创新设计2015届高考化学广东专用一轮总复习配套课件专题课堂十一探究型实验与工艺流程分析

专题课堂十一探究型实验与工艺流程分析1．探究型实验的常见类型(1)对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。如：考点一探究型实验[要点突破]①常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。②常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。③熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。(2)物质性质的探究①在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，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。②无机物、有机物性质的探究，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。脱离元素化合物知识，独立看待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，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。2．探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：提出问题→提出猜想→设计验证方案→观察实验现象→得出结论(1)提出问题要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。(2)提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。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。(3)设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，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，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。(4)观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。【示例1】(2013·四川理综，9)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。Ⅰ.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。[典例示范](1)请完成下表：操作现象结论取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡①存在Fe3＋取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入②，振荡③存在Fe2＋【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋Ⅱ.AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。(2)装置B的作用是________________。(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是________________________________________________。(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：i.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是____(填实验编号)。【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________________。思维启迪(1)掌握Fe2＋和Fe3＋的检验方法。(2)分析可能发生的反应及各装置的作用。(3)根据信息及假设，利用实验验证，得到结论。解析(1)Fe3＋遇KSCN显血红色；铁氰化钾与Fe2＋显特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀。(2)AgNO3加热分解生成的红棕色气体为NO2，易溶于水，所以B的作用为安全瓶，由于两侧的导管较短，故不可能倒吸到A中。(3)使带火星的木条复燃的气体为O2。(4)根据信息，Ag2O可溶于氨水，由实验a知，黑色固体不溶，则得出黑色固体为ⅰ(Ag)，而不是ⅱ和ⅲ。由实验b知，有气体生成，则一定含有Ag，故不能判断出黑色固体成分。综上，AgNO3热分解的产物有NO2、O2和Ag。答案(1)溶液变红K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀(2)安全瓶(防倒吸)(3)用玻璃片盖住集气瓶口并取出，正放在桌面上，然后将带余烬的木条伸入集气瓶，若复燃证明是O2(4)bAg、NO2、O2【示例2】(2013·重庆，9)某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)(1)MgCO3的分解产物为________________。(2)装置C的作用是________________，处理尾气的方法为________。(3)将研究小组分为两组，按如图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用产物进行以下实验。步骤操作甲组现象乙组现象1取黑色粉末加入稀盐酸溶解，无气泡溶解，有气泡2取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6溶液]蓝色沉淀蓝色沉淀3取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液变红无现象4向步骤3溶液中滴加新制氯水红色褪去先变红，后褪色①乙组得到的黑色粉末是________。②甲组步骤1中反应的离子方程式为________。③乙组步骤4中，溶液变红的原因为________________________；溶液褪色可能的原因及其验证方法为________________。④从实验安全考虑，如图装置还可采取的改进措施是________________。解析(1)MgCO3分解生成MgO和CO2。(2)该实验的目的是探究温度对CO还原Fe2O3的影响，可以推断，MgCO3分解生成的CO2进入装有Zn粉的硬质玻管反应生成CO，装置C将没有参加反应的CO2除去，以免干扰CO还原Fe2O3的反应产物的检验，装有无水CaCl2的U形管干燥CO；CO有毒，没有参加反应的CO不能直接排到空气中，应该用点燃或接一个气球等方法处理，以免造成空气污染。(3)先分析甲组所做实验。由步骤1的实验现象，可知甲组得到的粉末中不含Fe粉；由步骤2的实验现象可知，步骤1所得溶液中含有Fe2＋；由步骤3的实验现象，说明步骤1所得溶液中还含有Fe3＋。至此，可知甲组所得黑色粉末与稀盐酸反应，得到的是Fe2＋和Fe3＋的混合溶液，说明甲组所得黑色粉末是Fe3O4，Fe3O4与稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。再分析乙组所做实验。由步骤1，乙组取黑色粉末加入稀盐酸，粉末溶解，且有气泡产生，可知乙组得到的黑色粉末中一定含有Fe粉；由步骤2的实验现象可知，步骤1所得溶液中含有Fe2＋；由步骤3的实验现象，说明步骤1所得溶液中不含有Fe3＋；由步骤4的实验现象，Fe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋遇SCN－显红色，后溶液红色褪去，可能因为SCN－被Cl2氧化，可向褪色后的溶液中再滴加足量KSCN溶液，若溶液呈红色，说明之前溶液褪色的原因是SCN－被Cl2氧化。综上所述，乙组得到的黑色粉末是Fe粉。从实验安全的角度考虑，可在装置B、C之间添加一个安全装置或装置E，以防止因发生倒吸而导致实验失败。答案(1)MgO、CO2(2)除去CO2点燃(3)①Fe②Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O③Fe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋遇SCN－显红色假设SCN－被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出现红色，则假设成立(答案合理即可)④在装置B、C之间添加装置E，以防倒吸(答案合理即可)1．(2013·揭阳模拟)某学习小组在通过反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O研究反应速率的影响因素后，对Na2S2O3产生了兴趣，查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠，俗称海波，可视为一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子。该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质，并通过实验验证自己的预测。[应用体验][提出假设](1)部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似，化学性质也相似，因此室温时Na2S2O3溶液的pH________7(填“”、“”或“＝”)。(2)部分学生由S元素化合价推测Na2S2O3与SO2性质相似，均具有较强的________。[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(填写表中空格)。实验操作实验现象现象解释(用离子方程式表示)探究①(3)________溶液pH＝8(4)________探究②向新制氯水(pH2)中滴加少量Na2S2O3溶液氯水颜色变浅(5)________[实验结论](6)探究①：________________________________________。(7)探究②：________________________________________。[问题讨论](8)甲同学向“探究②”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，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___________________。(9)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________________________________________。解析(1)由学生认为Na2S2O3的化学性质与Na2SO4的性质(强酸强碱盐，溶液呈中性)相似，可推知室温时Na2S2O3溶液呈中性，则pH＝7。(2)由SO2具有还原性可知Na2S2O3(S为＋2价)也有较强的还原性。(3)由实验现象可知探究①是为了探究溶液的酸碱性，验证假设(1)，故其操作是利用pH试纸来检验Na2S2O3溶液的酸碱性。(4)由实验现象可知Na2S2O3溶液呈碱性(说明其是强碱弱酸盐)，其原因应是S2O2－3水解。(5)向氯水(具有强氧化性)中滴加Na2S2O3溶液，目的是验证Na2S2O3是否具有还原性，由实验现象可知Cl2被还原，说明Na2S2O3具有还原性，利用得失电子守恒可知反应的离子方程式为S2O2－3＋4Cl2＋5H2O===2SO2－4＋8Cl－＋10H＋。(8)甲同学是通过观察有无AgCl沉淀生成来判断Na2S2O3是否被氯水氧化，有则说明Cl2被还原为Cl－，从而证明氯水将Na2S2O3氧化。该方案不正确，因为即使不发生氧化还原反应，过量的氯水中也含有Cl－，Cl－会与AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀。(9)可通过验证Na2S2O3溶液与氯水反应后的溶液中是否含有SO2－4来说明Na2S2O3是否被氯水氧化。答案(1)＝(2)还原性(3)用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在一小块pH试纸中部，待变色后，将试纸颜色与标准比色卡对照(4)S2O2－3＋H2OHS2O－3＋OH－(5)S2O2－3＋4Cl2＋5H2O===2SO2－4＋8Cl－＋10H＋(6)Na2S2O3水溶液呈碱性(7)Na2S2O3具有还原性(8)不正确，因氯水过量，氯水中含有Cl－，会生成AgCl沉淀(9)取少量反应后的溶液，向其中滴入氯化钡溶液，若观察到有白色沉淀产生，则说明Na2S2O3能被氯水氧化2．(2013·北京理综，28)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：操作现象取4g漂粉精固体，加入100mL水部分固体溶解，溶液略有颜色过滤，测漂粉精溶液的pHpH试纸先变蓝(约为12)，后褪色ⅰ.液面上方出现白雾；ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是____________。(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是__________________________________________________。(3)向水中持续通入SO2，未观察到白雾。推测现象i的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；b.用酸化的AgNO3溶