73实验方案的设计学案

1、实验方案的设计学案“物质组成”型实验方案的设计1. 定性检测例 门 某混合粉末由Fe2O3> Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成，为检测其成分，取样品进行下列实验（部分产物略去）：litptifz回答下列问题:（1）取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2,无明显变化，说明样品中不含的物质是（填化学式）（2）Z为一种或两种气体: 若Z只为一种气体，试剂 a为饱和NaHCO3溶液，则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是 若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是。（3）向丫溶液中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离

2、子是（填离子符号）。（4）取丫溶液，调pH约为7,加入淀粉-KI溶液和玦。2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 moll时，共转移3 mol电子，该反应的离子方程式是o（5）另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生红色固体，则原样品中所有可能存在的 物质组合是（各组合中的物质用化学式表示）。固体成分检测实验方案设计的一般方法方法一：取少量固体试样一溶于水配成溶液一检测溶液中存在的阴、阳离子一得岀实验结论。方法二：取少量固体试样一在氧气流等中反应一检测所产生的物质（如气体）一得出实验结论。方法三：取少量固体试样一加酸（或碱）溶液产生气体一检测气体产物的成分一得岀实验结论。2

3、. 固体物质组成的定量测定数据测定的常用方法沉淀法先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。测气体体积法对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。测气体质量法ABD将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。滴定法即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。热重法只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热

4、稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。例2 （ 2014-江苏，18）碱式碳酸铝AMg°AI& （OH）c（ CO3）d-xH 2O常用作塑料阻燃剂。（1）碱式碳酸铝镁具有阻燃作用，是由于其受热分解需吸收大量热量和MgaAl/ （ OH） f （CO3） t/-AH 2O中如b、c、d的代数关系式为。（3）为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验： 准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO2 0.560 L （已换算成标准状况下）。 另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率（固体样品的剩余质量 /固体样品的起始质量）X100%随温度的变化如下图所

5、示（样品在270 °时已完全失去结晶水,600 °以上残留固体为金属氧化物的混合物）根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n （ OH）：（ CO）（写 岀计算过程）。固体残留严P37.020200400600 800温度/P“猜想判断”型实验方案的设计猜想型实验题的思维流程<G>认MT.明确实验的日1<A>握出H梅林物嵐闻性欣魏出合理 的貝讹T<O>的方法T0第酉坟證汁 掃作牺1的掃作方於与步井折 僻出站it俄豔实晓琨第拥数揺埔汁好析符出实喘皓论（主要成分为 PbSO4）发例3工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处

6、理后的铅膏生反应：PbS04（s） + COi -（aq） PbCO3（s） + SOr（ aq）?某课题组用PbSC） 4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。（1）上述反应的平衡常数表达式：K= 室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3 NaHCO 3溶液均可实现上述转化，在溶液中PbSO4转化率较大，理由是。 查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3-Pb（OH）2,它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物（不考虑PbSOQ的成分提岀如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为 PbCO3；假设二；假设三：

7、o（4）为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。 定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤（不要求写岀具体操作过程）预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，二 定量研究：取26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得岀结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：22.4>>21.01 ,020040()温度 /"C三、“原理探究”型实验方案的设计控制变量法：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

8、产生的影响，有利于在研究过程中，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。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，否则无法作岀正确判断。思路总结空白实验：实验变量一壁簪反应变量 （对照组）1设计实验：操纵实验控制无关检测反应 r.立|对照分析-京结（实验组）变量 变量变量J论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

9、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玦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

10、角度设计实验，找出规律。例4玦。2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。（1）某小组拟在同浓度 Fe3+的催化下，探究 H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2> 0.1 mol丄_1Fe2 （ SO4）3>蒸馅水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。 写岀本实验H202分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：。 设计实验方案：在不同 H2O2浓度下，测定（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。E 设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。：.:恒温1水浴槽爪： 参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方

11、案（列岀所选试剂体积、昌敛 ;需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。物理量实验V0.1 mol-L -1Fe2 (SC) 4) 3/mL1a H(CO2) = 22 4Dmor1 = 2-50X 10 2 mo1m(CO2) = 2.50X 10 -2 molX44 g-morAl.10 g2a利用下图（&）和（b）中的信息，按图（c）装置（连接的 A、B瓶中已充有NO?气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比 A瓶中的（填“深”或“浅”），其原因是例 1:答案（1）A1 （2） C+2H2SC）4 （浓）"CC>2 f +2SO2 f +2H2O NO、

12、CO? （3）Fe3+> H +H2O2+FC2(SO4 )(h)(4) 2Fe2+3H 2O2+4r=2Fe(OH) 3 I +2I 2（5）CuO、C 或 CuO、C、Fe2（） 3例2： （1）生成的产物具有阻燃作用2a+3b=c+2d在270? 600 °之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解放岀CO?和H20 m(CO 2)+m(H 2O) = 3.390 gX (0.734 5-0.370 2)=1.235 gm(H 2O) = 1.235 g 1.10 g=0.135 g"(H,O) =1 = 7.50x10 3 mol18 g-mol (OH)= 7.

13、50X 103 molX2=1.50X IO？ mol"(OH ) : n(COr)= (1.50X10 2mol) : (2.50X 10 -2 mol) = 3 : 5例3:答案(1)孚挡日Na2CO3 Na2CO3溶液中的c(COf)大 (3) 全部为 2PbCO3-Pb(OH) 2 为 PbCO3 和 2PbCO3 Pb(OH)2 的混合物实验步骤（不要求写出具体操作过程）预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水 硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立同意，若全部为 PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为 22.3 mg （或：不同意，实验最终得到 固 体的质量与全部为 PbCCh分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的）（本题属于开放性试题，合理答案均可）得到2e lFMS I 2H O