考点04 科学探究的一般步骤-备战2022年中考化学一轮复习考点帮·学案

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考点04 科学探究的一般步骤
命题趋势
实验探究题侧重于考查学生的综合实验能力，注重探究性实验题和综合性实验题的考查，考查特点: 信息材料→发散思维→设计实验→猜想→分析→实验验证→得出结论→完成报告。“实验与探究”命题思路的特点：挖掘教材已有实验，加大对学生知识迁移的考核。
考查重点
1. 成分探究
2. 方法探究
3. 定量探究
4. 实验设计
重点考向
考向一、成分探究
易错警示
1. 没有真正理解实验中所蕴藏的化学知识；
2. 不能灵活运用所学化学知识来解决教材实验中所出现的新问题。
知识拓展
对题干猜想所涉及的物质进行实验验证，必须排除组内能够直接发生反应的组合。需熟练掌握常见物质的检验和鉴别方法，如：针对液体混合物成分的探究，可以通过检验构成物质的阴、阳离子的特征现象来确定物质的成分。设计实验方案并得出结论，掌握实验操作(试剂的选择)、实验现象、实验结论三者之间的对应关系：一般包括实验操作(试剂选择)、实验现象和实验结论三部分，它们之间的对应关系：物质＋试剂；现象；结论。
具体解答方法：
①若实验结论未知，利用现象确定，即根据所作出的猜想设计实验，并根据实验现象推断实验结论(即验证猜想)，在设计实验时，要结合猜想中物质的特征性质(如产生气泡、生成沉淀等) 选择合适的药品。
②若实验结论已知：
a.试剂和现象之间相互确定；
b.选择合理者均可以运用①中的具体说明进行反推，分别确定试剂和现象。
方法技巧
(1)探究某物质中是否含有某种酸(或碱或盐)，常通过该酸(或碱或盐)的阴、阳离子的特征性质确定是否存在，两种离子均存在时，才说明存在该物质。
(2)探究某物质中是否含有某种金属时，可以利用该金属与酸反应产生气体、与盐溶液反应后是否析出晶体及溶液的颜色变化来判断。
(3)判断某物质中是否含有某一种气体时，常结合该气体的性质，通常为与其他物质反应产生的明显现象(如沉淀、遇酸碱指示剂变色等)。
跟踪训练
1. 某化学小组对人体吸入的空气和呼出气体进行了如下实验探究。

（提出问题）人体吸入的空气与呼出气体组成有什么不同？
（资料）①白磷着火点约40℃；②通常条件下，氢氧化钠溶液与白磷不反应，氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体。
（1）（实验操作）实验一：（如图1）
①检查好装置气密性后装入试剂，医用输液袋中收集VmL空气。
②打开弹簧夹________，缓慢将袋中空气全部排入锥形瓶中，读出量筒内收集到液体V1mL．由此测得空气中________的体积为________mL。
（2）关闭弹簧夹K1、K2 ， 再用________方法（填具体操作），使燃烧匙内的白磷迅速燃烧，反应的化学方程式为________。充分反应后，冷却至室温，打开K2 ， 量筒内剩余液体为V2mL。由此测得氧气在空气中所占的体积分数可表示为________。
实验二：（如图2）
（3）把测定氧气、二氧化碳、水蒸气的传感器放入食品保鲜袋，然后向袋内呼出气体。采集的数据经处理如图3所示，表示氧气体积分数变化的________。（填“X”、“Y”或“Z”）。Y的体积分数在60s之后逐渐减小的原因是________。
（4）（数据处理）实验二中，200s时没有被采集数据的其他所有气体的总体积分数为________%。
（5）（评价与反思）由实验二分析，人体呼出气体与空气相比，组成上的差异是________。
2. 【2019湖南娄底】实验室有一瓶标签被腐蚀的无色溶液，是稀硫酸和氢氧化钠溶液中的一种。在老师的指导下，小红和小明用不同方法鉴定。
（1）实验一：
实验步骤
实验现象
实验结论
小红取少量该溶液于试管中，向其中插入没有打磨的铝片
开始无明显现象，后产生________
小红认为该溶液为稀硫酸
小明用pH试纸测定其pH
pH=13
小明认为该溶液为氢氧化钠溶液
小红和小明操作均无误。
（2）（提出问题）
该溶液到底是稀硫酸还是氢氧化钠溶液？
（查阅资料）
铝、氧化铝既能与酸反应，又可与强碱溶液反应，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）和一种氧化物。NaAlO2易溶于水，其水溶液呈碱性， NaAlO2与铝、氧化铝均不反应。
（分析实验得出结论）该溶液为________溶液。
（交流反思）实验一中，小红所做实验开始无明显现象的原因是 。
（用化学方程式表示）
（拓展应用）有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对油脂和毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内气压，利于疏通。
（3）实验二：小明用如右图所示的玻璃弯管模拟家庭下水道，并用动物脂肪和毛发堵在弯管处，他按照使用说明从左端管口加入管道疏通剂，并用胶塞堵住弯管左端上口，可能出现的现象为________（填字母序号）。

A 产生大量气体 B 弯管内温度升高 C 堵塞物变软被气体赶出，落入烧杯中
（4）实验三：为了证明烧杯中废液里是否还含有氢氧化钠，小明做了如下实验
实验操作
实验现象
实验结论
取少量澄清废液于试管中，滴入酚酞
溶液变红
废液中有氢氧化钠剩余
小红对小明的结论提出了质疑，理由是 ，小红把酚酞改用________（填药品）进行实验，得出废液中还含有氢氧化钠。管道疏通剂中氢氧化钠过量，可确保铝粉反应完全，并且过量的氢氧化钠对下水道有清污的作用。
3. 为探究金属镁的化学性质，甲、乙两化学兴趣小组分别完成了下列实验：
【甲组同学实验】将光亮的镁条放入滴有酚酞的NaHCO3饱和溶液中，产生大量气泡和白色固体，溶液红色加深。
【乙组同学实验】将点燃的镁条插入盛满CO2的集气瓶内，镁条继续剧烈燃烧，生成白色固体并有黑色物质附着于集气瓶内壁。
【提出问题】①甲组同学实验产生的气体和白色固体成分； ②乙组同学实验反应后的产物。
【对甲组同学实验进行探究】确定气体和固体的成分
【查阅资料】①Mg(HCO3)2能溶于水；   ②硫酸铜固体为白色，遇水变蓝；
③MgCO3、Mg(OH)2加热易分解，分别生成两种氧化物。
（1）溶液红色加深，则反应后溶液的碱性________ (填“增强”、“不变”或“减弱”)。
（2）点燃产生的气体，火焰淡蓝色；将燃烧产物通入澄清石灰水中，无现象。则该气体为________ (写化学式)。
（3）对白色固体做出如下猜测并进行实验：
【作出猜想】猜想Ⅰ：白色固体可能是MgCO3； 猜想Ⅱ：白色固体可能是________；
猜想Ⅲ：白色固体可能是MgCO3和Mg(OH)2。
（4）【初步验证】 取洗净后的白色固体，加入足量的________溶液，观察到________，则白色固体一定含有MgCO3 ， 得出猜想Ⅱ错误。
（5）【设计实验】为进一步确定固体的成分，设计了下列实验方案，请你一起参与探究活动。
实验操作
实验现象
实验结论
取干燥的白色固体充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体通入盛有________的U型管
________
猜想Ⅲ正确
（6）【对乙组同学实验进行探究】确定实验反应后的产物
【查阅资料】
①MgO+H2O(热水)＝Mg(OH)2，Mg(OH)2在热水中溶解度增大，在热水中显碱性；
② MgC2+2H2O＝Mg(OH)2+C2H2↑。
【作出猜想】猜想Ⅰ：产物是MgO和C；   猜想Ⅱ：产物是MgO、MgC2和C。
提出以上猜想的依据是________。
（7）【实验分析】为探究白色固体的成分，兴趣小组同学进行了如下实验：
①取少量反应后的固体混合物放入试管，加入足量热水，无气体放出，说明猜想________不正确；
②为了验证另一种猜想中白色固体成分，请设计一个简单实验。实验操作是________；
（8）【实验反思】通过本实验，对“CO2不助燃”，你有什么新的认识：________。
4.某化学兴趣小组的同学，通过咨询老师准备用亚硫酸钠溶液与浓硫酸反应来制备一 定量的SO2(Na2SO3 +H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O]。老师给他们提供了一瓶亚硫酸钠溶液并告知该瓶溶液放置时间可能较长，不知是否变质。兴趣小组的同学分成甲、乙两小组对该瓶亚硫酸钠溶液成分进行实验探究。
【提出问题】①该瓶溶液中溶质的成分是什么?
②该瓶溶液中亚硫酸钠的质量分数是多少?
【查阅资料】
①Na2SO3有较强还原性，在空气中易被氧气氧化:2 Na2SO3 +O2=2Na2SO4；
②Na2SO3能与酸反应产生SO2气体;
③SO32-、SO42-均能与Ba2+反应产生白色沉淀，BaSO3可溶于稀盐酸。
（1）【作出猜想】
猜想1:没有变质，成分是Na2SO3;
猜想2完全变质，成分是Na2SO4;
你认为还可能有的猜想3:________。
（2）【实验探究I】甲、乙两组分别进行实验探究溶液是否变质:
小组
实验操作
现象
结论
甲组
取少量样品于试管中加入过量稀盐酸;
产生气泡
没有变质，还是Na2SO3
乙组
取少量样品于试管中加入氯化钡溶液，再加入足量稀盐酸。
________
已部分变质
【评价】有同学质疑甲组方案不合理，理由是_ 。
（3）【实验探究II】
甲组设计如下实验测定Na2SO3溶液的溶质质量分数。(注:空气中二氧化碳的影响忽略不计)  


①连好装置并检查装置气密性，在锥形瓶中放入126g该样品
②实验前称量C装置的质量；
③关闭活塞K，用注射器推入浓硫酸至不再产生气泡；
④打开活塞K，缓缓鼓入一定量的氮气，关闭活塞K；
⑤再次称量C装置的质量发现比反应前增重6.4g。
由此，计算出该溶液中Na2SO3的质量分数为________；
【解释】若没有进行第4步操作，则测得亚硫酸钠溶液的溶质质量分数比实际的________(填”偏小”或”偏大”)。
（4）乙组仍使用第一次实验的原理，进行如下实验测定Na2SO3溶液的溶质质量分数。
第一步:称取试样ag；
第二步:在溶液中加入过量氯化钡溶液和足量稀盐酸；
第三步:过滤、洗涤、烘干沉淀；
第四步:称量沉淀的质量为bg；
第五步:计算溶液中Na2SO3的溶质质量分数=(1-142b/233a) ×100%。
试完成下列问题:
①加入氯化钡溶液过量的目的是 ；
②第三步操作要洗涤沉淀的原因是 ；
【反思】由此可得出，保存亚硫酸钠时应 。
5．某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。生成的是什么气体呢？同学们决定进行探究。探究前老师提示，该反应生成的气体只有一种。

（1）【提出猜想】放出的气体可能是SO2、O2、H2。提出猜想的依据是________。
【查阅资料】SO2易溶于水，化学性质与二氧化碳相似，它能使澄清石灰水变浑浊。生成CaCO3。
（2）【方案设计】依据上述猜想，实验小组同学设计了如下实验方案：
①甲同学认为是O2：则检验方法是________。
②乙同学认为是SO2。则只需将放出的气体通入澄清石灰水中，看澄清石灰水是否变浑浊。写出SO2与Ca(OH)2反应的化学方程式________。
③实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。
实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊，C装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色；则此反应的化学方程式为________。
（3）【结论】铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是________。
6. 草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法（TG）确定其分解后所得固体产物的组成，探究过程如下：
【查阅资料】
①、草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O，CO，CO2
②、白色的无水CuSO4遇水蒸气会变成蓝色
【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是________。
（2）可选择以下实验装置中的________（选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。

（3）【问题讨论】D中浓硫酸的作用是 ，实验过程中观察到B中白色无水CuSO4变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊，E中________（填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O，CO，CO2 。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是 。
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有________（填物质的名称或化学式）溶液的洗气瓶。
（6）【数据分析】称取3.60g草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题：

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为 。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式或名称________。
真题再现
1.（2020•广东省中考）某兴趣小组在学习碳（C）的化学性质时，了解到高温下C与CuO反应生成CO2，C还能使CO2转变成CO．于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
【猜想与假设】C还原CuO时产生的CO2与C进一步反应生成CO，化学方程式是　 　。
【查阅资料】CO不与NaOH、Ca（OH）2及H2SO4反应。
【实验方案】取研细和干燥后的木炭（0.3g）和CuO（2.0g），混合均匀并装入试管，连接装置，高温反应，检验气体。
【实验过程】
（1）由如图装置③中粉末的颜色变化可检验CO，除此之外，还可通过几种装置的组合，由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在，则装置连接的最佳顺序为　 　→尾气处理（填字母）。
A．①→②→③→④
B．④→①→②→③→①
C．①→④→①→③→②
D．③→④→①→②

（2）上述进一步确定CO存在的现象是　 　（装置③中粉末的颜色变化除外）。
（3）装置③中发生反应的化学方程式是　 　。
（4）写出CO尾气处理的方法：　 　（一种即可）。
【实验结论】高温下，过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【延伸应用】冬天，室内用炭火取暖时，应注意　 　。
2.（2020•黑龙江省中考）草酸（H2C2O4）存在于自然界的植物中，在170℃以上易分解。某校化学兴趣小组为确定草酸分解产物，做如下探究。
【提出问题】草酸的分解产物是什么？
【猜想与假设】猜想①CO CO2
猜想②CO H2O
猜想③CO2 H2O H2
猜想④CO CO2 H2O
经小组同学分析得出上述猜想　 　一定是错误的。
【查阅资料】无水硫酸铜是一种白色固体，遇水会变成蓝色。
【进行实验】该小组同学设计了如图的实验过程（部份固定装置已略去）

实验步骤
实验现象
实验结论
将分解产物从左至右
依次通过各装置
A中无水硫酸铜变蓝
B中澄清石灰水变浑浊
猜想②错误
F中无水硫酸铜　 　
G中澄清石灰水变浑浊
猜想④正确
问题解答
（1）装置C的作用　 　
（2）写出装置E中发生反应的化学方程式　 　

【交流反思】为防止污染环境，该实验应增加尾气处理装置。
3.（2020•江西省中考）小组同学收集了某种铝制易拉罐，剪成条状并打磨后进行如图所示实验，发现纯铝片表面有划痕。
【发现问题】根据所学知识，合金的硬度比组成它的纯金属硬度更　 　，结合上述现象，可得出该易拉罐不是纯铝制作。那么易拉罐中除铝外，还含有什么金属呢？
【查阅资料】①铝制易拉罐中的主要成分是铝，可能还含有镁、铁。
②铝能与氢氧化钠溶液反应：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；镁和铁不能与氢氧化钠溶液反应。
【作出猜想】该易拉罐的金属组成除铝外，可能还含有镁、铁中的一种或两种。
【实验设计】小明取打磨后的铝制易拉罐样品按如下方案进行实验：
实验步骤
实验现象
解释与结论
（1）取一定量的样品于烧杯中，加入足量的　 　溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥；
固体表面有大量气泡产生；过滤后得到黑色粉末。
样品中含铝
（2）取少量上述黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸。
有气泡产生，溶液变成浅绿色。
样品中含铁，发生反应的化学方程式为　 　。
【实验结论】小明得出该易拉罐是由铝和铁组成。
【反思评价】其他同学分析后认为小明的实验方案不严谨，理由是　 　
　 ；大家认为应该补充下列实验：取步骤（1）中少量黑色粉末于试管中，加入某种金属的盐溶液后，如果无现象产生，则小明的结论正确。你认为加入的盐溶液中阳离子对应的金属理论上可以是　 　（填一种即可）。
【拓展应用】如图为国家颁布的“城市生活垃圾分类标志”，废弃易拉罐应放入标有　 　（填序号）图标的垃圾桶内。

4.（2020•宁夏中考）明明同学发现妈妈蒸馒头、炸油条时常常用到发酵粉或碱面。这是为什么呢？查阅标签得知：发酵粉的主要成分是碳酸氢钠和有机酸，碱面的主要成分是碳酸钠。带着这个问题，他和小组同学起走进实验室，展开了一系列的探究活动：
【设计与实验一】观察碳酸氢钠和碳酸钠都为白色粉末状固体。分别取两种固体少量于试管中，加水振荡至充分溶解，得到无色溶液。
【设计与实验二】（1）在白色点滴板里进行如图1所示实验，观察到紫色石蕊溶液都变成　 　色。

（2）如图2分别取适量碳酸氢钠和碳酸钠粉末于试管中，滴加稀盐酸。观察到试管甲中都　 　，试管乙中澄清石灰水都变浑浊。写出试管甲中反应的化学方程式　 　
（任写一个）。
【归纳与总结】以上实验说明，碳酸氢钠和碳酸钠溶液都呈　 　性；都能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体。大家认为：发酵粉或碱面能用来蒸馒头、炸油条，是因为　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。
同伴芳芳提出猜想：蒸馒头、炸油条时温度都比较高，会不会是受热后它们都分解了呢？
【设计与实验三】芳芳和同学一起设计方案，并用如图所示的装置进行实验，请你帮她完成实验报告。
实验操作
实验现象
实验结论

加热碳酸氢钠时，试管内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊。
碳酸氢钠受热　 　，有水和二氧化碳气体生成。
加热碳酸钠时，试管内壁和澄清石灰水都没有明显变化。


　 　
【解释与结论】由此可知，芳芳的猜想　 　（填“正确”或“不正确”）。
通过以上实验，小组同学对碳酸氢钠和碳酸钠的性质有了较全面的认识，它们的性质既有相似之处，也有不同之处。同时，对物质的性质往往决定其用途，而物质的用途又反映其性质有了进一步理解。
5.（2020•青海省中考）陈东同学在做“盐酸中和氢氧化钠”的实验时，实验前忘记向氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，导致无法判断中和反应进行的程度，于是他对反应后溶液的酸碱性进行了探究。
【探究目的】确定反应后溶液的酸碱性
【猜想与假设】反应后溶液可能呈碱性，也可能呈　 　，也可能呈　 　。
【实验验证】
实验操作
实验现象
实验结论
取反应后溶液少许，滴加几滴酚酞溶液
　
溶液呈酸性或中性
【继续验证】可以设计多种方案进行验证
实验操作
实验现象
实验结论
方案1：取反应后溶液少许，加入少量氧化铜粉末
若粉末部分或全部溶解，溶液变为蓝色
溶液呈　 　
若粉末不溶解，溶液不变色
溶液呈　 　
方案2：取反应后溶液少许，加入少量　 　
若有气体放出，溶液变为浅绿色
溶液呈酸性，反应的化学方程式是
　 　
若　 　
溶液呈中性
考向二、实验方法探究
近几年中考化学试卷普遍注重联系实际，方法探究实验的试题的素材来源广泛，命题者常以日常学习和生活情景为题材，体现出化学实验的实用性，为高中学习打下坚实的知识和能力的基础。主要考察学生分析问题、解决问题的能力，加大对学生科学思维的考核。
易错警示
1. 不能从材料中获取有效信息；
2. 不能对实验的现象进行多方面的思考；
3. 答题时严谨性不够。
知识拓展
一个完整的实验过程包括：
1.提出问题；
2.猜想假设；
3.查阅资料；
4.实验设计及实施；
5.解释与结论；
6.反思与评价。
其实实验探究的出题目的是注重实验探究过程而不是材料的来源，任何实验探究题都会结合学生学习的知识，只是大家一看到陌生材料就有些恐慌。要想做好实验探究题必须学会从材料中获取有效信息，并能够灵活运用。实验探究对老师和学生的引导就是针对验证性的实验要学会选择不同的方法，针对某方法实验的现象要进行多方面的思考，将可能的因素排除后，才能得到准确的结论，体现了科学研究的严谨性。如：通过实验过程中常见的现象引入探究，考察了学生作出猜想的能力，根据猜想进行实验设计，常常运用科学研究中的控制变量法，即针对某一实验涉及的因素，控制其他因素不变，改变某一因素，从而考察这一因素对实验的影响。
方法技巧
对实验方案评价时一般从以下几个方面入手：
1. 方案在理论上是否科学合理，是否具有严密性；
2.在满足安全性的前提下，操作上是否简单易行；
3.从环境角度考虑，是否会给环境造成污染；
4.从经济角度评价，是否节约试剂、降低成本和提高产品质量。　
跟踪训练
1. 甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点，是一种新型甜味剂，我国是全球最主要的生产国，实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验:
[提出猜想] 甜叶菊苷由什么元素组成?
[进行实验]小晴取适量的甜叶菊苷按图进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置与火焰上方。

（1）[讨论交流]其他同学认为小晴的实验设计不严谨，原因是 。经改进试验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含有碳，氢元素。
（2）[继续探究]为了进步确定其元素组成。利用下图进行实验。(已知:装置中C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳)

①实验前要通一会儿氮气，目的是 。
②A装置中发生反应的化学方程式为 。
（3）[数据记录]4.02g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置增重2.7g， E装置增重8.36g。(产物被完全吸收)
[分析与结论]数据分析: 4.02g 甜叶菊苷中氧元素的质量为________g，由此可以确定甜叶菊苷是由碳，氢，氧元素组成。
（4）[反思评价]若没有F装置，对氧元素质量测定结果的影响是________。 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
2. 某化学兴趣小组的同学向无水乙醇中放入一小块金属钠，观察到有气泡产生。小组同学对这一现象产生了兴趣，进行了如下探究。

（提出问题）无水乙醇和金属钠反应产生的气体是什么？
（查阅资料）⑴无水乙醇(CH3CH2OH)和金属钠反应生成乙醇钠(CH3CH2ONa)和一种初中阶段常见的可燃性气体；
⑵浓硫酸具有较强的吸水性，可用作某些气体的干燥剂；
⑶白色的无水硫酸铜固体遇水后会变成蓝色。
（猜想与假设）猜想一：CO 猜想二：CH4 猜想三：H2
兴趣小组的同学提出上述猜想的理论依据是 。
（设计并实验）兴趣小组同学分成甲乙两组设计实验方案进行探究。
甲组同学设计的实验方案如下：
实验操作
实验现象
实验结论
将反应产生的气体点燃，在火焰上方罩一个干燥的冷烧杯
烧杯内壁有小液滴生成
猜想三成立
乙组同学认为只完成上述实验，猜想二也可能成立。理由是 。并设计了如下实验进一步验证：将反应产生的气体点燃，燃烧产物依次通入A、B装置(如图2)，测得两装置实验前后的质量变化如表。

A装置
B装置
实验前
257.6g
144.2g
实验后
257.8g
144.2g
乙组的同学根据实验数据分析，证明猜想________成立。
（得出结论）无水乙醇与金属钠反应的化学方程式为 。
（实验反思）甲组同学受到乙组同学的启发，认为只需要增加一个实验：再在火焰上方罩个内壁蘸有澄清石灰水的烧杯，观察现象，就能使本组的实验方案更加完善。你认为此方案是否合理________(填“合理”或“不合理”)。
（拓展延伸）要确认该实验过程中所用的乙醇是无水乙醇的实验方法是 。
3. 过氧化钠（Na2O2）是一种淡黄色固体．在一次科技活动中，化学兴趣小组设计了如图1所示的实验，其中A、C是包有过氧化钠的棉花，B是未包过氧化钠的棉花．实验中观察到A、C棉花依次燃烧，B棉花未燃烧．

（1）B棉花起的作用是________．
（2）棉花能燃烧，除了满足棉花是可燃物之外，还需满足________的条件．
（提出问题）上述实验中是如何给棉花提供燃烧条件的？
（查阅资料）
①Na2O2与稀盐酸反应时，生成NaCl、H2O和O2 ．
②在常温下Na2O2与CO2、H2O均能发生化学反应．
③无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色．
（实验设计）经过讨论，小组同学设计用如图2所示装置进行实验探究．
（实验步骤）
①检查整套装置的气密性；
②把相关的试剂放入对应的仪器内；
③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；
④一段时间后，在P处放置一根带火星的木条，观察现象．
（实验现象）
①无水硫酸铜没有变蓝色；
② ；
③ ．
（3）（实验分析）
B装置的作用是 ．
（4）E装置中产生现象的原因是 ．
（5）（实验结论）
①Na2O2和CO2反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件．
②Na2O2和CO2反应过程中伴随能量变化，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件．
（拓展提高）
①Na2O2和CO2反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，学生甲认为生成的固体是NaOH，学生乙认为是Na2CO3，同学们经思考后认为________同学的猜想是错误的，理由是 ．
②写出Na2O2和CO2反应的化学方程式 ．
真题再现
1.（2020•长沙市中考）在学习复分解反应发生的条件后，同学们利用已学知识，对稀硫酸与下表中的四种化合物的溶液之间能否发生反应作出判断，并进行实验验证：
物质
NaOH溶液
NaCl溶液
K2CO3溶液
Ba（NO3）2溶液
能否反应
能
不能
能
能
实验现象
无明显现象
无明显现象
产生气泡
产生白色沉淀
（1）判断NaOH溶液与稀硫酸能发生反应的依据是生成物中有　 　生成。
【提出问题】对于没有明显现象的反应，如何设计实验进行证明？
【设计实验】在老师的指导下，同学们向少量稀硫酸中逐滴加入过量NaOH溶液，并进行了如下分组实验：
组号
操作
实验现象
结论
1
用pH试纸测定实验前后溶液的pH
pH由1变至9
能反应
2
向反应后的溶液中加入适量Ba（NO3）2溶液
溶液产生白色沉淀
不能反应
3
向反应后的溶液中加入适量K2CO3溶液

能反应
（2）若开始时将pH试纸用蒸馏水润湿。则测得的稀硫酸的pH将　 　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）请你判断第2小组同学得出的结论是否正确，并说明理由　 　。
（4）第3小组的实验现象为　 　。
【实验结论】对于无明显现象的反应，我们可以分析比较反应物和生成物的性质，从多个角度设计实验进行证明。
【实验反思】向NaOH溶液中通入少量CO2．再向其中加入　 　，有气泡产生，即可证明NaOH与CO2发生了反应。
【拓展提升】稀硫酸与NaCl溶液不能发生反应，请你设计实验进行证明　 　（写出实验操作与现象）。
2.（2020•福建省中考）欲证明“CO2与NaOH发生了化学反应”，某化学兴趣小组进行以下探究实验（实验装置中夹持仪器已略去）。
【实验1】配制溶液。

（1）用NaOH固体配制20g 20%NaOH溶液，无需用到的玻璃仪器有　 　（填标号）。
A．胶头滴管 B．酒精灯 C．量筒 D．烧杯 E．玻璃棒
【实验2】按如图1所示装置进行实验。
实验前U型管两端液面相平，将NaOH溶液滴入试管中，恢复到室温后，U型管中的液面左高右低。据此，甲同学得出“CO2与NaOH发生了化学反应”的结论。
（2）U型管中液面高度发生变化的原因是　 　。
（3）上述结论的证据不充足，理由是　 　。
【实验3】按图2所示装置进行实验。
查阅资料：i．CaCl2溶液呈中性；ii．CaCl2+2NaOH═Ca（OH）2↓+2NaCl。
实验步骤如下：
①检查装置的气密性，往装置中加入药品；
②关闭K1、K2，将注射器中的NaOH溶液缓缓推入A中；
③A中物质充分作用后，打开K1，B中无色溶液倒吸入A中，A中产生沉淀且溶液显红色；
④关闭K1，打开K2，将注射器活塞向上拉，C中溶液倒吸入A中。
（4）步骤③“产生沉淀”的现象仍不足以证明CO2与NaOH发生了化学反应，理由是
　 　。
（5）步骤④中，若观察到　 　（填现象），证明CO2与NaOH发生了化学反应。CO2与NaOH反应的化学方程式为　 　。
3. （2020南京玄武区一模）近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要原因是燃烧含硫量高的煤及机动车排放的尾气．
【实验目的】验证煤中含有碳元素，检验是否含有硫元素
【查阅资料】
①已知煤完全燃烧后，其中的碳和硫元素基本都转化成二氧化碳和二氧化硫．
②二氧化碳与高锰酸钾不反应．
③二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色（由紫红色变为无色），该反应的化学方程式为：
5SO2+2KMnO4+2H2O═K2SO4+2MnSO4+2X，其中X的化学式是：________．
④二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为：SO2+Ca（OH）2═CaSO3↓+H2O．
根据上述资料，甲、乙同学进行了如下实验探究．
【实验探究】
甲同学进行了如下图所示A、B两个实验：

实验现象为 A中稀高锰酸钾溶液褪色，B中澄清石灰水变浑浊．
由此甲同学认为：煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳，证明煤中含有碳元素和硫元素．
乙同学认为甲同学的方案不合理，于是进行了如下图所示实验（夹持装置略去）：

【结论与反思】
（1）乙同学认为甲同学的实验方案不合理，其理由是： ．
（2）上图C装置的作用是 _．
（3）要证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是： ．
考向三、定量探究
定量探究重点考查学生对化学基本方法、基本知识和基本技能的掌握程度和运用能力。在考查初中化学核心概念并兼顾化学基础知识与理论覆盖率的基础上,将学生化学学科能力的考查放在首要位置,特别是突出考查学生在解决与化学相关的实际问题中分析、概括、归纳、判断、推理的化学思维能力和综合运用化学知识的能力。定量实验是初中化学学科较为难的实验，是一般结合定性实验，除了干扰因素外，还要考虑进行化学定量的计算。
易错警示
1. 不能有效排除干扰项；
2. 计算方法陈旧，不能适应新题型。
知识拓展
定量探究常用计算方法
1. 极值法
2. 差量法
3. 中值法
4. 关系式法
方法技巧
1．认真读题，审清题意，确立探究课题。
2．根据课题，选择合适方法，提取相关化学知识，设计探究方案。
3．根据课题要求，将探究的问题与所学的知识进行整合与提炼，迁移到要解决的问题中来。
跟踪训练
1. 某学习小组准备探究气体的测定和数据处理方法。
【提出问题】利用碳酸钙与稀盐酸反应来测定生成CO2的量。
【实验设计】通过下列两个实验分别测定CO2的质量和体积。

（1）【分析处理】实验一：
① 将小烧杯中的稀盐酸分几次加入到大烧杯中，并不断搅拌，判断反应后盐酸过量的依据是_ 。
②若稀盐酸足量，计算理论上能产生二氧化碳的质量________。（根据化学方程式进行计算）
实验二：
③ 先连接好装置，再________（填操作），然后装好药品，最后将20mL稀盐酸快速推入锥形瓶中。若缓慢推入，则可能造成的后果是 。
④ 实验记录如下（表中数据在相同温度、相同压强条件下测定）：
时间/min
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
注射器读数/mL
60.0
85.0
88.0
89.0
89.5
89.8
89.9
90.0
90.0
90.0
根据以上实验过程和数据综合分析，最终生成CO2的体积是________mL。
（2）【反思与评价】经过分析，下列说法错误的是 。
A. 实验一的操作简单，便于读数
B. 实验一最终得到的数据和通过计算得出的理论值完全相等
C. 实验二在密闭体系内反应，更环保
D. 实验二中若将碳酸钙粉末改成块状的大理石，更安全
2. 水产养殖的速效增氧剂“鱼浮灵”的主要成分是过氧碳酸钠（aNa2CO3·bH2O2）。某化学研究小组对“鱼浮灵”的制备、成分测定及增氧原理进行了如下探究。
（查阅资料）①过氧碳酸钠有Na2CO3和H2O2的双重性质；50℃开始分解。
②过氧碳酸钠在异丙醇（有机溶剂）中的溶解度较低。
（1）Ⅰ.“鱼浮灵”的制备。
实验室用Na2CO3与稳定剂的混合溶液和30%的H2O2溶液反应制备过氧碳酸钠，实验装置如图所示。

反应温度不能超过20℃的原因是 。
（2）反应结束后，停止搅拌，向反应液中加入异丙醇，静置过滤、洗涤、干燥，获得过氧碳酸钠固体。加入异丙醇的目的 。
（3）Ⅱ.“鱼浮灵”的成分测定。
（定性检测）检测过氧碳酸钠溶液中的成分。
请补充完成下列实验报告中的相关内容。
实验序号
实验步骤
实验现象
解释或结论
①
取样，加入 MnO2 粉末，用带火星的木条伸入试管内
木条复燃
反应的化学方程式
________
②
________
________
溶液中含有Na2CO3
（4）（定量研究）测定“鱼浮灵”中过氧碳酸钠的组成。
实验③：称取一定质量的“鱼浮灵”样品于小烧杯中，加适量水溶解，向小烧杯中加入足量 Ba(OH)2 ，溶液，过滤、洗涤、干燥，得到碳酸钡（ BaCO3 ）固体3.94g。
实验④：另称取相同质量的“鱼浮灵”样品于锥形瓶中，加入足量稀硫酸，再逐滴加入高锰酸钾溶液，充分反应，消耗 KMnO4 的质量为1.896g，该反应的原理是：
2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O 。
计算确定过氧碳酸钠（aNa2CO3·bH2O2）的化学式________（写出计算过程）。
（5）Ⅲ.“鱼浮灵”的增氧原理。
研究小组通过测定常温下相同时间内水溶液中溶解氧的变化，探究 CO32−、OH−对H2O2分解速率的影响，设计了对比实验，实验数据记录如下表。
编号
①
②
③
④
⑤
试剂
H2O
4% H2O2溶液
Na2CO3 固体
4% H2O2 溶液
NaOH溶液
4% H2O2 溶液
NaOH溶液
4% H2O2溶液
pH
6.96
6.01
8.14
8.15
9.26
溶解氧（ mg⋅L-1 ）
5.68
6.44
9.11
9.12
10.97
由实验②可知，常温下，过氧化氢水溶液呈________（填“酸性”“中性”或“碱性”）。
（6）过氧碳酸钠可以速效增氧的原理是 。
3. 工业铁红的主要成分是Fe2O3， 还含有少量的FeO、Fe3O4．
为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析．
【资料1】草酸晶体（H2C2O4•3H2O）在浓H2SO4作用下受热分解，化学方程式为：
H2C2O4•3H2O →△浓H2SO4 CO2↑+CO↑+4H2O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是________（填字母编号）．

（2）【问题讨论】用图所示装置进行实验：

实验前应先________．
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是________、________（填字母编号）．
a．浓硫酸       b．澄清的石灰水      c．氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是 ．
（5）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：
①加热前 ． ②停止加热后 ．
（6）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式 ．
（7）【数据分析与计算】【资料2】铁的常见氧化物中铁的质量分数：
铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁的质量分数
77.8%
70.0%
72.4%
称取铁红样品10.0g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数．
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则________＜m＜________．
②实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是________．
【实验评价】
反思1：本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），则测得样品中铁的质量分数会________（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．
反思2：请指出【问题讨论】中实验装置的一个明显缺陷 ．
真题再现
1．小苏打和食盐是厨房中常见物质。现有一包白色固体，可能由碳酸氢钠、氯化钠中的一种或两种物质组成。某科学小组同学展开了系列研究。
（一）定性分析
【实验目的】确定白色固体的组成
【实验方案】：如图1所示：

【实验结论】小明同学经过上述实验得出结论：该白色固体由碳酸氢钠、氯化钠两种物质组成。
（1）步骤①发生反应的化学方程式是　 　；
（2）步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替，如　 　；
（3）科学小组认真研究讨论后认为，此方案不能得出小明同学的结论。一致认为将上述方案中使用的一种试剂进行调换，如仍出现上述现象，则小明同学的结论正确。调换措施是　 　。
（二）定量分析
【实验目的】测定该白色固体中碳酸氢钠的质量分数
【实验方案】该小组利用图2所示的实验装置（固定装置已略去，装置气密性良好）进行实验，每一步反应均完全进行。
（1）首先称取a克该样品放入装置甲中，然后进行有关实验操作，正确的顺序
是　 　（填序号，可重复选择）
a．称量装置丙的质量
b．打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹
c．打开分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞
（2）如果没有装置乙，会造成测定结果　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）；
（3）装置丁的作用是　 　。
（三）拓展交流
经査阅材料：将二氧化碳气体持续通入一定量的氢氧化钠溶液中会先后发生以下两个化学反应：
①2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O ②Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3
小明同学将5g二氧化碳气体通入100g 5%的氢氧化钠溶液中，充分反应后，所得溶液的溶质是　 　
（填化学式）。
2．某纯碱厂生产的某批次碳酸钠产品中可能含有氯化钠杂质。
定性检验
（1））要确定该产品中是否含有杂质氯化钠，你的方法是　
。
定量测定
（2）若利用沉淀法测定该产品中碳酸钠的质量分数，你确定的反应原理是（用化学方程式表示）　 　。
（3）假设你取样的质量为m1，根据你确定的反应原理，你需要通过实验测量沉淀（填化学式）　 　的质量（假设你测得的沉淀的质量为m2）。
（4）请你设计实验方案，获得数据m1、m2，把方案填在下表中。
适用的仪器名称
实验步骤


（5）数据处理：
请用含m1、m2的式子表示所测样品中碳酸钠的质量分数。　 　。
分析讨论
（6）要测定混合物中某成分的含量，可通过化学方法将不易测定的物质转化为易测量的物质。除沉淀法外，还可依据反应（用化学方程式表示）　 　来测定该纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
3．工业烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中含有一种杂质碳酸钠。某科学学习小组同学围绕工业“烧碱”样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。
【原理思路】利用Na2CO3与稀H2SO4反应产生CO2，通过CO2质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算工业“烧碱”样品纯度。
【实验方案】根据以上思路，小科设计的方案是：利用如图甲的装置（固定装置省略），通过测定反应前后整套装置和药品的总质量的减少量确定CO2质量。

（1）小科按该方案进行测定，加入足量稀硫酸充分反应后，发现最终测得碳酸钠的质量明显偏低。你认为导致测得的“碳酸钠”的质量明显偏低的原因是　 　；
【方案改进】为减少误差，小组同学经讨论，对小科方案进行改进，设计了如图乙的实验方案（固定装置省略）。通过测定反应前后D质量的变化。
（2）图乙B装置中样品在与足量稀硫酸反应前和停止反应后，都要鼓入足量的空气，在反应前通空气时，a、b、c三个弹簧夹的控制方法是　 　。
（3）若撤去图乙中的A和E装置，则测得工业“烧碱”的纯度将　 　（选填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
（4）按改进后的图乙实验方案进行实验，发现测得的工业“烧碱”的纯度明显偏高，从实验操作上分析产生上述结果的原因是　 　（写出一种即可）。
4．某工业铁红（Fe2O3）样品中可能混有一种黑色的金属氧化物杂质。根据工业制取铁红分析，该杂质可能是FeO或CuO，兴趣小组同学为探究样品中是否含有杂质及杂质的成分，进行如下实验。

（1）甲组同学分别取质量相等的样品和Fe2O3，加入试管Ⅰ、Ⅱ中，然后加入等体积稀硫酸进行如图对照实验，并得出结论：样品中不含杂质，你认为该结论　 　（填“合理”或“不合理”。）
（2）乙组同学按下列步骤进行实验：
收集资料
①上述三种氧化物在加热条件下，都能与氢气反应得到相应的金属单质和水。
②三种氧化物中氧元素的质量分数由大到小的顺序为　 　。
③铁粉中混有少量铜时，难以从金属颜色确定是否含有金属铜。
设计方案进行实验
乙组同学用如下图装置进行实验（碱石灰是氧化钙与氢氧化钠固体混合物）。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→F→　　→　　→　　→B，检查装置气密性后，向各装置中加入药品，装置F中试剂X是　 　溶液，装置C的作用是　 。
②下列实验操作步骤的合理顺序是　 　（填写操作编号）。
a．加热装置D中反应管 b．检验H2的纯度
c．打开装置A中分液漏斗活塞，向圆底烧瓶中加入稀盐酸
③该实验处理尾气的方法是　 　。
实验分析与结论
乙组同学的两次实验数据如表：（两次实验工业铁红均与氢气完全反应）
实验编号
加入装置D中工业铁红的质量（g）
实验后装置E的增重（g）
1
8.0
2.6
2
16.0
5.2
①分析数据，你的实验结论是　 　。
②请帮助乙组同学设计实验方案确认该样品中杂质的成分　
。
（写出操作、现象和结论，若该样品中不含杂质本题不必作答）