【步步高】高考化学大一轮复习讲义 第十章 第1讲 评价与探究型实验题.doc

第1讲评价与探究型实验题热点一有关物质组成的评价与探究性实验题【例1】已知某白色粉末中含有cuso4、k2so4、nh4hco3、nh4cl、nacl五种物质中的两种，且物质的量之比为11。请完成下述探究混合物组成的实验。限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、胶头滴管、药匙、酒精灯、火柴、试管夹、镊子；红色石蕊试纸、淀粉碘化钾试纸；1 moll1硫酸、1 moll1硝酸、1 moll1盐酸、1moll1 naoh溶液、ba(no3)2溶液、agno3溶液、蒸馏水。a初步探究取适量白色粉末于烧杯中，加入蒸馏水搅拌，混合物完全溶解，得到无色透明溶液a。用胶头滴管取少量溶液a于试管中，再滴加稀硝酸，溶液中有无色气泡产生；继续滴加过量稀硝酸至溶液中不再产生气泡，得到无色透明溶液b。(1)用_(填实验仪器名称)取白色粉末于烧杯中。(2)上述实验可以得到的初步结论是_。(3)cuso4、nh4cl的溶液呈酸性，有人认为二者属于酸，你的观点是_。b进一步探究(4)请设计最简单的实验方案进一步确定该固体混合物的组成。叙述实验操作、预期现象和结论。实验操作预期现象和结论(5)写出所有探究过程中可能发生的反应的离子方程式：_。在实验设计与评价试题中，有关检测物质组成的实验设计是最为常见的一类考题。需要注意的是，在离子检测、气化后的成分检测的过程中，要严格掌握离子检测、气体成分检测的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。解题思路：取少量固体试样 溶于水 检测固体中的阴、阳离子 得出实验结论。取少量固体试样 在氧气流等中反应 检测所产生的物质(如气体) 得出实验结论。取少量固体试样 溶于水配成溶液加 酸(或碱、盐)溶液使其气化(或沉淀)检测气体的成分(或沉淀性质) 得出实验结论。注意事项：有水蒸气生成的，先检验水蒸气，再检验其他成分，如教材中c和浓h2so4的反应，产物有so2、co2和h2o(g)，通过实验可检验三种气体物质的存在，但要注意检验so2、co2都要通过水溶液，对检验h2o(g)有干扰。对于需要进行转化才能检测的成分，如co的检测，要注意先检测co中是否含有co2，如果有co2，先除去co2，接着对co实施转化，最后再检测转化产物co2，如hooccoohco2coh2o(g)中co的检测。若试题只给出部分药品和装置，则应需要给出必要的补充；若有剩余，则应进行筛选。如采用最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定，必须高度重视。要十分重视药品的名称，有些题目要求指出药品的名称，这类问题很难回答准确，如有些药品的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和nahco3溶液、naoh溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。1某研究性学习小组在网上收集到如下信息：钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在co2气体中燃烧。他们对钠在co2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究：【实验】将燃烧的钠迅速伸入到盛有装满co2的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上粘附着白色物质。【提出假设】假设1：白色物质是na2o。假设2：白色物质是na2co3。假设3：_(请你写出)。【设计实验方案、验证假设】该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究：实验方案实验操作实验现象结论方案1取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入无色酚酞试液溶液变成红色白色物质为na2o方案2取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入过量的cacl2溶液出现白色沉淀(此处不要求填写)静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液无明显现象【思考与交流】(1)甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是_。(2)通过方案1和方案2的实验，你认为上述三个假设中，_成立。你的理由是_。(3)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为_。(4)乙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意乙同学的观点，并简述理由：_。2浓硫酸有强氧化性，铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体。请你协助他们探究所得气体的成分。【提出猜想】猜想1：所得气体中可能是so2。猜想2：所得气体中可能是_。猜想3：所得气体中可能是_的混合气体。【实验探究】(1)将所得气体通入如下装置证明猜想3正确的实验现象是_。(2)点燃余下的气体前，必须要进行的操作是_。(3)写出浓硫酸表现出强氧化性的化学反应方程式_。(4)如果把一定量的铁与浓硫酸加热时产生的气体通过装有过量na2o2粉末的玻璃管，则玻璃管中反应的生成物可能含有(填化学式)_。热点二有关物质性质的评价与探究型实验题【例2】某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究cu的常见化合物的性质。过程如下：【提出问题】在周期表中，cu、al位置接近。cu不如al活泼，al(oh)3具有两性，cu(oh)2也具有两性吗？通常情况，2价fe的稳定性小于3价fe，1价cu的稳定性也小于2价cu吗？cuo有氧化性，能被h2、co等还原，也能被nh3还原吗？【实验方案】(1)解决问题需用到的药品有cuso4溶液、_、_(填试剂名称)，同时进行相关实验。(2)解决问题的实验步骤和现象如下：取98 g cu(oh)2固体，加热至80100 时，得到黑色固体粉末，继续加热到1 000 以上，黑色粉末全部变成红色粉末a。冷却后称量，a的质量为72 g，则a的化学式为_。向a中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。(3)为解决问题，设计的实验装置为(夹持及尾气处理装置未画出)：实验中观察到cuo变为红色物质。查资料可知，同时生成一种无污染的气体。【实验结论】(1)cu(oh)2具有两性。证明cu(oh)2具有两性的实验现象是_。(2)根据实验方案(2)，得出的+1价cu与+2价cu稳定性大小的结论是：在高温时，在酸性溶液中。(3)cuo能够被nh3还原。【问题讨论】有同学认为nh3与cuo反应后生成的红色物质是cu，也有同学认为nh3与cuo反应后生成的红色物质是cu和a的混合物。请你设计一个简单的实验检验nh3与cuo反应后生成的红色物质中是否含有a?物质性质的探究与评价类试题主要是先在题干中给出某物质的部分性质，然后让考生判断是什么物质，具有哪些性质，并且通过相关实验定性和定量探究与评价。解题时，首先要明确实验目的，然后结合所给实验装置或实验步骤分析反应原理，分析出可能具有哪些性质、能用哪些方法来验证、方案是否完整合理、有无干扰现象、经济上是否合算和是否存在环境污染等问题，最后整理出解题思路。该试题主要分为两类。1性质实验验证型 设计性质实验方案可分为多种情况：一是已知物质的性质，设计实验验证物质的某些性质；二是已知某类物质的结构(或含有的官能团)，设计性质实验来验证这类物质的结构；三是根据性质设计定量实验；四是根据物质性质验证化学原理(理论)或根据化学原理来验证物质的某些性质。因此设计性质实验方案的程序可分为如下两种情况：(1)根据物质性质设计性质实验方案 (2)根据物质的结构(官能团)设计性质实验2性质实验探究型设计性质探究实验方案时应注意：(1)实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。(2)实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，保证实验的准确和高效。同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。(3)实验现象要直观。如“证明醋酸是弱电解质”的实验，可配制一定浓度的ch3coona溶液，用ph试纸测溶液的ph，通过测定的结果ph7从而得出结论，既操作简便又现象明显。(4)实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确可靠。3. 某同学为了探究碳酸的酸性强弱，设计了如图所示的装置。(1)a为碳酸钙，b为浓醋酸，c为硅酸钠溶液，实验现象：c中产生白色胶状沉淀。由此可得出结论：醋酸的酸性比碳酸的酸性强。 你认为这个结论合理吗？(填“合理”或“不合理”)，原因是_，改进的方法是_(若认为合理，此空可不填)。(2)少量co2与硅酸钠溶液反应，对其除硅酸沉淀外的反应产物，不同的同学持有不同的观点：甲同学认为是碳酸钠、乙同学认为是碳酸氢钠。请设计一个简单的实验验证： _。(3)若a为nahco3，b为稀硫酸，c为漂白粉溶液，实验现象为c中产生白色沉淀，文献资料的观点是，该实验能证明碳酸比次氯酸的酸性强。小明则认为该实验不能证明碳酸一定比次氯酸的酸性强。他的理由是。本实验告诉我们：在保存漂白粉时要注意的事项是。(4)在常温下高锰酸钾能将浓盐酸氧化成cl2。若将a改为kmno4，b改为浓盐酸，c改为淀粉ki溶液，(填“能”或“不能”)用此装置来验证氯元素、碘元素的非金属性强弱，若不能，需如何改进(若能，此问不用回答)。4硫代硫酸钠(na2s2o3)俗称海波，它可看成是用一个硫原子取代了na2so4中的一个氧原子而形成的。某校化学研究性学习小组运用类比的思想，通过实验探究na2s2o3的化学性质。【提出问题】na2s2o3与na2so4结构相似，化学性质是否也相似呢？【实验探究】取适量na2s2o3晶体，溶于水中制成na2s2o3溶液，进行如下探究。实验操作实验现象现象解释(用离子方程式表示)探究a._a.溶液ph8i._b.向ph2的硫酸中滴加na2s2o3溶液b._ii.s2o2h=sso2h2o探究c.向新制氯水(ph2)中滴加少量na2s2o3溶液c.氯水颜色变浅iii._【实验结论】探究：_。探究：_。【问题讨论】(1)甲同学向探究反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀生成，并据此认为氯水可将na2s2o3氧化，你认为该方案是否正确并说明理由：_。(2)请你重新设计一个实验方案证明na2s2o3被氯水氧化。你的方案是_。热点三有关物质制备的评价与探究型实验题【例3】(2011大纲全国卷，29)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。(1)下图是用kmno4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置b、c、d的作用分别是：b_；c_；d_。(2)在实验室欲制取适量no气体。下图中最适合完成该实验的简易装置是(填序号)；根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：应加入的物质所起的作用abcd简单描述应观察到的实验现象_。(1)有关物质的制备，特别是有关气体的制备及性质实验是高考中考查的重要内容。学生应掌握的气体制备实验有：三种单质(h2、o2、cl2)的制备；三种氢化物(hcl、h2s、nh3)的制备；五种氧化物(co2、so2、no2、no、co)的制备；两种有机物(c2h4、c2h2)的制备。复习时，除了掌握好教材中经典的制备方法外，还应对药品选择、反应原理进行拓展和创新。(2)常见气体的制取流程 (3)实验装置总思路(4)信息类物质制备思考方法：浏览全题，确定目的，注意表格信息及后续设问中的提示性信息，并在分析和解题中随时进行联系和调用。分析并思考从原料到产品依次进行的反应，利用的反应原理，目标产物与副产物的关系等。5气体是物质聚集状态的重要形式之一，在实验室或工业上经常需制备气体。以下是某同学设计的实验室制备氨气的一些装置。(1)上面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中不能得到氨气的是_。(2)利用b装置和下列提供的试剂，能制备的下列气体有_(填气体的化学式)。气体所用试剂so2nahso3(固)h2so4(浓)cl2mno2(固)hcl(浓)h2sna2s(固)h2so4(浓)o2na2o2(固)h2o(3)实验室制备、收集干燥的no2，所需仪器如图所示，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a_f。装置d的作用是_，装置e中盛放的溶液是_。制备时，烧瓶中装少量铜片，从分液漏斗向烧瓶中滴加浓硝酸，烧瓶中的现象是_。6高纯mnco3是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以mno2为原料制备少量高纯mnco3的操作步骤如下：(1)制备mnso4溶液：在烧瓶中(装置见上图)加入一定量mno2和水，搅拌，通入so2和n2混合气体，反应3h。停止通入so2，继续反应片刻，过滤(已知mno2+h2so3=mnso4+h2o)。石灰乳参与反应的化学方程式为_。反应过程中，为使so2尽可能转化完全，在通入so2和n2比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有、_。若实验中将n2换成空气，测得反应液中mn2+、so的浓度随反应时间t变化如下图。导致溶液中mn2+、so的浓度变化产生明显差异的原因是_。(2)制备高纯mnco3固体：已知mnco3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100 开始分解；mn(oh)2开始沉淀的ph7.7。请补充由(1)制得的mnso4溶液制备高纯mnco3的操作步骤实验中可选用的试剂：ca(oh)2、nahco3、na2co3、c2h5oh。_；_；_；_；低于100 干燥。热点四有关化学原理的评价与探究型实验题【例4】溴水和氯化铁溶液均是中学化学实验中的常用试剂，浓度较小时，两种溶液均呈黄色。在探究铁的化合物的相互转化时，进行下列实验。实验操作：向足量20 ml的feso4溶液中，滴入几滴浓溴水，振荡。实验现象：溶液由浅绿色变成黄色。(1)对该实验现象的解释如果发生了化学反应，则使溶液呈黄色的物质是_(填化学式，下同)；如果未发生化学反应，则使溶液呈黄色的物质是_。(2)通过进一步实验，可证明溴水和feso4溶液是否发生反应。下列是设计的一些实验方案和预测：操作预期现象及结论方案1取少量黄色溶液，加入naoh溶液如果生成红褐色沉淀，则说明已发生了反应方案2取少量黄色溶液，加入淀粉碘化钾溶液如果溶液变蓝色，则说明未发生反应方案3取少量黄色溶液，加入四氯化碳，振荡如果下层溶液呈橙红色，则说明_方案1是否合理？_(填“是”或“否”)。方案2中，由于存在反应_(用离子方程式表示)，所以预测结论不正确。请另外设计一个合理方案，证明已经反应。将有关内容填入下表。实验操作预期现象及结论解释现象的离子方程式有关实验原理的探究与评价类试题的思维方法。(1)实验设计的思维方法明确实验目的和原理，选择合理仪器及试剂，采取恰当操作步骤。实验原理的探究与评价常有干扰因素，要设计合理方案，排除干扰因素，保证达到实验目的。审题仔细，识别信息，合理迁移。方案设计要前后联系，防止片面，造成失误。(2)实验方案评价的思维方法从实验原理上评价，实验方案要符合原理，保证达到实验目的。从操作步骤，实验现象上评价，实验方案要步骤简单，现象明显。从环境保护上评价，实验方案的设计要充分体现出环保意识。从节能、安全可靠上评价，实验方案的设计要节约能源，节省原料且安全可靠。7实验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中加热，使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。(1)为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为_，为了吸收该反应中产生的尾气，请选择下列中合适的装置_。(2)为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：第一组：空气为氧化剂法方案1：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器x中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量feso4，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节ph，铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 moll-1，就认为沉淀完全。已知：kspfe(oh)310-38)，然后过滤、浓缩、结晶。请回答下列问题：方案1中的仪器x名称是_。方案2为了使铁离子全部沉淀，应调节ph至少为_。方案2中甲物质可选用的是()acaobnaohccuco3dcu2(oh)2co3efe2(so4)3方案2中加入少量feso4可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因_。第二组：过氧化氢为氧化剂法将3.2 g铜丝放到45 ml 1.5 moll1的稀硫酸中，控温在50 加入18 ml 10%的h2o2反应0.5 h，升温到60 ，持续反应1 h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得cuso45h2o 10.5 g。请回答下列问题：反应时温度控制在5060 不宜过高的原因是_。本实验cuso45h2o的产率为_。8某研究性学习小组的同学对铜与浓硫酸的反应进行探究，实验的部分装置如图所示：探究一(1)将6.4 g铜片和10 ml 18 moll-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到无气体生成为止，该小组的甲同学根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。甲同学认为硫酸剩余的理论依据是。 (2)下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有硫酸剩余的是_(填编号)。a铁粉 b氯化钡溶液c银粉 d碳酸氢钠溶液探究二为定量测定当剩余硫酸浓度不大于何值时，铜与硫酸就不能反应，甲、乙两位同学进行了如下设计：(3)甲同学设想“先测定生成so2的量，然后计算剩余硫酸的浓度”，他设计了如下四种测定so2的量的方案。a将产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量，发现干燥管质量增加m1 g。b将产生的气体缓缓通入足量硫酸酸化的kmno4溶液中，再加入足量bacl2溶液，过滤、洗涤、干燥、称得沉淀的质量为m2 g。c用排ccl4的方法测定产生气体的体积v l(标准状况)。d将气体缓缓通入足量硝酸钡溶液中，然后过滤、洗涤、干燥、称得沉淀的质量为m3 g。经仔细分析后，发现有几种方案是不合理的，请填写下表(可以不填满也可以增加栏数)：序号不合理的原因改进措施(4)乙同学设计的方案：分离出反应后的溶液(假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变)并加蒸馏水稀释至1 000 ml，取20.00 ml于锥形瓶中，滴入23滴酚酞指示剂，用标准naoh溶液进行滴定(已知氢氧化铜开始沉淀的ph约为5)，但这种方法不能求出余酸的浓度，理由是_。(5)利用(3)中所选方案中的数据(若你认为方案不止一种，则任选其中一种)，计算出与铜反应的硫酸的最低浓度为(溶液体积的变化忽略不计)_。答案典例剖析【例1】(1)药匙(2)该混合物中肯定含有nh4hco3，肯定不含cuso4(3)从两种物质的组成和性质来看，cuso4、nh4cl不是酸而是盐，只是由于cu2、nh4的水解导致溶液呈酸性(4)实验操作预期现象和结论向溶液b中滴加ba(no3)2溶液如果产生白色沉淀，说明原白色粉末中含有k2so4；如果没有白色沉淀产生，说明原白色粉末中不含k2so4，含有nacl或nh4cl取少量原白色粉末于试管中，将试管置于酒精灯上充分加热如果试管底部有固体残留，说明原白色粉末中含有nacl；如果试管底部无固体残留，说明原白色粉末中含有nh4cl(5)hcoh=co2h2o、so24ba2=baso4【例2】【实验方案】(1)hcl溶液naoh溶液(2)cu2o【实验结论】(1)cu(oh)2既能溶于盐酸，又能溶于naoh溶液(2)1价cu比2价cu稳定2价cu比1价cu稳定【问题讨论】取nh3与cuo反应后生成的红色物质少许，加入稀h2so4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有a，反之则无。【例3】(1)向上排空气收集氯气安全瓶作用，防止d中的液体倒吸进入集气管b中吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境(2)应加入的物质所起的作用a铜屑和稀硝酸制取no气体b水排水收集no气体c主要是接收b中排出的水d反应开始时，a中铜屑表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；a管上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；a中的液体由无色变为浅蓝色；b中的水面逐渐下降，b管中的水逐渐流入烧杯c中【例4】(1)fe3br2(2)未发生反应否2fe32i=2fe2i2实验操作预期现象及结论解释现象的离子方程式取少量黄色溶液，滴加kscn溶液溶液变为血红色，则说明发生了反应fe33scn= fe(scn)3热点精练1假设3：白色物质是na2o和na2co3的混合物(1)na2co3溶液显碱性，也会使酚酞变红(2)假设2方案2中出现的白色沉淀是caco3，所以燃烧后的白色产物中有na2co3存在；方案2中滴加无色酚酞试液无明显现象，说明燃烧后的白色产物中没有na2o存在(3)4na3co22na2co3c(4)不同意，因为反应物中无氢元素(或违背质量守恒定律)(其他合理解释也给分)2猜想2：h2猜想3：so2和h2(1)甲中kmno4溶液褪色，乙中kmno4溶液颜色不变(或变浅但不完全褪色)；试管中收集到无色气体(2)验纯(3)2fe6h2so4fe2(so4)33so26h2o(4)na2so4、na2so3、naoh、o2(其他合理答案也得分)3(1)不合理醋酸具有挥发性，c中生成的