辽宁省高考化学 第十一章第4讲探究性化学实验精品复习课件.ppt

第4讲探究性化学实验 探究性化学实验题在近几年的高考中频频出现 这类题具有综合性强 开放性强等特点 能很好地考查学生分析问题 解决问题和创新思维的能力 这种题的区分度高 高考中具有很好的选拨功能 探究性实验的基本程序可用下列流程图表示 一 提出问题要提出问题 首先得发现问题 在学习新知识 实践新方法中进行思考 对比 质疑 通过思考提出值得探究的问题 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 二 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 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 三 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 关键的就是试剂的选择和实验条件的调控 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 四 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 如不能得出结论则要加做实验 或进行对比实验 或将设计的实验进行改进 若实验中遇到新的问题 则可以提出新的问题进行探究 典例导析1 铜在空气中会生成铜锈 其成分是cu2 oh 2co3 随着工业的发展 空气中二氧化硫排放量较大 铜绿成分也会发生相应的变化 傅鹰著 大学普通化学 下册564页 人民教育出版社 1982年版 认为铜锈成分为cuso4 3cu oh 2 某化学兴趣小组在废品站取一块生锈的铜片 设计实验分析铜锈成分 1 对于铜锈主要成分 请你提出猜想 猜想1 猜想2 猜想3 2 实验室提供下列药品 稀硫酸 盐酸 氯化钡溶液 澄清石灰水 仪器 试管 滴管 导管 小刀等 请你设计实验方案证明上述猜想 补充实验报告 3 假设铜锈成分为ncuso4 mcu oh 2 设计一个简单的实验方案测定铜锈成分 实验步骤如下 取wg样品 溶于水 加入过量氢氧化钠溶液 过滤 洗涤 灼烧 称重得固体质量为ag 取wg样品 溶于足量稀硝酸 加入过量的氯化钡溶液 称量得固体质量为bg 处理数据 经计算 n m 解析 1 依题意 只对其主要成分提出假设 即铜绿主要成分为碱式碳酸铜 碱式硫酸铜或碱式碳酸铜和碱式硫酸铜的混合物即可 2 定性检验两种成分的区别 实质是检验so和co 3 通过测定硫酸钡质量确定so的物质的量 根据氧化铜质量计算铜的物质的量 n cuo n cu2 mol n baso4 n so mol n mol m mol mol 答案 1 猜想1 铜绿主要成分为cu2 oh 2co3猜想2 铜绿主要成分为cuso4 3cu oh 2猜想3 铜绿主要成分为cu2 oh 2co3和cuso4 3cu oh 2 2 原样品含co产生白色沉淀 3 过滤 洗涤 干燥 规律总结对于猜想类实验探究试题 首先要善于从问题情境中提出一些有价值的可探究性问题 再围绕问题作出猜想或假设 值得注意的是猜想一定要有事实根据或科学依据 是建立在一定知识基础上的猜想 不能胡乱猜想 注意对试题提供的情境进行分析 找准突破口 然后根据所学知识设计合理 可行的实验方案 并对所提出的问题作出科学解释 得出正确的结论 典例导析2 2009 北京理综 27 某学习小组探究浓 稀硝酸氧化性的相对强弱 按下图装置进行实验 夹持仪器已略去 实验表明浓硝酸能将no氧化成no2 而稀硝酸不能氧化no 由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸 可选药品 浓硝酸 3mol l稀硝酸 蒸馏水 浓硫酸 氢氧化钠溶液及二氧化碳已知 氢氧化钠溶液不与no反应 能与no2反应 2no2 2naohnano3 nano2 h2o 1 实验应避免有害气体排放到空气中 装置 中盛放的药品依次是 2 滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性 加入药品 打开弹簧夹后 3 装置 中发生反应的化学方程式是 4 装置 的作用是 发生反应的化学方程式是 5 该小组得出的结论依据的实验现象是 6 实验结束后 同学们发现装置 中溶液呈绿色 而不显蓝色 甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致 而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体 同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确 这些方案中可行的是 选填序号字母 a 加热该绿色溶液 观察颜色变化b 加水稀释该绿色溶液 观察颜色变化c 向该绿色溶液中通入氮气 观察颜色变化d 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体 观察颜色变化 解析装置 为cu和浓hno3反应制取no2的发生装置 因要检验浓 稀hno3的氧化性强弱 依题中信息知 是用碱液 naoh 吸收no2 则 为浓hno3 中用排水法收集的气体一定为no则 中为稀hno3 中为h2o 发生了3no h2o2hno3 no 又因no极易被空气中的o2氧化而生成红棕色的no2 因此整个装置中不能有空气 答案 1 3mol l稀硝酸 浓硝酸 氢氧化钠溶液 2 通入co2一段时间 关闭弹簧夹 将装置 中导管末端伸入倒置的烧瓶内 3 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 4 将no2转化为no3no2 h2o2hno3 no 5 装置 中液面上方气体仍为无色 装置 中液面上方气体由无色变为红棕色 6 acd 迁移应用1 某同学在一只烧杯里装有ag纯铁粉 加入200ml6mol l硝酸恰好完全溶解铁粉 假设还原产物只有no 请完成对产物中铁元素价态的探究 限选实验仪器与试剂 烧杯 试管 玻璃棒 药匙 滴管 酒精灯 试管夹 3mol lh2so4溶液 3 h2o2溶液 6mol lhno3溶液 0 01mol lkmno4溶液 含硫酸酸化 naoh稀溶液 0 1mol lki溶液 20 kscn溶液 蒸馏水 1 提出合理假设假设1 假设2 假设3 2 设计实验方案证明你的假设按下表格式写出实验操作步骤 预期现象与结论 3 a值的范围为 解析 1 3fe 8hno33fe no3 2 2no 4h2o fe 4hno3fe no3 3 no 2h2o产物可能是硝酸铁 硝酸亚铁 也可能是硝酸亚铁和硝酸铁混合物 2 中学用kscn溶液检验三价铁离子 根据题目对试剂的限制 没有提供淀粉溶液 如果用ki溶液检验铁离子 生成i2溶于水呈黄色 与铁离子的溶液颜色相近 无法区别 所以 不能用ki溶液检验溶液中是否含三价铁离子 可以用淀粉 ki溶液检验三价铁离子 溶液变蓝色 说明含三价铁离子 3 极端假设法和平均值法求解 假设铁与硝酸反应只生成 3价铁 n hno3 0 2l 6mol l 1 2mol n fe 0 3mol m fe 0 3mol 56g mol 16 8g 假设铁与硝酸反应只生成 2价铁 n fe 1 2mol 0 45mol m fe 0 45mol 56g mol 25 2g 根据平均值原理 16 8 a 25 2 答案 1 假设1 产物中铁元素的价态为 3价假设2 产物中铁元素的价态为 2价假设3 产物中铁元素的价态既有 3价也有 2价 2 3 16 8 a 25 2 2 某化学活动小组想通过下图所示装置 夹持装置已略去 进行实验 探究na2o2与no反应的产物 实验前 他们查阅有关资料得到如下信息 2nano32nano2 o2 nano2为白色粉末状固体 既有氧化性又有还原性 nano2溶液显弱碱性 原因 强碱弱酸盐的水解 实验开始时 先在a装置中加入适量的碳酸钙和足量稀硝酸 待反应不再有气体产生时 将铜丝插入稀硝酸中 回答下列问题 1 a装置中放入碳酸钙的目的是 2 装置b c中的试剂分别是 b中 c中 e的作用是 3 如何检验反应中是否有氧气生成 4 假如na2o2已反应完全 为确定d中固体产物的成分 甲同学将固体溶于水后 经测定发现溶液显强碱性 再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液 紫色褪去 由此现象推断固体产物中可能含有的物质是 填化学式 5 乙同学取适量固体于试管中密闭加热 发现白色固体部分变为淡黄色 此现象说明固体中还可能含有的成分是 填化学式 根据以上推测 请写出na2o2与no反应的化学方程式 解析 1 铜丝与稀硝酸反应能产生no 经观察反应装置a 锥形瓶中有碳酸钙 而且先发生反应生成co2 由no的性质 易与o2反应生成no2 可知这样做的目的是用co2排除装置中的空气 避免no被氧化 2 为了避免co2 h2o与na2o2反应 b c装置应是洗气装置 除水蒸气应在后面 除co2在前面 除去co2一般用naoh溶液 除去h2o一般用浓硫酸 e装置的作用是避免空气中的co2 水蒸气进入d中 干扰产物的判断 3 用带火星的木条靠近导气管口 观察木条是否复燃 若复燃 则证明有氧气生成 4 推断d中固体产物 注意前提条件是 na2o2已反应完全 d中固体产物 溶于水 溶液显强碱性 由题给信息 知 nano2溶液呈弱碱性 强碱性 肯定不是nano2造成的 而na2o2已反应完全 反应物中没有h元素 故只能是na2o导致 再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液 紫色褪去 高锰酸钾是强氧化剂 说明溶液中含有某种还原剂 根据题给信息 可知为nano2 5 乙同学取适量固体于试管中密闭加热 发现白色固体部分变为淡黄色 结合前面分析 产物中的na2o被氧化为na2o2 白色固体变为黄色固体 2na2o o22na2o2 根据题中所给信息 2nano32nano2 o2 产物中也有nano3存在 综上所述 na2o2与no反应的产物共有三种 nano3 nano2 na2o 答案 1 使caco3与稀硝酸反应生成co2 排出装置中的空气 防止no被氧化 2 naoh溶液浓硫酸防止空气中的co2 水蒸气进入装置d中 干扰产物的判断 3 将带火星的木条放在e装置的气体出口处 观察木条是否复燃 若复燃 则说明有氧气生成 若不复燃 说明无氧气生成 4 na2o nano2 5 nano32na2o2 2nonano3 nano2 na2o 3 铁是日常生活中最常见的金属 某班同学在学习铁的知识时 有下列问题 问题1 铁为何称为黑色金属 问题2 cuo在高温下可分解为cu2o和o2 fe2o3在高温下可分解为feo和o2吗 1 对于问题1 同学们上网查找 有两种解释 a 因为在铁表面有黑色的铁的氧化物 所以叫黑色金属b 因为铁的粉末为黑色 铁的氧化物也均为黑色 所以叫黑色金属 你认为正确的说法是 若有一黑色粉末 如何鉴别是铁粉 还是fe3o4粉末 若有一黑色粉末 为铁和四氧化三铁的混合物 如何证明其中有fe3o4 只要求简述实验方法 2 对于问题2 同学们准备实验探究 他们设想了两种方法 a 将三氧化二铁高温灼烧 看灼烧前后颜色是否变化b 将三氧化二铁高温灼烧 看灼烧前后质量是否变化 实验中应将fe2o3放在 填仪器名称 中灼烧 方法a中 如果高温灼烧后颜色由变为 说明fe2o3确实发生了变化 能说明生成的一定为feo吗 填 能 或 不能 理由是 方法b中 如果发生了预期的反应 固体高温灼烧前后质量比应为 但是 实验结果是固体灼烧前后质量比为30 29 则高温灼烧后生成物是 比较两种方法 你认为较好的方法是 解析 1 b错误 因为fe2o3是红棕色的 常用的方法是加酸溶解 金属和稀盐酸反应生成氢气 而fe3o4反应时没有气泡产生 鉴别混合物中是否有fe3o4固体 可以用还原剂将氧化物还原 检验氧化产物 如用氢气还原 则检验是否有水生成 如用co还原 则检验是否有co2气体产生 2 因为fe2o3是红棕色的 feo是黑色的 若方法a成立 那么颜色变化是由红棕色变为黑色 但从颜色并不能正确判断 因为也可能生成黑色的fe3o4 6fe2o34fe3o4 o2 若方法b成立 则下列反应成立 2fe2o34feo o2 灼烧前后的质量之比为 10 9 若质量之比是30 29 则发生了反应6fe2o34fe3o4 o2 最后的分解产物是fe3o4 结合两种方法的分析 方法b更严密 此方法涉及了定量的计算 而方法a仅仅是定性地从颜色来观察 不严密 答案 1 a 取黑色粉末少许于试管中 加适量稀盐酸或稀硫酸 若有气泡产生则原黑色粉末为铁 若无气泡产生则原粉末为fe3o4 其他合理答案亦可 用干燥的氢气与黑色粉末加热反应 用无水硫酸铜检测是否有水产生 或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应 用澄清石灰水检测是否有二氧化碳产生 其他合理答案亦可 2 坩埚 红棕色黑色不能也可能为fe3o4 10 9fe3o4 b 4 1 常温下 高锰酸钾晶体遇浓盐酸会生成一种气体 该气体是由瑞典化学家舍勒首先发现的 如图所示 将浓盐酸小心滴入形管b端 开始观察到的现象是 一段时间后又可观察到 请解释这一现象 应用活性炭的此性质可制作来达到防毒 防臭的目的 举一例即可 2 写出co2和na2o2反应的化学方程式 某学