高考化学 总复习学案60 化学实验探究.doc

学案60化学实验探究 考纲要求1.了解化学实验探究的一般过程。2.能发现生产、生活和化学实验研究中有意义的化学问题。3.能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并能对设计的方案进行分析、比较、优化和改进。4.能通过化学实验收集有关数据和事实，并运用科学方法加以处理。5.能对实验事实作出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法形成实验探究结论。6.能对实验探究过程进行评价和反思，并应用探究结果解决相关的化学问题。热点1化学实验数据的收集与处理1化学实验数据的收集实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体则测量体积。称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，实验准确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.0001 g。测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 ml，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到0.01 ml，容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。气体既可称质量也可量体积。称气体的质量一般有两种方法，一种方法是称装置在放出气体前后的质量减小值，另一种方法是称装置吸收气体前后的质量增大值；量气体体积的装置有多种，常见的如下图所示，测出气体体积的同时还要测出气体的温度和压强，以便换算成相应的物质的量。用ph试纸(测得整数值)或ph计(精确到0.01)直接测出溶液的ph，经过换算可以得到溶液中的h或oh的物质的量浓度。为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、确保气体完全吸收，等等，必要时可以进行平行实验，重复测定同一数据，然后取其平均值进行计算，如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做23次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度。2实验数据的处理根据实验目的对实验测得的原始数据进行处理，通常有以下几种方法：(1)将原始数据列表进行分析，得出结论。如探究浓度对化学反应速率的影响时，测出不同浓度时看到某种现象所需的时间，列表分析得出结论。(2)将原始数据绘制成曲线。如中和滴定中的ph随所加酸或碱的体积变化的滴定曲线，溶解度随温度变化的溶解度曲线。(3)运用数据进行计算，得出结果。如中和滴定中求算酸或碱的物质的量浓度，利用方程式计算反应物的消耗量或产物的生成量，求算混合物的百分组成等。(4)将测定结果与理论值进行比较，分析产生的误差及其原因。如中和滴定中误差分析，化学反应中的转化率计算等。典例导悟1 cuo可用作颜料、玻璃磨光剂、合成催化剂等。回答下列有关cuo的制备和性质的相关问题：.cuo的制备：以下是用铜粉氧化法生产cuo的流程图：(1)写出溶解过程中的离子方程式_。(2)11的h2so4是用1体积98%的h2so4与1体积水混合而成。配制该硫酸溶液所需的硅酸盐质仪器除玻璃棒外，还需要_、_。(3)已知氧化亚铜(cu2o)与稀h2so4反应有cuso4和cu生成。假设焙烧后固体只含铜的氧化物，为检验该固体的成分，下列实验设计合理的是_(选填序号)。a加入稀h2so4，若溶液呈现蓝色，说明固体中一定有cuob加入稀h2so4，若有红色沉淀物，说明固体中一定有cu2oc加入稀hno3，若有无色气体(随即变成红棕色)产生，说明固体中有cu2od加入稀hno3，若全部溶解，说明固体中没有cu2o.cuo的性质探究：某兴趣小组的同学通过刚制备的纯净的cuo，探究cuo对氯酸钾分解的催化作用，并与mno2相比较，研究其催化能力。部分实验数据如表所示：实验编号m(kclo3)/gm(mno2)/gm(cuo)/g回收催化剂质量/g0.600 0a0.200 00.195 0bc0.190 0回答下列问题：(1)上表中a_g，b_g，c_g。(2)实验的目的是_。(3)本实验中为了比较cuo和mno2对氯酸钾分解的催化能力，还需测量的数据是：_。(4)实验中为了更准确地说明cuo和mno2对氯酸钾分解的催化能力，还应保持反应的温度相同，如果该实验是在你校的实验室进行，你将如何操作以保证反应温度相同_。(5)从反应残留物中回收催化剂，并称量其质量，目的是_。热点2化学实验结论的获得1用化学原理解释实验现象实验现象是物质性质的反映，用化学原理解释实验现象就是运用有关化学基本概念、化学基础理论(主要指物质结构原理、化学反应速率原理、化学平衡移动原理)、元素单质及其化合物的性质等化学知识对实验所发生的相关现象进行分析阐明，得出结论。用化学原理解释实验现象是实验联系理论的关键所在，有助于学生将感性认识上升到理性认识，进一步理解和掌握已知的理论知识。2化学实验结论及其获取方法化学实验结论是通过化学实验对物质的组成、性质、化学变化规律或化学原理所下的最后的判断，也可以是对已知结论的证实或证伪。比较、归纳、分析、综合等科学方法是化学研究和学习的常用方法。(1)比较法按属性的数量，分为单向比较和综合比较。单项比较是按事物的一种属性所作的比较；综合比较是按事物的所有(或多种)属性进行的比较。按时空的区别，分为横向比较与纵向比较。横向比较就是对空间上同时并存的事物的既定形态进行比较；纵向比较就是比较同一事物在不同时期的形态，从而认识事物的发展变化过程，揭示事物的发展规律。按目标的指向，分成求同比较和求异比较。求同比较是寻求不同事物的共同点以寻求事物发展的共同规律；求异比较是比较两个事物的不同属性，从而说明两个事物的不同，以发现事物发生发展的特殊性。按比较的性质，分成定性比较与定量比较。定性比较就是通过事物间的本质属性的比较来确定事物的性质；定量比较是对事物属性进行量的分析以准确地确定事物的变化。(2)归纳法简单地说，归纳方法就是从个别前提得出一般结论的方法。归纳所得到的结论不一定是正确的，但归纳法却是科学发现的重要思维方法。如门捷列夫的元素周期表就是通过归纳的方法发现的。(3)分析法所谓分析法，就是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究，是指“执果索因”的思想方法，即从结论出发，不断地去寻找须知，直至达到已知事实为止的方法，是认识事物整体的必要阶段。(4)综合法所谓综合法，是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事物的本质和规律，是指“由因导果”的思想方法，即从已知条件出发，不断地展开思考，去探索结论的方法。分析与综合是互相渗透和转化的，在分析基础上综合，在综合指导下分析。3化学实验结论的表达与描述化学结论的表达方法主要有以下几类：(1)用简洁而准确的文字叙述。(2)用化学用语表示，如化学式、化学方程式、离子方程式等。(3)用图象或表格进行描述。典例导悟2 (2011淮阴质检)在化学分析中，常需用kmno4标准溶液，由于kmno4晶体在室温下不太稳定，因而很难直接配制准确物质的量浓度的kmno4。实验室一般先称取一定质量的kmno4晶体，粗配成大致浓度的kmno4溶液，再用性质稳定、相对分子质量较大的基准物质草酸钠mr(na2c2o4)134.0对粗配的kmno4溶液进行标定，测出所配制的kmno4溶液的准确浓度，反应原理为：5c2o2mno16h=10co22mn28h2o。以下是标定kmno4溶液的实验步骤：步骤一：先粗配浓度约为1.5102 mol/l的高锰酸钾溶液500 ml。步骤二：准确称取na2c2o4固体m g放入锥形瓶中，用蒸馏水溶解并加稀硫酸酸化，加热至7080，用步骤一所配高锰酸钾溶液进行滴定。三次平行实验的数据记录在下表中：平行实验编号na2c2o4质量(mg)滴定管起始读数(ml)滴定管滴定终点读数(ml)11.3800.0025.0221.4000.0225.4031.3900.1824.88试回答下列问题：(1)步骤一中需要用到的主要玻璃仪器除烧杯外还有_、_。(2)步骤二中滴定操作图示正确的是_(填编号)。(3)步骤二的滴定过程温度变化并不明显，但操作过程中发现前一阶段溶液褪色较慢，中间阶段褪色明显变快，最后阶段褪色又变慢。试根据影响化学反应速率的因素分析，溶液褪色明显变快的原因可能是_。(4)从实验所得数据计算，kmno4溶液的浓度为_ mol/l。热点3探究性化学实验探究性实验的基本程序：1提出问题纵观科学发展的历史，不难发现科学进步的历程就是人们在实践中不断提出问题、分析解决问题的过程，同样提出问题对于我们学习化学知识、掌握化学技能也是极其重要的。要提出问题，首先得发现问题，而发现问题不是凭空想象就能够发现的，而是在学习新知识、实践新方法中进行思考、对比、质疑而引出的，如：学习浓硫酸的吸水性和脱水性时，浓硫酸使硫酸铜晶体(cuso45h2o)失水，硫酸铜晶体发生了化学变化，而浓硫酸体现了吸水性还是脱水性？四氯化碳和苯都能萃取碘水中的碘，分层时一个在上层，一个在下层，若在碘水中同时加入苯和四氯化碳时，溶液会不会分三层？各层的颜色又如何？这就是通过思考提出了值得探究的问题，探究清楚能更好地理解掌握物质的性质。此外，实验中出现异常现象也是发现问题、提出问题的重要契机。2提出猜想在学习、思考和实验中，发现了问题不要轻易放过，要与同学和老师交流、讨论、查阅资料，这时有许多问题就可能得到完美的解决，而有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，比如上面提到的浓硫酸吸水性和脱水性的问题，通过分析可知，若浓硫酸吸收的是晶体离解出来的水分子，则浓硫酸体现的是吸水性，若必须要浓硫酸作用硫酸铜晶体才能失水，则浓硫酸体现的是脱水性，究竟是哪种情况，只能通过实验进行验证。所谓猜想就是根据已有的知识对问题的解决提出的几种可能的情况。3设计验证方案提出猜想后，就要结合实验室的条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键就是试剂的选择和实验条件的调控。如将硫酸铜晶体置于浓硫酸中失水变白，就无法说明硫酸铜晶体的失水过程是自发的还是必须要浓硫酸作用，这个实验方案就不科学，必须重新设计，要使硫酸铜晶体与浓硫酸不直接接触，不接触又怎么能相互作用？新的问题出现再设法改进，直到科学合理为止，在实施实验的过程中，实验方案可能还会出现问题，还要及时进行调整。如上述实验可将浓硫酸加入试管中，用玻璃纤维塞住试管中部，硫酸铜晶体置于玻璃纤维上，再将试管密封放置，进行观察。4观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，认真进行实验，观察实验中出现的现象并及时记录，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论，或进行对比实验，或将设计的实验加以改进。典例导悟3 (2011连云港模拟)某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水，探究过程如下：实验1：如图所示装置，电源接通后，与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生；与电池正极相连的铜丝由粗变细。电解开始30 s内，阳极附近出现白色浑浊，然后开始出现橙黄色浑浊，此时测定溶液的ph约为10。随着沉淀量的逐渐增加，橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部，溶液始终未出现蓝色。实验2：将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出，分装在两支小试管中，沉淀很快转变为砖红色，以后的操作和现象如下：序号操作现象滴入稀硝酸砖红色沉淀溶解，有无色气泡产生，最终得到蓝色溶液滴入稀硫酸砖红色沉淀转变为紫红色不溶物，溶液呈蓝色阅读资料：常见铜的化合物颜色如下：物质颜色物质颜色氯化铜固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色氢氧化亚铜(不稳定)橙黄色碱式氯化铜绿色氢氧化铜蓝色氧化亚铜砖红色氯化亚铜白色请回答下列问题：(1)铜的常见正化合价为_、_，最终试管底部橙黄色沉淀的化学式为_。(2)阳极的电极反应式为_。(3)写出实验2中、的离子方程式：_；_。1(2009四川理综，26)过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。.测定过氧化氢的含量请填写下列空白：(1)移取10.00 ml密度为 g/ml的过氧化氢溶液至250 ml_(填仪器名称)中，加水稀释至刻度，摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25.00 ml至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。(2)用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里。mnoh2o2h=mn2h2o(3)滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。滴定到达终点的现象是_。(4)重复滴定三次，平均耗用c mol/l kmno4标准溶液v ml，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为_。(5)若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果_(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。.探究过氧化氢的性质该化学兴趣小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。(实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选)请将他们的实验方法和实验现象填入下表：实验内容实验方法实验现象验证氧化性验证不稳定性2.某化学研究性学习小组拟测定食醋的总酸量(g/100 ml)，请你参与该小组的实验并回答相关问题。实验目的测定食醋的总酸量实验原理中和滴定实验用品蒸馏水，市售食用白醋样品500 ml(商标注明总酸量：3.50 g/100 ml5.00 g/100 ml)，0.100 0 mol/l naoh标准溶液；容量瓶(100 ml)，移液管(10 ml)，酸式滴定管，碱式滴定管，铁架台，滴定管夹，锥形瓶，烧杯，酸碱指示剂(可供选用的有：甲基橙、酚酞、石蕊)。实验步骤配制并移取待测食醋溶液用10 ml移液管吸取10 ml市售白醋样品置于100 ml容量瓶中，用处理过的蒸馏水稀释至刻度线，摇匀后用酸式滴定管取待测食醋溶液20 ml，并移至锥形瓶中。盛装标准naoh溶液将碱式滴定管洗净后，用naoh标准溶液润洗3次，然后加入naoh标准溶液，排出尖嘴部分气泡后，使液面位于“0”刻度或“0”刻度以下。静置，读取数据并记录为naoh标准溶液体积的初读数。滴定先往盛有待测食醋溶液的锥形瓶中滴加某酸碱指示剂23滴，然后滴定至终点。记录naoh标准溶液体积的终读数。重复滴定4次。数据记录问题与思考(1)步骤中还需补充的仪器有_。蒸馏水的处理方法是_。(2)步骤中你选择的酸碱指示剂是_，理由是_。(3)若用深色食醋进行实验，为准确判断滴定终点，可采取的措施是_。(4)样品总酸量_ g/100 ml。3甲醛是世界卫生组织(who)确认的致癌物质和致畸物质之一。我国规定：室内甲醛含量不得超过0.08 mg/m3。某研究性学习小组打算利用酸性kmno4溶液测定新装修房屋内的空气中甲醛的含量，请你参与并协助他们完成相关的学习任务。测定原理酸性kmno4为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸，其反应方程式如下所示：4mno5hcho12h=4mn25co211h2o2mno5h2c2o46h=2mn210co28h2o测定装置部分装置如下图所示：测定步骤(1)用_量取5.00 ml 1.00103 mol/l kmno4溶液，注入洗气瓶中，并滴入几滴稀h2so4，加水20 ml，稀释，备用。(2)将1.00103 mol/l的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。(3)打开a，关闭b，用注射器抽取100 ml新装修房屋内的空气。关闭_，打开_(填“a”或“b”)，再推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。再重复4次。(4)将洗气瓶中的溶液转移到锥形瓶中(包括洗涤液)，再用草酸标准溶液进行滴定，记录滴定所消耗的草酸标准溶液的体积。(5)再重复实验2次(每次所取的高锰酸钾溶液的体积均为5.00 ml)。3次实验所消耗的草酸标准溶液的体积平均值为12.38 ml。交流讨论(1)计算该新装修房屋内的空气中甲醛的浓度为_mg/m3，该新装修房屋内的甲醛_(填“是”或“否”)超标；(2)某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时，所测得的数值比实际含量低，请你对其可能的原因(假设称量或量取、溶液配制及滴定实验均无错误)提出合理假设：_、_(答出两种可能性即可)；(3)实验结束后，该小组成员在相互交流的过程中一致认为：实验原理可以简化实验中可不用草酸标准溶液滴定，可多次直接抽取新装修房屋内的空气，再推送到洗气瓶中，直至_；实验装置应加以改进可将插入酸性kmno4溶液中的导管下端改成具有多孔的球泡(如图所示)，有利于提高实验的准确度，其理由是_。学案60化学实验探究【热点探究区】典例导悟1 .(1)cuo2h=cu2h2o(2)烧杯量筒(3)bc.(1)0.600 00.600 00200 0作为实验、的对照，说明mno2、cuo对kclo3的分解能否起催化作用(3)相同时间内放出o2的量或放出等量的o2所需的时间(4)用火焰大小相似的酒精灯加热相同时间或用控温电炉加热相同时间或水浴加热相同时间等(5)观察反应前后cuo、mno2的质量是否发生变化，以进一步说明它们在反应中是否起催化作用解析设计本题的目的是通过实验流程和实验数据回答实验细节，重在考查考试说明中强调的能对实验事实做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法形成实验探究结论的能力，这种题型属于正向思维能力的考查，只要弄清实验目的和实验原理，问题不难解决。.(1)溶解过程是cuo溶解在h2so4中，发生的是复分解反应。(2)根据11的h2so4的定义可知该硫酸溶液的配制过程为：用量筒分别量取一定体积的浓硫酸和水，然后在烧杯中进行稀释。配制过程中所需的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒。(3)分两种情况进行讨论，一种是将混合物与氧化性酸反应，另一种是将混合物与非氧化性酸反应，根据现象的不同即可鉴别。.本实验的目的是比较两种氧化物的催化性能，因此前提条件是所取kclo3和两种氧化物的质量分别相等，通过相同时间内放出o2的量来判断两种氧化物催化性能的高低。典例导悟2 (1)量筒玻璃棒(2)a(3)生成的mn2为催化剂，使反应速率变大(4)0.165 8解析(1)注意题目的要求是粗配一定物质的量浓度的溶液。(3)由影响化学反应速率的因素分析，可能是生成的mn2起催化剂作用。(4)na2c2o4的质量取三次平均值为1.390 g，kmno4溶液的体积取三次平均值为25.03 ml，利用5c2o2mno，可计算出mno的浓度。典例导悟3 (1)12cuoh(2)cucle=cucl(3)3cu2o14h2no=6cu22no7h2ocu2o2h=cucu2h2o解析根据电解原理，当cu为阳极时，cu失去电子被氧化，教材讲的是生成cu2，溶液中阳极附近应显蓝色，但实际上出现了“白色浑浊”，这就引发了思考，再看题中给出的信息，在cu的化合物中，仅cucl为白色，由此判断其阳极反应为：cucle=cucl，而橙黄色沉淀为cuoh，因为阴极上h放电使溶液中c(oh)增大，溶液显碱性，故会有cuoh=cuoh，2cuoh=cu2oh2o，当对cu2o做实验2时，证明亚铜化合物cu2o被hno3氧化生成cu2，当加入稀h2so4时，生成物有cu和cu2两种物质。【热点集训区】1.(1)容量瓶(2)256285o2(3)酸式滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色(4) (5)偏高.实验内容实验方法实验现象验证氧化性取适量饱和硫化氢溶液于试管中，滴入过氧化氢溶液(取适量碘化钾淀粉溶液于试管中，加入过氧化氢溶液)产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊(溶液变蓝色)验证不稳定性取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验(取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中)产生气泡，木条复燃(饱和硫化氢溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生)解析本题借助h2o2这一考点考查氧化还原反应方程式的配平、中和滴定等。意在考查考生的实验能力。.(1)配制一定体积的溶液必须使用一定规格的容量瓶(属玻璃仪器)。(2)在氧化还原反应中元素化合价的升降总数一定相等，结合给出的信息：mno作氧化剂被还原，及另两种物质中所含元素的化合价可判出h2o2在该反应中作还原剂，1价的o被氧化为0价(氧常显0价与2价)；可见产物中缺少的物质为o2，然后利用得失电子守恒可得出mno与h2o2的计量系数分别为2和5，再利用原子守恒可知mn2的计量系数为2，再通过电荷守恒可知h的计量系数为6，然后再依次配出h2o、o2的计量系数。(3)因酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可腐蚀碱式滴定管下端的橡胶管，故应