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物质组成探究题分类解析 四川省广元市宝轮中学初中校区 范明计 一、纯净物组成元素的探究 例（2011．成都市）（11分）葡萄糖是生命体所需能量的主要来源。 【提出问题】 葡萄糖的燃烧产物是CO2和H2O，由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物？ 【实验设计】 为了确定葡萄糖的元素组成，某小组设计了如下实验（其中浓硫酸、无水CaCl2均为常用干燥剂，部分固定装置省略）。  （1）装置A中发生反应的化学方程式是 。 （2）装置B中浓硫酸的作用是 。 （3）装置C处氧化铜的作用是 。 【方案评价】 （1）用充有空气的储气球代替装置A，是否更有利于实验的进行？ （填“是”或“否”），原因是 。 （2）装置C处葡萄糖燃烧的设计特点是 （至少1条）。 【数据处理】下表是同学们填写的实验报告，请你帮助完成。
【讨论交流】为了尽量减少误差： （1）该实验在进行过程中应注意的问题是 （1条） （2）从定量实验的角度看，该实验是否可进一步改进？请简要写出一个改进意见： 。 解析：探究纯净物的确组成元素一般要通过物质的反应后的生成物来判定。初中往往用燃烧的方法来探究简单的碳、氢、氧等元素的存在。碳元素燃烧生成二氧化碳，氢元素燃烧生成水，因此变成检验生成物中二氧化碳和水的存在，如果要判定氧元素的存在，则要通过二氧化碳和水的质量与反应前物质的质量对比得到。观察题中的装置，装置A用过氧化氢溶液和二氧化锰反应制取氧气，反应据此可以写出。浓硫酸的作用是除掉A装置生成的氧气中的水蒸气。装置C中的氧化铜作用耐人寻味，但仔细分析也可以找到思路：葡萄糖充分燃烧产生二氧化碳，不充分燃烧产生一氧化碳，氧化铜有氧化性，可以将葡萄糖不充分燃烧产生的一氧化碳变成二氧化碳，以保证后面检验的二氧化碳中的碳等于葡萄糖中的碳。如果用空气代替纯氧，空气中的二氧化碳要影响葡萄糖中碳元素的质量，使碳的确质量偏高，结果不准确，因此不利于反应的进行。装置C处葡萄糖燃烧的设计特点可以归纳的地方很多，答案开放，只要有理皆可。数据的分析有两种算法：一种是先算生成物中的碳、氢元素质量，碳元素质量由二氧化碳来算，氢元素质量由水来算，然后把碳、氢元素质量之和与葡萄糖的质量比较，相等，只有碳、氢元素，没有氧元素。小于，则有氧元素。同学们可以试试。另一种就是答案中的算法，先算出参加反应的氧气质量，然后算出二氧化碳和水中氧元素质量，发现生成物中的氧元素质量大于氧气的质量，则葡萄糖中有氧元素，据此可以得到葡萄糖含有C、H、O三种元素。后面的两个问题是开往性问题，主要目的的是考查学生的发散思维和归纳能力，可以根据装置灵活作答。 答案： 【实验设计】（1）  （2）(2) 吸收从A中溢出的水蒸气 （3）将葡萄糖不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO2，保证葡萄糖中的碳都转化为CO2 【方案评价】 （1） 否 空气中的CO2会干扰实验结果的测定 （2） 在密闭体系里燃烧（或反应物均为纯净物或用酒精灯隔着玻璃管加热，达到着火点等） （3） 【数据处理】若葡萄糖中只含有C、H两种元素，则需O2：2．64g+1．08g-1．8g=1．92g，而2．64g CO2中氧的质量为2．64g×32÷44 = 1．92g，1．08g H2O中氧的质量为1．08g×16÷18 = 0．96g,因为产物中共有氧1．92g + 0．96g = 2．88g＞1．92g,所以，葡萄糖含有C、H、O三种元素 （4） 【讨论交流】 （1） 先通氧气再加热（或通过B中气泡的多少来O2控制产生的速度，防止气流过快，冲走葡萄糖和氧化铜，堵塞导气管或控制反应物的量，防止反应过快热量来不及散发而引起试管炸裂或氧气足量防止燃烧不充分或反应结束，待冷却后再称量D、E的质量等） （2） 将F换成装有NaOH的干燥管，同时吸收空气中的CO2和H2O，减少实验误差（或A、B间加一个空集气瓶，用导气管连接等） 二、固体混合物成份探究 例 （2011．德州市）（9分）请你参与某学  习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。【研究课题】探究水壶内部水垢的主要成分 【查阅资料】通过查阅资料知道，天然水和水垢所含的物质及其溶解性如下表：
【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2和 ，可能含有Ca(OH)2和 。 【设计方案】 （1）甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，静置。取上层清液滴入Na2CO3溶液 ，如果没有白色沉淀，说明水垢中无 (填化学式)。 （2）乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。  其主要实验步骤如下： ①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀盐酸。若D瓶增重22g，则水垢全部是CaCO3。 ②待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气；  ③称量D瓶内物质增加的质量；④重复②和③的操作，直至D瓶内物质质量不变。 测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如右图曲线所示； 【评价】 （1）A瓶中的NaOH溶液起到 作用。若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将 （填“增大”、“不变”或“减小”）。  （2）一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐 与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多。分析曲线图可知：水垢中一定含有 （化学式），理由是 。（3）装置图中“？”所指处有三根导管同时穿过橡胶塞，已知：导管的直径为8mm，橡胶塞细段直径为3cm。从坚固和美观的角度考虑，请你在由图中标出应在哪三点打孔为好（用圆圈“○”表示打孔位置）。 以上实验  （填“能够”或“不能”）检测出水垢中含有Mg(OH)2。解析：化学探究题不是要求通过难度较大的知识点来拔高考查层次，使同学们无从下手，而主要是通过新的装置、表格、仪器、操作方法、完成方式来考查同学们的提炼知识，迁移知识，变通知识的能力。本题通过表格可知：Mg(OH)2 CaCO3 难溶，Ca(OH)2 MgCO3微溶，水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2和CaCO3，可能含有Ca(OH)2和MgCO3。如果有Ca(OH)2，滴入Na2CO3溶液 ，一定要产生白色沉淀，现没有产生，则说明水垢中没有Ca(OH)2 打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气的目的是用空气把B中产生的二氧化碳全部排到D中，使测量结果准确，而空气中也有少量的二氧化碳，所以A瓶中的NaOH溶液起到除掉空气中二氧化碳的作用。如果A瓶中无NaOH溶液，则空气中的二氧化碳也被D瓶中的氢氧化钠吸收，质量将增大。 通过看图像，知道实际产生的二氧化碳质量是24克，再根据碳酸钙是22克，两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多可知一定含有碳酸镁。 图中标孔的位置问题新颖，角度新，能在一定程度上考查同学们的实际应用能力和动手能力。 答案： 【提出猜想】CaCO3 MgCO3 【设计方案】⑴ Ca(OH)2 【评价】⑴吸收CO2 增大 （2）MgCO3 实际生成CO2的质量是24g，大于22g  （3）（三个孔不在一条直线上即可得分，等边三角形最好）不能 三、气体混合物成份探究 例 （2011．乐山市）水蒸气通过灼热的焦炭后  得到的混合气体有哪些成分？某化学兴趣小组在老师的指导下，对此进行了实验探究。【提出猜想】 1．该混合气体只含有一氧化碳、氢气 2．该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气 3．该混合气体只含有二氧化碳、氢气和水蒸 气4．该混合气体只含有一氧化碳、二氧化碳和氢气 【查阅资料】a．无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。 b．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。 c．浓硫酸具有强烈的吸水性，常用作某些气体的干燥剂  【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。 （1）装置A中无水硫酸铜变蓝，装置B中澄清石灰水变浑浊，由此得出的结论为混合气体中有 。B中变化的化学方程式为 。 （2）装置C中的药品为 。  （3）E中氧化铜变红、F中无水硫酸铜变蓝、G中澄清石灰水变浑浊，说明混合气体中还存在的气体是 ； E中的变化说明氧化铜具有 性。【实验结论】猜想 正确。 【实验反思】 经过讨论，同学们将上图中装置C～H进行了简化，只 用下图所示装置并自选必要试剂就能完成探究。其中，干燥管中碱石灰的作用为 ， 烧杯上能观察到的现象是 。最后一步的实验操作及现象是 。 解析：对于还原性气体组成的探究，可以利用其还原金属氧化物的生成物不同来判定：氢气还原金属氧化物生成物是水，一氧化碳还原金属氧化物的生成物是二氧化碳，如果气体还原金属氧化物后只有水，则气体是氢气；只有二氧化碳，则气体是一氧化碳；水和二氧化碳两者都有，则气体是氢气和一氧化碳。此题看似复杂，其实只要把资料中的信息用上，再分别把八个装置的作用弄明白，结果水到渠成。 （1）装置A中无水硫酸铜变蓝，根据资料可以判断有水，装置B中澄清石灰水变浑浊，可以判定有二氧化碳。由此得出的结论为混合气体中有水蒸气和二氧化碳。B中变化的化学方程式就写二氧化碳与氢氧化钙的反应。 （2）A、B已经判定了水和二氧化碳的存在，现在的C、D应该要除去水蒸气和二氧化碳。先除去二氧化碳，应该用氢氧化钠溶液。注意一般不用澄清石灰水，因为它的溶解度过小，效果不理想。所以装置C中的药品为NaOH溶液。D中放什么呢？应该放除掉水蒸气的物质，是什么呢？浓硫酸。经过C、D两步，二氧化碳和水蒸气已经没有了。 （3）E中氧化铜变红，说明有还原性气体存在，F中无水硫酸铜变蓝，说明生成物中有水，混合气体中有氢气；G中澄清石灰水变浑浊，说明生成物中有二氧化碳，混合气体中有一氧化碳。 【实验结论】把整个八个装置综合起来，应该是水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氢气四种气体都有。猜想2正确。 【实验反思】 资料中已经说明碱石灰中是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，氢氧化钠有吸水和除掉二氧化碳的作用，氧化钙有吸水的作用，所以干燥管中碱石灰的作用就是除去混合气体中的水蒸气和二氧化碳，A检验了水，B检验了二氧化碳，碱石灰除掉了水蒸气和二氧化碳，剩下的一氧化碳和氢气应用燃烧的方法来检验。 烧杯上能观察到的现象是氢气燃烧后水蒸气遇到冷的烧杯壁凝结成的小水珠。最后一步还要检验一氧化碳的生成物二氧化碳，所以它的实验操作是迅速将小烧杯倒转，并向其中倒入澄清石灰水，现象是石灰水变浑浊。 答案： （1）水蒸气和二氧化碳 Ca(OH)2＋CO2 ==Ca CO3↓＋H2O （2）NaOH溶液 除去混合气体中的水蒸气 （3）氢气和一氧化碳，氧化 2 除去混合气体中的水蒸气和二氧化碳 有水珠（或水雾） 迅速将小烧杯倒转，并向其中倒入澄清石灰水，石灰水变浑浊。  四、溶液溶质成分的探究例 （2011．大连市）（6分） 化学活动小组的同学用下图所示装置进行实验（装置的气密性良好）：先关闭止水夹，将足量氢氧化钠溶液滴入锥形瓶中，充分反应后，再打开止水夹。 ⑴锥形瓶中能观察到的现象是 ； ⑵根据上述现象，能否得出“二氧化碳与氢氧化钠能反应”的结论？为什么？ ⑶设计实验方案，探究反应后锥形瓶内溶液中溶质成份的几种可能情况，填写下表。
解析: ⑴锥形瓶中氢氧化钠和二氧化碳反应或者二氧化碳溶于水,气体体积减小,压强变小,大气压就把试管中的澄清石灰水压入锥形瓶内,然后与二氧化碳反应,所以能观察到的现象澄清石灰水倒流使溶液变浑． ⑵根据上述现象，不能得出“二氧化碳与氢氧化钠能反应”的结论．因为有可能是二氧化碳溶于水使压强变小． ⑶反应后溶液中溶质成份应该有以下几种可能情况:没有反应完的氢氧化钠,二氧化碳与氢氧化钠反应生成的碳酸钠,没有反应完的氢氧化钙．二氧化碳是气体,碳酸钙是沉淀,都不可能是溶质．因碳酸钠要与氢氧化钙反应,所以二者不能同时存在．因此溶液中的溶质有三种可能性:氢氧化钠,氢氧化钠和碳酸钠,氢氧化钠和氢氧化钙．碳酸钠是碳酸盐,可以用澄清石灰水来鉴别,氢氧化钙可以用碳酸盐如碳酸钠来鉴别。 答案: ⑴澄清石灰水倒流使溶液变浑 ⑵不能；可能是二氧化碳溶于氢氧化钠溶液中，也会有这样的现象 ⑶
五、固液成分探究 例（2011．哈尔滨市）（(6分)据有关资料介绍：将贝壳(主要成分是碳酸钙)灼烧后与草木灰(主要成分是碳酸钾)在水中作用，可以得到氢氧化钾。某化学课外小组的同学们为了制取氢氧化钾，将少量碳酸钙充分灼烧后的固体放入烧杯中，再向其中加入一定量10％的碳酸钾溶液，充分反应冷却后过滤、洗涤得到固体A和溶液B，操作步骤如图所示。请你与小组同学共同完成以下探究： 【提出问题1】固体A中的成分是什么?  【猜想与假设】甲同学：只有CaCO3 乙同学：CaCO3、Ca(OH)2 【实验与探究】甲、乙同学为了验证各自的猜想，分别做了实验：
【反思与评价】小组同学讨论后认为，甲同学的实验不能证明他的猜想，理由是(2) ；而乙同学的实验能证明他的猜想，因此小组同学确定了固体A的成分。 【提出问题2】溶液B中溶质的成分是什么? 【猜想与假设】丙同学：KOH、K2CO3 丁同学：KOH、Ca(OH)2 【表达与交流】结合对固体成分的探究，同学们经过讨论确定了(3) 同学猜想正确，理由是(4) 。为了得到纯净的氢氧化钾，需要向溶液B中滴加适量的一种溶液，发生反应的化学方程式为(5) ，小组同学通过相应的实验操作最终制得了氢氧化钾。 解析:此题貌似复杂,实际上分成两步,就是固体成分的探究和溶液溶质成分的探究．要证明甲乙两同学的猜想,因为都有碳酸钙,所以只需证明氢氧化钙的有无即可．甲同学只是证明了碳酸钙的存在,不能证明氢氧化钙的不存在,所以结论不可靠．乙要证明有氢氧化钙的存在,溶液要变成红色,根据氢氧化钙是碱,所以应该用酚酞．丙丁两同学中哪个猜想正确呢?因为在固体的探究中已经知道固体中有氢氧化钙,它微溶于水,既然有它的沉淀,则溶液肯定是它的饱和溶液,所以溶液中一定有氢氧化钙．丁同学猜想正确．怎样除去氢氧化钾中的氢氧化钙呢?氢氧化钾易溶于水,所以应该使它生成沉淀,又要不引入新的杂质,确定所加试剂是氢氧化钙．化学方程式由此可以写出。 答案: （1）酚酞溶液 （2）加入稀盐酸有气泡只能证明有CaCO3，不能证明有无Ca(OH)2 （或加入稀盐酸有气泡只能证明有CaCO3，不能证明只有CaCO3；或加同学的实验设计错误，CaCO3为生成物一定有不用证明，应该证明有无Ca(OH)2 （3）丁 （4）KOH为（可溶于水的）生成物一定有，而固体中有Ca(OH)2，说明溶液为Ca(OH)2的饱和溶液，所以一定有Ca(OH)2 (5) K2CO3+ Ca(OH)2＝CaCO3↓+2KOH (责任编辑：admin) |