第十章第1讲化学实验热点

第十章化学实验热点第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型实验题典例剖析【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1∶1。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；1mol·L－1硫酸、1mol·L－1硝酸、1mol·L－1盐酸、1mol·L－1NaOH溶液、Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液、蒸馏水。第1讲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___________________________________________。第1讲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：____________________________________________________。第1讲解析本题将选择相应的实验药品、仪器和操作，结合可能的实验现象来探究物质的组成。(1)白色粉末为固态物质，故应用药匙取白色粉末于烧杯中。(2)白色粉末溶解于水后得到无色透明溶液A，说明白色粉末中不存在CuSO4。向无色溶液A中加入稀硝酸时，溶液中有无色气泡产生，说明原白色粉末中含有NH4HCO3。(3)CuSO4、NH4Cl的溶液呈酸性，是由于Cu2＋、NH＋4的水解导致溶液呈酸性，从组成和性质来看，二者属于盐。(4)根据初步探究可知原白色粉末中一定有NH4HCO3，一定没有CuSO4，所以K2SO4、NH4Cl、NaCl三种物质中只能有一第1讲种，需要设计相应的实验方案来确定它们的存在。根据K2SO4、NH4Cl、NaCl的性质差异，首先向溶液B中加入Ba(NO3)2溶液，如有白色沉淀生成，则原白色粉末中有K2SO4存在，则无NH4Cl、NaCl；如没有白色沉淀生成，则原白色粉末中无K2SO4，则原白色粉末中含有NH4Cl或NaCl。再根据NH4Cl固体受热易分解生成NH3和HCl、NaCl热稳定性好的性质可设计出实验方案。(5)探究过程中NH4HCO3与HNO3及Ba(NO3)2溶液与K2SO4溶液发生的反应是离子反应，据此可写出相应的离子方程式。第1讲答案(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＋、NH＋4的水解导致溶液呈酸性第1讲(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)HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O、SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓第1讲解题策略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：第1讲①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。②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。③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：①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。溶解性溶液颜色第1讲②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HOOC－COOH――→浓硫酸△CO2↑＋CO↑＋H2O(g)中CO的检测。③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。④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。⑤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。第1讲热点精练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)。第1讲【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第1讲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，向其中加入过量的CaCl2溶液出现白色沉淀方案2②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(此处不要求填写)第1讲【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：_______________________________。第1讲答案假设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2①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2②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)4Na＋3CO2=====点燃2Na2CO3＋C(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)第1讲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。Ⅰ【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。第1讲Ⅱ【实验探究】(1)将所得气体通入如下装置第1讲证明猜想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)__________________________________________。第1讲答案Ⅰ猜想2：H2猜想3：SO2和H2Ⅱ(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)2Fe＋6H2SO4=====△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O(4)Na2SO4、Na2SO3、NaOH、O2(其他合理答案也得分)第1讲热点二有关物质性质的评价与探究型实验题典例剖析【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】①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？②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？③CuO有氧化性，能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？第1讲【实验方案】(1)解决问题①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②的实验步骤和现象如下：取98gCu(OH)2固体，加热至80～100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃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72g，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。第1讲(3)为解决问题③，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。第1讲【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。第1讲【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?第1讲解析(1)Al(OH)3能溶于强酸、强碱，具有两性，所以探究Cu(OH)2是否也具有两性，观察Cu(OH)2是否能溶于HCl、NaOH溶液即可，如果Cu(OH)2都能溶解，说明Cu(OH)2具有两性。第1讲(2)Cu(OH)2加热到80～100℃发生的反应为Cu(OH)2===CuO＋H2O98g80g由CuO生成A时，质量减少8g，减少的应是O2的质量，其物质的量为0.25mol，即4molCuO生成1molO2，所以A物质中Cu与O的原子个数比为4∶2＝2∶1，A的化学式为Cu2O，反应方程式为4CuO=========1000℃以上2Cu2O＋O2，在此条件下，＋2价的Cu生成＋1价的铜，即在高温条件下，＋1价的Cu比＋2价的Cu稳定；向Cu2O中加入稀硫酸，得到蓝色溶液，应含有Cu2＋，红色固体应为Cu，即在酸性条件下发生反应Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，所以在酸性条件下，＋2价的Cu比＋1价的铜稳定。第1讲(3)根据实验现象可判断红色物质为Cu，无污染的气体为N2，化学方程式为3CuO＋2NH3=====△3Cu＋N2＋3H2O，铜元素的化合价降低，CuO能被NH3还原。第1讲答案【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。第1讲解题策略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