向慶元+向裕兵

一些化學(xué)反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，在反應(yīng)過程中不發(fā)光、不變色、無沉淀和無氣體生成，從而不易判斷是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。如：二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)、稀鹽酸（或稀硫酸）和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)等均無明顯現(xiàn)象。如何證明這些物質(zhì)之間確實發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)呢？此類問題是歷年來各地中考的一個熱點探究題，考生在解答時往往因為沒有掌握方法和規(guī)律，對探究的問題無從下手。下面結(jié)合近幾年來各地中考題中的此類探究問題的一些規(guī)律性進行探討。

1 類型一

根據(jù)反應(yīng)中物質(zhì)的狀態(tài)變化引起氣壓的變化，設(shè)計特殊裝置進行對比實驗。

例1：在科學(xué)拓展性課程學(xué)習(xí)中，小柯做了如下實驗。先在水槽里的支架上放2個小燒杯，一個盛有較多正在萌發(fā)的種子，另一個燒杯裝有適量的NaOH溶液，再往水槽內(nèi)注入一定量的水，最后用一個大燒杯罩住2個小燒杯，如圖1所示。持續(xù)一段時間后，觀察到大燒杯內(nèi)的水面上升，水槽的水面下降。為什么杯外的水會進入杯內(nèi)呢？請分析實驗過程，并結(jié)合所學(xué)知識作出解釋。

思路點撥：此題屬于化學(xué)與生物學(xué)科綜合題，可以根據(jù)呼吸作用的產(chǎn)物以及容器內(nèi)壓強的變化來分析解答。種子進行呼吸作用，消耗了氧氣，同時產(chǎn)生了等體積的二氧化碳氣體，而二氧化碳氣體被氫氧化鈉溶液吸收，導(dǎo)致大燒杯內(nèi)氣體壓強減小。大燒杯內(nèi)氣體壓強小于外界大氣壓強，水槽的水被外界大氣壓壓入燒杯內(nèi)，使大燒杯內(nèi)水面上升，水槽內(nèi)的水面下降。

點評：本題考查了種子的萌發(fā)過程和呼吸作用的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生的理解和應(yīng)用能力。該實驗設(shè)計原理適用于針對有氣體參加的反應(yīng)，設(shè)計在一個密閉容器內(nèi)進行反應(yīng)，造成裝置內(nèi)壓強的減小，使裝置或裝置的一部分（如：軟塑料瓶、與裝置連接的氣球等）外形發(fā)生變化，從而證明反應(yīng)的發(fā)生。

2 類型二

借助酸堿指示劑的變色反應(yīng)或測定溶液pH值的變化進行判斷。

例2：某同學(xué)用鹽酸與氫氧化鈉溶液按照如圖2所示的方式進行中和反應(yīng)實驗。

（1）此反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________ 。

（2）向燒杯中逐滴滴入鹽酸至過量，在這個過程中，能夠說明鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的實驗現(xiàn)象是_____________ 。

思路點撥：鹽酸和氫氧化鈉能夠發(fā)生：HCl+NaOH=NaCl+H2O，該反應(yīng)沒有明顯的現(xiàn)象，可以借助酸堿指示劑的顏色變化來證明反應(yīng)的發(fā)生。氫氧化鈉呈堿性，能使無色酚酞試液變紅，加入鹽酸的過程中要不斷攪拌，使鹽酸與氫氧化鈉充分反應(yīng)，防止局部酸液過量，酚酞在中性或酸性溶液中都顯無色，當(dāng)溶液紅色消失時，說明鹽酸與氫氧化鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)。故答案為：（1）HCl+NaOH=NaCl+H2O；（2）溶液由紅色變?yōu)闊o色。

點評：該實驗設(shè)計原理利用了酸堿指示劑的顯色反應(yīng)，即無色酚酞溶液在堿性溶液中為紅色，在酸性溶液和中性溶液中顯無色。實驗時要注意操作的順序和要點：首先在堿性溶液中加入酚酞試液，使溶液顯紅色，然后用膠頭滴管逐滴滴加酸溶液，邊加邊攪拌，直至溶液剛好變成無色為止，證明酸和堿恰好完全中和。此實驗如果先加酸溶液，反應(yīng)后再加酚酞，就不能說明酸和堿是否完全反應(yīng)（也可能是酸溶液過量導(dǎo)致的）。

3 類型三

通過驗證反應(yīng)物的消耗或新物質(zhì)的產(chǎn)生進行判斷。

例3：實驗室有一瓶敞口放置的過氧化鈉（Na2O2）固體。同學(xué)們想證明這瓶過氧化鈉是否變質(zhì)，進行了如下實驗探究。

查閱資料：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。

提出猜想：①沒有變質(zhì)；②部分變質(zhì)；③全部變質(zhì)。

實驗過程及結(jié)論：

（1）取少量樣品于試管中，加入足量水，無明顯現(xiàn)象，證明猜想_____________正確（填序號）。

（2）取少量步驟（1）中所得的溶液于試管中，滴加適量稀鹽酸，有無色氣體產(chǎn)生，證明原樣品中一定含有_____________。

（3）請在原有實驗的基礎(chǔ)上，進一步設(shè)計實驗證明原樣品中還可能含有什么物質(zhì)。（寫出簡要的實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）_____________。

思路點撥：（1）由于過氧化鈉能夠與水反應(yīng)生成氧氣，取少量樣品于試管中，加入足量水，無明顯變化，說明不含過氧化鈉，故是全部變質(zhì)，猜想③正確。（2）取少量（1）中所得的溶液于試管中，滴加適量稀鹽酸，有無色氣體產(chǎn)生，證明原樣品中含有碳酸。（3）依據(jù)資料提供的信息可知，原樣品中還可能含有氫氧化鈉。要證明氫氧化鈉的存在，需要先除去碳酸鈉，再用酚酞試液檢驗。故答案為：（1）③；（2）碳酸鈉（Na2CO3）；（3）取少量步驟（1）中所得的溶液于試管中（或取少量原樣品于試管中，加入足量水溶解），加入足量CaCl2溶液（或BaCl2溶液），充分反應(yīng)后靜置，取上層清液于試管中，滴加酚酞試液，若溶液變紅，則原樣品中含有氫氧化鈉，反之則不含有氫氧化鈉。

點評：該實驗設(shè)計依據(jù)的原理是利用反應(yīng)物或生成物的有關(guān)化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計對應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)實驗，依據(jù)實驗現(xiàn)象判斷該物質(zhì)是否存在，從而得出正確的結(jié)論。此類實驗探究題需要注意的是：證明某種物質(zhì)存在時，要排除其他物質(zhì)的干擾，如本題中碳酸鈉的存在就會對氫氧化鈉的檢驗產(chǎn)生干擾。兩者的溶液都顯堿性，能夠使無色酚酞試液變?yōu)榧t色，故在檢驗氫氧化鈉時，要先除去碳酸鈉。

例4：如圖3所示：甲瓶中盛放的是濃H2SO4，乙瓶中放的是用石蕊試液染成紫色的干燥小花。若關(guān)閉閥門Ⅰ，打開閥門Ⅱ，紫色小花不變色；若關(guān)閉閥門Ⅱ，打開閥門Ⅰ，紫色小花（ ）。

A.變紅色 B.變藍色 C.變白色 D.不變色

思路點撥：二氧化碳本身不顯酸性，二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸顯酸性。若關(guān)閉閥門Ⅰ，打開閥門Ⅱ，讓潮濕的二氧化碳氣體經(jīng)過甲瓶濃硫酸后，通入乙瓶，干燥的紫色小花不變紅，說明干燥的二氧化碳不能使石蕊試液變成紅色；若關(guān)閉閥門Ⅱ，打開閥門Ⅰ，進來的是潮濕的二氧化碳，二氧化碳和水反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸使紫色的小花變成紅色。故答案為A。

點評：二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，該反應(yīng)本身沒有明顯的現(xiàn)象，需要借助反應(yīng)產(chǎn)物的驗證進行判斷。使紫色石蕊試液變?yōu)榧t色的物質(zhì)不是二氧化碳，也不是水，而是二氧化碳和水反應(yīng)后生成的碳酸。

4 類型四

通過測定溶液溫度的變化進行判斷。

例5：將稀鹽酸慢慢滴入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，用溫度計測量燒杯中溶液的溫度，溫度隨加入稀鹽酸的質(zhì)量變化曲線如圖4所示。

（1）在滴加的過程中，燒杯中溶液的pH值逐漸_____________（填“增大”“減小”或“不變”）。

（2）由圖4可知，稀鹽酸與氫氧化鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)是 _____________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

（3）圖中B點時，溶液中的溶質(zhì)是_____________ （填化學(xué)式）。

思路點撥：氫氧化鈉溶液顯堿性，pH>7，加入稀鹽酸后發(fā)生中和反應(yīng)，pH值逐漸減小。由圖像可知，反應(yīng)過程中溶液的溫度逐漸升高，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，溫度達到最高值，故該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。當(dāng)處于圖中B點時，中和反應(yīng)恰好完全，溶液中只有反應(yīng)后生成的鹽，即NaCl。故答案為：減?。环艧?；NaCl。

點評：有些中和反應(yīng)沒有明顯的現(xiàn)象，但反應(yīng)過程中會放出熱量，使溶液的溫度發(fā)生變化，故可以借助溫度計或溫度傳感器測量兩種溶液混合后溫度的變化情況，從而判斷反應(yīng)的發(fā)生情況。

總之，實驗探究題是化學(xué)中考難度較大的一類題型，它根據(jù)已有的化學(xué)知識和生活經(jīng)驗，選擇有探究價值的科學(xué)問題設(shè)置情境，引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)的方法“追尋”科學(xué)家探究的“足跡”。這類試題設(shè)計新穎，構(gòu)思巧妙，源于生活，基于實踐，要求學(xué)生既要善于應(yīng)用已有的化學(xué)知識解決問題，也要掌握科學(xué)的思維方法和探究能力。只要教師善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，在不斷地比較歸納中總結(jié)規(guī)律，這類問題就不會成為學(xué)生求知路上的“攔路虎”，反而能夠使他們在解決探究問題的過程中體驗到學(xué)習(xí)的快樂，感受到化學(xué)的“神奇”之處。