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化学实验是化学知识的源泉,是学习、理解、巩固化学知识的重要途径。2009年的中考化学命题在实验设计方面可谓独具匠心、别具一格,给人耳目一新之感,在考查知识的同时,又展示了试题内容的新颖性和命题技巧的艺术性,现举例如下。
一、探究分子的运动
例1(2009年衡阳考题)小维同学按图1所示的装置进行如下实验:
将浸有酚酞试液的棉花团绑在树形铁丝上制成“花树” ,在玻璃片上放置盛有浓氨水的微型烧杯,罩上大烧杯。
(1)观察到的实验现象是:。
(2)从实验现象得到的结论有:①;②。
分析:氨分子是不断运动的,运动到棉花团上的氨分子与水结合成氨水,氨水显碱性,酚酞遇氨水变红色,“铁树”上的棉花团变红,一朵朵盛开的红花绽放在枝头。
答案:(1)棉花团变红;(2)分子是不断运动的;氨气的水溶液显碱性,酚酞遇到碱溶液变红。
评析:本题是对分子运动知识的探究,命题者巧妙设计,通过白色的棉花团逐渐变红这一明显的现象,在证实分子具有不断运动性质的同时又呈现给人们一树开满红花的美景。
例2(2009年鄂州考题)某同学在学完《分子和原子》后,对教材中的实验进行了如图2所示的改进。
请回答下列问题:
(1)在小试管中加入2~3片氢氧化钠固体的作用是 。
(2)滴入2~3滴浓氨水后,在c处可观察到的现象是。
(3)改进后的装置除操作简单、现象明显、药品用量少、省时等优点外,还有一个显著的优点是 。
分析:固体氢氧化钠易溶于水,溶解的同时放出热量,小试管内温度升高;氨气分子不断运动,受热后的氨分子运动加快;运动到湿润的酚酞滤纸条上的氨分子与水结合成显碱性的氨水,酚酞试液遇碱变红;U型管的两个支管处,一处用止水夹夹住,另一处连接气球,实验在封闭体系中进行,防止了氨气的逸出,保护了环境。
答案:(1)固体氢氧化钠溶解时放出的热量加快了氨气从浓氨水中逸出的速率。(2)滤纸条变红。(3)实验在封闭体系中进行,对环境无污染。
评析:本题涉及的知识有氢氧化钠溶于水时的热效应、分子的运动、多余气体的处理等。打破课本实验的束缚重新设计实验,在注重知识考查的同时更加注重环保意识的培养,实验操作简单、现象明显、具有较强的趣味性。
二、探究物质的性质
例3(2009年青岛考题)氨气是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛的应用。某兴趣小组的同学为探究氨气的某些性质,进行了以下实验。图3中从左到右依次是实验步骤及相应的现象。
请根据图3中所示的信息,归纳出有关氨气的性质。
(1)物理性质:
① ;
② 。
(2)化学性质:氨气与水反应后所得氨水显 性。
分析:图中信息告诉我们,氨气可以用向下排空气法收集,说明其密度小于空气的密度。水槽内的水能够通过导管压入试管形成喷泉,说明试管内气体压强小于大气压强,这正是氨气溶于水的结果。无色的酚酞试液变为红色,说明氨水显碱性。
答案:(1)氨气密度比空气小;氨气极易溶于水。(2)碱。
评析:用同学们熟知的实验装置表达题意,简洁、直观,充分考查了同学们的观察能力和分析能力。试题集气体的收集、气体的溶解性、碱的性质等知识于一体,也体现了命题内容的综合性。
三、探究金属与酸的反应
例4(2009年杭州考题)在课外活动中,老师要求学生自制一个总质量为400克左右,不使用电力的四轮小车,并比一比谁的小车在摩擦力很小的水平道路上一次运行的距离最远。张明制作了如图4所示的一辆小车,他往试管中加入两种试剂,塞紧塞子,过一会儿小车向前运动了。
(1)理论上,在加入的两种试剂总质量相同的条件下,请在下列试剂中选择最符合比赛要求的试剂: ①锌粉、②铁粉、③铜粉、④10%的稀硫酸、⑤10%的盐酸溶液。
你选择的试剂是(填序号),在试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)在加入的两种试剂总质量相同的条件下,若要使小车的运动速度比(1)中所选试剂快,应往试管中加入哪两种试剂?(从上一小题提供的试剂中选。提示:10%的稀硫酸比10%的盐酸溶液pH要大。)
(3)若仍选用以上试剂,在不改变试剂质量及道路和动力的条件下,如何使张明的小车跑得更远?请提出一种改进方法。
分析:要使四轮小车运动,试剂之间必须相互反应且产生气体。常温下,铜与稀硫酸和盐酸不发生置换反应,不能产生氢气;产生的气体越多,小车运行的距离越远,在两种试剂总质量相同的条件下,铁粉与盐酸反应生成的氢气最多,该反应的化学方程式为Fe+2HCl =FeCl2 + H2↑。要使小车的运动速度快,应使反应产生氢气的速率变快。由于金属的活动性越强、酸的酸性越强,反应速率就越快,而锌的金属活动性比铁要强,10%的盐酸比10%的稀硫酸溶液酸性强,因此应选用锌粉和稀盐酸。在不改变试剂质量及道路和动力的条件下,小车的质量越轻跑得越远,因此应选用密度小的材料做小车。
答案:(1)②⑤,Fe + 2HCl=FeCl2 + H2↑。(2)①⑤。(3)用密度小的材料做车子,使其质量减小(通过减小压力来减小摩擦)。
点评:试题以力学实验中常用的小车为素材,对金属活动性强弱的考查避开了传统的气泡产生快慢、单位时间内气体产生多少等思路,而是通过小车运动速度的快慢进行设计,对金属与酸反应产生氢气质量的多少的考查则通过小车运动距离的长短来实现,命题思路新奇、视角新颖。
四、综合探究实验
例5(2009年连云港考题)2009年春节联欢晚会上,刘谦的魔术表演激起了人们强烈的好奇心,并在全国范围内掀起了魔术表演的热潮。在学校科技节活动中,一位九年级同学给低年级同学表演了一组化学小魔术,请你利用所学化学知识揭开其中的秘密。
魔术一 ——“奇花变色”
道具如图5甲所示,在该魔术中可观察到“铁树”上浸有无色酚酞试液的棉花团由白色变为
色。该魔术中没有涉及的性质是( )。
A.氨分子是不断运动的
B.氨分子有一定质量
C.浓氨水具有挥发性
D.氨气的水溶液显碱性
魔术二——“瓶吞鸡蛋”
道具如图5乙所示,将注射器中NaOH浓溶液注入瓶中,片刻后会看到鸡蛋被“吞”入瓶中。该魔术中涉及的化学反应为(用化学方程式表示)。
魔术三——“水中生火”
道具如图5丙所示,当通过导管向热水中通入氧气时,白磷在水下燃烧。该魔术说明燃烧需要的条件为:①可燃物;②达到燃烧所需要的;③有充足的。
魔术四——“清水”变“牛奶”
道具如图5丁所示,将A溶液加到烧杯中后,无色B溶液变成白色浊液。若A为酸溶液,则A、B的可能组合为:A;B 。(只须写一组)
分析:对于魔术一来说,烧杯中的浓氨水具有挥发性,由于氨气分子是不断运动的,运动到棉花团上的氨分子形成氨水,氨水显碱性,使无色酚酞试液变红;对于魔术二来说,注入锥形瓶内的浓NaOH溶液与瓶内的CO2发生反应,2NaOH+CO2 =Na2CO3+H2O,导致锥形瓶内气体压强变小,在大气压的作用下,鸡蛋被吞入瓶内;俗话说,“水火不容”,但事实并非如此,在水中,只要满足可燃物燃烧的条件,同样会产生燃烧现象,水中的白磷燃烧说明其温度达到了着火点并且能够与氧气接触;盐酸、硫酸等酸溶液可与某些盐(或碱溶液)反应产生白色沉淀,利用这一性质可以完成“清水变牛奶”这一魔术。
答案:魔术一:红,B。
魔术二:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
魔术三:最低温度(或着火点),O2(或空气)。
魔术四:H2SO4,BaCl2 (或HCl、AgNO3)。
点评:本题寓化学知识的考查于有趣的魔术表演中,思路新颖、视角独特,是一道很好的试题。主要涉及了分子的运动、碱的性质(碱与指示剂作用、碱与非金属氧化物作用、碱与酸作用)、酸的性质(酸与某些碱、酸与某些盐作用产生沉淀)等知识。
一、探究分子的运动
例1(2009年衡阳考题)小维同学按图1所示的装置进行如下实验:
将浸有酚酞试液的棉花团绑在树形铁丝上制成“花树” ,在玻璃片上放置盛有浓氨水的微型烧杯,罩上大烧杯。
(1)观察到的实验现象是:。
(2)从实验现象得到的结论有:①;②。
分析:氨分子是不断运动的,运动到棉花团上的氨分子与水结合成氨水,氨水显碱性,酚酞遇氨水变红色,“铁树”上的棉花团变红,一朵朵盛开的红花绽放在枝头。
答案:(1)棉花团变红;(2)分子是不断运动的;氨气的水溶液显碱性,酚酞遇到碱溶液变红。
评析:本题是对分子运动知识的探究,命题者巧妙设计,通过白色的棉花团逐渐变红这一明显的现象,在证实分子具有不断运动性质的同时又呈现给人们一树开满红花的美景。
例2(2009年鄂州考题)某同学在学完《分子和原子》后,对教材中的实验进行了如图2所示的改进。
请回答下列问题:
(1)在小试管中加入2~3片氢氧化钠固体的作用是 。
(2)滴入2~3滴浓氨水后,在c处可观察到的现象是。
(3)改进后的装置除操作简单、现象明显、药品用量少、省时等优点外,还有一个显著的优点是 。
分析:固体氢氧化钠易溶于水,溶解的同时放出热量,小试管内温度升高;氨气分子不断运动,受热后的氨分子运动加快;运动到湿润的酚酞滤纸条上的氨分子与水结合成显碱性的氨水,酚酞试液遇碱变红;U型管的两个支管处,一处用止水夹夹住,另一处连接气球,实验在封闭体系中进行,防止了氨气的逸出,保护了环境。
答案:(1)固体氢氧化钠溶解时放出的热量加快了氨气从浓氨水中逸出的速率。(2)滤纸条变红。(3)实验在封闭体系中进行,对环境无污染。
评析:本题涉及的知识有氢氧化钠溶于水时的热效应、分子的运动、多余气体的处理等。打破课本实验的束缚重新设计实验,在注重知识考查的同时更加注重环保意识的培养,实验操作简单、现象明显、具有较强的趣味性。
二、探究物质的性质
例3(2009年青岛考题)氨气是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛的应用。某兴趣小组的同学为探究氨气的某些性质,进行了以下实验。图3中从左到右依次是实验步骤及相应的现象。
请根据图3中所示的信息,归纳出有关氨气的性质。
(1)物理性质:
① ;
② 。
(2)化学性质:氨气与水反应后所得氨水显 性。
分析:图中信息告诉我们,氨气可以用向下排空气法收集,说明其密度小于空气的密度。水槽内的水能够通过导管压入试管形成喷泉,说明试管内气体压强小于大气压强,这正是氨气溶于水的结果。无色的酚酞试液变为红色,说明氨水显碱性。
答案:(1)氨气密度比空气小;氨气极易溶于水。(2)碱。
评析:用同学们熟知的实验装置表达题意,简洁、直观,充分考查了同学们的观察能力和分析能力。试题集气体的收集、气体的溶解性、碱的性质等知识于一体,也体现了命题内容的综合性。
三、探究金属与酸的反应
例4(2009年杭州考题)在课外活动中,老师要求学生自制一个总质量为400克左右,不使用电力的四轮小车,并比一比谁的小车在摩擦力很小的水平道路上一次运行的距离最远。张明制作了如图4所示的一辆小车,他往试管中加入两种试剂,塞紧塞子,过一会儿小车向前运动了。
(1)理论上,在加入的两种试剂总质量相同的条件下,请在下列试剂中选择最符合比赛要求的试剂: ①锌粉、②铁粉、③铜粉、④10%的稀硫酸、⑤10%的盐酸溶液。
你选择的试剂是(填序号),在试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)在加入的两种试剂总质量相同的条件下,若要使小车的运动速度比(1)中所选试剂快,应往试管中加入哪两种试剂?(从上一小题提供的试剂中选。提示:10%的稀硫酸比10%的盐酸溶液pH要大。)
(3)若仍选用以上试剂,在不改变试剂质量及道路和动力的条件下,如何使张明的小车跑得更远?请提出一种改进方法。
分析:要使四轮小车运动,试剂之间必须相互反应且产生气体。常温下,铜与稀硫酸和盐酸不发生置换反应,不能产生氢气;产生的气体越多,小车运行的距离越远,在两种试剂总质量相同的条件下,铁粉与盐酸反应生成的氢气最多,该反应的化学方程式为Fe+2HCl =FeCl2 + H2↑。要使小车的运动速度快,应使反应产生氢气的速率变快。由于金属的活动性越强、酸的酸性越强,反应速率就越快,而锌的金属活动性比铁要强,10%的盐酸比10%的稀硫酸溶液酸性强,因此应选用锌粉和稀盐酸。在不改变试剂质量及道路和动力的条件下,小车的质量越轻跑得越远,因此应选用密度小的材料做小车。
答案:(1)②⑤,Fe + 2HCl=FeCl2 + H2↑。(2)①⑤。(3)用密度小的材料做车子,使其质量减小(通过减小压力来减小摩擦)。
点评:试题以力学实验中常用的小车为素材,对金属活动性强弱的考查避开了传统的气泡产生快慢、单位时间内气体产生多少等思路,而是通过小车运动速度的快慢进行设计,对金属与酸反应产生氢气质量的多少的考查则通过小车运动距离的长短来实现,命题思路新奇、视角新颖。
四、综合探究实验
例5(2009年连云港考题)2009年春节联欢晚会上,刘谦的魔术表演激起了人们强烈的好奇心,并在全国范围内掀起了魔术表演的热潮。在学校科技节活动中,一位九年级同学给低年级同学表演了一组化学小魔术,请你利用所学化学知识揭开其中的秘密。
魔术一 ——“奇花变色”
道具如图5甲所示,在该魔术中可观察到“铁树”上浸有无色酚酞试液的棉花团由白色变为
色。该魔术中没有涉及的性质是( )。
A.氨分子是不断运动的
B.氨分子有一定质量
C.浓氨水具有挥发性
D.氨气的水溶液显碱性
魔术二——“瓶吞鸡蛋”
道具如图5乙所示,将注射器中NaOH浓溶液注入瓶中,片刻后会看到鸡蛋被“吞”入瓶中。该魔术中涉及的化学反应为(用化学方程式表示)。
魔术三——“水中生火”
道具如图5丙所示,当通过导管向热水中通入氧气时,白磷在水下燃烧。该魔术说明燃烧需要的条件为:①可燃物;②达到燃烧所需要的;③有充足的。
魔术四——“清水”变“牛奶”
道具如图5丁所示,将A溶液加到烧杯中后,无色B溶液变成白色浊液。若A为酸溶液,则A、B的可能组合为:A;B 。(只须写一组)
分析:对于魔术一来说,烧杯中的浓氨水具有挥发性,由于氨气分子是不断运动的,运动到棉花团上的氨分子形成氨水,氨水显碱性,使无色酚酞试液变红;对于魔术二来说,注入锥形瓶内的浓NaOH溶液与瓶内的CO2发生反应,2NaOH+CO2 =Na2CO3+H2O,导致锥形瓶内气体压强变小,在大气压的作用下,鸡蛋被吞入瓶内;俗话说,“水火不容”,但事实并非如此,在水中,只要满足可燃物燃烧的条件,同样会产生燃烧现象,水中的白磷燃烧说明其温度达到了着火点并且能够与氧气接触;盐酸、硫酸等酸溶液可与某些盐(或碱溶液)反应产生白色沉淀,利用这一性质可以完成“清水变牛奶”这一魔术。
答案:魔术一:红,B。
魔术二:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
魔术三:最低温度(或着火点),O2(或空气)。
魔术四:H2SO4,BaCl2 (或HCl、AgNO3)。
点评:本题寓化学知识的考查于有趣的魔术表演中,思路新颖、视角独特,是一道很好的试题。主要涉及了分子的运动、碱的性质(碱与指示剂作用、碱与非金属氧化物作用、碱与酸作用)、酸的性质(酸与某些碱、酸与某些盐作用产生沉淀)等知识。