题号25 开放性实验探究题(酸碱盐之间的反应探究,金属活动性顺序的探究及其他综合性探究实验)(解析版)

题号25开放性实验探究题（酸碱盐之间的反应探究，金属活动性顺序的探究及其他综合性探究实验）考查中考频度：★★★★★难易程度：★★★★★〖典例精讲〗典例1．（2019湖北武汉）某校实验室有一瓶久置的铁屑，其成分是铁、氧化铁和水。

为测定其中各成分的质量分数，某兴趣小组按下图所示装置进行实验（装置气密性良好；固定装置已略去；氮气不与铁屑中的成分反应；碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物）。

部分实验步骤如下：Ⅰ．称量硬质玻璃管的质量。

将样品放入硬质玻璃管中，称量硬质玻璃管和样品的质量。

II ．连接好装置。

缓缓通入N 2，点燃甲处的酒精喷灯，待硬质玻璃管中固体恒重，记录硬质玻璃管和剩余固体的质量。

Ⅲ．再次连接好装置，继续实验。

通入CO,点燃丙处的酒精灯和甲处的酒精喷灯。

待硬质玻璃管中固体恒重，熄灭酒精喷灯，继续通入CO 直至硬质玻璃管冷却。

再次记录硬质玻璃管和剩余固体的质量。

实验数据记录如下表:硬质玻璃管硬质玻璃管和样品步骤II 硬质玻璃管和剩余固体步骤步骤Ⅲ硬质玻璃管和剩余固体质量m 1m 2m 3m 4请回答下列问题:（1）步骤Ⅲ丙处酒精灯的作用是____________。

（2）步骤Ⅲ硬质玻璃管中反应的化学方程式为________。

（3）样品中氧化铁的质量分数为_____（用m 1、m 2、m 3、m 4的代数式表示）。

若步骤Ⅲ中氧化铁没有完全反应，样品中水的质量分数测量结果将______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（4）有关样品，下列说法正确的是_____（填字母标号）。

A 样品中氢元素的质量为1/9(m 2-m 3)B 样品中铁单质和氧化铁的质量总和为m 3-m 1C 样品中铁单质的质量为m 4-m 1D 样品中氧元素的质量为m 3-m 4【答案】(1)把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境；(2)Fe 2O 3＋3CO =====高温2Fe ＋3CO 2；(3)342110(m -m )3(m -m )×100%；不变；（4）AB 【解析】（1）步骤Ⅲ丙处酒精灯是进行尾气处理，因为一氧化碳有毒，所以作用是把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境。

（2）步骤Ⅲ硬质玻璃管中是氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2（3）设样品中氧化铁的质量分数为x 。

由于实验设计中用于检测氧化铁反应情况的是实验III ，实验II 是探究水的含量的，所以无论氧化铁是否完全反应，样品中水的质量分数测量结果将不变。

2322134Fe O +3CO =2Fe +3CO 16011248(m -m )x m -m 高温固体质量变化2134(m -m )x 160=48m -m 342110(m -m )x=100%3(m -m )（4）A 、样品中水的质量为（m 2-m 3），所以样品中氢元素的质量为231(m -m )9，正确；B 、m 3中只是比样品少了水，所以样品中铁单质和氧化铁的质量总和为m 3-m 1，正确；C 、样品中铁元素的质量为m 4-m 1，而非样品中铁单质的质量为m 4-m 1，错误；D 、m 3-m 4仅是样品中氧化铁中氧元素的质量，而样品中氧元素的质量还包括水中的，错误。

故选AB 典例2．（2019山东烟台）碳酸钠在生产和生活中都有重要的用途。

图一、图二是某兴趣小组探究碳酸钠化学性质时所做的两组实验。

实验结束后，将两组实验试管中的物质分别全部倒入甲、乙两个洁净的烧杯中，据图回答。

(1)试管①中能够观察到的现象是________。

(2)试管③中发生反应的化学方程式是________。

(3)兴趣小组的同学完成上述实验后，为继续探究酸碱盐之间的反应，又对甲、乙烧杯内的反应混合物进行了如图所示实验，通过分析完成下列问题。

①根据上述实验分析推断，图一中试管②完全反应后所得的溶液中一定含有的溶质是________。

②小组同学把沉淀M 、N 混合后置于烧杯丙中，向其中加入过量的稀盐酸，观察到的实验现象是________。

把烧杯丙中反应后的混合物与滤液C全部倒入废液缸中，反应结束后废液缸内上层溶液中，除酚酞外一定还含有的溶质是________。

【答案】(1)酚酞试液变红；(2)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH；(3)①HCl和NaCl；②沉淀部分溶液，生成气体；HNO3、NaNO3、Ca(NO3)2【解析】碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠。

硝酸银和氯化钠反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，氯化钙和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。

(1)碳酸钠溶液显碱性，能使无色酚酞试液变红，故试管①中能够观察到的现象是酚酞试液变红。

(2)试管③中发生反应是氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，反应的化学方程式是Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH。

(3)试管②反应是碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，稀盐酸过量，故反应后所得的溶液中一定含有的溶质是HCl和NaCl。

②M是碳酸钙沉淀，N是氯化银沉淀，小组同学把沉淀M、N混合后置于烧杯丙中，向其中加入过量的稀盐酸，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，观察到的实验现象是沉淀部分溶液，生成气体，把烧杯丙中反应后的混合物与滤液C全部倒入废液缸中，反应为硝酸银和氯化钠反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，氯化钙和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钙，稀盐酸和硝酸银反应生成氯化银和硝酸，结束后废液缸内上层溶液中，除酚酞外一定还含有的溶质是HNO3、NaNO3、Ca(NO3)2。

〖真题再现〗1．（2019河北省卷）兴趣小组在课外实验中意外发现：将镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成。

小组同学对此进行了系列探究活动。

探究1：反应产生的气体是什么？【作出猜想】小组同学经查阅资料和讨论，根据化学变化过程中元素不变，且反应物中含有种元素，作出如下猜想：①氢气；②二氧化碳；③氢气和二氧化碳。

【实验1】取适量镁条、100mL Na2CO3溶液于反应装置A中，按如图1所示方案进行实验，B中石灰水不变浑浊；C处气体燃烧，烧杯内壁有水珠。

说明猜想①正确。

（1）反应装置A应选用图2中的（填写序号）。

（2）小组同学讨论认为，上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。

为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。

你的改进方案是。

探究Ⅱ：快速产生气体的原因是什么？【查阅资科】镁与水缓慢反应生成氢气：Na2CO3溶液显碱性，其溶液中除Na+、CO32﹣外，还有OH+。

【作出猜想】可能是Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。

【实验2】按图3所示方案进行实验。

G、I中缓慢产生气泡，H中快速产生较多气泡，说明是CO32﹣而不是Na+、OH﹣促进了镁与水的反应。

（1）G中实验的作用是。

（2）试剂X是。

探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3？【实验3】取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO3．试剂Y及实验现象为，该反应的化学方程式为。

反思交流：有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发，通过深入研究而实现的。

【答案】碳、氢、氧；探究I：（1）D；（2）在BC之间增加干燥装置。

探究II：（1）对比；（2）氢氧化钠溶液。

探究Ⅲ：稀盐酸，有气泡生成：MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑【解答】【作出猜想】据化学变化过程中元素不变，且反应物是碳酸钠溶液，结合给出的猜想，可知题目要求填写的是碳氢氧三种元素。

【实验1】（1）因为实验为“将镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成”，即常温下固体和液体反应，所以反应装置A应选用图2中的D（不选F是因为生成较多气体）。

（2）烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠，这是因为反应从液体中发生且生成气体从溶液中逸出，所以不能说明是因为生成了氢气。

为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。

你的改进方案是在BC之间增加干燥装置。

【实验2】（1）G中实验的作用是对比，对比碳酸根离子和氢氧根离子存在和不存在的影响大小。

（2）试剂X是要确定氢氧根离子的影响的，所以是氢氧化钠溶液。

探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3。

【实验3】取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO3．由于给出的结论是碳酸镁，所以应该加入稀盐酸或者稀硫酸等，有气泡生成，该反应的化学方程式为MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑。

2．（2019宁夏省卷）碳酸钠在生产和生活中有着广泛的用途。

某校化学兴趣小组的同学们为了学习碳酸钠的化学性质，开展了如下探究活动。

[设计与实验]同学们分别取适量的碳酸钠溶液于4支试管中，完成如下图所示的实验。

(1)实验一中，同学们观察到溶液变为蓝色。

(2)实验二中，当小婧观察到不再产生气泡时，溶液中存在的阴离子是_______(填化学符号)。

(3)实验三中，反应的化学方程式为________。

(4)实验四中，小辉看到有白色沉淀产生，该化学反应的基本类型是______。

[得出结论]根据以上实验，兴趣小组的同学们得出了碳酸钠的化学性质，即：碳酸钠能与______反应、能与酸反应、能与某些碱反应、能与某些______反应。

[反思与提高](1)小亮在完成实验三时没有看到明显的实验现象，可能的原因是______。

(2)小明发现草木灰的主要成分碳酸钾在组成上与碳酸钠有相似之处，于是对草木灰的主要成分进行了检验，其实验操作、现象和结论是______。

草木灰是一种常用的钾肥，对农作物的生长所起的作用是______，不能与_______混合施用。

【答案】(2)2-4SO ；(3)2233Ca(OH)+Na CO CaCO +H =2NaO ↓；(4)复分解反应；[得出结论]指示剂(填写具体物质不得分)；盐（填写具体物质不得分）[反思与提高]（1）石灰水变质(或碳钠溶液变质)；（2）取样品少许于试管中，滴加稀盐酸，若有气泡产生，证明草木灰的主要成分是碳酸钾(或取样品加水溶解，向上层清液中滴加澄清的石灰水，有白色沉淀生成，证明草木灰的主要成分是碳酸钾)（答案合理即得分)；增强抗病虫害能力（或抗倒伏能力)；铵态氮肥(或铵盐)(填写具体物质也可得分)。

【解析】稀硫酸和碳酸钠反应生成硫酸钠和水和二氧化碳，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠。