中考化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)題例析

區(qū)大柱

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)題是全國(guó)近幾年考查的新趨勢(shì)，主要從壓強(qiáng)傳感器、溫度傳感器、pH傳感器、O2濃度傳感器、CO2濃度傳感器等角度進(jìn)行考查，常以坐標(biāo)曲線(xiàn)圖的形式呈現(xiàn)。解答這類(lèi)試題的思路為：①直接讀出坐標(biāo)中的兩個(gè)變量（橫、縱坐標(biāo)）之間的變化關(guān)系（關(guān)注起點(diǎn)、終點(diǎn)以及變化的趨勢(shì)）;②對(duì)多個(gè)變化曲線(xiàn)，要對(duì)比它們之間的關(guān)系;③結(jié)合化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，形成對(duì)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí);④根據(jù)題干要求作出解答。

例1（2019年新疆）小明將未打磨的鋁片和稀鹽酸放入密閉容器中，用傳感器探究反應(yīng)過(guò)程中溫度和壓強(qiáng)的變化，如圖1所示。從圖中所獲信息不正確的是（ ）。

解析從溫度與時(shí)間的圖像看，50s～100s，溶液的溫度升高明顯，因此反應(yīng)過(guò)程中放出熱量，A正確。50 s，壓強(qiáng)開(kāi)始增大，說(shuō)明鹽酸與鋁反應(yīng)生成了氫氣，因此，溶液中的溶質(zhì)除氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成的氯化鋁外，還有鹽酸，B錯(cuò)誤。0-50 s，密閉容器中的壓強(qiáng)沒(méi)有改變，即鋁與鹽酸沒(méi)有反應(yīng)，可確定該段時(shí)間內(nèi)是鹽酸與氧化鋁的反應(yīng)，c正確。因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程中容器是密閉的，所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小，是溫度降低的結(jié)果，D正確。

答案：B

例2（2019年海南）某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行物質(zhì)溶解實(shí)驗(yàn)，20°C時(shí)，稱(chēng)取2.5 g、5.0 g、7.5 g NaOH固體，分別加入3個(gè)小燒杯中（均已盛裝50 mL水），均完全溶解。通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)測(cè)得它們?cè)谌芙膺^(guò)程中溶液溫度的變化情況如圖2所示。

依據(jù)該實(shí)驗(yàn)，你能獲得哪些有關(guān)NaOH在水中溶解的實(shí)驗(yàn)結(jié)論？（寫(xiě)出兩點(diǎn)，請(qǐng)按示例回答）

示例：證據(jù)：曲線(xiàn)均呈上升趨勢(shì)。結(jié)論：NaOH在水中溶解時(shí)放出熱量。

解析（1）證據(jù)：2.5g氫氧化鈉溶于水時(shí)，溫度上升最小;7.5g氫氧化鈉溶于水時(shí)，溫度上升最大。結(jié)論：相同條件下，溶解的氫氧化鈉越多，放出的熱量越多。（2）證據(jù)：20℃時(shí)，7.5 g氫氧化鈉能完全溶解在50 mL水中。結(jié)論：氫氧化鈉易溶于水。

答案：相同條件下，溶解的氫氧化鈉越多，放出的熱量越多;氫氧化鈉易溶于水（合理即可）

例3（2019年北京）用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先后將溶液快速全部推入，測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)壓強(qiáng)變化如圖4所示。

（1）先推入的溶液是——。

（2）6c段壓強(qiáng)不變，原因是——。

（3）cd段壓強(qiáng)變大，用化學(xué)方程式解釋?zhuān)?/p>

例4（2019年攀枝花）某學(xué)習(xí)小組運(yùn)用傳感器探究鈉與水的反應(yīng)得到圖像，其中圖5是反應(yīng)過(guò)程中溶液溫度與時(shí)間的圖像，圖6是反應(yīng)過(guò)程中溶液pH與時(shí)間的圖像。

回答下列問(wèn)題：

（1）鈉與水的反應(yīng)屬于——反應(yīng)（填“吸熱”或者“放熱”）。

（2）反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為氫氣。檢驗(yàn)氫氣純度的操作是（請(qǐng)補(bǔ)充完整）：用拇指堵住集滿(mǎn)氣體的試管口，——。實(shí)驗(yàn)中能表明氫氣不純的現(xiàn)象是一C）

（3）鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為——。

（4）將少量金屬鈉投入稀的氯化鐵溶液中，產(chǎn)生了無(wú)色氣體和一種紅褐色沉淀，紅褐色沉淀的化學(xué)式為——;與反應(yīng)前溶液相比，反應(yīng)后溶液質(zhì)量——（填“增大”、“不變”或者“減小”）。

解析（1）根據(jù)圖5信息可知，鈉和水的反應(yīng)過(guò)程中，溫度升高，屬于放熱反應(yīng)。（5）檢驗(yàn)氫氣的純度，其操作是用拇指堵住集滿(mǎn)氫氣的試管口，靠近火焰，移開(kāi)拇指點(diǎn)火，如發(fā)出尖銳的爆鳴聲，則不純。（3）根據(jù)圖6信息可知，鈉和水反應(yīng)后溶液的pH>7，呈堿性，生成了氫氧化鈉溶液，化學(xué)方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2。

（4）將金屬鈉投入稀的氯化鐵溶液中，鈉先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉溶液和氫氣，氫氧化鈉溶液再與氯化鐵溶液反應(yīng)生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀;分析化學(xué)方程式可知，反應(yīng)過(guò)程中生成的氫氣和氫氧化鐵沉淀的質(zhì)量大于投入鈉的質(zhì)量，故反應(yīng)后溶液的質(zhì)量減小。

答案：（1）放熱（5）靠近火焰，移開(kāi)拇指點(diǎn)火發(fā)出尖銳的爆鳴聲（3）2Na+2H2O=2NaOH+H2（4）Fe（OH）3減小

例5（2019年常州）中和反應(yīng)是一類(lèi)重要的化學(xué)反應(yīng)。某同學(xué)利用如圖7裝置研究稀鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的過(guò)程，并用pH和溫度傳感器測(cè)量反應(yīng)過(guò)程中相關(guān)物理量的變化情況，得到圖8和圖9。

（1）燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為——;

（2）儀器A中溶液的溶質(zhì)是——（填化學(xué)式）;

（3）圖9中V的數(shù)值最接近——（填“6”、“12”或“16”）;

（4）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是——。

A.圖8中6點(diǎn)所示溶液中的溶質(zhì)是NaCI和NaOH;

B.取圖8中d點(diǎn)所示溶液加熱蒸干所得固體為純凈物

C.圖8中c→d所示溶液中NaCl的質(zhì)量不斷增加;

D.圖9中e→f變化趨勢(shì)可說(shuō)明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

解析（1）在燒杯中氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水，化學(xué)方程式為NaOH+HCl=NaCl+H2O。（2）根據(jù)圖8，反應(yīng)過(guò)程中pH逐漸減小，是將酸逐漸加入堿中，因此儀器A中是鹽酸溶液，溶質(zhì)是HCl。（3）根據(jù)圖8和圖9的信息可知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)二者恰好完全反應(yīng)時(shí)，溶液的溫度最高，所以圖9中y的數(shù)值最接近12。（4）圖8中6點(diǎn)所示溶液中pH>7，溶液呈堿性，溶液中的溶質(zhì)是NaCl和NaOH，A正確;圖8中d點(diǎn)所示溶液中pH<7，溶液呈酸性，溶質(zhì)是NaCl和HCl，氯化氫氣體在蒸發(fā)過(guò)程中逸出了，所得固體為純凈物，B正確;圖8中在c點(diǎn)鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應(yīng)，c→d所示溶液中，氯化鈉的質(zhì)量不會(huì)增加，C錯(cuò)誤;圖9中e→f變化趨勢(shì)可說(shuō)明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，D正確。

答案：（1）NaOH+HCI=NaCI+H2O

（2）HCI（3）12（4）C