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關(guān)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究專題復(fù)習(xí)
做最好的自己
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是由“傳感器＋數(shù)據(jù)采集器＋計(jì)算機(jī)(含軟件)”構(gòu)成的，能夠定量采集數(shù)據(jù)，并以圖表、曲線的形式呈現(xiàn)的新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)。初中化學(xué)常通過濃度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、溫度傳感器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器等，對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程中的壓強(qiáng)變化、溫度變化、pH變化等進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定性和定量分析。
【專題解讀】
解答這類試題的思路：①直接讀出坐標(biāo)中的兩個(gè)變量(橫、縱坐標(biāo))之間的變化關(guān)系(關(guān)注起點(diǎn)、終點(diǎn)以及變化的趨勢)；②對(duì)多個(gè)變化曲線，要對(duì)比它們之間的關(guān)系；③結(jié)合化學(xué)反應(yīng)過程，形成對(duì)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)。
·類型1 以氣體濃度傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
·類型2 以氣體壓強(qiáng)傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
·類型3 以溫度傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
·類型4 以pH傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
·類型5 以電導(dǎo)率傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)題型
類型1 以氣體濃度傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
例 【2023·南平】如圖1利用激光筆照射燃燒匙中的紅磷，使之燃燒至熄滅，待裝置完全冷卻后，將裝滿白磷的燃燒匙提出水面，用激光筆照射，白磷被點(diǎn)燃。圖2曲線表示實(shí)驗(yàn)過程中瓶內(nèi)氧氣
濃度變化情況(注：紅磷、
白磷均有剩余)。
以下說法正確的是(　　)
A．激光筆照射的作用是提供熱量，蒸餾水只吸收熱量
B．A→B→C表示紅磷燃燒，至C點(diǎn)時(shí)燃燒最旺
C．D→E表示白磷燃燒至熄滅，裝置內(nèi)氧氣被完全消耗
D．該實(shí)驗(yàn)說明白磷能在氧氣濃度較低的情況下燃燒
【方法技巧點(diǎn)撥】根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)過程，結(jié)合氧氣濃度的變化曲線分析解答。解題的關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)操作與曲線變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
【答案】D
類型2 以氣體壓強(qiáng)傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
例 用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先后將溶液快速全部推入，測得一段時(shí)間內(nèi)壓強(qiáng)變化如圖2所示。
(1)先推入的溶液是______________________。
(2)bc段壓強(qiáng)不變，原因是
_____________________________________________。
(3)cd段壓強(qiáng)變大，用化學(xué)方程式解釋：
_____________________________________________。
NaOH溶液
氫氧化鈉溶液與二氧化碳已充分反應(yīng)，反應(yīng)停止
2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋H2O＋CO2↑
【方法技巧點(diǎn)撥】密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化與溫度、氣體量的多少有關(guān)。相同條件下，溫度越高，氣體壓強(qiáng)越大；氣體量越多，氣體壓強(qiáng)越大。氣體壓強(qiáng)的變化要分析體系中溫度的變化(溶解熱量變化、反應(yīng)熱量變化)，還要分析體系中的反應(yīng)是否會(huì)引起氣體量的變化。
類型3 以溫度傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
例 在蒸餾水中加入NaOH顆粒，不斷攪拌，用溫度傳感器記錄溶解過程的溫度變化如圖。a、c兩點(diǎn)觀察到溶液中有固體存在，b點(diǎn)固體完全消失。
下列說法不正確的是(　　)
A．NaOH固體溶于水是放熱過程
B．a(chǎn)、c兩點(diǎn)時(shí)，NaOH的溶解度相同
C．b點(diǎn)時(shí)，該溶液一定是不飽和溶液
D．c點(diǎn)時(shí)的溶劑質(zhì)量等于a點(diǎn)時(shí)的溶劑質(zhì)量
【方法技巧點(diǎn)撥】NaOH溶于水放熱，使溶液溫度升高。解題時(shí)要結(jié)合曲線的變化趨勢與溶液的知識(shí)進(jìn)行具體分析。理清溫度先升高后下降的原因。解答本題的關(guān)鍵是熟悉氫氧化鈉溶解的過程。
【答案】C
類型4 以pH傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
例 化學(xué)興趣小組的同學(xué)用pH傳感器探究鹽酸和氫氧化鈉的反應(yīng)，測定結(jié)果如圖所示，
下列說法正確的是(　　)
A．本實(shí)驗(yàn)采用紫色石蕊試液替代酚酞試液，實(shí)驗(yàn)效果更好
B．60 s時(shí)，燒瓶內(nèi)溶液的pH<7，溶液顯堿性
C．鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為
NaOH＋2HCl===NaCl＋H2O
D．60 s時(shí)，實(shí)驗(yàn)所得的溶液中的溶質(zhì)為HCl、NaCl
【方法技巧點(diǎn)撥】本題在pH傳感器情境下主要考查了中和反應(yīng)及其應(yīng)用。掌握溶液的酸堿性和溶液pH大小之間的關(guān)系，從數(shù)形結(jié)合的角度理解中和反應(yīng)是正確解答本題的關(guān)鍵。
【答案】D
類型5 以電導(dǎo)率傳感器創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行考查
例 【2023 三明】電導(dǎo)率是衡量溶液導(dǎo)電能力大小的物理量。在相同條件下，電導(dǎo)率與離子濃度(單位體積內(nèi)的離子數(shù))成正比，
利用數(shù)據(jù)傳感技術(shù)
測定溶液電導(dǎo)率可
輔助探究復(fù)分解
反應(yīng)。
對(duì)如圖所示實(shí)驗(yàn)分析不正確的是(　　)
A．電導(dǎo)率減小是由于溶液中離子數(shù)量逐漸減少
B．M點(diǎn)時(shí)NaOH溶液與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)
C．N點(diǎn)時(shí)溶液中的離子數(shù)大于P點(diǎn)
D．該實(shí)驗(yàn)證明溶液中始終含有帶電的粒子
【方法技巧點(diǎn)撥】解題時(shí)應(yīng)注意理解題中所給出的知識(shí)背景，即“電導(dǎo)率是衡量溶液導(dǎo)電能力大小的物理量。在相同條件下，電導(dǎo)率與離子濃度(單位體積內(nèi)的離子數(shù))成正比”。再根據(jù)氫氧化鈉與稀鹽酸反應(yīng)過程中離子數(shù)量的變化及電導(dǎo)率變化曲線分析解答。
【答案】A
中考聚焦
1
2
1．等質(zhì)量的鐵粉與過量的鹽酸在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng)，測定在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體體積的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制得到圖1。
（1）請(qǐng)寫出鐵粉與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________。
(2)通過實(shí)驗(yàn)①③對(duì)比，得出的結(jié)論是____________________________________；要比較鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)速率的影響，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)組別是______________。
(3)實(shí)驗(yàn)中鐵粉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率為“先加快后變慢”，其原因是__________________________________。
【進(jìn)一步探究】圖2為利用數(shù)字化儀器測得的室溫下足量的三種金屬片分別與20 mL 10%的稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量(產(chǎn)生氫氣的量由氣體壓強(qiáng)表示，在等溫條件下，產(chǎn)生氫氣的體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比)。
(4)實(shí)驗(yàn)中你認(rèn)為還要控制的變量是____________________。
(5)根據(jù)圖2乙，你得出的反應(yīng)物的量與生成的氣體體積的關(guān)系是________。
【拓展提高】圖3為測得的室溫下足量的鎂片與20 mL 10%的稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量與時(shí)間的關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測得的實(shí)際值比通過計(jì)算得到的理論值偏大，請(qǐng)分析可能的原因：
①______________________________；
②______________________________。
2．某研究小組對(duì)用過氧化氫溶液制取氧氣時(shí)選擇適宜催化劑進(jìn)行如下探究。
(1)用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四種催化劑分別與海藻酸鈉溶液混合，滴入氯化鈣溶液制成含等質(zhì)量催化劑、大小相同的海藻酸鈉微球，備用。
(2)取30粒含MnO2的海藻酸鈉微球，采用左下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改用其他三種微球，分別重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到右下圖的錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線圖。
①每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，海藻酸鈉微球數(shù)應(yīng)相同的原因是
__________________________________________。
②用含MnO2的海藻酸鈉微球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，60 s時(shí)壓強(qiáng)瞬間回落，其原因是_______________________________
__________________________________________。
③從實(shí)驗(yàn)曲線看，催化效果較好、反應(yīng)溫和的催化劑是_______。
謝謝指導(dǎo)！

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