聚焦中考化学【专题六-科学探究】

专题六科学探究有关反应后物质成分的探究【例】(2019西宁)某校化学兴趣小组在探究“酸碱盐的相关性质”时，做了如图一所示的两个实验，实验结束后，小组同学将两支试管中的废液同时倒入一个洁净的烧杯中(如图二所示)，观察到有气泡产生，为确认烧杯内溶液中溶质的成分，同学们进行了如下探究。【查阅资料】Na2SO4溶液、NaCl溶液呈中性。【提出猜想】猜想1：Na2SO4、NaCl；猜想2：Na2SO4、NaCl和__Na2CO3__；猜想3：Na2SO4、NaCl和H2SO4；猜想4：Na2SO4、NaCl、H2SO4和Na2CO3。【交流讨论】小强同学认为猜想4一定是错误的，他的理由是__H2SO4＋Na2CO3_=_Na2SO4＋CO2↑＋H2O__(用化学方程式表示)。【进行实验】小明同学设计如下两个实验方案：实验步骤实验现象实验结论方案一取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，加入几滴紫色石蕊溶液溶液变红方案二取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，加入少量铁粉产生气泡，溶液由无色逐渐变成浅绿色猜想3正确请写出方案二中有关反应的化学方程式：__Fe＋H2SO4_=_FeSO4＋H2↑__。【反思与总结】分析反应后溶液中溶质成分，除要考虑生成物外，还需考虑反应物是否过量。【方法指导】一、反应后物质成分的猜想：1．写出化学方程式：A＋B→C＋D。2．进行猜想从反应物和生成物两个方面考虑：①只有生成物，②生成物和其中一种过量的反应物恰好完全反应：反应后物质的成分C＋DA过量：反应后物质的成分C＋D＋AB过量：反应后物质的成分C＋D＋B【注意】有关不合理猜想的判断：①猜想的物质之间能够发生反应；②猜想的物质含有反应物中不存在的元素。二、反应后物质成分的检验1．生成物C和D一定存在，无需检验。2．反应物的检验eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(A\o(→,\s\up7(现象))Ⅰ,B\o(→,\s\up7(现象))Ⅱ))注：生成物如果对反应物的检验造成干扰，则需先除去生成物，再进行检验。[对应练习]1．(2019宿迁)碳酸氢钠是小苏打的主要成分，在生产和生活中有许多重要的用途。化学课上，同学们为了解碳酸氢钠的性质，将一定质量的碳酸氢钠和稀硫酸混合，充分反应后，有气体逸出，写出该反应的化学方程式__2NaHCO3＋H2SO4_=_Na2SO4＋2H2O＋2CO2↑__，同学们对反应后溶液中溶质的成分进行了探究：认为除一定含有硫酸钠外可能还含有其他成分，因此进行了猜想并做了如下实验：【实验用品】pH试纸、锌片、氧化铜粉末、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液。【猜想与假设】反应后溶液中溶质的可能组成成分。猜想一：硫酸钠猜想二：硫酸钠、碳酸氢钠猜想三：硫酸钠、硫酸【实验探究】同学们取反应后的溶液用不同方案进行如下实验，请根据结论完成如表实验现象中的空格。实验方案ABCD实验操作实验现象__无气泡产生__产生白色沉淀试纸变色，对照标准比色卡，pH＜7有气泡产生实验结论猜想二不正确猜想三正确猜想三正确猜想三正确【得出结论】猜想三正确。【评价反思】(1)老师对同学们能用多种方案进行探究，并且得出正确的实验结论给予了肯定，同时指出探究中存在一处明显的操作错误是__C实验中将pH试纸直接浸入待测液__。(2)有同学对实验方案B的结论提出了质疑，认为仅凭此现象不能得出猜想三正确，请说明理由__氯化钡与硫酸钠反应也能产生白色沉淀__。【总结提高】依据所给实验用品，设计与上述实验不同的方案，确认猜想三是正确的，请你写出你的实验方案__取少量氧化铜粉末于试管中，加入足量反应后的溶液，若氧化铜溶解，溶液变蓝，则猜想三正确__。2．(2019本溪)某校化学兴趣小组同学向盛有一定量生石灰的烧杯中加入碳酸钠溶液，充分反应后冷却至室温，过滤、洗涤、干燥得到固体A和溶液B，并对固体A和溶液B的成分展开了探究。上述实验中发生的化学反应有：①CaO＋H2O=Ca(OH)2②__Ca(OH)2＋Na2CO3=_CaCO3↓＋2NaOH__(写化学方程式)探究活动Ⅰ：固体A的成分是什么？【猜想假设】小雨猜想是CaCO3；小亮猜想是CaCO3和Ca(OH)2。小亮猜想含有Ca(OH)2的理由是__Ca(OH)2微溶于水，固体A中可能有未完全溶解的Ca(OH)2__。【实验验证】1.小雨取少量固体A于试管中，加入足量的稀盐酸，有气泡产生，证明自己的猜想正确。2．小亮取少量固体A于试管中，加入足量水振荡，静置，向上层清液中滴加无色酚酞溶液，观察到__溶液由无色变为红色__，证明自己的猜想正确。【反思评价】同学们经过讨论后认为小雨的实验不足以确定固体A的成分，理由是__加入盐酸有气泡，只能证明固体中有CaCO3，不能证明是否含有Ca(OH)2(合理即可)__。结合两位同学的实验，证明了小亮的猜想是正确的，由此确定了固体A的成分。探究活动Ⅱ：溶液B中溶质的成分是什么？【猜想假设】猜想一：NaOH猜想二：NaOHNa2CO3猜想三：NaOHCa(OH)2【讨论交流】结合对固体A成分的探究，同学们认为猜想三是正确的，理由是__固体中含Ca(OH)2，所以溶液B是Ca(OH)2的饱和溶液__。【实验验证】取少量溶液B于试管中，滴加__碳酸钠(合理即可)__溶液，产生白色沉淀，证明猜想三正确。有关物质变质的探究【例】(2019眉山)某化学兴趣小组在实验室取用NaOH溶液时，发现瓶口有白色粉末状物质，该小组质疑该NaOH溶液可能已变质，于是进行了如下探究：【猜想与假设】猜想I.没有变质Ⅱ.部分变质Ⅲ.完全变质溶液中溶质NaOHNaOH、Na2CO3Na2CO3【探究过程】(1)取一定量的该NaOH溶液，加入足量的稀盐酸，有气泡产生，说明猜想I不成立。产生气泡的化学方程式为__Na2CO3＋2HCl_=_2NaCl＋CO2↑＋H2O__。(2)重新取一定量的该NaOH溶液，加入足量的CaCl2溶液，观察到的现象为__有白色沉淀产生__。接下来的实验操作及观察到的现象是：__取反应后的上层清液，滴加无色酚酞溶液，溶液变红__，则说明猜想Ⅱ成立。若将CaCl2溶液换为Ca(OH)2溶液是否可行，判断并简述理由__不可行，碳酸钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠，对氢氧化钠的检验造成干扰__。【结论与反思】NaOH易与空气中的CO2反应而变质，故应注意密闭保存。【方法指导】[注意](1)判断是否变质(检验CO32－)：加入过量稀盐酸，有气泡产生；或加入氯化钙溶液，产生白色沉淀。(2)确定是部分变质还是全部变质(检验OH－)：NaOH和Na2CO3均能使酚酞溶液变红，检验OH－之前需除去CO32－，排除干扰。(3)氢氧化钠、氢氧化钙变质的探究(详见P60)。【实验补充】氧化钙的变质1．本质：氧化钙与空气中的水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙继续与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙。2．检验变质的方法：加水，观察有无放热现象，若无明显放热现象则说明氧化钙全部变质，再加足量的稀盐酸，有气体生成，说明含有碳酸钙。[对应练习]1．(2018聊城)某化学学习小组的同学对一瓶敞口放置氢氧化钙固体的化学成分产生了兴趣，他们根据自己所学知识进行如下探究：【提出问题】该瓶药品的化学成分是什么？【查阅资料】(1)氢氧化钙能与空气中的二氧化碳反应而变质。(2)氢氧化钙的溶解度曲线如图：【猜想假设】猜想一：Ca(OH)2猜想二：__Ca(OH)2和CaCO3__猜想三：CaCO3【实验验证】实验操作实验现象实验结论(1)取1g样品放入盛有50g水的烧杯中，充分搅拌后，静置烧杯底部有较多固体未溶解样品中含有CaCO3(2)取实验(1)中上层清液少许于试管中，再向试管中滴加2～3滴无色酚酞试液溶液由无色变成红色样品中含有Ca(OH)2【得出结论】甲同学认为猜想二正确。【反思交流】(1)乙同学认为甲同学的结论不合理，他认为猜想__一__也可能正确，原因是__氢氧化钙微溶于水，未溶解固体可能只含氢氧化钙__。(2)丙同学认为要想验证猜想二正确，还需做如下实验：取实验(1)中未溶解固体于试管中，向试管中滴加适量稀盐酸，如有__气泡产生__，则猜想二正确。【拓展提升】要想验证反应后物质的成分，除需验证有生成物以外，还应考虑反应物是否__有剩余(合理即可)__。标签类成分的探究【例】(2018天水)有一瓶标签受损、没盖瓶盖且装有无色液体的试剂瓶，如图所示。老师告诉大家，瓶内原有的液体只能是碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、蒸馏水中的一种。为了判断瓶内是何种溶质，并确定试剂瓶的标签，化学小组的同学进行了如下探究活动。【实验探究】(1)从受损的标签信息看，大家一致认为该液体不可能是__蒸馏水__。(2)甲同学设计了如下方案进行探究。实验操作实验现象实验结论取适量瓶内液体加入试管中，滴加足量的稀盐酸__有气泡产生__该液体是碳酸钠溶液(3)乙同学认为甲同学的结论不准确，又设计了如下方案进行探究。实验操作实验现象实验结论取适量瓶内液体加入试管中，滴加过量Ca(OH)2溶液。静置后，取上层清液，滴加酚酞溶液有白色沉淀生成，滴加酚酞溶液后溶液变红色_该液体中的溶质为氢氧化钠和碳酸钠。反应的化学方程式：Ca(OH)2＋Na2CO3=__CaCO3↓＋2NaOH(4)丙同学认为乙同学的实验方案有不足之处，于是丙同学只改用了一种与乙同学所加物质类别不同的溶液，重新按照乙的方法进行实验，得到的实验现象和结论与乙同学的完全一致，且结论完全正确。则丙同学改用的试剂为__氯化钙(或氯化钡等合理即可)溶液__。【实验结论】实验结束后，最终得到的结论是：原试剂瓶标签__氢氧化钠溶液__。【反思与交流】(1)为了不使标签破损，应如何正确操作__倾倒液体时标签应朝向手心__。(2)药品取完之后应及时密封保存。【方法指导】提出猜想和判断猜想是否合理的依据：借助破损标签上的名称和质量分数或化学式和溶质质量分数排除不符合标签的物质。①名称：排除不符合命名的物质；②化学式：排除与化学式中元素符号、右下角数字不符合的物质；③溶质质量分数：排除与溶质质量分数不符合的物质。有关混合物成分的探究【例】(2019长春)某白色固体由BaSO4、BaCO3、Na2CO3、Ba(OH)2中的三种物质组成，为确定其成分，某同学设计并完成如下实验，请把表格中的内容补充完整。(已知：BaSO4不溶于稀盐酸)序号ⅠⅡⅢ操作先加入酚酞溶液再加入过量的CaCl2溶液现象有气泡产生，固体有剩余有气泡产生产生白色沉淀，溶液最终显__无__色结论或解释原白色固体中含有BaSO4原白色固体中含有Na2CO3，生成气体的化学方程式为Na2CO3＋2HCl_=_2NaCl＋H2O＋CO2↑原白色固体中含有BaCO3【方法指导】1.提出猜想时根据试题提示的物质，分析混合物中含有的成分是所提示的一部分还是全部，确定混合物可能含有的物质，然后对题干给定物质自由组合，若由四种物质(①②③④)中的三种物质组成，可能的组合有：①②③、①②④、①③④、②③④(注：必须排除组内直接能够发生反应的物质的组合)。2．解题方法：(1)针对固体混合物成分的探究：若是盐或碱的固体，可通过溶解固体粉末检验组成该碱或盐的阴、阳离子的特殊性质，确定所含物质；若针对金属或金属氧化物的混合物，利用其能否与酸、盐溶液反应及反应后溶液的颜色变化来判断。(2)针对液体混合物成分的探究：可通过检验构成物质的阴、阳离子的特征现象来确定。(3)针对气体混合物成分的探究：常结合气体的性质：如CO2能使紫色石蕊溶液变红和使澄清石灰水变浑浊，水蒸气能使无色硫酸铜变蓝等来确定。[对应练习]1．(2019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Ⅰ：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__CuSO4__。步骤Ⅱ：将步骤Ⅰ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Ⅱ中过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__KOH__请说明加入足量CaCl2溶液的理由__因K2CO3溶液显碱性也能使酚酞溶液变红，需排除其干扰(合理即可)__。【猜想假设】小红同学对步骤Ⅱ中过滤所得固体成分提出了如下猜想：①Mg(OH)2②BaSO4③BaCO3④Mg(OH)2、BaSO4⑤BaSO4、BaCO3⑥Mg(OH)2、BaCO3⑦Mg(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HCl，充分振荡有气泡产生，沉淀完全溶解上述猜想③、⑥可能成立(2)向(1)试管中，继续滴加足量的NaOH溶液有白色沉淀产生上述猜想⑥一定成立请写出(2)中产生白色沉淀的化学方程式：__2NaOH＋MgCl2=_2NaCl＋Mg(OH)2↓__。【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__KCl__。有关物质性质的探究【例】(2019宁夏)碳酸钠在生产和生活中有着广泛的用途。某校化学兴趣小组的同学们为了学习碳酸钠的化学性质，开展了如下探究活动。【设计与实验】同学们分别取适量的碳酸钠溶液于4支试管中，完成如图所示的实验。(1)实验一中，同学们观察到溶液变为蓝色。(2)实验二中，当小婧观察到不再产生气泡时，溶液中存在的阴离子是__SO42－__(填化学符号)。(3)实验三中，反应的化学方程式为__Na2CO3＋Ca(OH)2_=CaCO3↓＋2NaOH__。(4)实验四中，小辉看到有白色沉淀产生，该化学反应的基本类型是__复分解反应__。【得出结论】根据以上实验，兴趣小组的同学们得出了碳酸钠的化学性质，即：碳酸钠能与__酸碱指示剂__反应、能与酸反应、能与某些碱反应、能与某些__盐__反应。【反思与提高】(1)小亮在完成实验三时没有看到明显的实验现象，可能的原因是__滴加的澄清石灰水太少__。(2)小明发现草木灰的主要成分碳酸钾在组成上与碳酸钠有相似之处，于是对草木灰的主要成分进行了检验；其实验操作、现象和结论是__取少量草木灰于试管中，滴加稀盐酸，有气泡产生，_证明含有碳酸根离子__。草木灰是种常用的钾肥，对农作物的生长所起的作用是__增强植物的抗倒伏能力__，不能与__铵态氮肥__混合施用。【方法指导】关于物质的性质主要有3种类型：(1)溶液的酸碱性：酸性、碱性和中性。(2)物质的溶解性：如不同物质在同一溶剂中的溶解性，同一物质在不同溶剂中的溶解性。(3)常见物质的性质：如SO2的酸性、NaHCO3的热稳定性等。[对应练习]1．二氧化碳与二氧化硫均为非金属氧化物，某兴趣小组用类比法对SO2进行如下探究：探究一二氧化硫和二氧化碳性质的比较【查阅资料】二氧化硫具有漂白性，能与某些有色物质(如品红溶液)反应生成无色物质。,)操作现象装置实验Ⅰ：通入二氧化碳实验Ⅱ：通入二氧化硫A紫色变成红色？B无明显变化红色褪为无色C白色浑浊白色浑浊由实验可知：(1)将SO2通入装置A中的现象为__紫色石蕊溶液变红__，说明二氧化硫也能与水反应生成相应的酸。(2)二氧化硫能与澄清的石灰水反应，生成亚硫酸钙(CaSO3)和水，写出该反