类型6 实验中异常现象的探究-【中考得高分】2025年中考化学实验与探究

中考得高分化学实验与探究 类型6实验中异常现象的探究 命题方向⊙ 这类实验探究题通常以教材中常见的化学实验为基础，以学生在实验过程中，因操作问题出现 的异常现象为情境，重新分析条件认识未知实验，提出合理假设，然后再另外设计实验，验证假设， 使异常转变为正常，也可以运用已有的化学知识，准确地找出异常的原因。 月解题方法。 1.产生异常现象的原因：①反应物的浓度过高或过低；②反应条件不同；③反应物的用量不同； ④反应物的滴加顺序不同；⑤反应物之间发生了其他反应；⑥反应物中含有其他杂质等。 2.运用控制变量法设计对比实验。 典型例题。 1.化学兴趣小组的同学们在进行碱与酸碱指示剂反应的实验时，将酚酞溶液滴人NaOH溶液 中，溶液变成了红色，但过一会儿红色却消失了。于是，兴趣小组的同学们对这一异常现象 进行了探究。 【提出问题】滴有酚酞的NaOH溶液由红色变为无色的原因是什么？ 【猜想与假设】甲同学：酚酞与空气中的O2发生了反应 乙同学：NaOH溶液与空气中的CO2发生了反应 丙同学：与NaOH溶液的浓度大小有关 【设计与实验】甲、乙、丙三位同学为了验证各自的猜想，设计并进行了如下实验，请你与他们 一起探究。 (1)甲同学设计并完成如下表所示实验。 实验步骤 实验目的 实验现象 实验结论 ①取少量与实验中浓度相同的 NaOH溶液于试管中，加热煮沸 甲同学的猜想 溶液变红，过一 (选填“正确”或“不 ②向①中冷却后的溶液中滴人酚 会儿红色消失 正确”) 酞溶液，并滴一些植物油在其上方 (2)乙同学设计如右图所示的装置进行实验，一段时间后，试管中 溶液的红色褪去，他认为自己的猜想正确，试管中发生反应的 化学方程式为 。丁同学认为乙同学 浓 滴有酚酞 氧化 的猜想不正确，理由是 ,丁同学为了进 酸 石 钠溶液 一步探究试管中的溶液红色褪去的原因，用pH试纸测量试管中溶液的pH<7,说明溶 液呈 性，造成试管中溶液红色褪去的原因可能是 120 第二部分探究实验 (3)丙同学为了验证自己的猜想，使用色度传感器测量溶液颜 个色度/% 20% 10% 色的变化（溶液无色时，色度传感器测得的数值为100%）。 100 95 他在三个专用容器中分别加入等量的5%、10%、20%的 90 85 NaOH溶液，然后各滴加2滴酚酞溶液，同时放入色度传感 80 器进行测量，测出溶液颜色的变化曲线如右图所示，由此证 020406080100120140时间/s 明了自己的猜想正确。你能从变化曲线中总结出的一条规律是 【实验结论】滴有酚酞的NaOH溶液由红色褪为无色与NaOH溶液的浓度有关。 2.化学兴趣小组探究铝与酸的反应。 活动一：小组同学用两段打磨过的形状、质量、大小都相同的 5 mL pH=1 5 mL pH=1 的稀硫酸 铝片分别与5mLpH=1的稀盐酸、稀硫酸反应（如图实验 的稀盐酸 一铝片 甲、乙)，观察到的现象如下表所示。 乙 反应时间/min 1 2 5 15 20 稀盐酸 少量气泡 较多气泡 大量气泡 反应剧烈 反应结束 稀硫酸 无明显现象 无明显现象 极少量气泡 少量气泡 少量气泡 请写出铝与稀盐酸反应的化学方程式： 活动二：针对两种酸与铝片反应的不同现象，小组同学们又进行了如下探究。 【提出猜想】猜想1：稀盐酸中的氯离子对反应起了促进作用 猜想2：稀硫酸中的硫酸根离子对反应起了阻碍作用 【实验探究】请完善下面的表格。 实验时间 实验步骤 实验现象 实验分析与结论 加入稀盐酸的试管中，铝 步骤一：取两支试管，分别放入一片打磨 片表面立即产生气泡，且 铝与稀盐酸反应速率 过的形状、质量、大小都相同的金属铝 产生气泡的速率逐渐加 0~5 min 较快，与稀硫酸反应 片，再分别加入 的稀 快；加入稀硫酸的试管中， 速率较慢 盐酸和稀硫酸 2min后铝片表面才逐渐 出现极少量气泡 向盛有稀盐酸的试管 步骤二：实验进 中加入2mL10%的 行至5min时， 硫酸钠溶液 5~10 min 猜想1和2均正确 同时进行以下对 向盛有稀硫酸的试管 比实验 铝片表面产生气泡的速率 中加入2mL10%的 明显加快 溶液 【讨论与交流】同学们发现反应l5mi后，两支试管中的反应速率均减慢，出现此现象的原 因可能是 【拓展与延伸】下图反应装置中放有另一段未打磨的铝片，在老师指导下，小组同学用温度传 感器和压强传感器测得密闭装置内加入过量稀盐酸后温度和压强随时间变化的曲线。 中考得高分化学实验与探究 110压强/kPa 108 D 106 104 102 B 1006 50 100 150时间/s 温度/℃ 60 50 30 10 0 50 100 150时间/s 气体压强传感器和温度传感器的装置和所测图像 (1)AB段压强变化不大的原因可能是 ;反应在 点停止。 (2)BC段压强增大较快的原因是 倒实战训练。 3.某化学兴趣小组在探究金属的化学性质时，将铜片加入稀硫酸中，未观察到有气泡产生。实 验后，某同学无意中将硝酸钾溶液加入铜与稀硫酸反应后的试管中，发现铜片逐渐溶解且溶 液变成蓝色，同时产生大量气泡。对这一异常现象，同学们请教了老师。 【提出问题】铜片与什么物质发生了化学反应？ 【查阅资料】①实验中硫酸解离出H+和SO?,硝酸钾解离出K+和NO?,可以视作溶液中 含有硝酸；②O是一种无色、无味、难溶于水的气体，它与空气接触后易生成红棕色的有毒 气体NO2,NO2能被氢氧化钠溶液吸收。 【作出猜想】猜想一：硫酸钾猜想二： 猜想三：硝酸 【进行实验】在老师的指导下，同学们设计了如图装置进行探究，并记录实验现象如下表。 F鼓气球 铜丝 气球 粉外B 碳酸钙 氢氧化 澄清 钠溶液 石灰水 D 实验操作 实验现象 实验结论 ①在A中加入 溶液，然后将铜丝伸入溶 铜丝不溶解，无气泡产生 猜想一错误 液中 ②在A中加入猜想二的物质的溶液，然后将铜丝 猜想二错误 伸入溶液中 铜丝溶解，A中有红棕色气 ③在A中加入稀硝酸，然后将铜丝伸入溶液中 猜想 正确 体产生 122 第二部分探究实验 (续表) 实验操作 实验现象 实验结论 ④在A中加入稀硝酸，先将B伸入稀硝酸中，至 C中产生白色沉淀后，立即将B上提，使其与稀硝 铜丝溶解，有气泡产生，E中 铜与稀硝酸反应生成 酸分离，再将铜丝伸入稀硝酸中，当E中出现浅 气体变为红棕色 的气体是NO 红棕色气体时，用F鼓入空气 【评价与交流】 (1)实验③中试管内产生红棕色气体的原因是 (2)铜与稀硝酸反应除生成了气体外还生成了一种盐和一种氧化物，写出该反应的化学方程 式： 4.西汉时的《淮南万毕术》中记载：“曾青得铁则化为铜”。 (1)为了模拟此反应，某兴趣小组将打磨光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中，发生反应的化学方 程式为 。该反应理论上的实验现象为：溶液变为浅 绿色，铁钉表面有红色固体析出，铁钉表面无气泡产生。但小组同学却发现铁钉表面有 小气泡产生，于是对这一异常现象展开探究。 【查阅资料】①硫酸铜溶液呈酸性；②硫酸亚铁与氧气和水反应生成的F3+会导致溶液中氢 离子的浓度增大，溶液中氢离子的浓度越大，溶液的酸性越强。 【探究一】铁钉表面产生的气体是什么？ 猜想一：二氧化硫猜想二：氧气猜想三：氢气 (2)从宏观元素的视角分析，作出上述猜想的依据是 ;甲同学说实验 中并未闻到刺激性气味，则猜想 不正确。 (3)为验证剩余猜想，向盛有铁钉的锥形瓶中加入硫酸铜溶液，接下来的实验操作是 ;硫酸铜溶液呈酸 性，该气体可视为由稀硫酸与铁钉反应产生的，其化学方程式为 【探究二】探究影响硫酸铜溶液酸性强弱的因素。 小组同学利用打磨光亮的铁钉与硫酸铜溶液进行以下实验。 不同浓度、不同温度的硫酸铜溶液 浅绿色出现的快慢 有无红色固体 有无气泡 2%的硫酸铜冷溶液 较慢 有 无 2%的硫酸铜热溶液 较快 有 无 4%的硫酸铜冷溶液 较慢 有 无 4%的硫酸铜热溶液 较快 有 有 (4)由上表推测影响硫酸铜溶液酸性强弱的因素有 【探究三】探究铁与硫酸铜溶液反应过程中的溶液酸性强弱变化及其原因。 将打磨光亮的铁钉放入30mL4%的硫酸铜溶液中，用pH传感器检测溶液pH的变化（如 中考得高分化学实验与探究 图1)，同时用氧气传感器检测密闭容器内氧气含量的变化（如图2）。 个pH 个氧气含量/% 21.05 4.0 21.00 3.8 20.95 20.90 3.6 20.85 3.4 20.80 20.75 3.2 20.70 0200040006000800010000时间/s 0200040006000800010000时间/5 图1 图2 (5)由图1和图2可知，铁与硫酸铜溶液反应的过程中，溶液的pH逐渐 (选填“增 大”或“减小”)，其原因是 【探究四】验证探究三中溶液pH变化的原因。 改用煮沸后的蒸馏水配制热的30mL4%的硫酸铜溶液，放入打磨光亮的铁钉，用pH传感 器测密闭容器中溶液pH的变化（如图3）。 1.96lpl1 1.94 1.92 1.90 1.88 1.86 1.84 1.82 1.80%5001000150020025003000时间/s 图3 (6)将蒸馏水煮沸的目的是 (7)由图3可知，探究三中溶液pH变化的原因是否成立？ (选填“成立”或“不成立”)。 【反思与结论】 (8)图1和图3中曲线的起点不同的原因是 。 依据上述探究 实验，兴趣小组向化学老师建议课堂演示铁钉与硫酸铜溶液反应的最佳实验条件是 。通过上述探究实验，你认为利用铁钉和硫酸铜溶 液验证质量守恒定律时装置 (选填“需要”或“不需要”)密闭。 5.(2023·江苏南京)请参与某兴趣小组进行科学探究的过程。 【实验探究1】同学们利用如图所示装置，模拟不同碱溶液“捕捉”二氧化碳 的过程。 (1)甲同学用稀盐酸与大理石反应，将产生的气体通入盛有氢氧化钠溶液的 烧杯中。写出氢氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式： 24 第二部分探究实验 (2)乙同学用浓盐酸与大理石反应，将产生的气体通入盛有澄清石灰水的烧杯中，没有观察 到明显的浑浊现象。 【提出问题】乙同学实验的烧杯中没有观察到明显的浑浊现象的原因是什么？ 【查阅资料】碳酸钙遇到溶有二氧化碳的水时，化合生成了溶解性较大的碳酸氢钙。溶有碳 酸氢钙的水遇热时，溶解在水里的碳酸氢钙就会分解，重新生成碳酸钙。 【进行猜想】猜想一：氢氧化钙转变成了氯化钙 猜想二：氢氧化钙转变成了碳酸氢钙 猜想三：氢氧化钙转变成了氯化钙和碳酸氢钙 【实验探究2】 实验操作 实验现象 实验结论 取少量乙同学实验后烧杯中的液 猜想二、三均不成立 体于试管中，加热 【实验探究3】丙同学在老师的指导下，利用氯离子传感器对猜想一进行了探究。 在两个烧杯中各加入75L蒸馏水，分别将两个氯离子传感器探头浸没于蒸馏水中，同时搅 拌并采集数据；用等量的浓盐酸和稀盐酸与等量的大理石（颗粒大小相同）反应，将产生的气 体同时分别通入两个烧杯的蒸馏水中，采集的数据如图所示。 氯离子的浓度/(mg·L) 250 200 150 100 9 b 0 200 400 600时间/s 曲线a一浓盐酸与大理石反应产生的气体通入蒸馏水前后采集到的数据 曲线b—稀盐酸与大理石反应产生的气体通入蒸馏水前后采集到的数据 【实验分析】 (1)由图可知，一段时间后，两个烧杯中的液体里都检测到了氯离子，请从微观角度解释液体 里含有氯离子的原因： (2)该实验条件下，400s时曲线a对应烧杯中液体的pH(选填“>”“<”或“=”)7。 【得出结论】根据上述实验分析，猜想一成立，写出乙同学实验的烧杯中生成氯化钙的化学方 程式： 【交流反思】结合“实验探究3”的数据，说明实验室制取二氧化碳一般用稀盐酸而不用浓盐酸 的理由：因此向烧杯中依次加入碘酒、水、淀粉溶液，溶液由棕 黄色变为蓝色，再加人维生素C片，若维生素C能与2 反应，溶液会变为无色。 6.(1)水、氧气(2)自来水有溶解的氧气(3)①④⑤ 没有必要，通过对比实验④⑤的数据可知，食盐水的浓度 下降到一定值时，不再影响钢铁锈蚀速率，不用增加食盐 水的浓度为3.3%（低于6.5%）时的实验(4)2Fe(OH)g 一FezO3十3H20(5)一段时间后，分液漏斗中液面 不再下降(6)铁锈蚀消耗氧气的量大于铁与稀盐酸 反应生成的氢气的量(7)BC解析：(1)试管A中的 铁钉只与氧气接触，没有生锈，试管B中的铁钉只与水 接触，没有生锈，试管C中的铁钉与氧气和水同时接 触，生锈，对比说明铁的锈蚀是铁跟水和氧气共同作用 的过程。（2)自来水中有溶解的氧气，铁钉与氧气和水 同时接触后发生了锈蚀。(3)要探究食盐水的浓度对 钢铁锈蚀速率的影响，需控制除食盐水的浓度不相同 外，其他实验条件均相同，故可用实验①④⑤进行对 比；没有必要测量铁炭质量比为2：1、食盐水的浓度为 3.3%时的实验数据，因为当食盐水的浓度为6.5%时 的实验数据和食盐水的浓度为13%时的一样，说明食 盐水的浓度下降到一定值时，不再影响钢铁锈蚀速率， 不用增加食盐水浓度为3.3%（低于6.5%）时的实验。 (4)氢氧化铁分解生成水和氧化铁。(5)先向分液漏斗 中加水，再打开活塞，若装置的气密性良好，容器内有 一定气压，能支撑一定高度的液柱，则一段时间后，分 液漏斗中的液面不再下降。(6)铁锈蚀消耗氧气，铁与 稀盐酸反应生成氢气，实验③中，稀盐酸的pH比实验 ①和②中大，酸性较弱，生成的氢气较少，少于铁锈蚀 消耗氧气的量，因此反应后压强变小。(7)当稀盐酸的 H=4.0时，溶解氧浓度开始降低所需时间最短，此时 铁粉的锈蚀速率最快，A错误；随着稀盐酸的pH增 大，溶解氧浓度越来越小，说明稀盐酸中的溶解氧浓度 与稀盐酸的pH有关，B正确；溶解氧浓度开始降低的 时间并不是从0开始的，说明铁粉和稀盐酸、氧气的反 应不是同时发生的，C正确。 类型6实验中异常现象的探究 1.(1)除去NaOH溶液中溶解的氧气隔绝空气（或隔绝 氧气)不正确(2)CO2+2NaOH一Na2CO,+ H2ONa2CO3溶液呈碱性，也能使酚酞溶液变红酸 38 浓盐酸挥发出HC】和NaOH发生了反应，溶液碱性 消失，HC1过量，溶液呈酸性(3)在实验范围内， NaOH溶液的浓度越大，酚酞溶液变红后褪色越快 解析：(1)温度升高，气体的溶解度减小，因此煮沸的目 的是除去NaOH溶液中溶解的O2;植物油可以隔绝空 气；除去O2后滴有酚酞的NaOH溶液在不接触空气 的情况下，溶液红色仍然消失，说明红色消失不是因为 酚酞与空气中的O2发生了反应，甲同学的猜想不正 确。(2)锥形瓶中石灰石的主要成分碳酸钙和盐酸反 应生成氯化钙、二氧化碳和水，试管中二氧化碳和氢氧 化钠反应产生碳酸钠和水；碳酸钠溶液呈碱性，也能使 酚酞溶液变红；浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢能 与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，最后溶液的pH<7, 呈酸性，说明氯化氢过量。(3)从图中可以看出，在实 验范围内，NaOH溶液的浓度越大，开始时溶液的颜色 越深，20%的NaOH溶液的色度最先变为100%，其次 是10%的NaOH溶液，最后是5%的NaOH溶液，说 明NaOH溶液的浓度越大，酚酞溶液变红后褪色越快。 2.活动一：2A1十6HCI—2A1Cl+3H2个活动二：【实 验探究】溶质质量分数相等铝片表面产生气泡的速 率明显减慢NaCl【讨论与交流】酸溶液的溶质质 量分数减小【拓展与延伸】(1)铝表面有一层氧化铝 薄膜，稀盐酸与氧化铝先反应，不生成气体C(2)铝 与稀盐酸反应生成氢气，且反应放出热量，气体受热膨 胀解析：活动一：铝与稀盐酸反应生成氯化铝和氢 气。活动二：【实验探究】根据控制变量法，实验中的 变量是酸的种类，其他实验条件均相同，所以加入的稀 盐酸与稀硫酸的溶质质量分数应相等；根据实验结论 猜想2正确，即稀硫酸中的硫酸根离子对反应起了阻 碍作用，硫酸钠溶液中含有硫酸根离子，会使反应速率 减慢，故观察到铝片表面产生气泡的速率明显减慢；根 据实验结论得到猜想1正确，即盐酸中的氯离子对反 应起了促进作用，故可以向盛有稀硫酸的试管中加入 2L10%的氯化钠溶液，观察到铝片表面产生气泡的 速率明显加快。【讨论与交流】反应15min后，两支试 管中剩余的酸越来越少，即酸溶液的溶质质量分数减 小，所以反应速率逐渐减慢。【拓展与延伸】(1)AB段 压强变化不大的原因可能是未打磨的铝表面有一层氧 化铝薄膜，稀盐酸先与氧化铝反应，氧化铝与稀盐酸反 应不生成气体；图中C点时的温度与压强都最高，说明 反应在此处停止。(2)铝与稀盐酸反应生成氢气，且反 应放出热量，气体受热膨胀，体积变大，所以BC段压 强增大较快。 3.【作出猜想】硝酸钾【进行实验】硫酸钾铜丝不溶 解，无气泡产生三【评价与交流】(1)铜与稀硝酸 反应生成的NO与O2反应生成了红棕色的NO2 (2)3Cu+8HNO=3Cu(NO),+2NO+4H,O 解析：【作出猜想】实验中硫酸解离出H和SO,硝 酸钾解离出K+和NO;,则猜想二是硝酸钾。【进行 实验】实验①得出的结论是猜想一错误，说明验证的 是铜不能与硫酸钾反应，故加入的是硫酸钾溶液；实验 ②得出的结论是猜想二错误，说明验证的是铜不能与 硝酸钾反应，故观察到的现象是铜丝不溶解，无气泡产 生；根据实验③中铜丝溶解，试管A中有红棕色气体产 生，说明铜能与稀硝酸反应，故猜想三正确。【评价与 交流】(1)实验③中，铜与稀硝酸反应生成无色的NO, 它与空气接触后，被空气中的氧气氧化，生成了红棕色 的NO2。(2)铜与稀硝酸反应除生成了气体外还生成 了一种盐和一种氧化物，根据质量守恒定律，化学反应 前后元素的种类不变，生成的盐为Cu(NO3)2,另一种 氧化物是H2O。 4.(1)Fe+CuSO4-FeSO,+Cu(2)化学反应前后， 元素种类不变（或质量守恒定律）一(3)在锥形瓶 口塞上带有导管的单孔塞，用试管收集产生的气体，集 满后，将试管口靠近酒精灯火焰（或将带火星的木条伸 入锥形瓶，答案合理即可)Fe十H2SO,—FeSO,十 H2↑(4)硫酸铜溶液的浓度、温度(5)减小铁和 硫酸铜反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁与氧气和水反应 生成的Fe+会导致溶液中氢离子的浓度增大，溶液的 酸性增强(6)除去蒸馏水中溶解的氧气(7)成立 (8)硫酸铜溶液的温度不同（答案合理即可）用去氧 的蒸馏水配制热的2%的CuSO,溶液并在密闭容器中进 行反应需要解析：(1)铁和硫酸铜反应生成硫酸亚 铁和铜。(2)根据质量守恒定律，化学反应前后元素的 种类不变；氧气和氢气都是没有气味的，二氧化硫有刺 激性气味。(3)收集反应生成的气体，用点燃的方法验 证是否是氢气，用带火星的木条验证是否是氧气；铁和 稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。(4)由表中的实验 条件可知，硫酸铜溶液浓度越大、温度越高，酸性越强。 (5)由图1可知，反应过程中溶液的pH逐渐减小；由 39 “查阅资料”可知，硫酸亚铁与氧气和水反应生成的 Fe3+会导致溶液中氢离子的浓度增大，溶液中氢离子 的浓度越大，溶液的酸性越强。(6)气体的溶解度随温 度的升高而减小，将蒸馏水煮沸可以除去蒸馏水中溶 解的氧气。（7)将图3与图1和图2作对比可知，探究 三中溶液pH变化的原因成立。(8)探究三和探究四 中所用硫酸铜溶液的温度不同，温度越高，硫酸铜溶液 的酸性越强，pH越小，所以图1和图3中曲线的起点 不同；分析上述实验可知，在课堂演示铁钉与硫酸铜溶 液的反应时应用除去氧气的蒸馏水配制热的2%的 CuSO4溶液并在密闭容器中进行实验；因为铁钉和硫 酸铜溶液反应可能会有氢气生成，所以验证质量守恒 定律时装置需要密闭。 5.【实验探究1】(1)CO2+2NaOH一Na2 CO,+H2O 【实验探究2】无明显现象（或没有白色沉淀生成） 【实验分析】(1)盐酸挥发出的氯化氢分子在不断地运 动，随二氧化碳气流运动到烧杯中，氯化氢分子溶于水 后在溶液中解离出氯离子(2)<【得出结论】 Ca(OH)2+2HCl一CaCL2+2H2O【交流反思】浓 盐酸有挥发性，挥发出的氯化氢气体会使制得的二氧 化碳不纯解析：【实验探究1】(1)氢氧化钠和二氧化 碳反应生成碳酸钠和水。【实验探究2】由资料可知， 如果溶液中含有碳酸氢钙，加热时，碳酸氢钙会分解生 成碳酸钙白色沉淀，而实验结论“猜想二、三均不成立” 说明溶液中不含碳酸氢钙，故实验现象为无明显现象 或没有白色沉淀生成。【实验分析】(1)盐酸中的溶质 是氯化氢，氯化氢由氯化氢分子构成，本身不含氯离 子，盐酸中挥发出来的氯化氢分子会不断地运动，随二 氧化碳气流运动到烧杯中，氯化氢分子溶于水后才会 解离出氯离子。(2)该实验条件下，400s时曲线a对 应烧杯中氯离子的浓度较大，氯化氢分子溶于水后解 离出氯离子和氢离子，说明此时溶液中氢离子的浓度 也较大，溶液呈酸性，溶液的pH<7。【得出结论】氢 氧化钙和浓盐酸挥发出的氯化氢反应生成氯化钙和 水。【交流反思】实验室制取二氧化碳时，一般用稀盐 酸，是因为浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体， 使制得的二氧化碳中混有氯化氢。 类型7数字化实验探究 1.(1)发出黄色火焰，放热，产生大量白烟4P十502