2019届高考化学一轮复习 第30讲 探究性综合实验题课件.ppt

第十章化学实验综合题型 考纲要求 1 了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法 2 掌握常见气体的实验室制法 包括所用试剂 反应原理 仪器和收集方法 3 掌握常见物质检验 分离和提纯的方法 掌握溶液的配制方法 4 根据化学实验的目的和要求 能做到 1 设计实验方案 2 正确选用实验装置 3 掌握控制实验条件的方法 4 预测或描述实验现象 分析或处理实验数据 得出合理结论 5 评价或改进实验方案 5 以上各部分知识与技能的综合应用 第30讲探究性综合实验题 题型一物质成分 性质探究型实验题 题型概述阐明题型明确特点 1 物质成分的探究同一化学反应 可能会由于条件的不同 反应物用量不同等生成不同的产物 或生成几种产物的混合物 通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质 对这些物质逐一利用学过的物质检验 鉴别等实验方法进行检验来确定究竟含有哪些成分 这就是物质成分的探究 2 物质性质的探究 1 性质实验探究的角度与方法物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容 设计实验探究时 要求原理准确 步骤简便 现象明显 结论易得 且不对环境造成污染 中学化学性质实验探究的主要角度有 物质氧化性 还原性的判断 如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中 通过KMnO4溶液是否褪色来说明 物质氧化性强弱 还原性强弱的判断 如探究Fe3 的氧化性强于I2时 可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应 通过溶液是否变蓝色来说明Fe3 的氧化性大于I2 同周期 同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性 非金属性的强弱实验来完成 如通过Mg Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al 电解质强弱的判断 如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液 测pH 若pH 7 则说明HA为弱酸 物质酸性强弱的判断 如探究碳酸和硅酸的酸性强弱 可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理 将CO2气体通入Na2SiO3溶液 看是否有白色胶状沉淀生成来判断 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以及是否与空气接触 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 2 物质实验探究设计需要注意的问题 有水蒸气生成时 先检验水蒸气再检验其他成分 对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰 如CO的检验 要先检测CO中是否含有CO2 如果有CO2 先除去CO2后才能对CO实施转化 最后再检测转化生成的CO2 若试题只给出部分药品和装置 则应给出必要的补充 若给出多余的试剂品种 则应进行筛选 注重答题的规范性 有些题目要求指出试剂的名称 如无水硫酸铜 澄清石灰水 酸性高锰酸钾溶液 饱和NaHCO3溶液等 题组演练精挑细选练透练全 考向一物质成分的探究1 化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究 查得资料 该牙膏摩擦剂由碳酸钙 氢氧化铝组成 牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生 摩擦剂中氢氧化铝的定性检验取适量牙膏样品 加水充分搅拌 过滤 1 往滤渣中加入过量NaOH溶液 过滤 氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是 2 往 1 所得滤液中先通入过量二氧化碳 再加入过量稀盐酸 观察到的现象是 答案 2 通入CO2气体有白色沉淀生成 加盐酸有气体产生 沉淀溶解 牙膏样品中碳酸钙的定量测定利用如图所示装置 图中夹持仪器略去 进行实验 充分反应后 测定C中生成的BaCO3沉淀质量 以确定碳酸钙的质量分数 依据实验过程回答下列问题 3 实验过程中需持续缓缓通入空气 其作用除了可搅拌B C中的反应物外 还有 答案 3 把生成的CO2全部排入C中 使之完全被Ba OH 2溶液吸收 解析 3 空气可以将系统内部的CO2全部排到C中 从而使CO2全部被Ba OH 2溶液吸收 4 C中反应生成BaCO3的化学方程式是 5 下列各项措施中 不能提高测定准确度的是 填标号 a 在加入盐酸之前 应排净装置内的CO2气体b 滴加盐酸不宜过快c 在A B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d 在B C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置 5 cd 5 如果不排净装置中CO2 则CO2会与Ba OH 2反应 使测得m BaCO3 增大 测定结果偏高 滴加盐酸过快会导致CO2产生过快不利于CO2的充分吸收 浓H2SO4只吸水对CO2无影响 增添饱和碳酸氢钠后 HCl g 会与之反应生成CO2 使测定结果偏高 综上所述 c d不能提高测定准确度 6 实验中准确称取8 00g样品三份 进行三次测定 测得BaCO3平均质量为3 94g 则样品中碳酸钙的质量分数为 7 有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量 只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差 一样可以确定碳酸钙的质量分数 实验证明按此方法测定的结果明显偏高 原因是 7 生成的CO2气体混有的HCl 水蒸气等会进入C中 使测得的CO2质量偏大从而导致CaCO3的质量分数偏大 答案 6 25 7 B中的水蒸气 氯化氢气体等进入装置C中 或其他合理答案 实验 是探究温度对生成物的影响 是探究KOH溶液的浓度对生成物的影响 请在表中相应空格内填入相应数据 解析 1 实验 是探究温度对生成物的影响 则KOH溶液的浓度必须保持不变 为1 0mol L 1 是探究KOH溶液的浓度对生成物的影响 则温度必须保持不变 为90 答案 1 2 兴趣小组设计实验对上述反应中生成的盐的成分进行探究 他们提出如下假设 请你根据氧化还原反应的规律 完成假设二和假设三 假设一 生成的盐是K2S和K2SO3 假设二 生成的盐是 假设三 生成的盐是 解析 2 根据题给信息 假设一为生成的盐是K2S和K2SO3 则根据氧化还原反应的规律 假设二为生成的盐是K2S和K2SO4 假设三为生成的盐是K2S K2SO4和K2SO3 答案 2 K2S和K2SO4K2S K2SO4和K2SO3 3 请你设计实验验证上述假设一 完成下表中内容 除了硫粉与热的KOH溶液的反应液之外 可供选择的药品有稀硝酸 稀盐酸等 答案 3 4 兴趣小组通过改变硫粉的质量 得出生成钾盐的质量与硫粉质量的变化关系如图所示 有人据此得出结论 生成的盐一定是K2S和K2SO3的混合物 请你根据计算结果指出该结论是否正确 5 请分析上述反应中有K2SO4生成的可能原因是 解析 4 3 2g硫粉完全反应 无论生成K2S和K2SO3的混合物 K2S和K2SO4的混合物还是K2S K2SO4和K2SO3的混合物 其质量均为12 6g 所以生成的盐一定是K2S和K2SO3的混合物是不正确的 5 K2SO3不稳定 容易被空气中的氧气氧化成K2SO4 答案 4 不正确 3 2g硫粉完全反应 无论生成K2S和K2SO3的混合物 K2S和K2SO4的混合物还是K2S K2SO4和K2SO3的混合物 其质量均为12 6g 5 生成的K2SO3被空气中氧气氧化为K2SO4 练后归纳 物质的检验 鉴别方法及答题规范1 物质检验的原则一看 颜色 状态 二嗅 气味 三实验 加试剂 2 固体成分检测方法可归纳为三类 1 取少量固体试样 溶于水配成溶液 检测溶液中存在的阴 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 加酸 或碱 溶液产生气体 检测气体产物的成分 得出实验结论 3 根据气体性质特点 常见气体的检验方法可归纳为四类 2 试纸检验 如Cl2能使湿润KI 淀粉试纸变蓝 NH3能使湿润红色石蕊试纸变蓝 3 溶液检验 如澄清石灰水 品红溶液检验CO2 SO2 4 点燃法 如O2 H2 CH4的检验 4 物质的鉴别常以简答题形式进行考查 回答时注意 1 不许原瓶操作 鉴别的目的是为了以后的使用 若原瓶操作 会造成原试剂被污染 所以要有 各取少许 字样 2 用词要准确科学 结论的得出来自实验现象 在加入试剂之前 该物质是未知的 叙述时不可出现 取 试剂加入 物质 的字样 考向二物质性质的探究3 2017 山东潍坊二模 肼 N2H4 是一种高能燃料 在生产和研究中用途广泛 化学小组同学在实验室中用过量NH3和NaClO溶液反应制取N2H4 液 并探究其性质 回答下列问题 1 肼的制备 用上图装置制取肼 其连接顺序为 按气流方向 用小写字母表示 装置A中发生反应的化学方程式为 装置D的作用是 解析 1 用过量NH3和NaClO溶液反应制取N2H4 液 根据氨气性质及装置情况 先用C装置制备氨气 再通过D装置安全瓶 再让氨气进入A装置与次氯酸钠溶液反应 最后尾气处理为B装置 正确连接顺序为defabc ef顺序可互换 答案 1 defabc ef顺序可互换 2 探究 N2H4和AgNO3溶液的反应将制得的肼分离提纯后 进行如下实验 证明黑色沉淀已洗涤干净的操作是 查阅资料 N2H4水溶液的碱性弱于氨水 N2H4有强还原性 AgOH在溶液中不稳定易分解生成Ag2O Ag2O和粉末状的Ag均为黑色 Ag2O可溶于氨水 提出假设 假设1 黑色固体可能是Ag 假设2 黑色固体可能是 假设3 黑色固体可能是Ag和Ag2O 实验验证 该同学基于上述假设 设计如下方案 进行实验 请完成下表中的空白部分 根据实验现象 假设1成立 则N2H4与AgNO3溶液反应的离子方程式为 解析 1 Na2SO4溶液pH 7 类推Na2S2O3溶液pH 7 2 Na2S2O3中S元素为 2价 SO2具有较强还原性 则Na2S2O3也可能有较强还原性 答案 1 2 还原性 实验探究 取适量Na2S2O3晶体 溶于水中制成Na2S2O3溶液 进行如表探究 填写表中空格 解析 3 根据现象 这里是测定Na2S2O3溶液的pH 答案 3 用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部 将试纸颜色与标准比色卡对照 6 探究 7 探究 解析 6 Na2S2O3水溶液呈碱性 7 Na2S2O3具有还原性 答案 6 Na2S2O3水溶液呈碱性 7 Na2S2O3具有还原性 问题讨论 8 甲同学向 探究 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 8 因为氯水中也存在Cl 不能通过Cl 的检验确定氧化还原反应的发生 答案 8 不正确 因氯水中含有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 题型二反应规律 原理探究型实验题 题型概述阐明题型明确特点 对于学过的反应规律 化学反应原理通过实验进行探究验证 在进行试题分析时 需要结合所学的知识规律 把掌握的化学反应原理落实到各种实验装置 实验现象上 主要的探究类型包括 1 元素金属性 非金属性的比较 2 物质氧化性 还原性的比较 3 影响化学反应速率 化学平衡的因素的探究 4 金属腐蚀与防护的探究 题组演练精挑细选练透练全 考向一反应规律探究型1 2017 安徽江南十校联考 某化学学习小组为探究Cl2 Br2 I2 Fe3 的氧化性强弱 设计了如下实验装置 装置中盛有的药品依次是C 饱和食盐水 D 1 0mol LFeI2 淀粉 KSCN混合溶液 E 1 0mol LFeBr2 KSCN CCl4混合物 1 加入药品前必须要进行的操作是 其方法是 2 F中加入的药品是 其作用是 实验过程如下 加入全部药品后 连接好装置 打开分液漏斗上口的塞子和活塞a 向烧瓶中加入适量的浓盐酸 关闭活塞a 点燃酒精灯 观察实验现象 解析 1 加入药品前必须要进行的操作是检查装置气密性 根据装置特点可知检验气密性的实验操作是关闭分液漏斗活塞 将末端导管口置于水中 微热烧瓶 导管口有气泡产生 停止微热 冷却后导气管末端形成一段水柱 且保持一段时间不下降 说明装置不漏气 2 氯气有毒 需要进行尾气处理 则F中加入的药品是氢氧化钠溶液 其作用是吸收尾气中的氯气 防止污染空气 答案 1 检查装置气密性关闭分液漏斗活塞 将末端导管口置于水中 微热烧瓶 若导管口有气泡产生 停止微热 冷却后导气管末端形成一段水柱 且保持一段时间不下降 说明气密性良好 2 氢氧化钠溶液吸收尾气中的氯气 防止污染空气 3 若观察到D中溶液先由浅绿色变为色 即可证明Fe3 氧化性比I2强 答案 3 蓝 解析 3 I 还原性强于Fe2 氯气首先氧化I 碘遇淀粉显蓝色 因此若观察到D中溶液先由浅绿色变为蓝色 即可证明Fe3 氧化性比I2强 4 若现察到E中上层液体先变红色 一段时向后下层液体再变橙色 则证明 填化学式 下同 的氧化性比强 因忙于观察和记录 没有及时停止反应 D E中均发生了新的变化 D装置中 颜色慢慢褪去 最后变为黄色 E装置中 CCl4层先由无色变为橙色 然后颜色逐渐变成红色 为探究上述实验现象的本质 小组同学查得资料如下 SCN 2的性质与卤素相似 氧化性为Cl2 SCN 2 在水溶液中 氯气可将碘氧化生成 5价的化合物 溴溶于四氯化碳显橙色 氯化溴溶于四氯化碳显红色 卤素互化物 如氯化溴 易与水反应 答案 4 Br2Fe3 解析 4 Fe2 还原性强于Br 氯气首先氧化Fe2 Fe3 遇KSCN溶液显红色 因此若现察到E中上层液体先变红色 一段时向后下层液体再变橙色 则证明Br2的氧化性比Fe3 强 5 D中溶液颜色褪去最终变黄的原因可用离子方程式表示为 6 氯化溴与水反应的化学方程式为 2 导学号96656195资料显示 O2的氧化性随溶液pH的增大逐渐减弱 室温下 某学习小组利用下图装置探究不同条件下KI与O2的反应 实验记录如下 回答下列问题 1 实验 中发生反应的离子方程式是 2 实验 的目的是 2 学习小组探究不同条件下KI与氧气的反应 根据 所加药品 因此实验 的目的是验证Cl 在含有K 的溶液中是否影响KI与O2的反应 2 验证Cl 是否影响KI与O2的反应 3 实验 比实验 溶液颜色深的原因是 为进一步探究KI与O2的反应 用上述装置继续进行实验 对于实验 的现象 甲同学猜想 pH 10时O2不能氧化I 他设计了下列装置进行实验以验证猜想 解析 3 对比实验 和实验 其他条件相同 但盐酸是强酸 醋酸是弱酸 因此盐酸中c H 大于醋酸中c H 即酸性越强 氧气的氧化性越强 答案 3 盐酸是强酸 其他条件相同时 盐酸中c H 较醋酸大 O2的氧化性较强 4 烧杯a中的溶液为 5 实验结果表明此猜想不成立 支持该结论的实验现象是 通入O2后 解析 4 此装置是原电池装置 根据实验目的验证pH 10的KOH溶液中氧气不能氧化I 因此烧杯a中盛放pH 10的KOH溶液 5 猜想不成立 说明发生氧气把I 氧化成I2的反应 存在电子的得失 即电流表指针发生偏转 烧杯b中的溶液逐渐变蓝 答案 4 pH 10的KOH溶液 5 电流表指针偏转 烧杯b中的溶液逐渐变蓝色 7 该小组同学对实验过程进行了整体反思 推测实验 和实验 的现象产生的原因分别可能是 思维建模 探究性实验题的答题模型 考向二反应原理探究型3 某研究性学习小组在网上收集到如下信息 Fe NO3 3溶液可以蚀刻银 制作美丽的银饰 他们对蚀刻银的原因进行了如下探究 实验 制备银镜 并与Fe NO3 3溶液反应 发现银镜溶解 1 下列有关制备银镜过程的说法正确的是 a 边振荡盛有2 的AgNO3溶液的试管 边滴入2 的氨水 至最初的沉淀恰好溶解为止b 将几滴银氨溶液滴入2mL乙醛中c 制备银镜时 用酒精灯的外焰给试管底部加热d 银氨溶液具有较弱的氧化性e 在银氨溶液配制过程中 溶液的pH增大 解析 1 制备银镜时 应将几滴乙醛滴入2mL银氨溶液中 制备银镜时 应用水浴加热 不能直接加热 故b c都错 答案 1 ade 提出假设 假设1 Fe3 具有氧化性 能氧化Ag 假设2 Fe NO3 3溶液显酸性 在此酸性条件下能氧化Ag 设计实验方案 验证假设 2 甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2 验证了假设1成立 请写出Fe3 氧化Ag的离子方程式 答案 3 测定上述实验用的Fe NO3 3溶液的pH 配制相同pH的稀硝酸溶液 将此溶液加入有银镜的试管中 4 导学号96656196某研究性学习小组查阅资料收集到如下信息 铁盐能蚀刻银而用来制作液晶显示器的银线路板 他们对蚀刻银的过程进行了探究 实验1 制备银镜 1 配制银氨溶液 需要的试剂是 并取等量银氨溶液于多支试管中 向银氨溶液中加入等量的葡萄糖溶液 水浴加热 产生银镜 洗净 备用 实验2 溶解银镜 分别向两支试管中加入5mLFe NO3 3 Fe2 SO4 3溶液 解析 1 硝酸银溶液中加氨水 至生成的沉淀恰好溶解可得到银氨溶液 所以配制银氨溶液 需要的试剂是AgNO3溶液 稀氨水 答案 1 AgNO3溶液 稀氨水 2 选用Fe2 SO4 3溶液的浓度为0 05mol L 目的是保证相等 3 从a b中均检出了Fe2 说明Fe3 具有氧化性 a中Fe3 氧化Ag的离子方程式是 解析 2 分别向两支有银镜的试管中加入5mLFe NO3 3 Fe2 SO4 3溶液 保证Fe3 浓度相等的前提下 来判断银镜溶解的速度 答案 2 c Fe3 答案 4 取少量Ag2SO4固体于试管中 加入适量蒸馏水 振荡 静置 取上层清液 滴加Ba NO3 2溶液 出现白色沉淀 6 分析a中白色沉淀的成分 提出假设 假设1 Fe OH 2 假设2 AgNO2 假设3 设计实验方案验证假设1 取少量沉淀置于空气中 未变色 假设1不成立 设计实验方案验证假设2 已知 亚硝酸盐能与酸化的KI溶液反应 解析 6 碘化银是一种黄色沉淀 亚硝酸盐能与酸化的KI溶液反应产生黄色沉淀 亚硝酸具有氧化性 能将I 氧化 含有碘单质的溶液中滴加淀粉溶液后变蓝 或CCl4层显紫色 据此确定白色沉淀是否是亚硝酸银 答案 6 思维建模 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 真题体验感悟考法 明确考向 向硝酸酸化的0 05mol L 1硝酸银溶液 pH 2 中加入过量铁粉 搅拌后静置 烧杯底部有黑色固体 溶液呈黄色 1 检验产物 取出少量黑色固体 洗涤后 填操作和现象 证明黑色固体中含有Ag 取上层清液 滴加K3 Fe CN 6 溶液 产生蓝色沉淀 说明溶液中含有 解析 1 为证明固体中含Ag 先加硝酸加热 使Ag变为Ag 再用Cl 与Ag 生成AgCl白色沉淀的方法证明含Ag 从而间接证明有Ag Fe CN 6 3 与Fe2 结合生成蓝色沉淀 证明含有Fe2 答案 1 加硝酸加热溶解固体 再滴加稀盐酸 产生白色沉淀 Fe2 2 针对 溶液呈黄色 甲认为溶液中有Fe3 乙认为铁粉过量时不可能有Fe3 乙依据的原理是 用离子方程式表示 针对两种观点继续实验 取出上层清液 滴加KSCN溶液 溶液变红 证实了甲的猜测 同时发现有白色沉淀产生 且溶液颜色深浅 沉淀量多少与取样时间有关 对比实验记录如下 资料 Ag 与SCN 生成白色沉淀AgSCN 下列实验 可证实假设a b c不是产生Fe3 的主要原因 实验 可证实假设d成立 实验 向硝酸酸化的溶液 pH 2 中加入过量铁粉 搅拌后静置 不同时间取上层清液滴加KSCN溶液 3min时溶液呈浅红色 30min后溶液几乎无色 实验 装置如图 其中甲溶液是 操作及现象是 3 根据实验现象 结合方程式推测实验 中Fe3 浓度变化的原因