题型突破（五）
实验探究题
类型一 连续性装置实验探究
1.连续性装置题常涉及多组反应装置,环环相扣,像多米诺骨牌一样,因此
要求装置气密性良好。
(1)混合气体检验和净化实验的先后顺序
①混合气体→除杂→干燥→收集→尾气处理。
②检验先后顺序:先检验水蒸气的存在,再检验其他气体。
③净化先后顺序:先除杂,后干燥。
(2)由于相邻装置中的压强变化导致两种化学物质接触而发生化学反应,此种情
况注意装置中导管的长短变化。
2.常考注意
(1)吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。
(2)进行某些易燃易爆实验时要防止爆炸,如一氧化碳与氧化铁反应,一氧化碳先
验纯,实验前先通一会儿一氧化碳,排净空气后,再加热氧化铁。
(3)防氧化,如一氧化碳与氧化铁反应,反应结束后,继续通一氧化碳,直到试管冷却,
可防止铁粉再次被氧化。
(4)防止生成的气体未被吸收完全,用没有干扰的气体排净装置中生成的气体,使
实验结果更准确。
(5)防止有害的尾气污染环境,装置最后要设计尾气处理装置。
(6)注意实验操作的顺序、试剂加入的顺序及实验方法的使用顺序等。
图T5-1
(1)按图T5-1连接好装置,在装入药品之前,必须进行的操作是 。
(2)B装置中NaOH浓溶液的作用是 。
(3)实验开始时,必须先通入混合气体一段时间后再点燃酒精喷灯加热,目的是
。
检查装置的气密性
除尽混合气体中的二氧化碳
排尽玻璃管中的空气以防止加热时发生爆炸事故
(4)根据设计意图,观察
到 (填
写实验现象)时,证明混合气体中既有CO又有CO2。
(5)从环保角度分析,该流程设计中的一处明显不足是 。
C中澄清石灰水不浑浊，A F中澄清石灰水变浑浊，E中红色粉末变为黑色
没有尾气处理（吸收装置）
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题型突破题型突破05 05 实验探究题实验探究题
类型二 物质组成、成分的探究
角度1 反应后物质成分探究
图T5-8
[提出问题]滤液中除水外还含有哪些物质?
[猜想]小红认为:只含氢氧化钠;
小明认为:可能含有氢氧化钠、碳酸钠和氢氧化钙;
小亮认为:可能含有氢氧化钠和碳酸钠;你认为还可能
(写一种猜想)。
[讨论]你认为三位同学中 的猜想不合理,请说明理由: 。
[实验设计]设计一个简单的实验证明你的猜想正确。
含有氢氧化钠和氢氧化钙
小明
碳酸钠和氢氧化钙
不能共存
滴加碳酸钠溶液 产生白色沉淀
[实验分析]小亮同学针对自己的猜想进行了如下实验:
不合理
角度2 标签破损的物质成分探究
图T5-11
[提出问题]原瓶中是何种溶液,有没有变质呢?
[进行猜想]猜想Ⅰ:原瓶中是NaCl溶液;猜想Ⅱ:原瓶中是NaOH溶液;猜想Ⅲ:原瓶
中是Na2CO3溶液;猜想Ⅳ:原瓶中是NaHCO3溶液。
[查阅资料]常温下物质的相关信息如下表:
从上表的信息可知,猜想Ⅳ一定错误,因为 。
[进行实验]①取少量样品,测得其pH大于7,显然猜想 错误。
②同学们另取样品,又进行了如图乙所示实验。
a.请写出生成白色沉淀A的化学方程式: 。
b.通过实验可以判断,原无色溶液中含有的溶质是 。
常温下，碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数小于10%
I
碳酸钠、氢氧化钠
II
BC
[拓展延伸]实验②中检验无色溶液B时,可以代替酚酞试液的试剂(或试纸)是红
色石蕊试纸,这是因为氢氧化钠溶液显碱性,能使红色石蕊试纸变蓝色;也可以
是硫酸铜溶液,这是因为氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸
钠。
角度3 物质变质的探究
[猜想与假设]
[探究过程](1)取一定量的该NaOH溶液,加入足量的 ,有气泡产
生,说明猜想Ⅰ不成立。产生气泡的化学方程式为
。
(2)重新取一定量的该NaOH溶液,加入足量的CaCl2溶液,观察到的现象
为 。
接下来的实验操作及观察到的现象是 ,则说
明猜想Ⅱ成立。若将CaCl2溶液换为Ca(OH)2溶液是否可行,判断并简述理由:
。
盐酸
有白色沉淀生成
滴入酚酞试液震荡，看到溶液变成红色
不可行，由于氢氧化钙与碳酸钠反应有氢氧化钠生成，则无法证明猜想II成立
【方法点拨】
(1)猜想变质的情况:未变质、部分变质、完全变质
(2)成分检验:利用物质的性质进行检验,如检验氢氧化钠的变质程度,根据碳酸盐
的化学性质检验碳酸钠的生成,但注意所选试剂要避开可能存在的NaOH的干扰;
证明变质的程度,则要先用中性溶液(如氯化钙溶液)检验并除去碳酸钠,再根据碱
的化学性质检验氢氧化钠的存在
[解析](1)由于猜想Ⅰ不含Na2CO3而猜想Ⅱ与猜想Ⅲ均含Na2CO3,故加入的物
质为稀盐酸;加入盐酸与碳酸钠反应能生成氯化钠、水和二氧化碳,其化学方
程式为Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑。(2)由于(1)已证明猜想Ⅰ不成
立,猜想Ⅱ与猜想Ⅲ均含Na2CO3,加入足量的CaCl2溶液发生反应
CaCl2+Na2CO3 =CaCO3↓+2NaCl,因CaCO3是白色沉淀,则加入足量的CaCl2
溶液,观察到的现象为有白色沉淀产生;说明猜想Ⅱ成立,接下来的实验操作及
观察到的现象是滴入酚酞试液振荡,看到溶液变成红色。若将CaCl2溶液换为
Ca(OH)2溶液发生反应Ca(OH)2+Na2CO3 =CaCO3↓+2NaOH,则无法证明猜
想Ⅱ成立。
角度4 无明显现象反应的探究
[查阅资料]
Ⅰ.20 ℃时,几种物质在水中的溶解度见下表:
Ⅱ.本实验条件下,Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5。
[实验探究]
(1)实验一:小雨取一充满CO2的矿泉水瓶,加入一定量的水,立即拧紧瓶盖,振荡,发
现瓶子变瘪;小雨另取一相同的充满CO2的矿泉水瓶,向其中加入与水等体积的
NaOH溶液,立即拧紧瓶盖,振荡,得到溶液X,此时观察到的现象是
。实验中,小雨采用两只矿泉水瓶做对比实验的目的是
。
(2)实验二:为检验CO2与NaOH溶液反应的产物,小亮取实验一所得溶液X少许,向
其中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,该反应的化学方程式为
。实验中不宜将BaCl2溶液换成CaCl2溶液的原因是
。
矿泉水瓶变瘪，且比装水的更瘪
证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了化学反应
如果NaOH溶液有剩余,会与CaCl2形成微溶于水的Ca(OH)2,也会有白色沉淀产生
(3)实验三:小华取实验一所得溶液X少许,向其中加入过量的BaCl2溶液,振荡,静
置,取上层清液,滴入1滴酚酞试液,发现溶液呈 色,证明溶液X中有
NaOH剩余。实验中,小华没有直接向少量溶液X中滴入酚酞试液,理由
是 。
(4)实验四:兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的NaOH溶液中,用数字化
实验技术测定反应过程中溶液的pH和温度变化,结果如图T5-16甲、乙所示。
图T5-16
红
碳酸钠溶液显碱性，也能使酚酞试液变红
图甲中,BC段发生反应的化学方程式为 。
图乙中,DE段温度变化的原因是 。
[反思感悟]
(5)实验从CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化,以及 转
化等视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应,对于现象不明显的化学反应,可以
通过现代技术手段进行数据测定,实现反应过程的“可视化”。
二氧化碳与氢氧化钠生成碳酸钠和水的反应是放热反应
能量
[解析](1)实验一:二氧化碳溶于水且与水反应使矿泉水瓶内压强减小,瓶子变瘪;
二氧化碳与氢氧化钠溶液反应也会使矿泉水瓶内压强减小,瓶子变瘪,但氢氧化
钠溶液中也有水,所以瓶子变瘪不能说明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应;通过
对比实验,如果加入与水等体积的NaOH溶液的瓶子变得比加水的瓶子更瘪,说
明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应。(2)实验二:二氧化碳与氢氧化钠反应
生成碳酸钠和水,碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,反应的化学方
程式为Na2CO3+BaCl2 =BaCO3↓+2NaCl;由于氢氧化钙的溶解度很小,如果溶
液中氢氧化钠有剩余,会与加入的氯化钙溶液形成氢氧化钙,也会得到沉淀。
(3)实验三:二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,碳酸钠与氯化钡反应生
成碳酸钡沉淀和氯化钠,静置,取上层清液,若溶液X中含有氢氧化钠,滴加酚酞
试液,溶液变红色;由于碳酸钠溶液呈碱性,滴加酚酞试液,溶液也变红色,故无法
说明氢氧化钠是否有剩余。
(4)实验四:图甲中B点的pH为11.0,C点的pH约为8.5,本实验条件下,Na2CO3溶
液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5,所以从B点开始碳酸钠被逐渐消耗,
生成碳酸氢钠,根据质量守恒定律可知有水参加反应,故反应的化学方程式为
Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3;图甲和图乙对比可知DE段发生的反应是二氧
化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,此过程温度升高,说明此反应为放热反应。
(5)四个实验分别从 CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化和能
量转化视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应。
类型三 物质的定量探究
（续表）
说明:饼干制作的烘焙过程中,配料中的碳酸氢钠受热全部分解转化为碳酸钠,而碳
酸钠不分解。
Ⅰ.定性判断:饼干中有关成分的确认。
取一小包饼干,研碎后放入烧杯,加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌,得到待检液。
变蓝色
[交流讨论]
(1)饼干中的 元素可减少人体骨质疏松、畸形、佝偻病的发生,有利于人
体健康。
(2)饼干中的碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式为 。
[深入探究]
如何进一步确认饼干中含有两种碳酸盐?
将剩余待检液过滤,用蒸馏水洗涤固体2至3次;将 与
稀盐酸反应,根据反应的现象,则证明饼干中既有碳酸钙,又有碳酸钠。
钙
固体和洗涤液分别
Ⅱ.定量检测:饼干中碳酸钠质量的测定。
[实验装置]
图T5-18[实验步骤]
①按图T5-18所示连接好装置,检查气密性;
②取一小包饼干研碎后放入烧杯,加入适量蒸馏水、用玻璃棒充分搅拌后,过滤,
洗涤;
③将滤液和洗涤液合并后倒入容器A,按图示装入其他药品(试剂X用于吸收挥发
出来的HCl,它不与CO2反应);
④打开止水夹,向装置中通入一段时间N2后,关闭止水夹;
⑤用电子天平称量干燥管Ⅰ的质量,记录数据 m1;
⑥逐滴加入稀盐酸至不再产生气泡时,停止滴加;
⑦ ;
⑧重复步骤⑤,记录数据m2。
[交流讨论] 步骤③将滤液和洗涤液合并的原因
是 。
[数据处理] m2-m1=0.088 g,则这包饼干中碳酸钠的质量为 g。
打开止水夹，向装置中通入一段时间N2后，关闭止水夹
滤液中含有溶解的碳酸钠,洗涤液中也含有溶解的碳酸钠,两者合并确
保样品中的碳酸钠不损失,全部参与反应
0.212
类型四 实验中意外现象的探究
探究Ⅰ:反应产生的气体是什么?
[作出猜想]小组同学经查阅资料和讨论,根据化学变化过程中元素不变,且反应
物中含有 三种元素,作出如下猜想:
①氢气;②二氧化碳;③氢气和二氧化碳。
[实验1]取适量镁条、100 mL Na2CO3溶液于反应装置A中,按图T5-24甲所示
方案进行实验。B中石灰水不变浑浊;C处气体燃烧,烧杯内壁有水珠。说明猜
想①正确。
碳、氢、氧
图T5-24
(1)反应装置A应选用图乙中的 (填字母)。
(2)小组同学讨论认为,上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体
是氢气”的证据不可靠。为使这一证据可靠,且仍能一次性地验证三个猜想,只
需在图甲所示方案的基础上加以改进完善。你的改进方案是 。
D
在B和C之间
加干燥装置
[作出猜想]可能是Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。
图T5-25
(1)G中实验的作用是 。
(2)试剂X是 。
作对比
氢氧化钠溶液
探究Ⅲ:反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3?
[实验3]取实验1反应生成的沉淀于试管中,加入试剂Y,根据实验现象说明白色沉
淀中含有MgCO3。试剂Y及实验现象为 ;该
反应的化学方程式为 。
[反思交流]有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发,通过深入研究而实现的。
[解析][作出猜想]根据质量守恒定律,从产物水和二氧化碳的化学式来判断,反
应物中含有碳、氢、氧三种元素。[实验1](1)题干中提示,所取溶液为100 mL
且会有较多气泡产生,反应物的状态是固体和液体,反应条件是常温,因此应该
选择固液常温型发生装置,也就是D装置。
稀盐酸，有气泡产生
(2)由于气体通过B装置可能会混有水蒸气,所以烧杯内壁的水珠可能是混有的
水蒸气产生的现象,也可能是反应生成的水蒸气,因此,要在B和C之间增加干燥
装置,除去混合气体中的水蒸气。[实验2](1)G主要做对比实验,验证水不是使
镁条快速产生氢气的因素。(2)从题目中可以看出碳酸钠溶液能促进镁与水的
反应。G试管中现象证明水不能促进镁与水的反应,结论中指出C能促进镁与
水的反应,所以,I中盛放的液体应排除Na+、OH-的影响,所以试剂X为氢氧化钠
溶液。[实验3]沉淀中含有碳酸镁,碳酸镁可以和稀盐酸反应产生气泡,所以检
验碳酸镁选用的试剂为稀盐酸,现象为有气泡产生。
类型五 反应条件及影响因素探究
(1)小李根据组成的元素猜测,无色气体可能是H2、O2、HCl、Cl2中的一种或多种。
[查阅资料]①Cl2是黄绿色、有刺激性气味的气体。②FeCl3在水中解离出Fe3+、Cl
-。
根据资料,小李可排除的气体为 。
实验一 为进一步验证该气体成分,他用燃着的木条伸入收集满该气体的小试管中,
只观察到木条燃得更旺,则该气体一定含 。
(2)小李认为上述过程中FeCl3溶液作了H2O2分解的催化剂。
Cl2
氧气
实验二 为进一步探究哪种离子起催化作用,他做了图T5-27所示的对比实验。
若要证明FeCl3溶液中的Fe3+对H2O2分解起催化作用,除观察到试管c中无明显
现象外,还需观察到的现象为
。
图T5-27
(3)小王同学认为由此得出“FeCl3溶液作H2O2分解的催化剂”的结论不严
谨,还需要补充实验来进一步探究,他们又设计了如下实验:
试管a中产生气泡，试管b中无明显现象
实验三
图T5-28
X溶液中溶质的化学式为 。
[得出结论]要证明FeCl3溶液作H2O2分解的催化剂,必须满足以下两个方面的条件:
①从定性角度需观察到 (填字母)的现象。
A.实验一 B.实验二 C.实验三
②从定量角度需得到的关系式为m1= (用m2和m3表示)。
NaOH
BC
2(m2+m3)
[解析](1)Cl2是黄绿色、有刺激性气味的气体,而所得气体为无色,故该气体不
是氯气;氧气具有助燃性,能使燃着的木条燃烧得更旺,故该气体一定含氧气。
(2)FeCl3在水中解离出Fe3+、Cl-,为探究是否是Fe3+对过氧化氢分解起了催化
作用,需要排除氯离子的影响,故观察到试管a中产生气泡、试管b中无明显现
象,即可得出结论。(3)催化剂能改变化学反应速率,反应前后自身质量和化学
性质不变。实验二只证明了氯化铁能改变反应速率,但不能说明氯化铁反应后
化学性质没有改变,因此需结合实验三来证明氯化铁的化学性质没有变。
将实验二后a试管的溶液分为两份,其中一份将铁离子转化为氢氧化铁沉淀,测
得其中铁元素的质量为原氯化铁中铁元素质量的一半,即可确定铁元素质量不
变;同理加入硝酸银将氯离子转化为氯化银沉淀,测得其中氯元素的质量为原氯
化铁中氯元素质量的一半,即可确定氯元素质量不变,即m2+m3是原氯化铁质
量的一半。
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