届高三化学二轮复习材料化学实验探究与实验条件控制文档格式.docx
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实验操作
预期现象与结论
步骤1:
步骤2:
步骤3:
[例2]硫代硫酸钠(Na2S2O3)可看成是一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子而形成。
某校化学研究性学习小组运用类比学习的思想,通过实验探究Na2S2O3的化学性质。
请填写以下空白:
【提出问题】Na2S2O3是否与Na2SO4相似具备下列性质呢?
猜想①:
。
猜想②:
溶液呈中性,且不与酸反应。
猜想③:
无还原性,不能被氧化剂氧化。
【实验探究】基于上述猜想②、③,设计实验方案。
请填写下列表格中的
(1)
(2)(3)。
实验现象
或预期实验现象
现象解释
(用离子方程式表示)
猜想②
(1)
溶液pH=8
———
向pH=2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液
(2)
S2O32—+2H+=S↓+SO2↑+H2O
猜想③
向新制氯水(pH<
2)中滴加少量Na2S2O3溶液
氯水颜色变浅
(3)
【实验结论】Na2S2O3能与酸反应,具有还原性,与Na2SO4的化学性质不相似。
【问题讨论】⑴甲同学向探究“猜想③”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
。
⑵请重新设计一个实验方案,证明Na2S2O3被氯水氧化。
该实验方案是
⑵探究化学反应机理(或条件、现象等)
[例3]某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应,从不同角度设计了如下实验方案,并进行实验。
方案一:
先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再滴加盐酸,并不断振荡溶液,同时测定混合溶液的pH,如果测得的pH逐渐变小且小于7,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
⑴用pH试纸测定溶液的pH时,正确的操作是:
⑵简述强调“测得的pH小于7”的理由:
方案二:
先在NaOH溶液中滴加几滴酚酞溶液,溶液显红色,然后再滴加盐酸,可观察到红色逐渐消失,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
该组同学在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液时,发现了一个意外现象:
氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液变成了红色,过了一会儿红色就消失了。
该小组对这种意外现象的原因作了如下猜想:
①可能是酚酞溶液与空气中的氧气反应,使红色消失;
②可能是氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应,使红色消失。
⑴为验证猜想①,该组同学将配制的氢氧化钠溶液加热,并在液面上方滴一些植物油,然后在冷却后的溶液中滴入酚酞溶液。
实验中“加热”和“滴入植物油”目的是。
实验结果表明酚酞溶液红色消失与空气中的氧气无关。
⑵为验证猜想②,该组同学做了如下实验:
取了一定量的Na2CO3溶液,在其中滴入酚酞溶液,发现溶液也呈现红色。
请用离子方程式解释这一现象产生的原因:
由此说明酚酞溶液红色消失与空气中的二氧化碳无关。
⑶该小组同学通过查阅资料得知:
当氢氧化钠溶液浓度大于2mol/L时,就会出现上述意外现象。
请设计实验证明该方案中取用的NaOH溶液浓度过大:
方案三:
化学反应中通常伴随有能量的变化,可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。
如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明发生了化学反应。
该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10mL混合,用温度计测定室温下混合前后温度的变化,并记录了每次混合前后温度的升高值△t(如下表)。
编号
盐酸
NaOH溶液
△t/℃
1
3.65﹪
2.00﹪
3.5
2
4.00﹪
x
3
7.30﹪
8.00﹪
14
⑴表中x=。
⑵某同学在没使用温度计的情况下,通过右图所示装置完成了实验。
则该同学根据 (填实验现象)判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应。
[例4]同学们利用右图装置探究SO2与Na2O2的反应。
⑴同学们认为该反应类似CO2与Na2O2的反应有氧气生成,当通入气体后,如果把带火星的木条伸到导管口,预期现象为带火星的木条复燃。
可是,当他们把带火星的木条伸到导管口后,木条并没有复燃,你分析其原因是,改进的方法是。
⑵反应完毕后,硬质玻璃管中的固体变为白色。
大家认为固体成分有多种可能:
假设Ⅰ:
全部为Na2SO3;
假设Ⅱ:
为Na2SO3和Na2O2的混合物;
假设Ⅲ:
;
假设Ⅳ:
为Na2SO3和Na2SO4的混合物;
假设Ⅴ:
为Na2O2和Na2SO4的混合物。
假设Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的共同理由是。
⑶现有下列实验用品:
几支试管、带胶塞的导管(单孔)、滴管、药匙、品红溶液、蒸馏水、Ba(NO3)2溶液、BaCl2溶液、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸,请你从中选出合适的用品对“假设Ⅳ”进行验证,完成下表(可以不填满):
实验步骤编号
预期现象和结论
①
,用药匙取少量白色固体于试管中。
②
向①的试管中加入,塞紧带导管的胶塞,并将导管。
③
④
⑶探究物质的组成、测量物质的含量
[例5]某溶液中可能含有SO32-、SO42-、HCO3-三种离子中的两种或三种。
为探究其组成,小明取出两份相同的样品溶液于试管中,向一份中加入过量的盐酸,产生无色气泡;
向另一份中滴加过量的氯化钡溶液,产生白色沉淀。
请设计合理实验,在小明实验的基础上做进一步的实验,对小明的实验给出结论。
仅限选择的仪器、用品和试剂:
烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、量筒、集气瓶、铁架台、漏斗、滤纸、酒精灯、带单孔胶塞的导管;
lmol/L硫酸;
2mol/L盐酸;
2mol/L硝酸、;
lmol/L氯化钡、澄清石灰水、品红溶液、蒸馏水。
完成下列探究过程:
⑴提出假设:
假设l:
溶液中存在SO32-、SO42-;
假设2:
;
假设3:
;
假设4:
溶液中存在SO32-、SO42-、HCO3-.
⑵基于假设4,设计出实验方案,将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中。
[提示]可不填满,也可增加步骤。
步骤编号
……
[例6]某研究性学习小组的同学拟分析某市空气的质量情况,测定该市空气中SO2的含量并制定下列研究方案:
Ⅰ.资料表明,SO2具有较强的还原性,能与酸性KMnO4溶液(紫色,其还原产物Mn2+在水溶液中接近无色)发生反应:
5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+。
Ⅱ.设计实验方案:
利用SO2使品红溶液褪色作定性分析,其原理为;
利用SO2的还原性,使SO2和已知浓度及体积的酸性KMnO4溶液反应进行定量分析。
Ⅲ.选择分析地点:
某工业区、某公园、某居民小区、某商业区、某交通枢纽。
Ⅳ.选择分析时间:
晴天、风速较小时;
晴天、风速较大时;
雨前;
雨后。
Ⅴ.对测定的结果进行初步分析并向相关单位提出建议。
请你参与该研究性学习小组的活动并发表你的见解:
⑴该小组的同学拟用下列装置通过方案二定量分析空气中SO2的含量:
①通入空气前应进行的实验操作是;
②当看到实验的现象为时,应停止通空气;
③实验过程中需测量并记录的数据:
⑵右图是该小组同学根据实验测得的
县城不同地区空气中SO2含量:
1工厂区、交通枢纽SO2含量明
显高于其他地区的原因是:
;
②请你向当地有关部门提出一条减少厂区SO2排放的建议;
⑶下表是该小组同学测得的不同天气
情况下的县城空气中SO2的平均含量。
请你分析雨后或风速较大时SO2平均含量较低的原因:
①:
②:
天气情况
平均风速(m/s)
空气中SO2的平均含量(mg/L)
雨前
2.0
0.03
雨后
2.2
0.01
晴
23
0.015
0.9
⑷探究化学实验中的反常现象
[例7]某学生在学习中发现把酚酞滴入碱溶液中出现了这样三种情况:
⑴红色很快(半分钟内)消失;
⑵红色过一段时间后消失;
⑶红色永不消失。
为了进一步研究此实验“反常”的原因,该学生为主的研究性学习小组进行了下列实验:
将2.0mol/L、1.0mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L、0.1mol/L、0.01mol/L等六种NaOH溶液各5ml于6个试管中,分别滴入1~2滴酚酞试液,实验结果于下表:
时间NaOH
(min)
颜色变化
(目测)
2.0
mol/L
1.0
0.5
0.25
0.1
0.01
明显变色
立即
0.5
6
18
颜色不变
褪成无色
2.5
分析实验数据回答下列问题:
⑴实验证明,,生成的红色酚酞才是稳定的。
⑵取5ml0.01mol/L的NaOH-酚酞红色溶液,滴加1~2滴试剂H2O2,溶液红色很快消失。
在该溶液中滴入稀NaOH溶液,不再出现红色,表明.
⑶取少量已褪成无色的NaOH-酚酞溶液,逐滴滴加稀盐酸观察,溶液会重新出现红色;
当盐酸过量时,红色又会消失。
说明:
.
⑷从上面实验现象与分析,我们可以进行如下猜测:
酚酞是一种弱有机酸,在水溶液中存在着一个平衡体系:
当溶液碱性增强,平衡,酚酞;
当溶液碱性更强时,平衡,酚酞便
⑸探究对经典问题的质疑
[例8]根据下表序
(1)提供的探究样例,设计实验探究方案(要求方案尽可能简单)
序号
探究问题的两种不同猜想
设计实验探究方案
⑴
向品红溶液中通入一种常见气体后,品红溶液褪色。
甲:
通入的是氯气。
乙:
通入的是二氧化硫。
实验设计:
将褪色后的溶液加热,若红色再现,则通入的是二氧化硫,乙正确;
若不再变红,则通入的气体是氯气,甲正确。
⑵
在含有酚酞的氢氧化钠溶液中,滴加新制氯水,边滴边振荡,直到红色刚好褪去。
氯水中的HCl、HClO中和NaOH所致。
氯水中的HClO具有强氧化性,使红色酚酞溶液褪色。
⑶
加热稀氨水,溶液中的c(OH-)的变化。
c(OH-)将增大。
升高温度有利于电离平衡移动,使氨水中c(OH-)增大。
c(OH-)将减小。
受热时温度升高氨气逸出,使c(OH-)减小。
⑷
在少量Mg(OH)2悬浊液中,滴加适量饱和NH4Cl溶液,固体溶解。
NH4Cl水解产生的H+与Mg(OH)2电离出来的OH一发生中和反应而使Mg(OH)2溶解。
NH4Cl电离出的NH4+与Mg(OH)2电离出的OH-结合成弱电解质NH3·
H2O,使Mg(OH)2的溶解平衡向右移动,使Mg(OH)2溶解。
(已知CH3COONH4溶液呈中性)
(提示:
选择合适试剂加入到Mg(OH)2悬浊液中)
⑹探究化学规律
[例9]某同学做同周期元素性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案经老师批准后进行试验,实验现象记录如下表(实验方案4、5盐酸浓度因记录表中数据模糊,分别用a、b表示):
实验方案
1.用砂纸打磨后的镁条与沸水反应,再向反应液中滴加酚酞
2.向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
3.钠与滴有酚酞试液的冷水反应
4.镁条与amol/L的盐酸反应
5.铝条与bmol/L的盐酸反应
6.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
.浮于水面,熔成小球,四处游动,逐渐缩小,溶液变红色
I
.放出无色气体,气体可燃,溶液变浅红色
.反应不十分强烈,产生的气体可燃
.剧烈反应,产生的气体可燃
.生成白色絮状沉淀,继而沉淀消失
.生成淡黄色沉淀
请根据记录回答下列问题:
⑴该同学的实验目的为;
⑵请比较a、b的大小关系(选择“大于”、“小于”、“等于”、“任意关系”填空):
ab
⑶完成实验方案3除需要烧杯、小刀、玻璃片、胶头滴管等外,还必须用到的一种仪器名称是;
⑷请根据记录表填写实验现象序号对应的实验方案编号:
I
⑸请分别写出下列实验方案中各现象对应的离子方程式:
实验方案2:
实验方案6:
⑹该实验结论是。
[例10]同学们为了探究镁条与盐酸、醋酸反应时,浓度或温度对反应速率(观察镁条消失的时间)的影响,他们准备了以下化学用品:
0.20mol/L与0.40mol/L的HCl溶液、0.2mol/L与0.40mol/L的CH3COOH溶液、4条镁条(形状、大小、质量相同)、几支试管和胶头滴管,酸液温度控制为298K和308K。
⑴该实验缺少的仪器是。
⑵酸液都取足量、相同体积,请你帮助完成以下面实验设计表:
实验
温度(K)
盐酸浓度
(mol·
L-1)
醋酸浓度(mol·
实验目的
298
0.20
a.实验①和②是探究对镁与盐酸反应速率的影响;
b.实验①和③是探究对镁与盐酸反应速率的影响;
c.实验①和④是探究相同温度下,相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别。
308
0.40
⑶预测:
相同温度、相同浓度时,刚开始时两者产气的速率盐酸醋酸(“填:
=、>
、<
”),镁条最先消失的是;
如果镁条足量时,选pH相同、等体积的盐酸和醋酸,产气最多的是。
⑷若⑵中实验①镁条消失的时间是20s,则镁条剩余质量与时间关系图如右图。
假设:
该反应温度每升高10℃,反应速率是原来的2倍;
温度相同时,醋酸是相同浓度盐酸平均速度的1/2,请你在此图中大致画出“实验②”(用实线)、“实验④中醋酸实验”(用虚线)的镁条质量与时间关系曲线。
练习:
1.某研究性学习小组为探究铜、锌与浓盐酸反应,设计实验探究方案如下:
(一)实验用品:
纯锌片、铜片、37%的浓盐酸、蒸馏水、氯化铜溶液
(二)实验记录:
交流卡片
主题:
Zn、Cu与浓盐酸间的实验
A.将锌放入浓盐酸间的实验
B.将锌与铜片贴在一起,一同放入浓盐酸中,反应快速放出气体
C.当实验B中锌片完全溶解后,将溶液加热,又产生大量气体,得到无色溶液
D.将实验C反应后的溶液隔绝空气,加入适量水,出现白色沉淀
(三)背景资料
资料卡片
生成一价铜的反应
1
必修一,P116:
4CuO===2Cu2O+O2↑
2《无机化学》下册,p705:
2Cu2++4I-==2CuI(白色)↓+I2
3《无机化学》下册,p706:
氯化亚铜(CuCl)在不同浓度的KCl溶液中可形成[CuCl4]3+等无色离子。
(四)请你参与以下探究
(1)实验A反应速度明显比B小,原因是
(2)根据“铜位于金属活动顺序表氢之后,与稀盐酸不反应,而在实验C中加热时又产生气体”的事实,作出如下推断:
①有同学认为“实验C中加热时产生的气体是溶解在溶液中的H2”,你认为是否有道理,理由是
②某同学作了如下猜想:
是否成立?
请你设计实验方案加以验证。
猜想
验证方法
预测现象及结论
认为铜片中可能含有锌等杂质
(3)某同学对实验D中的白色沉淀进行分析:
“不可能是CuCl2,因为CuCl2能溶于水且溶液显蓝色;
也不可能是ZnCl2,因为稀释后溶液更稀,不会析出ZnCl2晶体。
若利用资料卡片资料①②大胆猜想,白色沉淀可能是CuCl。
请你帮他设计验证方案(若有多处方案,只设计两个)。
预设验证方法
猜想的现象与结论
白色沉淀
是氯化亚铜
(4)指导老师肯定了实验D中的白色沉淀是CuCl;
并指出生成沉淀的原因,实际上是[CuCl4]3-等离子与CuCl(s)、Cl-三者之间所形成的沉淀溶解平衡移动的结果。
请写出这一平衡关系式(用离子方程式表示)。
2.I、下表是如东某超市出售的“淮牌”加碘精制盐的有关说明:
产品标准号
Q/320000JYJ03-2004
许可证号
食盐批字第100070号
配料表
精制盐、碘酸钾
含碘量
35±
15mg/kg
卫生许可证号
东卫食字(2005)第00015号
分装日期
见封口
储藏方法
通风、防潮
食用方法
根据烹调所需适量加入
食品标签认可号
苏食签(2002)007号
II、下面是某网站上刊出的有关碘及碘的化合物的有关信息:
自然界中碘主要以碘化物和碘酸盐的形式存在。
碘在海水中的含量甚微(5×
10-8%),但海洋中某些生物如海带、海藻等具有选择性吸收和聚积碘的能力,因而干海藻是碘的一个重要来源。
目前世界上碘主要来自智利硝石,其中含碘0.02%~1%,智利硝石中碘主要以碘酸钠(NaIO3)的形式存在。
通常情况下碘是一种紫黑色固体,易升华,只能少量溶于水得棕黄色的碘水溶液,但易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂,紫色的碘蒸气有刺激性气味,能强烈刺激眼、耳、鼻、气管等粘膜,吸入较多的碘蒸气会发生中毒,甚至造成死亡。
碘遇淀粉(面粉的主要成分)会出现明显的蓝色。
碘离子(I-)具有明显的还原性,而高价态的碘则具有较强的氧化性:
2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2…………⑴
2NaIO3+5NaHSO3=2Na2SO4+3NaHSO4+H2O+I2…………⑵
反应⑴是自海藻灰中提取碘的主要反应,反应⑵是自智利硝石中提取碘的主要反应。
根据以上信息,回答下列问题:
⑴反应⑴、反应⑵的离子方程式是(亚硫酸氢钠的电离方程式是:
NaHSO3=Na++HSO3-)
反应⑴:
反应⑵:
I2在反应⑴中是(填“氧化”或“还原”,下同)产物,在反应⑵中是 产物;
⑵请你设计实验探究上述“淮牌”精制盐中是否真的含有碘元素。
实验名称:
探究“淮牌”精制盐中是否含有碘元素
实验目的:
1.认识碘酸钾中的碘元素转变成碘单质的化学反应;
2.。
实验原理:
结合题中信息和实验目的进行分析)。
实验用品:
实验用品通常包括仪器和药品,根据你设计的实验填写)。
实验步骤:
(用准确、简洁的语言填写下表)
实验步骤
化学方程式或实验结论
固体在水中溶解
溶液出现棕黄色
2IO3-+5HSO3-=3H++5SO42-+H2O+I2
“淮”牌精制盐中含有碘元素。
问题讨论:
如东有100多km的海岸线,海产品丰富,海产品中或多或少的含有碘元素,而海产品又是如东人的主要副食品,如东人的食用盐中需要加碘吗?
说明你的理由。
3.下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务。
【研究课题】探究草酸晶体受热分解的产物
【查阅资料】该小组同学通过网络查询,获得草酸及草酸晶体的一些相关知识:
名称
分子式
颜色、状态
溶解性
熔点(℃)
密度(g/cm3)
草酸
H2C2O4
—
易溶于水
189.5
1.900
草酸晶体
H2C2O4·
2H2O
无色晶体
101.5
1.650
备注:
草酸晶体失去结晶水后,175℃以上开始分解。
【提出猜想】⑴;
⑵分解产物中的气体可能是CO、CO2或它们的混合物。
【设计方案】⑴请设计完成“猜想⑴”的实验方案[用简要的实验装置图表示,要体现所使用仪器(加热和夹持仪器不必画出)和试剂]。
⑵化学学习小组的同学继续利用下图所示装置进行“猜想⑵”的实验探究。
已知:
A、C、F中盛装澄清石灰水,B中盛装浓NaOH溶液,D中装有碱石灰,E中装有CuO。
①证明分解产物中有CO2的现象是;
证明分解产物中有CO的现象是。
②若未连接装置G,要达到同样的目的,可采取的措施是。
【交流讨论】小李同学继续查阅相关资料发现:
草酸是二元弱酸,酸性比碳酸强,在受热分解过程中有少量升华;
草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物。
小李通过进一步研究,对实验中CO2的检验提出质疑。
试根据相关信息,指出原设计中存在的问题,并提出实验的改进措施
4.某溶液中可能含有C032-、S042-、HCO3-三种离子中的一种或两种。
烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、量筒、集气瓶、铁架台、漏斗、滤纸、酒精灯;
lmol/L氯化钡、澄清石灰水、蒸馏水。
(l)提出假设:
溶液中只存在C032-假设2:
假设4:
溶液中存在S042-、HCO3-
(2)基于假设4设计实验方案,将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中。
可不填满,也可增加步骤。
①
②
5.向0.1mol/L的草酸(H2C2O4)溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液时,溶
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