内容正文:
类型2 异常现象的探究、物质性质的探究
1.在探究酸碱盐性质的实验课中,有同学偶然将CaCl2溶液滴入新配制的NaOH溶液中,发现产生白色沉淀。老师鼓励同学们围绕该现象开展探究。
探究一:白色沉淀是什么?
【查阅资料】①20℃时,部分物质的溶解性如下表所示。
②CaCl2溶液呈中性,Na2CO3溶液呈碱性;Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。
物质 NaCl Na2CO3 NaOH CaCl2 Ca(OH)2 CaCO3
溶解性 易溶 易溶 易溶 易溶 微溶 难溶
抢分特训二
【进行实验】取少量用热水洗涤2~3次后的白色沉淀于试管中,加适量蒸馏水,振荡后静置。取上层清液,分别进行如图操作,观察到:试管①中溶液由无色变为红色,试管②中出现白色沉淀。
【结论及分析】
(1)滴加CaCl2溶液后产生的白色沉淀是 Ca(OH) 。
(2)上述操作中,用热水洗涤的目的是 降低Ca(OH) 的溶解度,减少Ca(OH)溶解损耗,并溶解其他物质,避免干扰后续实验(答案不唯一) 。
完成上述实验后,老师提供一瓶久置的NaOH溶液,让同学们围绕该溶液的溶质成分继续探究。
探究二:久置的NaOH溶液的溶质是什么?
【提出猜想】猜想I:NaOH;猜想Ⅱ:NaOH和Na2CO3;猜想Ⅲ:Na2CO3。
Ca(OH)2
降低Ca(OH)2的溶解度,减少Ca(OH)2溶解损耗,并溶解其他物质,避免干扰后续实验(答案不唯一)
抢分特训二
【实验方案】针对上述猜想,有同学设计方案并进行实验。
(3)步骤①中加入CaCl2溶液过量的目的是 完全除去碳酸钠,避免对氢氧化钠检验造成干扰(答案不唯一) 。
步骤 现象
①取样,加入过量CaCl2溶液 产生白色沉淀
②取步骤①中静置后的上层清液,滴加无色酚酞溶液 溶液色变为红色
溶液由无色变为红色
完全除去碳酸钠,避免对氢氧化钠检验造成干扰(答案不唯一)
抢分特训二
【反思与评价】
(4)通过上述实验,该同学认为猜想Ⅱ成立。经讨论,大家认为该同学的实验方案与结论均不严谨,理由是 加入CaCl溶液,也可能与NaOH产生微溶的Ca(OH)白色沉淀,不能直接说明原溶液中含有NaCO(答案不唯一) 。
(5)选用下列试剂优化实验,你的方案是 取久置的NaOH溶液,加入足量CaCl溶液后,产生白色沉淀,过滤,向白色沉淀中加入足量稀盐酸,若观察到有气泡冒出,说明原溶液中有NaCO(答案不唯一) (写出实验步骤、现象及结论)。(可选试剂:CaCl2溶液、无色酚酞溶液、稀盐酸、NaOH溶液)同学们分享实验体会:许多重大科学发现,源自对实验中异常现象的大胆质疑、深入研究,我们要养成注重实证、严谨求实的科学态度。
加入CaCl2溶液,也可能与NaOH产生微溶的Ca(OH)2白色沉淀,不能直接说明原溶液中含有Na2CO3(答案不唯一)
取久置的NaOH溶液,加入足量CaCl2溶液后,产生白色沉淀,过滤,向白色沉淀中加入足量稀盐酸,若观察到有气泡冒出,说明原溶液中有Na2CO3(答案不唯一)
抢分特训二
2.跨学科实践 盐碱地是重要的土地资源之一,土壤的盐碱化影响植物的生长。某地种植的栀子花叶片发黄、花蕾掉落,花盆中的土壤板结且表面出现白色固体物质。兴趣小组的同学开展了对该地土壤成分的探究活动。
【查阅资料】
①栀子花适宜生长在疏松的弱酸性土壤中。
②我国北方部分地区的天然水及土壤中含有较多可溶性盐类化合物,这些盐分随着水分蒸发而析出,使土壤表面发白、发硬、板结。
③土壤盐碱化可能由Na2CO3、Na2SO4、NaCl中的一种或几种物质引起。
抢分特训二
【提出猜想】栀子花生长状况不良的原因,可能是土壤的酸碱性不适宜它生长;也可能是含盐量高,导致土壤板结、通透性降低,不利于根部呼吸,枝叶生长受阻。
任务一 检测土壤的酸碱性
实验报告
实验目的 检测土壤的酸碱性
实验用品 烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、玻璃片、滤纸、pH试纸、蒸馏水
实验操作 实验现象
取少量土壤样品于烧杯中,(1) 加入适量蒸馏水充分浸泡后过滤,得到土壤浸出液。用玻璃棒蘸取待测液滴到pH试纸上 ,与标准比色卡比较 读出
pH为8
加入适量蒸馏水充分浸泡后过滤,得到土壤浸出液。用玻璃棒蘸取待测液滴到pH试纸上
抢分特训二
【实验结论】
(2)由土壤浸出液的pH可知:土壤显 碱 性。
任务二 检验土壤表面白色物质的成分
【实验过程】
取土壤表面白色固体样品,
加入适量蒸馏水充分溶解
后过滤,得到待测溶液,按
照如图所示实验探究方案。
【得出结论】
白色固体物质是土壤含盐量高而析出的晶体,其中含有Na2CO3、Na2SO4、NaCl。
碱
抢分特训二
【交流反思】
(3)现象X是 产生气泡,白色沉淀部分溶解 。
(4)小琳认为该实验不能验证是否含有氯化钠,理由是 BaCl+ NaCOBaCO ↓ + 2NaCl 或BaCl+ NaSOBaSO ↓ + 2NaCl (写出可能的一个化学方程式)。小贺更改了方案中的一种试剂,大家一致认为可行。更改试剂后,无色溶液中除了含有NaCl,还有 NaNO (填化学式)。
(5)小贺认为不进行①②操作,凭任务一的结果也可以得出白色固体中含有碳酸钠。请说明理由: 氯化钠溶液和硫酸钠溶液均显中性,而碳酸钠溶液显碱性,任务一测定的溶液的pH为8>7,溶液显碱性, 即可说明一定含有碳酸钠 。
产生气泡,白色沉淀部分溶解
BaCl2+
Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl或BaCl2+Na2SO4═BaSO4↓+ 2NaCl
NaNO3
氯化钠溶液和硫酸钠溶液均显中性,而碳酸钠溶液显碱性,任务一测定的溶液的pH为8>7,溶液显碱性, 即可说明一定含有碳酸钠
抢分特训二
任务三 制定土壤的改良方案
(6)在盐碱地改良的众多方法中,以下方法中你认为合理的是 ACD (填字母)。
A.施加有机腐殖酸
B.施撒熟石灰
C.发展水灌排盐降碱
D.科学合理施肥
ACD
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3.某校化学教师为培养学生的自主探究能力,布置了实践性作业:探究某种物质受热分解。同学们利用AI搜索相关内容,得知草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)受热易分解,决定以“FeC2O4·2H2O受热分解”为主题展开探究。
查阅资料:Ⅰ.FeC2O4·2H2O受热分解生成四种氧化物,且反应前后铁元素化合价不变。
Ⅱ.无水硫酸铜是一种白色粉末状固体,遇水会变成蓝色。
【提出问题】FeC2O4·2H2O受热分解的产物有哪些?
【猜想与假设】
(1)FeC2O4·2H2O受热分解的产物有H2O、CO2、CO和 FeO (写化学式)。
FeO
抢分特训二
【进行实验】
该组同学设计了如图所示装置进行实验。
(2)B装置的作用是 检验分解产物中是否含有水蒸气 。
检验分解产物中是否含有水蒸气
抢分特训二
(3)有同学提出根据D装置中澄清石灰水变浑浊,证明FeC2O4·2H2O受热分解有CO2生成。有同学认为该结论不准确,理由是 一氧化碳还原氧化铜也有二氧化碳生成,会使澄清石灰水变浑浊,无法证明FeCO·2HO受热分解有二氧化碳生成 。
(4)从环保角度分析,该实验装置存在的不足之处是 没有尾气处理装置 。
(5)实验结束后,小组同学对试管内黑色固体的成分进行验证, 取少量装置A中的固体于试管中,向其中加入过量稀盐酸后,观察到固体表面有气泡产生 (写出实验操作及现象),说明A装置剩余黑色固体中有单质铁存在;与查阅资料获得信息不符。
(6)同学们对此异常现象进行分析,有单质铁生成的原因可能是 一氧化碳和部分氧化亚铁在高温条件下反应生成了Fe 。
一氧化碳还原氧化铜也有二氧化碳生成,会使澄清石灰水变浑浊,无法证明FeC2O4·2H2O受热分解有二氧化碳生成
没有尾气处理装置
取少量装置A中的固体于试管中,向其中加入过量稀盐酸后,观察到固体表面有气泡产生
一氧化碳和部分氧化亚铁在高温条件下反应生成了Fe
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【拓展应用】
同学们查阅资料时发现铁的燃烧产物不止一种,继续对铁的燃烧产物进行探究。根据资料内容回答下列问题。
(7)影响铁燃烧的因素有 铁的颗粒大小(答案不唯一) (写出一点即可)。
资料内容:
Ⅰ.在燃着的酒精灯火焰上方抖落少量铁粉,观察到火星四射的现象。
Ⅱ.查阅资料发现颗粒直径为20~30μm的铁粉在空气中会发生自燃。
Ⅲ.铁与氧气反应条件不同,产物也不同,可能生成的氧化物有氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁。
铁的颗粒大小(答案不唯一)
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4.化学实验兴趣小组的同学利用制备的二氧化碳做了如图甲、乙所示实验。
(1)甲实验中观察到 澄清石灰水变浑浊 现象,由此判断二氧化碳与澄清石灰水发生了化学反应。乙实验中没有观察到任何实验现象。
【提出问题】二氧化碳与氢氧化钠发生化学反应了吗?
澄清石灰水变浑浊
抢分特训二
【证据推理】(2)氢氧化钠与氢氧化钙都是碱,在水溶液中都能产生OH-,按结构与性质的关系推断,氢氧化钠也可以与二氧化碳发生化学反应,反应的化学方程式为 CO+2NaOHNaCO+HO 。
【寻找证据】实验小组的同学分别就以上的问题和推理的结果,设计了丙、丁和戊三个实验,请你一起参与他们的探究。
(3)丙实验中在液面下取出橡皮塞,能观察到试管中的液面上升,小红同学认为根据现象可以判断氢氧化钠与二氧化碳发生了化学反应。小花提出质疑,小花质疑的理由是 二氧化碳能与水反应,且溶于水 。请你设计实验解决小花的疑问: 将丙实验中的氢氧化钠溶液更换成水进行对比实验,观察试管内液面的上升高度 。
CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
二氧化碳能与水反应,且溶于水
将丙实验中的氢氧化钠溶液更换成水进行对比实验,观察试管内液面的上升高度
抢分特训二
(4)如图丁所示,小清同学向乙实验后的试管中滴加过量的稀盐酸,观察到有大量气泡产生,也可以说明氢氧化钠与二氧化碳发生了化学反应。
(5)小楚同学仔细研究甲、乙实验中现象的不同,原因是反应中的生成物在水中的溶解性的不同。于是小楚同学通过网络查找资料,为自己的实验设计寻找理论依据,他查到的资料有:①水和酒精是常见的溶剂;②碳酸钙难溶于水;③氢氧化钠易溶于水,也易溶于酒精;④碳酸钠易溶于水,但难溶于酒精。于是小楚同学设计了图戊的实验,可以观察到 出现白色沉淀 ,得到了氢氧化钠与二氧化碳发生化学反应的结论。
出现白色沉淀
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【思维建模】
(6)对于没有明显实验现象的化学反应,通常可以从验证反应物的减少或验证新物质的生成两方面入手来设计实验寻找证据。在实验小组设计的丙、丁、戊实验中, 丁、戊 (填序号)两个实验的设计思路是相同的。
【思维拓展】
(7)已知:常温常压下,一体积水可以溶解一体积二氧化碳气体。实验小组结合上述的实验总结,经商讨后设计了图己进行实验探究,若看到 澄清石灰水不变浑浊 现象,也可说明氢氧化钠与二氧化碳发生了化学反应。
丁、戊
澄清石灰水不变浑浊
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5.宏微结合 某兴趣小组同学在完成“常见金属的性质”实验时,发现了一些异常现象,然后进行了探究。
探究活动一:
(1)小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象,原因是 铝丝表面有一层致密的氧化膜 。
(2)小组的同学重新进行了实验,观察到了明显的实验现象。经过充分反应后,该实验现象是 铝丝表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为无色 。
铝丝表面有一层致密的氧化膜
铝丝表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为无色
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(3)经研究发现该反应的微观示意图如下图所示,图中微粒未完全画出,则下列说法中正确的是 BD (填字母)。
A.硫酸铜溶液中含有的微粒是Cu2+、
B.反应过程实际是金属铝与铜离子的反应,硫酸根离子反应前后没有改变
C.反应的实质是Al得电子生成Al3+,Cu2+失电子生成Cu
D.硫酸铜溶液呈蓝色,硫酸铝溶液为无色,说明蓝色与Cu2+有关
BD
抢分特训二
探究活动二:清洗仪器时,小柯同学将还在反应的铁钉和稀硫酸的残留物倒入有少量硫酸铜溶液的废液缸中,观察到铁钉表面产生气泡的速度大大加快。对此,他很好奇:与硫酸铜溶液混合怎会加快铁和稀硫酸的反应速度?
【查阅资料】①互相接触的两种活动性不同的金属,同时放入酸中,活动性较强的金属与酸反应产生氢气的速度会大大加快。
②硫酸铜对铁和稀硫酸反应没有催化作用。
小柯根据下表进行实验,观察并记录现象。
组别 A B C D
金属 锌片 绑有铜片的锌片 铁片 绑有铜片的铁片
30%硫酸溶液/mL 20 ? 20 20
产生气泡快慢 快 明显加快 慢 明显加快
抢分特训二
(4)B组实验中“?”处的实验数据应为 2。
(5)为了定量比较产生气体的快慢,可以测
量“收集相同体积的氢气所需的时间”或
测量 相同时间内收集氢气的体积 ,然后
进行比较。
(6)利用如图(a)装置进行操作时,集气瓶未装满水 不影响 (填“影响”或“不影响”)实验结果。
20
相同时间内收集氢气的体积
不影响
抢分特训二
(7)请推测与废液缸中少量硫酸铜溶液混合后,铁钉与稀硫酸反应速度加快的原因 硫酸铜和铁发生置换反应产生的铜附着在铁钉的表面,加快了铁与稀硫酸的反应 。
【总结反思】当实验过程中出现异常现象时,我们应该像科学家那样认真分析,并大胆假设、小心求证。经过基于证据的推理,谨慎地探究活动,将使我们收获意外惊喜。
(8)小柯将废液缸中的混合物过滤后,得到一些铁和铜的混合废渣,他想从中回收铜,请帮他设计一个可行的方案: 向混合废渣中加入过量的稀硫酸,过滤、洗涤、干燥(合理即可) 。
向混合废渣中加入过量的稀硫酸,过滤、洗涤、干燥(合理即可)
硫酸铜和铁发生置换反应产生的铜附着在铁钉的表面,加快了铁与稀硫酸的反应
抢分特训二
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