科学探究

科学探究 南京市栖霞中学王华

科学探究题是化学中考中必考的重要 题型，注重考查考生的科学素养、化学知识认知水平和表达交流能力。

科学探究的一般步骤：提出问题、做出假设、设计实验、验证实验、得出结论、表达与交流等。科学探究的一般步骤：提出问题、做出假设、设计实验、验证实验、得出结论、表达与交流等。解题要点：探究题一定要围绕探究的目的进行猜想，联系所学知识点，由探究的问题和猜想设计实验，且结论一定要围绕探究的问题和猜想来回答。

对氢氧化钠的探究 氢氧化钠固体会吸收空气中的水分而潮解，且会和空气中二氧化碳反应而变质，所以要密闭保存。

探究一：对氢氧化钠敞口或久置变质的探究 思考：1.氢氧化钠敞口或久置变质的成分？ 2.检验氢氧化钠变质就是利用什么物质的性质来加以检验？ 3.利用物质的性质，可选用哪些试剂（要求不同类别）检验氢氧化钠是否变质？ 4.可以用酚酞试剂检验氢氧化钠是否变质吗？ Na2CO3 利用Na2CO3的性质，要有明显现象酸、碱、盐不能，NaOH和Na2CO3 溶液都是碱性。

加水，配成溶液 性质是核心现象是关键方案一：向溶液中滴加的稀盐酸过量设计实验证明NaOH溶液已经变质酸加少了，则可能和溶液中的氢氧化钠反应完了为什么盐酸必须过量？产生气泡方案二：向溶液中加入Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液产生沉淀方案三：向溶液中加入BaCl2溶液 CaCl2溶液可以吗？

酸加少了，和溶液中的氢氧化钠 就反应完了，应加足量酸实验评价：甲乙丙丁四位同学对一瓶敞口的氢氧化钠溶液是否变质进行实验探究，以下是他们的实验过程：（请补充表格内容） × 无气泡产生 NaOH溶液和变质生成的Na2CO3溶液都是碱性 × 出现白色浑浊氢氧化钡出现白色浑浊（1）从实验结论可知，哪位同学的结论不正确，原因是什么？应怎样操作才能观察到预期的现象，得出正确结论？（2）从实验方法上，哪位同学的方法不能得出他的实验结论，原因是什么？

1.检验氢氧化钠是否变质实质上就是检验什么离子？如何检验？1.检验氢氧化钠是否变质实质上就是检验什么离子？如何检验？反思与小结检验：碳酸根离子加入足量的酸溶液（含H+）、或含Ca2+或 Ba2+的碱或盐溶液。 2.注意：不能用酚酞来检验氢氧化钠是否变质，因为氢氧化钠和变质生成的碳酸钠溶液都是碱性，都能使酚酞变红。

探究二：对氢氧化钠变质程度的探究 提出问题：氢氧化钠完全变质和不完全变质后的成分分别是什么？假设1：完全变质，变质后的成分：假设2：不完全变质（部分变质），变质后的成分：方法提示：对反应后的成分进行探究，一般根据反应的进行程度，把反应分为2种情况，完全反应和没完全反应。完全反应则反应后只有生成物；没完全反应则反应后就有生成物和剩余的反应物。 Na2CO3 Na2CO3 NaOH 讨论：1.探究氢氧化钠的变质程度就是检验什么物质的存在？ 2.应如何检验氢氧化钠的变质程度？检验碳酸钠溶液中是否有氢氧化钠先除尽碳酸钠（排除干扰）再检验氢氧化钠

探究二：对氢氧化钠变质程度的探究 假设1：完全变质，变质后的物质：假设2：不完全变质（部分变质），变质后的物质： Na2CO3 Na2CO3 NaOH 有Na2CO3 取样于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，至不再出现沉淀。再取上层清液，滴加酚酞溶液。出现白色沉淀，酚酞溶液变红。部分有NaOH 出现白色沉淀，酚酞溶液不变红。完全没有NaOH

没有加入足量的BaCl2，把Na2CO3全部除尽。 实验评价：几位同学继续对那瓶变质的氢氧化钠进行实验探究，想要知道该氢氧化钠溶液是否完全变质，以下是他们的实验过程 √ 加入足量的Ba(OH)2和Na2CO3溶液反应，生成NaOH,引入了OH-,也会使酚酞变红。交流：几位同学对上述实验过程和结论进行讨论分析后，认为其中一位同学的实验方法和结论是正确的，请分析其他2位同学的错误原因？

1.检验氢氧化钠是部分变质还是全部变质实质上就是检验什么离子？1.检验氢氧化钠是部分变质还是全部变质实质上就是检验什么离子？反思与小结检验含有碳酸根离子的溶液中是否有氢氧根离子 2.在检验氢氧化钠变质程度时，即检验混合液中的CO32-和OH-时，在检验顺序上和检验时应注意什么？应先检验并除去CO32-（防止对OH-的检验造成干扰），再检验OH-。注意：选用的试剂只和CO32-反应，且不引入OH-

刚才从定性的角度探究了氢氧化钠的变 质及是否完全变质，下面我们就从定量的角度探究氢氧化钠的变质程度。

探究三、从定量的角度探究氢氧化钠的变质程度探究三、从定量的角度探究氢氧化钠的变质程度如何设计实验方案，测定氢氧化钠样品的变质程度呢？即测量混合物中某成分含量的方法有哪些？思路：根据变质生成的碳酸钠的性质，采用气体法或沉淀法来测定氢氧化钠的变质程度。

充分反应后 加入足量的酸至不再产生气体，通过测量气体的质量或体积，带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。气体分析法方案Ⅰ：测定反应前后容器中物质的总质量差根据质量守恒，反应后装置中减少的总重量就是产生气体质量。算出二氧化碳质量称量装置+剩余物质量称量装置+稀盐酸+试样质量

NaOH + HCl == NaCl + H2O Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ 例1：某校研究性学习小组为确定实验室中一瓶久置氢氧化钠的变质程度，做了如图的实验：（数据记录如下）反应前总质量 4.4 反应后总质量（1）反应生成CO2的质量为g。（2）通过计算确定样品中Na2CO3的质量分数。 11g+160g- 166.6g = 4.4g (根据质量守恒) 利用碳酸钠和盐酸反应的化学方程式计算

解：设样品中Na2CO3的质量为X . Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ 44 106 4.4g X 106 X 4 4 4.4g = X= 10.6g 10.6 g 11g x100% = 96.4% 样品中Na2CO3的质量分数= 答：样品中Na2CO3的质量分数为96.4% .

加入足量的酸至不再产生气体，通过测量气体的质量或体积，带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。加入足量的酸至不再产生气体，通过测量气体的质量或体积，带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。气体分析法方案Ⅱ：称量气体吸收装置增重的质量想一想：利用该反应生成气体，可以用什么物质来吸收？把反应产生的二氧化碳气体用氢氧化钠溶液来吸收，称量气体吸收装置增重的质量，就是产生二氧化碳质量。产生的二氧化碳气体中会带有水蒸气，导致实验误差.如何改进？

气体分析法 方案Ⅱ：称量气体吸收装置增重的质量产生的二氧化碳气体中会带有水蒸气，增加一个干燥的装置，减小实验误差. 空气中的二氧化碳可能会被吸收，导致实验误差.如何改进？

气体分析法 方案Ⅱ：称量气体吸收装置增重的质量在气体吸收装置后连接一个装置来吸收空气中水蒸气和二氧化碳，减小实验误差. 碱石灰是生石灰和氢氧化钠的固体混合物，可吸收水蒸气和二氧化碳。用稀盐酸和稀硫酸和样品反应，哪个导致的实验误差较大一些？

气体分析法 方案Ⅱ：称量气体吸收装置增重的质量盐酸有挥发性，挥发出的HCl气体也会被氢氧化钠溶液吸收，导致误差。如何使装置中残留的二氧化碳被较完全的吸收，从而减小实验误差？也可用碱石灰的干燥管代替氢氧化钠溶液

气体分析法 方案Ⅱ：称量气体吸收装置增重的质量可以通入空气把装置中产生的二氧化碳全部排入气体吸收装置中，从而减小实验误差。但必须先把空气的二氧化碳除去，避免实验误差。稀硫酸样品 NaOH溶液

充分反应后 加入足量的酸至不再产生气体，通过测量气体的质量或体积，带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。气体分析法方案Ⅱ：称量气体吸收装置增重的质量称量吸收装置质量称量反应前吸收装置质量算出二氧化碳质量注意：要减小实验误差

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑ 实验步骤如下： ①按图连接装置，并检查气密性； ②准确称得盛有碱石灰（固体氢氧化钠和生石灰的混合物）的干燥管D的质量为83.4g； ③准确称得6g样品并放入容器B中； ④关上K1，打开K2，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止； ⑤关上K2，打开K1，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6g。试回答：（1）已知装置A中试剂为碱性溶液，其作用是。（2）实验步骤⑤鼓入空气的目的是______。（3）C装置的作用是，若没有C装置，则会导致测定结果（填“偏大”或“偏小”）。（4）E装置的作用是______。例2：某校化学兴趣小组的同学对敞口放置的固体烧碱的变质程度开展了探究。现用如图所示装置来测定该烧碱样品中碳酸钠的质量分数（其它仪器在图中均已略去） Na2CO3反应完了吸收空气中的CO2 使B中产生的CO2全部排到D中除去水蒸气偏大防止空气中二氧化碳进入D装置中

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑ 实验步骤如下： ①按图连接装置，并检查气密性； ②准确称得盛有碱石灰（固体氢氧化钠和生石灰的混合物）的干燥管D的质量为83.4g； ③准确称得6g样品并放入容器B中； ④关上K1，打开K2，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止； ⑤关上K2，打开K1，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6g。试回答：（5）根据实验中测得的有关数据，计算二氧化碳的质量为，计算样品碳酸钠的质量分数为% 例2：某校化学兴趣小组的同学对敞口放置的固体烧碱的变质程度开展了探究。现用如图所示装置来测定该烧碱样品中碳酸钠的质量分数（其它仪器在图中均已略去） 88.3 2.2g 计算方法同例1 产生的CO2被D装置吸收，即D装置增重的质量

加入足量的酸至不再产生气体，通过测量气体的质量或体积，带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。加入足量的酸至不再产生气体，通过测量气体的质量或体积，带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。气体分析法方案Ⅲ：测定产生二氧化碳气体的体积一般可用排水法收集气体并测量气体的体积，若气体能溶于水，则水面上放一层植物油。

例3.为了测定某氢氧化钠样品的变质程度，校化学课外活动小组利用该样品与稀硫酸反应，设计了如右图所示的实验装置进行实验。例3.为了测定某氢氧化钠样品的变质程度，校化学课外活动小组利用该样品与稀硫酸反应，设计了如右图所示的实验装置进行实验。 ①检查装置气密性的方法是：连接好装置，从量气管注水，量气管两边形成高度差，做好标记，一段时间后，高度差，说明气密性良好。 Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑ 不变 ②在图Ⅱ中油层的作用 ③该小组进行了三次实验，所得相关的实验的平均数据结果处理如下：（实验温度下ρCO2=1.977g/L）防止二氧化碳溶于水。 0.22g 计算（1）产生二氧化碳质量。（2）该样品中碳酸钠的质量分数 111ml=0.111L，m=ρv=1.977g/L .0.111L= 0.22g 53% （计算方法同例1）

沉淀分析法 加入足量的含钙离子或钡离子的溶液与碳酸根离子生成沉淀，通过称量沉淀的质量带入化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。例4：实验室有一瓶久置的氢氧化钠固体，某同学想了解其变质情况，设计实验如下: Na2CO3+CaCl2==2NaCl+CaCO3↓ 通过实验能推算出氢氧化钠变质的程度．试计算样品中Na2CO3的质量分数．利用碳酸钠和氯化钙反应的化学方程式计算

解：设样品中Na2CO3的质量为X . Na2CO3+CaCl2==2NaCl+CaCO3↓ 100 106 X 10g 106 X 100 10g = X= 10.6g 10.6 g 16g x100% = 66.3% 样品中Na2CO3的质量分数= 答：样品中Na2CO3的质量分数为66.3% .

定性研究物质主要是利用物 质的性质探究，定量研究物质还要考虑减少实验误差。小结

祝同学们考出理想成绩！

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