化学苏教版高中三年级 (年高考化学专题讲解)《实验：探究性实验试题解题方法和思路》

探究性实验试题解题方法和思路,实验专题,实验专题,化学是一门以实验为基础的学科，所以有化学实验即科学探究之说法。纵观近几年高考，主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。这些探究性和制备性实验的试题，综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，要求考生必须冷静的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能正确作答。,命题规律：,一、探究性实验的一般思路,1、准确地把握实验目的,2、利用已学知识，分析如何实现这个目的-实验原理,3、结合实验材料，初步确定设计对策实验方案,例1某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分，设计了如右图装置。倾斜A使稀硫酸(足量)与固体M充分反应，待反应停止后，B装置增重，C装置中溶液无变化，反应后进入量气管气体的体积为VmL（已折算成标准状况），由上述实验事实可知：,二、探究性实验的类型,1、未知产物的探究,（1）固体M中一定有的物质是_（填化学式）理由是_。（2）B装置的名称是。写出B装置中反应的离子方程式_。（3）C装置的作用是，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象是。,生成黑色沉淀,FeS、Fe,B装置增重、量气管有气体,洗气瓶,2OH+H2S=2H2O+S2,证明H2S已被B中NaOH溶液完全吸收,（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是_，要分离出该固体，在实验操作中，除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是_。（5）通过进一步实验，测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和，产生这种现象的原因可能是_。aM中有未反应的铁和硫b测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面cA中留有反应生成的气体d气体进入D装置前未用浓硫酸干燥,硫,漏斗、玻璃棒,b、C,1、常见物质分离提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取、渗析法等2、常见气体的制备、净化、干燥、收集方法。3、熟悉重点操作：（1）气密性检查（2）量气操作（3）防倒吸、防污染操作,虽然探究性实验主要考察学生的探究能力，但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考查比如：,通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质一一的检验来推测出究竟含有哪些物质。,反思.心得,对未知产物的探究,例2某学生按图示方向将A装置与下面所示装置相连，设计如下实验，请帮助完成实验报告。,2、物质性质的探究,（一）实验目的：研究铁与浓硫酸的反应（二）实验药品：铁钉、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、氧化铜、硫酸铜溶液（三）实验步骤：,铁遇冷的浓硫酸发生钝化,铁表面的氧化物被破坏并发生反应，溶液有Fe3+生成，并伴随有SO2气体产生。,（四）问题探究：该学生在实验过程中，观察到D装置中溶液颜色逐渐变浅，E装置中溶液颜色未见明显变化，再过一段时间后，G装置中氧化铜粉末由黑色转变为红色，气球H逐渐鼓起，此时E装置中溶液颜色仍未明显变化。G装置中氧化铜由黑变红，请结合化学方程式说明原因是_。,为证明铁钉与浓硫酸在不加热时是否发生反应，可采用的方法是_。,取两根无锈铁钉，一根放置在冷的浓硫酸浸泡一段时间后，一根不做任何处理；然后将两根铁钉分别置于等浓度的硫酸铜溶液中，观察铁钉表面是否有红色物质析出：若在冷的浓硫酸中浸泡过的铁钉上没有红色物质析出，则表明在不加热时，铁钉与浓硫酸发生反应，否则铁钉与浓硫酸不发生反应。,对比实验：,2、无论是无机物、还是有机物性质的探究，都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，脱离了元素化合物知识孤立的看实验问题是不科学的。只有灵活运用已有的元素化合物知识，就能变探究性实验为验证性实验，使复杂问题简单化。,反思,1、在探究过程中往往可以通过对比实验，即设置几组平行实验来对照，比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。,【例3】：某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：（1）将镁粉投入冷水中，未见任何现象；（2）将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪去；（3）将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；（4）向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是（）A镁粉只能直接与溴水中的溴反应B水是镁粉与溴发生反应的催化剂C（2）中产生的极少量气泡是由于镁粉与水反应得到D镁粉与溴水中的H+发生反应，导致平衡移动使溴水褪色,3、化学反应原理的探究,B,【变式】在溴水中加入镁粉，溴水褪色。对于褪色的原因，甲认为是溴溶于水后，溴和水发生了可逆反应:Br2+H2OHBr+HBrO当向溴水中加入镁粉之后，则发生以下两种反应：Mg+2HBr=MgBr2H2Mg+2HBrO=Mg(BrO)2+H2由于上述反应的发生，使溴水中的平衡向正反应方向移动，从而使溴水褪色。乙认为，镁是活泼金属，在溴水中存在大量的溴，应该是溴与镁粉直接反应：Mg+Br2=MgBr2，而使溴水褪色。如何设计方案探究甲和乙的解释是否正确？,探究方案：,1：在溴水中加入镁粉，立即观察现象，若短时间内有有大量气体产生，则甲的解释正确。若短时间内没有大量气体产生，则乙的解释正确。,2：把镁粉加入到溴的四氯化碳溶液中，看溴的四氯化碳溶液是否褪色，若不褪色，说明镁不能与干燥的溴发生反应。若褪色，说明乙是对的。,可见，重大的发现可能就来自于平时的生活中，只要你勤于发现，勇于探究；在对所研究事物或现象的原因未知情况下，根据已有的认识，在观察和实验的基础上，通过对化学事实和现象的归纳、类比，作出判断性解释或说明，这就是化学中的假说；事实上，在化学发展史上，化学理论的形成和发展就是化学假说不断被提出、证实和证伪的过程。,反思,4、对实验方案的探究,例4、Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后，产生蓝色沉淀，请你推测可能有哪些产物？并设计实验来验证。,提示经查资料得知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水。,假设一：_,假设二：_,假设三:_,Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后直接发生沉淀反应，生成CuCO3沉淀。,Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后发生双水解反应，生成Cu(OH)2沉淀。,Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后既发生沉淀反应，又发生双水解反应，生成CuCO3和Cu(OH)2两种沉淀的混合物。,方案一：向洗涤干净并低温烘干的沉淀中加入盐酸，证明生成物中含CuCO3，另取沉淀加热灼烧，检验生成的水，证明生成物中含Cu(OH)2。,方案二：将洗涤干净并低温烘干的沉淀直接加热灼烧，将生成的气体依次通过无水硫酸铜、澄清石灰水，检验生成的水或二氧化碳，证明生成物中含Cu(OH)2或CuCO3或两者兼有。,【思考】装置B、C能否调换位置？该装置有没有不严密之处？,对实验方案的探究，首先要明确实验目的和要求，然后结合问题运用有关化学知识和实验技能对实验的仪器、步骤、方法进行逐步的分析研究。其中，有关方案的设计要特别明确：首先原理要具有科学性，不能凭空捏造。最后实验装置要简易，操作必须安全可行，效果要明显。,反思,小结探究性实验习题，充分体现了新课程理念，考察了学生通过化学实验获取化学知识的能力。在探究过程中要力求做到：,依据信息,提出假设,实验探究,得出结论,探究实验的解答注意点：1、细心审题是关键：目的、原理要画出。2、认真分析是核心：原理分析材料分析变量分析结果分析3、正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要按格式答题，同时要体现出科学、等量、单一变量与对照性等原则，提高实验的得分率。,巩固1某研究性学习小组在探究铜、锌与浓盐酸反应，设计如下实验方案一、实验用品：纯锌片，37%的浓盐酸，铜片，蒸馏水，氯化铜溶液。甲：将锌放入浓盐酸中，反应速率较快乙：将实验过程记录下来，并交流。,交流卡片主题：Zn，Cu+浓盐酸将锌片与铜片贴在一起，一同投入浓盐酸中，反应快速放出气体！当锌完全溶解后，将溶液加热，又产生气体且产生的气体总体积明显比甲多（值得进一步探究），得到无色溶液。将上述反应后的溶液，隔绝空气，加入适量水，出现白色沉淀。,资料卡片主题：生成一价铜的反应课本上：CH3CHO+2Cu(OH)2Cu2O（红色）+CH3COOH+2H2O有关资料：Cu2+4I2CuI（白色）+I2有关资料：氯化亚铜在不同浓度的KCl溶液中可形成CuCl2、CuCl32、CuCl43等离子，且它们在溶液中均为无色。,根据上述资料与交流材料回答下列问题乙反应速率明显比甲快，原因是：。,铜、锌及浓盐酸一起组成了原电池，加快了反应速率,丙、丁根据铜位于金属活动顺序表氢之后，与盐酸不反应，对乙产生的气体体积比甲大的事实。作出如下推断：丙认为是溶解在溶液中的H2逸出，你认为是否有道理，理由是：。丁作了如下猜想，是否成立，请你设计实验方案。,没有道理，因为氢气本身难溶于水,将铜片加入稀硫酸中，微热,若无气体放出，则不含锌等活泼金属杂质；若有气体则有锌等杂质,戊注意到乙中（3）中的白色沉淀，分析：不可能是CuCl2，因为CuCl2溶液显蓝色或绿色，也不可能是氯化锌，因为稀释后溶液更稀，不会析出。并利用资料大胆猜想，白色沉淀是生成的氯化亚铜。请你帮他设计验证方案（若有多个只设计两个方案）：,资料卡片,交流卡片,白色沉淀加入稀盐酸中，通入氧气,溶液变蓝色，说明是一价铜,向氯化亚铜悬浊液中加入氯化钾浓溶液,若白色沉淀消失且得无色溶液，则原白色沉淀为氯化亚铜，否则不是,指导老师肯定了戊的猜想，请结合资料，写出铜与足量浓盐酸在加热条件下反应生成无色溶液及气体，化学方程式可能是：。乙的实验步骤（3）稀释，生成沉淀，实际上是一个平衡问题，请写出这一平衡关系：（用离子方程式表示）。,2Cu+8HCl=2H3CuCl4+H2或：2Cu+6HCl=2H2CuCl3+H22Cu+4HCl=2HCuCl2+H2,巩固2Mn2离子是KMnO4溶液氧化H2C2O4（乙二酸）的催化剂。有人提出该反应的历程为：,Mn（）,Mn（）,Mn（）,Mn(C2O4)n32n,Mn2CO2,Mn（）,写出该反应的离子方程式；该反应中每生成1molCO2转移电子的物质的量为。,6H+2MnO45H2C2O42Mn210CO28H2O,1mol,Mn（）,Mn（）,Mn（）,Mn(C2O4)n32n,Mn2CO2,Mn（）,请设计1个实验方案来验证这个历程是可信的（只需给出设计思想）。,取两份等体积、等浓度草酸溶液，向其中一份草酸溶液中加固体MnSO4，另一份不加；在滴加KMnO4溶液时，加Mn2+者反应速率快。,对比实验：,或寻找一种试剂能与Mn(VI)、Mn(IV)或Mn(III)生成难溶物(或配合物)；加入这种试剂，反应速率变慢。,已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴