2022年中考化学实验探究新视角-专题三实验猜想与方案设计.docx
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1、出题点解读专题3 实验猜想与方案设计来#源:中国%&教育出版网中国&教育*%出版网猜想的来源:方向一:质量守恒定律反应前后元素种类不变方向二:反应后混合物的组成生成物一定存在,反应物存在过量与适量的问题方向三:根据题中所给探究方向写出猜想猜想不成立的原因:方向一:不符合质量守恒定律反应前后元素种类不变,反应前有某元素则反应后也应有某元素方向二:产物中某两个物质不共存方案设计的思路1.与反应速率有关实验(包含金属活动性)温度、固体颗粒大小(接触面积)、液体浓度、酸的种类、液体体积在设计实验时只要涉及到都必须说明并与其他实验保持一致,一个实验只能有一个变量。例:设计实验探究锌、铁、铜的金属活动性答
2、:方案一:取两只相同的试管,分别加入5粒锌粒和铜粒,并加入等量等浓度的硫酸亚铁溶液并在5分钟后观察实验现象。方案二:取三只相同的试管,分别加入等量的锌粒、铁粒及铜粒,并向三只试管中同时加入等量等浓度的稀盐酸,观察实验现象2.检验相关离子通用模板:取样于试管中,加入某溶液,若出现某现象,证明原物质含有某离子来#源%:*中教网&精选试题1在七十五届联合国大会上,中国提出努力争取2060年前实现“碳中和”,实现二氧化碳的“零排放”。化学兴趣小组认为实验室可用氢氧化钠溶液吸收多余的二氧化碳,从而实现实验室二氧化碳的“零排放”。小组同学对吸收后溶液中溶质的成分产生兴趣并进行探究。【提出问题】 氢氧化钠溶
3、液吸收二氧化碳气体后,溶液中溶质的成分是什么?【查阅资料】CO2与NaOH溶液反应会生成Na2CO3,当二氧化碳过量时,会继续反应生成NaHCO3。NaHCO3溶液呈弱碱性,一般不与CaCl2溶液反应,与稀盐酸反应产生气体。CaCl2溶液呈中性。【作出猜想】猜想NaOH、Na2CO3 猜想Na2CO3 猜想Na2CO3、NaHCO3 猜想NaHCO3【实验与结论】来&源:中国%教育出版网实验步骤实验现象实验结论步骤一:取少量待测液于试管中,加入CaCl2溶液产生白色沉淀 猜想 不成立步骤二:另取少量待测液于试管中,加入过量CaCl2溶液至不再产生沉淀,过滤,取少量滤液,向其中加入适量稀盐酸 气
4、泡产生(填“有”或“无”)猜想不成立步骤三:另取步骤二的少量滤液,向其中滴入23滴无色酚酞试液试液变红猜想 成立写出步骤一中反应的化学方程式 。【反思与交流】 反应物的量不同,可能导致生成物的种类不同。【答案】;无;CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3+ 2NaCl【解析】【实验与结论】 步骤一:氯化钙和碳酸氢钠不反应,因此不会出现白色沉淀,因此猜想 不成立;步骤二:由于猜想 不成立,因此氯化钙和碳酸钠完全反应后,加入稀盐酸后,不会产生气泡;步骤三:氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,溶液是中性的,而 向其中滴入23滴无色酚酞试液 ,试液变红,说明原溶液中含有碱性物质,则猜想 成
5、立;来源%:中教#网步骤一种,碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,化学方程式为 CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3+ 2NaCl2思维模型的建构既便于问题的解决,又能促进深度学习。某小组同学对解决“气体检验”类问题建构了如下五个环节的思维模型:来源&:%中教网(提出问题)检验甲烷燃烧后的气体产物成分是什么?猜想1:SO2、H2O 猜想2:CO2、H2O 来&源:中教#网猜想3:CO、H2O 猜想4:CO、CO2.H2O(1)(分析讨论)“猜想1”不成立的原因是 ;(2)(查阅资料).白色无水硫酸铜固体遇水会变成蓝色.CO2能与NaOH发生反应,而CO不能;.相同条件下,NaOH
6、在水中的溶解能力比Ca(OH)2强;(设计实验)应用模型设计如下方案(固定装置未画出),将气体产物通过该装置进行实验。来&源:中教网*(分析讨论)上图实验方案中,装置C属于上述思维模型中的 环节;(3)(操作现象).向装置中通入气体产物,观察到A中无水硫酸铜变蓝,B中澄清石灰水变浑浊,E中澄清石灰水不浑浊。说明气体产物成分中一定有 ;.通入一段时间气体产物后,点燃酒精灯,D中有红色固体生成,E中澄清石灰水变浑浊。请写出D中玻璃管里反应的化学方程式 ;.关闭止水夹,熄灭酒精灯。(得出结论)猜想 成立;中国#教育出版%网*(4)(分析讨论)装置E的作用是_(选填字母序号)。 A检验CO2 B防止污
7、染环境 C防止加热时发生爆炸中国&教育出%版网【答案】(1)根据质量守恒定律, 化学反应前后,元素的种类不变,反应物中不含硫元素,不可能生成二氧化硫 (2)气体净化 (3)CO2.H2O;2Cu+O22CuO;4 (4)A;B【解析】【解答】分析讨论:根据质量守恒定律, 化学反应前后,元素的种类不变,反应物中含C、H、O,不含硫元素,不可能生成二氧化硫,故猜想1不成立;分析讨论:装置C中,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,目的是除去二氧化碳,防止对一氧化碳的检验产生干扰,故装置C属于上述思维模型中的气体净化;操作现象:.向装置中通入气体产物,观察到A中无水硫酸铜变蓝,说明燃烧生成了水,B中
8、澄清石灰水变浑浊,说明燃烧生成了二氧化碳,说明气体产物成分中一定有CO2.H2O;.通入一段时间气体产物后,点燃酒精灯,D中有红色固体生成,E中澄清石灰水变浑浊,说明气体产物中含有一氧化碳,D中一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳,该反应的化学方程式为: ;来源:&中%国教育#出版*网得出结论:由以上分析可知,气体产物为二氧化碳、水和一氧化碳,故猜想4成立;分析讨论:二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,装置E可以检验二氧化碳,同时可利用排水法收集未反应的一氧化碳,防止污染环境。3钠是一种活泼金属,常温下能与氧气、水等物质发生反应。钠与水反应的化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+
9、H2。在实验室,小亮先取定量的硫酸铜溶液于烧杯中,再取一小块钠投入硫酸铜溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和蓝色滤渣,并对滤被的成分进行探究。中#国教育出版网&%(提出问题)滤液中溶质的成分是什么?(查阅资料)Na2SO4溶液呈中性(猜想与假设)猜想一: Na2SO4 猜想二: Na2SO4和NaOH 来源:zzst&ep#.co%m猜想三: 猜想四: Na2SO4、CuSO4和NaOH分析:小明认为猜想 不合理,理由是 (用化学方程式表示)。(实验与验证)实验实验操作实验現象实验结论实验一取少量滤液于试管中,仔细观察现象溶液为无色猜想 不成立实验二向实验一所取滤液中滴入酚酞溶液 猜想二不成立实
10、验三常温下,再取少量滤液,测溶液酸碱度pH=7猜想 成立(拓展延伸)金属活动性顺序表中钠及前面的金属 (填“能”或“不能”)把位于后面的金属从它们盐溶液里置换出来。【答案】硫酸钠和硫酸铜;四;2 NaOH+ CuSO4= Na2SO4+Cu(OH)2;三;溶液不变为红色;一;能【解析】(1)当硫酸铜过滤时,溶液中含有硫酸钠和硫酸铜;猜想4中硫酸铜和氢氧化钠不能共存。故猜想4错误;化学反应方程式为2 NaOH+ CuSO4= Na2SO4+Cu(OH)2 (2)溶液为无色,说明溶液中没有硫酸铜;则猜想3不成立;猜想2不成立,说明溶液中没有氢氧化钠,故现象为溶液不变为红色;硫酸钠溶液显中性,故猜想
11、1成立;(3)金属活动性顺序表中钠及前面的金属能把位于后面的金属从它们盐溶液里置换出来4向一定量的NaOH溶液中慢慢通入CO2气体,看不到明显现象。某实验小组的同学对所得溶液成分进行了如下探究。请你参与他们的探究活动,并完成以下问题:(提出问题)所得溶液中溶质的成分是什么?(査阅资料)资料一:将CO2气体慢慢地通入一定量的NaOH溶液中,可能发生以下两个化学反应:先发生反应:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O 当NaOH反应完全后,继续发生反应:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3資料二;Ca(HCO3)2易溶于水;CaCl2溶液与NaCl溶液均呈中性; NaHCO3溶液呈碱性,可使
12、酚酞溶液变红色。(猜想与假设)小组同学通过讨论,提出了以下四种猜想www.z#zste&p*.com猜想一:溶质为NaOH和Na2CO3 猜想二:溶质全为Na2CO3你认为猜想三:溶质为 猜想四:溶质全为NaHCO3(实验探究)小组同学设计并完成了如下实验:实验步骤实验过程实验现象实验结论取适量反应后的溶液置于试管中,加入过量CaCl2溶液有白色沉淀生成猜想 不成立取适量步骤反应后的上层清液,滴加几滴酚酞溶液现象为 猜想二不成立取适量步骤反应后的上层清液,加入适量稀HCl有气泡产生猜想 成立(实验总结)针对上述实验,实验小组的同学总结并写出了上述探究过程中的各步反应方程式。你认为步骤发生反应的
13、化学方程式是 。【答案】Na2CO3、NaHCO3;四;溶液变红色;三;CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3来*源:中教%#网【解析】猜想与假设猜想一:部分氢氧化钠和二氧化碳反应时溶质为NaOH和Na2CO3猜想二:氢氧化钠和二氧化碳恰好完全反应时溶质全为Na2CO3猜想三:氢氧化钠完全反应后生成的碳酸钠部分和水、二氧化碳反应时溶质为Na2CO3、NaHCO3猜想四:氢氧化钠完全反应后生成的碳酸钠全部和水、二氧化碳反应时溶质全为 NaHCO3故填:Na2CO3、NaHCO3。实验探究取适量反应后的溶液置于试管中,加入过量CaCl2溶液,产生白色沉淀,是因为碳酸钠和氯化钙反应生成了白
14、色沉淀碳酸钙;取适量步骤反应后的上层清液,滴加几滴酚酞溶液,溶液变红色,说明溶液显碱性;取适量步骤反应后的上层清液,加入适量稀HCl,产生气泡,是因为碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸反应生成了二氧化碳,实验过程如下所示:实验步骤实验过程实验现象实验结论取适量反应后的溶液置于试管中,加入过量CaCl2溶液有白色沉淀生成猜想四不成立取适量步骤反应后的上层清液,滴加几滴酚酞溶液现象为溶液变红色猜想二不成立取适量步骤反应后的上层清液,加入适量稀HCl有气泡产生猜想三成立实验总结步骤中碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,反应的化学方程式是: CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO35B小组同学将一
15、定量的稀硫酸滴加到盛有NaOH溶液的小烧杯中。实验中未观察到明显现象,部分同学产生了疑问。(提出问题)反应后溶液中溶质是什么呢?(假设猜想)针对疑问,太家纷纷提出猜想。来源:中&*教网猜想一:只有Na2SO4 猜想二:有Na2SO4和H2SO4 猜想三:有Na2SO4和NaOH(1)(实验探究)小雷同学取烧杯中的溶液少量于试管中,滴加几滴CuSO4溶液,无明显变化,溶液中一定没有 。 (2)为了验证其余猜想,小组其他同学利用烧杯中的溶液,并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaCl2溶液、Na2CO3溶液,进行如下三个方案的探究。请你帮他们补充好表格中的现象。实验方案测溶液pH滴加Na2CO3溶液
16、滴加BaCl2溶液实验操作实验现象试纸变色,对比比色卡,pH7 产生白色沉淀实验结论溶液中有H2SO4溶液中有H2SO4溶液中有H2SO4(得出结论)通过探究,全组同学一致确定猜想二是正确的。(3)(评价反思)老师对同学们能用多种方法进行探究,并且得出正确结论给予肯定。同时指出实验探究(2)中存在两处明显不正确,请大家反思。同学们经过反思发现了这两处不正确:实验操作中的不正确是 。实验方案中也有一个是错误的,错误的原因是 。(4)(继续实验)你能再设计一个方案证明猪想二正确吗?方案是(包括实验过程、现象及结论,其中“实验过程”选择的药品不可以用酸碱指示剂,不可与上述实验方案中药品类别重复,“结
17、论”的表述中能用化学方程式表示的要写出化学方程式)步骤现象结论 【答案】(1)氢氧化钠 (2)产生气泡(3)pH试纸伸入待测液中;氯化钡也能和硫酸钠反应生成白色沉淀硫酸钡(4)取适量氧化铜粉末于试管中,取烧杯中的溶液适量加入试管中;粉末溶解,溶液变蓝色;CuO+H2SO4=CuSO4+H2O【解析】实验探究:(1)小雷同学取烧杯中的溶液少量于试管中,滴加几滴CuSO4溶液,无明显变化,溶液中一定没有氢氧化钠,是因为如果含有氢氧化钠,则氢氧化钠和硫酸铜反应生成蓝色沉淀。(2)滴加Na2CO3溶液,若产生气泡,则说明有稀硫酸,实验过程如下所示:实验方案测溶液pH滴加Na2CO3溶液滴加BaCl2溶
18、液实验操作实验现象试纸变色,对比比色卡,pH7产生气泡产生白色沉淀实验结论溶液中有H2SO4溶液中有H2SO4溶液中有H2SO4评价反思:实验操作中的不正确是pH试纸伸入待测液中,这样会污染待测液。实验方案中也有一个是错误的,错误的原因是氯化钡也能和硫酸钠反应生成白色沉淀硫酸钡。继续实验:实验步骤:取适量氧化铜粉末于试管中,取烧杯中的溶液适量加入试管中;实验现象:粉末溶解,溶液变蓝色;实验结论:粉末溶解,溶液变蓝色,是因为氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,反应的化学方程式:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O6实验室有一瓶常用无色液体的标签模糊了(如图)。为确定该瓶溶液的溶质是什么,同学们进
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