第５講 科學探究

課時1 基本化學實驗技能

[重難點突破#8226;易混易錯點剖析]

1． 常用儀器及分類 根據儀器的主要用途可分為以下幾類：① 加熱類，如能直接受熱的有試管、蒸發皿、燃燒匙，間接受熱的有燒杯、燒瓶等.② 計量類，如托盤天平、量筒.③ 取存類，如固體常存放在廣口瓶中，一般用藥匙取用，塊狀固體也可用鑷子夾取，液體常存放在細口瓶或滴瓶中，取少量液體或逐滴加入液體時常用膠頭滴管，氣體可暫時存放在集氣瓶中，難溶于水的氣體還可存放在貯氣瓶中.④ 其他儀器，如漏斗、玻璃棒，經常使用在過濾和轉移液體等操作中.不了解儀器的性能和特點，不熟悉儀器的用途、使用方法，將導致不能順利完成實驗或解題錯誤.

2． 實驗基本操作及誤差分析 中考對化學實驗基本操作的考查包括：① 固體和液體的取用.② 用過濾、蒸發的方法對混合物進行分離.③ 配制一定溶質質量分數的溶液.④ 儀器的連接及裝置氣密性的檢查.⑤ 氧氣、二氧化碳、氫氣等氣體的制取.新課程下的中考是將基本操作融入具體的實驗中，要求對實驗操作的正確性和規范性作出判斷，對錯誤操作所造成的事故和后果以及對實驗誤差進行分析等.使用量筒、天平時操作不規范，pH試紙使用不正確，實驗操作步驟的先后順序有誤，藥品選用不合理等，都會導致答題差錯.

3． 藥品的保存和應急事故處理方法 藥品的保管方法是由物質性質決定的：① 易氧化的藥品，如白磷、活潑金屬鈉等需隔絕空氣保存.② 易吸水、揮發、潮解及易吸收空氣中二氧化碳的藥品，如濃硫酸、濃鹽酸、氫氧化鈉固體和熟石灰等都需要密封保存.藥品使用及事故的處理包括：① 使用藥品時的“三不”；② 取用藥品的量；③ 用剩藥品的處理；④ 常見意外事故的處理，如碰倒酒精燈導致酒精在桌上燃燒，應用濕抹布撲蓋，濃酸、濃堿沾到衣服或皮膚上應立即用水沖洗等.

[典型例題研析]

例1 （2007#8226;長沙）請根據下列實驗要求填空.（1） 量取4.5 mL溶液，需要一種合適的玻璃儀器是__________.（2） 吸取和滴加少量液體時所用的儀器是__________.（3） 讀取量筒內液體體積時視線應__________.

【研析】量取一定體積的液體時，應根據所量液體體積與所用量器量程相近的原則，選用不同規格的量筒或移液管，以盡量減小誤差.為減小誤差，正確讀數特別重要，仰視讀數會使讀出值偏小，俯視讀數則會造成讀出值偏大.

答案：（1） 5 mL量筒 （2） 膠頭滴管 （3） 與液體凹液面的最低處保持水平

例2 （2007#8226;連云港）根據下列實驗示意圖回答相關問題.

（1） 圖A中的操作錯誤是__________.（2） 用圖B的方法測定空氣中氧氣的體積分數結果偏低，其原因是__________，改進的措施是__________.（3） 圖C稱量氫氧化鈉固體的方法有__________處錯誤.

【研析】濃硫酸溶于水時會放出大量的熱，攪拌能加速熱量的散發，防止液體局部過熱.木炭在盛有空氣的密閉容器中燃燒，并不能將其中的氧氣消耗完全，且生成的二氧化碳也不易完全被水吸收.被稱量的物質應將放在天平的左盤，對于易潮解且具有強腐蝕性的氫氧化鈉固體，必須放在玻璃容器中稱量.掌握物質性質，熟知實驗原理既是判斷實驗操作是否正確規范的重要基礎，也是對實驗誤差進行有效分析的必要前提.

答案：（1） 沒有用玻璃棒攪拌 （2） 生成的二氧化碳氣體不易完全溶于水 將木炭換成紅磷或將水槽中的水換成氫氧化鈉溶液 （3） 2

[2008年中考預測訓練]

1． 下列儀器中，不能在酒精燈火焰上直接加熱的是（）.

A． 燒杯 B． 試管 C． 蒸發皿 D． 燃燒匙

2． 下列實驗操作正確的是（）.

A． 加熱試管中的溶液時，拇指按在試管夾的短柄處

B． 配制10％的硫酸溶液時，在100 mL量筒中加濃硫酸至10 mL，再加水至100 mL

C． 用膠頭滴管吸取燒堿溶液時，在滴管伸入溶液前，要先捏緊膠頭

D． 過濾食鹽水時，玻璃棒末端要靠在單層濾紙處

3． 你認為下列實驗測得的數據不合理的是（）.

A． 用廣泛pH試紙測得某河水的pH為6.24

B． 用托盤天平稱得氧化銅粉末的質量為11. 5 g

C． 用10 mL量筒量取8.5 mL某溶液

D．測得某粗鹽中氯化鈉的質量分數為90.5%

4． （原創題）化學實驗基本操作是正確、快速、安全進行實驗和獲得可靠實驗結果的重要保證.下列有關化學實驗操作不正確的是（）.

A. 給試管加熱時，應先擦干試管外壁的水

B. 連接玻璃管和膠皮管時，應先用水將玻璃管口濕潤

C. 膠頭滴管和滴瓶上的滴管使用后都必須立即用水沖凈

D. 實驗完畢時，用剩的藥品不能丟棄，應及時放回原瓶

5． 實驗室欲配制1 000 g4%的氫氧化鈉溶液，步驟如下.

（1） 計算：需氫氧化鈉固體__________g，水__________mL（水的密度是1 g/cm3）.

（2） 稱量：用質量為23.1 g的燒杯作為稱量容器，在托盤天平上稱取氫氧化鈉固體時，盛有氫氧化鈉固體的燒杯應放在__________盤.在下表所列的砝碼中，選出所需砝碼（打“√”表示選用）.

并在右圖標尺中選出能正確表示游碼位置的選項__________（填字母）.

（3） 溶解：將氫氧化鈉固體溶于水，用__________攪拌，使氫氧化鈉全部溶解，冷卻至室溫.

（4） 把配好的溶液裝入試劑瓶，蓋好瓶蓋并貼上標簽放入試劑柜中.

6． （原創題）用氯化鈉固體和蒸餾水配制50 g5%的NaCl溶液.

（1） 上圖所示儀器在實驗時無需使用的是（填名稱）__________.

（2） 要完成實驗，還缺少的一種玻璃儀器是__________，它的作用為__________.

（3） 在稱量氯化鈉固體的過程中，若發現指針向右偏轉，這時應該進行的操作是__________.

課時2常見氣體的制取和凈化

[重難點突破#8226;易混易錯點剖析]

1． 實驗室制取氣體的思路 （1） 掌握選用藥品及反應的一般原則：反應速率適中，便于控制；反應條件簡單，易于實施；藥品來源廣泛，易于獲得；反應無污染或很少污染，利于環保.（2） 根據反應物的狀態和反應條件確定氣體的發生裝置，根據氣體的水溶性和密度來確定氣體的收集方法及裝置.驗證氣體的重要依據是氣體的特性.

2． 實驗室制取O2、CO2和H2的原理和檢驗方法

在解答制取氣體的試題時，首先必須審清題意，明確要求，尤其是一些細節要求，然后再從反應原理、裝置和操作原理等方面，針對具體問題進行分析和解答.

3． 氣體凈化 除氣體中雜質最常用的方法是使氣體通過盛有特定液體的洗氣裝置，如果氣體中混有多種雜質氣體，可以連續通過多個盛有不同液體的洗氣瓶，這時應對除雜的順序進行周密考慮和合理安排.如H2中混有氯化氫和水蒸氣時應將氣體依次通過盛有NaOH溶液和濃H2SO4的洗氣瓶（必須最后除水蒸氣）.有時還會采用其他一些特定裝置對雜質氣體進行處理，如將混合氣體通過盛有灼熱銅網的玻璃管，可除去混合氣體中的O2.在解答這類問題時，要從整體出發，合理安排實驗的各個環節，當既要驗證又要去除雜質時，應“先驗后除”，當水蒸氣與其他雜質并存時，應“先除后干”.

[典型例題研析]

例題 （2007#8226;廈門）某同學用下頁圖裝置制氧氣.

（1） 用高錳酸鉀制取和收集氧氣的裝置應選用__________（填序號）；用雙氧水和二氧化錳制取和收集干燥氧氣的裝置應選用__________（填序號）.

（2） 檢查裝置①氣密性的方法是__________.

（3） 裝置②試管口要略向下傾斜的原因是__________.

（4） 若用裝置④收集的氧氣不純，其原因可能是：①__________；②__________.

【研析】用高錳酸鉀和雙氧水制取氧氣，由于反應物的狀態和條件不同，故所選用的氣體發生裝置必然不同.為了收集到干燥的氧氣，既要設法除去氧氣中的水蒸氣，又要注意選擇恰當的收集方法減少氧氣與水的接觸.不同的裝置，檢查氣密性的方法不同，但其基本原理都與壓強有關.固體物質表面通常都有濕存水，加熱時會變成水蒸氣.

答案：（1） ②④或②⑤ ①③⑤ （2） 用彈簧夾夾緊橡皮管，向長頸漏斗中注入水至長頸漏斗下端管口浸沒液面以下，繼續加水，然后觀察長頸漏斗管中的液面高度是否變化，如果液面不下降，則說明氣密性好（其他敘述合理也可） （3） 防止冷凝水倒流使試管炸裂 （4） ① 過早收集，沒等導管口有連續且均勻的氣泡冒出就開始收集 ② 收集前集氣瓶中的水沒有裝滿，留有氣泡

[2008年中考預測訓練]

1． 下列氣體中，只能用向上排空氣法收集的是（）.

A． 氧氣 B． 氫氣

C． 二氧化碳 D． 一氧化碳

2． 有三瓶無色無味的氣體，分別是氧氣、空氣、二氧化碳，區別它們最簡單的方法是（）.

A． 測定氣體的密度B． 伸入燃著的木條

C． 滴入澄清石灰水，振蕩D． 滴入紫色石蕊溶液，振蕩

3． 以下各種尾氣吸收裝置中，不適合于吸收極易溶于水的氣體，且易產生倒吸（溶液進入氣體發生裝置中）的是（）.

4． 常溫下NO是一種無色、難溶于水的氣體，密度比空氣略大，在空氣中能與氧氣迅速反應生成紅棕色的NO2氣體（2NO+O2=2NO2）.為了收集純凈的NO氣體，利用右圖所示儀器Ⅰ、Ⅱ，用膠管將__________（填導管口字母）與c相連組成收集裝置.收集時，應先在Ⅰ中__________.

5． 為了制備少量的氧氣，某實驗小組分三個階段開展了一系列的工作.

第一階段：查閱文獻資料，獲得了下列信息：雙氧水、氯酸鉀、高錳酸鉀等物質，在一定的條件下分解都可以產生氧氣.其中雙氧水溶液價格最低，在常溫下就能夠分解放出氧氣，該過程無副產物；氯酸鉀價格較高，分解較困難，且常伴有副產物；高錳酸鉀價格較高，加熱即可快速分解.二氧化錳能加速上述三種物質的分解.

根據上述信息，選擇雙氧水溶液和二氧化錳混合制備氧氣.

第二階段：到實驗室準備實驗用品，安裝實驗儀器，進行制備實驗.可供選擇的實驗裝置如下.

第三階段：實驗完畢，洗刷實驗儀器，整理實驗用品.

（1） 要制取一瓶氧氣，你認為應選擇的實驗裝置是__________（填寫字母代號），組裝好實驗裝置后應首先進行__________.

（2） 有氣體產生的化學反應在有限空間里發生時，如果反應過快易引起爆炸，你認為可以采取哪些措施預防爆炸？（列舉2條）

（3） 回顧整個工作過程，你認為在準備工作階段除應考慮藥品的價格、制氧反應的難易、制氧過程的安全性等問題外，還應考慮哪些問題？（至少列舉2條）

6． （原創題）根據下圖所示的實驗裝置回答問題.

（1） 小紅選用乙裝置制取某種氣體并用丙裝置進行收集.寫出制取該氣體的化學方程式：__________，說明用丙裝置收集該氣體的方法：__________.

（2） 小明在分析銅制品表面的銅綠時，選用上述裝置做銅綠分解以及檢驗分解產物的實驗，實驗時裝置導管口的連接順序是（用導管口的序號表示）__________.根據需要從下表中選擇適當空格，按上述裝置連接的先后順序填寫所用藥品、現象和結論.

課時3 物質的檢驗、鑒別、制備和提純

[重難點突破#8226;易混易錯點剖析]

1． 物質的檢驗和鑒別 鑒別物質的依據是物質的性質，尤其是物質的一些特殊性質.采取“先用物理方法，后用化學方法”的原則，可簡化鑒別物質的步驟和操作.對酸性溶液、堿性溶液、碳酸鹽以及硬水、軟水、淀粉、蛋白質等物質的檢驗和鑒別是中考的熱點.解答檢驗和鑒別題時應注意：① 先取樣，后操作，不能在原瓶中進行檢驗或鑒別；② 先現象，后結論，即先說明實驗現象，然后再作出判斷，得出結論.

2． 物質的制備 應根據物質的性質并利用物質間相互轉化的規律，選擇合適的試劑和合理的反應條件.確定制備物質方案的原則：原理簡明，步驟簡捷，裝置簡單，操作安全，原料易得，轉化率高，過程對環境無污染或污染少等.

3． 物質的提純 除雜應遵循的基本原則：① 不增，即不引進新的雜質；② 不減，即不能將主要物質轉變成其他物質；③ 易分，即雜質易與主要成分分離.進行物質提純時，要重點分析主要成分和雜質的性質差異，先考慮能否采用溶解、過濾等方法，再考慮加試劑進行轉化的方法.主要是將雜質轉化成易與主要成分分離的沉淀或氣體等，有時也可以將主要物質先轉化成其他物質，然后再進行恢復還原.顧此失彼是同學們解題易犯的錯誤，如在除去雜質的同時，引入新雜質或消耗了主要成分.

[典型例題研析]

例題 （2007#8226;上海）鑒別物質時通常先用物理方法，后用化學方法.現需鑒別三包失去標簽的白色固體粉末，它們可能是CaCO3、Na2CO3和Na2SO4，請按下表完成實驗設計.

【研析】利用物理性質和化學性質的差異對物質進行鑒別.常用的物理方法有觀察顏色、聞氣味和檢測密度、溶解性等，化學方法則要根據物質的組成差異，利用物質的化學性質，選擇相應的試劑來進行.

答案：

[2008年中考預測訓練]

1． 在一次實驗室開放日活動中，小剛同學取出一無色溶液，向其中滴加酚酞溶液后變成紅色.小剛同學作出的下列結論中正確的是（）.

A． 該溶液能使石蕊溶液變成藍色B． 該溶液的pH小于7

C． 該溶液一定是堿的溶液 D． 該溶液顯酸性

2． 下列除去雜質的方法中，錯誤的是（）.

3． 下列實驗設計不能達到實驗目的的是（）.

A． 除去水中的一些懸浮物（加明礬、攪拌、過濾）

B． 除去氫氧化鈉固體在空氣中變質而產生的雜質（加入適量的稀鹽酸、蒸發）

C． 除去氧氣中混有的少量水蒸氣（將氣體通過氫氧化鈉固體）

D． 除去鐵釘上的鐵銹（加適量的稀硫酸、洗滌、干燥）

4． 下列試劑中，能把KOH溶液、稀硫酸、CaCl2溶液一次鑒別出來的是（）.

A. KCl溶液B. K2CO3溶液C. NaNO3溶液D. 稀鹽酸

5． 現有已失去標簽的氯化鈉溶液和稀鹽酸兩瓶無色溶液.某化學探究小組打算用物理和化學兩種方法加以區別.

（1） 化學方法 在不選用酸堿指示劑、pH試紙的情況下，按表中方法1（示例）填寫.所選試劑須屬于不同物質類別（單質、氧化物、酸、堿、鹽、有機物等）.

（2） 物理方法 小王同學用酒精燈和玻璃棒就把這兩種無色溶液區分開了.請你猜測一下他的做法：操作方法：__________；判斷方法：__________.

6． （原創題）現有三瓶失去標簽的無色溶液，分別是稀硫酸、石灰水和食鹽水.請鑒別這三瓶無色溶液并完成下表.

7． （原創題）某工廠的廢水中只含氯化鈣和少量鹽酸，某課外活動小組以此作為課題，進行如下研究，請你一起參與.

（1） 測定廢水pH的操作步驟為__________.

（2） 提取純凈的氯化鈣固體.方案1：以石灰水為試劑.向廢水中逐滴加入飽和石灰水，當觀察到__________時，停止滴入石灰水，過濾后取濾渣加適量__________，接著進行的操作應該是__________.方案2：以石灰石為試劑.說明你所設計的實驗方案：__________.

課時4 科學探究

[重難點突破#8226;易混易錯點剖析]

1． 科學探究題考查的內容 （1） 能從日常生活、生產等現象發現問題，并能比較清楚地表達所發現的問題；（2） 根據已有的知識和經驗，對問題的可能答案作出合理猜想或假設；（3） 能設計實驗方案對猜想或假設進行論證和實驗；（4） 對獲得的事實和證據進行加工、整理，通過分析、推理和判斷，得出有關結論，并以文字、圖表等形式進行表達.

2． 科學探究題的應試策略 在解答科學探究題時易失分的原因除了對化學基礎知識和基本技能的理解不到位以及不能靈活運用外，通常還存在著如下原因：一是面對陌生的試題情境和設問，心理承受能力差，不能耐心仔細地審題而思維受阻；二是語言表達能力欠缺.同學們應克服畏難情緒，認真細心地審清題意，圍繞題目給出的探究方向，靈活運用已學知識進行思考和分析，并精心組織好語言，大膽地發表自己的觀點.

“猜想”在科學探究中起定向作用，因而十分重要.科學探究中的猜想不是毫無根據地胡猜亂想，而是以客觀事實為依據，并建立在已有知識和經驗上的合理想象和猜測.猜想時，首先應認真分析題意，找出關鍵信息，然后要靈活運用所學知識，針對具體問題大膽而合理地作出推測.

[典型例題研析]

例題 （2007#8226;江西）過量的鐵粉與稀鹽酸反應，實驗時觀察到有氣泡產生，溶液由無色變成淺綠色.

（1） 請寫出反應的化學方程式：__________.

（2） 反應后溶液中主要含有Cl-、__________、__________（填粒子符號）.

（3） 從資料中得知，溶液的顏色通常是由溶液中的粒子決定的.由此你認為該反應后溶液呈淺綠色是由__________（填粒子符號）表現出來的，驗證的實驗方案或事實是__________.

【研析】由于鐵粉是過量的，所以稀鹽酸已反應完全.據資料提供的信息可知，具有相同粒子的溶液，應具有相同或相近的顏色，由已熟知的稀鹽酸顏色，可類推出導致溶液呈淺綠色的有關粒子.類比推理是化學學習中常用的一種方法，采用類比推理的方法不僅有利于建立知識間的內在聯系，而且有助于對知識的理解和應用.

答案：（1） Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑ （2） Fe2+ H2O （3） Fe2+ 反應前鹽酸溶液是無色的（或將足量鋅放到氯化亞鐵溶液中，溶液由淺綠色變為無色等）

[2008年中考預測訓練]

1． 小軍同學在做家庭小實驗時，向熱的大米粥中加入碘酒，發現未變藍色.面對異常現象，他不應該采取的做法是（）.

A． 向老師請教B． 反復實驗，并觀察是否有相同現象

C． 查找相關資料，探究原因 D． 認為自己做錯了，繼續做其他實驗

2． 把一小包鐵粉放入一定量的硝酸銅溶液中，使其充分反應后，過濾、洗滌、干燥，得到固體.請你對固體的成分進行探究.

（1） 猜想：固體的成分可能是__________.

（2） 實驗：請設計實驗驗證你的猜想.說明實驗過程、現象和結論.

3． 在整理實驗室時，發現有一瓶失落標簽的白色粉末，可能是碳酸鈉，也可能是氫氧化鈣.白色粉末是哪種物質呢?請你提出猜想并設計實驗進行探究.

4． 學校實驗室的廢液缸中收集了學生在實驗室制取CO2后殘留的廢液.小紅想探究廢液中溶質的成分，請你參與探究并回答下列問題.

［提出問題］廢液中的溶質是什么物質？

［猜想］小紅認為廢液中的溶質只有CaCl2.

你認為還可能含有的溶質是__________（填化學式）.

［查閱資料］CaCl2溶液呈中性.

［實驗與結論］① 小紅取少量CaCl2溶液和廢液分別加入到2支試管中，并向其中分別滴入無色酚酞溶液做對比實驗，結果兩試管中溶液均無色，于是小紅認為自己的猜想是正確的.② 你認為小紅的實驗__________（填“能”或“不能”）證明她的猜想，理由是__________.③ 如果要證明你的猜想是正確的，你選擇的試劑是__________，實驗中可以看到的現象是__________.

［拓展與應用］① 若實驗證明你的猜想是正確的，想要處理廢液只得到CaCl2溶液，應向廢液中加入過量的__________，反應完成后過濾.② 通過以上探究，你認為實驗室的廢液未經處理直接倒入下水道，可能造成的危害是__________（寫一條）.

5． 安多夫是一種嫩肉粉，其主要成分是NaHCO3，可破壞肉質纖維結構，促進肉類吸收水分，從而使肉質松軟、鮮嫩爽滑.小于發現將拌了安多夫粉的肉類放到鍋中并加入食醋等調料燒煮時產生了大量氣體，他對此頗感興趣，決定對其進行探究.（1） 小于對氣體的成分進行了猜測：除醋酸氣體外，還可能含有水蒸氣和CO2.他設法收集氣體樣品并除去醋酸氣體后，用右圖實驗裝置進行驗證.裝置a中盛放的試劑是__________.（2） 小于對CO2的來源作了兩種猜測：①__________；② CO2可能是由NaHCO3受熱分解產生的.針對以上猜測，小于設計了以下實驗.

實驗結論：猜想①、②都正確.

（3） 實驗2中，小于發現充分反應后，試管中仍留有一些白色粉末，他猜測可能是NaOH或Na2CO3，請用物理、化學方法各1種進行鑒別.