探究性试题解法浅探（河南-石海燕）

《试题与研究》 探究性试题解法浅探 作者：河南石海燕 Na2CO3溶液 不同的酸具有相似的性质，两试管中均产生 （4） 稀硫酸 稀盐酸 这是因为酸的组成中都含有 （5） （填元素符号）。 C D BaCl2溶液 E试管中产生 （6） ， F试管中无明显现象。 稀硫酸 E F 稀盐酸 不同的酸根会导致酸的“个性”差异。因此，可用氯化钡溶液鉴别盐酸和硫酸。 清洗试管时，小乔同学将C、F两试管中的无色液体同时倒入一个洁净的废液缸，废液缸中立刻冒气泡并出现白色沉淀。请分析上述现象并回答：

Ⅰ. 废液缸中产生气体的化学方程式为 （7） 。

Ⅱ. 废液缸里最终产生的白色沉淀中一定有硫酸钡，可能有 （8） （填化学式）。

【答案】（1）无现象或无明显现象（1分） （2）浓（1分） （3）浓度或溶质质量分数等合理答案 （1分） （4）气泡（1分） ；（5）H或H（1分）（6）白色沉淀 （1分） （7）2HCl+Na2CO3＝2NaCl+H2O +CO2↑ （2分） （8）BaCO3 （1分）

【解析】（1）根据实验结论“酸的很多反应通常在水溶液中才能完成”可知，醋酸晶体和醋溶液的性质不同，醋酸晶体中没有自由移动的氢离子，故镁在醋酸晶体中无明显现象。（2）浓硫酸的腐蚀性比稀硫酸强，浓硫酸能使纸张、木头等炭化，而稀硫酸不能；（3）说明同一种酸，由于浓度不同，性质不完全相同。（4）稀硫酸和稀盐酸均能与碳酸钠反应产生二氧化碳，观察到有汽泡产生；（5）不同的酸具有相似的化学性质，其原因是这两种酸在水溶液中都能离解出氢离子，即酸的组成中都含有氢元素。（6）稀硫酸能与氯化钡溶液反应生成不溶于水的白色固体，因此观察到有白色沉淀生成；盐酸与氯化钡不反应；这两种酸表现出了不同的性质，其原因是酸在水溶液中离解出的阴离子（酸根离子）不同。（7）“将C、F两试管中的无色液体同时倒入一个洁净的废液缸，废液缸中立刻冒气泡并出现白色沉淀”，说明 C试管中滴加的碳酸钠过剩，则C试管溶液中的溶质是Na2SO4和Na2CO3；由于氯化钡和盐酸不反应，所以试管F中溶液的溶质是BaCl2和HCl，两支试管中溶液混合后， HCl和Na2CO3反应产生气体，Na2SO4和BaCl2反应生成BaSO4白色沉淀；（8）若碳酸钠过量，过量的Na2CO3再与BaCl2反应生成BaCO3白色沉淀，所以最终所得白色沉淀中还可能含有BaCO3。

第 5 页 共 10 页

+

《试题与研究》 探究性试题解法浅探 作者：河南石海燕

本题以探究酸的性质为载体，通过设置对比实验，对同种或同类物质的共性与个性进行了探究，答题时要根据题意，围绕酸的浓度、状态、组成不同时对酸的个性产生的影响进行分析。

三、有关物质变质问题的探究

“变质”是指物质在常温下与空气中的某种成分（如氧气、水蒸气、二氧化碳等）发生反应而生成其他物质的现象，如食品变质、药品变质等。氢氧化钠是一种重要的碱，固体氢氧化钠（或氢氧化钾）在实验室中保存不当时，极易与空气中的二氧化碳反应而变质，因此有关氢氧化钠变质问题的探究自然成为历年探究题中的高频考点。如2013年云南红河中考卷第28题，探究一瓶“未盖瓶塞的固体氢氧化钠是否变质及变质的程度”；山东威海第17题探究“长期暴露在空气的氢氧化钠样品是否完全变质”；广东广州第25题“对一瓶未密封的氢氧化钾固体的成分进行研究”等。此类试题的解答具有共性，其变质原理均为：碱与空气中的二氧化碳反应生成新的物质碳酸盐。当固体部分变质时，一定含有相应的碱和碳酸盐；全部变质时只含有碳酸盐，设置实验方案时一般是围绕验证生产物“碳酸盐”展开，利用碳酸根遇酸分解放气、遇钡离子、钙离子产生沉淀等性质选择探究试剂等，因此解答时难度不大。

【例3】 (2013四川内江，30题)某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验。请你参与他们进行的探究活动： 【提出问题】久置氢氧化钠固体的成分是什么？ 【猜想与假设】

猜想Ⅰ：全部是NaOH； 猜想Ⅱ：全部是Na2CO3； 猜想Ⅲ： 。 【实验与探究】 （1）实验如下： 实验操作步骤 步骤一：取少量固体样品于实验现象 实验过程中始终没有气泡产结论及解释 则证明猜想 成立。 试管中，加蒸馏水完全溶解，生。 然后加入足量的稀盐酸。 步骤二：另取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氯化钡溶液。 实验过程中产生 。 则证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立。此过程中发生反应的化学方程式为 。 (2)为了进一步的验证猜想结果，小明同学提出如下实验方案：继续步骤二的实验，过滤，然后向滤液中滴加无色酚酞试液，若酚酞变红，则猜想Ⅲ成立；若酚酞不变红，则猜想Ⅱ成立。

小华同学立即对小明同学的方案提出了质疑，通过查阅资料知道，氯化钡溶液呈中性，不能使无色酚

第 6 页 共 10 页

《试题与研究》 探究性试题解法浅探 作者：河南石海燕

酞试液变红，但碳酸钠溶液呈 性（填“酸”或“碱”），能使酚酞变红，因此他认为该方案的操作步骤中应该改进的是 。

(3)实验小组的同学展开讨论，又提出了一个定量实验方案，通过测定产生沉淀的质量来证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立。实验如下：准确称取m克固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加足量氯化钡溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称得沉淀的质量为n克，若猜想Ⅱ成立，则m与n的关系式为（用含m和n的等式或不等式表示，下同） ；若猜想Ⅲ成立，则m与n的关系式又为 。

【反思与交流】久置的固体氢氧化钠变质的原因是(用化学方程式表示) 。 【答案】（12分）【猜想与假设】猜想ⅢNaOH与Na2CO3的混合物

【实验与探究】（1）猜想Ⅰ 白色沉淀Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓+ 2NaCl

m106?(2)碱 先加入足量的氯化钡溶液，充分反应后，再滴加无色酚酞溶液 n197（补充答案 106n197m106n197m106n=197m m=197 n=106） m＜197(补充答案 n＞106)

【反思交流】2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

【解析】本题的探究主题是“验证久置氢氧化钠固体的成分”，解题时要特别注意实验的步骤，尤其要关注所滴加试剂的用量——“少量”、“适量”、“足量”，直接影响探究的结果。久置的氢氧化钠易与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钠而变质，故固体可能是氢氧化钠和碳酸钠的混合物；取样加入足量稀盐．．酸后，无气泡产生，说明没有碳酸钠，故猜想Ⅰ正确；若猜想Ⅱ或Ⅲ成立，说明固体中含有碳酸钠，碳酸钠与氯化钡反应，生成白色沉淀碳酸钡和氯化钠；步骤二中加入的氯化钡没说明用量，若加入少量的氯化．．钡，则不能把碳酸钠完全消耗掉，碳酸钠溶液呈碱性，滴加无色酚酞后，溶液变红，则不能说明溶液中含有氢氧化钠，故要在滴加酚酞前，先加入足量的氯化钡溶液；若猜想Ⅱ成立，固体中全部为碳酸钠，根据．．反应的化学方程Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓+ 2NaCl，可得出m与n的关系为106n=197m；若猜想Ⅲ成立，固体成分为碳酸钠和氢氧化钠的混合物，碳酸钠的质量小于m,根据上述化学反应方程可得出m与n的关系

106n为m＜197；通过实验知，氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钠和水。

四、有关“条件类”、“影响因素类”问题的探究

有关“物质变化的条件”和“影响物质变化的因素”的探究题常涉及到以下几种情况：探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等，其中影响化学反应速率的因素包括是否使用催化剂、反应时的温度、物质的浓度及反应物的接触面等。如2013年河北中考卷第28题设置实验对“燃烧的条件”进行探究；江苏连云港中考卷第38题设置“对比实验”，对燃烧的条件、铁钉生锈的条件、分子运动现象及证明二氧化碳与氢氧化钠的反应等进行了探究；2013年安徽第15题对“影响锌与硫酸反应速

第 7 页 共 10 页

《试题与研究》 探究性试题解法浅探 作者：河南石海燕

率的因素”进行了探究；云南昆明第28题通过对比实验对“过氧化氢分解时使用何种催化剂更好”进行了探究等。解答时要根据题意，认真分析实验现象、实验数据、反应条件及影响反应的因素，通过对比与推理等，得出合理答案。

【例4】（2013安徽，15题）“五一”假期，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。 【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？

【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。 【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。

实验编号 ① ② ③ ④ 硫酸的质量分数（均取20mL） 20% 20% 20% 30% 锌的形状（均取1g） 锌粒 锌片 锌粒 锌片 氢气的体积（mL）（均收集3分钟） 31.7 50.9 61.7 79.9 （1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式______________________________。 （2）小兵用右图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是___________，氢气应从________（填e或f或g）管通入。

【收集证据】（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是____________。

【得出结论】（4）结论是______________________________。

【评价与反思】（注意：若答对（5）（6）两小题奖励4分，化学试卷总分不超过60分）

（5）下表是小兵第①组实验的详细数据。

时段（均为1分钟） 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟 第6分钟 H2的体积 3.1mL 16.7mL 11.9mL 9.6mL 7.6mL 6.0mL 请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因_______________________________。

（6）锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。_________________________________________________________________。

【答案】（6分，化学方程式2分，其余每空1分）（1）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（2）测量排出水的体积，即氢气的体积 f （3）①③或②④ （4）硫酸越浓反应越快，锌片比锌粒反应快（意思相近即可）（答对（5）（6）两小题共奖励4分，化学试卷总分不超过60分） （5）第1分钟反应慢，因为锌粒表面有氧化膜、油污等覆盖在锌粒的表面；从第2分钟以后，随着反应的进行，硫酸的质量分数减小，反应逐渐变慢。（2分，合理解答即可）由慢到快然后逐渐减慢；随着反应的进行，硫酸被消耗，硫酸溶质质量分数变小。（6）影响因素的猜想合理（如温度、催化剂等等），设计的实验能验证猜想即可。（2

第 8 页 共 10 页