第5讲科学探究

2015-09-10吕玉卿杨永赏

中学生数理化·中考版 2015年3期

关键词：试管氧气气体

吕玉卿杨永赏

第1节实验常用仪器及基本实验技能

重点难点热点

1.认识一些常用实验仪器，如酒精灯、玻璃棒、长颈漏斗、坩埚钳和水槽等.

2.药品的取用规则

（1）药品取用的“三不”原则：不得用手直接接触药品，不能品尝药品，不得直接用鼻子凑到瓶口闻气味（正确闻药品的方法：臂稍弯曲，药品与鼻子高度持平，用手在瓶口轻轻地扇动，使极少量的气体进入鼻孔）.（2）用量规则：取用药品时严格按照所需的量进行取用：没有说明用量的，应取最少量（液体一般1—2 mL，固体只需盖满试管底部即可）.（3）剩余药品的处理原则：不能放回原试剂瓶，不能随意丢弃，不能拿出实验室，应放在指定的容器中.

3.药品的取用方法

（1）取用一定质量的药品一般用天平，测量液体体积时用量筒.（2）使用天平的注意事项：能准确称量到0.1 g，称量时遵守“左物右码”原则；称量干燥的固体前在托盘上各放等质量的纸片，而易潮解药品（如氢氧化钠）要放在玻璃器皿中称量.（3）量筒的使用：选择合适量程的量筒；读数时，量筒必须放平，视线与液体凹液面的最低处保持水平：仰视读数会使实际液体量比读数偏大，俯视则栩反.（4）取用固体：取用块状药品用镊子，而粉末状或较小颗粒的药品用药匙或纸槽.（5）取用液体：倾倒（注意瓶塞要倒放，标签朝向手心）.取用少量液体时用胶头滴管.

4.常见的加热仪器

（1）用于加热的仪器：酒精灯、酒精喷灯等：可加热的仪器：试管、燃烧匙、坩埚、蒸发皿、烧杯、烧瓶、锥形瓶.（2）使用酒精灯的注意事项：绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精，绝对禁止用酒精灯引燃另一盏酒精灯，绝对禁止，}j嘴吹灭酒精灯等.（3）加热液体的注意事项：加入的液体小超过试管容积的1/3；加热时使试管口向上倾斜45。；试管口不能对着自己或他人：试管夹夹持在试管的巾E部.（4）加热固体的注意事项：试管口应略向下倾斜（防止冷凝水回流造成试管炸裂）.

5.配制一定溶质质量分数的溶液

（1）所配溶液的溶质为固体，其步骤为计算、称量、量取、溶解.（2）用浓溶液稀释配制溶液，其步骤为计算、量取、溶解.（3）易造成实验误差的操作及后果：若固体药品不纯，会导致所配溶液的溶质质量分数偏小：用量筒量取溶剂时，若俯视量筒读数.则所取溶剂偏少，导致所配溶液溶质质量分数偏大；若仰视量筒读数，则正好相反：配制好的溶液若向试剂瓶内转移时有少量洒出，对所配制溶液的溶质质量分数没有影响.

6.过滤及相关的操作

（1）净化水的重要方法有过滤、蒸馏等.（2）过滤需要的仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台（带铁圈）等，该操作的6大注意事项简记为：一贴二低三靠.（3）玻璃棒在溶解、过滤和蒸发中的作用不同：在溶解时的作用是搅拌，加速溶解；在过滤时的作用是引流；在蒸发时的作用是搅拌，防止因局部过热而造成液体飞溅.

7.浓硫酸的稀释

（1）浓硫酸的稀释方法：把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并川玻璃棒不断搅拌.（2）不可将水倒进浓硫酸里，原因是水的密度较小，浮在浓硫酸的上面，溶解时放出的热会使水立刻沸腾，使硫酸液滴向四周飞溅，

典型中考新题

例题（2014.北京）下列实验操作正确的是（）.

A.稀释浓硫酸 B.倾倒液体 C.称量固体 D.过滤

研析与解答：稀释浓硫酸时要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中；倾倒液体时试剂瓶口应紧挨试管口；过滤时应用玻璃棒引流，且漏斗下端管口应紧靠烧杯内壁.答案：C

2015年中考小预测

1.下列实验操作中错误的是（）.

A.连接仪器时，先润湿玻璃管，再旋转着连接胶皮管或橡胶塞

B.洗净玻璃仪器的标准是仪器内壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下

C.量筒可用作反应容器

D.实验产生的废液应倒入指定的容器内

2.下列实验操作中正确的是（）.

A.闻药品气味 B.添加固体 C.加热液体 D.滴加液体

3.加热后造成试管破裂的原因可能有哪些？

4.现用部分含泥沙的食盐配制一定浓度的氯化钠溶液，需先将粗盐溶解、过滤，再用______ 的方法制成精盐，最后配制溶液.图1是某同学所采用的过滤装置图，试完成下列问题.

（1）写出标号仪器的名称.a____，b______，c_______.

（2）某同学过滤两次后，发现滤液仍旧浑浊，请写出造成浑浊的两个可能原因：①______

；②______

（3）将滤液制成精盐的操作需要用到的玻璃仪器有______，写出其中一种玻璃仪器的作用：______

（4）图2是某同学配制50 g质量分数为2%的氯化钠溶液的过程，请回答下列问题.

①氯化钠的质量应是______g，需要量取 ______ ml.的水.

②称量：用托盘天平称量，氯化钠应放在 ______（填“左盘”或“右盘”），需选用量筒的量程为 ______ （10 mL、50 mL或100 mL），量液时，量简必须放平，视线与液体

保持水平，如果俯视读数，会造成配制的溶液浓度偏______.

③溶解：溶解时要用到玻璃棒，其作用是

④装瓶：小明在装瓶时由于慌张将配置好的溶液洒出一部分，则剩余溶液的浓度 ______（填“变大”、“变小”或“不变”）.

第2节气体的制取与净化

重点难点热点

1.检查发生装置的气密性

检验发生装置气密性的原理：把气体发生装置与附设的液体构成封闭体系，通过改变体系内的压强，使装置内外产生压强差，进而形成水柱或气泡来判断装置的气密性.

2.发生装置（见图1中的A、B、C）

（1）选择发生装置需要考虑的因素包括反应物的状态和反应条件.（2）实验室制取二氧化碳、氢气以及用过氧化氢溶液制取氧气均用周液常温型发生装置（图B或图C），而用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气时用固体加热型发生装置（图A）.（3）注意事项：加热固体药品时试管口要略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部而炸裂试管：使用长颈漏斗时下端管口要伸人液面内，防止产生的气体从长颈漏斗逸散到空气中.

3.收集装置（见图l中的D、E、F、G）

（1）根据产生气体的性质选择收集装置.密度比空气大的气体（相对分子质量>29）用向上排空气法（图D）收集，如氧气、二氧化碳；密度比空气小的气体（相对分子质量<29）用向下排空气法（图E）收集.如氢气；不易溶于水且不和水发生反应的气体可用排水集气法（图F）收集，如氧气、氢气.（2）多功能瓶（见图G）作为收集装置时，若集气瓶内为空气，收集的气体密度比空气大，则从a端进气（同向上排空气法），收集的气体密度比空气小，则从b端进气（同向下排空气法）；若集气瓶装满水，可收集不易溶于水且不和水发生反应的气体，从b端进气（同排水法）.（3）注意多功能瓶的其他用途，如检验气体、除杂和干燥等.

4.制取气体的原料和反应原理（见表1）.

5.气体的检验和验满

（1）氧气的检验方法是把带火星的木条伸人集气瓶中，如果木条复燃，则说明该气体是氧气：二氧化碳的检验方法是把少量澄清石灰水倒人集气瓶中振荡，如果澄清石灰水变浑浊，则说明该气体是二氧化碳.（2）用排空气法收集气体时需要验满：氧气的验满方法是把带火星的木条放到集气瓶口，若木条复燃，说明氧气收集满了；二氧化碳的验满方法是把燃着的木条放到集气瓶口，如果木条熄灭，则说明二氧化碳收集满了.

典型中考新题

例题（2014.上海）图2是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置.

（1）写出仪器名称.I____，Ⅱ______

（2）实验室可用二氧化锰与双氧水制取氧气.若要较好地控制产生氧气的速度，应选用装置______（填编号）.实验室还可以用氯酸钾和二氧化锰制氧气，反应的化学方程式为 ______

（3）若用D装置收集氧气，操作的正确顺序为______（填序号）.

a.将导管深入集气瓶LJ，气体进入瓶中

b，将装满水的集气瓶倒置在水槽中

c.当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置

若用E装置进行排空气法收集氧气，气体应从（填“g”或“h”）端通人.

研析与解答：仪器名称是专有名词，不能写错别字；控制产生氧气的速率与发生装置有关，A装置的优点是可随时控制反应的发生与停止，B装置用锥形瓶可盛放较多反应物进而制取较多的气体，C中分液漏斗的优点是可控制反应速率；排水法收集气体的操作过程：装满水——收集气体——取出放正；关于多功能瓶的考查，由于氧气的密度比空气大，故从h端通入，答案：（1）试管锥形瓶（2）C （）（3）bac h

2015年中考小预测

1.实验室制取CO，有以下步骤：①连接好装置；②向试管中小心放入几小块石灰石；③向试管中小心注入适量稀盐酸；④检查装置的气密性；⑤收集产生的气体；⑥用燃烧的木条检验集气瓶是否收集满C02.以上操作按由先至后的顺序排列正确的是（）

A.①②③④⑤⑥

B.①④②③⑤⑥

C.①③②④⑤⑥

D.③①②④⑤⑥

2.下列示意图分别是实验室进行氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是（）.

3.某化学小组选用图3所示装置和药品进行探究实验.

若要制取一瓶较为纯净、干燥的C02，所选用的装置接口从左到右的正确连接顺序为：a接 ______、______接______ 、______ 接 ______.

4.根据图4所示装置回答问题：（1）氨气是一种具有强烈刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，其水溶液显碱性，实验室可通过加热氯化铵与氢氧化钙固体混合物来制取氨气.制取氨气的发生装置和收集装置是 ______（填序号，下同）.若用F装置收集氨气，则气体要从 ______（填“a”或“b”）端进入集气瓶.

（2）实验室用氯酸钾制取氧气时，选用的发生装置是______，经 ______ 的改进后，该装置还可以用高锰酸钾制氧气，化学方程式为 ______ .

（3）请写出实验室能用B装置制取气体的3个化学：方程式： ______ .

（4）02可选用向上排空气法或排水法收集，原因足____，用排水法收集满气体的现象是______，用向上排空气法收集气体时验满的方法是______ .

（5）实验室制取C02时，通常不用大理石与稀硫酸反应，原因是 ______.制取的C02可选用______收集，不能用其他方法收集的原因是______ ，请说明验满的方法：______ .

（6）B、C连接可制取什么气体？请写出检验该气体的方法.在不增减仪器的情况下略改动装置还可以制取什么气体？

（7）制取气体前，要先检查装置的气密性，如何检奁A装置的气密性？又如何检查B装置的气密性？

5.气体制取是重要的化学实验活动.

（1）实验室用双氧水与二氧化锰制取氧气，图5 中能收集氧气的装置是 ______（填编号），要得到十燥的氧气，可将制得的气体通过填充一种氧化物的十燥装置，该氧化物是 ______ .

（2）实验室制备二氧化碳时，要求能随时控制反应进行或停止，以下符合该条件的发生装置是图6中的______（填编号）.用所选装置制备二氧化碳时，能用于：添加液体的仪器名称是______ ，能使反应暂时停止的实验操作是______ .

第3节物质的检验、鉴别和推断

重点难点热点

1.检验和鉴别常见的气体，如用澄清石灰水检验C02，用带火星的木条检验02.

2.鉴别硬水和软水.加入适量的肥皂水，振荡后产生大量泡沫的是软水，有较少泡沫的是硬水.

3.用水鉴别物质.有些物质溶解后溶液温度会发生改变（如NaOH溶于水升温，NH4N03溶于水降温），有些物质溶于水显示特殊的颜色（如溶液中有Cu2+显蓝色，Fe3+显黄色，Fe2+显浅绿色等），还有一些物质在水中以沉淀的形式存在.

4.根据气味鉴别物质，具有特殊气味的物质有浓盐酸、CH3COOH、C2H50H、S02、NH3等.

5.判断金属的活动性强弱（详见第1讲第3节）.

6.检验碳酸盐.用酸（稀盐酸、稀硫酸）、碱（氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液）、盐（氯化钙、氯化钡溶液）均可检验碳酸根离子.

7.溶液酸碱性的检验和鉴别.（1）利用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性.（2）用pH试纸可简便地测定溶液的酸碱度：①pH试纸的使用方法：在玻璃片上放一小片pH试纸，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，将试纸显示的颜色和标准比色卡对照，即可读出被测液的pH；②注意事项：不能将pH试纸浸入待测溶液中，以免污染待测溶液；测定前不能用水将pH试纸润湿，否则会产生误差（若测酸溶液pH将偏大，若测碱溶液pH偏小）.（3）理解并掌握pH变化曲线图，

典型中考新题

例题（2014.河南）A、B、C、D均含有同一种元素，它们的转化关系如图1（部分物质和反应条件已略去）.

（1）若A是紫红色金属，D为难溶性碱，则D的化学式为____，由C转化为A的化学方程式为

（2）若A属于氧化物，其相对分子质量为56，A与水化合得B，C是白色难溶同体.则B的一种用途是____，由D转化为C的化学方程式为______

研析与解答：推断题可能有不同种满足要求的答案，也是该题的创新之处.（1）根据紫红色金属推断A是Cu，根据碱的构成及难溶性推断D为Cu（OH）2，由于C能够和Cu （OH）2相互转化，且C能够转化为铜，因此C是铜的盐溶液，如CLlS04、CuCl2等，根据转化关系，B应该为Cu0.（2）突破口：A属于氧化物，其相对分子质量为56.若氧化物的另一种元素化合价为+1价，其相对原子质量=（56-16）÷2=20，为氖元素，氖气化学性质稳定，不易反应，故不正确；若氧化物的另一种元素化合价为+2，则其相对原子质量=56-16=40，为钙元素，氧化物为Ca02B为Ca（OH）2，其用途有改良酸性土壤、作建筑材料等，C是白色难溶固体CaCO3，与C物质相互转化的D物质是含钙元素的可溶性盐类.答案：（l）Cu（OH）2

CuS04+Fe=Cu+FeS04（或CuCl2+Zn=Cu+ZnCl2，合理即可）（2）改良酸性土壤（或作建筑材料等） CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl[或Ca（N03）2+Na2C03=CaC03 ↓ +2NaN03等]

2015年中考小预测

1.下列说法不正确的是（）.

A.用水可区分硫酸钠和硫酸铜

B.点燃可区分合成纤维和羊毛

C.用水可区分氢氧化钠和硝酸铵

D.用酚酞溶液可区分稀盐酸和食盐水

2.甲、乙、丙三种物质间通过一步反应能实现图2所示的转化关系，表l所示选项中符合图示转化关系的是（）.

3.请根据所学知识回答下列问题.

（1）加入______可大致判断水的硬度大小.

（2）向长期敞口放置的NaOH溶液中滴加盐酸时，意外发现有气泡产生，原因：______.

（3）除去碳酸钙中的氯化钙，可选用的试剂是______.

4.在研究金属性质时，某小组同学进行了如下实验探究：将一定量的铁粉和铜粉加入到硝酸银溶液中，充分反应后过滤，然后对滤纸上的物质进行分析和实验.

【提出问题】滤纸上的物质是什么？

（1）【提出猜想】甲认为只有______ ；乙认为是银和铁的混合物：丙认为是银和铜的混合物；丁认为是______的混合物.

（2）【交流讨论】大家认为 ______（填“乙”或“丙”）的猜想不合理，其理由是______

（3）【实验与结论】同学们观察到滤纸上有红色物质，且通过实验确定了滤纸上物质的成分.清你将表2补充完整.

第4节实验方案的设计与评价

重点难点热点

1.实验方案的设计与评价需考虑的原则：（1）可行（实验原理科学准确、流程规范合理）；（2）安全（原料无毒无害、反应条件安全）；（3）环保（产物无污染，副产品少）；（4）节约（节约原料和能源等）；（5）简便（装置简约、操作步骤少）等.

2.探究物质的制取：首先确定被制取物质的类别，冉列出能生成该类物质的所有反应原理，最后根据设计与评价原则选择最合适的制取方案.

3.探究物质的成分：主要有气体混合物中各成分的检验，如02或C02的检验等；检验溶液中某离子的存在（见表1）；检验固体混合物中的某些成分等.

4.探究物质的分离与提纯：主要有物理方法和化学方法两种，见表2.

5.探究物质的性质：（1）探究一类物质的通性，如酸、碱的通性和盐（典型金属离子和酸根离子）、金属的共性等.（2）探究某种物质的个性，如探究某物质具有氧化性、还原性、催化性、酸性、碱性等，主要用演绎法，首先要明白该性质具有的特征，然后设计实验证明该物质具有该特征即可.

6.探究物质的变化：主要表现为证明物质之间发生了反应，即有新物质生成，往往从两个方面人手：一是质量的变化，如反应物的减少和生成物的增加：二是从化学变化伴随的现象人手，如放热、变色、气体生成、沉淀生成等.

7.探究反应原理：一般通过控制变量法进行探究，主要探究反应物、牛成物或反应条件等.

8.探究实验条件：一般用对比实验法探究，典型中考新题

例题（2014.北京）表3中的实验操作能达到实验目的的是（）.

研析与解答：Nacl溶液是中性溶液，盐酸显酸性，两者都不能使无色酚酞溶液变色，故不正确：铁丝浸入CuS04溶液中，可比较出铁的活动性比铜强，铜丝浸入AgN03溶液可比较出铜的金属活动性比银强，所以能达到实验目的；将铁制品长时间浸泡在足量的稀硫酸中，除去铁锈后稀硫酸还会与铁反应：除去粗盐中的难溶性杂质只需将粗盐溶解后过滤.答案：B

2015年中考小预测

1.表4中所列的实验操作、现象与结论的对应关系不正确的是（）.

2.某兴趣小组的同学探究电池中物质的成分，将电池剥开时闻到异味且发现黑色物质.

【提出问题】为什么有异味？黑色物质的成分是什么？

【网络搜索】于电池成分有二氧化锰、铁粉及铵盐等物质.

【实验探究】同学们分别设计实验进行探究.

实验I.小婧取适量黑色物质与______混合置于研钵内研磨，嗅到氨味，再用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝，证明黑色物质中含有铵盐.

实验Ⅱ.小清用一种物理方法发现黑色物质中不含铁粉，他采用的方法是______

实验Ⅲ.小明将黑色物质加入适量的水中搅拌，静置后过滤，取滤渣进行实验（见表5）.

上述实验中产生氧气的化学方程式为______ ，据此小明认为黑色物质中一定含有二氧化锰.

【交流讨论】大家对小明的结论提出了质疑.

（1）小莹认为若要证明黑色物质中一定含有二氧化锰，必须验证二氧化锰的质量和______在反应前后都没有发生变化：