【正文】 專題十七 科學(xué)探究題 中考化學(xué) (廣西專用 ) 1.(2022廣西賀州 ,29,9分 )現(xiàn)有一包黑色固體粉末 ,可能含有炭粉、 CuO、 Fe3O4中的兩種或者三 種 ,某化學(xué)興趣小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究其成分。 (1)提出問(wèn)題 :該黑色固體粉末成分是什么 ? (2)作出猜想 : 猜想一 :混合固體是炭粉、 CuO 猜想二 :混合固體是炭粉、 Fe3O4 猜想三 :混合固體是 猜想四 :混合固體是炭粉、 CuO、 Fe3O4 (3)查閱資料 :Fe3O4為黑色粉末 ,能與鹽酸反應(yīng) ,含有 Fe3+的鹽溶液遇到 KSCN(硫氰化鉀 )溶液時(shí) 變成紅色 ,Fe(OH)2是一種白色沉淀。 (4)實(shí)驗(yàn)探究 :取一定量的固體于試管中 ,加足量的鹽酸 ,充分反應(yīng)后有部分固體溶解 ,過(guò)濾 ,得到 濾液 A,并對(duì)濾液 A的成分進(jìn)行如下探究 : 好題精練 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 步驟一 :取一定量濾液 A于試管中 ,加入足量的鐵粉 無(wú)紅色固體析出 該固體物質(zhì)一定沒(méi)有 步驟二 :又取一定量的濾液 A于試管中 ,加入少量的 KSCN(硫氰化鉀 )溶液 溶液變成紅色 濾液 A中一定含有的物質(zhì)是 步驟三 :再取一定量的濾液 A于試管中 ,加入足量的 NaOH溶液 有紅褐色沉淀生成 ,同時(shí)還有少量的白色沉淀生成 ,白色沉淀迅速變成灰綠色 ,最后變成紅褐色 濾液 A中還一定含有的物質(zhì)是 (5)討論交流 : ① 通過(guò)以上實(shí)驗(yàn) ,猜想 成立。 ②寫出 Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 : 。 ③ Fe3O4與鹽酸反應(yīng)時(shí)元素的化合價(jià)沒(méi)有改變 ,請(qǐng)大家推斷 Fe3O4中鐵元素的化合價(jià)為 。 (6)拓展 :請(qǐng)寫出同種元素顯不同化合價(jià)的一種鹽 (寫化學(xué)式 )。 答案 (2)CuO、 Fe3O4 (4)CuO FeCl3 FeCl2 (5)① 二 ② Fe3O4+8HCl? 2FeCl3+FeCl2+4H2O ③ + +3 (6)NH4NO3(合理即可 ) 解析 (2)一包黑色固體粉末 ,可能含有炭粉、 CuO、 Fe3O4中的兩種或者三種 ,其可能組合有四 種 :① 炭粉、 CuO,② 炭粉、 Fe3O4,③ CuO、 Fe3O4,④ 炭粉、 CuO、 Fe3O4,故猜想三應(yīng)為 CuO、 Fe3O4。 (4)向?yàn)V液 A中加入足量的鐵粉 ,無(wú)紅色固體析出 ,則濾液 A中不存在 Cu2+,固體物質(zhì)一定沒(méi) 有 CuO。向?yàn)V液 A中加入少量 KSCN(硫氰化鉀 )溶液 ,溶液變紅 ,根據(jù)所提供資料可知 ,濾液 A中存 在 Fe3+,說(shuō)明濾液 A一定含有 FeCl3。向?yàn)V液 A中加入足量的 NaOH溶液 ,有紅褐色沉淀生成 ,說(shuō)明濾 液 A中存在 Fe3+,有少量白色沉淀生成 ,白色沉淀迅速變成灰綠色 ,最后變成紅褐色 ,則濾液 A中 存在 Fe2+,分析可知濾液 A中一定含有 FeCl FeCl2。 (5)① 分析以上可知 ,該黑色粉末一定含有 Fe3O4,一定不含 CuO,故猜想二成立。② Fe3O4和鹽酸能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成鹽和水 ,反應(yīng)方程 式為 Fe3O4+8HCl? 2FeCl3+FeCl2+4H2O。③ 根據(jù)以上分析 ,濾液 A中存在 Fe2+、 Fe3+,則 Fe3O4中 鐵元素的化合價(jià)為 + +3。 2.(2022福建 ,15,16分 )某研究小組對(duì)過(guò)氧化氫溶液制取氧氣進(jìn)行如下探究。 實(shí)驗(yàn)一 氧氣制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn) (1)現(xiàn)有如下裝置 : ? ① 實(shí)驗(yàn)室用過(guò)氧化氫溶液制氧氣的化學(xué)方程式為 ,應(yīng)選 擇的發(fā)生裝置和收集裝置分別是 (填標(biāo)號(hào) ,下同 )和 。 ②檢查 B裝置氣密性的操作是 。 ③用收集的氧氣進(jìn)行“鐵絲在氧氣中燃燒”的實(shí)驗(yàn) ,觀察到的現(xiàn)象是 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 實(shí)驗(yàn)二 探究 H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶液 pH、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 (2)設(shè)計(jì)如下表實(shí)驗(yàn)方案 : 實(shí)驗(yàn)序號(hào) H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% pH 溫度 /℃ 每分鐘氣泡數(shù) 1 30 5 20 2 30 6 20 3 30 11 20 4 15 11 30 5 a 11 b ① 實(shí)驗(yàn) 1~3的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖? 。 ② a= 。b= 。 實(shí)驗(yàn)三 探究制取氧氣的適宜催化劑 (3)實(shí)驗(yàn)方案如下 : Ⅰ .用 MnO CuO、 Fe2O Cr2O3四種催化劑分別與海藻酸鈉溶液混合 ,滴入氯化鈣溶液制成 含等質(zhì)量催化劑、大小相同的海藻酸鈉微球 ,備用。 Ⅱ .取 30粒含 MnO2的海藻酸鈉微球 ,采用圖 1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改用其他三種微球 ,分別重復(fù)上述 實(shí)驗(yàn) ,得到圖 2的錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線圖。 ? 圖 1 ? 圖 2 ① 每次實(shí)驗(yàn)時(shí) ,海藻酸鈉微球數(shù)應(yīng)相同的原因是 。 ②用含 MnO2的海藻酸鈉微球進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ,60 s時(shí)壓強(qiáng)瞬間回落 ,其原因是 。 ③從實(shí)驗(yàn)曲線看 ,催化效果較好、反應(yīng)溫和的催化劑是 。 答案 (1)① 2H2O2? 2H2O+O2↑ B D或 E ② 用止水夾夾住橡膠管 ,往長(zhǎng)頸漏斗中加水形成一段水柱 ,觀察水柱是否變化 (或其他合理答 案 ) ③ 火星四射 ,生成黑色固體 3Fe+2O2? Fe3O4 (2)① 探究溶液 pH對(duì)反應(yīng)速率的影響 (或其他合理答案 ) ② 15 20(或 30 30) (3)① 確保催化劑用量一致 (或其他合理答案 ) ② 產(chǎn)氣速率過(guò)快 ,導(dǎo)致氣壓過(guò)大 ,橡皮塞被彈出 (或其他合理答案 ) ③ CuO 解析 (1)① 用過(guò)氧化氫溶液制取氧氣 ,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2H2O2? 2H2O+O2↑。過(guò) 氧化氫溶液是液體 ,二氧化錳是固體 ,反應(yīng)無(wú)需加熱 ,故應(yīng)選用固液常溫型發(fā)生裝置 B。氧氣密度 比空氣大且不易溶于水 ,故可用向上排空氣法或排水法收集。②可以用止水夾夾住橡膠管 ,往 長(zhǎng)頸漏斗中加水 ,形成一段水柱 ,若水柱高度不變說(shuō)明裝置氣密性良好。③鐵絲在氧氣中劇烈 燃燒 ,火星四射 ,放出大量的熱 ,生成黑色固體 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3Fe+2O2? Fe3O4。 (2)① 由表格數(shù)據(jù)可知 ,實(shí)驗(yàn) 3中過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度都相同 ,只有 pH不同 ,故這三 個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是探究溶液的 pH對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。②對(duì)比實(shí)驗(yàn)中只能存在一個(gè)變量 ,故 當(dāng) a=15時(shí) ,b=20。當(dāng) a=30時(shí) ,b=30。 (3)① 海藻酸鈉微球數(shù)相同是為了使催化劑用量一致 ,便于進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。②有可能是生成氣 體的速率過(guò)快 ,導(dǎo)致容器里的氣壓過(guò)大 ,使橡皮塞被彈出 ,壓強(qiáng)瞬間回落。③從實(shí)驗(yàn)曲線看 ,催 化效果較好、反應(yīng)溫和的催化劑是氧化銅。 3.(2022江西 ,22,8分 )興趣小組利用提供的試劑 :稀硫酸、澄清石灰水、氯化鈉溶液、硫酸銅溶 液和紫色石蕊溶液 ,探究酸堿鹽的性質(zhì)。小清同學(xué)將氯化鈉溶液加入到稀硫酸中沒(méi)有觀察到 明顯現(xiàn)象 ,而將混合溶液加熱一段時(shí)間后 ,意外地聞到刺激性氣味。 ? 【 提出問(wèn)題 】 刺激性氣味的氣體是什么 ? 【 猜想與假設(shè) 】 猜想 1:可能是二氧化硫 。猜想 2:可能是氯化氫 。猜想 3:可能是氨氣。 大家討論后認(rèn)為猜想 3不合理 ,依據(jù)是 。 【 查閱資料 】 SO2和 CO2的化學(xué)性質(zhì)相似 ,都能使澄清石灰水變渾濁。 寫出二氧化硫和氫氧化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式 : 。 【 實(shí)驗(yàn)探究 】 如圖所示 ,小誠(chéng)將產(chǎn)生的氣體通入紫色石蕊溶液中 ,觀察到 ,于是他認(rèn)為猜想 2正確。 【 評(píng)價(jià)與改進(jìn) 】 小煜認(rèn)為小誠(chéng)的結(jié)論不科學(xué) ,于是他利用提供的試劑通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了猜想 2正 確。 【 結(jié)論 】 加熱氯化鈉與硫酸的混合溶液得到的氣體是氯化氫。 【 拓展應(yīng)用 】 實(shí)驗(yàn)室可用氯化鈉和硫酸反應(yīng)制取氯化氫氣體 ,已知氯化氫氣體極易溶于水。 請(qǐng)推測(cè)實(shí)驗(yàn)室制取氯化氫氣體最適宜的方法為 (填序號(hào) )。 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 如圖所示 ,將產(chǎn)生的氣體 答案 【 猜想與假設(shè) 】 質(zhì)量守恒定律 (或反應(yīng)物中無(wú)氮元素等 ) 【 查閱資料 】 Ca(OH)2+SO2? CaSO3↓+H2O 【 實(shí)驗(yàn)探究 】 溶液由紫色變紅色 (或溶液變紅 ) 【 評(píng)價(jià)與改進(jìn) 】 通入澄清石灰水中 無(wú)明顯現(xiàn)象 (或不出現(xiàn)白色沉淀 ) 【 拓展應(yīng)用 】 C 解析 【 猜想與假設(shè) 】 將氯化鈉與稀硫酸的混合溶液加熱一段時(shí)間后產(chǎn)生了刺激性氣味的 氣體 ,由于反應(yīng)物中不存在氮元素 ,故不可能是氨氣 ,猜想 3錯(cuò)誤。 【 查閱資料 】 二氧化硫與氫氧化鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀和水 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Ca(OH)2 +SO2? CaSO3↓+H2O。 【 實(shí)驗(yàn)探究 】 猜想 2是氯化氫氣體 ,因此將其通入紫色石蕊溶液中 ,溶液變紅色。 【 評(píng)價(jià)與改進(jìn) 】 如果產(chǎn)生的氣體是氯化氫 ,則將其通入澄清石灰水中 ,石灰水不會(huì)變渾濁 ,此現(xiàn) 象可以證明該氣體不是二氧化硫 ,間接地證明猜想 2正確。 【 拓展應(yīng)用 】 由于氯化氫極易溶于水 ,為了避免生成的氣體溶于水 ,實(shí)驗(yàn)室最好采用加熱固體 氯化鈉與濃硫酸的方法制取氯化氫氣體 ,因此選 C。 難點(diǎn)突破 二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁 ,因此將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰 水后如果沒(méi)有渾濁現(xiàn)象 ,說(shuō)明該氣體不是二氧化硫 ,猜想 1不正確 ,從而間接地證明了猜想 2正確。 4.(2022山西 ,29,9分 )化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一定量的廢液 ,經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理可有效防止水體 污染。在一次實(shí)驗(yàn)課上 ,興趣小組的同學(xué)們完成了 NaOH溶液和 Na2CO3溶液的鑒別 ,并對(duì)廢液 成分展開(kāi)探究。 活動(dòng)一 通過(guò)小組合作 ,同學(xué)們完成了下圖所示的三組小實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中生成白色沉淀的化學(xué)方程式是 (寫一個(gè) )。 ? 活動(dòng)二 小雪將六支試管中的剩余物倒入一個(gè)潔凈的大燒杯中 (如下圖 ),充分?jǐn)嚢琛㈧o置 ,觀察到杯內(nèi) 上層是無(wú)色溶液 ,下層有白色沉淀。由此可以確定 :上層溶液中一定不含有的離子是 以及一定含有的離子。小組同學(xué)對(duì)上層溶液中 還可能 含有的離子進(jìn)行了如下探究。 ? 【 提出問(wèn)題 】 上層溶液中 還可能 含有什么離子 ? 【 猜想與假設(shè) 】 上層溶液中 還可能 含有 OH、 C? 、 Ca2+中的一種或幾種。 【 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 】 23O?實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 方案一 ① 取少量溶液于試管中 ,滴加無(wú) 色酚酞溶液 ②繼續(xù)滴加稀鹽酸 ① 溶液變紅 ②產(chǎn)生氣泡 ① 有 OH ② 有 C? 、無(wú) Ca2+ 方案二 取少量溶液于試管中, (指示劑除外 ) ① ② ① 有 C? 、 無(wú) Ca2+ ② 有 OH 23O?23O ?【 反思與評(píng)價(jià) 】 (1)小明同學(xué)對(duì)方案一提出質(zhì)疑 ,他的理由是 。 (2)經(jīng)過(guò)綜合分析 ,最終確定上層溶液中肯定存在的離子有 。 (3)將燒杯內(nèi)物質(zhì)過(guò)濾 ,濾渣回收 ,向?yàn)V液中加入適量 進(jìn)行處理后再排放。 答案 活動(dòng)一 :Ca(OH)2+Na2CO3? CaCO3↓+2NaOH(或 CaCl2+Na2CO3? CaCO3↓+2NaCl) 活動(dòng)二 :H+(或氫離子 ) 【 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 】 滴加過(guò)量的 BaCl2溶液 ,靜置 ,繼續(xù)滴加 CuSO4溶液 [或滴加過(guò)量的 Ca(NO3)2溶液 ,靜 置 ,繼續(xù)滴加 FeCl3溶液 ](合理即可 ) ① 產(chǎn)生白色沉淀 ②產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 (或產(chǎn)生紅褐色沉淀 )(合理即可 ) 【 反思與評(píng)價(jià) 】 (1)溶液中有 C? (或 Na2CO3)也會(huì)使酚酞變紅 ,無(wú)法判斷是否含 OH[或溶液中 有 C? (或 Na2CO3),溶液也顯堿性 ,無(wú)法判斷是否含 OH](合理即可 ) (2)Na+、 Cl、 OH、 C? (或鈉離子、氯離子、氫氧根離子、碳酸根離子 ) (3)稀硫酸 (或稀鹽酸 /酸 )(合理即可 ) 23O?23O?23O?解析 活動(dòng)一 :氫氧化鈣溶液與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀 ,氯化鈣溶液與碳酸鈉溶 液反應(yīng)也生成碳酸鈣白色沉淀 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為 Ca(OH)2+Na2CO3? CaCO3↓+2NaOH、 Na2C