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1、
綜合實驗(一)——探究型實驗題(2課時)
熱點一 未知產(chǎn)物及物質(zhì)性質(zhì)的探究
1.對未知產(chǎn)物的探究
通過化學反應原理猜測可能生成哪些物質(zhì),對這些物質(zhì)逐一進行檢驗來確定究竟含有哪些物質(zhì)。正確解答此類試題的關鍵:(1)猜測要全面;(2)熟記常見物質(zhì)的檢驗方法。
[典例]
審題指導
某研究性學習小組用下列裝置(鐵架臺等夾持儀器略)探究氧化鐵與乙醇的反應,并檢驗反應產(chǎn)物。
聯(lián)想:乙醇的催化氧化。
(1)用2%的CuSO4溶液和10%的NaOH溶液配制Cu(OH)2
懸濁液的注意事項是____________________________。
新制Cu(OH)2懸濁液與
2、醛基的反應需要堿性條件。
(2)為快速得到乙醇氣體,可采用的方法是___________。若實驗時小試管中的溶液已經(jīng)開始發(fā)生倒吸,可采取的措施是________(填字母)。
a.取下小試管 b.移去酒精燈
c.將導管從乳膠管中取下 d.以上都可以
①升高溫度可加速乙醇的揮發(fā)。
②若液體倒吸入加熱的反應管,可能會造成反應管炸裂,取下小試管已無濟于事,因“溶液已經(jīng)開始發(fā)生倒吸”。
(3)如圖實驗,觀察到紅色的Fe2O3全部變?yōu)楹谏腆wM,充分反應后停止加熱。取下小試管,加熱,有磚紅色沉淀生成。為了檢驗M的組成,進行下列實驗。
①M能被磁鐵吸引;加入足量稀硫酸,
3、振蕩,固體全部溶解,未觀察到有氣體生成;
②經(jīng)檢驗溶液中有鐵離子和亞鐵離子,檢驗鐵離子的方法是____________________________;證明溶液含有亞鐵離子的方法是
。
能得出的結論是________(填字母)。
a.M中一定有+3價和+2價鐵,不能確定是否有0價鐵
b.M中一定有+3價和0價鐵,無+2價鐵
c.M中一定有+3價鐵,0價和+2價鐵至少有一種
破題關鍵
分析黑色固體(M)可能的成
4、分,鐵的氧化物Fe3O4、FeO和鐵粉均為黑色,F(xiàn)e3O4中既有+3價鐵又有+2價鐵,且具有磁性,F(xiàn)e3+能溶解單質(zhì)鐵。
易錯警示
已知溶液中有Fe3+,檢驗Fe2+不能用KSCN溶液。
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d.M中一定有+3價、+2價和0價鐵
(4)若M的成分可表達為FexOy,用CO還原法定量測定其化學組成。稱取mgM樣品進行定量測定,實驗裝置和步驟如下:
①組裝儀器;②點燃酒精燈;③加入試劑;④打開分液漏斗活塞;⑤檢查氣密性;⑥停止加熱;⑦關閉分液漏斗活塞;⑧……
正確的操作順序是________(填字母)。
a.①⑤④③②⑥⑦⑧ b.①⑤③④②⑥⑦⑧
5、
c.①③⑤④②⑦⑥⑧d.①③⑤②④⑥⑦⑧
若M完全被還原后堿石灰增重ng,則為________(用含m、n的代數(shù)式表示)。
破題關鍵
Ⅰ.檢查氣密性屬于實驗的準備階段,應在加藥品前進行。
Ⅱ.類比氫氣還原氧化銅。
Ⅲ.堿石灰增加的質(zhì)量即為反應產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量,得關系式M中n(O)=n(CO2)。
【應用舉例】
例1.實驗室中需要22.4L(標準狀況)SO2氣體?;瘜W小組同學依據(jù)化學方程式Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4+SO2↑+2H2O計算后,取65.0g鋅粒與98%的濃H2SO4(ρ=1.84g·cm-3)110mL充分反應,鋅全部溶解,對于制得的氣體,有同學認為可能
6、混有雜質(zhì)。
(1)化學小組所制得的氣體中混有的主要雜質(zhì)氣體可能是______(填分子式)。產(chǎn)生這種結果的主要原因是________(用化學方程式和必要的文字加以說明)。
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(2)為證實相關分析,化學小組的同學設計了實驗,組裝了如下裝置,對所制取的氣體進行探究。
①裝置B中加入的試劑為________,作用是________。
②裝置D加入的試劑為________________,裝置F加入的試劑為________________。
③可證實一定量的鋅粒和一定量的濃硫酸反應后生成的氣體中混有某雜質(zhì)氣體的實驗現(xiàn)象是________。
④U形管G的作用為___
7、_____。
【重點知識強調(diào)深化】
1.物質(zhì)檢驗的三原則
一看(顏色、狀態(tài));二嗅(氣味);三實驗(加試劑)
2.根據(jù)實驗時生成物所表現(xiàn)的現(xiàn)象不同,檢驗離子的方法可歸納為三類
(1)生成氣體,如NH(加堿)、CO(加酸)的檢驗。
(2)生成沉淀,如Cl-、SO、Fe2+的檢驗。
(3)顯特殊顏色,如Fe3+的檢驗,Na+、K+的焰色反應。
3.根據(jù)氣體性質(zhì)特點,常見氣體的檢驗方法可歸納為四類
(1)觀察顏色
(2)試紙檢驗:如Cl2能使?jié)駶橩I-淀粉試紙變藍,NH3能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍。
(3)溶液檢驗:如澄清石灰水、品紅溶液檢驗CO2、SO2。
(4)點燃法:如O
8、2、H2、CH4的檢驗。
2.物質(zhì)性質(zhì)的探究
無機物、有機物性質(zhì)的探究,必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎上,大膽猜想,細心論證。
對物質(zhì)性質(zhì)探究的基本思路如下:
例2.(2013·北京理綜,28)某學生對SO2與漂粉精的反應進行實驗探究:
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操 作
現(xiàn) 象
取4g漂粉精固體,加入100mL水
部分固體溶解,溶液略有顏色
過濾,測漂粉精溶液的pH
pH試紙先變藍(約為12),后褪色
ⅰ.液面上方出現(xiàn)白霧;
ⅱ.稍后,出現(xiàn)渾濁,溶液變?yōu)辄S綠色;
ⅲ.稍后,產(chǎn)生大量白色沉淀,黃綠色褪去
(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學方程
9、式是 。
(2)pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是 。
(3)向水中持續(xù)通入SO2,未觀察到白霧。推測現(xiàn)象ⅰ的白霧由HCl小液滴形成,進行如下實驗:
a.用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧,無變化;
b.用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧,產(chǎn)生白色沉淀。
①實驗a的目的是________。
②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HCl,理由是_____________________________________。
(4)現(xiàn)象ⅱ中溶液變?yōu)辄S
10、綠色的可能原因:隨溶液酸性的增強,漂粉精的有效成分和Cl-發(fā)生反應。通過進一步實驗確認了這種可能性,其實驗方案是________。
(5)將A瓶中混合物過濾、洗滌,得到沉淀X。
①向沉淀X中加入稀HCl,無明顯變化。取上層清液,加入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質(zhì)是________。
②用離子方程式解釋現(xiàn)象ⅲ中黃綠色褪去的原因:____________________________________。
熱點二 規(guī)律探究與變量控制
例1.影響化學反應速率的因素很多,某課外興趣小組用實驗的方法探究影響化學反應速率的因素。
實驗一:利用Cu、Fe、Mg和不同濃度的硫酸(
11、0.5mol·L-1、2mol·L-1、18.4mol·L-1),設計實驗方案,研究影響反應速率的因素。
(1)甲同學的實驗報告如表所示:
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
實驗結論
①取三份等體積的2mol·L-1硫酸于試管中
反應產(chǎn)生氣泡的速率大?。篗g>Fe>Cu
反應物的性質(zhì)越活潑,反應速率越大
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②分別投入大小、形狀相同的Cu、Fe、Mg
該同學的實驗目的是__________________,要想得出正確的實驗結論,還需要控制的實驗條件是___________________________________________________
12、_____________________。
(2)乙同學為了能精確地研究濃度對反應速率的影響,在相同溫度下利用如圖所示裝置進行定量實驗。完成該實驗應選用的實驗藥品是__________,應該測定的實驗數(shù)據(jù)是________________________________________________________________________。
實驗二:已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在開始一段時間內(nèi)反應速率較小,溶液褪色不明顯,但反應一段時間后,溶液突然褪色,反應速率明顯增大。
(3)針對上述實驗現(xiàn)象,某
13、同學認為該反應放熱,導致溶液的溫度升高,從而使反應速率增大。從影響化學反應速率的因素看,你認為還可能是________的影響。
(4)若要用實驗證明你的猜想,除酸性高錳酸鉀溶液、草酸溶液外,還可以在反應開始時加入________(填字母)。
A.硫酸鉀 B.硫酸錳 C.氯化錳 D.水
例2.某化學興趣小組的同學學習了同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律后,設計了一套實驗方案進行實驗探究,并記錄了有關實驗現(xiàn)象如下表:
實驗操作
實驗現(xiàn)象
Ⅰ.用砂紙打磨后的鎂帶與沸水反應,再向反應后溶液中滴加酚酞
A.浮于水面,熔成一個小球,在水面上無定向移動,隨之消失,溶液變紅色
14、
Ⅱ.向新制的H2S飽和溶液中滴加新制的氯水
B.產(chǎn)生氣體,可在空氣中燃燒,溶液變成淺紅色
Ⅲ.鈉與滴有酚酞溶液的冷水反應
C.反應不十分強烈,產(chǎn)生的氣體可以在空氣中燃燒
Ⅳ.鎂帶與2mol·L-1的鹽酸反應
D.劇烈反應,產(chǎn)生可燃性氣體
Ⅴ.鋁條與2mol·L-1的鹽酸反應
E.生成白色膠狀沉淀,進而沉淀消失
Ⅵ.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至過量
F.生成淡黃色沉淀
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請你幫助該同學整理并完成實驗報告
(1)實驗目的:__________________________________________________________。
15、
(2)實驗用品:儀器①______________、②____________、③____________、④試管夾、⑤鑷子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂紙、⑨膠頭滴管等。
藥品:鈉、鎂帶、鋁條、2mol·L-1的鹽酸、新制的氯水、新制的飽和H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。
(3)請你寫出上述的實驗操作與對應的現(xiàn)象
Ⅰ_______、Ⅱ_______、Ⅲ_______、Ⅳ_______、Ⅴ_______、Ⅵ_______。(用A~F表示)
寫出實驗操作Ⅱ、Ⅵ的離子反應方程式
實驗Ⅱ_______________________________________________
16、_________________________;
實驗Ⅵ________________________________________________________________________。
(4)實驗結論:______________________________________________________。
例3.已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鹽。
Ⅰ.甲同學設計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)。
方案一:取樣,加入稀鹽酸有氣泡生成,認為亞硫酸鈉溶液沒有變質(zhì)。
方案二:取樣,加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成,認為亞硫酸鈉溶液完全變質(zhì)。
請
17、你對兩方案作出評價:
方案一:________(填“合理”或“不合理”),理由是__________________________________。
方案二:________(填“合理”或“不合理”),理由是___________________________________。
Ⅱ.乙同學探究Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì),設計如下實驗測定1.0mol·L-1Na2SO3溶液的實際濃度。
(1)分液漏斗中應加入足量的下列哪種試劑?________(填字母)
a.濃硝酸 b.65%硫酸 c.濃鹽酸
(2)實驗前后測得C裝置增重3.2g,則Na2SO3溶液實際的物質(zhì)的
18、量濃度為________。
(3)該實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是________。
課堂小結:
1.變量探究實驗題的解題策略
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解答變量探究類試題關鍵是在其他條件相同的前提下,只改變一個條件對研究對象的影響規(guī)律。注意:選擇數(shù)據(jù)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法作出正確判斷。
思路總結
2.規(guī)律探究實驗題的解題策略
物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探究也是中學化學實驗探究的一個重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,物質(zhì)的氧化還原反應(如置換反應)規(guī)律,物質(zhì)的酸(堿)性強弱規(guī)律,電解質(zhì)溶液的導電規(guī)律等,都是開展有關規(guī)律探究的重要素材,也是高考命題的經(jīng)典情境。
解
19、決有關規(guī)律探究問題的實驗設計,其常用方法示例如下:
(1)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,一般通過設計判斷元素金屬性、非金屬性的強弱實驗來完成,如通過讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應產(chǎn)生H2的速率快慢來判斷金屬單質(zhì)的還原性強弱,推斷元素金屬性強弱,從而找出相應的性質(zhì)遞變規(guī)律。
(2)物質(zhì)的酸(堿)性強弱的判斷。
(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的規(guī)律探究。可以通過控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設計實驗,找出規(guī)律。
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