化學(xué)探究能力提升試題一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方案優(yōu)化類(lèi)試題例題1：某研究小組欲探究“影響過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率的因素”，實(shí)驗(yàn)室提供以下試劑和儀器：5%H?O?溶液、10%H?O?溶液、MnO?粉末、CuO粉末、蒸餾水、試管、秒表、帶火星的木條。（1）提出假設(shè)：H?O?分解速率可能與________、________有關(guān)。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)（以“催化劑種類(lèi)對(duì)反應(yīng)速率的影響”為例，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)方案）：實(shí)驗(yàn)編號(hào)反應(yīng)物催化劑溫度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①5%H?O?溶液5mLMnO?粉末0.5g25℃帶火星木條迅速?gòu)?fù)燃________②5%H?O?溶液5mLCuO粉末0.5g25℃帶火星木條緩慢復(fù)燃________（3）拓展探究：若要探究“溫度對(duì)H?O?分解速率的影響”，需控制的變量有________，可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________。解題思路：（1）根據(jù)提供的試劑，可從濃度（5%與10%H?O?）、催化劑種類(lèi)（MnO?與CuO）、溫度等角度提出假設(shè)，因此答案為“H?O?溶液濃度”“催化劑種類(lèi)”。（2）實(shí)驗(yàn)①中木條迅速?gòu)?fù)燃，說(shuō)明MnO?催化效果更強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)②中木條緩慢復(fù)燃，說(shuō)明CuO催化效果較弱。結(jié)論應(yīng)體現(xiàn)“在其他條件相同時(shí)，MnO?對(duì)H?O?分解的催化效果優(yōu)于CuO”。（3）控制變量需保證H?O?濃度、催化劑種類(lèi)及用量相同，僅改變溫度；現(xiàn)象可通過(guò)“相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的速率”或“木條復(fù)燃所需時(shí)間”判斷。二、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論推導(dǎo)類(lèi)試題例題2：某同學(xué)為探究“鐵生銹的條件”，設(shè)計(jì)了三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，記錄如下：實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)條件一周后現(xiàn)象①鐵釘、干燥空氣鐵釘無(wú)明顯變化②鐵釘、蒸餾水（完全浸沒(méi)）鐵釘無(wú)明顯變化③鐵釘、潮濕空氣（水與空氣交界處）鐵釘表面生銹，且水面附近銹蝕最嚴(yán)重（1）實(shí)驗(yàn)①和③的變量是________，可得出結(jié)論：。（2）實(shí)驗(yàn)②和③的變量是，可得出結(jié)論：。（3）結(jié)合三組實(shí)驗(yàn)，鐵生銹的條件是。解題思路：（1）實(shí)驗(yàn)①中無(wú)水分，③中有水分，變量為“水”；結(jié)論為“鐵生銹需要水”。（2）實(shí)驗(yàn)②中無(wú)氧氣（鐵釘完全浸沒(méi)），③中有氧氣，變量為“氧氣”；結(jié)論為“鐵生銹需要氧氣”。（3）綜合三組實(shí)驗(yàn)，鐵生銹需同時(shí)接觸水和氧氣，答案為“鐵與水和氧氣同時(shí)接觸”。三、誤差分析與方案改進(jìn)類(lèi)試題例題3：某小組用如圖裝置測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)（紅磷燃燒法），實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測(cè)定結(jié)果偏?。ㄟM(jìn)入集氣瓶的水體積小于1/5）。（1）可能的原因有________（填字母）。A.紅磷量不足B.裝置漏氣C.未冷卻至室溫即打開(kāi)止水夾D.燃燒匙伸入集氣瓶過(guò)慢（2）若將紅磷換為木炭，實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒?？，理由是。?）改進(jìn)方案：若要提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，可采取的措施有________。解題思路：（1）紅磷量不足導(dǎo)致氧氣未耗盡（A）、裝置漏氣使外界空氣進(jìn)入（B）、未冷卻導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)偏大（C），均會(huì)使結(jié)果偏??；燃燒匙伸入過(guò)慢會(huì)使瓶?jī)?nèi)空氣受熱逸出，導(dǎo)致結(jié)果偏大（D錯(cuò)誤），因此答案為ABC。（2）木炭燃燒生成CO?氣體，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)無(wú)明顯變化，水無(wú)法進(jìn)入，實(shí)驗(yàn)失敗，答案為“不能”“木炭燃燒生成氣體，無(wú)法形成壓強(qiáng)差”。（3）改進(jìn)措施可從“確保裝置氣密性”“紅磷足量”“冷卻后再打開(kāi)止水夾”等角度回答，例如“檢查裝置氣密性并在實(shí)驗(yàn)前確保紅磷過(guò)量”。四、物質(zhì)鑒別與實(shí)驗(yàn)推斷類(lèi)試題例題4：現(xiàn)有四瓶失去標(biāo)簽的無(wú)色溶液，分別為稀鹽酸、NaOH溶液、NaCl溶液、Na?CO?溶液。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案鑒別它們，寫(xiě)出步驟、現(xiàn)象及結(jié)論。解題思路：鑒別需利用物質(zhì)的特性反應(yīng)，步驟如下：用紫色石蕊試液鑒別酸堿性：取樣，分別滴加石蕊試液，變紅的為稀鹽酸（酸性），變藍(lán)的為NaOH和Na?CO?（堿性），不變色的為NaCl（中性）。鑒別堿性溶液（NaOH與Na?CO?）：向變藍(lán)的兩種溶液中滴加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生的為Na?CO?（Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑），無(wú)氣泡的為NaOH。結(jié)論：石蕊變紅→稀鹽酸；石蕊變藍(lán)且加鹽酸有氣泡→Na?CO?；石蕊變藍(lán)且加鹽酸無(wú)氣泡→NaOH；石蕊不變色→NaCl。五、綜合探究與創(chuàng)新應(yīng)用類(lèi)試題例題5：某興趣小組發(fā)現(xiàn)，將鎂條放入氯化銨溶液中，有氣泡產(chǎn)生。為探究氣體成分，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：【查閱資料】NH?Cl溶液顯酸性；Mg與酸反應(yīng)生成H?；NH??與OH?在加熱條件下反應(yīng)生成NH?（有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)）?！咎岢霾孪搿繗怏w可能是H?、NH?或兩者的混合氣體?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】（1）組裝裝置：A（氣體發(fā)生裝置）→B（干燥裝置）→C（氣體收集裝置）→D（尾氣處理）。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①檢查裝置氣密性；②向A中加入Mg條和NH?Cl溶液，加熱；③用燃著的木條檢驗(yàn)C中氣體，氣體燃燒，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰；④用濕潤(rùn)紅色石蕊試紙檢驗(yàn)B中導(dǎo)出的氣體，試紙不變色?！痉治雠c討論】（1）步驟④中試紙不變色，說(shuō)明氣體中不含________。（2）步驟③中氣體燃燒，說(shuō)明含有________，燃燒的化學(xué)方程式為_(kāi)_______。（3）結(jié)合資料分析，NH?Cl溶液中的H?與Mg反應(yīng)生成H?，同時(shí)可能發(fā)生反應(yīng)：________（用離子方程式表示NH??與Mg的反應(yīng)）。解題思路：（1）NH?能使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)，試紙不變色說(shuō)明無(wú)NH?。（2）H?燃燒產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，化學(xué)方程式為2H?+O?$\stackrel{點(diǎn)燃}{=}$2H?O。（3）NH??顯酸性，與Mg反應(yīng)生成Mg2?、NH?和H?，但步驟④中無(wú)NH?，可能因NH?溶于水或反應(yīng)未加熱，離子方程式為Mg+2NH??=Mg2?+2NH?↑+H?↑（需結(jié)合加熱條件）。六、實(shí)驗(yàn)安全與規(guī)范操作類(lèi)試題例題6：下列實(shí)驗(yàn)操作是否正確？若錯(cuò)誤，指出后果并改正。（1）用燃著的酒精燈點(diǎn)燃另一只酒精燈。（2）稀釋濃硫酸時(shí)，將水倒入濃硫酸中。（3）用pH試紙測(cè)定NaOH溶液的pH時(shí)，先將試紙用水潤(rùn)濕。解題思路：（1）錯(cuò)誤；后果：酒精灑出引發(fā)火災(zāi)；改正：用火柴點(diǎn)燃酒精燈。（2）錯(cuò)誤；后果：濃硫酸溶于水放熱，水沸騰導(dǎo)致酸液飛濺；改正：將濃硫酸沿?zé)诰徛谷胨?，并不斷攪拌。?）錯(cuò)誤；后果：NaOH溶液被稀釋?zhuān)琾H值偏小；改正：用玻璃棒蘸取待測(cè)液滴在干燥pH試紙上，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)比色卡讀數(shù)。七、化學(xué)計(jì)算與探究結(jié)合類(lèi)試題例題7：某補(bǔ)鈣劑標(biāo)簽如圖所示，為測(cè)定其含鈣量是否屬實(shí)，取10g樣品（雜質(zhì)不含鈣元素），加入足量稀鹽酸，完全反應(yīng)后生成CO?2.2g。【標(biāo)簽信息】品名：碳酸鈣補(bǔ)鈣劑成分：每片含CaCO?≥0.6g（每瓶100片，共100g）（1）計(jì)算10g樣品中CaCO?的質(zhì)量。（2）判斷該補(bǔ)鈣劑含鈣量是否屬實(shí)（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。解題思路：（1）設(shè)10g樣品中CaCO?的質(zhì)量為x。CaCO?+2HCl=CaCl?+H?O+CO?↑10044x2.2g$\frac{100}{x}=\frac{44}{2.2g}$，解得x=5g。（2）每片樣品質(zhì)量為100g/100片=1g，10g樣品含10片，每片含CaCO?=5g/10=0.5g。標(biāo)簽標(biāo)注每片含CaCO?≥0.6g，0.5g＜0.6g，因此含鈣量不屬實(shí)。八、跨學(xué)科探究與實(shí)踐應(yīng)用類(lèi)試題例題8：某學(xué)校開(kāi)展“廢水處理與資源化”項(xiàng)目，探究用熟石灰[Ca(OH)?]處理電鍍廠含CuSO?的廢水。（1）寫(xiě)出處理廢水的化學(xué)方程式：________。（2）若廢水中CuSO?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，處理1000kg廢水需消耗熟石灰多少千克？（3）處理后的廢水能否直接排放？請(qǐng)說(shuō)明理由。解題思路：（1）Ca(OH)?與CuSO?反應(yīng)生成Cu(OH)?沉淀和CaSO?，方程式為Ca(OH)?+CuSO?=Cu(OH)?↓+CaSO?。（2）廢水中CuSO?質(zhì)量=1000kg×0.5%=5kg，設(shè)需Ca(OH)?質(zhì)量為y。74160y5kg$\frac{74}{y}=\frac{160}{5kg}$，解得y≈2.31kg。（3）不能直接排放；理由：雖然Cu2?已沉淀，但處理后的廢水可能因Ca(OH)?過(guò)量呈堿性（pH＞7），需調(diào)節(jié)pH至中性后排放。九、開(kāi)放型探究與方案設(shè)計(jì)類(lèi)試題例題9：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究“二氧化碳與氫氧化鈉溶液是否發(fā)生反應(yīng)”，要求寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案、預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論（至少兩種方法）。解題思路：方法一（壓強(qiáng)變化法）：方案：將CO?通入盛有NaOH溶液的軟塑料瓶中，振蕩。現(xiàn)象：塑料瓶變癟。結(jié)論：CO?與NaOH反應(yīng)（CO?+2NaOH=Na?CO?+H?O，氣體減少導(dǎo)致壓強(qiáng)減?。?。方法二（沉淀法）：方案：向反應(yīng)后的溶液中滴加CaCl?溶液?，F(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀。結(jié)論：生成Na?CO?，證明反應(yīng)發(fā)生（Na?CO?+CaCl?=CaCO?↓+2NaCl）。方法三（pH變化法）：方案：測(cè)定NaOH溶液通入CO?前后的pH。現(xiàn)象：pH由強(qiáng)堿性（約13）變?yōu)槿鯄A性（約8-9）。結(jié)論：OH?濃度減小，證明CO?與NaOH反應(yīng)。十、化學(xué)與生活聯(lián)系類(lèi)探究試題例題10：某同學(xué)發(fā)現(xiàn)家中水壺底部有白色水垢（主要成分為CaCO?和Mg(OH)?），想用白醋（主要成分為CH?COOH，可視為一元酸）除去水垢。（1）寫(xiě)出白醋與CaCO?反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明水垢中含有Mg(OH)?：。（3）若白醋濃度為5%（密度1g/mL），理論上溶解10gCaCO?需消耗白醋多少毫升？解題思路：（1）CH?COOH與CaCO?反應(yīng)生成(CH?COO)?Ca、H?O和CO?，方程式為CaCO?+2CH?COOH=(CH?COO)?Ca+H?O+CO?↑。（2）取少量水垢，加入足量稀鹽酸，待氣泡消失后（CaCO?完全反應(yīng)），向溶液中滴加NaOH溶液，若產(chǎn)生白色沉淀（Mg(OH)?），證明含Mg(OH)?。（3）設(shè)需CH?COOH質(zhì)量為z，CaCO?+2CH