综合探究题
6．综合探究题
例6、做稀盐酸的导电性实验时，小红观察得非常仔细，她不仅看到灯泡亮了，还观察到与电解水相似的现象——两根石墨电极上出现了气泡! 于是激发了小红探究气泡成分的欲望。请你来参与小红的探究活动吧!
【提出问题】盐酸通电时石墨电极上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①盐酸是HCl 气体的水溶液；②HCl 气体无色，有刺激性气味，极易溶于水；③Cl 2是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下1体积水能溶解2体积Cl 2。
【提出假设】假设1：电极上分别生成了氢气和氯气；假设2：电极上分别生成了氧气和氯气；假设3：________；„„
以上假设的依据是____________________。
【设计实验】小红决定用电解水的装置重做稀盐酸的导电性实验。
【进行实验】用下图所示的实验方法分别收集稀盐酸通电时两个电极上产生的气体。
【收集证据】观察气体颜色，用燃着的木条检验收集到的无色气体。发现盐酸在通电条
件下分解生成了两种新物质。
【实验分析】若一支试管中收集到的气体为黄绿色，另一支试管中收集到的气体能燃烧，则假设_________成立；若两支试管内收集到不同的无色气体，则发生反应的化学方程式可能为_________。实验证明假设1成立，所以盐酸通电时发生反应的化学方程式为___________________________。
【反思与评价】联想从电解水实验得出的结论，小红认为可以用电解盐酸的方法来探究HCl 中各元素的质量比。我认为小红的设想_________（填“合理”或“不合理”），原因是___________________________。
【拓展与交流】实验表明：溶液和金属的导电原理在物质变化上的根本区别是：前者是_________，后者是_________。
请你对盐酸的导电性实验，再提出一个可供大家探究的简单问题：__________________? 分析：本题是一道以稀盐酸的导电性实验为情景设计的综合探究题，由稀盐酸的导电性实验中观察到电极上产生的气泡引出问题进行探究。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变。稀盐酸通电时，电极上产生的气体可能是H 2和Cl 2或O 2和Cl 2或H 2和O 2等。若实验中收集到黄绿色气体，根据资料可确定该气体为Cl 2，可燃性气体为H 2，故电解盐酸生成Cl 2和H 2。若实验收集到不同的无色气体，则两种气体分别为H 2和O 2。根据资料在常温下1体积水能溶解2体积Cl 2，由于一部分Cl 2溶于水，不能运用该实验来测定HCl 中各元素的质量比。试题最后一问的探究问题是开放性的，只要与电解稀盐酸的实验有联系的具有探究价值的问题均可。
答案【提出假设】电极上分别生成了氢气和氧气 质量守恒定律 【实验分析】1
【反思与评价】不合理 生成的Cl 2有一部分溶解于水（通电时间过长，HCl 反应完后
水也被电解；或不能用混合物来研究纯净物的组成等）【拓展与交流】化学变化 物理变化通电时盐酸的pH 发生了什么变化（或通电时盐酸的溶质质量分数发生变化了吗；或H 2和Cl 2分别在哪个电极上产生；或产生的H 2和Cl 2的体积比是多少；或Cl 2溶于水生成了什么物质等）
点评：此类试题对探究过程进行全面考查，解答时要注意试题提供的材料、运用化学知识和实践经验，对实验数据、实验现象分析处理，推理判断，得出结论。
练习7、（2008年·扬州市）某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题。
【查阅资料】天然水中含有Ca 2+、Mg 2+、等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢（主要成分为碳酸盐和碱）。有关物质的溶解性见下表：
部分钙、镁化合物的溶解性表（20℃）
【提出猜想】水垢的主要成分中一定含有__________和__________（填化学式），可能
含有Ca （OH ）2和MgCO 3。 3 利用下列实验装置，完成实验2探究。其主要实验步骤如下：
称量D 、E 装置的总质量为600.00g ，按上图组装后，将2.50g 水垢试样放入锥形瓶中，
加入足量稀盐酸，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K ，从导管a 处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D 、E 的总质量为601.25g （碱石灰的主要成分为CaO 和NaOH ，不考虑装置内空气对实验的影响）。
【实验讨论】（1）加入样品前还应________，装置B 中盛放稀盐酸的仪器名称为_________，装置C 的作用是__________，反应结束后打开止水夹K ，缓缓鼓入空气的目的是__________，装置A 的作用是__________，A 、B 装置之间__________（填“需要”或“不需要”）设置干燥装置，理由是__________。
（2）装置B 中生成气体的化学方程式为__________（只要求写一种），装置D 中的化学方程式为____________________。
（3）装置B 中生成CO 2的质量为__________g。通过计算说明水垢中__________（填序号）含MgCO 3。
A ．一定 B ．一定不 C ．可能 D ．无法确定
计算过程：（已知物质的相对分子质量：CaCO 3—100 MgCO3—84）
实验3：确定水垢中是否含有Mg （OH ）2。
另取质量为2.50g 的水垢，加入3.65％的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸wg 。结合
以上实验结论，判断w 的值满足__________条件时，水垢中一定含有Mg （OH ）2。（请通过计算说明）
综合探究题
6．综合探究题
例6、做稀盐酸的导电性实验时，小红观察得非常仔细，她不仅看到灯泡亮了，还观察到与电解水相似的现象——两根石墨电极上出现了气泡! 于是激发了小红探究气泡成分的欲望。请你来参与小红的探究活动吧!
【提出问题】盐酸通电时石墨电极上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①盐酸是HCl 气体的水溶液；②HCl 气体无色，有刺激性气味，极易溶于水；③Cl 2是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下1体积水能溶解2体积Cl 2。
【提出假设】假设1：电极上分别生成了氢气和氯气；假设2：电极上分别生成了氧气和氯气；假设3：________；„„
以上假设的依据是____________________。
【设计实验】小红决定用电解水的装置重做稀盐酸的导电性实验。
【进行实验】用下图所示的实验方法分别收集稀盐酸通电时两个电极上产生的气体。
【收集证据】观察气体颜色，用燃着的木条检验收集到的无色气体。发现盐酸在通电条
件下分解生成了两种新物质。
【实验分析】若一支试管中收集到的气体为黄绿色，另一支试管中收集到的气体能燃烧，则假设_________成立；若两支试管内收集到不同的无色气体，则发生反应的化学方程式可能为_________。实验证明假设1成立，所以盐酸通电时发生反应的化学方程式为___________________________。
【反思与评价】联想从电解水实验得出的结论，小红认为可以用电解盐酸的方法来探究HCl 中各元素的质量比。我认为小红的设想_________（填“合理”或“不合理”），原因是___________________________。
【拓展与交流】实验表明：溶液和金属的导电原理在物质变化上的根本区别是：前者是_________，后者是_________。
请你对盐酸的导电性实验，再提出一个可供大家探究的简单问题：__________________? 分析：本题是一道以稀盐酸的导电性实验为情景设计的综合探究题，由稀盐酸的导电性实验中观察到电极上产生的气泡引出问题进行探究。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变。稀盐酸通电时，电极上产生的气体可能是H 2和Cl 2或O 2和Cl 2或H 2和O 2等。若实验中收集到黄绿色气体，根据资料可确定该气体为Cl 2，可燃性气体为H 2，故电解盐酸生成Cl 2和H 2。若实验收集到不同的无色气体，则两种气体分别为H 2和O 2。根据资料在常温下1体积水能溶解2体积Cl 2，由于一部分Cl 2溶于水，不能运用该实验来测定HCl 中各元素的质量比。试题最后一问的探究问题是开放性的，只要与电解稀盐酸的实验有联系的具有探究价值的问题均可。
答案【提出假设】电极上分别生成了氢气和氧气 质量守恒定律 【实验分析】1
【反思与评价】不合理 生成的Cl 2有一部分溶解于水（通电时间过长，HCl 反应完后
水也被电解；或不能用混合物来研究纯净物的组成等）【拓展与交流】化学变化 物理变化通电时盐酸的pH 发生了什么变化（或通电时盐酸的溶质质量分数发生变化了吗；或H 2和Cl 2分别在哪个电极上产生；或产生的H 2和Cl 2的体积比是多少；或Cl 2溶于水生成了什么物质等）
点评：此类试题对探究过程进行全面考查，解答时要注意试题提供的材料、运用化学知识和实践经验，对实验数据、实验现象分析处理，推理判断，得出结论。
练习7、（2008年·扬州市）某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题。
【查阅资料】天然水中含有Ca 2+、Mg 2+、等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢（主要成分为碳酸盐和碱）。有关物质的溶解性见下表：
部分钙、镁化合物的溶解性表（20℃）
【提出猜想】水垢的主要成分中一定含有__________和__________（填化学式），可能
含有Ca （OH ）2和MgCO 3。 3 利用下列实验装置，完成实验2探究。其主要实验步骤如下：
称量D 、E 装置的总质量为600.00g ，按上图组装后，将2.50g 水垢试样放入锥形瓶中，
加入足量稀盐酸，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K ，从导管a 处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D 、E 的总质量为601.25g （碱石灰的主要成分为CaO 和NaOH ，不考虑装置内空气对实验的影响）。
【实验讨论】（1）加入样品前还应________，装置B 中盛放稀盐酸的仪器名称为_________，装置C 的作用是__________，反应结束后打开止水夹K ，缓缓鼓入空气的目的是__________，装置A 的作用是__________，A 、B 装置之间__________（填“需要”或“不需要”）设置干燥装置，理由是__________。
（2）装置B 中生成气体的化学方程式为__________（只要求写一种），装置D 中的化学方程式为____________________。
（3）装置B 中生成CO 2的质量为__________g。通过计算说明水垢中__________（填序号）含MgCO 3。
A ．一定 B ．一定不 C ．可能 D ．无法确定
计算过程：（已知物质的相对分子质量：CaCO 3—100 MgCO3—84）
实验3：确定水垢中是否含有Mg （OH ）2。
另取质量为2.50g 的水垢，加入3.65％的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸wg 。结合
以上实验结论，判断w 的值满足__________条件时，水垢中一定含有Mg （OH ）2。（请通过计算说明）