揭秘中考化學(xué)源于教材的科學(xué)探究題

劉明根 王廷虎

(1.安徽省無為三中城南校區(qū) 238399;2.安徽省無為縣教子灣中學(xué) 238341)

科學(xué)探究是新課程的重要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，更是中考命題的重點和熱點.近年來，在全國各地的中考化學(xué)試題中，一些來源于教材中的較典型的“活動與探究”和重要實驗已成為命題素材的熱點內(nèi)容之一.這類試題不僅能很好地考查學(xué)生的綜合實驗和科學(xué)探究的能力，而且還能有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)方法，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，具有很強的選拔功能.

一、空氣中氧氣含量的測定

例1 某化學(xué)實驗小組用兩種方法驗證空氣中的氧氣含量.

方法一：如圖1所示進(jìn)行.

(1)寫出圖1中二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式____.

(2)小星同學(xué)對該實驗提出質(zhì)疑：木炭在燃燒過程中，氧氣濃度降低，參加反應(yīng)的木炭與氧氣的質(zhì)量之比在____范圍內(nèi)，生成的CO對實驗結(jié)果會產(chǎn)生誤差.

方法二：如圖2所示進(jìn)行.

(1)寫出圖2中紅磷燃燒的化學(xué)方程式____.

(2)實驗測定數(shù)據(jù)如表：(集氣瓶的容積為100mL).

組別123456進(jìn)入集氣瓶中水的體積/mL302119221520

分析實驗數(shù)據(jù)，第2，3，4，6組驗證出氧氣約占空氣體積的____，第5組出現(xiàn)較大偏差的原因可能是____.

解析方法一：(1)二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水；(2)若碳完全燃燒，生成氣體全部為二氧化碳時，碳與氧氣的質(zhì)量比為3∶8，其中產(chǎn)生的二氧化碳可以完全被氫氧化鈉溶液吸收，通過液面上升的體積可以計算氧氣的體積分?jǐn)?shù)；若碳不完全燃燒，生成氣體全部為一氧化碳時，碳與氧氣的質(zhì)量比為3∶4，由于一氧化碳不能被氫氧化鈉溶液吸收，不能測定出氧氣的含量；因此要產(chǎn)生一氧化碳，其中參加反應(yīng)的碳和氧氣的質(zhì)量比必須滿足的條件為大于3∶8而小于等于3∶4.方法二：(1)紅磷燃燒產(chǎn)生五氧化二磷；(2)第2，3，4，6組的水的體積就是消耗的氧氣的體積，與空氣的體積100mL進(jìn)行比較，結(jié)果得出氧氣約占空氣體積的1/5；而第五組的結(jié)果會偏小，可能是沒有冷卻到室溫讀數(shù)、紅磷量不足、裝置漏氣等原因.

二、探究催化劑的性質(zhì)

例2 為比較相同濃度的FeCl3溶液和CuSO4溶液對H2O2分解的催化效果，某研究小組進(jìn)行了如下探究：

(1)請寫出H2O2分解的化學(xué)方程式____.

【定性研究】

(2)如圖3，可通過觀察來定性比較兩者的催化效果.

【定量研究】 (3)如圖4，實驗前檢查該裝置氣密性的方法是____.要定量比較兩者的催化效果，可測量生成等體積氣體所需的____.

【深入研究】(4)在FeCl3溶液中，究竟是哪種粒子起催化作用呢？

猜想1：鐵離子(Fe3+)起催化作用；

猜想2：____起催化作用；

猜想3：____起催化作用；……

請設(shè)計實驗，驗證猜想1：

實驗操作實驗現(xiàn)象及結(jié)論

實驗操作實驗現(xiàn)象及結(jié)論取2支試管,各加入2mL 5%的H2O2溶液,再分別加入同濃度、同體積的FeCl3和HCl溶液,觀察現(xiàn)象若加入FeCl3溶液的試管中產(chǎn)生氣泡更快,則猜想1成立;否則,不能證明猜想1成立(需要進(jìn)一步探究)

三、探究分子的性質(zhì)

例3 小明同學(xué)對探究分子性質(zhì)的實驗(如圖5所示)進(jìn)行了改進(jìn).如圖6所示，試管丁、戊中各有一張每隔2厘米滴有一滴酚酞溶液的濾紙條，裝有適量濃氨水的小藥瓶固定在橡皮塞上，試管丁中小藥瓶上的瓶塞已塞緊，試管戊中的小藥瓶上無瓶塞.

關(guān)于圖5、圖6中的實驗有以下說法：

①圖6比圖5的實驗更環(huán)保、更節(jié)約；②圖5和圖6的實驗均能證明分子在不斷的運動；③濃鹽酸有揮發(fā)性，僅將濃氨水換成濃鹽酸也可達(dá)到實驗?zāi)康模虎苋绻≈袥]有小藥瓶，圖6的實驗也可達(dá)到實驗?zāi)康模虎萑魧⑽旖氡校瑸V紙條不會變紅.

以上說法中錯誤的是( ).

A.①② B.③④ C.③⑤ D.④⑤

解析對比改進(jìn)前的實驗，改進(jìn)后實驗的優(yōu)點是能夠防止氨氣擴散到空氣中，污染大氣，且氨水用量較少，更能節(jié)省藥品，①正確；圖5實驗中，倒扣在大燒杯內(nèi)的酚酞溶液變紅色，大燒杯外的酚酞溶液不變紅色，說明分子在不斷運動，圖6的實驗中，試管丁中盛放濃氨水的小藥瓶瓶塞塞緊，所以丁中濾紙條上的酚酞溶液不變紅色，戊試管中盛放濃氨水的小藥瓶沒有瓶塞，濾紙條上的酚酞溶液變紅色，說明分子不斷運動，②正確；濃鹽酸雖然具有揮發(fā)性，但鹽酸不能使酚酞溶液變色，故將濃氨水換成濃鹽酸不能達(dá)到實驗?zāi)康模坼e誤；圖6的實驗中，丁試管中沒有小藥瓶也可以與戊試管形成對照實驗，也可達(dá)到實驗?zāi)康模苷_；若將戊試管浸入冰水中，分子運動速度減慢，但依然能使濾紙條上的酚酞變紅，⑤錯誤.答案:C

四、模擬電解水的過程

例4 圖7為電解水的實驗裝置圖.接通電源觀察兩電極都有氣泡產(chǎn)生.

(1)通電一段時間后，玻璃管a收集到的氣體是____，a、b兩玻璃管收集的氣體體積比約為____.

(2)圖8為水分解的微觀過程：

①水的分解過程中，不發(fā)生變化的微粒是____.

②結(jié)合實驗現(xiàn)象，寫出水通電分解的化學(xué)方程式____.

(3)已知同溫同壓下，氣體的體積比決定于氣體的分子個數(shù)比.該實驗中能夠說明水的化學(xué)式為“H2O”的實驗現(xiàn)象是____.

五、探究質(zhì)量守恒定律

例5 某興趣小組為驗證質(zhì)量守恒定律，做了鎂條在空氣中燃燒的實驗.

(1)請寫出鎂條與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式____.

(2)小明發(fā)現(xiàn)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量大于反應(yīng)物鎂條的質(zhì)量，認(rèn)為這個反應(yīng)不遵循質(zhì)量守恒定律.我____(“同意”或“不同意”)小明的觀點，因為____.

(3)小紅按圖9所示裝置改進(jìn)實驗，驗證了質(zhì)量守恒定律，卻發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中還有少量黃色固體.

【提出問題】黃色固體是什么呢？

【查閱資料】①氧化鎂為白色固體；②鎂能與氮氣劇烈反應(yīng)生成黃色的氮化鎂(Mg3N2)固體；③氮化鎂可與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氨，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán).

【做出猜想】黃色固體是Mg3N2

【實驗探究】請設(shè)計實驗，驗證猜想

實驗操作實驗現(xiàn)象及結(jié)論

【反思與交流】空氣中N2的含量計遠(yuǎn)大于O2的含量，而鎂條在空氣中燃燒生成的MgO卻遠(yuǎn)多于Mg3N2，為什么呢？請給出合理的解釋____.

解析(1)鎂在氧氣中燃燒生成白色固體氧化鎂(MgO).(2)任何化學(xué)反應(yīng)都遵守質(zhì)量守恒定律，由于鎂條燃燒時空氣中有氣體參加了反應(yīng)，從而導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量大于反應(yīng)物鎂條的質(zhì)量.(3)由于氮化鎂(Mg3N2)可與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán).因此若要驗證鎂條在空氣中燃燒的產(chǎn)物中有少量黃色固體Mg3N2，可以取燃燒的產(chǎn)物于試管中，加入少量的水，再將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，說明燃燒產(chǎn)物中含有黃色固體Mg3N2；雖然空氣中N2的含量遠(yuǎn)大于O2的含量，但是氧氣的化學(xué)性質(zhì)比氮氣的活潑，所以鎂條在空氣中燃燒生成的氧化鎂遠(yuǎn)多于氮化鎂.

實驗操作實驗現(xiàn)象及結(jié)論取燃燒后的產(chǎn)物于試管中,加少量水,再將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口,觀察現(xiàn)象若產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,說明燃燒產(chǎn)物中含有Mg3N2

O2比N2活潑(其他合理答案均可)

六、氣體的制取及性質(zhì)

例6 根據(jù)圖10所列實驗裝置，按要求回答下列問題：

圖10

(1)儀器a的名稱：____.

(2)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____，應(yīng)選用的發(fā)生和收集裝置是____.

(3)小明同學(xué)用F裝置驗證二氧化碳的性質(zhì)，當(dāng)通入二氧化碳一段時間后，試管①中產(chǎn)生的現(xiàn)象是____，試管②中澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為是____，G中觀察到蠟燭由低到高依次熄滅，說明二氧化碳具有的性質(zhì)是____，若兩支蠟燭幾乎同時熄滅，可能的原因是____(答一點即可).

解析(1)集氣瓶是收集氣體的儀器；(2)如果用高錳酸鉀制氧氣就需要加熱，高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣；氧氣的密度比空氣的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空氣法和排水法收集；(3)F裝置中，試管①中產(chǎn)生的現(xiàn)象是紫色石蕊試液變紅，因為二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊試液；二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和水；G中觀察到蠟燭由低到高依次熄滅，說明二氧化碳具有的性質(zhì)是不燃燒也不支持燃燒且密度比空氣大；若兩支蠟燭幾乎同時熄滅，可能的原因是傾倒二氧化碳的速度太快或集氣瓶口開的太大等.

七、探究可燃物燃燒的條件

例7 (2015·臨沂)控制變量法是學(xué)習(xí)化學(xué)常用的方法.下面是探究燃燒條件的實驗，請你根據(jù)實驗圖11和資料信息回答有關(guān)問題.

圖11

資料信息：白磷和紅磷的著火點分別是40℃、240℃.

(1)銅片上的紅磷不燃燒，是因為____.(2)水中的白磷不燃燒，是因為____.(3)如果要讓水中的白磷在水下燃燒，應(yīng)采取的措施是____.(4)通過以上實驗事實證明，燃燒必須同時具備下列條件：①可燃物；②氧氣(或空氣)；③____.

解析(1)銅片上的紅磷不燃燒是因為溫度沒有達(dá)到紅磷的著火點；(2)水中的白磷不燃燒，是因為白磷沒有與氧氣接觸；(3)讓水中的白磷在水下燃燒，需要與氧氣接觸，故需要通入氧氣；(4)燃燒必須同時具備可燃物、可燃物與氧氣接觸、溫度達(dá)到著火點三個條件，缺一不可.

答案(1)溫度沒有達(dá)到紅磷的著火點 (2)沒有與氧氣接觸 (3)用導(dǎo)管對準(zhǔn)水中的白磷通入氧氣(或空氣) (4)達(dá)到燃燒所需的最低溫度(著火點)