题型 实验探究题&

一、科学探究题

1. 难度：中等

冬季雾霾频发，某校社会实践小组的同学们，对某地区雾霾的成分、成因、危害及防治产生了浓厚的兴趣并开启了项目性学习之旅。

（信息检索）雾是浮游在空中的大量微小水滴。霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分可能含有可溶性硫酸盐、硝酸盐，铵盐、不溶性有机物、黑碳、金属元素和其它元素。

（提出问题）某地霾的成分是什么？

（实验准备）选择该地重度雾霾天气，用SDLKC﹣1000型大流量TSP采样器在室外采集大气中的可吸入颗粒物10g。

活动一：探究霾中是否含有铵盐和硫酸盐。

实验方案	实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	取5g样品，加少量熟石灰末，混合、研磨	_______	含有铵盐
方案二	取5g样品，加适量水，充分溶解后过滤，向滤液中滴加_____	有白色沉淀生成	含有硫酸盐

（总结反思）工业上应加强对污染企业的监管，农业上应合理施用化肥。

活动二：探究霾中是否含有黑碳。同学们设计了如图所示的创新实验。（将活动一得到的残渣，干燥后置于中间凹槽内）

（实验步骤）①滴入过氧化氢溶液制取O₂，排出装置内空气后，再在导管口接上气球。

②向右边的凹槽内滴入澄清的石灰水，

③接通电源，用热电阻丝点燃残渣

（实验现象）残渣剧烈燃烧，澄清石灰水浑浊，气球变大。

（实验结论）霾中含有黑碳。装置内澄清石灰水变浑浊的化学方程式是_____。

（交流研讨）某同学对“霾中含有黑碳”的结论产生质疑，理由是_____。

活动三：查阅资料，霾中还含有Al、Na、Zn、Pb、Hg、Cd等金属元素，其中的有害元素除Cd外，还有_____。

（能力发展）请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表：

项目	雾霾频发的成因	控制雾霾频发的做法	政府采取的应急措施
①	能源结构不同	推广太阳能发电	人工降雨
②	烧散煤取暖	______	向空中或地面洒水
③	______	推广新能源汽车	私家车限号出行

（检出进度）小组同学没有进行的探究项目是_____。

2. 难度：中等

草木灰中富含钾盐，主要成分是碳酸钾，还含有少量氯化钾和硫酸钾。化学小组的同学从草木灰中提取钾盐，并检验其部分成分。请根据部分盐溶解性表和学过的知识回答下列问题：

部分盐的溶解性表（室温）

阴离子/阳离子	NO3^﹣	Cl^﹣	SO4^2^﹣	CO3^2^﹣
K^+	溶	溶	不	溶
Ba^2+	溶	溶	不	不
Ca^2+	溶	溶	微	不
Ag^+	溶	不	微	不

实验一：分离提纯

①取适量草木灰样品，研碎。

②将研碎的草木灰样品置于烧杯中，加入适量的蒸馏水溶解。

③过滤

④蒸发结晶。将滤液加入蒸发皿中，用酒精灯加热，并用玻璃棒不断搅拌。

步骤③过滤需要的玻璃仪器有_____；

步骤④中，用玻璃棒搅拌的目的是_____。

实验二：验证成分

（1）验证碳酸钾存在：取少量实验一所得的晶体置于烧瓶中，按如图所示的装置实验，则试管中装的药品是_____，证明晶体中含有碳酸钾的实验现象是_____。烧瓶中发生反应的化学方程式是_____。

（2）验证硫酸钾存在：

甲同学取少量实验一所得的晶体于试管中，加蒸馏水溶解后，再加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，于是他得出晶体中含有硫酸钾的结论。

乙同学认为，甲同学的方案不合理，其理由是：_____。

乙同学继续向甲同学所得白色沉淀中加入过量的_____，观察到_____，证明了晶体中硫酸钾的存在。

3. 难度：中等

（2019秦皇岛海港区二模）小明周末和父母一同去游玩，发现景区的大理石碑文年久被腐蚀。他联想到了化学课上学习的酸雨知识。回到学校后，在老师指导下和同学一起对酸雨的形成和危害进行探究（如图1所示）。

（说明）DISLab数字化实验系统能实时监测实验数据。测得的数据如图2所示。

（提出问题）酸雨腐蚀大理石，对森林、植物有破坏吗？

（实验步骤与现象）（1）连接装置，接通电源，测量烧杯中河水的pH。

（2）点燃燃烧匙中的硫粉，随即绿叶逐渐褪色，河水的pH呈减小趋势。集气瓶中硫燃烧时现象是_____。

（3）通过连接莲蓬喷头的注射器向广口瓶中注入蒸馏水，模拟降雨，喷头的作用是_____。绿叶枯萎，河水的pH迅速减小到5.6以下。相对稳定后继续加水，pH略增大后相对稳定。此装置中气球用来_____。

（4）将注射器中的双氧水注入锥形瓶中制取氧气，河水的pH再次减小。检验氧气的方法是_____。

（5）待实验结束后，借助注射器向广口瓶中注入氢氧化钠溶液。目的是_____。（用化学方程式表示）

（实验结论）_____。

（反思交流）酸雨除上述危害外，还可导致土壤酸化。防止酸雨产生，保护环境，请你提出一条合理化建议_____。

4. 难度：困难

（2019咸宁改编）日常生活中，每位同学都会接触到硬水。咸宁市某校化学兴趣小组的同学在老师的带领下对硬水进行了一些探究和拓展实验。

（查阅资料）水的硬度是由水中溶解的可溶性钙和镁化合物引起的，硬水中溶解的钙和镁化合物可分为两类：钙、镁的碳酸氢盐；钙、镁的硫酸盐或氯化物，一般所说的水的硬度是由上述两类化合物引起的。

（1）日常生活中常用煮沸的方法将硬水软化，这种方法可靠吗？小组同学设计了如下模拟实验：

实验1：①分别取碳酸氢钙溶液和氯化钙溶液于A、B两支试管中，同时加热。A试管中产生气泡，有沉淀生成，B试管中无明显现象；②冷却后，在上述实验后两支试管中分别滴加几滴肥皂水，振荡，_____（填“A”或“B”）试管中有较多泡沫，另一支试管中泡沫较少。实验结论：用煮沸的方法可以降低水的硬度。

（2）小组同学对硬水中为什么含有碳酸氢钙非常感兴趣，于是再次学习九年级化学下册课本中的资料卡片：石笋和钟乳石的形成。知道了当石灰岩遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO₃＋CO₂＋H₂O =Ca（HCO₃）_2。

小组同学思考：若向碳酸钠溶液中通入一定量的二氧化碳，是否也能生成碳酸氢钠？于是他们对此开始实验探究（不考虑二氧化碳和碳酸作为溶质的情况）。

（提出问题）所得溶液中溶质是什么？

（提出猜想）

猜想一：溶质为Na₂CO₃；猜想二：溶质为NaHCO₃；猜想三：溶质为_____。

实验2：①取所得溶液少许于试管中，向其中滴加过量的CaCl₂溶液，有白色沉淀生成，得出结论：猜想二_____（填“成立”或“不成立”）；②取实验①中上层清液，滴加适量稀盐酸，观察到_____，得出结论：猜想一不成立。

通过实验，小组同学得出了正确结论。

（3）热水瓶用久后，瓶胆内壁常附着一层水垢，老师说其成分主要是碳酸钙、氢氧化镁等。小组同学认为可使用稀盐酸除去，请写出发生中和反应的化学方程式_____。

（4）小组同学还对稀盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应进行了如下探究：

用pH传感器测得烧杯内溶液的pH变化图像（如图二），同时用温度传感器测得烧杯内温度变化图像（如图三），实验过程中保温良好，忽略热量散失。

Ⅰ、请分析图三，能得到什么结论_____。

Ⅱ、图三中A点对应溶液的溶质成分是_____（填写化学式）。

5. 难度：简单

某化学小组对碳酸氢钠和碳酸钠的制备与性质产生兴趣，他们了解到下列化学史及相关信息：

I．我国化学家侯德榜在吕布兰法和索尔维法的基础上创立了先进的侯氏制碱法，基本消除废弃物的排放，同时生产 NaHCO₃和NH₄Cl，请写出碳酸氢钠的一种用途：________。

II．索尔维法的原理：NaC1+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl; 2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑

Ⅲ．氨气（NH₃）是一种有刺激性气味、极易溶于水的碱性气体。

IV．Na₂CO₃与HCl的反应分步进行，首先发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl

（实验目的）利用如图所示装置模拟索尔维法制备碳酸氢钠，进而制得碳酸钠。

（实验设计）

步骤1：关闭K₁，打开K₂使氨气进入装置C，调节气流速率，待装置C中气流平稳后，打开K₁通入CO₂。

步骤2：待装置C的锥形瓶内出现较多固体时，关闭K₂停止通NH₃，一段时间后，关闭K₁停止通CO₂。

步骤3：将锥形瓶内反应后的混合物过滤、洗涤、低温干燥，即得碳酸氢钠固体。

步骤4：将所得碳酸氢钠固体加热制取碳酸钠。

（表达交流）

（1）装置B中饱和 NaHCO₃溶液的作用是除去CO₂中混有的HCl，反应的化学方程式为________。

（2）装置C锥形瓶上连接的长颈漏斗的作用是____________（填序号）。

A 用于添加饱和食盐水  B 平衡气压  C 冷凝回流CO₂

（3）步骤2中关闭K₂停止通NH₃后，还要继续通一段时间CO₂，其目的是__________。

（4）步骤3中“低温干燥”的原因是____________________。

（反思评价）有同学认为应该在长颈漏斗内放置一团蘸有酸液的棉花，理由是________。

（延伸拓展）该小组继续探究碳酸钠的性质，向碳酸钠溶液中逐滴加入足量的稀盐酸，观察到：______。

6. 难度：中等

某兴趣小组在探究二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的实验中，先用铝制易拉罐收集满一罐二氧化碳，然后迅速向其中加入一定量的氢氧化钠浓溶液，立即将易拉罐口封闭（不漏气），轻轻摇动易拉罐，发现易拉罐很快变瘪，但过一段时间后，易拉罐又重新鼓起来（反应过程中温度的变化忽略不计）。

（讨论）甲同学认为易拉罐变瘪证明CO₂和NaOH溶液发生了反应，CO₂和NaOH反应的化学方程式为_____。

乙同学认为此结论不严谨，原因是_____。

同学们又对易拉罐重新鼓起来展开了探究。

（探究1）易拉罐为什么重新鼓起来？是不是反应又产生了气体？

（实验验证）取少量铝片于试管中，先加入适量的水，片刻后再加入少量的氢氧化钠浓溶液，观察到_____。

（探究2）该气体的成分是什么？

（作出猜想）a、该气体可能是CO₂；

b、该气体可能是H₂；

c、该气体可能是O_2。

（讨论交流）兴趣小组的同学经过讨论认为猜想_____不成立。

（实验验证）将（探究1）中实验所产生的气体用试管中，迅速将燃着的木条伸入试管口，观察到发出“噗”的声音，产生_____，片刻后熄灭。

（实验结论）证明猜想_____成立。

（拓展应用）在生活中铝制容器不能用来盛装酸性物质，也不能用来盛装_____物质。

7. 难度：中等

（2019广东改编）某化学兴趣小组用石灰石和盐酸制取一瓶CO₂，验满后，将澄清石灰水倒入集气瓶中，发现没有变浑浊。兴趣小组对这个异常现象进行了探究。

（提出问题）澄清石灰水为什么没有变浑浊？

（查阅资料）（1）CO₂过量时，CaCO₃沉淀会转化为可溶于水的Ca（HCO₃）_2。

（2）AgCl不溶于稀硝酸。

（提出猜想）Ⅰ、石灰水已完全变质

Ⅱ、_____

Ⅲ、CO₂中混有HCl

（实验方案）

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
（1）	取少量澄清石灰水于试管中，加入_____溶液	产生白色沉淀	猜想Ⅰ不成立
（2）	将少量的气体通入盛有澄清石灰水的试管中	_____	猜想Ⅱ不成立
（3）	将气体通入盛有硝酸银溶液的试管中，再加稀硝酸	_____	猜想Ⅲ成立

步骤（3）中反应的化学方程式为_____。

（实验结论）制取的CO₂气体中混入了HCl，所以澄清石灰水没有变浑浊。

（交流讨论）若要收集到纯净、干燥的CO₂，需将混合气体依次通入饱和NaHCO₃溶液和_____。

（拓展思考）回忆课本中收集呼出气体的操作后，同学们尝试用排水法收集一瓶CO₂，倒入澄清石灰水后，石灰水变浑浊。你认为该实验成功的原因是_____（写一点）。