题型五　实验探究题（学生版+答案版）2025年中考化学一轮专题复习（安徽）

题型五　实验探究题（必考，6～7分）
能力点1 猜想与假设
1.反应后物质成分的猜想
小明在做氢氧化钠与稀盐酸反应的实验时忘记滴加酚酞溶液，他对反应后溶液中的溶质成分产生了兴趣。
电石的主要成分是碳化钙（CaC2），与水反应生成一种可燃性气体及白色固体，同学们对这两种生成物的成分进行如下探究。
【提出问题】电石与水反应生成的可燃性气体是什么？
2.有关影响因素的猜想
研究性学习小组选择"H2O2生成O2的快慢与什么因素有关"的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程。
3.有关异常现象原因的猜想
某化学兴趣小组同学用足量稀盐酸除去铁钉表面的铁锈（主要成分是Fe2O3）时，发现反应开始时铁锈消失，有气泡产生，溶液颜色为黄色，放置一天后黄色溶液变为浅绿色。同学们对此异常现象作出猜想。
【查阅资料】①FeCl3溶液呈黄色；②Fe2＋在空气中易氧化成Fe3＋。
能力点2 实验方案的设计
1.应用控制变量法的实验设计
2.验证物质成分的实验设计
某校化学社团的同学们进行活性炭粉还原氧化铜的实验，充分反应后，发现试管中仍有黑色固体剩余，于是对试管中剩余固体的成分展开探究。
【作出猜想】猜想1：铜和氧化铜；
猜想2：铜和活性炭。
能力点3 实验方案的评价
　 你认为上述方案 （填"合理"或"不合理"），请分析： （如合理，说明原因；如不合理，说明原因并设计改进方案）。
能力点4 表格数据分析
"五一"假期，小兵对"锌与硫酸反应快慢的影响因素"进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。
实验编号 硫酸的质量分数 （均取20 mL） 锌的形状 （均取1 g） 氢气的体积（mL）（均收集3分钟）
① 20％ 锌粒 31.7
② 20％ 锌片 50.9
③ 30％ 锌粒 61.7
④ 30％ 锌片 79.9
应用控制变量法分析数据思路：要探究硫酸质量分数、锌的形状对实验结果（即氢气体积）的影响，需先控制其中一种变量相同，另一种不同，如探究锌的形状对锌与硫酸反应快慢的影响时，应控制硫酸质量分数相同，锌的形状不同，通过数据对比总结该变量对实验结果的影响
（1）从上述实验①③对比得出的结论是 。
（2）实验得出锌的形状对反应快慢的影响是 。
（3）下表是小兵第①组实验的详细数据。
时段（均为1分钟） 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟 第6分钟
氢气的体积（mL） 3.1 16.7 11.9 9.6 7.6 6.0
请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因： 。
能力点5 定量计算
方法1　直接代入化学方程式计算（链接：详见本册P107）
方法2　极值法
铜有氧化铜和氧化亚铜（Cu2O）两种氧化物，在一定温度下氧化铜会转化为氧化亚铜，若6.4 g 铜粉在空气中加热得到a g固体，且铜粉无剩余，则a的取值范围为 。
思路分析：分别假设混合物是组成它的一种纯净物，然后代入数据计算，找到极端假设情况下的最大值、最小值。最终结果介于最大值、最小值之间。具体如下：
①若铜粉全部转化为氧化铜，计算a的值。②若铜与氧气反应生成的氧化铜完全转化为氧化亚铜，计算a的值。③加热得到的固体成分可能是氧化铜或氧化亚铜或两者均有，则a的取值范围在①②所得数据之间
方法3　元素守恒法
有一包 Mg 和 MgO 的混合物共 12.8 g，与一定量的稀硫酸恰好完全反应，所得溶液中溶质的质量为48 g，则原混合物中氧元素的质量为 g。
类型1 教材实验拓展探究（5年4考）
考向1　应用控制变量法
1.钢铁是应用广泛的金属材料，钢铁锈蚀会造成巨大浪费，研究钢铁锈蚀对于保护金属资源有着重要意义。化学研究性小组对铁生锈开展如下系列探究。
任务1：探究铁生锈的条件
（1）同学们利用如图装置进行实验。 4小时后观察到试管甲中的铁钉生锈，试管乙和丙中的铁钉不生锈。
①试管丙中放氯化钙的目的是 。
②铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，该反应的化学方程式是 。
任务2：探究植物油能否完全隔绝氧气
（2）同学们第2天观察，发现试管乙中的铁钉也出现锈斑。为进一步探究植物油对氧气的隔绝效果的影响，同学们又设计如下实验。
实验编号 实验操作 实验现象
Ⅰ 将涂水的铁片置于植物油中，并放置于密封的无氧容器中 2天后铁片无锈迹
Ⅱ 将涂水的铁片置于植物油中，并敞口放置于空气中 10小时后发现少量锈斑，2天后锈斑面积增大
①设计实验Ⅰ的目的可排除 。
②综合实验Ⅰ、Ⅱ两个实验，可得出的结论是 。
③查阅文献获知，植物油对空气中的水分有较好的隔绝效果，请设计实验方案加以验证： 。
附加问：
任务3：探究酸性条件下铁锈蚀的情况
【资料】①溶解氧是指溶解在水里氧气的量，用每升水里氧气的毫克数表示。②醋酸具有酸的通性，能与活泼金属发生反应。
（3）将3份等质量的铁粉和炭粉的混合物分别加入相同体积、不同pH的醋酸的水溶液中，分别用溶解氧传感器和压强传感器采集数据，结果如图表所示。
pH 压强/kPa
实验前 实验后
3.0 101.56 102.33
4.0 100.78 100.64
5.0 101.80 100.63
①由图可知，在酸性条件下水溶液中的溶解氧随时间变化均呈下降趋势，原因是 。
②由表中数据可知，pH为 时，实验前后系统中气体压强增大，原因是 。
2.（2024广西）氢气是一种对环境友好的清洁能源。以水为原料制备氢气在新能源领域备受关注。某兴趣小组为此开展了电解水的实验探究。
任务一　探究电解水产生的气体
图1
（1）兴趣小组向图1装置中加入蒸馏水，接通电源后，没有观察到明显现象。查阅课本后，兴趣小组向水中添加少量氢氧化钠溶液，a、b管很快出现了气泡。b管内的气体是 。
任务二　探究物质对电解水产生氢气的速率的影响
资料：加入碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠都可以提高水的电解效率。
（2）甲同学分别取等质量的碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠溶液，溶质的质量分数均为12％，在相同条件下进行实验，产生氢气的速率如图2所示。由此可知，在相同条件下加入 ，产生氢气的速率最大。
图2 图3
（3）乙同学取不同质量分数的氢氧化钠溶液，在相同条件下进行实验，其结果如图3所示。产生氢气速率的变化趋势为 。
（4）丙同学从实验室取用了一瓶久置的氢氧化钠固体，在相同条件下进行实验，发现产生氢气的速率比乙同学的小。丙同学猜想速率变小的原因可能是 （用化学方程式解释）。
（5）为了验证猜想，丙同学设计了如图4的实验装置。当他滴加稀硫酸时，观察到饱和澄清石灰水变浑浊，他认为猜想正确。同学们讨论后发现，该设计方案不够严谨，其原因是 。请你在该装置的基础上提出改进方法以达到验证目的，该方法是 。
图4
（6）基于安全考虑，老师建议电解水时最好选用碳酸钠溶液，因为NaOH具有 。
考向2　异常现象的探究
3.（2024安庆一模）纯净的氢气在空气中燃烧火焰呈淡蓝色，而实际操作中却常为黄色。某兴趣小组展开如下实验探究。
【提出问题】纯净的氢气在空气中燃烧火焰为什么呈黄色？
【查阅资料】含某些金属元素的物质在灼烧时会使火焰呈现特殊颜色，如含钠元素的物质灼烧时火焰呈黄色，含铁元素或铝元素的物质灼烧时火焰呈无色。
【作出假设】假设1：黄色火焰是由玻璃导管中钠元素引起的
假设2：黄色火焰的产生与气体流速有关
假设3：黄色火焰的产生与空气中的氮气有关
【实验探究】用如图装置制备氢气进行对比实验，试剂采用打磨光亮的等质量的锌片和等体积、等浓度的稀硫酸。
（1）写出该反应的化学方程式： 。
（2）上述实验方案中还需控制的变量有 （写出一种即可）。
分别采用不同材质的相同口径的a导管，验纯后在导管口处点燃氢气，观察火焰颜色，实验记录如下：
实验序号 导管 火焰颜色
1 玻璃导管 黄色
2 铁质导管 黄色
3 铝箔导管 开始时火焰为黄色，慢慢变淡，快熄灭时略带微弱蓝色
（3）对比实验 （填实验序号）可知假设1不成立。若假设2成立，则实验3中火焰快熄灭时略带微弱蓝色是气体流速 （填"快"或"慢"）所形成的。
（4）小组同学将氢气在纯氧中点燃，观察到火焰颜色为 （填"黄色"或"淡蓝色"），说明假设3不成立。
附加问：
【查阅资料】小组同学查阅资料发现，火焰的温度、气体的流速及氢气燃烧产生的水蒸气都会影响氢气燃烧的火焰颜色。
【继续探究】为了在点燃氢气时可以观察到明显的蓝色火焰，兴趣小组进行创新设计：如图1装置，将冷凝管套在锥形瓶上方，打开活塞，将生成的氢气验纯后直接点燃，火焰变化情况如图2。
图1 图2
（5）①此实验中冷凝管的主要作用是 。
②氢气验纯后，实验过程中产生氢气的速率随时间的变化趋势如图3所示，为得到稳定的蓝色火焰，需相应调节活塞阀门的大小，请在图4中画出活塞阀门大小的调节情况（t1时阀门开口在a处）。
图3 图4
类型2 物质的性质探究（2024.16，2018.15）
4.（2024湖北）NaHCO3是治疗胃酸过多症的一种抗酸药。某学习小组在室温下，对Na2CO3是否适合作为抗酸药进行了如下探究。
【查阅资料】①NaHCO3俗称小苏打，Na2CO3俗称 。
②人体胃液（含有盐酸）通常约100 mL，pH约1.5。体温约37 ℃。
③抗酸药的标准之一：药物发生疗效时，胃液的pH保持在3～5之间最宜，pH过高会导致胃痛等不适症状。
【提出猜想】猜想甲：Na2CO3适合作为抗酸药。其理由是 （用化学方程式表示）。
猜想乙：Na2CO3不适合作为抗酸药。其原因可能是碱性较强。
【实验探究1】探究Na2CO3与NaHCO3碱性的强弱依次测量等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH，结果分别为11和9。Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液 （填"强"或"弱"）。
【实验探究2】探究Na2CO3作为抗酸药的适应性
先向500 mL烧杯中加入100 mL pH＝1.5的盐酸，用自动注射器向烧杯中以1mL/min的速度滴入pH＝1.5的盐酸模拟人体分泌胃液，再加入1.0 g Na2CO3固体，并持续搅拌。用pH传感器记录溶液pH随时间的变化曲线。
将上述实验中Na2CO3换成NaHCO3，重复实验过程。所得两条曲线如图所示。
【分析数据】由图可知，与NaHCO3相比：①Na2CO3反应时造成胃液pH远大于5；②Na2CO3 。
【得出结论】Na2CO3不适合作为抗酸药，猜想乙正确。
【反思评价】有小组成员提出，从控制变量和对比实验的角度看，"实验探究2"设计不够严谨，你认为不严谨之处是 。
【拓展延伸】Al（OH）3也是一种常用的抗酸药。相比Al（OH）3，从与胃酸反应的产物分析，NaHCO3抗酸药存在的不足是 。
类型3 影响化学反应速率因素的探究（含催化剂）（2019.14）
5.（2024合肥新站区二模）很多面点的制作需要膨松剂。某兴趣小组通过制作馒头，探究化学膨松剂的作用原理，并对比不同膨松剂对馒头性状的影响（制作过程中蒸制时间、温度等相关条件均相同）。
【探究自制膨松剂】
Ⅰ.小组同学在课上学习了碳酸氢钠可用于焙制糕点，据此设计如表实验。
实验 面团成分 膨松剂 馒头性状
① 60 g面粉、28 g水 　 无 无气孔、硬 面色白
② 60 g面粉、28 g水 　 1 g碳酸氢钠　　 少量气孔、略松软 面色黄
小组同学针对①②中馒头性状的不同，查阅资料如下。
【资料一】碳酸氢钠受热易分解，2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
【资料二】制作馒头的过程中，面粉中的某种色素遇到碱性物质会变成黄色。
（1）根据②中"面色黄"的性状推测碳酸氢钠具有 性。
Ⅱ.为改善②中馒头性状，小组同学又设计如表实验。
实验 面团成分 膨松剂 馒头性状
③ 60 g面粉、 g水 1 g碳酸氢钠、5.8 g白醋（足量） 较多气孔、松软 面色白
（2）③中加水的质量应为 g。
（3）结合②③馒头性状，加入白醋后，馒头性状得到改良的原因是 。据此分析，下列物质组合也可起到膨松作用的有 （填字母序号）。
A.食盐和白糖 B.碳酸钙和白醋
C.纯碱和柠檬酸 D.纯碱和食盐
【探究市售膨松剂】
Ⅲ.小组同学买来了一种市售膨松剂－－泡打粉，继续进行探究。
实验 面团成分 膨松剂 馒头性状
④ 60 g面粉、28 g水 1 g泡打粉[成分：碳酸氢钠（40％）、焦磷酸二氢二钠（Na2H2P2O7）、淀粉] 较多气孔、松软 面色白
（4）与白醋相似，焦磷酸二氢二钠也能起到酸的作用。作为市售膨松剂的成分之一，与白醋相比，焦磷酸二氢二钠具有的优势为 （写出一点即可）。淀粉与泡打粉中其他成分不发生反应，除干燥外，淀粉还可能有 作用。
（5）产生气体的量是影响馒头膨松程度的因素。经教师指导后，小组同学得知该泡打粉中焦磷酸二氢二钠只能与一半的碳酸氢钠反应，理论上，③中产生二氧化碳气体的最大量（考虑NaHCO3受热不稳定易分解）是④中的 倍（精确到0.1）。在实际生活中，你还会选择哪种方法提高面团的发酵效率？ 。
【反思与感悟】小组同学在上述劳动实践中探明了膨松剂的作用原理，发展了"性质决定用途"的化学观念。
6.（2023合肥45中本部一模）热播剧《狂飙》中，高启强通过鱼档生意养活一家人，为了让鱼鲜活，在鱼缸里放了一些白色的粉末，使原本奄奄一息的鱼"起死回生"，这一幕引起了同学们的兴趣，通过查阅资料得知该白色粉末为市面上所购买的"鱼浮灵"，对此小组同学展开了探究。
查阅资料：①"鱼浮灵"的化学名称是过碳酸钠，俗称固体双氧水，其化学式可以用2Na2CO3·3H2O2来表示。②过碳酸钠是白色结晶颗粒，加入水中后，迅速产生碳酸钠、过氧化氢。③一些原本因缺氧而奄奄一息的鱼，可以因"鱼浮灵"的加入而延长生命。
【活动一】验证"鱼浮灵"的化学性质
（1）取少量"鱼浮灵"于试管中，加入少量的水，有持续细小气泡产生，加入二氧化锰粉末后，观察到有大量气泡产生， （检验方法），则证明该气体为氧气。
（2）取上一步骤中的上层清液，测其pH为12，此溶液显 性，向溶液中滴加足量的稀盐酸，观察到有气泡产生，将产生的气体通入澄清石灰水中，观察到 ，则证明该气体为二氧化碳。
（3）在鱼缸中加入"鱼浮灵"一段时间后，溶液中所含的阴离子有 （写出一种即可）。
【活动二】测定"鱼浮灵"的组成
（4）小组同学设计如图装置测定"鱼浮灵"的组成，添加试剂前，关闭分液漏斗，向上提水准管，若观察到 ，则证明气密性良好。
（5）打开分液漏斗，一段时间后观察到装置C中有气泡，装置E中量气管液面下降，写出装置C中发生反应的化学方程式： 。
附加问：
（6）直至A中样品完全反应，测得反应前后装置C增重0.44 g，恢复至室温，读出装置E中产生的气体为112 mL（折换成常温常压下的质量约为0.16 g）。请根据所测得的结果，求xNa2CO3·yH2O2中x∶y＝ 。
【活动三】实验反思
（7）根据活动二进行实验，依据测得的数据计算出的x∶y与实际值2∶3有明显的偏差，请分析可能的原因有 （填字母序号）。
A.加入的稀盐酸占据装置内一定体积
B.实验结束后，装置内还残留有少量二氧化碳
C.实验过程中，吸收了装置内空气中的二氧化碳
D.实验时挥发出部分氯化氢气体
E.实验结束后，装置内还残留有少量氧气
类型4 物质成分的探究（2018.14）
7.【日常生活·暖宝宝】（2023长沙）"暖宝宝"是我们日常生活中常用的物品。小孔同学打开一个使用过的"暖宝宝"内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。
图1
【查阅资料】①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈；
②室温下部分盐的溶解性如表 1 所示；
表1　部分盐的溶解性表（室温）
阳离子阴离子 N Cl－
Na＋ 溶 溶 溶 溶
Ag＋ 溶 不 微 不
③"暖宝宝"中只有氯化钠含有氯元素。
【初步判断】
（1）通过阅读标签（如图 1），大家一致认为打开"暖宝宝"外包装后，铁粉与空气接触发生缓慢氧化有 热量的现象；其中出现的红棕色固体是 。
图2
【提出问题】这包使用过的"暖宝宝"中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠？
【进行实验】
（2）兴趣小组同学设计如下实验方案并进行实验：
实验 实验步骤 实验现象 实验结论
实验一 取少量固体于试管中，加入足量稀硫酸 固体中有铁粉
实验二 取少量固体放在燃烧匙中，用酒精灯加热，上方罩一个内壁沾有饱和的澄清石灰水的烧杯（如图2） 澄清石灰水变浑浊 固体中有活性炭
实验三 取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液中滴加少量 溶液 产生白色沉淀 固体中有氯化钠
【反思评价】
（3）经过反思，小孔同学认为实验二不能得出固体中有活性炭的结论，理由是 （写两点即可）。小组同学改进装置后，重新实验，得出固体中有活性炭的结论。
【实验拓展】（4）小曾同学认为利用实验三的反应原理还可以测出固体中氯化钠的质量分数。他称取一定质量的固体于烧杯中，加入足量水， （填实验操作），再加入足量实验三所选的溶液，充分反应后经过一系列操作得到固体，并称量质量，最终计算出了氯化钠的质量分数。
8.（2023潍坊）镁被誉为"国防金属"，在航空母舰、舰载机、导弹等武器中应用广泛。某化学学习小组观察镁与硫酸铜溶液反应时，产生大量无色气体，同时有蓝绿色不溶物和棕褐色不溶物生成。学习小组对生成物展开以下探究：
实验一：探究无色气体的成分
【查阅资料】部分盐溶于水后，能与水分子作用解离出H＋或OH－，使溶液显酸性或碱性。
【作出猜想】根据文献资料和元素守恒，对气体成分作出如下猜想：
猜想1：SO2；
猜想2：O2；
猜想3： 。
【实验探究】小组成员按如图装置进行实验：
实验步骤 实验现象 实验结论
①扇闻导管口气体的气味 无明显气味 猜想1不成立
② 带火星的木条不复燃 猜想2不成立
③用燃着的木条靠近肥皂泡 肥皂泡破裂，燃烧，发出爆鸣声 猜想3成立
【深化探究】分别测量上述硫酸铜溶液和相同溶质质量分数的硫酸钠溶液的pH，发现硫酸铜溶液的pH＝4，硫酸钠溶液的pH＝7。
【结论】硫酸铜溶液显酸性，是由 （填粒子符号）与水分子相互作用的结果；金属镁能与溶液中的H＋反应生成H2。
实验二：探究蓝绿色不溶物的成分
【查阅资料】碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]为绿色固体，不溶于水但能溶于酸。
【作出猜想】
猜想1：Cu（OH）2；
猜想2：Cu2（OH）2CO3；
猜想3：Cu（OH）2和Cu2（OH）2CO3。
【实验探究】向蓝绿色不溶物中滴加足量稀硫酸，不溶物溶解，无气泡产生。则猜想 （填数字）错误。
小明同学结合初中所学知识，认为猜想1也不合理，理由是 。
【查阅资料】某种碱式硫酸铜[Cu2（OH）2SO4]为蓝绿色固体，不溶于水能溶于酸。
【设计实验】请你帮助小明设计方案，验证蓝绿色不溶物中含有Cu2（OH）2SO4。简述实验操作及现象（可供选择的试剂：稀盐酸，稀硫酸，BaCl2溶液）： 。
实验三：探究棕褐色不溶物的成分
【查阅资料】①棕褐色不溶物的成分较为复杂，为Cu、CuO和Cu2O中的不确定组成；②Cu2O不溶于水，能与稀硫酸发生反应：Cu2O＋H2SO4 Cu＋CuSO4＋H2O。
【实验探究】取少量棕褐色不溶物于试管中，滴加稀硫酸至过量，溶液变蓝，试管底部有亮红色固体。
【交流讨论】对棕褐色不溶物成分的推测较多，以下为其中两位同学的讨论：甲同学认为一定有Cu2O，乙同学反对该观点，认为没有Cu2O，而是 （填化学式），也能产生上述实验现象，理由是 （结合化学方程式和必要的文字说明）。
类型5 项目式探究（5年3考）
9.（2024山西）氢能作为极具发展潜力的多元化能源，在我国经济发展中具有重要的地位。某校实践小组的同学们对此产生了浓厚的兴趣，他们对氢气的制取方法、应用优势、储存手段和发展前景等展开了项目式问题探究。
任务一：调查氢能制取方法
【咨询专家】小组同学通过数字化平台向专家进行咨询，知道了氢气可用多种工艺过程制备，方法有电解水制氢和工业副产品制氢等。
【模型构建】用可再生能源电解水制氢，将是应用广泛、技术成熟的一种手段。过程如下：
【交流讨论】（1）近年来，能用来发电的可再生能源有 。
（2）化石燃料也可用于氢的制取，但不足之处有 。
任务二：探究氢能应用优势
【提出问题】氢气作为理想能源的原因是什么？
【进行实验】设计纯净氢气与天然气燃烧的对比实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
①分别在带尖嘴的导管口点燃氢气和天然气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 均有水生成
②迅速把①中的烧杯倒过来，分别注入少量澄清石灰水，振荡 罩在天然气火焰上方烧杯内的澄清石灰水变浑浊，而氢气火焰上方的烧杯内无变化
【反思评价】（1）通过上述实验对比，氢气作为燃料的优点是 。
（2）在理想状态下，小组同学通过图1实验，将测得的实验数据绘制成的图像如图2所示，分析图像，可得出的结论是 。
图1 图2
任务三：调研氢能储存手段
【查阅资料】我国绿氢规模化储存是商业化应用的基本保障，为了进行大量储存，通常将氢气转化为液氢，从微观角度分析，发生改变的是 。
任务四：展望氢能发展前景
【市场调研】目前，氢燃料电池在公共交通中应用已较为成熟，其工作原理如图3所示，发生反应的化学方程式为 。未来，氢能将在航空、航天、电力和建筑领域大力推广。
图3
成果分享：通过问题探究，大家对氢能有了较为全面的认识。氢气作为一种理想的新型能源，其产业链包括"制－储－输－用"四个主要环节。因此，降本增效、规模化发展，将是我国经济增长和服务民生的一项重要举措。
10.（2024河北）小明观察到敞口水草缸（水草和鱼共存）中不断有气体通入，如图1所示，他对此很感兴趣，于是跟小组同学进行了如下探究。
图1
探究Ⅰ：向水草缸中通入的气体是什么？
【作出猜想】可能是空气或O2。
【实验1】将气体细化器从水中取出，收集一瓶通入的气体，将燃着的木条伸入瓶内，发现木条立即熄灭，说明猜想不成立。
【提出新猜想】可能是CO2或N2。
【实验2】将该气体通入 中，根据现象确定通入的气体是CO2。
【交流讨论】通入CO2有利于水草进行光合作用。光合作用放出的气体为 。
探究Ⅱ：利用生活中的物质自制简易CO2发生器并应用于水草缸中。
【回忆旧知】实验室制CO2的反应原理为 （用化学方程式表示）。
【选择试剂】小组讨论后选择了鸡蛋壳、小苏打和白醋等。
【设计装置】利用塑料瓶、输液管等材料，设计并制作了如图2所示的甲、乙两套发生装置（乙中的夹持装置已省略）。
图2 图3
【分析讨论】（1）装置甲可随时控制反应的发生与停止。向装有白醋的瓶中加入鸡蛋壳，拧紧瓶塞，使反应发生的具体操作为 。
（2）与甲相比，装置乙既可控制反应的速率，又可得到持续稳定的气流，故选择乙与图3所示装置（用于除杂和观察气泡）组装成CO2发生器。下列分析正确的是 （填字母序号）。
A.乙中的b口应与图3中的c口相连接
B.为除去CO2中混有的醋酸，X可以是NaOH溶液
C.可根据X中冒出气泡的快慢来调节乙中的流速调节器
【实践应用】小组同学用自制的CO2发生器连接气体细化器向水草缸中通入气体，实践效果很好。使用气体细化器的作用是 。
反思拓展：CO2发生器的不合理使用会影响缸中鱼类生存，请写出使用时的一条注意事项： 。
11.[课标情境素材·溶洞的形成]（2024贵州）大自然的鬼斧神工造就出千沟万壑、千瀑万洞的"喀斯特地貌"，贵州双河溶洞是全球白云岩喀斯特典型的范例，某小组同学开展了研究性学习。
任务一：调查溶洞概况
小组同学通过实地勘察，绘制部分洞穴剖面图如图1。
图1
（1）溶洞岩石以白云岩为主，其中的CaCO3、MgCO3两种化合物的类别属于 （填"酸""碱"或"盐"）。
（2）岩石裂缝渗水以及洞内地下水对白云岩不断侵蚀，形成千姿百态的溶洞地貌。测得A处渗水的pH＜7，显 性。
任务二：探究白云岩溶蚀与钟乳石的形成
【资料显示】当CaCO3遇到溶有CO2的水时，会生成溶解性较大的Ca（HCO3）2，发生反应①CaCO3＋CO2＋H2O Ca（HCO3）2；溶有Ca（HCO3）2的水遇热或压强变小时，就会分解，重新形成CaCO3沉积下来，发生反应②Ca（HCO3）2 CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
【探究活动1】用CaCO3模拟白云岩的溶蚀
（1）设计方案制取CaCO3
白云岩中除CaCO3、MgCO3外，还含有多种成分。小组同学设计两种不同反应原理的方案制取CaCO3模拟溶蚀过程，完成下表。
序号 试剂 反应原理 （化学方程式）
方案一 CO2、氢氧化钙固体、蒸馏水
方案二
（2）进行溶蚀模拟实验
实验一：用方案一进行实验，向盛有一定量氢氧化钙固体的烧杯中加入蒸馏水，搅拌，过滤，得到饱和澄清石灰水。取15 mL饱和澄清石灰水于烧杯中，通入一定量CO2，观察到溶液立即变浑浊，继续通入过量CO2，浑浊液未变澄清。
【表达交流】根据资料显示中的反应①，应观察到浑浊液变澄清，现象与预期不符。经过讨论、分析，为达到实验目的，改进实验如下。
实验二：另取15 mL饱和澄清石灰水于烧杯中，加入35 mL蒸馏水，搅拌，通入一定量CO2，溶液逐渐变浑浊，继续通入过量CO2，浑浊液变澄清。
【分析与解释】改进后现象与预期相符。加入35 mL蒸馏水的作用是 ，浑浊液变澄清的原因是 。
小组同学用其他的方法，证明了白云岩中的MgCO3也能在酸性条件下发生溶蚀。
【探究活动2】模拟钟乳石的形成
取实验二反应后的溶液，静置，放于低压环境，一段时间以后发现澄清溶液中出现浑浊现象，实验成功。
【迁移应用】图1中，滴水从B处下落的过程中，产生CO2的原因可能是 。
任务三：模拟洞内地下水对白云岩的溶蚀
洞内地下水中富含钙离子、锶离子、硫酸根离子等，小组同学用四种盐溶液进行地下水对白云岩的溶蚀实验，测得白云岩溶蚀率（溶蚀率：白云岩减少的质量与白云岩总质量的比值）随时间变化的关系如图2。下列说法正确的是 （填字母序号）。
图2
A.白云岩的溶蚀率随时间的增加而增大
B.锶离子含量越多，越能促进白云岩的溶蚀
C.混合溶液会增大白云岩的溶蚀率
D.白云岩的溶蚀受钙离子、锶离子的影响
【项目总结】沉积物是"时间胶囊"，可反映出它们形成时的地质环境，极具科研价值。题型五　实验探究题（必考，6～7分）
能力点1 猜想与假设
1.反应后物质成分的猜想
小明在做氢氧化钠与稀盐酸反应的实验时忘记滴加酚酞溶液，他对反应后溶液中的溶质成分产生了兴趣。
电石的主要成分是碳化钙（CaC2），与水反应生成一种可燃性气体及白色固体，同学们对这两种生成物的成分进行如下探究。
【提出问题】电石与水反应生成的可燃性气体是什么？
2.有关影响因素的猜想
研究性学习小组选择"H2O2生成O2的快慢与什么因素有关"的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程。
3.有关异常现象原因的猜想
某化学兴趣小组同学用足量稀盐酸除去铁钉表面的铁锈（主要成分是Fe2O3）时，发现反应开始时铁锈消失，有气泡产生，溶液颜色为黄色，放置一天后黄色溶液变为浅绿色。同学们对此异常现象作出猜想。
【查阅资料】①FeCl3溶液呈黄色；②Fe2＋在空气中易氧化成Fe3＋。
能力点2 实验方案的设计
1.应用控制变量法的实验设计
2.验证物质成分的实验设计
某校化学社团的同学们进行活性炭粉还原氧化铜的实验，充分反应后，发现试管中仍有黑色固体剩余，于是对试管中剩余固体的成分展开探究。
【作出猜想】猜想1：铜和氧化铜；
猜想2：铜和活性炭。
能力点3 实验方案的评价
　 你认为上述方案　　不合理　（填"合理"或"不合理"），请分析：　　根据上述实验，加热煮沸无法除去溶液A中混有的过量HCl。改进方案：向含碳酸钠的氯化钠溶液中边逐滴滴加稀盐酸，边测定溶液的pH，至溶液呈中性即可（合理即可）　（如合理，说明原因；如不合理，说明原因并设计改进方案）。
能力点4 表格数据分析
"五一"假期，小兵对"锌与硫酸反应快慢的影响因素"进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。
实验编号 硫酸的质量分数 （均取20 mL） 锌的形状 （均取1 g） 氢气的体积（mL）（均收集3分钟）
① 20％ 锌粒 31.7
② 20％ 锌片 50.9
③ 30％ 锌粒 61.7
④ 30％ 锌片 79.9
应用控制变量法分析数据思路：要探究硫酸质量分数、锌的形状对实验结果（即氢气体积）的影响，需先控制其中一种变量相同，另一种不同，如探究锌的形状对锌与硫酸反应快慢的影响时，应控制硫酸质量分数相同，锌的形状不同，通过数据对比总结该变量对实验结果的影响
（1）从上述实验①③对比得出的结论是　　其他条件相同时，酸的质量分数越大，反应速率越快　。
（2）实验得出锌的形状对反应快慢的影响是　　其他条件相同时，锌片比锌粒的反应速率更快　。
（3）下表是小兵第①组实验的详细数据。
时段（均为1分钟） 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟 第6分钟
氢气的体积（mL） 3.1 16.7 11.9 9.6 7.6 6.0
请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因：　　第1分钟反应慢，因为有氧化膜、污物等覆盖在锌粒的表面；第2分钟反应最快，因为该反应放热，温度升高导致反应速率加快；从第2分钟以后，随着反应的进行，硫酸的质量分数减小，反应逐渐变慢　。
能力点5 定量计算
方法1　直接代入化学方程式计算（链接：详见本册P107）
方法2　极值法
铜有氧化铜和氧化亚铜（Cu2O）两种氧化物，在一定温度下氧化铜会转化为氧化亚铜，若6.4 g 铜粉在空气中加热得到a g固体，且铜粉无剩余，则a的取值范围为　　7.2≤a≤8　。
思路分析：分别假设混合物是组成它的一种纯净物，然后代入数据计算，找到极端假设情况下的最大值、最小值。最终结果介于最大值、最小值之间。具体如下：
①若铜粉全部转化为氧化铜，计算a的值。②若铜与氧气反应生成的氧化铜完全转化为氧化亚铜，计算a的值。③加热得到的固体成分可能是氧化铜或氧化亚铜或两者均有，则a的取值范围在①②所得数据之间
方法3　元素守恒法
有一包 Mg 和 MgO 的混合物共 12.8 g，与一定量的稀硫酸恰好完全反应，所得溶液中溶质的质量为48 g，则原混合物中氧元素的质量为　　3.2　g。
类型1 教材实验拓展探究（5年4考）
考向1　应用控制变量法
1.钢铁是应用广泛的金属材料，钢铁锈蚀会造成巨大浪费，研究钢铁锈蚀对于保护金属资源有着重要意义。化学研究性小组对铁生锈开展如下系列探究。
任务1：探究铁生锈的条件
（1）同学们利用如图装置进行实验。 4小时后观察到试管甲中的铁钉生锈，试管乙和丙中的铁钉不生锈。
①试管丙中放氯化钙的目的是　　吸收试管内的水分，干燥气体　。
②铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，该反应的化学方程式是　　2Fe＋O2＋2H2O 2Fe（OH）2　。
任务2：探究植物油能否完全隔绝氧气
（2）同学们第2天观察，发现试管乙中的铁钉也出现锈斑。为进一步探究植物油对氧气的隔绝效果的影响，同学们又设计如下实验。
实验编号 实验操作 实验现象
Ⅰ 将涂水的铁片置于植物油中，并放置于密封的无氧容器中 2天后铁片无锈迹
Ⅱ 将涂水的铁片置于植物油中，并敞口放置于空气中 10小时后发现少量锈斑，2天后锈斑面积增大
①设计实验Ⅰ的目的可排除　　植物油和铁片上的水中微量氧气对铁片锈蚀的影响　。
②综合实验Ⅰ、Ⅱ两个实验，可得出的结论是　　植物油不能完全隔绝空气中的氧气　。
③查阅文献获知，植物油对空气中的水分有较好的隔绝效果，请设计实验方案加以验证：　　将干燥的铁片放在植物油中，敞口放置在潮湿的空气中，如果2天后铁片无锈迹，说明植物油对水有良好的隔绝效果（合理即可）　。
附加问：
任务3：探究酸性条件下铁锈蚀的情况
【资料】①溶解氧是指溶解在水里氧气的量，用每升水里氧气的毫克数表示。②醋酸具有酸的通性，能与活泼金属发生反应。
（3）将3份等质量的铁粉和炭粉的混合物分别加入相同体积、不同pH的醋酸的水溶液中，分别用溶解氧传感器和压强传感器采集数据，结果如图表所示。
pH 压强/kPa
实验前 实验后
3.0 101.56 102.33
4.0 100.78 100.64
5.0 101.80 100.63
①由图可知，在酸性条件下水溶液中的溶解氧随时间变化均呈下降趋势，原因是　　铁生锈消耗氧气　。
②由表中数据可知，pH为　　3.0　时，实验前后系统中气体压强增大，原因是　　铁与醋酸反应产生氢气的体积大于铁生锈消耗氧气的体积　。
2.（2024广西）氢气是一种对环境友好的清洁能源。以水为原料制备氢气在新能源领域备受关注。某兴趣小组为此开展了电解水的实验探究。
任务一　探究电解水产生的气体
图1
（1）兴趣小组向图1装置中加入蒸馏水，接通电源后，没有观察到明显现象。查阅课本后，兴趣小组向水中添加少量氢氧化钠溶液，a、b管很快出现了气泡。b管内的气体是　　氧气（或O2）　。
任务二　探究物质对电解水产生氢气的速率的影响
资料：加入碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠都可以提高水的电解效率。
（2）甲同学分别取等质量的碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠溶液，溶质的质量分数均为12％，在相同条件下进行实验，产生氢气的速率如图2所示。由此可知，在相同条件下加入　　氢氧化钠（或NaOH）　，产生氢气的速率最大。
图2 图3
（3）乙同学取不同质量分数的氢氧化钠溶液，在相同条件下进行实验，其结果如图3所示。产生氢气速率的变化趋势为　　先增大后减小　。
（4）丙同学从实验室取用了一瓶久置的氢氧化钠固体，在相同条件下进行实验，发现产生氢气的速率比乙同学的小。丙同学猜想速率变小的原因可能是　　2NaOH＋CO2 Na2CO3＋H2O　（用化学方程式解释）。
（5）为了验证猜想，丙同学设计了如图4的实验装置。当他滴加稀硫酸时，观察到饱和澄清石灰水变浑浊，他认为猜想正确。同学们讨论后发现，该设计方案不够严谨，其原因是　　稀硫酸滴入样品使装置内温度升高，Ca（OH）2溶解度降低，澄清石灰水也会变浑浊（合理即可）　。请你在该装置的基础上提出改进方法以达到验证目的，该方法是　　将实验装置放入冰水中进行实验　。
图4
（6）基于安全考虑，老师建议电解水时最好选用碳酸钠溶液，因为NaOH具有　　腐蚀性　。
考向2　异常现象的探究
3.（2024安庆一模）纯净的氢气在空气中燃烧火焰呈淡蓝色，而实际操作中却常为黄色。某兴趣小组展开如下实验探究。
【提出问题】纯净的氢气在空气中燃烧火焰为什么呈黄色？
【查阅资料】含某些金属元素的物质在灼烧时会使火焰呈现特殊颜色，如含钠元素的物质灼烧时火焰呈黄色，含铁元素或铝元素的物质灼烧时火焰呈无色。
【作出假设】假设1：黄色火焰是由玻璃导管中钠元素引起的
假设2：黄色火焰的产生与气体流速有关
假设3：黄色火焰的产生与空气中的氮气有关
【实验探究】用如图装置制备氢气进行对比实验，试剂采用打磨光亮的等质量的锌片和等体积、等浓度的稀硫酸。
（1）写出该反应的化学方程式：　　Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2↑　。
（2）上述实验方案中还需控制的变量有　　锌的表面积（或锌的纯度等，合理即可）　（写出一种即可）。
分别采用不同材质的相同口径的a导管，验纯后在导管口处点燃氢气，观察火焰颜色，实验记录如下：
实验序号 导管 火焰颜色
1 玻璃导管 黄色
2 铁质导管 黄色
3 铝箔导管 开始时火焰为黄色，慢慢变淡，快熄灭时略带微弱蓝色
（3）对比实验　　1和2　（填实验序号）可知假设1不成立。若假设2成立，则实验3中火焰快熄灭时略带微弱蓝色是气体流速　　慢　（填"快"或"慢"）所形成的。
（4）小组同学将氢气在纯氧中点燃，观察到火焰颜色为　　黄色　（填"黄色"或"淡蓝色"），说明假设3不成立。
附加问：
【查阅资料】小组同学查阅资料发现，火焰的温度、气体的流速及氢气燃烧产生的水蒸气都会影响氢气燃烧的火焰颜色。
【继续探究】为了在点燃氢气时可以观察到明显的蓝色火焰，兴趣小组进行创新设计：如图1装置，将冷凝管套在锥形瓶上方，打开活塞，将生成的氢气验纯后直接点燃，火焰变化情况如图2。
图1 图2
（5）①此实验中冷凝管的主要作用是　　将氢气中的水蒸气冷凝（或降低氢气的温度，使气体的流速减小，合理即可）　。
②氢气验纯后，实验过程中产生氢气的速率随时间的变化趋势如图3所示，为得到稳定的蓝色火焰，需相应调节活塞阀门的大小，请在图4中画出活塞阀门大小的调节情况（t1时阀门开口在a处）。
图3 图4
类型2 物质的性质探究（2024.16，2018.15）
4.（2024湖北）NaHCO3是治疗胃酸过多症的一种抗酸药。某学习小组在室温下，对Na2CO3是否适合作为抗酸药进行了如下探究。
【查阅资料】①NaHCO3俗称小苏打，Na2CO3俗称　　纯碱（或苏打）　。
②人体胃液（含有盐酸）通常约100 mL，pH约1.5。体温约37 ℃。
③抗酸药的标准之一：药物发生疗效时，胃液的pH保持在3～5之间最宜，pH过高会导致胃痛等不适症状。
【提出猜想】猜想甲：Na2CO3适合作为抗酸药。其理由是　　Na2CO3＋2HCl 2NaCl＋CO2↑＋H2O　（用化学方程式表示）。
猜想乙：Na2CO3不适合作为抗酸药。其原因可能是碱性较强。
【实验探究1】探究Na2CO3与NaHCO3碱性的强弱依次测量等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH，结果分别为11和9。Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液　　强　（填"强"或"弱"）。
【实验探究2】探究Na2CO3作为抗酸药的适应性
先向500 mL烧杯中加入100 mL pH＝1.5的盐酸，用自动注射器向烧杯中以1mL/min的速度滴入pH＝1.5的盐酸模拟人体分泌胃液，再加入1.0 g Na2CO3固体，并持续搅拌。用pH传感器记录溶液pH随时间的变化曲线。
将上述实验中Na2CO3换成NaHCO3，重复实验过程。所得两条曲线如图所示。
【分析数据】由图可知，与NaHCO3相比：①Na2CO3反应时造成胃液pH远大于5；②Na2CO3 　　pH＞5的持续时间过长，会导致胃部不适　。
【得出结论】Na2CO3不适合作为抗酸药，猜想乙正确。
【反思评价】有小组成员提出，从控制变量和对比实验的角度看，"实验探究2"设计不够严谨，你认为不严谨之处是　　未模拟体温37 ℃做对比实验（或实验没有模拟人体的温度）　。
【拓展延伸】Al（OH）3也是一种常用的抗酸药。相比Al（OH）3，从与胃酸反应的产物分析，NaHCO3抗酸药存在的不足是　　与胃酸反应产生气体，可能造成胃胀　。
类型3 影响化学反应速率因素的探究（含催化剂）（2019.14）
5.（2024合肥新站区二模）很多面点的制作需要膨松剂。某兴趣小组通过制作馒头，探究化学膨松剂的作用原理，并对比不同膨松剂对馒头性状的影响（制作过程中蒸制时间、温度等相关条件均相同）。
【探究自制膨松剂】
Ⅰ.小组同学在课上学习了碳酸氢钠可用于焙制糕点，据此设计如表实验。
实验 面团成分 膨松剂 馒头性状
① 60 g面粉、28 g水 　 无 无气孔、硬 面色白
② 60 g面粉、28 g水 　 1 g碳酸氢钠　　 少量气孔、略松软 面色黄
小组同学针对①②中馒头性状的不同，查阅资料如下。
【资料一】碳酸氢钠受热易分解，2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
【资料二】制作馒头的过程中，面粉中的某种色素遇到碱性物质会变成黄色。
（1）根据②中"面色黄"的性状推测碳酸氢钠具有　　碱　性。
Ⅱ.为改善②中馒头性状，小组同学又设计如表实验。
实验 面团成分 膨松剂 馒头性状
③ 60 g面粉、　　g水 1 g碳酸氢钠、5.8 g白醋（足量） 较多气孔、松软 面色白
（2）③中加水的质量应为　　28　g。
（3）结合②③馒头性状，加入白醋后，馒头性状得到改良的原因是　　白醋与碱性物质发生了反应（合理即可）　。据此分析，下列物质组合也可起到膨松作用的有　　BC　（填字母序号）。
A.食盐和白糖 B.碳酸钙和白醋
C.纯碱和柠檬酸 D.纯碱和食盐
【探究市售膨松剂】
Ⅲ.小组同学买来了一种市售膨松剂－－泡打粉，继续进行探究。
实验 面团成分 膨松剂 馒头性状
④ 60 g面粉、28 g水 1 g泡打粉[成分：碳酸氢钠（40％）、焦磷酸二氢二钠（Na2H2P2O7）、淀粉] 较多气孔、松软 面色白
（4）与白醋相似，焦磷酸二氢二钠也能起到酸的作用。作为市售膨松剂的成分之一，与白醋相比，焦磷酸二氢二钠具有的优势为　　易保存（合理即可）　（写出一点即可）。淀粉与泡打粉中其他成分不发生反应，除干燥外，淀粉还可能有　　调节气体产生速率　作用。
（5）产生气体的量是影响馒头膨松程度的因素。经教师指导后，小组同学得知该泡打粉中焦磷酸二氢二钠只能与一半的碳酸氢钠反应，理论上，③中产生二氧化碳气体的最大量（考虑NaHCO3受热不稳定易分解）是④中的　　3.3　倍（精确到0.1）。在实际生活中，你还会选择哪种方法提高面团的发酵效率？　添加适量的酵母粉　。
【反思与感悟】小组同学在上述劳动实践中探明了膨松剂的作用原理，发展了"性质决定用途"的化学观念。
6.（2023合肥45中本部一模）热播剧《狂飙》中，高启强通过鱼档生意养活一家人，为了让鱼鲜活，在鱼缸里放了一些白色的粉末，使原本奄奄一息的鱼"起死回生"，这一幕引起了同学们的兴趣，通过查阅资料得知该白色粉末为市面上所购买的"鱼浮灵"，对此小组同学展开了探究。
查阅资料：①"鱼浮灵"的化学名称是过碳酸钠，俗称固体双氧水，其化学式可以用2Na2CO3·3H2O2来表示。②过碳酸钠是白色结晶颗粒，加入水中后，迅速产生碳酸钠、过氧化氢。③一些原本因缺氧而奄奄一息的鱼，可以因"鱼浮灵"的加入而延长生命。
【活动一】验证"鱼浮灵"的化学性质
（1）取少量"鱼浮灵"于试管中，加入少量的水，有持续细小气泡产生，加入二氧化锰粉末后，观察到有大量气泡产生，　　将带火星的木条伸入试管中，若木条复燃　（检验方法），则证明该气体为氧气。
（2）取上一步骤中的上层清液，测其pH为12，此溶液显　　碱　性，向溶液中滴加足量的稀盐酸，观察到有气泡产生，将产生的气体通入澄清石灰水中，观察到　　澄清石灰水变浑浊　，则证明该气体为二氧化碳。
（3）在鱼缸中加入"鱼浮灵"一段时间后，溶液中所含的阴离子有　（或OH－）　（写出一种即可）。
【活动二】测定"鱼浮灵"的组成
（4）小组同学设计如图装置测定"鱼浮灵"的组成，添加试剂前，关闭分液漏斗，向上提水准管，若观察到　　左右两边管内形成稳定的高度差　，则证明气密性良好。
（5）打开分液漏斗，一段时间后观察到装置C中有气泡，装置E中量气管液面下降，写出装置C中发生反应的化学方程式：　　CO2＋2NaOH Na2CO3＋H2O　。
附加问：
（6）直至A中样品完全反应，测得反应前后装置C增重0.44 g，恢复至室温，读出装置E中产生的气体为112 mL（折换成常温常压下的质量约为0.16 g）。请根据所测得的结果，求xNa2CO3·yH2O2中x∶y＝　　1∶1　。
【活动三】实验反思
（7）根据活动二进行实验，依据测得的数据计算出的x∶y与实际值2∶3有明显的偏差，请分析可能的原因有　　CD　（填字母序号）。
A.加入的稀盐酸占据装置内一定体积
B.实验结束后，装置内还残留有少量二氧化碳
C.实验过程中，吸收了装置内空气中的二氧化碳
D.实验时挥发出部分氯化氢气体
E.实验结束后，装置内还残留有少量氧气
类型4 物质成分的探究（2018.14）
7.【日常生活·暖宝宝】（2023长沙）"暖宝宝"是我们日常生活中常用的物品。小孔同学打开一个使用过的"暖宝宝"内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。
图1
【查阅资料】①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈；
②室温下部分盐的溶解性如表 1 所示；
表1　部分盐的溶解性表（室温）
阳离子阴离子 N Cl－
Na＋ 溶 溶 溶 溶
Ag＋ 溶 不 微 不
③"暖宝宝"中只有氯化钠含有氯元素。
【初步判断】
（1）通过阅读标签（如图 1），大家一致认为打开"暖宝宝"外包装后，铁粉与空气接触发生缓慢氧化有　　放出　热量的现象；其中出现的红棕色固体是　　氧化铁（或Fe2O3）　。
图2
【提出问题】这包使用过的"暖宝宝"中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠？
【进行实验】
（2）兴趣小组同学设计如下实验方案并进行实验：
实验 实验步骤 实验现象 实验结论
实验一 取少量固体于试管中，加入足量稀硫酸 　　产生气泡　 固体中有铁粉
实验二 取少量固体放在燃烧匙中，用酒精灯加热，上方罩一个内壁沾有饱和的澄清石灰水的烧杯（如图2） 澄清石灰水变浑浊 固体中有活性炭
实验三 取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液中滴加少量　　硝酸银（或 AgNO3）　溶液 产生白色沉淀 固体中有氯化钠
【反思评价】
（3）经过反思，小孔同学认为实验二不能得出固体中有活性炭的结论，理由是　　①酒精燃烧也会产生二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊；②温度升高，氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水变浑浊　（写两点即可）。小组同学改进装置后，重新实验，得出固体中有活性炭的结论。
【实验拓展】（4）小曾同学认为利用实验三的反应原理还可以测出固体中氯化钠的质量分数。他称取一定质量的固体于烧杯中，加入足量水， 　　充分溶解后过滤，洗涤烧杯和玻璃棒，洗涤滤渣2～3次，洗净后将洗涤液合并到滤液中　（填实验操作），再加入足量实验三所选的溶液，充分反应后经过一系列操作得到固体，并称量质量，最终计算出了氯化钠的质量分数。
8.（2023潍坊）镁被誉为"国防金属"，在航空母舰、舰载机、导弹等武器中应用广泛。某化学学习小组观察镁与硫酸铜溶液反应时，产生大量无色气体，同时有蓝绿色不溶物和棕褐色不溶物生成。学习小组对生成物展开以下探究：
实验一：探究无色气体的成分
【查阅资料】部分盐溶于水后，能与水分子作用解离出H＋或OH－，使溶液显酸性或碱性。
【作出猜想】根据文献资料和元素守恒，对气体成分作出如下猜想：
猜想1：SO2；
猜想2：O2；
猜想3：　　H2　。
【实验探究】小组成员按如图装置进行实验：
实验步骤 实验现象 实验结论
①扇闻导管口气体的气味 无明显气味 猜想1不成立
②　　将带火星的木条放在导管口　 带火星的木条不复燃 猜想2不成立
③用燃着的木条靠近肥皂泡 肥皂泡破裂，燃烧，发出爆鸣声 猜想3成立
【深化探究】分别测量上述硫酸铜溶液和相同溶质质量分数的硫酸钠溶液的pH，发现硫酸铜溶液的pH＝4，硫酸钠溶液的pH＝7。
【结论】硫酸铜溶液显酸性，是由　　Cu2＋　（填粒子符号）与水分子相互作用的结果；金属镁能与溶液中的H＋反应生成H2。
实验二：探究蓝绿色不溶物的成分
【查阅资料】碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]为绿色固体，不溶于水但能溶于酸。
【作出猜想】
猜想1：Cu（OH）2；
猜想2：Cu2（OH）2CO3；
猜想3：Cu（OH）2和Cu2（OH）2CO3。
【实验探究】向蓝绿色不溶物中滴加足量稀硫酸，不溶物溶解，无气泡产生。则猜想　　2、3　（填数字）错误。
小明同学结合初中所学知识，认为猜想1也不合理，理由是　　氢氧化铜为蓝色固体，而实验中不溶物为蓝绿色　。
【查阅资料】某种碱式硫酸铜[Cu2（OH）2SO4]为蓝绿色固体，不溶于水能溶于酸。
【设计实验】请你帮助小明设计方案，验证蓝绿色不溶物中含有Cu2（OH）2SO4。简述实验操作及现象（可供选择的试剂：稀盐酸，稀硫酸，BaCl2溶液）：　　取样，加入足量稀盐酸，不溶物溶解，向其中滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀　。
实验三：探究棕褐色不溶物的成分
【查阅资料】①棕褐色不溶物的成分较为复杂，为Cu、CuO和Cu2O中的不确定组成；②Cu2O不溶于水，能与稀硫酸发生反应：Cu2O＋H2SO4 Cu＋CuSO4＋H2O。
【实验探究】取少量棕褐色不溶物于试管中，滴加稀硫酸至过量，溶液变蓝，试管底部有亮红色固体。
【交流讨论】对棕褐色不溶物成分的推测较多，以下为其中两位同学的讨论：甲同学认为一定有Cu2O，乙同学反对该观点，认为没有Cu2O，而是　　Cu、CuO　（填化学式），也能产生上述实验现象，理由是　　CuO＋H2SO4 CuSO4＋H2O，铜不与稀硫酸反应，试管底部也会出现亮红色固体　（结合化学方程式和必要的文字说明）。
类型5 项目式探究（5年3考）
9.（2024山西）氢能作为极具发展潜力的多元化能源，在我国经济发展中具有重要的地位。某校实践小组的同学们对此产生了浓厚的兴趣，他们对氢气的制取方法、应用优势、储存手段和发展前景等展开了项目式问题探究。
任务一：调查氢能制取方法
【咨询专家】小组同学通过数字化平台向专家进行咨询，知道了氢气可用多种工艺过程制备，方法有电解水制氢和工业副产品制氢等。
【模型构建】用可再生能源电解水制氢，将是应用广泛、技术成熟的一种手段。过程如下：
【交流讨论】（1）近年来，能用来发电的可再生能源有　太阳能（合理即可）　。
（2）化石燃料也可用于氢的制取，但不足之处有　　造成化石能源的匮乏（或造成环境污染等，合理即可）　。
任务二：探究氢能应用优势
【提出问题】氢气作为理想能源的原因是什么？
【进行实验】设计纯净氢气与天然气燃烧的对比实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
①分别在带尖嘴的导管口点燃氢气和天然气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 　　烧杯内壁均有水雾产生　 均有水生成
②迅速把①中的烧杯倒过来，分别注入少量澄清石灰水，振荡 罩在天然气火焰上方烧杯内的澄清石灰水变浑浊，而氢气火焰上方的烧杯内无变化 　　天然气燃烧生成二氧化碳，氢气燃烧不生成二氧化碳　
【反思评价】（1）通过上述实验对比，氢气作为燃料的优点是　　燃烧产物只有水，不会对环境造成污染　。
（2）在理想状态下，小组同学通过图1实验，将测得的实验数据绘制成的图像如图2所示，分析图像，可得出的结论是　　等质量的氢气和天然气燃烧，氢气放出的热量多（合理即可）　。
图1 图2
任务三：调研氢能储存手段
【查阅资料】我国绿氢规模化储存是商业化应用的基本保障，为了进行大量储存，通常将氢气转化为液氢，从微观角度分析，发生改变的是分子间的间隔（或间隙）　。
任务四：展望氢能发展前景
【市场调研】目前，氢燃料电池在公共交通中应用已较为成熟，其工作原理如图3所示，发生反应的化学方程式为 　　2H2＋O2 2H2O　。未来，氢能将在航空、航天、电力和建筑领域大力推广。
图3
成果分享：通过问题探究，大家对氢能有了较为全面的认识。氢气作为一种理想的新型能源，其产业链包括"制－储－输－用"四个主要环节。因此，降本增效、规模化发展，将是我国经济增长和服务民生的一项重要举措。
10.（2024河北）小明观察到敞口水草缸（水草和鱼共存）中不断有气体通入，如图1所示，他对此很感兴趣，于是跟小组同学进行了如下探究。
图1
探究Ⅰ：向水草缸中通入的气体是什么？
【作出猜想】可能是空气或O2。
【实验1】将气体细化器从水中取出，收集一瓶通入的气体，将燃着的木条伸入瓶内，发现木条立即熄灭，说明猜想不成立。
【提出新猜想】可能是CO2或N2。
【实验2】将该气体通入　　澄清石灰水　中，根据现象确定通入的气体是CO2。
【交流讨论】通入CO2有利于水草进行光合作用。光合作用放出的气体为　　氧气（或O2）　。
探究Ⅱ：利用生活中的物质自制简易CO2发生器并应用于水草缸中。
【回忆旧知】实验室制CO2的反应原理为　　CaCO3＋2HCl CaCl2＋CO2↑＋H2O　（用化学方程式表示）。
【选择试剂】小组讨论后选择了鸡蛋壳、小苏打和白醋等。
【设计装置】利用塑料瓶、输液管等材料，设计并制作了如图2所示的甲、乙两套发生装置（乙中的夹持装置已省略）。
图2 图3
【分析讨论】（1）装置甲可随时控制反应的发生与停止。向装有白醋的瓶中加入鸡蛋壳，拧紧瓶塞，使反应发生的具体操作为　　将塑料瓶倾斜（或横放），使白醋与鸡蛋壳接触（合理即可）　。
（2）与甲相比，装置乙既可控制反应的速率，又可得到持续稳定的气流，故选择乙与图3所示装置（用于除杂和观察气泡）组装成CO2发生器。下列分析正确的是　　AC　（填字母序号）。
A.乙中的b口应与图3中的c口相连接
B.为除去CO2中混有的醋酸，X可以是NaOH溶液
C.可根据X中冒出气泡的快慢来调节乙中的流速调节器
【实践应用】小组同学用自制的CO2发生器连接气体细化器向水草缸中通入气体，实践效果很好。使用气体细化器的作用是　　增大CO2与水的接触面积，使吸收更充分（合理即可）　。
反思拓展：CO2发生器的不合理使用会影响缸中鱼类生存，请写出使用时的一条注意事项：　　通入二氧化碳不宜过多或过快（或不宜在光线昏暗时使用，合理即可）　。
11.[课标情境素材·溶洞的形成]（2024贵州）大自然的鬼斧神工造就出千沟万壑、千瀑万洞的"喀斯特地貌"，贵州双河溶洞是全球白云岩喀斯特典型的范例，某小组同学开展了研究性学习。
任务一：调查溶洞概况
小组同学通过实地勘察，绘制部分洞穴剖面图如图1。
图1
（1）溶洞岩石以白云岩为主，其中的CaCO3、MgCO3两种化合物的类别属于　　盐　（填"酸""碱"或"盐"）。
（2）岩石裂缝渗水以及洞内地下水对白云岩不断侵蚀，形成千姿百态的溶洞地貌。测得A处渗水的pH＜7，显　　酸　性。
任务二：探究白云岩溶蚀与钟乳石的形成
【资料显示】当CaCO3遇到溶有CO2的水时，会生成溶解性较大的Ca（HCO3）2，发生反应①CaCO3＋CO2＋H2O Ca（HCO3）2；溶有Ca（HCO3）2的水遇热或压强变小时，就会分解，重新形成CaCO3沉积下来，发生反应②Ca（HCO3）2 CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
【探究活动1】用CaCO3模拟白云岩的溶蚀
（1）设计方案制取CaCO3
白云岩中除CaCO3、MgCO3外，还含有多种成分。小组同学设计两种不同反应原理的方案制取CaCO3模拟溶蚀过程，完成下表。
序号 试剂 反应原理 （化学方程式）
方案一 CO2、氢氧化钙固体、蒸馏水 　　CO2＋Ca（OH）2 CaCO3↓＋H2O　
方案二 　　碳酸钠溶液、氢氧化钙溶液（合理即可）　 　　Na2CO3＋Ca（OH）2 CaCO3↓＋2NaOH（与上一空所选试剂对应）　
（2）进行溶蚀模拟实验
实验一：用方案一进行实验，向盛有一定量氢氧化钙固体的烧杯中加入蒸馏水，搅拌，过滤，得到饱和澄清石灰水。取15 mL饱和澄清石灰水于烧杯中，通入一定量CO2，观察到溶液立即变浑浊，继续通入过量CO2，浑浊液未变澄清。
【表达交流】根据资料显示中的反应①，应观察到浑浊液变澄清，现象与预期不符。经过讨论、分析，为达到实验目的，改进实验如下。
实验二：另取15 mL饱和澄清石灰水于烧杯中，加入35 mL蒸馏水，搅拌，通入一定量CO2，溶液逐渐变浑浊，继续通入过量CO2，浑浊液变澄清。
【分析与解释】改进后现象与预期相符。加入35 mL蒸馏水的作用是　　增加溶剂的量，增加碳酸氢钙溶解的量　，浑浊液变澄清的原因是　　碳酸钙、二氧化碳和水反应生成了溶解性较大的碳酸氢钙　。
小组同学用其他的方法，证明了白云岩中的MgCO3也能在酸性条件下发生溶蚀。
【探究活动2】模拟钟乳石的形成
取实验二反应后的溶液，静置，放于低压环境，一段时间以后发现澄清溶液中出现浑浊现象，实验成功。
【迁移应用】图1中，滴水从B处下落的过程中，产生CO2的原因可能是　　碳酸氢钙发生了分解　。
任务三：模拟洞内地下水对白云岩的溶蚀
洞内地下水中富含钙离子、锶离子、硫酸根离子等，小组同学用四种盐溶液进行地下水对白云岩的溶蚀实验，测得白云岩溶蚀率（溶蚀率：白云岩减少的质量与白云岩总质量的比值）随时间变化的关系如图2。下列说法正确的是　　ACD　（填字母序号）。
图2
A.白云岩的溶蚀率随时间的增加而增大
B.锶离子含量越多，越能促进白云岩的溶蚀
C.混合溶液会增大白云岩的溶蚀率
D.白云岩的溶蚀受钙离子、锶离子的影响
【项目总结】沉积物是"时间胶囊"，可反映出它们形成时的地质环境，极具科研价值。