刘明根 王廷虎

(1.安徽省无为三中城南校区 238399;2.安徽省无为县教子湾中学 238341)

科学探究是新课程的重要内容和学习方式，更是中考命题的重点和热点.近年来，在全国各地的中考化学试题中，一些来源于教材中的较典型的“活动与探究”和重要实验已成为命题素材的热点内容之一.这类试题不仅能很好地考查学生的综合实验和科学探究的能力，而且还能有效地培养学生的科学精神和科学方法，提高学生的综合素质，具有很强的选拔功能.

一、空气中氧气含量的测定

例1 某化学实验小组用两种方法验证空气中的氧气含量.

方法一：如图1所示进行.

(1)写出图1中二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的化学方程式____.

(2)小星同学对该实验提出质疑：木炭在燃烧过程中，氧气浓度降低，参加反应的木炭与氧气的质量之比在____范围内，生成的CO对实验结果会产生误差.

方法二：如图2所示进行.

(1)写出图2中红磷燃烧的化学方程式____.

(2)实验测定数据如表：(集气瓶的容积为100mL).

组别123456进入集气瓶中水的体积/mL302119221520

分析实验数据，第2，3，4，6组验证出氧气约占空气体积的____，第5组出现较大偏差的原因可能是____.

解析方法一：(1)二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水；(2)若碳完全燃烧，生成气体全部为二氧化碳时，碳与氧气的质量比为3∶8，其中产生的二氧化碳可以完全被氢氧化钠溶液吸收，通过液面上升的体积可以计算氧气的体积分数；若碳不完全燃烧，生成气体全部为一氧化碳时，碳与氧气的质量比为3∶4，由于一氧化碳不能被氢氧化钠溶液吸收，不能测定出氧气的含量；因此要产生一氧化碳，其中参加反应的碳和氧气的质量比必须满足的条件为大于3∶8而小于等于3∶4.方法二：(1)红磷燃烧产生五氧化二磷；(2)第2，3，4，6组的水的体积就是消耗的氧气的体积，与空气的体积100mL进行比较，结果得出氧气约占空气体积的1/5；而第五组的结果会偏小，可能是没有冷却到室温读数、红磷量不足、装置漏气等原因.

二、探究催化剂的性质

例2 为比较相同浓度的FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究：

(1)请写出H2O2分解的化学方程式____.

【定性研究】

(2)如图3，可通过观察来定性比较两者的催化效果.

【定量研究】 (3)如图4，实验前检查该装置气密性的方法是____.要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的____.

【深入研究】(4)在FeCl3溶液中，究竟是哪种粒子起催化作用呢？

猜想1：铁离子(Fe3+)起催化作用；

猜想2：____起催化作用；

猜想3：____起催化作用；……

请设计实验，验证猜想1：

实验操作实验现象及结论

实验操作实验现象及结论取2支试管,各加入2mL 5%的H2O2溶液,再分别加入同浓度、同体积的FeCl3和HCl溶液,观察现象若加入FeCl3溶液的试管中产生气泡更快,则猜想1成立;否则,不能证明猜想1成立(需要进一步探究)

三、探究分子的性质

例3 小明同学对探究分子性质的实验(如图5所示)进行了改进.如图6所示，试管丁、戊中各有一张每隔2厘米滴有一滴酚酞溶液的滤纸条，装有适量浓氨水的小药瓶固定在橡皮塞上，试管丁中小药瓶上的瓶塞已塞紧，试管戊中的小药瓶上无瓶塞.

关于图5、图6中的实验有以下说法：

①图6比图5的实验更环保、更节约；②图5和图6的实验均能证明分子在不断的运动；③浓盐酸有挥发性，仅将浓氨水换成浓盐酸也可达到实验目的；④如果丁中没有小药瓶，图6的实验也可达到实验目的；⑤若将戊浸入冰水中，滤纸条不会变红.

以上说法中错误的是( ).

A.①② B.③④ C.③⑤ D.④⑤

解析对比改进前的实验，改进后实验的优点是能够防止氨气扩散到空气中，污染大气，且氨水用量较少，更能节省药品，①正确；图5实验中，倒扣在大烧杯内的酚酞溶液变红色，大烧杯外的酚酞溶液不变红色，说明分子在不断运动，图6的实验中，试管丁中盛放浓氨水的小药瓶瓶塞塞紧，所以丁中滤纸条上的酚酞溶液不变红色，戊试管中盛放浓氨水的小药瓶没有瓶塞，滤纸条上的酚酞溶液变红色，说明分子不断运动，②正确；浓盐酸虽然具有挥发性，但盐酸不能使酚酞溶液变色，故将浓氨水换成浓盐酸不能达到实验目的，③错误；图6的实验中，丁试管中没有小药瓶也可以与戊试管形成对照实验，也可达到实验目的，④正确；若将戊试管浸入冰水中，分子运动速度减慢，但依然能使滤纸条上的酚酞变红，⑤错误.答案:C

四、模拟电解水的过程

例4 图7为电解水的实验装置图.接通电源观察两电极都有气泡产生.

(1)通电一段时间后，玻璃管a收集到的气体是____，a、b两玻璃管收集的气体体积比约为____.

(2)图8为水分解的微观过程：

①水的分解过程中，不发生变化的微粒是____.

②结合实验现象，写出水通电分解的化学方程式____.

(3)已知同温同压下，气体的体积比决定于气体的分子个数比.该实验中能够说明水的化学式为“H2O”的实验现象是____.

五、探究质量守恒定律

例5 某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验.

(1)请写出镁条与氧气反应的化学方程式____.

(2)小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律.我____(“同意”或“不同意”)小明的观点，因为____.

(3)小红按图9所示装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体.

【提出问题】黄色固体是什么呢？

【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁(Mg3N2)固体；③氮化镁可与水剧烈反应产生氨，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.

【做出猜想】黄色固体是Mg3N2

【实验探究】请设计实验，验证猜想

实验操作实验现象及结论

【反思与交流】空气中N2的含量计远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg3N2，为什么呢？请给出合理的解释____.

解析(1)镁在氧气中燃烧生成白色固体氧化镁(MgO).(2)任何化学反应都遵守质量守恒定律，由于镁条燃烧时空气中有气体参加了反应，从而导致燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量.(3)由于氮化镁(Mg3N2)可与水剧烈反应产生氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.因此若要验证镁条在空气中燃烧的产物中有少量黄色固体Mg3N2，可以取燃烧的产物于试管中，加入少量的水，再将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明燃烧产物中含有黄色固体Mg3N2；虽然空气中N2的含量远大于O2的含量，但是氧气的化学性质比氮气的活泼，所以镁条在空气中燃烧生成的氧化镁远多于氮化镁.

实验操作实验现象及结论取燃烧后的产物于试管中,加少量水,再将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,观察现象若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,说明燃烧产物中含有Mg3N2

O2比N2活泼(其他合理答案均可)

六、气体的制取及性质

例6 根据图10所列实验装置，按要求回答下列问题：

图10

(1)仪器a的名称：____.

(2)实验室用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为____，应选用的发生和收集装置是____.

(3)小明同学用F装置验证二氧化碳的性质，当通入二氧化碳一段时间后，试管①中产生的现象是____，试管②中澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为是____，G中观察到蜡烛由低到高依次熄灭，说明二氧化碳具有的性质是____，若两支蜡烛几乎同时熄灭，可能的原因是____(答一点即可).

解析(1)集气瓶是收集气体的仪器；(2)如果用高锰酸钾制氧气就需要加热，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；(3)F装置中，试管①中产生的现象是紫色石蕊试液变红，因为二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液；二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水；G中观察到蜡烛由低到高依次熄灭，说明二氧化碳具有的性质是不燃烧也不支持燃烧且密度比空气大；若两支蜡烛几乎同时熄灭，可能的原因是倾倒二氧化碳的速度太快或集气瓶口开的太大等.

七、探究可燃物燃烧的条件

例7 (2015·临沂)控制变量法是学习化学常用的方法.下面是探究燃烧条件的实验，请你根据实验图11和资料信息回答有关问题.

图11

资料信息：白磷和红磷的着火点分别是40℃、240℃.

(1)铜片上的红磷不燃烧，是因为____.(2)水中的白磷不燃烧，是因为____.(3)如果要让水中的白磷在水下燃烧，应采取的措施是____.(4)通过以上实验事实证明，燃烧必须同时具备下列条件：①可燃物；②氧气(或空气)；③____.

解析(1)铜片上的红磷不燃烧是因为温度没有达到红磷的着火点；(2)水中的白磷不燃烧，是因为白磷没有与氧气接触；(3)让水中的白磷在水下燃烧，需要与氧气接触，故需要通入氧气；(4)燃烧必须同时具备可燃物、可燃物与氧气接触、温度达到着火点三个条件，缺一不可.

答案(1)温度没有达到红磷的着火点 (2)没有与氧气接触 (3)用导管对准水中的白磷通入氧气(或空气) (4)达到燃烧所需的最低温度(着火点)