中考化学科学探究题型三有关物质成分的探究.docx
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中考化学科学探究题型三有关物质成分的探究
科学探究题型三有关物质成分的探究
类型一关于气体成分的探究
关于气体成分的探究:
如人吸入和呼出气体成分的探究、燃烧的蜡烛焰心气体成分的探究、排污管道气成分的探究、下水道的可燃性气体成分的探究、两种物质反应后产生气体成分的探究等,涉及的知识点有CO、CO2、CH4、NH3、HCl、O2、H2、N2等气体的制法和检验,以及它们的化学性质和一些反应产物的检验等。
混合气体中各成分的检验,要考虑检验的先后顺序,以排除干扰。
如检验CO、CO2、水蒸气、H2的混合气体时,检验顺序为水蒸气→CO2→H2→CO。
例题1.气中氧气含量测定的再认识.
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1).该
实验中选择使用汞的优点有 .
A.实验过程中没有污染B.能将密闭装置内空气中的氧气集合耗尽
C.在汞槽中起到液封作用D.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2),写出红磷燃烧的化学方程式 .兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%.
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量?
【进行猜想】
(1)装置漏气;
(2) 装置内氧气有剩余;
【实验探究1】小明根据铁生锈的原理,探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量,于是进行了实验(装置如图3)通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%.
【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比,用铁丝生锈的方法测定结果更准确的原因:
.
【实验探究2】为了加快反应速率,小明通过查阅资料,利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图4),8分钟后测得的数据如表:
实验前的体积
实验后的体积
集气瓶内空气
烧杯内蒸馏水
烧杯内剩余蒸馏水
131mL
90.0mL
63.6mL
请计算出空气中氧气含量 (计算结果保留一位小数)
【结论与反思】通过上述实验探究, (填物质名称)进行实验,可较为快速地完成实验并减
小实验误差.
【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀,生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3],若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验,请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量,并说明理由。
(填“能”或“不能”),
理由 。
(提示:
铜与空气中氧气、水、二氧化碳反应锈蚀时,当参加反应的氧气和二氧化碳的体积相等时,反应才能恰好完成。
)
例题2、某无色气体可能由CO和H2中的一种或两种组成,为了确定其成分,化学兴趣小组的同学进行了以下探究.
【查阅资料】白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色.
【实验设计】
①如图装置A中盛放的液体名称是_____________.
②如图装置的正确连接顺序是:
_______________(填字母,且每套装置限用一次).
【进行猜想】若装置连接正确,有关无色气体成分的猜想和对应的实验现象如下表:
无色气体的成分
对应的实验现象
装置A中的液体
装置B中的固体
装置C中的固体
猜想一:
只有CO
变浑浊
无明显现象
变红
猜想二:
变浑浊
变蓝
猜想三:
只有H2
【实验结论】进行实验,证明猜想二正确.
【拓展延伸】铁元素可以形成三种氧化物,分别是Fe2O3、Fe3O4 和FeO(黑色).将CuO换为某黑色粉末(可能由一种或几种铁的氧化物组成),仍用如图装置按原连接顺序进行实验,充分反应至铁的氧化物全部转化为铁,装置C需做的一处改进是_____________.
【数据分析】假设上述实验中每一步吸收都是完全的,若黑色粉末的质量为4.8g,反应后装置A的增重为1.1g,装置B的增重为0.9g,则黑色粉末的成分是___________.
例题3、在浓硫酸的催化作用下,固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水,某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究:
【提出问题】生成物中有哪种碳的氧化物?
【猜测】
猜想1
猜想2
猜想3
只有CO
只有
含有CO和CO2
【设计实验】基于猜想3,依据CO和CO2的性质,兴趣小组同学设计了如下实验:
(1)观察到装置(填字母)中的澄清石灰水变浑浊,证明草酸分解有CO2气体生成.
(2)有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO,
(1)C装置中澄清石灰水不变浑浊,F装置中;
(2)E装置中出现的现象;
【实验结论】通过实验探究证明:
猜想3成立.草酸分解的化学方程式是.
【问题讨论】
(1)B装置的作用是;D装置的作用是.
(2)装置末端酒精灯的作用是.
例题4、2018年4月28日某媒体题为“排污工程施工,毒气放倒三人”的报道,引起某兴趣小组同学的思考.
提出问题:
排污管道中的毒气有什么成分?
查阅资料:
I.排污管道中的大部分有机物在一定条件下发酵会产生CO、CO2、H2S、CH4等.
Ⅱ.H2S气体能与CuSO4溶液反应生成黑色沉淀,且能与碱溶液发生中和反应.
提出猜想:
小组同学对排污管道气含有上述气体中最少3种成分的猜想如下:
猜想1:
有CO、CO2、H2S; 猜想2:
有CO、CO2、CH4;
猜想3:
有CO、H2S、CH4; 猜想4:
有CO2、H2S、;
猜想5:
有CO、CO2、H2S、CH4;
实验方案:
小组同学共同设计了下图所示的装置并进行探究(夹持仪器已省略).
问题讨论:
(1)如果A装置没有明显变化,则猜想成立;
(2)在验证猜想1的实验中,装置C中NaOH溶液的作用是;若要进一步验证气体燃烧后的产物,操作是:
迅速把烧杯倒过来,向烧杯内注入,振荡.
(3)要确证猜想5中是否有CH4,某同学认为图示装置有不足之处,需要在装置C与D之间加一个装置.改进后,若燃烧,且D装置内壁出现,证明气体中一定含有CH4.
练习题1、如图为某家长带着小孩在下水道井盖小孔上点燃鞭炮发生爆炸的画面。
现要探究某下水道的可燃性气体成分:
【猜想】(Ⅰ)含可燃性气体CO;(Ⅱ)含可燃性气体CH4;(Ⅲ)含可燃性气体CO和CH4。
【收集气体】用大的可乐塑料瓶装满水,打开瓶盖用绳子吊入下水道中,用铁钩将瓶子倒转,使,将瓶子提到井口迅速盖好瓶盖备用。
【进行实验】
步骤
实验操作
实验现象
结论
(1)
导出瓶中气体,通过装有_____________的洗气瓶
目的是除去CO2等酸性气体
(2)
再通过装有浓硫酸的洗气瓶
目的是除去________
________
(3)
将步骤
(2)的气体导出点燃;
①将吸附少量无水硫酸铜粉末的石棉贴在小烧杯内壁,再把小烧杯斜罩于火焰上方;
②用内壁沾有澄清石灰水的小烧杯罩于火焰上方
①无水硫酸铜;
②烧杯内壁变浑浊
①证明有H2O生成;②证明有生成
【做出判断】根据上述实验现象,甲同学认为猜想Ⅲ正确;而乙同学认为甲的判断不严谨。
因为猜想也会有相同的现象。
如需进一步确认还应检验的存在,其方法是______________________________________。
【拓展】若需要工人进入下水道清理淤泥,打开下水道井盖后应首先进行的操作是____
___________________________________________。
2、某兴趣小组的同学发现鸡蛋壳接触白醋后会产生大量气泡.该小组同学进行了如下探究.
【查阅资料】
鸡蛋壳的主要成分是CaCO3,含量在98%左右;白醋是烹调用的酸味辅料,色泽透亮、酸味醇正,除了醋酸和水之外几乎不含其他成分.醋酸的化学式为CH3COOH,可用HAc来简单表示其化学式.
【提出问题】产生的气体是什么?
【猜想与假设】小华说:
可能是 CO2、O2、CO、H2、N2、SO2
小明说:
不可能含有大量的 N2、SO2,因为 .
该小组同学认为:
该气体可能含有CO2、O2、CO、H2中的一种或两种.
【进行实验】
实验编号
实验操作
实验现象
①
将气体通入澄清的石灰水中
澄清石灰水变浑浊
②
将带火星的木条伸入该气体中
带火星的木条没有复燃
③
用燃着的木条点燃该气体
木条熄灭,气体不燃烧
(1)由实验①可知,该气体中肯定含有 ,写出该反应的化学方程式.
(2)由实验②并不能确定该气体中不含O2,理由是 .
(3)由实验③可知该气体中不可能存在大量的 .
(4)同学们通过查阅资料发现,鸡蛋壳中的碳酸钙能与白醋反应的化学方程式为:
↑
3、为了检验在氢气和二氧化碳的混合气体中是否混入了一氧化碳气体,用如图所示装置进行实验:
请回答下列问题:
(1)装置A、B中应盛放的试剂分别是、;装置B的作用是;
(2)在整个检验过程中,当观察到现象时,才能证明混合气体中一定含有一氧化碳气体.
(3)上述实验的尾气不能直接排放到空气中,请你说出一种处理尾气的方法:
.
4.草酸存在于自然界的植物中。
草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
草酸能与氢氧化钙反应生成沉淀:
H2C2O4+Ca(OH)2=CaC2O4↓+2H2O。
请回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。
仪器a的名称是______。
装置B的主要作用是___________________________。
装置C中有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊。
由此可知草酸晶体分解的产物中一定有______________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO。
为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置依次连接的合理顺序为A→B→(___)→(__)→(___)→I→D→H。
②装置I中盛有的氧化铁发生了颜色变化,欲证明草酸晶体分解的产物中有CO,乙组同学需要两次使用装置D,其现象分别是_______________________________________。
类型二关于固体物质成分的探究
固体物质成分的探究:
一般可采用加水溶解、加酸碱指示剂判断溶液酸碱性,加酸观察是否产生气体,加碱观察是否产生沉淀,加入Ba(NO3)2、AgNO3溶液观察是否产生沉淀等方法进行。
应注意:
(1)往溶液中滴入酚酞试液,溶液变红,不一定就是含NaOH这些碱类物质,还要考虑是还可能存在Na2CO3或K2CO3这些呈碱性的盐类物质。
(2)沉淀中有BaCO3和BaSO4时,加入稀硝酸或盐酸时的现象为:
部分沉淀溶解且有气体生成。
(3)沉淀(不含金属单质)中加入稀盐酸,沉淀全部溶解有气泡放出时,可肯定含有碳酸盐,但不能说明该沉淀只由碳酸盐组成,还可能含有碱类不溶性沉淀[如Mg(OH)2]。
例题1.实验室有一包白色粉末,可能含CaCO3、BaCl2、Na2SO4、NaOH和NaCl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探究。
实验前小组同学对五种物质从酸、碱、盐的角度进行了初步分类,其中CaCO3、、Na2SO、NaCl属于_____;
【查阅资料】BaSO4固体不溶于水,也不溶于稀盐酸;
【实验探究】甲同学设计了如下的实验方案:
实验步骤
实验现象
实验结论
A.取少量该粉末于试管中,加入足量水充分溶解
白色沉淀
原粉末中一定含有CaCO3
B.将步骤A试管中物质过滤,向滤液中滴加酚酞溶液
溶液变红
原粉末中一定含有
乙同学认为甲同学步骤A的结论不一定正确,其理由是_______________________________(用化学方程式表示),他补充了如下实验,取白色沉淀于试管中,加入足量稀盐酸,观察到有气泡产生且_______________________,从而得出结论:
步骤A中得到的白色沉淀全部是CaCO3;
丙同学取甲同学步骤b中已变红的溶液,向其中逐滴滴入稀硫酸,发现有白色沉淀生成且溶液褪色,溶液褪色的原因用化学方程式表示为___________________________________;
【总结归纳】通过以上探究,原白色粉末中无法确定的成分是___________(填化学式)。
例题2、热水瓶用久后,瓶胆内壁常附着一层水垢,其成分是碳酸钙、氢氧化镁及少量水。
实验室现有一瓶水垢样品,为测定其中各成分的质量分数,某化学兴趣小组的同学利用如图所示装置进行实验(该装置气密性良好,A、C、D中所装药品足量)。
已知:
碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物,加热条件下,氢氧化镁易分解,反应的化学方程式为:
Mg(OH)
2MgO+H2O。
部分实验步骤如下:
Ⅰ.将质量为m的样品装入装置B的玻璃管中,按图连接好装置,关闭弹簧夹,给样品加热;
Ⅱ.待样品完全反应,先打开弹簧夹通入空气,再熄灭酒精喷灯,直到玻璃管冷却;
Ⅲ.实验完毕,测得装置C、D中的液体质量分别增加了m1、m2;
Ⅳ.根据实验所测数据计算该样品中碳酸钙、氢氧化镁和水的质量分数。
请回答下列问题:
(1)装置C中所装药品为 。
(2)装置D中发生反应的化学方程式为 。
(3)该水垢样品中碳酸钙的质量分数的表达式为 。
(4)实验反思:
实验步骤不变,若没有装置A,会导致氢氧化镁的测定结果 (填“偏大”“偏小”或“无法判断”) 。
例题2、某化学兴趣小组在实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气时,发现制得的气体有刺激性气味,于是在老师的指导下对该气体成分进行探究。
【提出问题】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么?
【查阅资料】
1.氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在;
2.氯气(Cl2)是有刺激性气味的气体,能溶于水,能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
【猜想与假设】猜想一:
该气体为O2;猜想二:
该气体为Cl2;猜想三:
该气体为 。
【实验探究】
【反思与评价】
1.小涛认为小丽的结论不正确,原因是 。
2.还可用更简便的方法检验Cl2的存在,该方法是 。
【拓展应用】
1.若取氯酸钾和二氧化锰混合加热后的少量固体,加入足量水溶解,过滤,滤液成紫红色,该现象说明反应还生成了 (填化学式)。
2.MnO2不仅能作催化剂还可以作反应物,实验室通常用MnO2与浓盐酸共热制取Cl2。
请完成该反应的化学方程式:
。
练习题1、“双吸剂”是常用的袋装食品的保鲜剂,可用来吸收氧气、二氧化碳、水蒸气等气体,某化学小组的同学在袋装食品中发现一包名为“504双吸剂”的保鲜剂,其标签如图所示,同学们对这包久置的“504双吸剂”的固体样品很好奇,设计实验进行探究.
【提出问题】:
久置固体的成分是什么?
【收集资料】:
查阅资料:
铁与氯化铁溶液在常温下生成氯化亚铁:
Fe+FeCl3═FeCl2
2.打开固体包装观察:
部分粉末呈黑色、部分粉末呈白色、另有少量红棕色的块状固体.
【作出猜想】:
久置固体中可能含有Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2、CaCO3
【实验探究】:
如表是甲组同学设计并记录的实验报告,请你补充完整.
实验操作
实验现象
实验结论
Ⅰ、取少量固体加入足量蒸馏水,搅拌溶解
固体部分溶解,并放出大量热
固体中一定含有
Ⅱ、取滤渣加入足量稀盐酸
固体逐渐消失,产生大量无色气体,得到浅绿色溶液
固体中一定含有Fe,一定不含有Fe2O3
Ⅲ、将操作Ⅱ中产生的气体通入到澄清石灰水中
澄清石灰水变浑浊
固体中一定含有CaCO3
【实验质疑】:
乙组同学认为甲组同学在实验中得出“一定不含有Fe2O3”的结论是错误的,理由是 ;
【继续探究】请你通过实验验证固体中是否含有Fe2O3;
实验操作
实验现象
实验结论
固体中有Fe2O3
2、某固体粉末由Mg、MgO、Mg(OH)2中的一种或几种组成,某化学小组为了探究该固体粉末的成分,设计如下图所示的装置(固定装置省略):
【信息资料】本实验条件下,氢气密度为0.09g/L。
【实验过程】
步骤Ⅰ:
检查装置气密性,装入药品并连接仪器;
步骤Ⅱ:
倾斜Y形管,使样品充分反应,测的生成气体的体积为55.6ml;
步骤Ⅲ:
拆下装置,往Y形管内残余液中加入氢氧化钠溶液,至不再生成沉淀,经过滤、洗涤和干燥后,称得沉淀质量为2.90g。
【回答问题】
(1)该套装置气密性的检验方法是_________________;
(2)①使样品与硫酸充分反应的正确操作是___________(填标号);
A.硫酸溶液转移到样品中B.样品转移到硫酸溶液中
②判断样品完全反应的现象是_______________;
(3)根据实验结果分析:
①通过步骤Ⅱ推断,样品中一定含有的物质是_____________;
通过步骤Ⅲ计算,样品中镁元素的总质量为___________g;
②结论:
该样品中的成分是_____________;
【反思】
(4)该化学小组同学经过讨论得出以下结论,正确的是___________(填标号)。
A.利用该实验方案,能计算出样品中各物质的质量
B.实验前可通过样品的质量估算硫酸溶液的质量,确保样品完全反应
C.仅称量步骤Ⅱ中Y形管内药品减轻的质量,即能计算出样品中各物质的质量
2、实验室有三瓶失去标签的无色溶液,已知它们分别是氯化钙溶液、稀盐酸和碳酸钠溶液中的一种.请完成下列探究内容:
【提出问题】如何鉴别出三种溶液?
【实验探究】甲同学取样品1的溶液少许,向其中滴加无色酚酞溶液,酚酞溶液无变化,于是得出溶液1一定不是Na2CO3溶液,一定是CaCl2溶液的结论.
【反思评价】请评价甲同学由实验现象得出的实验结论;
【实验探究】乙同学分别取溶液2和溶液3混合在一起,出现白色沉淀,溶液1和溶液3混合到一起出现现象.则证明溶液3为碳酸钠溶液.写出生成白色沉淀的化学方程式;
【实验结论】三位同学经过分析后确定了三种溶液的成分,请将三种溶液中溶质的化学式写在对应试剂瓶的标签中.
3、益阳市生产的松花皮蛋全国闻名。
将水、生石灰、纯碱、食盐按100∶11.2∶5.3∶3.5的质量比混合而成料浆,将鲜鸭蛋粘上料浆密封一段时间即可得到松花皮蛋。
某化学实验小组的同学对料浆澄清液(料液)的主要成分进行探究。
【提出问题】料液的主要成分(H2O除外)是什么?
【猜想与假设】实验小组的同学通过充分讨论,做出了如下猜想:
①料液中一定含有NaOH、NaCl、Ca(OH)2;②料液中一定含有NaOH、NaCl、Na2CO3。
【对猜想的解释】
(1)料液中一定没有CaO的原因是(用化学方程式表示)。
(2)料液中一定存在NaOH的原因是(用化学方程式表示)。
【进行实验】
Ⅰ.取适量料液放入试管中,滴加2~3滴酚酞试液,料液显红色。
Ⅱ.取适量料液放入试管中,滴加少量Na2CO3溶液,料液中出现白色沉淀。
Ⅲ.取适量料液放入试管中,滴加稀盐酸直到过量,没有现象发生。
【实验结论】
(3)该料液中含有的物质除NaOH与NaCl外,还一定含有(填化学式)。
【交流与拓展】
(4)松花皮蛋味道鲜美,但直接食用会稍有涩味。
如果将松花皮蛋蘸上食醋食用,则轻微涩味会被去除,味道变得更为鲜美可口。
请你说明食醋可以去除松花皮蛋涩味的原因___________________________。
(5)现在有的皮蛋厂直接用烧碱(NaOH)代替生石灰和纯碱,但制得的皮蛋口感不如益阳产松花皮蛋。
烧碱一定要密封保存,其理由是(选序号填空)。
A.烧碱易吸水潮解B.烧碱易吸收空气中的CO2而变质
C.烧碱具有强腐蚀性D.烧碱溶于水时放出热量
类型三关于物质反应后所得溶液成分的探究
物质反应后所得溶液成分的探究,通常为A+B====C+D↓充分反应后形成溶液的溶质的猜想与探究。
该类型解题方法是:
从物质是否恰好完全反应和是否过量去考虑,而生成物是一定存在的。
因此一般猜想有三种:
(1)只有C(恰好完全反应);
(2)A和C(A过量);(3)B和C(B过量)。
验证猜想时,一般不需要验证生成物,只需要验证过量反应物是否存在。
例题1、某化学活动小组在一次实验中进行了如图所示实验:
实验后,小组同学充分振荡U形玻璃管,将U形玻璃管内的物质过滤后,向滤液中滴加无色酚酞试液,滤液不变色.同学们对滤液所含的阴离子进行了进一步的探究活动.
【提出问题】滤液中含有什么阴离子?
【猜想与假设】A同学:
含有CO42- B同学:
含有Cl-
C同学:
含有
(1) (填离子符号)
请你评价A同学的猜想:
(2) .
【实验探究】B同学为了验证自己的猜想,取滤液于试管中,向其中滴加足量的硝酸银溶液,观察到有白色沉淀产生.由此B同学得出结论:
自己的猜想成立.
【评价与交流】请你评价B同学的结论:
(3) .同学们经过讨论后一致认为:
B同学在验证自己的猜想时,若将所加试剂调换成适量的另一种试剂(4) (填化学式),过滤后,再向所得滤液中滴加(5) ,既能验证自己的猜想,也能确定滤液中的离子成分.
同学们利用该方案进行实验,最终确定了滤渡中的离子成分.
【归纳与总结】通过上述实验我们能够知道:
在确定该实验后所得溶液中的阴离子成分时,一般应加入(6) ,再验证(7) ,这样就可以确定溶液中的阴离子成分.
例题2.化学反应过程中常常伴随产生一些现象,同学们发现将CO2通入NaOH溶液时没有明显的现象发生,为此,他们进行了如下探究:
(1)小明把一支收集满CO2的试管倒立在盛有饱和NaOH溶液的烧杯中(如图1所示),观察到的现象是_______________________________________,讨论分析后,同学们认为导致试管内液面上升还有另一种原因,请简要说明________________________________;
提出问题:
二氧化碳是与氢氧化钠反应,还是微溶于水中?
(2)为了进一步验证CO2与NaOH溶液发生了反应,
小红设计了如下方案(如图2):
分别取上述实验后的溶液于试管中,向试管中滴加足量的稀盐酸,观察到的现象是_________________________________________________,反应的化学方程式___________________________________ ;
(3)小华改进了实验方案(如图3):
①实验前,装置进行气密性检查,实验装置气密性检查的方法是________。
②实验中,同时滴入等体积的水和氢氧化钠溶液后的现象是_______________;
获得结论:
虽然实验的现象不同,但都能证明CO2与NaOH溶液发生了化学反应;化学方程式是______,所以氢氧化钠应_________保存。
(4)小组成员要测定实验室里一瓶NaOH溶液是否变质,以及变质程度,进行了下列实验,实验方案正确的是(_____
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