第5講 科學探究

呂玉卿 楊永賞

第1節 實驗常用儀器及基本實驗技能

重點難點熱點

1.認識一些常用實驗儀器，如酒精燈、玻璃棒、長頸漏斗、坩堝鉗和水槽等.

2.藥品的取用規則

（1）藥品取用的“三不”原則：不得用手直接接觸藥品，不能品嘗藥品，不得直接用鼻子湊到瓶口聞氣味（正確聞藥品的方法：臂稍彎曲，藥品與鼻子高度持平，用手在瓶口輕輕地扇動，使極少量的氣體進入鼻孔）.（2）用量規則：取用藥品時嚴格按照所需的量進行取用：沒有說明用量的，應取最少量（液體一般1—2 mL，固體只需蓋滿試管底部即可）.（3）剩余藥品的處理原則：不能放回原試劑瓶，不能隨意丟棄，不能拿出實驗室，應放在指定的容器中.

3.藥品的取用方法

（1）取用一定質量的藥品一般用天平，測量液體體積時用量筒.（2）使用天平的注意事項：能準確稱量到0.1 g，稱量時遵守“左物右碼”原則；稱量干燥的固體前在托盤上各放等質量的紙片，而易潮解藥品（如氫氧化鈉）要放在玻璃器皿中稱量.（3）量筒的使用：選擇合適量程的量筒；讀數時，量筒必須放平，視線與液體凹液面的最低處保持水平：仰視讀數會使實際液體量比讀數偏大，俯視則栩反.（4）取用固體：取用塊狀藥品用鑷子，而粉末狀或較小顆粒的藥品用藥匙或紙槽.（5）取用液體：傾倒（注意瓶塞要倒放，標簽朝向手心）.取用少量液體時用膠頭滴管.

4.常見的加熱儀器

（1）用于加熱的儀器：酒精燈、酒精噴燈等：可加熱的儀器：試管、燃燒匙、坩堝、蒸發皿、燒杯、燒瓶、錐形瓶.（2）使用酒精燈的注意事項：絕對禁止向燃著的酒精燈內添加酒精，絕對禁止用酒精燈引燃另一盞酒精燈，絕對禁止，}j嘴吹滅酒精燈等.（3）加熱液體的注意事項：加入的液體小超過試管容積的1/3；加熱時使試管口向上傾斜45。；試管口不能對著自己或他人：試管夾夾持在試管的巾E部.（4）加熱固體的注意事項：試管口應略向下傾斜（防止冷凝水回流造成試管炸裂）.

5.配制一定溶質質量分數的溶液

（1）所配溶液的溶質為固體，其步驟為計算、稱量、量取、溶解.（2）用濃溶液稀釋配制溶液，其步驟為計算、量取、溶解.（3）易造成實驗誤差的操作及后果：若固體藥品不純，會導致所配溶液的溶質質量分數偏小：用量筒量取溶劑時，若俯視量筒讀數.則所取溶劑偏少，導致所配溶液溶質質量分數偏大；若仰視量筒讀數，則正好相反：配制好的溶液若向試劑瓶內轉移時有少量灑出，對所配制溶液的溶質質量分數沒有影響.

6.過濾及相關的操作

（1）凈化水的重要方法有過濾、蒸餾等.（2）過濾需要的儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗、鐵架臺（帶鐵圈）等，該操作的6大注意事項簡記為：一貼二低三靠.（3）玻璃棒在溶解、過濾和蒸發中的作用不同：在溶解時的作用是攪拌，加速溶解；在過濾時的作用是引流；在蒸發時的作用是攪拌，防止因局部過熱而造成液體飛濺.

7.濃硫酸的稀釋

（1）濃硫酸的稀釋方法：把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并川玻璃棒不斷攪拌.（2）不可將水倒進濃硫酸里，原因是水的密度較小，浮在濃硫酸的上面，溶解時放出的熱會使水立刻沸騰，使硫酸液滴向四周飛濺，

典型中考新題

例題 （2014.北京）下列實驗操作正確的是（）.

A.稀釋濃硫酸 B.傾倒液體 C.稱量固體 D.過濾

研析與解答：稀釋濃硫酸時要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中；傾倒液體時試劑瓶口應緊挨試管口；過濾時應用玻璃棒引流，且漏斗下端管口應緊靠燒杯內壁.答案：C

2015年中考小預測

1.下列實驗操作中錯誤的是（）.

A.連接儀器時，先潤濕玻璃管，再旋轉著連接膠皮管或橡膠塞

B.洗凈玻璃儀器的標準是儀器內壁附著的水既不聚成水滴，也不成股流下

C.量筒可用作反應容器

D.實驗產生的廢液應倒入指定的容器內

2.下列實驗操作中正確的是（）.

A.聞藥品氣味 B.添加固體 C.加熱液體 D.滴加液體

3.加熱后造成試管破裂的原因可能有哪些？

4.現用部分含泥沙的食鹽配制一定濃度的氯化鈉溶液，需先將粗鹽溶解、過濾，再用______ 的方法制成精鹽，最后配制溶液.圖1是某同學所采用的過濾裝置圖，試完成下列問題.

（1）寫出標號儀器的名稱.a____，b______，c_______.

（2）某同學過濾兩次后，發現濾液仍舊渾濁，請寫出造成渾濁的兩個可能原因：①______

；②______

（3）將濾液制成精鹽的操作需要用到的玻璃儀器有______，寫出其中一種玻璃儀器的作用：______

（4）圖2是某同學配制50 g質量分數為2%的氯化鈉溶液的過程，請回答下列問題.

①氯化鈉的質量應是______g，需要量取 ______ ml.的水.

②稱量：用托盤天平稱量，氯化鈉應放在 ______（填“左盤”或“右盤”），需選用量筒的量程為 ______ （10 mL、50 mL或100 mL），量液時，量簡必須放平，視線與液體

保持水平，如果俯視讀數，會造成配制的溶液濃度偏______.

③溶解：溶解時要用到玻璃棒，其作用是

.

④裝瓶：小明在裝瓶時由于慌張將配置好的溶液灑出一部分，則剩余溶液的濃度 ______（填“變大”、“變小”或“不變”）.

第2節 氣體的制取與凈化

重點難點熱點

1.檢查發生裝置的氣密性

檢驗發生裝置氣密性的原理：把氣體發生裝置與附設的液體構成封閉體系，通過改變體系內的壓強，使裝置內外產生壓強差，進而形成水柱或氣泡來判斷裝置的氣密性.

2.發生裝置（見圖1中的A、B、C）

（1）選擇發生裝置需要考慮的因素包括反應物的狀態和反應條件.（2）實驗室制取二氧化碳、氫氣以及用過氧化氫溶液制取氧氣均用周液常溫型發生裝置（圖B或圖C），而用高錳酸鉀或氯酸鉀制取氧氣時用固體加熱型發生裝置（圖A）.（3）注意事項：加熱固體藥品時試管口要略向下傾斜，防止冷凝水回流到熱的試管底部而炸裂試管：使用長頸漏斗時下端管口要伸人液面內，防止產生的氣體從長頸漏斗逸散到空氣中.

3.收集裝置（見圖l中的D、E、F、G）

（1）根據產生氣體的性質選擇收集裝置.密度比空氣大的氣體（相對分子質量>29）用向上排空氣法（圖D）收集，如氧氣、二氧化碳；密度比空氣小的氣體（相對分子質量<29）用向下排空氣法（圖E）收集.如氫氣；不易溶于水且不和水發生反應的氣體可用排水集氣法（圖F）收集，如氧氣、氫氣.（2）多功能瓶（見圖G）作為收集裝置時，若集氣瓶內為空氣，收集的氣體密度比空氣大，則從a端進氣（同向上排空氣法），收集的氣體密度比空氣小，則從b端進氣（同向下排空氣法）；若集氣瓶裝滿水，可收集不易溶于水且不和水發生反應的氣體，從b端進氣（同排水法）.（3）注意多功能瓶的其他用途，如檢驗氣體、除雜和干燥等.

4.制取氣體的原料和反應原理（見表1）.

5.氣體的檢驗和驗滿

（1）氧氣的檢驗方法是把帶火星的木條伸人集氣瓶中，如果木條復燃，則說明該氣體是氧氣：二氧化碳的檢驗方法是把少量澄清石灰水倒人集氣瓶中振蕩，如果澄清石灰水變渾濁，則說明該氣體是二氧化碳.（2）用排空氣法收集氣體時需要驗滿：氧氣的驗滿方法是把帶火星的木條放到集氣瓶口，若木條復燃，說明氧氣收集滿了；二氧化碳的驗滿方法是把燃著的木條放到集氣瓶口，如果木條熄滅，則說明二氧化碳收集滿了.

典型中考新題

例題 （2014.上海）圖2是幾種實驗室制取氣體的發生裝置與收集裝置.

（1）寫出儀器名稱.I____，Ⅱ______

.

（2）實驗室可用二氧化錳與雙氧水制取氧氣.若要較好地控制產生氧氣的速度，應選用裝置______（填編號）.實驗室還可以用氯酸鉀和二氧化錳制氧氣，反應的化學方程式為 ______

.

（3）若用D裝置收集氧氣，操作的正確順序為______（填序號）.

a.將導管深入集氣瓶LJ，氣體進入瓶中

b，將裝滿水的集氣瓶倒置在水槽中

c.當氣體收集滿時，用毛玻璃片蓋上瓶口，將集氣瓶移出水面放置

若用E裝置進行排空氣法收集氧氣，氣體應從（填“g”或“h”）端通人.

研析與解答：儀器名稱是專有名詞，不能寫錯別字；控制產生氧氣的速率與發生裝置有關，A裝置的優點是可隨時控制反應的發生與停止，B裝置用錐形瓶可盛放較多反應物進而制取較多的氣體，C中分液漏斗的優點是可控制反應速率；排水法收集氣體的操作過程：裝滿水——收集氣體——取出放正；關于多功能瓶的考查，由于氧氣的密度比空氣大，故從h端通入，答案：（1）試管錐形瓶（2）C （） （3）bac h

2015年中考小預測

1.實驗室制取CO，有以下步驟：①連接好裝置；②向試管中小心放入幾小塊石灰石；③向試管中小心注入適量稀鹽酸；④檢查裝置的氣密性；⑤收集產生的氣體；⑥用燃燒的木條檢驗集氣瓶是否收集滿C02.以上操作按由先至后的順序排列正確的是（）

A.①②③④⑤⑥

B.①④②③⑤⑥

C.①③②④⑤⑥

D.③①②④⑤⑥

2.下列示意圖分別是實驗室進行氧氣制備、收集、驗滿、驗證性質的操作，其中正確的是（）.

3.某化學小組選用圖3所示裝置和藥品進行探究實驗.

若要制取一瓶較為純凈、干燥的C02，所選用的裝置接口從左到右的正確連接順序為：a接 ______、______接______ 、______ 接 ______.

4.根據圖4所示裝置回答問題：（1）氨氣是一種具有強烈刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，極易溶于水，其水溶液顯堿性，實驗室可通過加熱氯化銨與氫氧化鈣固體混合物來制取氨氣.制取氨氣的發生裝置和收集裝置是 ______（填序號，下同）.若用F裝置收集氨氣，則氣體要從 ______（填“a”或“b”）端進入集氣瓶.

（2）實驗室用氯酸鉀制取氧氣時，選用的發生裝置是______，經 ______ 的改進后，該裝置還可以用高錳酸鉀制氧氣，化學方程式為 ______ .

（3）請寫出實驗室能用B裝置制取氣體的3個化學：方程式： ______ .

（4）02可選用向上排空氣法或排水法收集，原因足____，用排水法收集滿氣體的現象是______，用向上排空氣法收集氣體時驗滿的方法是______ .

（5）實驗室制取C02時，通常不用大理石與稀硫酸反應，原因是 ______.制取的C02可選用______收集，不能用其他方法收集的原因是______ ，請說明驗滿的方法：______ .

（6）B、C連接可制取什么氣體？請寫出檢驗該氣體的方法.在不增減儀器的情況下略改動裝置還可以制取什么氣體？

（7）制取氣體前，要先檢查裝置的氣密性，如何檢奩A裝置的氣密性？又如何檢查B裝置的氣密性？

5.氣體制取是重要的化學實驗活動.

（1）實驗室用雙氧水與二氧化錳制取氧氣，圖5 中能收集氧氣的裝置是 ______（填編號），要得到十燥的氧氣，可將制得的氣體通過填充一種氧化物的十燥裝置，該氧化物是 ______ .

（2）實驗室制備二氧化碳時，要求能隨時控制反應進行或停止，以下符合該條件的發生裝置是圖6中的______（填編號）.用所選裝置制備二氧化碳時，能用于：添加液體的儀器名稱是______ ，能使反應暫時停止的實驗操作是______ .

第3節 物質的檢驗、鑒別和推斷

重點難點熱點

1.檢驗和鑒別常見的氣體，如用澄清石灰水檢驗C02，用帶火星的木條檢驗02.

2.鑒別硬水和軟水.加入適量的肥皂水，振蕩后產生大量泡沫的是軟水，有較少泡沫的是硬水.

3.用水鑒別物質.有些物質溶解后溶液溫度會發生改變（如NaOH溶于水升溫，NH4N03溶于水降溫），有些物質溶于水顯示特殊的顏色（如溶液中有Cu2+顯藍色，Fe3+顯黃色，Fe2+顯淺綠色等），還有一些物質在水中以沉淀的形式存在.

4.根據氣味鑒別物質，具有特殊氣味的物質有濃鹽酸、CH3COOH、C2H50H、S02、NH3等.

5.判斷金屬的活動性強弱（詳見第1講第3節）.

6.檢驗碳酸鹽.用酸（稀鹽酸、稀硫酸）、堿（氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液）、鹽（氯化鈣、氯化鋇溶液）均可檢驗碳酸根離子.

7.溶液酸堿性的檢驗和鑒別.（1）利用酸堿指示劑檢驗溶液的酸堿性.（2）用pH試紙可簡便地測定溶液的酸堿度：①pH試紙的使用方法：在玻璃片上放一小片pH試紙，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，將試紙顯示的顏色和標準比色卡對照，即可讀出被測液的pH；②注意事項：不能將pH試紙浸入待測溶液中，以免污染待測溶液；測定前不能用水將pH試紙潤濕，否則會產生誤差（若測酸溶液pH將偏大，若測堿溶液pH偏小）.（3）理解并掌握pH變化曲線圖，

典型中考新題

例題 （2014.河南）A、B、C、D均含有同一種元素，它們的轉化關系如圖1（部分物質和反應條件已略去）.

（1）若A是紫紅色金屬，D為難溶性堿，則D的化學式為____，由C轉化為A的化學方程式為

（2）若A屬于氧化物，其相對分子質量為56，A與水化合得B，C是白色難溶同體.則B的一種用途是____，由D轉化為C的化學方程式為______

研析與解答：推斷題可能有不同種滿足要求的答案，也是該題的創新之處.（1）根據紫紅色金屬推斷A是Cu，根據堿的構成及難溶性推斷D為Cu（OH）2，由于C能夠和Cu （OH）2相互轉化，且C能夠轉化為銅，因此C是銅的鹽溶液，如CLlS04、CuCl2等，根據轉化關系，B應該為Cu0.（2）突破口：A屬于氧化物，其相對分子質量為56.若氧化物的另一種元素化合價為+1價，其相對原子質量=（56-16）÷2=20，為氖元素，氖氣化學性質穩定，不易反應，故不正確；若氧化物的另一種元素化合價為+2，則其相對原子質量=56-16=40，為鈣元素，氧化物為Ca02B為Ca（OH）2，其用途有改良酸性土壤、作建筑材料等，C是白色難溶固體CaCO3，與C物質相互轉化的D物質是含鈣元素的可溶性鹽類.答案：（l）Cu（OH）2

CuS04+Fe=Cu+FeS04（或CuCl2+Zn=Cu+ZnCl2，合理即可） （2）改良酸性土壤（或作建筑材料等） CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl[或Ca（N03）2+Na2C03=CaC03 ↓ +2NaN03等]

2015年中考小預測

1.下列說法不正確的是（）.

A.用水可區分硫酸鈉和硫酸銅

B.點燃可區分合成纖維和羊毛

C.用水可區分氫氧化鈉和硝酸銨

D.用酚酞溶液可區分稀鹽酸和食鹽水

2.甲、乙、丙三種物質間通過一步反應能實現圖2所示的轉化關系，表l所示選項中符合圖示轉化關系的是（）.

3.請根據所學知識回答下列問題.

（1）加入______可大致判斷水的硬度大小.

（2）向長期敞口放置的NaOH溶液中滴加鹽酸時，意外發現有氣泡產生，原因：______.

（3）除去碳酸鈣中的氯化鈣，可選用的試劑是______.

4.在研究金屬性質時，某小組同學進行了如下實驗探究：將一定量的鐵粉和銅粉加入到硝酸銀溶液中，充分反應后過濾，然后對濾紙上的物質進行分析和實驗.

【提出問題】濾紙上的物質是什么？

（1）【提出猜想】甲認為只有______ ；乙認為是銀和鐵的混合物：丙認為是銀和銅的混合物；丁認為是______的混合物.

（2）【交流討論】大家認為 ______（填“乙”或“丙”）的猜想不合理，其理由是______

（3）【實驗與結論】同學們觀察到濾紙上有紅色物質，且通過實驗確定了濾紙上物質的成分.清你將表2補充完整.

第4節 實驗方案的設計與評價

重點難點熱點

1.實驗方案的設計與評價需考慮的原則：（1）可行（實驗原理科學準確、流程規范合理）；（2）安全（原料無毒無害、反應條件安全）；（3）環保（產物無污染，副產品少）；（4）節約（節約原料和能源等）；（5）簡便（裝置簡約、操作步驟少）等.

2.探究物質的制取：首先確定被制取物質的類別，冉列出能生成該類物質的所有反應原理，最后根據設計與評價原則選擇最合適的制取方案.

3.探究物質的成分：主要有氣體混合物中各成分的檢驗，如02或C02的檢驗等；檢驗溶液中某離子的存在（見表1）；檢驗固體混合物中的某些成分等.

4.探究物質的分離與提純：主要有物理方法和化學方法兩種，見表2.

5.探究物質的性質：（1）探究一類物質的通性，如酸、堿的通性和鹽（典型金屬離子和酸根離子）、金屬的共性等.（2）探究某種物質的個性，如探究某物質具有氧化性、還原性、催化性、酸性、堿性等，主要用演繹法，首先要明白該性質具有的特征，然后設計實驗證明該物質具有該特征即可.

6.探究物質的變化：主要表現為證明物質之間發生了反應，即有新物質生成，往往從兩個方面人手：一是質量的變化，如反應物的減少和生成物的增加：二是從化學變化伴隨的現象人手，如放熱、變色、氣體生成、沉淀生成等.

7.探究反應原理：一般通過控制變量法進行探究，主要探究反應物、牛成物或反應條件等.

8.探究實驗條件：一般用對比實驗法探究，典型中考新題

例題 （2014.北京）表3中的實驗操作能達到實驗目的的是（）.

研析與解答：Nacl溶液是中性溶液，鹽酸顯酸性，兩者都不能使無色酚酞溶液變色，故不正確：鐵絲浸入CuS04溶液中，可比較出鐵的活動性比銅強，銅絲浸入AgN03溶液可比較出銅的金屬活動性比銀強，所以能達到實驗目的；將鐵制品長時間浸泡在足量的稀硫酸中，除去鐵銹后稀硫酸還會與鐵反應：除去粗鹽中的難溶性雜質只需將粗鹽溶解后過濾.答案：B

2015年中考小預測

1.表4中所列的實驗操作、現象與結論的對應關系不正確的是（）.

2.某興趣小組的同學探究電池中物質的成分，將電池剝開時聞到異味且發現黑色物質.

【提出問題】為什么有異味？黑色物質的成分是什么？

【網絡搜索】于電池成分有二氧化錳、鐵粉及銨鹽等物質.

【實驗探究】同學們分別設計實驗進行探究.

實驗I.小婧取適量黑色物質與______混合置于研缽內研磨，嗅到氨味，再用濕潤的紅色石蕊試紙檢測，試紙變藍，證明黑色物質中含有銨鹽.

實驗Ⅱ.小清用一種物理方法發現黑色物質中不含鐵粉，他采用的方法是______

.

實驗Ⅲ.小明將黑色物質加入適量的水中攪拌，靜置后過濾，取濾渣進行實驗（見表5）.

上述實驗中產生氧氣的化學方程式為______ ，據此小明認為黑色物質中一定含有二氧化錳.

【交流討論】大家對小明的結論提出了質疑.

（1）小瑩認為若要證明黑色物質中一定含有二氧化錳，必須驗證二氧化錳的質量和______在反應前后都沒有發生變化：

（2）小儀認為除了小瑩考慮的因素外，另一個原因是氧化銅等黑色物質對過氧化氫的分解也有催化作用.

【結論與反思】（1）干電池中一定含有銨鹽，可能含有二氧化錳，一定不含有鐵粉.

（2）面對網絡信息，我們要去偽存真，不應盲從.

3.有學生發現家里的鐵暖氣片中涂了銀粉（含有鋁），不但美觀，還能有效防止鐵生銹.

【查閱資料】鐵銹是鐵與

等反應生成的，鐵銹（主要成分是Fe203.xH20）的結構____，更易吸收______ ，因此鐵制品可以全部銹蝕；而鋁能夠防止鐵生銹的原因是____，反應的化學方程式為______

有的學生說鋁的化學性質可能沒有鐵活潑，老師讓大家設計實驗探究其正確性.

【提出問題】鐵易生銹，而鋁具有很好的抗腐蝕性，這是因為鐵比鋁活潑嗎？

【猜想與假設】______

【計劃并進行實驗】經小組討論，小朋在實驗室找到了鋁和硫酸亞鐵溶液，小明在實驗室找到了鋁、鐵和稀鹽酸.

小朋制定的實驗方案是____；

小明制定的實驗方案是______ .

【收集證據和結論】

小朋的實驗現象是______ ，說明鋁比鐵活潑，

小明的實驗現象是______，說明鋁比鐵活潑.

請寫出以上實驗涉及到的化學方程式： ______.

【反思與評價】

（1）鐵比鋁更易生銹，并不是因為鐵的化學性質比鋁活潑.

（2）鐵、鋁表面要打磨光亮，對比現象會更加明顯.小朋的實驗比小明的好，因為金屬與酸往往有副反應，會造成金屬活動性強弱的干擾.