专题13 化学实验探究-2025年中考科学二轮热点题型归纳与变式演练（浙江专用）

专题13 化学实验探究 目 录 01 题型综述 02 解题攻略 提分秘籍 知识点一、牢记物质性质 知识点二、化学反应原理 知识点三、实验基本操作 知识点四、气体制备 知识点五、科学探究方法 典例剖析 题型1物质组成和性质类的探究 题型2物质的性质与变化规律的探究 题型3影响化学反应反应速率的探究 题型4化学实验方案的设计与评价 03 中考练场 知识融合：涵盖化学多个领域知识，将物质的性质、化学反应原理、实验基本操作、化学计算等知识融合在一个实验探究情境中。如在探究金属与酸反应的实验中，既考查金属的活动性顺序等性质知识，又涉及到根据化学方程式的计算，还包括实验装置的选择与操作等内容。 能力综合：对学生多种能力进行综合考查，包括观察分析能力、实验操作能力、逻辑推理能力、创新思维能力和语言表达能力等。学生需观察实验现象、分析数据得出结论，设计合理实验方案并准确表述实验步骤、现象和结论等。 一、明确实验目的 仔细研读题目，抓取关键语句，如 “探究…… 性质”“验证…… 猜想” 等，精准锁定实验核心目标，为后续解题锚定方向。 二、剖析实验原理 依据实验目的，关联所学化学知识，明确实验依托的化学反应原理、物质特性等。例如，探究金属与酸反应，需熟知金属活动性顺序及酸的化学性质。 三、洞察实验用品与装置 实验用品：了解药品、试剂特性，其决定实验可行性与方法。如提供酸碱指示剂，用于检测溶液酸碱性。 实验装置：分析装置作用、连接顺序与改进空间。根据反应物状态和反应条件确定气体发生装置，依据气体性质选择收集装置。 四、关注实验步骤与现象 实验步骤： 明确各步骤目的与操作要点，注意先后顺序与规范性。如检验混合气体成分，需遵循特定顺序以避免干扰。留意操作细节意图，如 “缓慢加入” 可能为使反应充分。 实验现象： 准确记录并分析题目给出的现象，这是得出结论的关键。如金属与盐溶液反应，观察是否有固体析出及溶液颜色变化。依据实验原理和物质性质，合理预测可能出现的现象。 五、合理推导结论与反思 得出结论： 基于实验现象与数据，运用化学知识和逻辑推理，得出与实验目的紧密契合、表述精准的结论。注意结论的适用范围，明确实验条件对结论的影响。 反思与评价： 从科学性、合理性、可行性、安全性等维度审视实验方案，排查干扰因素，考量环保与操作便捷性。思考改进与拓展方向，如更换试剂、优化装置或增设步骤，培养创新与探究能力。 【提分秘籍】 知识点一、牢记物质性质 1、物理性质：包括颜色、状态、气味、溶解性、挥发性、密度、熔点、沸点等。在判断物质鉴别方法或选择气体收集方法时，这些性质尤为关键。例如，氧气不易溶于水且密度比空气大，决定了它可用排水法和向上排空气法收集 。 2、化学性质：如酸碱性、氧化性、还原性、可燃性、稳定性等。像探究金属与酸反应，利用的是金属的还原性和酸的氧化性；酸碱中和反应则基于酸和碱的化学性质 。 知识点二、化学反应原理 1、常见反应类型：包括化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。在实验设计中，常依据反应类型选择合适的试剂和条件 。 2、化学方程式书写：准确书写化学反应方程式，要遵循质量守恒定律，正确标注反应条件、气体和沉淀符号等。实验探究中通过化学方程式来理解反应过程、进行相关计算以及解释实验现象 。 知识点三、实验基本操作 1、仪器使用：熟练掌握常见仪器的用途、操作方法及注意事项。 2、药品取用：了解固体药品（块状用镊子、粉末状用药匙）和液体药品（倾倒、滴加）的取用方法。取用药品时要注意节约原则，严格按照实验规定用量取用，未说明用量时，一般取最少量 。 3、物质的加热：掌握给固体和液体加热的方法及注意事项。如给试管中的固体加热时，试管口应略向下倾斜；给试管中的液体加热时，液体体积不超过试管容积的1/3等 。 4、装置气密性检查：不同实验装置有不同的气密性检查方法，如微热法、液差法等。检查气密性是确保实验成功的重要前提，防止气体泄漏影响实验结果 。 知识点四、气体制备 1、发生装置选择：根据反应物状态和反应条件选择，固固加热型（如用高锰酸钾制取氧气）、固液不加热型（如用锌和稀硫酸制取氢气） 。 2、收集装置选择：依据气体的溶解性和密度，难溶于水用排水法；密度比空气大且不与空气成分反应，用向上排空气法；密度比空气小且不与空气成分反应，用向下排空气法 。 3、净化与干燥：根据气体中杂质性质选择合适的净化试剂和干燥剂。如用氢氧化钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢杂质，用浓硫酸干燥中性和酸性气体 。 知识点五、科学探究方法 1、控制变量法：在多因素实验中，控制其他因素不变，只改变一个因素，探究该因素对实验结果的影响。例如探究影响化学反应速率的因素时，分别控制温度、浓度、催化剂等变量 。 2、对照实验：设置实验组和对照组，通过对比实验现象和结果，得出科学结论。如探究铁生锈条件的实验，设置在干燥空气、潮湿空气、浸没在水中等不同条件下的对照试验 【典例剖析】 题型1物质组成和性质类的探究 [例题1] （2024•富阳区一模）水煤气是一种工业上常用的气体燃料，一般用焦炭和水蒸气在高温下反应制得，含有少量的CO2和水蒸气杂质。某化学兴趣小组对水煤气的主要成分进行研究。 【查阅资料】 （1）白色的无水硫酸铜粉末遇水变成蓝色； （2）Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3和NaCl，与过量盐酸反应时生成NaCl，H2O，CO2 【实验假设】①可燃气只是CO②可燃气体只是H2③可燃气体是CO和H2的混合气。 【实验过程】实验小组按以下流程进行实验（水煤气中CO2，H2O已被充分吸收）； （1）实验中，发现黑色氧化铜变红，且无水硫酸铜变蓝色，还观察到澄清石灰水变浑浊，则上述假设 成立。 【实验拓展】 （2）实验后，甲同学认为欲检验所用NaOH是否完全消耗，可向溶液中滴入几滴稀盐酸，若没有气体产生，则溶液中还有NaOH剩余，但乙同学认为甲同学的设计是错误的，理由是 。 （3）丙同学通过本次实验，结合查阅的资料发现，不用任何其它试剂，只用试管和胶头滴管就可以鉴别稀盐酸和碳酸钠两种无色溶液。正确的鉴别方案及结论是 。 [例题2] （2024•镇海区模拟）膨松剂是一种食品添加剂，能使食物具有松软或蓬松的特点。某品牌膨松剂的成分为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，“圆梦”学习小组对该膨松剂的成分进行了探究。请回答下列问题。 【查阅资料】 ①氨气极易溶于水，溶液显碱性；氨气能被浓硫酸吸收。 ②碱石灰是氢氧化钠和生石灰两种固体的混合物。 ③碳酸氢铵分解的化学方程式为：NH4HCO3H2O+CO2↑+NH3↑。 Ⅰ.探究膨松剂的成分 小组同学设计了实验方案，如图1所示，B、C、D装置中试剂均足量（装置气密性良好，部分夹持仪器已略去） 【实验步骤与现象】 ①打开止水夹1，关闭止水夹2，点燃酒精灯，观察到澄清石灰水变浑浊。 ②打开止水夹2，关闭止水夹1，观察到无色酚酞溶液变为红色，熄灭酒精灯。 【实验分析】 （1）装置A中试管口略低于试管底部的原因是 。 甲同学根据以上现象得出结论：该膨松剂的成分是碳酸氢铵。 【实验反思】 （2）乙同学提出：通过以上现象不能确定该膨松剂中只含有碳酸氢铵。经过小组讨论，他们继续进行探究：关闭止水夹2，打开止水夹1，继续加热。当观察到 现象，得出结论：该膨松剂是碳酸氢铵和碳酸氢钠的混合物。 Ⅱ.测定膨松剂中碳酸氢铵的质量分数 小组同学又进一步设计了实验方案，如图2所示（装置气密性良好，部分夹持仪器已略去）。称量10.0g该膨松剂加入硬质玻璃管，其它各装置中的试剂均足量。关闭止水夹3，点燃酒精灯。 （3）充分反应后停止加热，打开止水夹3，从硬质玻璃管a端缓缓通入空气一段时间，实验后称量装置G的质量，比实验前增重1.7g，则该膨松剂中碳酸氢铵的质量分数为 。 （4）若没有装置H，会造成测定结果 （填“偏大”“不变”或“偏小”）。 [例题3] （2024•西湖区模拟）生石灰（氧化钙）是常见的干燥剂，小明对久置的生石灰干燥剂开展了以下探究活动。 【提出问题】久置后生石灰样品的成分是什么？ 【作出猜想】可能是CaO、Ca（OH）2和CaCO3中的一种或几种。 【实验探究】小明同学设计如下实验进行探究。 实验步骤操作 实验现象 实验结论 ①取少量样品于试管中，加水溶解，用手触摸试管壁 试管壁发热 有CaO ②将①所得溶液过滤得到滤渣，向滤渣中加入足量稀盐酸 ？ 有CaCO3 【结论与解释】 （1）步骤②过滤操作中需要用到的器材有 。（列举2个） （2）写出步骤②的实验现象： 。 （3）为证明样品中含有Ca（OH）2，小红提出可向步骤①的试管中滴加几滴无色酚酞试液，若溶液变红，则证明样品中含有Ca（OH）2。请判断这种做法是否合理，并说明理由： 。 【拓展延伸】小明针对Ca（OH）2和CaCO3的性质，又查到如下资料： CaCO3CaO+CO2；Ca（OH）2CaO+H2O （4）根据资料信息，写出一种判断生石灰样品中是否含有Ca（OH）2的方法： 。 题型2物质的性质与变化规律的探究 [例题4] （2024•杭州模拟）科学课堂上老师演示了铁和硫粉反应生成硫化亚铁的实验。反应前铁粉和硫粉的混合物能够用磁铁分离（如图甲），铁粉和硫粉的混合物在如图乙的装置中发生反应，反应后得到黑色块状固体物质，同学们还闻到了较强的刺激性气味。 （1）图乙中反应发生后撤去酒精灯，药品处红热范围继续扩大，说明铁和硫的反应是 （填“放热”或“吸热”）反应。 （2）在老师指导下，将图乙装置改进为图丙。反应前小磁铁能够被吸住，反应后不能被吸住，便于对比。请找出丙装置的另一个优点： 。 （3）用改进后的丙装置进行实验，小组同学称取了1.6克硫粉与2.8克铁粉混合后加热。反应结束后，用磁铁吸引冷却后的黑色块状固体时，仍有黑色固体被吸起。请针对这一现象就实验过程提出一个合理的改进建议： 。 （4）小金分析了实验结果，猜想自己得到的黑色固体可能是有剩余的铁或有生成的四氧化三铁。小金想验证是否有铁剩余，他认为正确连接如图丁所示的三个装置并进行实验，如果a处有水压出，就能验证有铁剩余。 老师指出设计不够合理，不能就此验证猜想。（已知四氧化三铁和硫酸反应不产生气体），请你帮小科说出不够合理的原因： 。 [例题5] （2024•嘉兴二模）小科通过实验知道金属锌能与可溶性的硝酸银反应，他产生疑问：“金属锌是否能与不溶性的氯化银反应？”，于是他进行如下研究： 【实验步骤】 ①取10mL的AgNO3溶液于烧杯中，逐滴加入NaCl溶液至过量。 ②过滤后再用蒸馏水洗涤沉淀 3次，向第3次所得洗涤液中加入AgNO3溶液，无明显现象。 ③将洗涤后的沉淀放入另一烧杯中，加入50mL 蒸馏水，将锌片加入烧杯中，并搅拌（如图）。 ④10分钟后，将烧杯中的混合物进行过滤。过滤后，向滤液中滴加AgNO3溶液，观察现象。 【验证与推理】 （1）步骤②中，向第3 次洗涤液加入AgNO3溶液的目的是 。 （2）步骤③中，锌片放入前需进行预处理，消除表面氧化膜对实验的影响，预处理的具体操作是 。 （3）步骤④中若观察到有白色沉淀生成，可得出的结论是 。 （4）小科观察到锌片表面有灰黑色固体生成。取生成的灰黑色固体于试管中，加入稀硫酸，若发现 ，证明有Ag生成。 [例题6] （2024•东阳市二模）通过证明反应物的减少、生成物的产生或观察反应发生的特殊现象都能证明化学反应的发生。酸与碱反应会生成水，并会放出热量。应该怎样利用水的生成或反应放热的现象来证明酸碱发生了化学反应呢？ 查阅资料：Ⅰ．变色硅胶吸水后由蓝色变为红色。 Ⅱ．无水醋酸与氢氧化钠固体反应生成醋酸钠和水。 研习小组选用了氢氧化钠固体和无水醋酸进行实验，方案设计如图甲、乙、丙所示。 交流反思： （1）设计甲、乙实验的目的是什么？ 。 （2）用双手紧紧捂住广口瓶外壁，若气密性良好，则U型管中液面出现的现象是 。 （3）结合方案设计，证明无水醋酸与氢氧化钠固体发生反应的证据是 。 （4）进行丙所示实验时，发现U型管内液面出现左低右高，小东认为氢氧化钠固体和醋酸反应放热。小东的观点不合理，理由是 。 题型3影响化学反应反应速率的探究 [例题7] （2024•鄞州区模拟）水是生命之源。某校科学兴趣小组同学以“水”为主题展开项目式学习。 【任务一】探究水的组成 用如图甲装置进行水的电解实验，实验时电源用直流电而不能用交流电的原因是 。切断电源后，打开 （填“a”或“b”）管处活塞，将带火星的木条放在玻璃管尖嘴口，可观察到木条复燃。 【任务二】探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响 电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH来增强导电性。为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响，同学们进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图乙所示。可知上述实验中电解水速率最快的条件是： 。 [例题8] （2024•青田县模拟）为了探究FeCl3（酸性溶液）对过氧化氢分解速率的影响，小明设计了如图甲的实验装置。他选取相同两套分别记为A组和B组。取下两装置的U型管的试管塞，分别注入等量的清水，再加入红墨水，保持U形管两侧液面相平。取下两装置的试管，并向其内注入等量（2毫升）H2O2溶液，然后塞上试管塞；取两装置的注射器，分别吸取等量（0.5毫升）的FeCl3溶液（A组）和蒸馏水（B组），同时快速地注入试管，每隔1分钟记录一次U型管左右两侧液面高度差，数据如图乙所示。实验后，小明又用该装置研究了pH对过氧化氢分解的影响，数据如图丙所示。 （1）小明观察到U型管液面 现象，证明H2O2已经反应完全。 （2）小明通过此实验设计，即得出结论“FeCl3能够提高过氧化氢分解速率”，你是否赞同？请说明理由 。 （3）为了探究FeCl3中对加快过氧化氢分解速率是Fe3+还是Cl，需要增加C组取 mLNaCl溶液进行实验（已知Na+不影响过氧化氢分解速率）。 （4）小明查阅资料发现：Fe3+与过氧化氢会发生配位反应，形成一个过渡态络合物，而后该络合物通过电子转移又重新生成Fe3+，同时释放氧气和水。Fe3+就是循环地接受和释放电子，自身质量和化学性质不变，所以起到 过氧化氢分解的作用。 [例题9] （2024•宁波一模）某兴趣小组在学习了双氧水分解制取氧气的实验后，知道催化剂（MnO2）能改变化学反应速率，到底还有哪些因素会影响化学反应速率呢？他们设计并进行了以下四次实验。 实验次数次数 H2O2溶液质量分数/% H2O2溶液用量/mL 催化剂（MnO2）用量/g 反应温度/℃ 收集气体体积/mL 所需时间/s ① 30 5 0 85 2 3.8 ② 15 2 0.1 20 2 2.8 ③ 5 2 0.1 20 2 7.4 ④ 30 5 0 55 2 10.5 （1）请写出双氧水分解制氧气的化学方程式 。 （2）实验中同学们是通过比较 的方式比较化学反应的速率。 （3）由以上实验得出的结论是 （可多选）。 A.H2O2溶液质量分数越高，反应速率越快 B反应温度越高，反应速率越快 C.催化剂（MnO2）用量越多，反应速率越快 D.H2O2溶液用量越多，反应速率越快 （4）通过查阅资料，他们还发现许多金属盐（如FeCl3、CuSO4等）对双氧水的分解具有催化作用。那么，铁盐和铜盐的催化作用哪个强呢？他们设计了如图的实验，并以两支试管中产生气泡的快慢来判断结果，小宁同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理。仿照小宁思路，你认为还可以作何改进？ 。 题型4化学实验方案的设计与评价 [例题10] （2024•玉环市模拟）学习酸的性质时，用大小、外形相同并打磨均匀一致的铝片分别和H+浓度相同的盐酸和硫酸反应。发现铝片和盐酸的反应明显快于铝片和硫酸的反应。究竟是什么原因使反应快慢出现了差异？ （1）若通过比较相同时间内产生气体的体积来比较反应快慢，下列装置可行的是 。 （2）小洁同学认为氯离子对铝和酸的反应有促进作用，于是向铝片和硫酸的反应中滴入少量的盐酸，观察到反应变快，并重复多次。该实验方案存在的缺陷主要是 。 组别 实验材料 添加试剂 现象 备注 Ⅰ Al+HCl / ++ “++”较“+”表示化学反应速度更快 Ⅱ Al+H2SO4 / + Ⅲ Al+HCl 少量Na2SO4 ++ Ⅳ Al+H2SO4 少量NaCl ++ [例题11] （2024•滨江区二模）硫酸铜是一种常见的杀菌剂，在纺织、印刷、电镀等行业有广泛用途。为测定某镀铜工艺电镀液中CuSO4溶液的溶质的质量分数，某兴趣小组设计了如下方案进行探究。如图中仪器M名称叫恒压滴液漏斗，其主要作用是平衡装置内气压，使液体顺利滴下。 【实验原理】锌与CuSO4溶液、锌与稀H2SO4的反应。 【实验步骤】 ①组装仪器，检查装置的气密性。 ②装药品，调节量气装置两边液面相平，读数。 ③将CuSO4溶液全部滴入装有m克锌粉三颈烧瓶中并搅拌，充分反应后，再滴加稀H2SO4至不再有气体产生。 ④冷却至室温，调节量气装置两边液面相平，读数。 【实验分析】 （1）锌与CuSO4溶液反应的方程式为： 。 （2）步骤④中调节两边液面相平的操作是将水准管缓慢 （选填“上移”或“下移”），根据②和④的读数可得出 的体积。 （3）下列因素中，可能使测得的CuSO4溶液的溶质的质量分数偏高的是 （填字母）。 A.加入的锌粉中混有少量的铜粉 B.实验结束后，有部分气体残留在三颈烧瓶中 [例题12] （2024•丽水一模）小科为比较铝片与不同酸反应的快慢，用H+浓度相同的稀盐酸和稀硫酸与铝片反应（如图所示），发现铝片与稀盐酸反应速度明显大于铝片与稀硫酸反应速度。为解释该现象，小科从微观角度分析，提出了一个猜想并设计如下表的实验（已知Na+对反应没有影响）。请回答： 组别 实验 铝片/克 酸的种类 添加试剂（少量） 1 ① 1 稀盐酸 无 ② 1 稀盐酸 Na2SO4 2 ③ 1 稀硫酸 无 ④ 1 稀硫酸 NaCl （1）乙试管中x＝ ； （2）分析表格，小科提出的猜想是 ； （3）小科查阅资料发现铝片表面有氧化膜，Cl﹣会破坏铝表面的氧化膜，加快反应速度。因此要加快铝片与硫酸铜溶液反应速度，可以采取的措施是 。 A.用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中 B.把铝片投入稀盐酸溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中 C.向硫酸铜溶液中加入少量氯化钠固体，再投入铝片 [练习1] （2024•金华一模）科学探究是获得科学知识的一种基本方式。科学探究一般过程包含提出问题、明确目的、分析原理、设计方案、解释评估。为了证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应。小金同学结合学科思想，设计实验方案进行如下探究： 【实验目的】证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应 【实验原理】通过验证反应物消失或新物质生成来证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应 【实验装置】如图，该装置气密性良好，三颈烧瓶中充满二氧化碳气体，针筒内有氯化钡溶液，分液漏斗中装有过量氢氧化钠溶液。 【实验过程】先打开分液漏斗活塞，加入过量的氢氧化钠，关闭活塞；一段时间后，发现针筒内的液体自动进入三颈烧瓶，并有白色沉淀产生。 请完成下列问题： （1）小金设计本实验，所选用的实验原理是 。 （2）本实验能证明NaOH溶液与CO2发生化学反应的证据是 。 （3）实验结束，三颈烧瓶内溶液中，一定存在的离子有 。 【实验反思】 （4）有同学提出可以用氢氧化钡溶液来替代氯化钡溶液，也能证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应的结论，请谈谈你的观点并说明理由 。 [练习2] （2024•海曙区模拟）某化学实验小组为了除去混在N2中的O2，将混合气体通过红热的铜丝网后，发现铜丝网变黑。在研究如何除去黑色物质，回收再利用铜丝网的讨论中，制定了下列方案。 请根据以上方案回答。 （1）混合气体通过红热的铜丝网后，铜丝网变黑的原因 （用化学方程式解释）。 （2）两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是 。 （3）若采用甲、乙两种方案处理此黑色铜丝网，则回收的铜丝网a的质量 （填“＜”、“＞”或“＝”）铜丝网b的质量。 （4）实验小组的同学发现，反应后烧杯中的液体有腐蚀性，应加以适当的处理。他们采取加入过量的铁粉的方案处理废液。加入足量的铁粉充分搅拌，最后得到的溶液中溶质为 。（填物质名称） [练习3] （2024•温州模拟）科学兴趣小组在实验时发现了一个有趣的现象：红色的火柴头燃烧过后能被磁铁吸引，如图所示。为了研究这一现象，同学们对燃烧后火柴头的成分进行了如下探究： 【查阅资料】 资料一：火柴头中含有氯酸钾、硫磺、二氧化锰，以及石蜡、炭粉等成分；一般红色火柴头所用的着色剂为氧化铁。 资料二：氧化铁不具有磁性，不能被磁化；四氧化三铁是具有磁性的黑色固体，故又称为磁性氧化铁。 【建立假设】 假设一：燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁。 假设二：燃烧后的火柴头成分中含有单质铁。 假设三：燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁和单质铁。 （1）同学们认为其成分中含有单质铁的依据是 （用化学方程式表示）。 【收集证据】 步骤①：将燃烧后的火柴头研磨成粉末并装入试管。 步骤②：在试管中加入足量CuSO4溶液，充分反应。 步骤③：过滤并将得到的固体充分干燥，再用磁铁吸引。 【得出结论】 （2）若假设三成立，则作为证据的实验现象应为 。 【拓展提高】 （3）尝试用科学原理解释火柴头中加入氯酸钾的目的 。 [练习4] （2024•绍兴模拟）通过观察和实验等方法获取证据是科学探究的重要环节。在探究酸碱中和反应实验时，小组同学做了以下实验： （1）向氢氧化钙溶液中滴加稀盐酸，无明显现象。组内两位同学分别从反应物的消失和生成物产生的角度获取反应发生的证据。 ①小敏同学向滴有酚酞溶液的氢氧化钙溶液中，逐滴滴加稀盐酸至足量（图甲），溶液由红色变成无色，证明 ，可判断Ca（OH）2与HCl发生了反应； ②小科同学将氢氧化钙溶液与稀盐酸混合（图乙），然后检验了混合液中含有Ca2+和Cl﹣，她据此认为Ca（OH）2与HCl发生了反应，且生成了CaCl2。请你对小科的结论作出评价： 。 （2）向NaOH稀溶液中缓缓通入HCl气体，测定该过程中溶液导电能力的变化，实验结果如图丙所示（溶液体积、温度的变化可忽略）。 ①分析A→B段变化，其他条件相同，导电能力： OH﹣ Cl﹣；（选填“＞”、“＜”或“＝”） ②分析B→C段变化，溶液的导电能力除了与离子种类有关，还与 有关。 [练习5] （2024•上城区校级二模）图一、图二是某兴趣小组探究金属、酸的化学性质时所做的两组实验。实验结束后、将两组实验试管中的物质分别全部倒入甲、乙两个洁净的烧杯中，据图回答： （1）图一混合后烧杯中的红色固体明显增加。反应结束后，将烧杯内物质进行过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无明显现象。由实验现象可判断铁、铜、镁的活动性由强到弱的顺序 ，烧杯内物质过滤后的滤渣为 。 （2）图二乙烧杯中的物质充分反应后，仅观察到有白色沉淀，无其他现象。则试管③反应后的溶液中的溶质所有可能组合是 （写化学式）。 （3）将乙烧杯内的物质进行过滤，对所得滤液中溶质成分进行了如下探究： 实验操作 实验现象 实验结论 步骤1：取少量滤液于试管中，向其中滴加足量硝酸钡溶液 有白色沉淀生成 滤液中的溶质除了氯化钠还有 步骤2：静置，向上层清液中滴加无色酚酞溶液 溶液变红 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13 化学实验探究 目 录 01 题型综述 02 解题攻略 提分秘籍 知识点一、牢记物质性质 知识点二、化学反应原理 知识点三、实验基本操作 知识点四、气体制备 知识点五、科学探究方法 典例剖析 题型1物质组成和性质类的探究 题型2物质的性质与变化规律的探究 题型3影响化学反应反应速率的探究 题型4化学实验方案的设计与评价 03 中考练场 知识融合：涵盖化学多个领域知识，将物质的性质、化学反应原理、实验基本操作、化学计算等知识融合在一个实验探究情境中。如在探究金属与酸反应的实验中，既考查金属的活动性顺序等性质知识，又涉及到根据化学方程式的计算，还包括实验装置的选择与操作等内容。 能力综合：对学生多种能力进行综合考查，包括观察分析能力、实验操作能力、逻辑推理能力、创新思维能力和语言表达能力等。学生需观察实验现象、分析数据得出结论，设计合理实验方案并准确表述实验步骤、现象和结论等。 一、明确实验目的 仔细研读题目，抓取关键语句，如 “探究…… 性质”“验证…… 猜想” 等，精准锁定实验核心目标，为后续解题锚定方向。 二、剖析实验原理 依据实验目的，关联所学化学知识，明确实验依托的化学反应原理、物质特性等。例如，探究金属与酸反应，需熟知金属活动性顺序及酸的化学性质。 三、洞察实验用品与装置 实验用品：了解药品、试剂特性，其决定实验可行性与方法。如提供酸碱指示剂，用于检测溶液酸碱性。 实验装置：分析装置作用、连接顺序与改进空间。根据反应物状态和反应条件确定气体发生装置，依据气体性质选择收集装置。 四、关注实验步骤与现象 实验步骤： 明确各步骤目的与操作要点，注意先后顺序与规范性。如检验混合气体成分，需遵循特定顺序以避免干扰。留意操作细节意图，如 “缓慢加入” 可能为使反应充分。 实验现象： 准确记录并分析题目给出的现象，这是得出结论的关键。如金属与盐溶液反应，观察是否有固体析出及溶液颜色变化。依据实验原理和物质性质，合理预测可能出现的现象。 五、合理推导结论与反思 得出结论： 基于实验现象与数据，运用化学知识和逻辑推理，得出与实验目的紧密契合、表述精准的结论。注意结论的适用范围，明确实验条件对结论的影响。 反思与评价： 从科学性、合理性、可行性、安全性等维度审视实验方案，排查干扰因素，考量环保与操作便捷性。思考改进与拓展方向，如更换试剂、优化装置或增设步骤，培养创新与探究能力。 【提分秘籍】 知识点一、牢记物质性质 1、物理性质：包括颜色、状态、气味、溶解性、挥发性、密度、熔点、沸点等。在判断物质鉴别方法或选择气体收集方法时，这些性质尤为关键。例如，氧气不易溶于水且密度比空气大，决定了它可用排水法和向上排空气法收集 。 2、化学性质：如酸碱性、氧化性、还原性、可燃性、稳定性等。像探究金属与酸反应，利用的是金属的还原性和酸的氧化性；酸碱中和反应则基于酸和碱的化学性质 。 知识点二、化学反应原理 1、常见反应类型：包括化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。在实验设计中，常依据反应类型选择合适的试剂和条件 。 2、化学方程式书写：准确书写化学反应方程式，要遵循质量守恒定律，正确标注反应条件、气体和沉淀符号等。实验探究中通过化学方程式来理解反应过程、进行相关计算以及解释实验现象 。 知识点三、实验基本操作 1、仪器使用：熟练掌握常见仪器的用途、操作方法及注意事项。 2、药品取用：了解固体药品（块状用镊子、粉末状用药匙）和液体药品（倾倒、滴加）的取用方法。取用药品时要注意节约原则，严格按照实验规定用量取用，未说明用量时，一般取最少量 。 3、物质的加热：掌握给固体和液体加热的方法及注意事项。如给试管中的固体加热时，试管口应略向下倾斜；给试管中的液体加热时，液体体积不超过试管容积的1/3等 。 4、装置气密性检查：不同实验装置有不同的气密性检查方法，如微热法、液差法等。检查气密性是确保实验成功的重要前提，防止气体泄漏影响实验结果 。 知识点四、气体制备 1、发生装置选择：根据反应物状态和反应条件选择，固固加热型（如用高锰酸钾制取氧气）、固液不加热型（如用锌和稀硫酸制取氢气） 。 2、收集装置选择：依据气体的溶解性和密度，难溶于水用排水法；密度比空气大且不与空气成分反应，用向上排空气法；密度比空气小且不与空气成分反应，用向下排空气法 。 3、净化与干燥：根据气体中杂质性质选择合适的净化试剂和干燥剂。如用氢氧化钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢杂质，用浓硫酸干燥中性和酸性气体 。 知识点五、科学探究方法 1、控制变量法：在多因素实验中，控制其他因素不变，只改变一个因素，探究该因素对实验结果的影响。例如探究影响化学反应速率的因素时，分别控制温度、浓度、催化剂等变量 。 2、对照实验：设置实验组和对照组，通过对比实验现象和结果，得出科学结论。如探究铁生锈条件的实验，设置在干燥空气、潮湿空气、浸没在水中等不同条件下的对照试验 【典例剖析】 题型1物质组成和性质类的探究 [例题1] （2024•富阳区一模）水煤气是一种工业上常用的气体燃料，一般用焦炭和水蒸气在高温下反应制得，含有少量的CO2和水蒸气杂质。某化学兴趣小组对水煤气的主要成分进行研究。 【查阅资料】 （1）白色的无水硫酸铜粉末遇水变成蓝色； （2）Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3和NaCl，与过量盐酸反应时生成NaCl，H2O，CO2 【实验假设】①可燃气只是CO②可燃气体只是H2③可燃气体是CO和H2的混合气。 【实验过程】实验小组按以下流程进行实验（水煤气中CO2，H2O已被充分吸收）； （1）实验中，发现黑色氧化铜变红，且无水硫酸铜变蓝色，还观察到澄清石灰水变浑浊，则上述假设 成立。 【实验拓展】 （2）实验后，甲同学认为欲检验所用NaOH是否完全消耗，可向溶液中滴入几滴稀盐酸，若没有气体产生，则溶液中还有NaOH剩余，但乙同学认为甲同学的设计是错误的，理由是 。 （3）丙同学通过本次实验，结合查阅的资料发现，不用任何其它试剂，只用试管和胶头滴管就可以鉴别稀盐酸和碳酸钠两种无色溶液。正确的鉴别方案及结论是 。 【解答】解：（1）实验中，发现黑色氧化铜变红，且无水硫酸铜变蓝色，证明水煤气含有H2；还观察到澄清石灰水变浑浊，证明水煤气含有另一可燃气体为一氧化碳，故答案为：③； （2）如果氢氧化钠被完全消耗，生成的Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3和NaCl，也没有气体产生，所以丙同学认为乙同学的设计是错误的，故答案为：如果氢氧化钠被完全消耗，生成的Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3和NaCl，也没有气体产生； （3）正确的鉴别方案及结论是：把两种溶液分别加入两支试管中，用胶头滴管吸取其中的一种溶液，向另一支试管中滴加，如果开始时没有气泡产生，滴加一会儿后产生气泡，说明胶头滴管中的溶液是稀盐酸，另一种是碳酸钠溶液；因为向碳酸钠溶液中滴加稀盐酸时，开始时稀盐酸较少，碳酸钠和稀盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠，没有二氧化碳产生，当滴加的稀盐酸较多时，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，这时有气泡产生，如果一开始就有气泡产生，说明胶头滴管中的溶液是碳酸钠溶液，另一种是稀盐酸；因为碳酸钠溶液和较多的稀盐酸反应时，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，这时有气泡产生，故答案为：把两种溶液分别加入两支试管中，用胶头滴管吸取其中的一种溶液，向另一支试管中滴加，如果开始时没有气泡产生，滴加一会儿后产生气泡，说明胶头滴管中的溶液是稀盐酸，另一种是碳酸钠溶液；如果一开始就有气泡产生，说明胶头滴管中的溶液是碳酸钠溶液，另一种是稀盐酸。 [例题2] （2024•镇海区模拟）膨松剂是一种食品添加剂，能使食物具有松软或蓬松的特点。某品牌膨松剂的成分为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，“圆梦”学习小组对该膨松剂的成分进行了探究。请回答下列问题。 【查阅资料】 ①氨气极易溶于水，溶液显碱性；氨气能被浓硫酸吸收。 ②碱石灰是氢氧化钠和生石灰两种固体的混合物。 ③碳酸氢铵分解的化学方程式为：NH4HCO3H2O+CO2↑+NH3↑。 Ⅰ.探究膨松剂的成分 小组同学设计了实验方案，如图1所示，B、C、D装置中试剂均足量（装置气密性良好，部分夹持仪器已略去） 【实验步骤与现象】 ①打开止水夹1，关闭止水夹2，点燃酒精灯，观察到澄清石灰水变浑浊。 ②打开止水夹2，关闭止水夹1，观察到无色酚酞溶液变为红色，熄灭酒精灯。 【实验分析】 （1）装置A中试管口略低于试管底部的原因是 。 甲同学根据以上现象得出结论：该膨松剂的成分是碳酸氢铵。 【实验反思】 （2）乙同学提出：通过以上现象不能确定该膨松剂中只含有碳酸氢铵。经过小组讨论，他们继续进行探究：关闭止水夹2，打开止水夹1，继续加热。当观察到 现象，得出结论：该膨松剂是碳酸氢铵和碳酸氢钠的混合物。 Ⅱ.测定膨松剂中碳酸氢铵的质量分数 小组同学又进一步设计了实验方案，如图2所示（装置气密性良好，部分夹持仪器已略去）。称量10.0g该膨松剂加入硬质玻璃管，其它各装置中的试剂均足量。关闭止水夹3，点燃酒精灯。 （3）充分反应后停止加热，打开止水夹3，从硬质玻璃管a端缓缓通入空气一段时间，实验后称量装置G的质量，比实验前增重1.7g，则该膨松剂中碳酸氢铵的质量分数为 。 （4）若没有装置H，会造成测定结果 （填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【解答】解：（1）碳酸氢铵分解的产物中有水蒸气，会在试管口凝结成小水珠，若试管口略高可能会导致冷凝水倒流回试管导致试管炸裂，故装置A中试管口略低于试管底部的原因是防止冷凝水倒流造成试管炸裂； （2）根据乙同学得出的实验结论可知，膨松剂中含有碳酸氢铵和碳酸氢钠，两物质受热分解均产生二氧化碳，能够观察到B装置变浑浊，另外碳酸氢钠分解还产生固体碳酸钠，因此还能观察到试管内有固体剩余，故当观察到B中沉淀不再增加，A中仍有固体剩余现象，说明该膨松剂是碳酸氢铵和碳酸氢钠的混合物； （3）G装置增加的质量为膨松剂中碳酸氢铵分解产生的氨气的质量，通过化学方程式可计算碳酸氢铵的质量， 设10g膨松剂中碳酸氢铵的质量为x， NH4HCO3H2O+CO2↑+NH3↑ 79 17 x 1.7g x＝7.9g 则10g膨松剂中碳酸氢铵的质量分数为100%＝79%； （4）若没有H装置，空气中的水蒸气可能被G装置吸收，导致G中增加的质量偏大，造成测定结果偏大。 [例题3] （2024•西湖区模拟）生石灰（氧化钙）是常见的干燥剂，小明对久置的生石灰干燥剂开展了以下探究活动。 【提出问题】久置后生石灰样品的成分是什么？ 【作出猜想】可能是CaO、Ca（OH）2和CaCO3中的一种或几种。 【实验探究】小明同学设计如下实验进行探究。 实验步骤操作 实验现象 实验结论 ①取少量样品于试管中，加水溶解，用手触摸试管壁 试管壁发热 有CaO ②将①所得溶液过滤得到滤渣，向滤渣中加入足量稀盐酸 ？ 有CaCO3 【结论与解释】 （1）步骤②过滤操作中需要用到的器材有 。（列举2个） （2）写出步骤②的实验现象： 。 （3）为证明样品中含有Ca（OH）2，小红提出可向步骤①的试管中滴加几滴无色酚酞试液，若溶液变红，则证明样品中含有Ca（OH）2。请判断这种做法是否合理，并说明理由： 。 【拓展延伸】小明针对Ca（OH）2和CaCO3的性质，又查到如下资料： CaCO3CaO+CO2；Ca（OH）2CaO+H2O （4）根据资料信息，写出一种判断生石灰样品中是否含有Ca（OH）2的方法： 。 【解答】解：（1）过滤操作中需要用到的器材有玻璃棒、滤纸、漏斗、烧杯等； （2）根据实验结论样品中有CaCO3，加入稀盐酸会生成CO2，产生气泡； （3）为证明样品中含有Ca（OH）2，小红提出可向步骤①的试管中滴加几滴无色酚酞试液，若溶液变红，则证明样品中含有Ca（OH）2。这种做法不合理，因为氧化钙与水反应会生成氢氧化钙，也能使酚酞变红； （4）由于Ca（OH）2CaO+H2O，故可将样品加热至500℃～900℃间，称量固体质量是否有减小，或检验是否有水生成。 题型2物质的性质与变化规律的探究 [例题4] （2024•杭州模拟）科学课堂上老师演示了铁和硫粉反应生成硫化亚铁的实验。反应前铁粉和硫粉的混合物能够用磁铁分离（如图甲），铁粉和硫粉的混合物在如图乙的装置中发生反应，反应后得到黑色块状固体物质，同学们还闻到了较强的刺激性气味。 （1）图乙中反应发生后撤去酒精灯，药品处红热范围继续扩大，说明铁和硫的反应是 （填“放热”或“吸热”）反应。 （2）在老师指导下，将图乙装置改进为图丙。反应前小磁铁能够被吸住，反应后不能被吸住，便于对比。请找出丙装置的另一个优点： 。 （3）用改进后的丙装置进行实验，小组同学称取了1.6克硫粉与2.8克铁粉混合后加热。反应结束后，用磁铁吸引冷却后的黑色块状固体时，仍有黑色固体被吸起。请针对这一现象就实验过程提出一个合理的改进建议： 。 （4）小金分析了实验结果，猜想自己得到的黑色固体可能是有剩余的铁或有生成的四氧化三铁。小金想验证是否有铁剩余，他认为正确连接如图丁所示的三个装置并进行实验，如果a处有水压出，就能验证有铁剩余。 老师指出设计不够合理，不能就此验证猜想。（已知四氧化三铁和硫酸反应不产生气体），请你帮小科说出不够合理的原因： 。 【解答】解：（1）图乙中反应发生后撤去酒精灯，药品处红热范围继续扩大，说明铁和硫的反应是放热反应； （2）由实验过程可知，反应过程中有二氧化硫气体产生，二氧化硫有毒，会污染空气，丙装置中的氢氧化钠溶液能吸收二氧化硫气体，则丙装置的另一个优点是吸收二氧化硫气体，能防止生成二氧化硫气体污染空气； （3）反应结束后，用磁铁吸引冷却后的黑色块状固体时，仍有黑色固体被吸起，说明实验过程中有剩余的铁，为了避免这一异常现象的发生，合理的改进建议是加入稍过量的硫粉； （4）铁与稀硫酸反应放出氢气，氢气不与氢氧化钠溶液反应，小金想验证是否有铁剩余，他认为正确连接如图丁所示的三个装置并进行实验，如果a处有水压出，就能验证有铁剩余，老师指出设计不够合理，不能就此验证猜向，不够合理的原因是反应前锥形瓶中有空气，加入稀硫酸时，瓶中一部分空气会被排出。 [例题5] （2024•嘉兴二模）小科通过实验知道金属锌能与可溶性的硝酸银反应，他产生疑问：“金属锌是否能与不溶性的氯化银反应？”，于是他进行如下研究： 【实验步骤】 ①取10mL的AgNO3溶液于烧杯中，逐滴加入NaCl溶液至过量。 ②过滤后再用蒸馏水洗涤沉淀 3次，向第3次所得洗涤液中加入AgNO3溶液，无明显现象。 ③将洗涤后的沉淀放入另一烧杯中，加入50mL 蒸馏水，将锌片加入烧杯中，并搅拌（如图）。 ④10分钟后，将烧杯中的混合物进行过滤。过滤后，向滤液中滴加AgNO3溶液，观察现象。 【验证与推理】 （1）步骤②中，向第3 次洗涤液加入AgNO3溶液的目的是 。 （2）步骤③中，锌片放入前需进行预处理，消除表面氧化膜对实验的影响，预处理的具体操作是 。 （3）步骤④中若观察到有白色沉淀生成，可得出的结论是 。 （4）小科观察到锌片表面有灰黑色固体生成。取生成的灰黑色固体于试管中，加入稀硫酸，若发现 ，证明有Ag生成。 【解答】解：（1）氯化钠和硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，则步骤②中，向第3次洗涤液加入AgNO3溶液的目的是检验沉淀中是否还含有氯化钠； （2）锌片放入前需进行预处理，消除表面氧化膜对实验的影响，预处理的具体操作是用砂纸打磨锌片表面至光亮； （3）氯化银不溶于水，与硝酸银不反应，过滤后，向滤液中加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成，说明溶液中有氯离子，是因为锌和氯化银反应生成银和氯化锌，则步骤④中若观察到有白色沉淀生成，可得出的结论是金属锌能与不溶性的氯化银反应，且有氯化锌生成； （4）结论是有Ag生成，因为银和稀硫酸不反应，所以取生成的灰黑色固体于试管中，加入稀硫酸，若发现无明显现象，证明有Ag生成。 [例题6] （2024•东阳市二模）通过证明反应物的减少、生成物的产生或观察反应发生的特殊现象都能证明化学反应的发生。酸与碱反应会生成水，并会放出热量。应该怎样利用水的生成或反应放热的现象来证明酸碱发生了化学反应呢？ 查阅资料：Ⅰ．变色硅胶吸水后由蓝色变为红色。 Ⅱ．无水醋酸与氢氧化钠固体反应生成醋酸钠和水。 研习小组选用了氢氧化钠固体和无水醋酸进行实验，方案设计如图甲、乙、丙所示。 交流反思： （1）设计甲、乙实验的目的是什么？ 。 （2）用双手紧紧捂住广口瓶外壁，若气密性良好，则U型管中液面出现的现象是 。 （3）结合方案设计，证明无水醋酸与氢氧化钠固体发生反应的证据是 。 （4）进行丙所示实验时，发现U型管内液面出现左低右高，小东认为氢氧化钠固体和醋酸反应放热。小东的观点不合理，理由是 。 【解答】解：（1）变色硅胶吸水后由蓝色变为红色，设计甲、乙实验的目的是形成对照，排除反应物中存在水对实验造成干扰。 （2）用双手紧紧捂住广口瓶外壁，相当于对广口瓶进行了加热，若气密性良好，装置内空气受热膨胀，U型管中液面出现的现象是液面左低右高并保持不变，或液面出现高度差并保持不变。 （3）变色硅胶吸水后由蓝色变为红色，氢氧化钠固体和无水醋酸均不能使变色硅胶变色，氢氧化钠和醋酸反应生成醋酸钠和水，证明无水醋酸与氢氧化钠反应有水生成的现象是甲、乙变色硅胶不变色，丙中变色硅胶由蓝色变为红色。 （4）由于氢氧化钠固体溶于水也会放热，造成温度升高，使瓶内压强增大，造成U型管内液面左低右高，会对实验造成干扰，故小东的观点不合理。 题型3影响化学反应反应速率的探究 [例题7] （2024•鄞州区模拟）水是生命之源。某校科学兴趣小组同学以“水”为主题展开项目式学习。 【任务一】探究水的组成 用如图甲装置进行水的电解实验，实验时电源用直流电而不能用交流电的原因是 。切断电源后，打开 （填“a”或“b”）管处活塞，将带火星的木条放在玻璃管尖嘴口，可观察到木条复燃。 【任务二】探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响 电解纯水速率较慢，实验时常在水中加入NaOH来增强导电性。为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响，同学们进行多次实验，测得产生20mL氢气所需时间如图乙所示。可知上述实验中电解水速率最快的条件是： 。 【解答】解：【任务一】实验时电源用直流电而不能用交流电的原因是交流电的电流方向变换，两个电极处产生的均为氢气与氧气的混合气体，无法达到实验目的；由电解水实验结论“正氧负氢、氢二氧一”可知，a管产生的气体体积少，是氧气，切断电源后，打开a管处活塞，将带火星的木条放在玻璃管尖嘴口，可观察到木条复燃。 【任务二】由产生20mL氢气所需时间图，上述实验中电解水速率最快的条件是10%的NaOH溶液和12V电压。 故答案为： 【任务一】交流电的电流方向变换，两个电极处产生的均为氢气与氧气的混合气体，无法达到实验目的；a； 【任务二】10%的NaOH溶液和12V电压。 [例题8] （2024•青田县模拟）为了探究FeCl3（酸性溶液）对过氧化氢分解速率的影响，小明设计了如图甲的实验装置。他选取相同两套分别记为A组和B组。取下两装置的U型管的试管塞，分别注入等量的清水，再加入红墨水，保持U形管两侧液面相平。取下两装置的试管，并向其内注入等量（2毫升）H2O2溶液，然后塞上试管塞；取两装置的注射器，分别吸取等量（0.5毫升）的FeCl3溶液（A组）和蒸馏水（B组），同时快速地注入试管，每隔1分钟记录一次U型管左右两侧液面高度差，数据如图乙所示。实验后，小明又用该装置研究了pH对过氧化氢分解的影响，数据如图丙所示。 （1）小明观察到U型管液面 现象，证明H2O2已经反应完全。 （2）小明通过此实验设计，即得出结论“FeCl3能够提高过氧化氢分解速率”，你是否赞同？请说明理由 。 （3）为了探究FeCl3中对加快过氧化氢分解速率是Fe3+还是Cl，需要增加C组取 mLNaCl溶液进行实验（已知Na+不影响过氧化氢分解速率）。 （4）小明查阅资料发现：Fe3+与过氧化氢会发生配位反应，形成一个过渡态络合物，而后该络合物通过电子转移又重新生成Fe3+，同时释放氧气和水。Fe3+就是循环地接受和释放电子，自身质量和化学性质不变，所以起到 过氧化氢分解的作用。 【解答】解：（1）H2O2反应完全后，不再产生气体，压强不再改变，因此小明观察到U型管液面不变现象，证明H2O2已经反应完全；故答案为：不变； （2）从实验设计可以看出，过氧化氢溶液的量相同，但浓度不一定相同，因此不能得出结论“FeCl3能够提高过氧化氢分解速率”；故答案为：不赞同，理由是过氧化氢的浓度不一定相同； （3）从实验的设计以及控制变量法，故为了探究FeCl3中对加快过氧化氢分解速率是Fe3+还是Cl，需要增加C组取0.5mLNaCl溶液进行实验；故答案为：0.5； （4）Fe3+就是循环地接受和释放电子，自身质量和化学性质不变，所以起到催化过氧化氢分解的作用；故答案为：催化。 [例题9] （2024•宁波一模）某兴趣小组在学习了双氧水分解制取氧气的实验后，知道催化剂（MnO2）能改变化学反应速率，到底还有哪些因素会影响化学反应速率呢？他们设计并进行了以下四次实验。 实验次数次数 H2O2溶液质量分数/% H2O2溶液用量/mL 催化剂（MnO2）用量/g 反应温度/℃ 收集气体体积/mL 所需时间/s ① 30 5 0 85 2 3.8 ② 15 2 0.1 20 2 2.8 ③ 5 2 0.1 20 2 7.4 ④ 30 5 0 55 2 10.5 （1）请写出双氧水分解制氧气的化学方程式 。 （2）实验中同学们是通过比较 的方式比较化学反应的速率。 （3）由以上实验得出的结论是 （可多选）。 A.H2O2溶液质量分数越高，反应速率越快 B反应温度越高，反应速率越快 C.催化剂（MnO2）用量越多，反应速率越快 D.H2O2溶液用量越多，反应速率越快 （4）通过查阅资料，他们还发现许多金属盐（如FeCl3、CuSO4等）对双氧水的分解具有催化作用。那么，铁盐和铜盐的催化作用哪个强呢？他们设计了如图的实验，并以两支试管中产生气泡的快慢来判断结果，小宁同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理。仿照小宁思路，你认为还可以作何改进？ 。 【解答】解：（1）双氧水分解制氧气的化学方程式是2H2O22H2O+O2↑。 故答案为：2H2O22H2O+O2↑。 （2）实验中同学们是通过比较的方式比较收集相等体积气体需要的时间化学反应的速率。 故答案为：收集相等体积气体需要的时间。 （3）A.对比②③可知，H2O2溶液质量分数越高，反应速率越快，该选项正确。 B.对比①④可知，反应温度越高，反应速率越快，该选项正确。 C.没有对比试验能够证明，催化剂（MnO2）用量越多，反应速率越快，该选项不正确。 D.没有对比试验能够证明，H2O2溶液用量越多，反应速率越快，该选项不正确。 故答案为：AB。 （4）小宁同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理，目的是为了使溶液中的阴离子相同。仿照小宁思路，还可以将氯化铁溶液改为硫酸铁溶液，目的是使溶液中的阴离子相同。 故答案为：将氯化铁溶液改为硫酸铁溶液。 题型4化学实验方案的设计与评价 [例题10] （2024•玉环市模拟）学习酸的性质时，用大小、外形相同并打磨均匀一致的铝片分别和H+浓度相同的盐酸和硫酸反应。发现铝片和盐酸的反应明显快于铝片和硫酸的反应。究竟是什么原因使反应快慢出现了差异？ （1）若通过比较相同时间内产生气体的体积来比较反应快慢，下列装置可行的是 。 （2）小洁同学认为氯离子对铝和酸的反应有促进作用，于是向铝片和硫酸的反应中滴入少量的盐酸，观察到反应变快，并重复多次。该实验方案存在的缺陷主要是 。 组别 实验材料 添加试剂 现象 备注 Ⅰ Al+HCl / ++ “++”较“+”表示化学反应速度更快 Ⅱ Al+H2SO4 / + Ⅲ Al+HCl 少量Na2SO4 ++ Ⅳ Al+H2SO4 少量NaCl ++ 【解答】解：（1）若通过比较相同时间内产生气体的体积来比较反应快慢，氢气密度比水小，不易溶于水，装置可行的是短进长出，故选：A； （2）小洁同学认为氯离子对铝和酸的反应有促进作用，于是向铝片和硫酸的反应中滴入少量的盐酸，观察到反应变快，并重复多次，该实验方案存在的缺陷主要是：滴入少量盐酸，增加了溶液中的氢离子浓度，实验条件发生了变化。 故答案为：（1）A； （2）滴入少量盐酸，增加了溶液中的氢离子浓度，实验条件发生了变化。 [例题11] （2024•滨江区二模）硫酸铜是一种常见的杀菌剂，在纺织、印刷、电镀等行业有广泛用途。为测定某镀铜工艺电镀液中CuSO4溶液的溶质的质量分数，某兴趣小组设计了如下方案进行探究。如图中仪器M名称叫恒压滴液漏斗，其主要作用是平衡装置内气压，使液体顺利滴下。 【实验原理】锌与CuSO4溶液、锌与稀H2SO4的反应。 【实验步骤】 ①组装仪器，检查装置的气密性。 ②装药品，调节量气装置两边液面相平，读数。 ③将CuSO4溶液全部滴入装有m克锌粉三颈烧瓶中并搅拌，充分反应后，再滴加稀H2SO4至不再有气体产生。 ④冷却至室温，调节量气装置两边液面相平，读数。 【实验分析】 （1）锌与CuSO4溶液反应的方程式为： 。 （2）步骤④中调节两边液面相平的操作是将水准管缓慢 （选填“上移”或“下移”），根据②和④的读数可得出 的体积。 （3）下列因素中，可能使测得的CuSO4溶液的溶质的质量分数偏高的是 （填字母）。 A.加入的锌粉中混有少量的铜粉 B.实验结束后，有部分气体残留在三颈烧瓶中 【解答】解：（1）锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应的化学方程式为Zn+CuSO4＝Cu+ZnSO4； （2）由于锌与稀硫酸反应生成了氢气，水准管液面上升，为了防止量气管内气体压强过大，步骤④中调节两边液面相平的操作是将水准管缓慢下移，②装药品，调节量气装置两边液面相平，读数，④冷却至室温，调节量气装置两边液面相平，读数，根据②和④的读数可得出反应产生氢气的体积； （3）A、加入的锌粉中混有少量的铜粉，铜不与硫酸反应，则产生的气体减少，说明锌与硫酸反应的量减小，则计算出与硫酸铜反应的锌的质量偏大，计算出的硫酸铜的质量偏大，CuSO4溶液的溶质的质量分数偏高，故A符合题意； B、实验结束后，有部分气体残留在三颈烧瓶中，原三颈烧瓶中的空气进入量气管中，量取的体积和生成氢气的体积相同，不影响实验结果，故B不符合题意. 故选：A。 [例题12] （2024•丽水一模）小科为比较铝片与不同酸反应的快慢，用H+浓度相同的稀盐酸和稀硫酸与铝片反应（如图所示），发现铝片与稀盐酸反应速度明显大于铝片与稀硫酸反应速度。为解释该现象，小科从微观角度分析，提出了一个猜想并设计如下表的实验（已知Na+对反应没有影响）。请回答： 组别 实验 铝片/克 酸的种类 添加试剂（少量） 1 ① 1 稀盐酸 无 ② 1 稀盐酸 Na2SO4 2 ③ 1 稀硫酸 无 ④ 1 稀硫酸 NaCl （1）乙试管中x＝ ； （2）分析表格，小科提出的猜想是 ； （3）小科查阅资料发现铝片表面有氧化膜，Cl﹣会破坏铝表面的氧化膜，加快反应速度。因此要加快铝片与硫酸铜溶液反应速度，可以采取的措施是 。 A.用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中 B.把铝片投入稀盐酸溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中 C.向硫酸铜溶液中加入少量氯化钠固体，再投入铝片 【解答】解：（1）为了进行对比，乙试管中x＝3； 故答案为：3。 （2）分析表格，对比①②或③④可知，添加剂不同，小科提出的猜想是氯离子可能加快反应速率，硫酸根离子可能减缓反应速率； 故答案为：氯离子可能加快反应速率，硫酸根离子可能减缓反应速率。 （3）小科查阅资料发现铝片表面有氧化膜，Cl﹣会破坏铝表面的氧化膜，加快反应速度。因此要加快铝片与硫酸铜溶液反应速度，可以采取的措施是用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中（打磨后铝与硫酸铜溶液充分接触）、把铝片投入稀盐酸溶液中一段时间后，取出洗涤（得到铝），再投入硫酸铜溶液中、向硫酸铜溶液中加入少量氯化钠固体，氯化钠溶解，电离出氯离子，再投入铝片，氯离子会破坏铝表面的氧化膜。 故答案为：ABC。 [练习1] （2024•金华一模）科学探究是获得科学知识的一种基本方式。科学探究一般过程包含提出问题、明确目的、分析原理、设计方案、解释评估。为了证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应。小金同学结合学科思想，设计实验方案进行如下探究： 【实验目的】证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应 【实验原理】通过验证反应物消失或新物质生成来证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应 【实验装置】如图，该装置气密性良好，三颈烧瓶中充满二氧化碳气体，针筒内有氯化钡溶液，分液漏斗中装有过量氢氧化钠溶液。 【实验过程】先打开分液漏斗活塞，加入过量的氢氧化钠，关闭活塞；一段时间后，发现针筒内的液体自动进入三颈烧瓶，并有白色沉淀产生。 请完成下列问题： （1）小金设计本实验，所选用的实验原理是 。 （2）本实验能证明NaOH溶液与CO2发生化学反应的证据是 。 （3）实验结束，三颈烧瓶内溶液中，一定存在的离子有 。 【实验反思】 （4）有同学提出可以用氢氧化钡溶液来替代氯化钡溶液，也能证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应的结论，请谈谈你的观点并说明理由 。 【解答】解：（1）可以通过验证反应物消失或新物质生成来证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应，小金根据二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，碳酸钠和氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠来证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应，则小金设计本实验，所选用的实验原理是通过验证有Na2CO3生成来证明NaOH溶液与CO2能发生化学反应； （2）碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，有白色沉淀产生，说明NaOH溶液与CO2发生化学反应； （3）由于加入了过量的氢氧化钠，则三颈烧瓶内溶液中有钠离子和氢氧根离子，氯离子未参加反应，则三颈烧瓶内溶液中还有氯离子，故实验结束，三颈烧瓶内溶液中，一定存在的离子有Cl﹣、Na+、OH﹣； （4）由于氢氧化钡溶液不仅与碳酸根离子产生白色沉淀，也能直接与二氧化碳产生白色沉淀，会产生干扰，使得证据不可靠，所以不能用氢氧化钡溶液来替代氯化钡溶液。 [练习2] （2024•海曙区模拟）某化学实验小组为了除去混在N2中的O2，将混合气体通过红热的铜丝网后，发现铜丝网变黑。在研究如何除去黑色物质，回收再利用铜丝网的讨论中，制定了下列方案。 请根据以上方案回答。 （1）混合气体通过红热的铜丝网后，铜丝网变黑的原因 （用化学方程式解释）。 （2）两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是 。 （3）若采用甲、乙两种方案处理此黑色铜丝网，则回收的铜丝网a的质量 （填“＜”、“＞”或“＝”）铜丝网b的质量。 （4）实验小组的同学发现，反应后烧杯中的液体有腐蚀性，应加以适当的处理。他们采取加入过量的铁粉的方案处理废液。加入足量的铁粉充分搅拌，最后得到的溶液中溶质为 。（填物质名称） 【解答】解：（1）混合气体通过红热的铜丝网后，铜丝网变黑的原因：铜和氧气反应生成氧化铜，反应的化学方程式为：2Cu+O22CuO。 （2）两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是没有处理尾气。 （3）若采用甲、乙两种方案处理此黑色铜丝网，则回收的铜丝网a的质量＞铜丝网b的质量，这是因为乙方案中部分铜元素进入溶液中。 （4）实验小组的同学发现，反应后烧杯中的液体有腐蚀性，是因为溶液中含有酸，加入过量的铁粉时，铁和酸会反应，因此最后得到的溶液中溶质为亚铁盐。 [练习3] （2024•温州模拟）科学兴趣小组在实验时发现了一个有趣的现象：红色的火柴头燃烧过后能被磁铁吸引，如图所示。为了研究这一现象，同学们对燃烧后火柴头的成分进行了如下探究： 【查阅资料】 资料一：火柴头中含有氯酸钾、硫磺、二氧化锰，以及石蜡、炭粉等成分；一般红色火柴头所用的着色剂为氧化铁。 资料二：氧化铁不具有磁性，不能被磁化；四氧化三铁是具有磁性的黑色固体，故又称为磁性氧化铁。 【建立假设】 假设一：燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁。 假设二：燃烧后的火柴头成分中含有单质铁。 假设三：燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁和单质铁。 （1）同学们认为其成分中含有单质铁的依据是 （用化学方程式表示）。 【收集证据】 步骤①：将燃烧后的火柴头研磨成粉末并装入试管。 步骤②：在试管中加入足量CuSO4溶液，充分反应。 步骤③：过滤并将得到的固体充分干燥，再用磁铁吸引。 【得出结论】 （2）若假设三成立，则作为证据的实验现象应为 。 【拓展提高】 （3）尝试用科学原理解释火柴头中加入氯酸钾的目的 。 【解答】解：（1）火柴头中含有炭粉和氧化铁，而碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑。 （2）若假设三成立，即燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁和单质铁，由于铁能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，则溶液由蓝色变为浅绿色，固体变红，且四氧化三铁能被磁铁吸引，则过滤后的部分固体被磁铁吸引。 （3）由于氯酸钾能分解生成氧气，而氧气具有助燃性，则能促进火柴燃烧。 [练习4] （2024•绍兴模拟）通过观察和实验等方法获取证据是科学探究的重要环节。在探究酸碱中和反应实验时，小组同学做了以下实验： （1）向氢氧化钙溶液中滴加稀盐酸，无明显现象。组内两位同学分别从反应物的消失和生成物产生的角度获取反应发生的证据。 ①小敏同学向滴有酚酞溶液的氢氧化钙溶液中，逐滴滴加稀盐酸至足量（图甲），溶液由红色变成无色，证明 ，可判断Ca（OH）2与HCl发生了反应； ②小科同学将氢氧化钙溶液与稀盐酸混合（图乙），然后检验了混合液中含有Ca2+和Cl﹣，她据此认为Ca（OH）2与HCl发生了反应，且生成了CaCl2。请你对小科的结论作出评价： 。 （2）向NaOH稀溶液中缓缓通入HCl气体，测定该过程中溶液导电能力的变化，实验结果如图丙所示（溶液体积、温度的变化可忽略）。 ①分析A→B段变化，其他条件相同，导电能力： OH﹣ Cl﹣；（选填“＞”、“＜”或“＝”） ②分析B→C段变化，溶液的导电能力除了与离子种类有关，还与 有关。 【解答】解：（1）①小敏同学向滴有酚酞溶液的氢氧化钙溶液中，逐滴滴加稀盐酸至足量（图甲），溶液由红色变成无色，证明氢氧化钙消失，可判断Ca（OH）2与HCl发生了反应； 故答案为：氢氧化钙消失。 ②小科的结论不正确，是因为如果盐酸不和氢氧化钙反应，溶液中也含有Ca2+和Cl﹣。 故答案为：不正确，是因为如果盐酸不和氢氧化钙反应，溶液中也含有Ca2+和Cl﹣。 （2）①分析A→B段变化，其他条件相同，导电能力减弱：OH﹣＞Cl﹣； [练习5] （2024•上城区校级二模）图一、图二是某兴趣小组探究金属、酸的化学性质时所做的两组实验。实验结束后、将两组实验试管中的物质分别全部倒入甲、乙两个洁净的烧杯中，据图回答： （1）图一混合后烧杯中的红色固体明显增加。反应结束后，将烧杯内物质进行过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无明显现象。由实验现象可判断铁、铜、镁的活动性由强到弱的顺序 ，烧杯内物质过滤后的滤渣为 。 （2）图二乙烧杯中的物质充分反应后，仅观察到有白色沉淀，无其他现象。则试管③反应后的溶液中的溶质所有可能组合是 （写化学式）。 （3）将乙烧杯内的物质进行过滤，对所得滤液中溶质成分进行了如下探究： 实验操作 实验现象 实验结论 步骤1：取少量滤液于试管中，向其中滴加足量硝酸钡溶液 有白色沉淀生成 滤液中的溶质除了氯化钠还有 步骤2：静置，向上层清液中滴加无色酚酞溶液 溶液变红 【解答】解：（1）图一混合后烧杯中的红色固体明显增加，说明①中铁过量，②中氯化铜过量，反应结束后，将烧杯内物质进行过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无明显现象，说明滤渣中不含铁，说明铁能与氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，则铁的活动性大于铜，在装有铁粉的试管中加入一定量的氯化镁溶液，无明显现象，说明镁的活动性大于铁，故铁、铜、镁的活动性由强到弱的顺序为镁＞铁＞铜，由于铜不与酸反应，则烧杯内物质过滤后的滤渣为铜； （2）图二乙烧杯中的物质充分反应后，仅观察到有白色沉淀，无其他现象，则试管④碳酸钠过量，碳酸钠和氢氧化钡或氯化钡反应生成白色沉淀，则试管③反应后的溶液中的溶质所有可能组合是BaCl2（恰好完全反应）或BaCl2、Ba（OH）2（氢氧化钡过量）； （3）步骤1中取少量滤液于试管中，向其中滴加足量硝酸钡溶液，有白色沉淀生成，是因为碳酸钠和硝酸钡溶液反应生成了白色沉淀碳酸钡，说明滤液中含有碳酸钠，足量硝酸钡溶液除去了碳酸钠，氢氧化钠溶液显碱性，能使无色酚酞溶液变红，步骤2中静置，向上层清液中滴加无色酚酞溶液，溶液变红，则滤液中还含有氢氧化钠，故滤液中的溶质除了氯化钠还有氢氧化钠、碳酸钠。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$