2021年中考化学热点07 实验探究题之方法探究类

热点07  实验探究题之方法探究类

【命题趋势】

 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。

【满分技巧】

  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。对实验方案评价时一般从以下几个方面入手：方案在理论上是否科学合理，是否具有严密性；在满足安全性的前提下，操作上是否简单易行；从环境角度考虑，是否会给环境造成污染；从经济角度评价，是否节约试剂、降低成本和提高产品质量。　

【热点内容】

1.氧气和二氧化碳的制取；

2.质量守恒定律；

3.燃烧与灭火；

4.金属腐蚀与防腐；

5.酸、碱、盐、氧化物、金属单质之间的反应。

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1.（2020•安徽省中考）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。

【认识铁的腐蚀】

（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是　   　（填字母序号）。

A．未擦干的铁锅   B．涂油漆的栏杆  C．盛水的不锈钢水杯

（2）铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是　   　。

【探究铁的腐蚀】

（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约　   （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是　                             　。

【拓展探究】

（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。

小强同学的实验是探究　      　因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是　                       　

                                                                                           。

注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。

（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：　                                                  　；改进实验方案证明你的分析：　                                                           　。

【解析】（1）因为铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，A．未擦干的铁锅 中铁与水和氧气同时接触易生锈，B．涂油漆的栏杆隔绝氧气和水不易生锈，C．盛水的不锈钢水杯，由于不锈钢也不易生锈，故填：A；

（2）依据在化合物中正负化合价的代数和为零，根据铁锈的化学式Fe2O3•xH2O，设铁元素化合价为a，2a+3×（﹣2）+x[（+1）×2+（﹣2）]＝0  a＝+3，故填：+3价；

（3）因为铁丝绒生锈消耗试管内的氧气，又知空气中的氧气约占空气体积的1/5，可知量筒水面刻度上升到40ml处，故填：40；铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；

（4）分析表格中的数据可推知实验探究的因素为温度，其实验结论为在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快，故填：温度；在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；

（5）因为铁丝绒生锈后，量筒水面刻度上升到40ml处，说明试管内的氧气全部耗尽，所以50℃后铁钉的质量不再增加，向试管内通入氧气，铁钉会继续生锈，铁锈的质量继续增加，故填：试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； 向乙装置的试管中充入氧气，并在50℃的环境中放置3天；若铁钉增加的质量大于0.18g，则分析成立。

【答案】（1）A； （2）+3价；   （3）40；    铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；

（4）温度； 在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；

（5）试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；  向乙装置的试管中充入氧气，并在50℃的环境中放置3天；若铁钉增加的质量大于0.18g，则分析成立。

【点评】本题考查了铁生锈的条件和空气中氧气的体积分数，分析实验，分析表格数据的能力。总结实验规律，设计实验方案能力。

2.（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：

（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：

（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）。

【解析】（1）氢氧化钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和水，复分解反应能发生的条件是生成物中有沉淀、气体或水；故答案为：水。

（2）pH试纸被蒸馏水湿润后，再滴加硫酸，相当于将硫酸稀释，溶液氢离子浓度降低，因此测得pH偏大；故答案为：偏大。

（3）硫酸根与硝酸钡反应生成硫酸钡沉淀，因此不管反应是否发生，溶液中都存在硫酸根，产生沉淀，因此无法得出是否发生反应；故答案为：不正确，硫酸钠也可以与硝酸钡生成硫酸钡白色沉淀。

（4）少量稀硫酸加入过量氢氧化钠后，溶液中存在硫酸钠和氢氧化钠，加入碳酸钾不会发生反应，因此无明显现象发生；故答案为：无明显现象。

【实验反思】根据实验结论氢氧化钠与二氧化碳发生了反应，则有碳酸钠存在，碳酸钠可与稀盐酸反应生成二氧化碳，看到气泡，则证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应；故答案为：足量的稀盐酸。

【拓展提升】稀硫酸和氯化钠不发生反应，则存在硫酸，因此可以根据硫酸与碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳的性质，观察有无气泡证明氢离子的存在，加入氯化钡溶液，硫酸根与钡离子生成硫酸钡沉淀，证明硫酸根存在，从而结合两者现象证明含有硫酸；故答案为：取混合后溶液，加入少量碳酸钠，有气泡产生，然后再加入氯化钡溶液，有白色固体产生。

【答案】（1）水；  （2）偏大；  （3）不正确，硫酸钠也可以与硝酸钡生成硫酸钡白色沉淀； 

（4）无明显现象； 足量的稀盐酸；取混合后溶液，加入少量碳酸钠，有气泡产生，然后再加入氯化钡溶液，有白色固体产生。

3.（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　                                                      　。

【解析】（1）A．胶头滴管用于量取液体体积时使用，A不符合题意；

B．酒精灯用于加热，在配置溶液时用不到，B符合题意；

C．量筒量取液体体积，用于量取溶剂，C不符合题意；

D．烧杯用于氢氧化钠固体称量和溶解，D不符合题意；

E．玻璃棒用于固体的溶解，E不符合题意；

故答案为：B。

（2）二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，气体减少，内部压强降低，外界大气压将水压向左侧，造成液面左高右低的现象；故答案为：试管内气体减少，压强降低。

（3）由于二氧化碳可以溶于水中，也可以引起气体体积减少，因此为了说明发生化学反应，除了验证反应物的减少，还需要验证有新物质的生成，因此还需要有碳酸钠的生成；故答案为：没有证明有新物质生成。

（4）氢氧化钠溶液含有水，二氧化碳可能溶于水，造成内部压强减小，含有酚酞的氯化钙溶液倒吸入A中，根据题目信息可知，氯化钙与氢氧化钠反应生成氢氧化钙沉淀和氯化钠，氢氧化钠溶液显碱性，此时也会产生沉淀，溶液变红现象，不能说明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应；故答案为：氯化钙也可以与氢氧化钠可以反应生成氢氧化钙沉淀和氯化钠。

（5）盐酸可与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，因此可以看到气泡，证明有碳酸钠存在，从而说明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应；二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，书写化学方程式注意配平，所以为CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O；故答案为：A中有气泡产生；CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O。

【答案】（1）B；（2）试管内气体减少，压强降低； （3）没有证明有新物质生成；   （4）氯化钙也可以与氢氧化钠可以反应生成氢氧化钙沉淀和氯化钠； （5）A中有气泡产生；  CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O。

4.（2020•黑龙江省中考）某研究小组利用如图所示装置进行探究实验。已知：①碳酸镁加热分解MgCO3MgO+CO2↑②氢氧化钠溶液常用于吸收二氧化碳气体

（1）装置B中发生的反应　                            　（用化学方程式表示）。

（2）装置C中盛有足量的氢氧化钠溶液，它的作用　                                    　。

（3）装置D中无水氯化钙的作用　                                                    　。

（4）装置E中发生反应后可观察到的现象是　                                          　。

（5）从环保角度看，该装置有明显不足之处是　                                        　。

（6）图中装置F是安全瓶，能防倒吸，从实验安全角度考虑，本实验还应该在装置　   　和　   　之间添加装置F。

【解析】（1）依据题中已知①可知A中碳酸镁加热分解MgCO3MgO+CO2↑   产生二氧化碳进入B装置与炭粉在高温下反应生成一氧化碳，反生反应的方程式为：CO2+C2CO，故填：CO2+C2CO；

（2）依据题中已知②氢氧化钠溶液常用于吸收二氧化碳气体，所以装置C的作用是除去没反应完二氧化碳；故填：除去没反应完的二氧化碳气体；

（3）因为氯化钙具有吸水性，所以氯化钙的作用是干燥气体，故填：干燥气体；

（4）因为一氧化碳在高温的条件下能将红色的氧化铁粉末还原成黑色的铁，装置E中发生反应后可观察到的现象是红色粉末逐渐变成黑色，故填：红色粉末逐渐变成黑色；

（5）因为CO有毒会污染空气，没反应完的CO要进行尾气处理，故填：无尾气处理装置；

（6）图中装置F是安全瓶，能防倒吸，因为F介于E、G之间，即高温加热与液体洗气瓶之间，类比B、C装置也是高温加热与液体洗气瓶相连接，所以在B、C之间也需要添加装置F安全瓶，防倒吸，故填：B；C。

【答案】（1）CO2+C2CO； （2）除去没反应完的二氧化碳气体； （3）干燥气体； （4）红色粉末逐渐变成黑色； （5）无尾气处理装置；  （6）  B；  C。

5.（2020•宁夏中考中考）学习完金属的化学性质，同学们来到实验室进行锌、铜、银三种金属活动性顺序的探究活动。实验桌上老师提供的药品有：锌片、铜片、银片、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液和稀硫酸。

【制定计划】在老师的指导下，经过讨论，同学们设计出了以下几种实验方案：

方案一：铜片、硫酸锌溶液、硝酸银溶液；

方案二：锌片、银片、硫酸铜溶液；

方案三：锌片、铜片、硫酸铜溶液、硝酸银溶液；

你的设计方案是　                                                         　。

【进行实验】小华同学选用方案三进行如下探究，请你帮他完成表格中的空白（注：表格中实验操作一栏用文字描述或图示表示均可）：

【解释与结论】根据上述实验，小华得出三种金属活动性由强到弱的顺序是　                    　。

【反思与评价】探究活动结束后，同学们分享自己的收获与不足，并进行反思：

1．有同学提出，小华的实验中不用硫酸铜溶液也能得到相同的实验结论。简要说明其验证方法：　   　

                                                                                         。

2．经过讨论，大家一致认为以上实验方案中，方案　         　较好。

3．小华提出，试管中的金属可以回收再利用，这样做的意义是　                               　。

【拓展与延伸】好奇地小华在老师的指导下，把一定量的锌粒加入硫酸铜和硝酸银的混合溶液中，充分反应一段时间后，过滤，发现滤液呈无色。此时，滤渣中一定含有　            　，溶液中离子数目增加的是　       　。

【解析】【制定计划】还可以选择以下药品：锌片、铜片、稀硫酸、硝酸银溶液，可将锌片和铜片分别放入盛有稀硫酸的试管中，锌片表面产生气泡，而铜片表面没有产生气泡，说明锌的活动性大于铜，再将铜片放入硝酸银溶液中，观察到铜片表面出现一层银白色物质，说明铜的活动性大于银；故答案为：锌片、铜片、稀硫酸、硝酸银溶液；

【进行实验】铜能与硝酸银溶液发生置换反应生成银和硝酸铜，所以观察到铜片表面附着一层银白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色，这说明铜的活动性大于银；由实验现象可知，该实验是将锌片放入硫酸铜溶液中，锌能置换出铜，说明锌的活动性大于铜，化学方程式为Zn+CuSO4＝Cu+ZnSO4；

故答案为：

【解释与结论】根据上述实验，得出三种金属活动性由强到弱的顺序是Zn＞Cu＞Ag；故答案为：Zn＞Cu＞Ag；

【反思与评价】1．不用硫酸铜溶液也能得到相同的实验结论。其验证方法是：将打磨过的锌片放入铜片与硝酸银反应后的溶液中，观察锌片表面是否出现红色物质；故答案为：将打磨过的锌片放入铜片与硝酸银反应后的溶液中，观察锌片表面是否出现红色物质；

2．方案一和方案二所用药品最少，且实验步骤较少，所以是比较好的两个方案；故答案为：一、二；

3．试管中的金属可以回收再利用，这样做的意义是节约金属资源，防止造成环境污染；故填：节约金属资源，防止造成环境污染；

【拓展与延伸】因为活动性Zn＞Cu＞Ag，所以把一定量的锌粒加入硫酸铜和硝酸银的混合溶液中，锌先与硝酸银溶液发生置换反应生成银和硝酸锌，然后锌再与硝酸铜溶液发生置换反应生成铜和硝酸锌，充分反应一段时间后，过滤，发现滤液呈无色，说明硝酸银中的银和硝酸铜中的铜已被完全置换出来，滤渣中一定含有银和铜，可能含有锌，而滤液中只含硝酸锌，数目增加的离子是锌离子；故答案为：银和铜；锌离子。

【答案】锌片、铜片、稀硫酸、硝酸银溶液；     铜片表面附着一层银白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色；

＞；   ；    ＞；    Zn＞Cu＞Ag；    将打磨过的锌片放入铜片与硝酸银反应后的溶液中，观察锌片表面是否出现红色物质；  一、二；  节约金属资源，防止造成环境污染；  银和铜；  锌离子。