2019-2020年高考化学一轮复习 专题11.5 探究性化学实验讲案（含解析）.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 专题11.5 探究性化学实验讲案（含解析）复习目标：1、 掌握探究型实验题的题型，解题思路与方法。基础知识回顾：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。虽然探究性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：（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。【典型例题1】【xx安徽理综，28】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理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)CO(aq)PbCO3(s)SO(aq)。某课题组用PbSO4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_。（2）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和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在_溶液中PbSO4转化率较大，理由是_。（3）查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(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PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：_；假设三：_。（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(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，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出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：_。【答案】（1）(或)（2）Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO)大（3）全部为2PbCO3Pb(OH)2PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2（4）实验步骤(不要求写具体操作过程)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【典型例题2】【广东省“十二校”xx学年度高三第2次联考】.（17分）某研究小组对“Br2和I2能否将Fe2+氧化为Fe3+”这一课题进行实验和探究。请你完成相关问题的回答。(1)提出合理的假设假设1： Br2和I2都可以将Fe2+氧化为Fe3+；假设2： Br2和I2都不能将Fe2+氧化为Fe3+；假设3：（2）实验验证在大试管中加适量铁粉，加入10 mL 稀硫酸，振荡试管，充分反应后，铁粉有剩余，将所得的FeSO4溶液稀释到200mL，备用。实验：向试管1中加入2 mL浅绿色的 FeSO4溶液，再滴加少量红棕色的溴水，振荡试管，溶液为黄色；实验：向试管2中加入2 mL浅绿色的 FeSO4溶液，再滴加少量棕黄色的碘水，振荡试管，溶液为黄色。（3）对实验现象的分析与讨论甲同学认为实验的现象说明溴水能将Fe2+氧化，离子方程式为 。乙同学认为应该补充实验，才能得出甲的结论。乙的实验操作以及预期现象是 。该小组同学对实验中溶液呈黄色的原因展开了讨论：可能1：碘水与 FeSO4溶液不反应，黄色是碘水稀释后的颜色。可能2： 。丙同学和丁同学分别设计了以下实验方案以确定可能的原因。丙方案：向试管2所得溶液中继续加入0.5mLCCl4，充分振荡，静置一段时间后。取出上层溶液，滴加几滴KSCN 溶液；丁方案：向试管2所得溶液中继续加入加入0.5mL乙酸乙酯，充分振荡，静置一段时间后。取出下层溶液，滴加几滴KSCN 溶液；你认为 方案为最佳方案，理由是 。（4）拓展延伸为准确测定此实验所用的FeSO4溶液的浓度，某同学补充了以下实验：滴定：量取20.00mL稀释后得到的溶液于锥形瓶中，将0.0200mol/LKMnO4标准溶液装入50mL 中，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗KMnO4溶液V mL。计算：此实验中所用的FeSO4溶液的物质的量浓度= mol/L（要求只列出算式，不需运算）。（已知反应式：Fe2+ + MnO4 +H+ Fe3+ + Mn2+ + H2O，未配平)【典型例题3】【广东省潮州市xx届高三第二次模拟考试】（16分）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。 . 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。可选用试剂：KSCN溶液、NaOH溶液、氯水、KMnO4溶液。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 ，振荡 存在Fe3+取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入12滴KMnO4溶液，振荡 存在Fe2+【实验结论】Fe的氧化产物为存在Fe2+和Fe3+ . 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。当反应结束以后，试管中残留固体为黑色。.装置B的作用是 。 经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是 。 【查阅资料】Ag2O和粉末的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。 【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是：Ag；Ag2O；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，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，得出AgNO3固体受热分解的方程式为 。 【实验拓展】取2.0g AgNO3样品充分受热分解，共收集到标况下气体的体积为336mL，则样品中AgNO3的百分含量为 。【典型例题4】MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。（1）欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1 gcm3)配制浓度为3%的H2O2溶液(密度近似为1 gcm3)100 mL。简述其配制方法：_。（2）该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是_。A把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红B把MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红C把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成D把MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成（3）该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298 K，设计如下对比实验：实验酸或碱现象A1滴0.2 molL1 NaOH溶液不变色B1滴水缓慢变浅棕褐色C1滴0.1 molL1硫酸迅速变棕褐色从上述对比实验中，可以得出的结论是_。写出在酸性条件下，MnO2氧化I的离子方程式_。（4）利用二氧化锰的氧化性，让其与浓盐酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是_(填序号)。考点详析：考点一：规律探究与变量控制控制变量法：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产生的影响，以利于在研究过程中，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，否则无法作出正确判断。2、规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探索也是中学化学实验探索的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，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H2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角度设计实验，找出规律。【典型例题5】【广东省顺德区xx届高三教学质量检测】（16分）某校高三同学高考前重做以下两个课本实验，请你回答实验过程中的相关问题：反应Cl2ClO2（1）铝热反应实验：取磁性氧化铁粉按课本中的实验装置（如图）进行铝热反应，将反应后所得“铁块”溶于盐酸，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色。出现这种现象的原因，除了因“铁块”中可能混有没反应完的磁性氧化铁外，还有一种可能原因是 。 若要证明反应所得“铁块”中含有金属铝，可用 （填化学式）溶液，所发生反应的离子方程式为 。（2）化学反应速率影响因素的探究实验： KI在经酸化的溶液中被空气氧化的反应式为：4H+ + 4I-+ O2 = 2I2 + 2H2O。该反应的速率受温度、酸度、溶剂、试剂浓度等影响，可用淀粉与碘的显色反应来观测该反应的速率。已知，淀粉与碘的显色反应在温度升高时灵敏度会降低，高于75则不能显色；淀粉浓度越高显色越灵敏、颜色也越深。实验小组拟用0.8 molL-1 KI溶液、0.1 molL-1H2SO4溶液、淀粉溶液等来探究温度、酸度对上述反应速率的影响，他们做了AC三组实验，部分实验数据如下表：编号温度/H2SO4体积/mLKI溶液体积/mLH2O体积/mL淀粉溶液/ mL出现蓝色时间 /sA39105515BTB10551没出现蓝色C51055139Dt为确保A组实验在39下进行，应采用的控温操作方法是 。AC三组实验时，都加入了5mL水，其目的是 。B组实验中“没出现蓝色”，原因是 。请你为小组设计D组实验方案（在表格空白处填入你设计的5个数据），以帮助小组完成探究目标。按你设计的实验数据，请你预测一个t值，并写出与你预测相对应的探究实验结论 。【典型例题6】【xx课标全国卷，28】某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有_；（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_；（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_；（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)；（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。 实验混合溶液ABCDEF4 molL1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。反应一段时间后，实验A中的金属呈_色，实验E中的金属呈_色；该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。