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科学探究专题复习
科学探究专题复习
发表日期:
2009年3月2日 已经有577位读者读过此文
【考点透视】
科学探究一般包括八个步骤:
提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。
科学探究题是新课标中考命题中一道亮丽的风景线,它往往从生活、生产实际出发,对身边常见物质或有趣的现象进行探究,既考查了学生综合运用知道的能力,又让学生体验科学探究的魅力,同时将探究结论应用在实际生活,体现了科学探究的意义和价值,这正是新课标中考的要求和方向。
科学探究题主要有以下三个基本类型:
(1)通过实验探究物质的性质或变化规律。
如金属活动性的探究、溶液酸碱性的探究、药品是否变质的探究、缺失标签的药品成分的探究等。
(2)通过实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素。
如探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等。
(3)通过实验探究物质的组成成分以及含量。
如食品干燥剂的成分探究、化肥有效成分含量的探究、味精中食盐含量的探究等。
解科学探究题,要注意以下几个方面:
(1)敢于质疑,大胆猜想。
科学探究题不仅要求学生结合题目进行科学猜想,而且还要求说出猜想的理由或依据,因此学生要善于从实验、生活、现象、图表、资料、图片等材料中发现问题。
(2)提炼原理,学会迁移。
科学探究题中的探究内容有些为教科书之外的内容,这就要求学生从题给的信息中获取有用的信息,从有用信息中提炼出规律和原理,并根据已学过的化学知识和生活经验,对未知的问题进行真正意义上的科学探究(3)设计实验,分析推理。
科学探究注重过程和方法,学生要根据实际问题设计合理的实验方案并收集记录实验数据,或画出图像并运用科学的方法进行分析、比较,从而得出结论。
【经典回眸】
例1在化工生产中,原料往往不能全部转化成产品。
工业上常用电解纯净的饱和食盐水的方法来得到烧碱溶液,再经过浓缩、蒸发等步骤制成固体烧碱。
现要分析一种仓库里存放的工业固体烧碱样品。
(1)猜测一下,该烧碱样品中可能含有的杂质是(填化学式):
___________________。
(2)设计一个实验方案,来验证你的猜想是正确的。
实验步骤
实验现象
实验结论
解析 答题的关键是在于推测烧碱样品中可能含有的杂质。
思维的起点在于分析题给信息,由信息“在化工生产中,原料往往不能全部转化成产品”可知:
电解纯净的饱和食盐水的方法来得到烧碱时,NaCl不能全部转化为产品,可以推测出烧碱样品中可能含有NaCl,又由于烧碱生产和贮存过程中会吸收空气中的CO2而生成Na2CO3,还可以推测烧碱样品中可能含有Na2CO3。
检验Cl-通常用AgNO3溶液和稀硝酸;检验CO32-通常用酸溶液,为防止对Cl-鉴别产生干扰,酸溶液只能用稀硝酸。
实验方案设计中一定要注意排除CO32-对Cl-鉴别的干扰以及OH-对Cl-鉴别的干扰,因此实验顺序应为:
溶解样品→检验CO32-并除去CO32-、OH-→检验Cl-。
答案
(1)NaCl、Na2CO3
(2)
实验步骤
实验现象
实验结论
用试管取少量烧碱样品,加入过量蒸馏水后,振荡,配成溶液
向所得溶液中滴加过量的稀硝酸
有气泡产生
样品中有Na2CO3
向上述溶液中滴加AgNO3溶液
有白色沉淀生成
样品中有NaCl
例2 碱式碳酸铜[化学式Cu2(OH)2CO3,相对分子质量为222]加热完全分解后生成的黑色固体是什么?
甲、乙、丙、丁四位同学对此进行了探究。
他们称取了4.44g碱式碳酸铜在试管中高温加热的使之完全分解,冷却至室温,称量黑色固体产物的质量为3.2g.
他们结合碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出如下猜想:
①可能是氧化铜②可能是碳粉③可能是碳粉和氧化铜的混合物。
以上猜想的理由是___________________________。
(1)甲同学设计的实验方案是:
向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸,充分振荡,静置后观察现象。
如果猜想①正确,现象应该是_______________________________________________。
如果猜想③正确,现象应该是_______________________________________________。
(2)乙同学从资料中得知:
碳、氢气、一氧化碳在加热或高温条件下都能夺取金属氧化物中的氧,使其变为金属单质。
他经过思考后,认为猜想③可以排除。
他的理由是:
______________________________________________________________________________。
(3)丙同学通过对得到的实验数据进行计算,排除了猜想②,她的理由是(通过计算式说明):
_____________________________________________________________________。
科学探究的方法和途径有多种。
丁同学通过查找化学史料,证实了前几位同学的实验和推理是正确的。
解析 因为碱式碳酸铜中含有Cu、C、H、O四种元素,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,碱式碳酸铜受热分解后的固体产物中也一定含有这四种元素,而这四种元素组成的黑色固体只有碳粉和氧化铜,故碱式碳酸铜受热分解后的黑色固体可能是碳粉、氧化铜或两者的混合物。
(1)由于碳粉与稀硫酸不反应,则碳粉不溶于稀硫酸,而CuO与稀硫酸发生反应:
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O,氧化铜溶于稀硫酸,溶液会由无色变成蓝色。
据此问题可迎刃而解。
(2)高温下碳能还原氧化铜,因此高温下碳和氧化铜不能共存。
(3)由碱式碳酸铜的化学式可知,4.44gCu2(OH)2CO3中m(C)=4.44g×Ar(C)/Mr[Cu2(OH)2CO3]=4.44g×12/222=0.24g<3.2g,因此3.2g黑色固体不可能是碳粉。
答案 根据质量定恒定律,化学反应前后元素种类不变,氧化铜和碳粉都是黑色的。
(1)黑色粉末全部溶解,溶液呈蓝色;黑色粉末部分溶解,溶液呈蓝色。
(2)碳和氧化铜在高温下能发生反应,因此高温下碳粉和氧化铜不可能共存。
(3)4.44gCu2(OH)2CO3中m(C)=4.44g×Ar(C)/Mr[Cu2(OH)2CO3]=4.44g×12/222=0.24g<3.2g
【强化练兵】
1.青色的生虾煮熟后颜色会变成红色。
一些同学认为这种红色物质可能就象酸碱指示剂一样,遇到酸、碱颜色会发生改变。
就这些同学的看法而言应属于科学探究中的 ( )
A.假设 B.实验 C.观察 D.做结论
2.小华在一次探究实验中将一粒金属钠投入盛有蒸馏水的烧杯中,发现烧杯中反应剧烈并生成大量的气体,该气体可能是( )
A. N2 B.CH4 C.H2 D.NH3
3.同学们在做实验时发现,将镁条放入某CuCl2溶液中,镁条表面有气泡产生。
对于这一异常现象产生的原因,同学们设计了以下探究方案进行讨论。
其中没有意义的是( )
A.甲同学推测该气体可能是H2,并收集气体用点燃法检验。
B.乙同学猜想该CuCl2溶液呈酸性,并用pH试纸检测。
C.丙同学用锌粒与该CuCl2溶液反应,观察是否有气泡产生。
D.丁同学用镁粉与该CuCl2溶液反应,观察产生气泡的快慢。
4.化学兴趣小组为了探究化学实验室一种黑色粉末和一瓶标签破损的无色溶液(如右图所示)可能是什么物质,大胆猜想并设计实验进行验证。
[发现问题]当把黑色粉末与无色溶液混合后即产生气泡。
[查阅资料]初中化学实验室常见的黑色粉末有CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉、炭粉等。
[提出假设]黑色粉末是__________,无色溶液是_______________。
(只写一种假设)
[设计实验]①向盛有少许黑色粉末的试管中加入适里的无色溶液;
②检验试管中产生的气体(写出操作方法)_________________________。
[实验现象] _____________________________________________。
[实验结论]①该反应的化学方程式是________________________________。
②此气体是______________,原假设成立。
5.某同学在实验结束进行废液处理时,将碳酸钠溶液、稀盐酸倒入指定的洁净容器中,看到有气泡产生,待不再产生气泡时,又倒入氢氧化钙溶液,发现该容器中有白色沉淀产生,这一现象引起了他的注意。
为了解以上三种物质之间的反应情况。
他决定从反应后溶液中的溶质入手进行探究。
(1)他对反应后的溶液中的溶质组成作出了两种猜想(猜想①和猜想②)。
请你再补充一种猜想(猜想③)
猜想①:
溶质为氯化钠、氢氧化钠。
猜想②:
溶质为氯化钠、氢氧化钠、氢氧化钙。
猜想③:
溶质为_______________________________________。
(2)比较三种猜想,说明该同学作出猜想①的理由。
________________________________________________________________________。
(3)比较三种猜想的异同,如果猜想②成立,设计实验,用两种方法加以证明。
按相关要求填写下表。
实验操作
实验现象
方法一
方法二
6.化学复习课上,老师将CO2分别通入澄清的石灰水和NaOH溶液中,我们观察到前者变浑浊,后者无明显现象。
CO2和NaOH是否确实发生了化学反应?
(1)我设计了甲、乙两个实验装置来验证,如下图所示,实验现象为:
甲──软塑料瓶变瘪,乙──“瓶吞鸡蛋”
小虎同学认为上述实验是可行的,其共同原理是_________________________________。
小余同学提出了质疑,他认为实验还不足以证明CO2与NaOH确实发生了反应,其理由是______________________________________________________________________。
我思考后,又补充了一个实验来回答,这个实验是_______________________________。
(2)小余同学认为可利用与上述实验不同的原理,设计如下实验方案,我来帮他完成:
实验步骤
实验现象
实验结论
方法1
CO2与NaOH
确实发生了化学反应
方法2
写出方案2中所涉及的化学方程式____________________________________________。
(3)由此探究,我得到的启示是_______________________________________________。
7.18世纪70年代,瑞典化学家舍勒首先发现并制得了氯气(Cl2)。
氯气是一种黄绿色、密度比空气大且有毒的气体,它能与水发生化学反应生成盐酸和次氯酸(HClO),次氯酸具有强氧化性,可将某些有色物质氧化成无色物质。
氯气也能与碱溶液发生化学反应。
(1)某同学用滴管将饱和氯水(氯气的水溶液)逐滴滴入含有酚酞的NaOH溶液中,当滴到最后一滴时,溶液红色突然褪去变成无色。
请猜想溶液红色褪去变成无色的两个原因(用简要文字说明):
①_________________________________②___________________________________。
(2)请设计一个简单的实验,探究
(1)中溶液红色褪去变成无色的原因是①还是②。
________________________________________________________________________。
参考答案
1.A 2.C 3.D
4.假设一:
[提出假设]二氧化锰(或MnO2),过氧化氢溶液(或双氧水)
[设计实验]将带火星的木条伸入试管内
[实验现象]带火星的木条复燃
[实验结论]①2H2O2
2H2O+O2↑②O2
假设二:
[提出假设]铁粉(或Fe),稀硫酸(或稀H2SO4)
[设计实验]将燃着的木条移近试管口
[实验现象]气体燃烧,火焰呈淡蓝色
[实验结论]①Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑②H2
5.
(1)氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠
(2)碳酸钠溶液与稀盐酸反应,生成氯化钠、二氧化碳和水,待不再有气泡时,加入氢氧化钙溶液后,出现白色沉淀,说明稀盐酸不足,碳酸钠有剩余;剩余的碳酸钠溶液与加入的氢氧化钙溶液恰好完全反应,生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀。
此时溶液中含有的溶质是氯化钠和氢氧化钠。
(3)
实验操作
实验现象
方法一
取少量上层清液于试管中,向清液中通入二氧化碳气体
有白色沉淀生成
方法二
取少量上层清液于试管中,向清液中加入碳酸钠溶液
有白色沉淀生成
6.
(1)都是在密闭的体系里消耗CO2,使气体压强减小,从而观察到明显现象。
NaOH溶液中有水,CO2又能溶于水,究竟是CO2溶于水使气压减小的结果,还是CO2与NaOH反应使气压减小的结果。
做一个对比实验:
取一个与甲装置同样大小和质地的软塑料瓶,充满CO2后,注入与NaOH溶液体积相同的水,振荡,比较瓶子变瘪的程度即可判断。
(2)
实验步骤
实验现象
实验结论
方法1
有气泡产生
方法2
将CO2通入NaOH溶液后,再向溶液中滴加CaCl2溶液[或石灰水或BaCl2溶液或Ba(OH)2溶液][也可仿照方案1的图示]
出现白色浑浊(或产生白色沉淀
CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl(不唯一)
(3)对于无明显现象的化学反应,可通过改变实验装置,创新的情境来观察明显的反应现象判断反应的发生。
或对比实验是学习化学,开展科学探究的有效方法。
7.
(1)①氯水中的盐酸和次氯酸中和了氢氧化钠,使溶液由碱性变为中性甚至酸性。
②氯水中的次氯酸将溶液中的红色物质氧化成无色物质。
(2)取
(1)中溶液红色褪色后的无色溶液1~2mL于试管中,然后滴加过量的NaOH溶液,若溶液由无色变成红色,证明
(1)中溶液红色褪去的原因是①;若溶液仍然为无色,证明
(1)中溶液红色褪去的原因是②。
实验探究与综合计算 专题复习
1.医院里常用一种暗紫色固体A(俗称灰锰氧)作为消毒粉,张华同学设计了如下过程对其进行实验探究。
请仔细分析图框含义,回答下列问题:
(图中字母是物质的代号,不是元素符号)
(1)写出下列物质的化学式:
B ;E ;F ;G 。
(2)写出图框中属于化合反应的化学方程式:
。
(3)写出固体C用于制取无色气体B的两个化学方程式:
① ;
② 。
2.某班一学习小组以“关于市场上几种补钙保健产品的调查研究”为课题进行了探究学习活动。
请你一起参与其活动,完成下列探究过程。
【活动目的】
(1)了解钙元素与人体健康的关系。
(2)了解钙产品的含钙量、价格、并检验是否合格。
(3)培养获取信息、处理信息、分析问题、解决问题、合作探究能力。
【调查收集资料】
(1)通过市场调查,常见的四种钙产品的有关信息如下:
品名
钙尔奇-D
凯思立-D
乐力钙
柠檬酸钙
主要含钙物质
碳酸钙
碳酸钙
氨基酸螯合钙
枸橼酸钙
钙元素含量(mg/片)
600
500
250
168
数量(片)/瓶(盒)
30
20
30
30
价格(元)/瓶(盒)
27.00
23.10
30.00
25.20
(2)通过查阅三九健康网、《现代医学周刊》、《市场报》等收集到如下信息:
生长期青少年每天钙摄入量应为1300mg,而实际上目前我国中学生每日钙摄入量的均值为518mg,营养学会公布的居民每日钙摄入量为800mg。
【研究结论】
(1)钙保健产品中的钙元素以 形式存在。
A.单质 B.化合物
(2)人体的钙元素主要存在于 中。
(3)根据上述调查信息分析,青少年每日钙需要量大,而实际摄入量不足,应注意 。
【交流与讨论】
(1)由上表分析比较,四种钙产品中,当含有相同质量的钙元素时价格相对最便宜。
A.钙尔奇—D B.凯思立—D C.乐力钙 D.柠檬酸钙
(2)在交流过程中,小芳同学提出一个观点,补钙还可以食补,即能省钱又能补钙。
下列做法可以补钙的是 。
A.在事物中添加生石灰 B.食用一些虾皮 C.喝排骨汤 D.做馒头时放纯碱
(3)小明认为食用凯思立-D的碳酸钙进入胃内能发生化学反应,其化学方程式是:
。
【质疑与再探究】
由钙尔奇-D说明书知每片钙尔奇-D中含碳酸钙1.5g。
(已知:
钙尔奇-D不含有其他碳酸盐,其研细后与稀硫酸完全反应。
)在讨论中,小强同学提出一个问题,现在市场上有些不法分子会以假乱真,购买的钙尔奇-D不知是否合格,想通过实际定量分析。
小强设计了如下方案并进行实验:
取50片钙尔奇-D研细,放入锥形瓶(见下图),加入足量的盐酸充分反应,气体最后通入氢氧化钠溶液(假设气体全部被氢氧化钠吸收,忽略系统内空气中CO2的影响),两次称量盛氢氧化钠溶液的洗气瓶可计算出样品是否合格。
试回答下列问题:
(1)小强用B中NaHCO3饱和溶液除去CO2中混有的少量HCl气体,B中的NaHCO3溶液能否换成石灰水?
(填“能”或“否”),其理由是 。
(2)小明认为:
小强的设计不能达到检验样品是否合格的目的,应该加以改进,并得到了小组其他同学的赞同。
你认为小明发现的问题是 ,改进的方法是 。
(3)用改进后的装置和药品进行实验,称量盛氢氧化钠溶液的洗气瓶增加了33g,试通过计算说明小强选用的钙尔奇-D是否为合格产品。
3.电石是一种灰色的块状固体,化学式为CaC2,它能与水发生剧烈的化学反应,生成一种可燃性气体乙炔(化学式为:
C2H2)和一种白色固体。
⑴CaC2中C的化合价是 ;
⑵高兴和高明两位同学对生成的白色固体产生了兴趣,对白色固体作出了猜想,高明同学认为:
白色固体是CaO;高兴同学认为:
白色固体是CaCO3;
①你认为 同学的猜想肯定是错误的,理由是 ;
②如果你的猜想不同于他们,那么你猜想白色固体是什么呢?
请你设计一个实验方案来验证你的猜想是正确的,并填入下表的空格中。
提出问题
实验操作
实验现象
实验结论
白色固体
是什么?
4.某校小张、小明、小许三位同学在帮化学实验员整理药品时,发现药品包装箱里有两瓶化学药品的标签已脱落,从脱落的标签可知,这两瓶药品是碳酸钠和碳酸氢钠。
为确定这两瓶药品到底哪一瓶是碳酸钠,哪一瓶是碳酸氢钠,三位同学开始了探究行动:
[上网查阅资料]资料摘要如下:
碳酸钠是白色粉末或细粒,加热至851℃时熔化而不分解。
Na2CO3易溶于水,其水溶液呈碱性。
…… 碳酸钠的最大用途是制玻璃,也是造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革、石油、染料、食品等工业的重要原料。
NaHCO3是白色粉末,在水中的溶解度比碳酸钠略小,水溶液呈微碱性,固体碳酸氢钠受热即分解,生成碳酸钠、二氧化碳和水,……,NaHCO3是发酵粉的主要成分,也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料,在橡胶工业中作发泡剂。
[实验方案及探究]根据以上信息及学过的知识,三位同学各自设计的实验方案及探究过程如下。
填写下列空白。
[小张同学]实验方案:
将碳酸钠、碳酸氢钠分别溶于水,根据溶液的pH鉴别出两种药品。
结论及讨论:
(1)小张同学测出两种溶液pH分别为10和8,则pH为10的是 溶液。
(2)水溶液呈碱性的物质一定是碱吗?
(填“一定”或“不一定”)。
[小明同学]实验方案:
将碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸发生反应,根据是否有气体生成鉴别出两种药品。
问题讨论:
你认为小明同学的实验方案 (填“正确”或“不正确”),理由是 (用
化学方程式表示)。
[小许同学]实验方案:
根据碳酸钠、碳酸氢钠加热是否分解
及生成的产物鉴别出两种药品
实验装置:
如右图(图中显示的是加热NaHCO3的情况)
探究报告:
小许同学设计的探究报告如下,请你帮他补充完整。
实验操作
实验现象
得出结论
5.某同学在实验室发现一瓶标签残缺(如图甲所示)的溶液。
为了测定此溶液的溶质质量分数,他取出25g该溶液,向其中逐滴加入溶质质量分数为10%的NaOH溶液。
反应过程中生成沉淀的质量与所用NaOH溶液质量的关系如图乙所示。
请计算此溶液的溶质质量分数。
6.保小组监测到一工厂向河中排放的酸性废液中含有CuSO4。
为了测定废液中CuSO4的质量分数,该小组取了100g废液,逐滴加入NaOH溶液至过量,测得生成Cu(OH)2沉淀的质量与所加NaOH溶液的质量关系如右图。
(1)说明图上OA段未生成Cu(OH)2沉淀的原因。
______________________。
(2)计算废液中CuSO4的质量分数。
[参考答案]
1.
(1)B:
O2;E:
Fe3O4;F:
KClO3;G:
H2O2
(2)3Fe+2O2
Fe3O4
(3)2KClO3
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