高考化学 第十章 化学实验 第1讲 探究型实验题复习课件.ppt

第十章化学实验热点,第1讲探究型实验题,热点一未知产物及物质性质的探究,热点二规律探究与变量控制,练出高分,热点一未知产物及物质性质的探究,1.对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。正确解答此类试题的关键：(1)猜测要全面；(2)熟记常见物质的检验方法。,2.物质性质的探究无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。对物质性质探究的基本思路如下：,递进题组,题组一未知产物的探究,1.实验室中需要22.4L(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式Zn2H2SO4(浓)ZnSO4SO22H2O计算后，取65.0g锌粒与98%的浓H2SO4(1.84gcm3)110mL充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是_(填分子式)。产生这种结果的主要原因是_(用化学方程式和必要的文字加以说明)。,解析从物质的量关系来看，发生反应Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O，H2SO4略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为ZnH2SO4=ZnSO4H2。答案H2随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H2：ZnH2SO4=ZnSO4H2,(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如下装置，对所制取的气体进行探究。,装置B中加入的试剂为_，作用是_。装置D加入的试剂为_，装置F加入的试剂为_。可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是_。U形管G的作用为_。,解析该实验的目的是为了通过加热还原CuO验证H2的存在，通过F装置进一步确认有H2O生成；具体的实验装置及作用是A产生待研究的气体，B除去气体中的SO2(可以利用SO2的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液)，C验证SO2已除尽，D干燥气体，E若有H2，则加热E玻璃管，CuO固体由黑色变为红色，F利用无水硫酸铜吸水变蓝进一步确定气体中H2的存在，G防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。,答案NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也可)除去混合气体中的SO2浓硫酸无水硫酸铜装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色防止空气中的H2O进入干燥管F而影响杂质气体的检验,1.物质检验的三原则一看(颜色、状态)二嗅(气味)三实验(加试剂)2.根据实验时生成物所表现的现象不同，检验离子的方法可归纳为三类(1)生成气体，如NH(加碱)、CO(加酸)的检验。(2)生成沉淀，如Cl、SO、Fe2的检验。(3)显特殊颜色，如Fe3的检验，Na、K的焰色反应。,反思归纳,3.根据气体性质特点，常见气体的检验方法可归纳为四类,(2)试纸检验：如Cl2能使湿润KI-淀粉试纸变蓝，NH3能使湿润红色石蕊试纸变蓝。(3)溶液检验：如澄清石灰水、品红溶液检验CO2、SO2。(4)点燃法：如O2、H2、CH4的检验。,题组二物质性质的探究2.(2013北京理综，28)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：,(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是_。解析联系氯的化合物基础知识和生产漂粉精的原理，其化学方程式：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是_。解析pH试纸先变蓝，说明漂粉精溶液呈碱性，后褪色是由于ClO的强氧化性所致。,2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O,碱性、漂白性,(3)向水中持续通入SO2，未观察到白雾。推测现象的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；b.用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。实验a的目的是_。由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是_。,解析检验白雾中有无HCl的关键是检验出Cl的存在，故实验a、b即围绕Cl的检验展开。实验a的目的是通过湿润碘化钾淀粉试纸是否变蓝判断有无Cl2的干扰。实验b试图通过AgCl的生成来检验Cl的存在，但应考虑到过量SO2和AgNO3溶液反应生成白色沉淀。答案检验白雾中是否含有Cl2，排除Cl2干扰白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应产生白色沉淀,(4)现象中溶液变为黄绿色的可能原因：随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl发生反应。通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是_。解析题干具有明显的提示性，出现黄绿色的原因是随着酸性的增强而产生Cl2。故应设计使用无还原性的稀硫酸来确认其可能性。,向漂粉精溶液中逐滴加入稀硫,酸，观察溶液是否变为黄绿色,(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。则沉淀X中含有的物质是_。用离子方程式解释现象中黄绿色褪去的原因：_。,解析A瓶中所得沉淀的成分可能是CaSO3、CaSO4或二者的混合物，加入稀HCl，无明显变化，排除CaSO3，故X为CaSO4，因CaSO4微溶于水，再取上层清液加入BaCl2溶液时，产生BaSO4沉淀，进一步证明X为CaSO4。溶液呈黄绿色是因Cl2溶于水而产生的现象，随着SO2的持续通入，两者发生反应生成无色物质盐酸和硫酸，化学方程式为SO2Cl22H2O=2HClH2SO4，离子方程式为SO2Cl22H2O=4HSO2Cl。答案CaSO4SO2Cl22H2O=SO2Cl4H,3.某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨气的性质后讨论：既然氨气具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列实验：.制取氨气(1)实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体混合物的方法来制取氨气。写出实验室制取氨气的化学方程式：_。,解析实验室制备氨气的用品是氯化铵和消石灰。答案2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O,(2)实验室还可向_(填一种试剂)中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。解析浓氨水滴加到一种吸水放热的固体中便可以制备氨气。,NaOH固体(或生石灰或碱石灰等),(3)有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。你认为能否达到目的？_(填“能”或“否”)，理由是_。解析氨气的特殊性为它极易溶于水，所以即使溶液中有氯化铵也不能抑制它溶于水。,否,氨气极易溶于水，氯化铵对氨,气在水中的溶解影响不大,.实验探究该小组中某同学设计了下图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)探究氨气的还原性(生成Cu和无污染的物质)：,(1)写出氨气与CuO反应的化学方程式：_。解析根据氨气和氧化铜的元素组成和生成无污染的物质，只能是氮气和水，即可写出方程式。(2)为达到上述实验目的，预期的实验现象_；_。,黑色氧化铜变红,无水硫酸铜变蓝,(3)该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结果的准确性，对该装置的改进措施是_。解析本实验无水硫酸铜的作用是检验反应生成的水，所以必须排除反应物中的水。,在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管,热点二规律探究与变量控制,控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。常涉及的题型有：(1)外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。,典例1影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因素。实验一：利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5molL1、2molL1、18.4molL1)，设计实验方案，研究影响反应速率的因素。,(1)甲同学的实验报告如表所示：,该同学的实验目的是_，要想得出正确的实验结论，还需要控制的实验条件是_。解析甲同学研究的是几种不同金属与同浓度的硫酸反应的速率大小，因此可确定研究的是反应物本身的性质对反应速率的影响。研究时必须保证外界条件相同，现有条件是浓度相同、压强相同、没有使用催化剂，故只要再控制温度相同即可。,比较反应物本身的性质对反应速率的影响,温度相同,(2)乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响，在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是_，应该测定的实验数据是_。解析乙同学可以选择两种不同浓度的酸与金属反应。Cu与硫酸不反应，Mg与硫酸反应太快，故选择Fe。而常温下Fe遇18.4molL1的硫酸时会发生钝化，故只能选择0.5molL1和2molL1的硫酸。该反应产生的是氢气，反应速率又与时间有关，故需要测定的数据是产生相同体积氢气所需的时间或相同时间内产生氢气的体积。,Fe、0.5molL1和2molL1的硫酸,产生相同体积氢气所需的时间(或相同时间内产生氢气的体积),实验二：已知2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO48H2O10CO2，在开始一段时间内反应速率较小，溶液褪色不明显，但反应一段时间后，溶液突然褪色，反应速率明显增大。,(3)针对上述实验现象，某同学认为该反应放热，导致溶液的温度升高，从而使反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看，你认为还可能是_的影响。解析随着反应进行，反应物的浓度越来越小，反应在敞口容器中进行，故可排除压强的影响，因此可猜想是由于催化剂的影响，此催化剂只能来源于生成物，故为Mn2。,Mn2的催化作用(或催化剂),(4)若要用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还可以在反应开始时加入_(填字母)。A.硫酸钾B.硫酸锰C.氯化锰D.水解析C中Cl易与KMnO4发生氧化还原反应，故只能选B。,B,典例2某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套实验方案进行实验探究，并记录了有关实验现象如下表：,请你帮助该同学整理并完成实验报告(1)实验目的：_。(2)实验用品：仪器_、_、_、试管夹、镊子、小刀、玻璃片、砂纸、胶头滴管等。药品：钠、镁带、铝条、2molL1的盐酸、新制的氯水、新制的饱和H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。,(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象_、_、_、_、_、_。(用AF表示)写出实验操作、的离子反应方程式实验_；实验_。(4)实验结论：_。,解析本题通过实验探究同周期元素性质的递变规律。在元素周期表中，从左至右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，金属单质与H2O(或酸)反应，置换H2越来越难，最高价氧化物对应水化物碱性减弱酸性增强；非金属单质与H2化合越来越易，右边的非金属单质可从化合物中置换出左边的非金属单质，如Cl2H2S=2HClS。,答案(1)探究同周期元素性质的递变规律(2)试管烧杯酒精灯(3)BFADCECl2H2S=2HClSAl34OH=AlO2H2O(4)金属性：NaMgAl，非金属性：ClS,1.变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。思路总结,规律方法,2.规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。,解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：(1)同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。,(2)物质的酸(碱)性强弱的判断。(3)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。,题组训练,1.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_。解析在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。,CuSO4Zn=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2,(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。解析由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu-Zn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。,CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn可形成Cu-Zn原电池，加快了氢气产生的速率,(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_。解析只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。,Ag2SO4,(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)。解析要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。,升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可),(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。,请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_；反应一段时间后，实验A中的金属呈_色，实验E中的金属呈_色；该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：_。,解析因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20mL，可以求得V610mL，V720mL，V819.5mL，V917.5mL，V1015mL。当溶液中没有铜析出时，故显示的是锌的颜色：灰黑色，E中析出较多的铜，则显示了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢。,答案301017.5灰黑暗红当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积而使反应速率下降,2.已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐。.甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。请你对两方案作出评价：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_。,解析加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na2SO3溶液可能没有变质，也可能部分变质。亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。答案不合理亚硫酸钠部分变质时滴加盐酸也会产生气泡不合理亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀,.乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0molL1Na2SO3溶液的实际浓度。,(1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？_(填字母)a.浓硝酸b.65%硫酸c.浓盐酸(2)实验前后测得C装置增重3.2g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为_。(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是_。,解析.制备二氧化硫气体选用硫酸。C装置增重3.2g，产生的n(SO2)0.05mol，所以n(Na2SO3)0.05mol，c(Na2SO3)0.05mol/0.06L0.83molL1。该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。答案(1)b(2)0.83molL1(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案),2,3,4,5,1,1.某合作小组同学将铜片加入稀硝酸中，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。(1)该反应的离子方程式为_。解析铜与稀硝酸反应的产物是NO气体。,2,3,4,5,1,(2)提出合理假设，该实验中反应速率明显加快的原因可能是_(填字母)。A.反应放热导致温度升高B.压强增大C.生成物的催化作用D.反应物接触面积增大,2,3,4,5,1,解析温度升高反应速率加快，选项A合理；反应物都是非气体，压强对本反应无影响，选项B不合理；生成物可能作催化剂，加快反应速率，选项C合理；随着反应的进行，铜片与稀硝酸的接触面积变小，选项D不合理。答案AC,2,3,4,5,1,(3)初步探究，测定反应过程中不同时间溶液的温度，结果如表所示：,结合实验目的和表中数据，你得出的结论是_。,2,3,4,5,1,解析从表中数据看，随着时间的推移，溶液的温度变化不大，故温度不是反应速率明显加快的主要原因。答案温度不是导致反应速率明显加快的主要原因,2,3,4,5,1,(4)进一步探究：查阅文献了解到化学反应的产物(含中间产物)可能对反应有催化作用。请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整：,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,解析根据单因子研究规则，铜片质量、硝酸的量都相同，分别加入Cu2用Cu(NO3)2、NO(用NaNO2)作催化剂，比较反应速率。,2,3,4,5,1,答案,2,3,4,5,1,2.(1)已知Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10mL)：,2,3,4,5,1,其他条件不变时，探究温度对化学反应速率的影响，应选择_(填实验编号)；探究浓度对化学反应速率的影响，应选择_(填实验编号)；若同时选择溶液测定变浑浊的时间，是探究_对化学反应速率的影响。,2,3,4,5,1,解析探究温度对反应速率的影响，应控制Na2S2O3、H2SO4的浓度相同，所以应选择或组；探究浓度对化学反应速率的影响，应控制温度相同，所以应选择或或；在中，温度相同，改变的是不同反应物的浓度。答案或或或改变不同反应物的浓度,2,3,4,5,1,(2)已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时，1molNa2S2O3转移8mol电子，该反应的离子方程式是_。甲同学设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。,2,3,4,5,1,()甲同学设计实验流程的目的是证明Na2S2O3溶液具有碱性和_性。()加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的离子方程式是_。()乙同学认为应将上述流程中所加试剂顺序颠倒，你认为甲、乙两同学的设计更合理的是_(填“甲”或“乙”)，理由是_。,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,3.SO2是一种大气污染物，某兴趣小组欲探究SO2的性质及绿色实验方法，设计如下方案：,2,3,4,5,1,(1)B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性。其中C、D分别为碘水和硫化氢的水溶液，则B中所盛试剂为_，C中反应的离子方程式为_。解析B、C、D分别验证SO2的漂白性、还原性和氧化性，所以B中试剂应为品红溶液。,品红溶液,2,3,4,5,1,(2)为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如上右图A2的制取装置来代替A1装置，与A1装置相比，A2装置的优点是_(任写一点即可)。解析A2装置不需加热，且容易控制。,不用加热，安全性能高；易于控制反应进行，反应更充分(写出一点即可),2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,解析(3),2,3,4,5,1,答案,2,3,4,5,1,4.某同学欲在实验室中对Fe3与I的反应进行探究，实现Fe2与Fe3的相互转化。(1)该同学最初的实验操作和现象如下：,2,3,4,5,1,实验的现象为_。FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为_。,2,3,4,5,1,解析Fe2和SCN不反应，加入新制氯水发生反应：Cl22Fe2=2Cl2Fe3，Fe3和SCN反应生成血红色溶液。答案滴加KSCN后溶液无明显变化，加入氯水后溶液变成血红色2Fe2Cl2=2Fe32Cl,2,3,4,5,1,(2)该同学分析了导致实验现象的可能原因，并对实验方案进行了改进。改进后的实验操作和现象如下：,2,3,4,5,1,根据实验，该同学认为Fe3有可能与I发生氧化还原反应，请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由：_。解析I2溶解在水中，呈黄色(因浓度较小)，所以可推测Fe3把I氧化成I2。,溶液变成黄色，推测生成了I2(其他合理答案均可),2,3,4,5,1,(3)该同学认为需要进一步设计实验，证明根据实验中现象得出的结论。请补全下表中的实验方案：,2,3,4,5,1,解析因为Fe3把I氧化成I2，I2遇淀粉变蓝，在CCl4中呈紫色，生成的Fe2与铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。,答案,(其他合理答案也可),2,3,4,5,1,(4)上述实验结果表明，Fe3有可能与I发生氧化还原反应。进一步查阅资料知，参加反应的Fe3与I的物质的量相同。该同学结合上述实验结论，分析了实验中加入KSCN后溶液变血红的原因，认为Fe3与I反应的离子方程式应写为_。解析当把Fe3和I