实验探究题
┃题型特点┃
探究性试题已成为各地中考必考的一种题型，考查的形式主要以科学探究中的某几个环节为主。探究性试题具有如下特点：(1)探究要素多少不一；(2)命题材料丰富多样；(3)命题信息新旧皆可；(4)考查方式多种多样。
解答实验探究题要注意以下几点：(1)明确实验内容(目的) 、思维要严密、猜想和假设要有理有据、依据题给信息或上下文进行分析推理和验证，并能根据自己所学的化学知识和经验对问题作出有意义的猜想，再根据题给条件，进行实验探究；(2)回答问题要直接，不要转弯抹角；(3)语言表述要有逻辑性，要体现出因果关系，回答要环环相扣。 类型一 气体制备、仪器的应用
类型二 物质组成的探究
例2 [2014•龙东]实验室常用的干燥剂“碱石灰”是氧化钙和固体氢氧化钠的混合物，易与空气中的水蒸气和二氧化碳反应而变质。某同学对一瓶久置的碱石灰进行了如下探究。
[猜想与假设]
猜想一：没有变质，只含有氧化钙和氢氧化钠；
猜想二：部分变质；
猜想三：完全变质，含有____________________________和______________________。 则氢氧化钠变质反应的化学方程式是 。
[进行实验] 实验如图ZT7－4所示：
[解释与结论]
由操作②的现象判断：猜想三__________(填“成立”或“不成立”) ；由操作⑤⑥的现象判断滤液中含有____________，由此判断猜想一不成立，得出结论。
[反思与评价]
实验室中碱石灰应该______________保存。
[答案] [猜想与假设] CaCO3(或碳酸钙) Na2CO3(或碳酸钠) 2NaOH ＋CO2===Na2CO3＋H2O [解释与结论] 不成立 Na2CO3
[反思与评价] 密封
[解析] [猜想与假设]首先要明确碱石灰变质的生成物。氧化钙与水反应生成氢氧化钙，生成的氢氧化钙再与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙而完全变质；氢氧化钠直接与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠变质。因此完全变质后固体含有碳酸钙和碳酸钠。[解释与结论]要充分思考操作流程提供的信息。根据“样品加水，试管外壁发热”推知，样品中一定含有氧化钙(氧化钙与水反应放出大量热) ，进而推出猜想三不成立；过滤后向滤液中加稀盐酸冒出气泡，说明滤液中含有可溶性碳酸盐，进而说明滤液中含有碳酸钠，从而推知猜想一不成立，可见碱石灰样品是部分变质。[反思评价]要注意从药品保存角度分析解答，凡是具有挥发性、易潮解或能与空气成分发生反应的物质都要密封保存。
类型三 设计探究方案
例3 [2014•绥化]2014•绥化牙膏摩擦剂的类型很多，如CaCO3、SiO2或它们的混合物。某兴趣小组对牙膏摩擦剂的成分进行了如下探究。
[提出问题1] 某品牌牙膏中是否含有CaCO3?
[查阅资料] 二氧化硅不与稀盐酸反应。
[实验方案]
(1)取少量牙膏于试管中，加入适量的稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明摩擦剂中含有____________(填离子符号) 。
(2)取实验(1)中的溶液，加入碳酸钾溶液，生成白色沉淀，请写出该反应的化学方程式：____________________________。
[提出问题2] 该牙膏中CaCO3的质量分数是多少？
[实验装置
]
[实验步骤]
(1)按图ZT7－5连接好装置后，发现一处明显的错误，改正为__________________________________________。
(2)重新连接好装置，并______________________________
__________________________________________________。
(3)在B 装置中加入牙膏样品8 g。
(4)____________K1，____________K2(以上均填“打开”或“关闭”) ，向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至B 中无气泡产生时，停止滴加盐酸。
(5)__________________ ______________，至C 中不再产生沉淀。
(6)将C 装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量。实验数据如图ZT7－6(已知此品牌牙膏中的其他成分不与盐酸反应，装置内试剂均足量) 所示：
[实验分析及数据处理]
(1)若没有A 装置，则测定结果将________(填“偏大”“偏小”或“不变”) 。
(2)D装置的作用是____________________________________
____________________________________。
(3)据上面数据，计算该牙膏样品中碳酸钙的质量分数是_____。
[答案] [实验方案] (1)CO2－3 (2)CaCl2＋K2CO3===CaCO3↓＋2KCl
[实验步骤] (1)C装置中，气体应该从长导管进，短导管出 (2)检查装置气密性 (4)关闭 打开 (5)关闭K2，打开K1，缓缓鼓入空气
[实验分析及数据处理] (1)偏大
(2)防止空气中的二氧化碳进入C 装置(或吸收空气中的二氧化碳)
(3)25%
[解析] [实验方案](1)要充分考虑到碳酸盐能与稀盐酸反应生成气体，并用澄清石灰水检验生成的气体是否为二氧化碳。根据生成的气体能使澄清石灰水变浑浊，可判断摩擦剂中必有CO2－3。(2)碳酸钙与适量稀盐酸反应后的溶液中溶质是CaCl2，它能与碳酸钾溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾。[实验步骤](1)分析题给实验装置，进行除杂和反应是为了保证反应物充分接触及便于气体导出，气体进入广口瓶的顺序应遵循长导管进气，短导管出气，故C 装置有明显错误，改正方法是气体应该从长导管进，短导管出。(2)凡是做有气体生成或气体参加的实验，实验前都要检查装置气密性。(4)为了防止生成的二氧化碳从左侧装置逸出，滴加稀盐酸前应关闭K1，打开K2。[实验方案] (5)反应结束后为保证B 装置中的二氧化碳完全被吸收，应关闭K2，打开K1，并缓缓鼓入空气，将B 装置中的二氧化碳排进C 装置中，直到C 中不再产生沉淀为止。[实验分析及数据处理]A装置的作用是除去空气的CO2，避免实验结果测定不准，如果没有A 装置，会导致空气中的二氧化碳进入C 装置，使测定结果偏大。同理，D 装置的作用与A 装置相同，是防止外界空气中的二氧化碳进入C 装置。由“白色沉淀3.94 g”结合C 装置中发生的反应推知，白色沉淀是CO2和Ba(OH)2反应生成的BaCO3沉淀，进而求出参加反应的CO2的质量为0.88 g ，最后根据CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O ＋CO2↑，计算参加反应的碳酸钙的质量为2 g，故牙膏样品中碳酸钙的质量分数为 2 g/8 g×100%＝25%。
┃自主训练┃
[解析] 热水中的白磷通氧气前不燃烧，通氧气后燃烧，说明燃烧的条件之一是与氧气接触。
2．某兴趣小组设计实验探究碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应过程中的吸、放热情况。操作步骤为：①向试剂1中加入试剂2，搅拌、测温；②静置、测温；③再加入试剂3，搅拌、测
则下列说法中，错误的是( )
A ．Na2CO3在溶于水的过程中放出热量
B ．NaHCO3在溶于水的过程中吸收热量
C ．其他条件相同时，碳酸氢钠溶液与盐酸混合过程中放出的热量更多
D ．实验中，若同一列试剂的温度及所取的量不同，则实验结论的可信度降低
3． [2014•鄂州]化学兴趣小组的同学发现，上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘记了盖瓶盖。对于该溶液是否变质，小组内小明同学认为有两种可能：
猜想1：该溶液没有变质。
猜想2：该溶液全部变质。
(1)小组同学讨论后认为还有一种可能，请你补充出猜想3：__________________。
(2)为了验证猜想3，小红同学设计了如下实验方案，请你帮他完成实验报告的填写。
(3)探究启示：氢氧化钠必须__________保存。
[答案](1)该溶液部分变质 (2)向其中滴加过量的CaCl2(或BaCl2) 溶液
(3)密封
4．化学兴趣小组设计的创新实验是“火龙生字”。在成果展示现场，某同学用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写“火”字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体。用带火星的木条接触硝酸钾晶体，就会观察到白纸上写过字的地方燃烧并迅速蔓延，留下“火”字的黑色痕迹。在场的同学对此产生了浓厚的兴趣，并进行了如下研究：
[提出问题] 为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？
[查阅资料] 硝酸钾受热易分解，生成亚硝酸钾(KNO2)和一种常见的气体单质。
[猜想与假设] 对于生成的是什么气体，四位同学有如下猜测：
甲同学认为是二氧化氮；
乙同学认为是氮气；
丙同学认为是氧气；
丁同学认为是氢气。
丙同学指出不可能是二氧化氮、氢气，理由是__________________， _________________________。
[进行实验] 四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证，他们的操作方法是___________________________________
____________________________________________________，
观察到的现象是________________________，说明丙同学的猜想正确。硝酸钾分解的化学方程式是_________________________________________。
[解释与结论] 白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是
________________________________________________________________________。
[反思与评价] 为什么要用“硝酸钾的热饱和溶液”书写文字？
____________________________________________________。
[答案] 二氧化氮不是单质 硝酸钾中不含氢元素 将少量硝酸钾晶体放入试管中加热，把带火星的木条伸入试管中 带火星的木条复燃
硝酸钾晶体受热生成氧气，使得写过字的白纸附近氧气浓度增加
硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大，用热饱和溶液能使白纸附着较多的硝酸钾
5．小敏和小玉在实验室用盐酸和石灰石反应，分别用图ZT7－7所示甲、乙装置(气密性均良好) 进行二氧化碳的制取及性质实验，但均未发现澄清石灰水变浑浊。针对此现象，同学们提出了自己的想法。
小敏同学实验时澄清石灰水未变浑浊的原因是
____________________________________________________。
[提出问题] 小玉同学实验时澄清石灰水为什么没有变浑浊呢？
[作出猜想] 猜想一：澄清石灰水变质了。
猜想二：反应产生的气体除了有二氧化碳外，还有氯化氢。
[查阅资料] 氯化氢气体溶于水形成盐酸。
[实验探究
]
同学们经过讨论发现，用丙装置在A 、B 中均加入实验Ⅱ所用试剂即可同时完成上述两个猜想的探究，其中B 装置所起的作用是_______________________________________。如果看到_____________________________________________现象，则两个猜想都成立。
[实验反思] 由实验可知，小玉同学实验时可能错误使用了一种药品，她使用的药品是____________。
[答案] 产生的气体从长颈漏斗中逸出
硝酸银溶液 有白色沉淀产生
检验氯化氢气体是否除尽 A中有白色沉淀产生，B 、C 中无变化的
浓盐酸
6．[2014•随州]实验室中的药品一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。某研究性学习小组的同学对实验室里久置于空气中变质的过氧化钠(Na2O 2) 固体的成分进行探究。
[查阅资料] (1)Na2O 2的化学性质很活泼，能与水、二氧化碳反应，相关反应的化学方程式为：2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH＋O 2↑；2Na 2O 2＋2CO 2===2Na2CO 3＋O 2↑。
(2)CaCl2溶液为中性
[猜想] Ⅰ. 固体为Na 2O 2、NaOH 、Na 2CO 3的混合物。
Ⅱ. 固体为NaOH 和Na 2CO 3的混合物。
Ⅲ. 固体为NaOH 。
Ⅳ. 固体为Na 2CO 3。
[反思评价] (1)实验操作②中反应的化学方程式为
__________________________________________________。
(2)实验操作②中“滴加CaCl2溶液至过量”的目的是
__________________________________________________。
[答案] 取少量②的溶液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，振荡
无明显现象(或无气泡产生) 产生白色沉淀 酚酞溶液变红
Na2CO3＋CaCl2＝CaCO3↓＋2NaCl
除去溶液中的Na2CO3，防止干扰NaOH 的鉴定
[解析] [实验探究]①根据实验结论，可推知现象为无气泡冒出或无明显现象，因为Na2O2与水反应能生成氧气，如果没有气体生成，说明猜想I 不成立；②根据碳酸钠能与氯化钙反应生成白色碳酸钙沉淀，滴加氯化钙出现白色沉淀说明有Na2CO3存在；③证明NaOH 的存在，需要检验操作②反应后溶液的酸碱性即可，具体方法是取少量②的溶液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，振荡，酚酞溶液变红。为了避免对NaOH 的验证产生干扰，滴加过量的氯化钙除尽Na2CO3(因为Na2CO3的水溶液也呈碱性) 。
7．[2014•山西]同学们在初中化学实验室中，发现一瓶如图ZT7－8所示的久置的瓶口有白色固体、瓶塞丢失的无色溶液。已知原溶液可能是NaCl 、NaOH 或Na2CO3三种溶液中的一种，为确定溶液成分，同学们进行了如下探究：
(1)小张同学取待测液测得pH ＝10，他得出的关于溶液成分的结论是_______________________________。他取少量待测液于试管中，加入过量稀盐酸，看到____________________，由此小张同学认为，溶液为Na2CO3溶液。
(2)小李同学对小张同学的结论提出疑问，又进行了以下实验：取少量待测液于试管中，加入过量的CaCl2溶液，生成白色沉淀，该反应的化学方程式为
____________________________________________ ___，静置，_____________________________________________(写出还需进行的操作及现象) 。通过实验，小李认为小张的结论正确。二位同学给试剂瓶贴一新标签：Na2CO3。
(3)实验结束后，同学们通过讨论认为试剂瓶原标签可能不是Na2CO3，你认为他们的理由是 ____________________________________________________。
该溶液一定不是NaCl 溶液 冒气泡(或产生气体) CaCl2＋Na2CO3＝CaCO3↓＋2NaCl 滴加几滴无色酚酞溶液，无色酚酞溶液不变色 氢氧化钠能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠
8． [2014•烟台]科学家设想利用太阳能加热器“捕捉CO 2”“释放CO 2”，实现碳循环(如图ZT7－9所示) 。
某化学小组的同学对此非常感兴趣，在老师的指导下，设计如图ZT7－10所示的装置探究上述设想的反应原理是否可行。
(1)能证明装置A “释放CO2”的现象是___________________。
(2)装置B 在实验结束撤掉酒精喷灯时的作用是 。
(3)上述反应结束后，小组同学对D 中固体的成分进行探究，以证明是否“捕捉”到CO2。
[猜想与假设]
D 中的固体可能为：Ⅰ. 只有氧化钙；Ⅱ. 氧化钙与碳酸钙；Ⅲ. 只有碳酸钙。
[进行实验]
①甲同学从D 中取一定量的固体于试管中，并加入一定量的水，振荡，有白色不溶物。甲同学据此认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想Ⅲ成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想Ⅲ成立，其理由是_______________________________________________
____________________________________。
②乙同学从D 中取一定量的固体于试管中，加入一定量的水，触摸试管外壁，感觉发热；继续向试管中加入几滴稀盐酸，没有发现气泡产生。乙同学据此认为试管中的固体只有氧化钙，即猜想Ⅰ成立。丙同学认为乙的实验不足以证明猜想Ⅰ成立，理由是________________________________________________
_____________________________________________。
③丙同学认为利用感觉温度变化的方法判断是否有氧化钙不可靠，他用水、酚酞溶液和稀盐酸证明了猜想Ⅱ成立，请完成他的实验报告。
(4)通过以上探究，小组同学认为科学家的设想在反应原理上是可行的。该设想的优点有__________(填字母序号) 。
A ．原料易得
B ．充分利用太阳能
C ．释放出的CO2可作为资源加以利用
【答案】C 中的澄清石灰水变浑浊 防止石灰水倒吸入装置A 中热的试管内(炸裂试管 氧化钙与水反应生成的氢氧化钙微溶于水，也可能出现白色不溶物
即使有碳酸钙，加入的少量稀盐酸先与氢氧化钙反应，也不会出现气泡
取少量D 中固体加入试管中，加水振荡，滴加无色酚酞溶液；再向试管中加入足量的稀盐酸 ABC
9．[2013•河北]乙炔(C2H2)气体和氧气反应能产生高温火焰，工人师傅常用氧炔焰切割或焊接金属。
乙炔由碳化钙(块状固体，化学式为 CaC2 )与水反应生成，同时生成一种白色固体。
[提出问题] 白色固体是什么物质？
[作出猜想] 小明经过思考认为有以下几种可能：
猜想一：CaO ；猜想二：____________________；
猜想三：Ca(OH)2 。
他的依据是__________________________________________
______________________________________________。
[交流反思] 经过同学们交流讨论，认为猜想一不成立。否定猜想一的理由是_____________________________________。
[进行实验]
(1)取少量白色固体放入试管中，滴加稀盐酸，没有观察到______________，证明猜想二不成立。
(2)取少量白色固体加入水中，取上层清液，
____________________有白色沉淀出现，证明猜想三成立。该反应的化学方程式为____________________________________
_____________________________________________________。
结论：白色固体是 Ca(OH)2。
[拓展应用] 已知碳化钙与水反应非常剧烈，乙炔的密度比空气略小。实验室欲制取并收集纯净的乙炔，要求做到节约、安全、随时发生、随时停止，你选择的装置是________(选填装置序号) 。
10． [2014•南京]某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
(1)常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：
某同学用硫酸铜溶液把“铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为____________________________，该反应的基本反应类型为__________。
(2)兴趣小组同学用氧化铜与足量的碳粉利用图ZT7－12所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。
[提出问题] 生成的气体中是否含有一氧化碳？
[实验与讨论]
①打开K ，缓缓通入干燥的氮气一段时间。
②关闭K ，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，图ZT7－13所示装置中最为合理的是__________。
[实验求证]
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图ZT7－12所示的装置进行实验，A 中的固体应选用____________________，B 中溶液为澄清石灰水，若A 中黑色固体出现了红色，B 中澄清石灰水____________，可说明气体样品中含有一氧化碳。
[实验反思]
碳粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比________(填“大于”“等于”或“小于”)3∶8。
11．[2014•达州] 2014年化学实验操作考试中，有一题目是鉴别澄清石灰水和氢氧化钠溶液。请你参与探究：
[提出问题] 如何鉴别这两种无色溶液？
[实验方案] 小琪等几位同学进行了如图ZT7－14所示的实验。
请你回答下列问题。
11
(1)C组实验中反应的化学方程式为
___________________________________________________。
(2)其中不能达到实验目的是__________(填字母) 。
(3)D组实验中变浑浊的原溶液是
_____________________________________________________。
[继续探究] 实验结束后，小琪同学将A 、B 、C 、D 四组试管中的物质全部倒入同一个干净的烧杯中，充分反应后，得到无色澄清透明的溶液，对该溶液的成分又进行了探究。
[提出问题] 该溶液中除水、酚酞外还含有哪些物质？
[查阅资料] 氯化钙溶液呈中性。
[猜想与假设]
Ⅰ.______________；
Ⅱ.NaCl 、CaCl2、HCl ；
Ⅲ.NaCl 、CaCl2、NaOH 。
[反思与拓展] ①上述猜想与假设中只有一个不成立，它是_____(填序号) ，理由是__________________________________
___________________________________________________。
②根据所学化学知识，验证烧杯内溶液中可能有的物质是否存在，下列哪些物质单独使用不能完成该实验______________(填字母) 。
a ．pH 试纸 b ．硝酸银溶液 c ．紫色石蕊溶液 d ．铜 e ．足量氢氧化钠溶液
12．[2014•河北]某兴趣小组对“蜡烛燃烧的产物”进行探究。
[查阅资料] 蜡烛的主要成分是石蜡，石蜡由碳、氢两种元素组成。
[作出猜想] 蜡烛燃烧的产物是二氧化碳和水。
[实验验证]
(1)用干冷的小烧杯罩在蜡烛火焰上，观察到
_________________，证明有水生成。
(2)用涂有饱和石灰水的小烧杯罩在蜡烛火焰上，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。二氧化碳和石灰水反应的化学方程式为____________________________________________。 小明提出质疑：石灰水变浑浊不一定是生成了碳酸钙，还可能是饱和石灰水受热后__________________________________，析出了氢氧化钙。
同学们又用图ZT7－15所示的装置进行实验，1分钟后，提起锥形瓶，翻转后注入20 mL 饱和石灰水，加塞、振荡，观察到石灰水变浑浊，确定有二氧化碳生成。
实验中小明观察到一个意外现象：锥形瓶内壁上有少量黑色物质。
[交流讨论] 经分析，同学们一致认为黑色物质是石蜡不充分燃烧生成的_______________________。由此他们猜想还可能生成一氧化碳。
为验证一氧化碳，他们设计了如图ZT7－16所示的实验。
12
[实验验证]
(1)实验前，先在玻璃管的中部放入一团棉花，其目的是___________________________________________________。
(2)将a 端插入蜡烛的焰心。
(3)用酒精灯加热b 端的糊状物，一段时间后，观察到黑色物质变成红色，证明蜡烛不充分燃烧有一氧化碳生成。
(4)为防止玻璃管中的红色物质又被氧化变成黑色，接下来的操作是__________________________________。
[拓展应用] 含碳燃料不充分燃烧会生成一氧化碳等物质，浪费资源，且污染空气。为使其充分燃烧，应采取的措
_______________________________________________________(答一条即可) 。
13 施是
实验探究题
┃题型特点┃
探究性试题已成为各地中考必考的一种题型，考查的形式主要以科学探究中的某几个环节为主。探究性试题具有如下特点：(1)探究要素多少不一；(2)命题材料丰富多样；(3)命题信息新旧皆可；(4)考查方式多种多样。
解答实验探究题要注意以下几点：(1)明确实验内容(目的) 、思维要严密、猜想和假设要有理有据、依据题给信息或上下文进行分析推理和验证，并能根据自己所学的化学知识和经验对问题作出有意义的猜想，再根据题给条件，进行实验探究；(2)回答问题要直接，不要转弯抹角；(3)语言表述要有逻辑性，要体现出因果关系，回答要环环相扣。 类型一 气体制备、仪器的应用
类型二 物质组成的探究
例2 [2014•龙东]实验室常用的干燥剂“碱石灰”是氧化钙和固体氢氧化钠的混合物，易与空气中的水蒸气和二氧化碳反应而变质。某同学对一瓶久置的碱石灰进行了如下探究。
[猜想与假设]
猜想一：没有变质，只含有氧化钙和氢氧化钠；
猜想二：部分变质；
猜想三：完全变质，含有____________________________和______________________。 则氢氧化钠变质反应的化学方程式是 。
[进行实验] 实验如图ZT7－4所示：
[解释与结论]
由操作②的现象判断：猜想三__________(填“成立”或“不成立”) ；由操作⑤⑥的现象判断滤液中含有____________，由此判断猜想一不成立，得出结论。
[反思与评价]
实验室中碱石灰应该______________保存。
[答案] [猜想与假设] CaCO3(或碳酸钙) Na2CO3(或碳酸钠) 2NaOH ＋CO2===Na2CO3＋H2O [解释与结论] 不成立 Na2CO3
[反思与评价] 密封
[解析] [猜想与假设]首先要明确碱石灰变质的生成物。氧化钙与水反应生成氢氧化钙，生成的氢氧化钙再与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙而完全变质；氢氧化钠直接与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠变质。因此完全变质后固体含有碳酸钙和碳酸钠。[解释与结论]要充分思考操作流程提供的信息。根据“样品加水，试管外壁发热”推知，样品中一定含有氧化钙(氧化钙与水反应放出大量热) ，进而推出猜想三不成立；过滤后向滤液中加稀盐酸冒出气泡，说明滤液中含有可溶性碳酸盐，进而说明滤液中含有碳酸钠，从而推知猜想一不成立，可见碱石灰样品是部分变质。[反思评价]要注意从药品保存角度分析解答，凡是具有挥发性、易潮解或能与空气成分发生反应的物质都要密封保存。
类型三 设计探究方案
例3 [2014•绥化]2014•绥化牙膏摩擦剂的类型很多，如CaCO3、SiO2或它们的混合物。某兴趣小组对牙膏摩擦剂的成分进行了如下探究。
[提出问题1] 某品牌牙膏中是否含有CaCO3?
[查阅资料] 二氧化硅不与稀盐酸反应。
[实验方案]
(1)取少量牙膏于试管中，加入适量的稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明摩擦剂中含有____________(填离子符号) 。
(2)取实验(1)中的溶液，加入碳酸钾溶液，生成白色沉淀，请写出该反应的化学方程式：____________________________。
[提出问题2] 该牙膏中CaCO3的质量分数是多少？
[实验装置
]
[实验步骤]
(1)按图ZT7－5连接好装置后，发现一处明显的错误，改正为__________________________________________。
(2)重新连接好装置，并______________________________
__________________________________________________。
(3)在B 装置中加入牙膏样品8 g。
(4)____________K1，____________K2(以上均填“打开”或“关闭”) ，向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至B 中无气泡产生时，停止滴加盐酸。
(5)__________________ ______________，至C 中不再产生沉淀。
(6)将C 装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量。实验数据如图ZT7－6(已知此品牌牙膏中的其他成分不与盐酸反应，装置内试剂均足量) 所示：
[实验分析及数据处理]
(1)若没有A 装置，则测定结果将________(填“偏大”“偏小”或“不变”) 。
(2)D装置的作用是____________________________________
____________________________________。
(3)据上面数据，计算该牙膏样品中碳酸钙的质量分数是_____。
[答案] [实验方案] (1)CO2－3 (2)CaCl2＋K2CO3===CaCO3↓＋2KCl
[实验步骤] (1)C装置中，气体应该从长导管进，短导管出 (2)检查装置气密性 (4)关闭 打开 (5)关闭K2，打开K1，缓缓鼓入空气
[实验分析及数据处理] (1)偏大
(2)防止空气中的二氧化碳进入C 装置(或吸收空气中的二氧化碳)
(3)25%
[解析] [实验方案](1)要充分考虑到碳酸盐能与稀盐酸反应生成气体，并用澄清石灰水检验生成的气体是否为二氧化碳。根据生成的气体能使澄清石灰水变浑浊，可判断摩擦剂中必有CO2－3。(2)碳酸钙与适量稀盐酸反应后的溶液中溶质是CaCl2，它能与碳酸钾溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾。[实验步骤](1)分析题给实验装置，进行除杂和反应是为了保证反应物充分接触及便于气体导出，气体进入广口瓶的顺序应遵循长导管进气，短导管出气，故C 装置有明显错误，改正方法是气体应该从长导管进，短导管出。(2)凡是做有气体生成或气体参加的实验，实验前都要检查装置气密性。(4)为了防止生成的二氧化碳从左侧装置逸出，滴加稀盐酸前应关闭K1，打开K2。[实验方案] (5)反应结束后为保证B 装置中的二氧化碳完全被吸收，应关闭K2，打开K1，并缓缓鼓入空气，将B 装置中的二氧化碳排进C 装置中，直到C 中不再产生沉淀为止。[实验分析及数据处理]A装置的作用是除去空气的CO2，避免实验结果测定不准，如果没有A 装置，会导致空气中的二氧化碳进入C 装置，使测定结果偏大。同理，D 装置的作用与A 装置相同，是防止外界空气中的二氧化碳进入C 装置。由“白色沉淀3.94 g”结合C 装置中发生的反应推知，白色沉淀是CO2和Ba(OH)2反应生成的BaCO3沉淀，进而求出参加反应的CO2的质量为0.88 g ，最后根据CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O ＋CO2↑，计算参加反应的碳酸钙的质量为2 g，故牙膏样品中碳酸钙的质量分数为 2 g/8 g×100%＝25%。
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[解析] 热水中的白磷通氧气前不燃烧，通氧气后燃烧，说明燃烧的条件之一是与氧气接触。
2．某兴趣小组设计实验探究碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应过程中的吸、放热情况。操作步骤为：①向试剂1中加入试剂2，搅拌、测温；②静置、测温；③再加入试剂3，搅拌、测
则下列说法中，错误的是( )
A ．Na2CO3在溶于水的过程中放出热量
B ．NaHCO3在溶于水的过程中吸收热量
C ．其他条件相同时，碳酸氢钠溶液与盐酸混合过程中放出的热量更多
D ．实验中，若同一列试剂的温度及所取的量不同，则实验结论的可信度降低
3． [2014•鄂州]化学兴趣小组的同学发现，上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘记了盖瓶盖。对于该溶液是否变质，小组内小明同学认为有两种可能：
猜想1：该溶液没有变质。
猜想2：该溶液全部变质。
(1)小组同学讨论后认为还有一种可能，请你补充出猜想3：__________________。
(2)为了验证猜想3，小红同学设计了如下实验方案，请你帮他完成实验报告的填写。
(3)探究启示：氢氧化钠必须__________保存。
[答案](1)该溶液部分变质 (2)向其中滴加过量的CaCl2(或BaCl2) 溶液
(3)密封
4．化学兴趣小组设计的创新实验是“火龙生字”。在成果展示现场，某同学用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写“火”字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体。用带火星的木条接触硝酸钾晶体，就会观察到白纸上写过字的地方燃烧并迅速蔓延，留下“火”字的黑色痕迹。在场的同学对此产生了浓厚的兴趣，并进行了如下研究：
[提出问题] 为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？
[查阅资料] 硝酸钾受热易分解，生成亚硝酸钾(KNO2)和一种常见的气体单质。
[猜想与假设] 对于生成的是什么气体，四位同学有如下猜测：
甲同学认为是二氧化氮；
乙同学认为是氮气；
丙同学认为是氧气；
丁同学认为是氢气。
丙同学指出不可能是二氧化氮、氢气，理由是__________________， _________________________。
[进行实验] 四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证，他们的操作方法是___________________________________
____________________________________________________，
观察到的现象是________________________，说明丙同学的猜想正确。硝酸钾分解的化学方程式是_________________________________________。
[解释与结论] 白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是
________________________________________________________________________。
[反思与评价] 为什么要用“硝酸钾的热饱和溶液”书写文字？
____________________________________________________。
[答案] 二氧化氮不是单质 硝酸钾中不含氢元素 将少量硝酸钾晶体放入试管中加热，把带火星的木条伸入试管中 带火星的木条复燃
硝酸钾晶体受热生成氧气，使得写过字的白纸附近氧气浓度增加
硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大，用热饱和溶液能使白纸附着较多的硝酸钾
5．小敏和小玉在实验室用盐酸和石灰石反应，分别用图ZT7－7所示甲、乙装置(气密性均良好) 进行二氧化碳的制取及性质实验，但均未发现澄清石灰水变浑浊。针对此现象，同学们提出了自己的想法。
小敏同学实验时澄清石灰水未变浑浊的原因是
____________________________________________________。
[提出问题] 小玉同学实验时澄清石灰水为什么没有变浑浊呢？
[作出猜想] 猜想一：澄清石灰水变质了。
猜想二：反应产生的气体除了有二氧化碳外，还有氯化氢。
[查阅资料] 氯化氢气体溶于水形成盐酸。
[实验探究
]
同学们经过讨论发现，用丙装置在A 、B 中均加入实验Ⅱ所用试剂即可同时完成上述两个猜想的探究，其中B 装置所起的作用是_______________________________________。如果看到_____________________________________________现象，则两个猜想都成立。
[实验反思] 由实验可知，小玉同学实验时可能错误使用了一种药品，她使用的药品是____________。
[答案] 产生的气体从长颈漏斗中逸出
硝酸银溶液 有白色沉淀产生
检验氯化氢气体是否除尽 A中有白色沉淀产生，B 、C 中无变化的
浓盐酸
6．[2014•随州]实验室中的药品一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。某研究性学习小组的同学对实验室里久置于空气中变质的过氧化钠(Na2O 2) 固体的成分进行探究。
[查阅资料] (1)Na2O 2的化学性质很活泼，能与水、二氧化碳反应，相关反应的化学方程式为：2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH＋O 2↑；2Na 2O 2＋2CO 2===2Na2CO 3＋O 2↑。
(2)CaCl2溶液为中性
[猜想] Ⅰ. 固体为Na 2O 2、NaOH 、Na 2CO 3的混合物。
Ⅱ. 固体为NaOH 和Na 2CO 3的混合物。
Ⅲ. 固体为NaOH 。
Ⅳ. 固体为Na 2CO 3。
[反思评价] (1)实验操作②中反应的化学方程式为
__________________________________________________。
(2)实验操作②中“滴加CaCl2溶液至过量”的目的是
__________________________________________________。
[答案] 取少量②的溶液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，振荡
无明显现象(或无气泡产生) 产生白色沉淀 酚酞溶液变红
Na2CO3＋CaCl2＝CaCO3↓＋2NaCl
除去溶液中的Na2CO3，防止干扰NaOH 的鉴定
[解析] [实验探究]①根据实验结论，可推知现象为无气泡冒出或无明显现象，因为Na2O2与水反应能生成氧气，如果没有气体生成，说明猜想I 不成立；②根据碳酸钠能与氯化钙反应生成白色碳酸钙沉淀，滴加氯化钙出现白色沉淀说明有Na2CO3存在；③证明NaOH 的存在，需要检验操作②反应后溶液的酸碱性即可，具体方法是取少量②的溶液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液，振荡，酚酞溶液变红。为了避免对NaOH 的验证产生干扰，滴加过量的氯化钙除尽Na2CO3(因为Na2CO3的水溶液也呈碱性) 。
7．[2014•山西]同学们在初中化学实验室中，发现一瓶如图ZT7－8所示的久置的瓶口有白色固体、瓶塞丢失的无色溶液。已知原溶液可能是NaCl 、NaOH 或Na2CO3三种溶液中的一种，为确定溶液成分，同学们进行了如下探究：
(1)小张同学取待测液测得pH ＝10，他得出的关于溶液成分的结论是_______________________________。他取少量待测液于试管中，加入过量稀盐酸，看到____________________，由此小张同学认为，溶液为Na2CO3溶液。
(2)小李同学对小张同学的结论提出疑问，又进行了以下实验：取少量待测液于试管中，加入过量的CaCl2溶液，生成白色沉淀，该反应的化学方程式为
____________________________________________ ___，静置，_____________________________________________(写出还需进行的操作及现象) 。通过实验，小李认为小张的结论正确。二位同学给试剂瓶贴一新标签：Na2CO3。
(3)实验结束后，同学们通过讨论认为试剂瓶原标签可能不是Na2CO3，你认为他们的理由是 ____________________________________________________。
该溶液一定不是NaCl 溶液 冒气泡(或产生气体) CaCl2＋Na2CO3＝CaCO3↓＋2NaCl 滴加几滴无色酚酞溶液，无色酚酞溶液不变色 氢氧化钠能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠
8． [2014•烟台]科学家设想利用太阳能加热器“捕捉CO 2”“释放CO 2”，实现碳循环(如图ZT7－9所示) 。
某化学小组的同学对此非常感兴趣，在老师的指导下，设计如图ZT7－10所示的装置探究上述设想的反应原理是否可行。
(1)能证明装置A “释放CO2”的现象是___________________。
(2)装置B 在实验结束撤掉酒精喷灯时的作用是 。
(3)上述反应结束后，小组同学对D 中固体的成分进行探究，以证明是否“捕捉”到CO2。
[猜想与假设]
D 中的固体可能为：Ⅰ. 只有氧化钙；Ⅱ. 氧化钙与碳酸钙；Ⅲ. 只有碳酸钙。
[进行实验]
①甲同学从D 中取一定量的固体于试管中，并加入一定量的水，振荡，有白色不溶物。甲同学据此认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想Ⅲ成立。乙同学认为上述实验不足以证明猜想Ⅲ成立，其理由是_______________________________________________
____________________________________。
②乙同学从D 中取一定量的固体于试管中，加入一定量的水，触摸试管外壁，感觉发热；继续向试管中加入几滴稀盐酸，没有发现气泡产生。乙同学据此认为试管中的固体只有氧化钙，即猜想Ⅰ成立。丙同学认为乙的实验不足以证明猜想Ⅰ成立，理由是________________________________________________
_____________________________________________。
③丙同学认为利用感觉温度变化的方法判断是否有氧化钙不可靠，他用水、酚酞溶液和稀盐酸证明了猜想Ⅱ成立，请完成他的实验报告。
(4)通过以上探究，小组同学认为科学家的设想在反应原理上是可行的。该设想的优点有__________(填字母序号) 。
A ．原料易得
B ．充分利用太阳能
C ．释放出的CO2可作为资源加以利用
【答案】C 中的澄清石灰水变浑浊 防止石灰水倒吸入装置A 中热的试管内(炸裂试管 氧化钙与水反应生成的氢氧化钙微溶于水，也可能出现白色不溶物
即使有碳酸钙，加入的少量稀盐酸先与氢氧化钙反应，也不会出现气泡
取少量D 中固体加入试管中，加水振荡，滴加无色酚酞溶液；再向试管中加入足量的稀盐酸 ABC
9．[2013•河北]乙炔(C2H2)气体和氧气反应能产生高温火焰，工人师傅常用氧炔焰切割或焊接金属。
乙炔由碳化钙(块状固体，化学式为 CaC2 )与水反应生成，同时生成一种白色固体。
[提出问题] 白色固体是什么物质？
[作出猜想] 小明经过思考认为有以下几种可能：
猜想一：CaO ；猜想二：____________________；
猜想三：Ca(OH)2 。
他的依据是__________________________________________
______________________________________________。
[交流反思] 经过同学们交流讨论，认为猜想一不成立。否定猜想一的理由是_____________________________________。
[进行实验]
(1)取少量白色固体放入试管中，滴加稀盐酸，没有观察到______________，证明猜想二不成立。
(2)取少量白色固体加入水中，取上层清液，
____________________有白色沉淀出现，证明猜想三成立。该反应的化学方程式为____________________________________
_____________________________________________________。
结论：白色固体是 Ca(OH)2。
[拓展应用] 已知碳化钙与水反应非常剧烈，乙炔的密度比空气略小。实验室欲制取并收集纯净的乙炔，要求做到节约、安全、随时发生、随时停止，你选择的装置是________(选填装置序号) 。
10． [2014•南京]某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
(1)常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：
某同学用硫酸铜溶液把“铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为____________________________，该反应的基本反应类型为__________。
(2)兴趣小组同学用氧化铜与足量的碳粉利用图ZT7－12所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。
[提出问题] 生成的气体中是否含有一氧化碳？
[实验与讨论]
①打开K ，缓缓通入干燥的氮气一段时间。
②关闭K ，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，图ZT7－13所示装置中最为合理的是__________。
[实验求证]
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图ZT7－12所示的装置进行实验，A 中的固体应选用____________________，B 中溶液为澄清石灰水，若A 中黑色固体出现了红色，B 中澄清石灰水____________，可说明气体样品中含有一氧化碳。
[实验反思]
碳粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比________(填“大于”“等于”或“小于”)3∶8。
11．[2014•达州] 2014年化学实验操作考试中，有一题目是鉴别澄清石灰水和氢氧化钠溶液。请你参与探究：
[提出问题] 如何鉴别这两种无色溶液？
[实验方案] 小琪等几位同学进行了如图ZT7－14所示的实验。
请你回答下列问题。
11
(1)C组实验中反应的化学方程式为
___________________________________________________。
(2)其中不能达到实验目的是__________(填字母) 。
(3)D组实验中变浑浊的原溶液是
_____________________________________________________。
[继续探究] 实验结束后，小琪同学将A 、B 、C 、D 四组试管中的物质全部倒入同一个干净的烧杯中，充分反应后，得到无色澄清透明的溶液，对该溶液的成分又进行了探究。
[提出问题] 该溶液中除水、酚酞外还含有哪些物质？
[查阅资料] 氯化钙溶液呈中性。
[猜想与假设]
Ⅰ.______________；
Ⅱ.NaCl 、CaCl2、HCl ；
Ⅲ.NaCl 、CaCl2、NaOH 。
[反思与拓展] ①上述猜想与假设中只有一个不成立，它是_____(填序号) ，理由是__________________________________
___________________________________________________。
②根据所学化学知识，验证烧杯内溶液中可能有的物质是否存在，下列哪些物质单独使用不能完成该实验______________(填字母) 。
a ．pH 试纸 b ．硝酸银溶液 c ．紫色石蕊溶液 d ．铜 e ．足量氢氧化钠溶液
12．[2014•河北]某兴趣小组对“蜡烛燃烧的产物”进行探究。
[查阅资料] 蜡烛的主要成分是石蜡，石蜡由碳、氢两种元素组成。
[作出猜想] 蜡烛燃烧的产物是二氧化碳和水。
[实验验证]
(1)用干冷的小烧杯罩在蜡烛火焰上，观察到
_________________，证明有水生成。
(2)用涂有饱和石灰水的小烧杯罩在蜡烛火焰上，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。二氧化碳和石灰水反应的化学方程式为____________________________________________。 小明提出质疑：石灰水变浑浊不一定是生成了碳酸钙，还可能是饱和石灰水受热后__________________________________，析出了氢氧化钙。
同学们又用图ZT7－15所示的装置进行实验，1分钟后，提起锥形瓶，翻转后注入20 mL 饱和石灰水，加塞、振荡，观察到石灰水变浑浊，确定有二氧化碳生成。
实验中小明观察到一个意外现象：锥形瓶内壁上有少量黑色物质。
[交流讨论] 经分析，同学们一致认为黑色物质是石蜡不充分燃烧生成的_______________________。由此他们猜想还可能生成一氧化碳。
为验证一氧化碳，他们设计了如图ZT7－16所示的实验。
12
[实验验证]
(1)实验前，先在玻璃管的中部放入一团棉花，其目的是___________________________________________________。
(2)将a 端插入蜡烛的焰心。
(3)用酒精灯加热b 端的糊状物，一段时间后，观察到黑色物质变成红色，证明蜡烛不充分燃烧有一氧化碳生成。
(4)为防止玻璃管中的红色物质又被氧化变成黑色，接下来的操作是__________________________________。
[拓展应用] 含碳燃料不充分燃烧会生成一氧化碳等物质，浪费资源，且污染空气。为使其充分燃烧，应采取的措
_______________________________________________________(答一条即可) 。
13 施是