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实验探究题是长期以来困惑广大师生的难点,也是近几年来各省市中考的必考内容.在实验探究题中,对反应后体系中存在的物质提出合理猜想,是学生感到比较棘手的一个问题,学生在中考中往往失分较多.笔者根据三十年来的高、初中化学教学实践和探索,对这类知识和题型的解法有些心得,现归纳如下.
一、反应过程中只发生一个化学反应
1.解题策略
按题意写出发生反应的化学方程式,根据反应过程中的三个阶段进行分析,预测不同阶段的生成物.以反应A﹢B=C﹢D为例,具体分析如下:
(1)若反应恰好进行,则反应后存在的物质为C、D;
(2)若A过量,则反应后存在的物质为C、D、A;
(3)若B过量,则反应后存在的物质为C、D、B;
进行实验探究时要按上述三种情况进行猜想.如果题干中要求探究反应后存在的溶质,则应将反应后体系中的难溶物、易挥发物及水排除在外.
2.典例精析
例1(2010年山西)某化学学习小组的同学围绕:“澄清石灰水与碳酸钠溶液的反应”展开了如下探究活动.
(1)该反应的化学方程式为.
(2)反应后溶液中的溶质是什么?同学们一致认为有以下三种情况:
①氢氧化钠和氢氧化钙;②氢氧化钠和碳酸钠;
③.
(3)小新取少量溶液于试管中,滴加过量稀盐酸,发现无气泡产生,说明情况(填序号)是不可能的.为了进一步确定溶液的成分,同学们设计了如下实验方案:
实验步骤现象结论情况①正确]小红选择了另外一种不同类别的物质(填化学式),也得出了同样的结论.在同学们的合作下,他们顺利完成了探究任务.
解析:按题意,该反应的化学方程式为:Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH,再根据上述解题策略分析:若反应恰好进行,则反应后存在CaCO3和NaOH;若Na2CO3过量,则反应后存在CaCO3、NaOH、Na2CO3;若Ca(OH)2过量,则反应后存在CaCO3、NaOH、Ca(OH)2;由于CaCO3难溶于水,不属于溶质,因此,反应后溶液中的溶质可能存在下列三种情况:①NaOH;②NaOH、Na2CO3;③NaOH、Ca(OH)2;第(3)小题解题过程略.
答案:(1)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH(2)氢氧化钠(或NaOH) (3)②;取少量溶液于试管中,加入Na2CO3溶液(或通入CO2 );产生白色沉淀;CO2 (或Na2CO3)
二、反应过程中发生多个化学反应
1.解题策略
首先,按反应的先后顺序写出反应过程中所发生反应的各个化学方程式.然后,根据反应的先后顺序及反应进行的程度(与各反应物的用量有关)对反应进行分析,预测不同阶段的生成物.
例如,将一定量的A 加入到B和E的混合溶液中,按反应的先后顺序存在下列两个化学反应:先发生:A +B= C+D…①;后发生:A +E= F+G…②
可进行如下分析:
(1)若①式反应不完全,即加入A少量而B过量,则反应后存在:C、D、B、E.
(2)若①式恰好反应完全,即加入的A恰好使B消耗完而E不参加反应,则反应后存在:C、D、E.
(3)若①式已反应完全而②式反应不完全,即A 、B消耗完而E剩余,则反应后存在: C、D、F、G、E.
(4)若①②式恰好反应完全,即A 、B、E恰好消耗完,则反应后存在:C、D、F、G.
(5)若②式反应完全且加入A过量,即B、E消耗完而A剩余,则反应后存在:C、D、F、G、A.
进行实验探究时要按上述五种情况进行猜想.同理,如果题干中要求探究反应后存在的溶质,则应将反应后体系中的难溶物、易挥发物及水排除在外.
注:反应过程中发生多个化学反应的先后顺序一般有如下规律:
(1)金属单质与盐溶液中的金属元素,在金属活动性顺序表中,距离越远越先反应.
(2)酸性强的气体(HCl)比酸性弱的气体(CO2)更容易被碱溶液吸收.
(3)易溶性碱(NaOH)比难溶性[Cu(OH)2]更容易和酸溶液发生中和.
(4)易溶性碳酸盐(Na2CO3)比难溶性碳酸盐(CaCO3)更容易与酸溶液发生反应.
(5)溶液中有碱时,不可能从里面放出酸性气体(CO2、SO2等).
(6)溶液中有酸时,不可能从里面放出碱性气体(NH3等)或产生碱的沉淀[Cu(OH)2、Mg(OH)2等]或产生碳酸盐的沉淀(CaCO3、BaCO3等).
2.典例精析
例2(2011年吉安市中考模拟25题)某校同学在探究金属的性质时将一定量的铝粉加入到FeSO4和AgNO3的混合溶液中,充分反应后过滤,对滤出的固体成分同学们作了如下猜想:
猜想一:滤出的固体成分可能是银.
猜想二:滤出的固体成分可能是银和铁.
猜想三:滤出的固体成分可能是银和铝.
猜想四:滤出的固体成分可能是铝和铁.
小红同学认为猜想三、猜想四都有问题,你认为猜想三的问题是;猜想四的问题是;小红同学做出了另外一种猜想,这种猜想中固体成分最复杂,请帮她完成这种猜想.
猜想五:滤出的固体成分可能是;假如小红同学的猜想五正确,请你设计实验对猜想五进行验证,并填写下列实验报告
实验步骤和内容实验现象结论第一步:在滤出的固体
上方放一磁铁磁铁上吸附
一些粉末固体中含有铁粉第二步:在除去铁粉的
固体中加入解析:根据一种金属与多种盐(含有金属离子的盐)形成的混合溶液发生置换反应时,加入的金属先与较不活泼金属的盐反应,后与较活泼金属的盐反应的规律:
先发生:Al+3AgNO3=Al(NO3)3+3Ag①
后发生:2Al +3FeSO4=Al2(SO4)3+3Fe②
再根据上述解题策略,按反应进行过程中的五个阶段进行讨论,具体分析如下:
(1)若①式反应不完全,即加入Al少量而AgNO3过量,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、AgNO3、FeSO4.
(2)若①式恰好反应完全,即加入的Al恰好使AgNO3消耗完而FeSO4不参加反应,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、FeSO4.
(3)若①式已反应完全而②式反应不完全,即Al、AgNO3消耗完而FeSO4剩余,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、FeSO4、Al2(SO4)3、Fe.
(4)若①②式恰好反应完全,即Al、AgNO3、FeSO4恰好消耗完,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、Al2(SO4)3、Fe.
(5)若②式反应完全且加入Al过量,即AgNO3、FeSO4消耗完而Al剩余,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、Al2(SO4)3 、Fe、Al.
由于上述反应中各种盐都可溶于水,而各种金属都难溶于水,结合上述分析结果,滤出的固体成分可能存在下列三种情况:①Ag; ②Ag、Fe;③Ag 、Fe 、Al;因此,该题中猜想一、二正确,猜想三、四错误.其它问题解题过程略.
参考答案:滤出的固体有铝必有铁;滤出的固体一定有银;银、铝、铁;少量稀盐酸;有无色气泡产生;滤出的固体有铝.
三、课后巩固
(2013年九江市中考模拟23题)往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,无气泡产生.根据上述现象,你能得出的结论是( )
(A) 滤液中一定含有AgNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2
(B) 滤液中一定含有Fe(NO3)2
(C) 滤渣中一定含有Ag、Cu、Fe粉
(D)
答案:(B)滤液中可能含有Fe(NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2或 滤渣中一定含有Ag等.
一、反应过程中只发生一个化学反应
1.解题策略
按题意写出发生反应的化学方程式,根据反应过程中的三个阶段进行分析,预测不同阶段的生成物.以反应A﹢B=C﹢D为例,具体分析如下:
(1)若反应恰好进行,则反应后存在的物质为C、D;
(2)若A过量,则反应后存在的物质为C、D、A;
(3)若B过量,则反应后存在的物质为C、D、B;
进行实验探究时要按上述三种情况进行猜想.如果题干中要求探究反应后存在的溶质,则应将反应后体系中的难溶物、易挥发物及水排除在外.
2.典例精析
例1(2010年山西)某化学学习小组的同学围绕:“澄清石灰水与碳酸钠溶液的反应”展开了如下探究活动.
(1)该反应的化学方程式为.
(2)反应后溶液中的溶质是什么?同学们一致认为有以下三种情况:
①氢氧化钠和氢氧化钙;②氢氧化钠和碳酸钠;
③.
(3)小新取少量溶液于试管中,滴加过量稀盐酸,发现无气泡产生,说明情况(填序号)是不可能的.为了进一步确定溶液的成分,同学们设计了如下实验方案:
实验步骤现象结论情况①正确]小红选择了另外一种不同类别的物质(填化学式),也得出了同样的结论.在同学们的合作下,他们顺利完成了探究任务.
解析:按题意,该反应的化学方程式为:Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH,再根据上述解题策略分析:若反应恰好进行,则反应后存在CaCO3和NaOH;若Na2CO3过量,则反应后存在CaCO3、NaOH、Na2CO3;若Ca(OH)2过量,则反应后存在CaCO3、NaOH、Ca(OH)2;由于CaCO3难溶于水,不属于溶质,因此,反应后溶液中的溶质可能存在下列三种情况:①NaOH;②NaOH、Na2CO3;③NaOH、Ca(OH)2;第(3)小题解题过程略.
答案:(1)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH(2)氢氧化钠(或NaOH) (3)②;取少量溶液于试管中,加入Na2CO3溶液(或通入CO2 );产生白色沉淀;CO2 (或Na2CO3)
二、反应过程中发生多个化学反应
1.解题策略
首先,按反应的先后顺序写出反应过程中所发生反应的各个化学方程式.然后,根据反应的先后顺序及反应进行的程度(与各反应物的用量有关)对反应进行分析,预测不同阶段的生成物.
例如,将一定量的A 加入到B和E的混合溶液中,按反应的先后顺序存在下列两个化学反应:先发生:A +B= C+D…①;后发生:A +E= F+G…②
可进行如下分析:
(1)若①式反应不完全,即加入A少量而B过量,则反应后存在:C、D、B、E.
(2)若①式恰好反应完全,即加入的A恰好使B消耗完而E不参加反应,则反应后存在:C、D、E.
(3)若①式已反应完全而②式反应不完全,即A 、B消耗完而E剩余,则反应后存在: C、D、F、G、E.
(4)若①②式恰好反应完全,即A 、B、E恰好消耗完,则反应后存在:C、D、F、G.
(5)若②式反应完全且加入A过量,即B、E消耗完而A剩余,则反应后存在:C、D、F、G、A.
进行实验探究时要按上述五种情况进行猜想.同理,如果题干中要求探究反应后存在的溶质,则应将反应后体系中的难溶物、易挥发物及水排除在外.
注:反应过程中发生多个化学反应的先后顺序一般有如下规律:
(1)金属单质与盐溶液中的金属元素,在金属活动性顺序表中,距离越远越先反应.
(2)酸性强的气体(HCl)比酸性弱的气体(CO2)更容易被碱溶液吸收.
(3)易溶性碱(NaOH)比难溶性[Cu(OH)2]更容易和酸溶液发生中和.
(4)易溶性碳酸盐(Na2CO3)比难溶性碳酸盐(CaCO3)更容易与酸溶液发生反应.
(5)溶液中有碱时,不可能从里面放出酸性气体(CO2、SO2等).
(6)溶液中有酸时,不可能从里面放出碱性气体(NH3等)或产生碱的沉淀[Cu(OH)2、Mg(OH)2等]或产生碳酸盐的沉淀(CaCO3、BaCO3等).
2.典例精析
例2(2011年吉安市中考模拟25题)某校同学在探究金属的性质时将一定量的铝粉加入到FeSO4和AgNO3的混合溶液中,充分反应后过滤,对滤出的固体成分同学们作了如下猜想:
猜想一:滤出的固体成分可能是银.
猜想二:滤出的固体成分可能是银和铁.
猜想三:滤出的固体成分可能是银和铝.
猜想四:滤出的固体成分可能是铝和铁.
小红同学认为猜想三、猜想四都有问题,你认为猜想三的问题是;猜想四的问题是;小红同学做出了另外一种猜想,这种猜想中固体成分最复杂,请帮她完成这种猜想.
猜想五:滤出的固体成分可能是;假如小红同学的猜想五正确,请你设计实验对猜想五进行验证,并填写下列实验报告
实验步骤和内容实验现象结论第一步:在滤出的固体
上方放一磁铁磁铁上吸附
一些粉末固体中含有铁粉第二步:在除去铁粉的
固体中加入解析:根据一种金属与多种盐(含有金属离子的盐)形成的混合溶液发生置换反应时,加入的金属先与较不活泼金属的盐反应,后与较活泼金属的盐反应的规律:
先发生:Al+3AgNO3=Al(NO3)3+3Ag①
后发生:2Al +3FeSO4=Al2(SO4)3+3Fe②
再根据上述解题策略,按反应进行过程中的五个阶段进行讨论,具体分析如下:
(1)若①式反应不完全,即加入Al少量而AgNO3过量,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、AgNO3、FeSO4.
(2)若①式恰好反应完全,即加入的Al恰好使AgNO3消耗完而FeSO4不参加反应,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、FeSO4.
(3)若①式已反应完全而②式反应不完全,即Al、AgNO3消耗完而FeSO4剩余,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、FeSO4、Al2(SO4)3、Fe.
(4)若①②式恰好反应完全,即Al、AgNO3、FeSO4恰好消耗完,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、Al2(SO4)3、Fe.
(5)若②式反应完全且加入Al过量,即AgNO3、FeSO4消耗完而Al剩余,则反应后存在:Al(NO3)3、Ag、Al2(SO4)3 、Fe、Al.
由于上述反应中各种盐都可溶于水,而各种金属都难溶于水,结合上述分析结果,滤出的固体成分可能存在下列三种情况:①Ag; ②Ag、Fe;③Ag 、Fe 、Al;因此,该题中猜想一、二正确,猜想三、四错误.其它问题解题过程略.
参考答案:滤出的固体有铝必有铁;滤出的固体一定有银;银、铝、铁;少量稀盐酸;有无色气泡产生;滤出的固体有铝.
三、课后巩固
(2013年九江市中考模拟23题)往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,无气泡产生.根据上述现象,你能得出的结论是( )
(A) 滤液中一定含有AgNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2
(B) 滤液中一定含有Fe(NO3)2
(C) 滤渣中一定含有Ag、Cu、Fe粉
(D)
答案:(B)滤液中可能含有Fe(NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2或 滤渣中一定含有Ag等.