。们一起对这瓶溶液的溶质成分进行探究。类型类型4.4.其它类型的探究其它类型的探究考点分析：考点分析： 除了有关成分类的探究、有关物质性质的探究和有关影响因素的探究外，还有一些其它类型的探究，如对反应原理的探究、有

16、关金属活动性的探究、对物质用途的探究等。不管是哪类题型，关键是同学们能根据题干提供的信息进行分析，抓住解题的突破口，各个击破，即可顺利作答。1.（2014江西，22）某实验小组对实验室制取氢气的反应原理进行探究。【知识回顾】能产生氢气的化学反应有： 电解水 活泼金属与酸反应【讨论交流】反应的化学方程式 ；同学们讨论后认为该反应不适用于实验室制取氢气。【实验探究】为了探究哪种物质更适合用于实验室制取氢气，大家设计了如下实验：【赣【赣 考考 精精 析析】【分析与结论】填写实验报告。实验实验现象实验结论A剧烈反应，迅速产生大量气泡，试管外壁 。 反应速率过快，气体不便收集，不能用于实验室制取氢气B缓

17、慢产生少量气泡反应速率过慢,不能用于实验室制取氢气C较快产生大量气泡，试管外壁发热 。 通过实验得出，适合实验室制取氢气的化学反应方程式为 ；【知识拓展】（1）确定实验室制取气体的反应原理时，要考虑诸多因素，如反应的快慢、收集的难易、 等。（2）用稀硫酸制取氢气时，制得的气体中可能会增加的杂质为 。答案：【讨论交流】2H2O 2H2+ O2(2分)【分析与结论】Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2（2分）【知识拓展】（1）反应条件（或成本、气体纯度等）(2分)（2）氯化氢（或HCl）（1分）实验序号实验步骤实验结论A发烫 (1分)C反应速率适中，适用于实验室制取氢气 (2分) 2.（

18、2013江西，22）小煜同学通过学习知道，乙醇汽油是一种新型车用燃料，于是他对汽油中添加乙醇的目的进行了如下探究。【猜想】猜想l：可以减少汽车尾气的污染； 猜想2：可以产生更多的热量，增强汽车的动力。【设计与实验】序号 实验步骤 实验现象 结论 I 在两个蒸发皿中各加入lOmL冷水，控制相同燃烧条件，分别用乙醇和汽油作为燃料进行加热，记录从开始加热到水沸腾的时间。 用乙醇加热耗时118s； 用汽油加热耗时56s。猜想2 ； (填“成立或 “不成立) 实验l停止加热后，取下蒸发皿，观察蒸发皿的底部。 用乙醇加热的蒸发皿底部只有极少量炭黑，而用汽油加热的蒸发皿底部有大量炭黑。 。 (可仿照上格填写

19、)【分析与讨论】(1)实验I是一个对比实验，实验过程中不一定要控制的条件是 (填序号)； A水的初始温度必须相同 B加热开始计时点必须相同 C燃具产生火焰的大小必须相同 D蒸发皿的大小必须相同(2)汽车的发动机、排气管等部件易出现积炭，使用乙醇汽油后，这些部件产生的积炭量将 ；(3)目前乙醇汽油中乙醇的添加量约为10可一定程度节省石油资源。结合实验I的结论分析，如果乙醇的添加量过大，会使汽车动力 (填“增强、“减弱或“不变)。答案：【设计与实验】序号实验步骤实验现象结论不成立（1分）猜想1成立（1分）【分析与讨论】(1)B(2分)(2)减少 (1分)(3)减弱 (2分) 【随堂速练】1.（20

20、14广东，23）某兴趣小组在做完碳还原氧化铜试验后，进行了如图的探究。【猜想】把氧化铜还原成铜的物质是：石墨； 。【实验】用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔纸包裹。按上述操作步骤实验，黑色粉末 ，那么猜想不成立。【结论】石墨棒能使氧化铜还原成铜，该反应的化学方程式为 。【改进】把石墨棒换成铝粉重复上述操作，又获成功那么称取等量的铝粉并进行同样的操作，其目的是 。改进后的实验证明，金属铝与铜活动顺序是 ，该反应的化学方程式为 。【拓展】如果使用复印机的“碳粉”代替石墨棒还原氧化铜，效果更好联想在空气中灼烧的铁丝不能燃烧，而铁粉能燃烧能燃烧，其原因是 。解析：【猜想】给出的物质中有氧化铜、石墨棒和铝箔，因此能还原氧化铜的物质就从石墨和铝箔进行猜想；【实验】氧化铜是黑色的粉末，被还原以后生成的铜粉是红色的，如果猜想II不成立，则看不到黑色粉末变红的现象；【结论】石墨的组成元素是碳，碳和氧化铜在高温的条件下能反应生成铜和二氧化碳，据此写出反应的化学方程式：2CuO+C 2Cu+CO2；【改进实验】设计实验要注意控制变量，称量等质量的铝粉，是采用了控制变量法，改进实验以后，铝能把氧化铜的铜置换出来，说明铝的活动性强于铜，铝和氧化铜在高温的条件下能反应生成氧化铝和铜，据此写出反应的化学方程