45 探究性学习一.docx
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45探究性学习一
第45讲探究性学习<一>
考点扫描
探究性学习试题主要考查学生的观察能力、思维能力、实验能力、评价能力。
此类试题主要源自课本中的“活动与探究”,通过已学知识与新信息结合,更换问题情境,对所学知识进行具有真实情境的实验探究。
解答此类问题一般要经过以下步骤:
1.能提出具有探究价值的问题。
提出的问题要与题干的背景材料贴切,并能够联系已学的化学知识。
2.能对问题可能出现的答案进行猜想或假设。
做出的猜想或假设要有一定的科学依据并与题目的已知信息相关,不能做出与题目毫无关系的猜想。
3.能针对题目所给信息制订具体的实验方案。
制订方案要寻找有特征的反应作为论证的依据,同时要注意排除其他可能会影响论证结果的因素。
4.围绕方案进行实验并观察、记录实验现象。
5.收集实验过程中对解答题目有利的相关证据。
6.对实验过程中出现的现象,特别是有利的证据进行合理的解释并得出结论。
进行解释并得出结论时,要在围绕实验过程、观察现象等多种手段获取事实和证据的基础上,通过查阅资料获取信息。
应以事实为依据,应用化学原理进行分析推理,不能胡编乱造。
7.表达与交流。
8.反思与评价。
主要是从反应原理是否正确、实验方案是否完善、探究过程是否合理以及经济效益、资源利用、对环境是否产生影响等多方面对探究方案、实验过程等进行反思与评价。
题型探究
【例1】(2009.广东)图45-1中I是部分常用化学仪器或装置,Ⅱ是部分“微型”化学仪器或装置(用“微型”仪器做实验,其试剂用量和废物排放量是通常用量的
或更少,符合绿色化学的理念)。
对比工、Ⅱ回答以下问题:
图45-1
(1)I中A、B的名称分别是_______、______;若用D装置除去O2中的水蒸气,则D中应装入的液体是_______,气体应从______(填字母)口通人。
(2)用Ⅱ中的“微型”仪器做实验,固体只需极少量,液体用量也很少(只需1~2滴),相对I中仪器用Ⅱ中仪器做实验的优点是________(填序号)。
①节约药品用量②能完全消除实验污染
③方便个人或家庭实验④若需加热也能节约燃料
(3)I中的C装置的作用相当于Ⅱ中的装置_______(填字母),它们在实验操作上的共同优点是通过控制_____________________________控制反应速率。
(4)I中的C装置和Ⅱ中的“多用途U形管”(是在U形管中套入一个底部有小孔的具支试管)都可用做“固一液”反应制取气体。
若在反应进行中分别将两装置的橡胶管中部夹上铁夹,可能出现的现象是:
C装置______________________;“多用途U形管”___________________________________________。
答案:
(1)胶头滴管(或滴管)试管浓硫酸a
(2)①③④(3)c液体(溶液)加入量(4)橡胶塞冲出(或锥形瓶爆炸)液体和固体分离,反应停止
点拨:
本题考查常见装置及改进后的装置的作用及使用方法。
如D作洗气瓶时导管应长进短出(思考D做收集装置、安全瓶时,导管应怎样?
);C装置中分液漏斗可控制反应速率(分液漏斗可用注射器、眼药水瓶等代替),多用途U形管能随时控制反应的进行或停止。
解法绝招:
此题考查了实验装置的组合问题。
解答此类题的关键是:
(1)要知道装置的用途是什么;
(2)要了解装置连接的顺序需符合哪些基本要求。
通常组装的装置用于制取、收集、干燥气体和除去气体中的杂盾等。
【例2】(2009.江苏宿迁)在化学课上,甲同学将燃烧的钠迅速伸人到盛有CO2的集气瓶中,钠在集气瓶中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上粘附着白色物质。
【提出问题】黑色颗粒和白色物质是什么?
【进行猜想】甲认为黑色颗粒是__________,白色物质可能是Na2O或_______,或__________,乙同学还认为白色物质是氢氧化钠。
甲同学立刻认为乙同学的猜想是错误的,其理由是____________________。
【查阅资料】氧化钠为白色粉末,溶于水生成氢氧化钠:
Na2O+H2O==2NaOH
【实验探究】甲同学对白色物质进行实验探究。
实验方案
实验操作
实验现象
结论
方案1
取样品少量于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞溶液
溶液变成红色
白色物质为Na2O
方案2
①取样品少量于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液
出现白色沉淀
白色物质是__________
②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞溶液
无明显现象
【反思评价】丙同学认为方案1得到的结论不正确,其理由是____________________________________________________________。
【得出结论】钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为____________________________________________________________________。
答案:
【进行猜想】炭(或C)Na2CO3Na2O和Na2CO3反应物中无氢元素(或违背质量守恒定律,答案合理即可)【实验探究】Na2CO3【反思评价】Na2CO3溶液显碱性,也会使无色酚酞溶液变红【得出结论】4Na+3CO2==2Na2CO3+C
点拨:
本题考查质量守恒定律,Na2O、Na2CO3的判定,在推测生成物时不能违背质量守恒定律。
在判断Na2O、Na2CO3时不能依照溶液碱性来判断,因为两者的水溶液均显碱性,应该根据加入CaCl2后是否产生沉淀来判断Na2CO3的存在,在消除Na2CO3的干扰后再根据溶液的碱性来判断Na2O的存在。
解法绝招:
此题主要考查探究环节中的猜想与验证环节。
猜想过程要围绕题目,结合已有的猜想,不能违背质量守恒定律等。
验证中设计的实验应符合科学原理,单一实验不能解决问题时,还需设计平行实验或正反对比实验。
注意控制影响实验的因素,实验受多个因素影响时,只能有一个因素是变量。
【例3】(2009.福建厦门)NaNO2是一种致癌物质。
某兴趣小组为研究水中NaNO2的含量和消除污染的方法,进行了如下目视比色法进行实验(即比较溶液颜色深浅以测定物质浓度的方法),请你参与实验,并填空:
(1)测定方法的探究。
配制质量分数为0.07%的NaNO2标准溶液,分别取0mL、2mL、4mL、6mL、8mL、10mL标准溶液于6支试管中,加蒸馏水至总体积均为10mL,分别加入约0.30gM粉末(M是氨基苯磺酸),振荡后制成颜色深浅不同的标准色阶。
测定时取10mL水样,加入约0.30gM粉末,振荡后与标准色阶比较,得出颜色相同的色阶所含标准溶液的毫升数,再按稀释比例计算出水样中NaNO2的质量分数(水和稀溶液的密度均按1g·cm-3计算)。
①配制质量分数为0.07%的NaNO2溶液1000mL,所需NaNO2的质量是__________g。
②用上述方法测定某水样,其与含2mL标准溶液的色阶颜色相同,此水样中NaNO2的质量分数为_____________。
(2)探究某水样在不同煮沸时间后NaNO2含量的变化。
将另一水样用图45-2装置煮沸,测定不同煮沸时间NaNO2的质量分数,结果为:
图45-2
煮沸时间/时
0
2
4
8
12
NaNO2的质量分数
0
0
0.014%
0.028%
0.056%
①兴趣小组设计的图45-2实验装置用到了蒸汽回流装置,其作用是______________。
②根据上述数据,可见此水样随煮沸时间的延长NaNO2的质量分数会逐渐______________。
(3)寻找能降低水中NaNO2含量的物质,探究消除污染的有效方法。
查阅资料可知,加入醋酸或双氧水可降低水中NaNO2的质量分数,请设计实验证明少量醋酸是否有降低水中NaNO2质量分数的作用,填写下列实验报告:
实验步骤
可能的实验现象
根据可能的实验现象得出的结论
答案:
(1)①0.7②0.014%
(2)①保持水的总量不变②增大
(3)
实验步骤
可能的实验现象
根据可能的实验现象得出的结论
取10mLNaNO2标准溶液于试管中,加人数滴醋酸后振荡,再加入0.3gM粉末,振荡后与标准色阶比较
溶液颜色比10mLNaNO2标准色阶的颜色浅
少量醋酸有降低NaNO2的作用
点拨:
本题首先考查溶质质量分数的计算,还应学会从图表中分析NaNO2的质量分数与煮沸时间的关系,能够根据提示设计简单实验验证猜想,按照实验步骤一观察现象一得出结论的顺序进行。
解法绝招:
此类题主要考查数据的处理、分析实验现象、根据现象得出结论的能力。
在分析现象时,要抓住反应条件及可能生成的物质,进行合理的分析。
得出的结论要根据实验现象并结合题目的要求,不要做出与题目无关甚至错误的结论。
A组基础训练
1.(2009.山西)通过一年的化学学习,我们知道实验室中的组装仪器往往有多种用途。
根据图45-3所示装置回答问题:
图45-3
(1)图45-3中A装置常用于制氧气,其反应的化学方程是____________________________________________;除制氧气外,A装置还能进行另一个实验是__________________________。
(2)若用B装置对氧气进行干燥,则装置内放入的药品是________。
若在B装置中盛满水,用排水法(瓶口向上)收集一瓶氧气,气体从_____(填“a”或“b”)端通入。
(3)某同学将实验室制得的二氧化碳通人装有澄清石灰水的B装置,始终未出现浑浊,原因可能是____________________________________________(答出一条即可)。
l.(l)2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑碳酸氢铵受热分解
(2)浓硫酸b(3)生成的CO2气体中混有HCl气体
2.(2009.湖南株洲)氨气是一种无色有刺激性气味、极易溶于水、密度比空气小的气体。
某学习小组在探究活动中要制取一定量的氨气,该小组查阅资料后,得知以下两种方法可以制取氨气。
第一种方法:
氮气与氢气在高温、高压、催化剂的条件下生成氨气;
第二种方法:
氯化铵固体和熟石灰粉末在加热条件下生成氨气。
(1)该小组同学没有选择第一种方法制取氨气的原因是__________________________________。
(2)在图45-4所示装置中,制取氨气的装置是________,理由是____________________;.收集氨气的装置是_________,理由是________________________________________________________。
图45-4
(3)请写出图45-4所示装置中标有序号的仪器名称:
①________,②__________。
2.
(1)第一种方法的操作条件复杂,而第二种方法的操作条件简单
(2)A制取氨气需加热氯化铵固体D氨气极易溶于水且密度比空气小(3)酒精灯导(气)管
3.(2010.广东肇庆)实验室有一瓶化肥的标签已脱落,只知道它是NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HCO3和尿素[CO(NH2)2]中的一种。
请你完成以下探究:
【猜想】猜想①:
该化肥是NH4Cl;猜想②:
该化肥是________;
猜想③:
该化肥是NH4HCO3;猜想④:
该化肥是尿素。
【实验探究】
(1)取少量样品在研钵中与熟石灰研磨,有刺激性气味的气体放出,证明猜想_______不成立;写出其中一种化肥发生该反应的化学方程式__________________________________________________________________。
(2)如图45-6中甲所示,另取少量样品于试管中,滴加适量水振荡,再选乙中__________溶液滴入试管中,若无气泡放出,则猜想___________不成立。
图45-6
(3)在步骤
(2)的试管中再滴入乙中的_________溶液,若___________,则猜想①成立;若___________,则猜想②成立,其反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
3.【猜想】猜想②:
(NH4)2SO4(或硫酸铵)
【实验探究】
(1)④2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2H2O+2NH3↑[或(NH4)2SO4+Ca(OH)2==CaSO4+2H2O+2NH3↑,或NH4HCO3+Ca(OH)2==CaCO3+2H2O+NH3↑]
(2)HCl(或盐酸)③(3)BaCl2(或氯化钡)无白色沉淀产生有白色沉淀产生(NH4)2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NH4Cl
4.(2008.辽宁大连)将ZnCO3、Cu2O和足量的木炭粉混合,加热到800℃左右,充分反应后得到一种外观似黄金的合金。
为了确定该合金的成分,进行如下探究:
【提出猜想】该合金中一定含有铜、锌,可能含有木炭粉。
【设计实验】
(1)证明该合金中铜、锌的存在,将有关内容填入下表中。
(2)若该合金中混有木炭粉,如何将木炭粉除去以得到铜锌合金?
简述实验操作。
4.
(1)
实验目的
实验操作
实验现象
②
取少量合金样品加稀盐酸
有气泡冒出
③
取合金样品在空气中灼烧
合金表面变黑
(2)取合金粉末于试管中通入CO2,并高温加热。
5.(2009.四川达州)小亮在做“盐酸中和氢氧化钠溶液”的实验时,滴加盐酸前忘了加入指示剂,导致无法判断该中和反应进行的程度。
于是他对所得溶液的酸碱性进行探究。
【探究目的】探究所得溶液的酸碱性
【提出猜想】所得溶液可能呈碱性,也可能呈______性,还可能呈______性。
【实验验证】
【分析与思考】
(1)若溶液呈碱性,则溶液中使其呈碱性的离子是________(填写微粒符号),为避免碱性溶液污染环境,小亮对所得溶液进行了如下处理:
向溶液中逐滴加入________溶液,直到不再产生沉淀为止。
然后过滤,把滤液倒人蒸发皿中加热,得到氯化钠晶体,该过程涉及的化学方程式为_______________________________________________________________。
(2)若无色酚酞溶液不变色,为了进一步确定溶液的酸碱性,小亮提出了以下方案:
方案一:
取样,加入碳酸钠溶液,若观察到______,则所取溶液呈酸性;若无明显现象,则呈中性。
方案二:
取样,加入金属锌,若有气泡产生,则所取溶液呈酸性,该反应的化学方程式为_______________________________________________;若无明显现象,则呈中性。
5.【提出猜想】酸中
【实验验证】
实验现象
结论
红
酸性或中性
【分析与思考】
(1)OH-氯化铁(或氯化铜)
FeCl3+3NaOH==Fe(OH)3↓+3NaCl[或CuCl2+2NaOH==Cu(OH)2↓+2NaCl]
(2)有气泡产生Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑
6.(2010.广东汕头)2010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】排污管道中的毒气含有哪些成分?
【查阅资料】
(1)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。
(2)H2S气体能与CuSO4溶液反应生成黑色沉淀。
【提出猜想】小组同学对排污管道气含有上述气体中至少三种成分的猜想如下:
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图45-7所示的装置并进行探究(夹持仪器已省略)。
图45-7
【问题讨论】
(1)如果A装置没有明显变化,则猜想________成立;如果B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)要验证猜想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,若气体燃烧,且D装置内壁出现______________,证明气体中一定含有CH4。
为了进一步确定气体中是否含有CO,可分别测定燃烧产物中H2O、CO2的质量。
其方法是:
将燃烧产物依次通过盛有________、_______的装置,分别称量吸收燃烧产物前、吸收燃烧产物后装置的质量,通过计算、分析得出结论。
6.【提出猜想】CH4
【问题讨论】
(1)②③
(2)吸收CO2澄清石灰水(3)干燥水雾
浓H2SO4(或CaCl2,或无水CuSO4)NaOH溶液
B组能力提升
1.(2010.江苏徐州)做完“铁在氧气里燃烧”的实验后,小冬同学有两个疑惑不解的问题,于是她进行了以下探究活动,请你一同参与。
【问题1】铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢?
【查阅资料1】
(1)自然界中铁的氧化物主要有Fe3O4和Fe2O3两种(FeO极易被氧化为Fe2O3;
(2)铁的氧化物均能溶于酸的溶液。
【实验探究】
将冷却后的黑色物质碾碎,装入试管,加入__________溶液,观察到的现象是______________________________,说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中含有铁。
【问题2】铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
【查阅资料2】
(1)Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见下表:
Fe3O4
Fe2O3
铁
分解温度/℃
1538
1400
—
熔点/℃
—
—
1535
(2)Fe2O3高温时分解成Fe3O4。
【理论探讨】
根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在__________之间,在此温度范围内Fe2O3已分解,所以铁在氧气里燃烧产生的是Fe3O4。
【拓展延伸】
(1)实验中为了防止集气瓶炸裂,必须_______________________________。
(2)Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体,请写出此反应的化学方程式__________________________________________________________________。
(3)有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,若粉末的颜色______________,就说明包装盒破损,这样售货员就能及时发现并处理。
1.【实验探究】稀盐酸(或硫酸铜等)有气泡产生(或出现红色固体等)
【理论探讨】1535~1538℃
【拓展延伸】
(1)在集气瓶底部放少量的水(或在集气瓶底部铺一层细沙)
(2)6Fe2O3
4Fe3O4+O2↑(3)由黑色变成红棕色
2.(2009.江苏扬州)菠菜营养丰富,素有“蔬菜之王”的美称。
民间流传‘j菠菜豆腐同食,易得结石”。
某化学兴趣小组对“菠菜豆腐是否不能同食”等问题进行了探究。
【查阅资料】①菠菜含有丰富的铁、草酸盐、碳酸盐等,豆腐中含有丰富的蛋白质及钙盐。
②人体结石的主要成分:
草酸钙(CaC2O4)。
③醋酸不与草酸钙反应,但能与碳酸钙反应生成可溶性盐等。
【提出猜想】“菠菜豆腐不能同食”的原因可能是______________。
【探究一】菠菜中部分成分分析
(1)步骤③中加入足量的CaCl2溶液的目的是__________________________。
(2)已知气体C能使澄清石灰水变浑浊,醋酸的化学式用HAc表示,写出步骤④的化学反应方程式________________________________________________。
沉淀A、B的质量关系为:
m(A)_______m(B)(填“>”“<”或“=”)。
(3)白色沉淀B的化学式为___________,由此可见菠菜豆腐不能同食。
以下饮食观点正确的是_______(填字母)。
A.禁吃菠菜B.高钙牛奶可与菠菜同食C.菠菜烹饪时用开水烫,可降低草酸盐含量
【探究二】某草酸钙晶体(CaC2O4·xH2O)热分解研究
按图45-8/装置将草酸钙晶体样品高温加热,使其完全分解,对所得气体产物进行探究(假设装置中各试剂均足量)
图45-8
(4)①反应开始前通入氮气的目的是__________________。
②装置B中硫酸铜粉末变.蓝,说明产物中有______________,C、F中澄清石灰水均变浑浊,E中CuO变红,说明产物中还有____________和__________,经检验A中残留固体为氧化物。
③对上述装置从环保角度提一个改进建议____________________________。
(5)某研究所利用SDTQ600热分析仪对草酸钙晶体(CaC2O4·xH2O)进行热分解,获得相关数据,绘制成固体质量一分解温度的关系,如图45-9所示。
图45-9
①800℃以上时,固体成分的化学式为__________。
②计算CaC2O4·xH2O中的x(写出计算过程,CaC2O4的相对分子质量为128)。
③残留固体CaC2O4时的温度范围是____________,写出固体质量由12.8g变为10.0g时的化学方程式_______________________________________________。
2.【提出猜想】菠菜中草酸盐与豆腐中钙盐反应产生草酸钙(或易得结石,或生成草酸钙,答案合理即可)
(1)使溶液M中的草酸盐、碳酸盐完全沉淀
(2)CaCO3+2HAc==Ca(Ac)2+CO2↑+H2O>(3)CaC2O4C
(4)①排尽装置中的空气(或防止CO还原CuO时发生爆炸)
②H2OCO2CO③在装置F后增加尾气处理装置(或在装置F后
增加点燃CO的装置)
(5)①CaO②CaC2O4·xH2O~CaO
128+18x56
14.6g5.6g
x=1
③200~400℃CaC2O4
CaCO3+CO↑
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