河南省嵩县一高届高考化学三轮冲刺考点总动员《探究性实验》课件Word文档格式.docx
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加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3
(6)3(NH4)2SO4
4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
【考点定位】实验设计与评价
【名师点睛】考纲明确要求考生能根据实验试题要求:
(1)设计、评价或改进实验方案;
(2)了解控制实验条件的方法;
(3)分析或处理实验数据,得出合理结论(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。
实验方案设计与评价取材于教材、高于教材,注重创新是近年高考化学试题的一大特点。
近年高考综合实验试题往往是在教材实验、演示实验或考生
已有实验知识的基础上进行改进,创设新情境,提出新问题,考查考生的创新意识。
主要体现在以下几个方面:
(1)根据题干给予的新信息,预测实验现象等。
(2)药品使用创新、仪器功能拓展、实验操作改进创新和实验操作新途径开辟等。
(3)面对新情境,能够正确提取并处理信息(准确提炼规律、严密推理分析、做出合理解释等)。
(4)面对新问题,能够全面深入思考,合理优化结构,准确深刻评价等。
解题技巧:
探究性实验题解题方法
探究性实验的基本过程可用下列流程图表示:
一、提出问题
要提出问题,首先得发现问题,在学习新知识、实践新方法中进行思考、对比、质疑,通过思考提出值得探究的问题,探究清楚能更好地理解掌握物质的性质。
此外,实验中出现异常现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
二、提出假设
所谓假设就是根据已有的知识对问题的解决提出的几种可能的情况。
提出假设的主要方法有:
1、排列组合法
如:
三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末,通常用作颜料,某红色粉末是Fe2O3、Cu2O中的一种或两种,请你通过实验对红色粉末的组成进行探究。
提出假设:
假设1:
红色粉末为Cu2O;
假设2:
红色粉末为Fe2O3;
假设3:
红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物;
2、程度副词变化法
如:
某粉末Na2SO3样品暴露在空气中一段时间,请你通过实验对其是否变质进行探究。
提出假设:
假设1:
Na2SO3样品完全没有变质;
假设2:
Na2SO3样品没有完全变质;
Na2SO3样品完全变质了。
三、设计实验
提出假设后,就要结合实验的条件,明确反应原理,运用顺向思维、逆向思维,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,关键的就是试剂的选择和实验条件的调控。
方法技巧:
流程图;
流程图能够清晰、直观地展现个人思维,理清答题步骤与操作顺序;
四、进行实验、得出结论
1、解题技巧
(1)限制条件——限选仪器、用品与试剂
①若题目给出限选的实验仪器、用品与试剂,实验过程中所使用的仪器、用品和试剂必须是给定的,不能超出其范围;
②若题目没有限制实验仪器、用品与试剂,实验过程中所使用的仪器用品与试剂也应尽量安全、用量恰当、易于操作、符合绿色化学的思想;
(2)限制条件——基于某假设
①若题目要求基于某假设,即假定该假设是正确的,要且根据该假设给出预期现象和结论;
②若题目无要求基于某假设,则每个假设都应给出恰当的证明;
(3)注意离子间干扰,过量试剂对后续步骤影响;
(4)实际浓度选择、反应条件确定
通常,试剂浓度不同,反应速率亦不同,有时甚至反应产物也不同,题目通常会给出不同浓度的同种试剂,要根据实际情况选择合适浓度的试剂;
通常,反应条件不同也会导致反应产物不同,因此也要根据反应原理确定反应条件;
(5)题目信息处理
有时,题目也会给出部分参考资料或信息,如物质性质、溶解度曲线、沉淀溶解时pH等,这从另一角度考查学生获取信息和处理信息的能力,应充分利用题目信息。
2、实验步骤
实验过程通常有以下步骤:
(1)取样:
取样品进行实验处理,应写明选用仪器;
注意用量:
少量、适量;
(2)样品处理:
如粉碎、用研钵研细等;
(3)溶解配成溶液:
写明选用仪器,是否需过滤或取上层清液等;
(4)加入试剂:
注意关键词:
滴加、加入等;
少
量、适量、过量等;
注意试剂浓度;
(5)实验其他处理:
如振荡、静臵、过滤、把气体通入XX溶液等。
3、表达严谨
(1)实验步骤
实验步骤的描述应用操作性语言,而非原理性语言,并注意以下注意事项:
①实验仪器:
实验过程应写明实验所用仪器、用品等,并不能超出题目所给定的仪器(如果有);
②试剂及样品的用量:
少量、适量、过量等;
③试剂加入方法:
④试剂浓度:
amol/L的…,b%的…等;
⑤试管编号,以便于描述。
(2)实验现象:
①基于某假设:
……(现象),证明(含有)……;
②不基于某假设:
若……(现象),则……(结论);
并分点描述,以便于综合;
③实验现象的描述不能使用“否则”“无明显现象”等模糊性词语表达;
、
④实验现象还要清楚写明沉淀(固体)或气体的颜色、气体气味等;
⑤答题模板:
有关化学实验的描述不仅要求准确,还要求全,有时还需要指明是何处产生了什么现象,其答题规范可利用下面的模板来处理:
海(溶液):
Ø
颜色由……变成……;
液面上升或下降(形成液面差);
溶液变浑浊;
生成(产生)……沉淀;
溶液发生倒吸;
产生大量气泡;
有气体从溶液中逸出;
有液体溢出;
陆(固体):
固体表面产生大量气泡;
固体逐渐溶解;
固体体积逐渐变小(变细);
空(气体):
生成……色(味)气体;
气体由……色变成……色;
先变……后……(加深、变浅、褪色);
高频考点一:
对未知物(产物或剩余物)的探究
【典例】【广东仲元中学2016届11月月考】
(13分)某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到蓝色沉淀。
甲同学认为沉淀可能是CuCO3;
乙同学认为沉淀可能是Cu(OH)2;
丙同学认为沉淀可能是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。
(查阅资料知:
CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水)
Ⅰ、
(1)按照甲同学的观点,发生反应的离子反应方程式为______________________;
(2)在探究沉淀成分前,须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥,检验沉淀是否洗涤干净的方法是。
Ⅱ、请用下图所示装置,选择必要的试剂,定性探究生成物的成分。
(1)各装置连接顺序为_________→_________→___________。
(2)能证明生成物中有CuCO3的实验现象是_____________________________________。
Ⅲ、若CuCO3和Cu(OH)2两者都有,
可利用下列装置通过实验测定其组成。
(1)装置C中碱石灰的作用是_________________________________________。
(2)若沉淀样品的质量为m克,装置B质量增加了n克,则沉淀中CuCO3的质量分数为_______。
【答案】Ⅰ、
(1)CO32-+Cu2+=CuCO3↓
(2)取最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,无沉淀生成,说明已洗净。
Ⅱ、
(1)A→C→B
(2)装置B中澄清石灰水变浑浊
Ⅲ、
(1)吸收空气中的水蒸气和CO2
(2)1-(49n/9m)
【解析】
试题分析:
I
(1)Na2CO3溶液与CuSO4溶液反应的离子方程是为CO32-+Cu2+=CuCO3↓。
(2)检验沉淀是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,无沉淀生成,说明已洗净。
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。
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。
高频考点二:
物质的性质探究
【典例】【黑龙江牡丹江一中2016届10月月考】
(13分)
工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。
为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
【探究一】
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是______________________________
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。
若要确认其中的Fe2+应选用________(选填序号)。
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液c.浓氨水d.KMnO4酸性溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:
SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液,经__________________________操作后得固体2.33g。
由此推知气体Y中SO2的体积分数为________。
【探究二】
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。
为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)装置B中试剂的作用是_______________________
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是________________(用化学方程式表示)。
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于________(选填序号)。
a.A之前b.A-B间
c.B-C间d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是_______________________________
(7)若要测定336mL气体中H2的含量(标准状况下约有28mLH2),可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法?
做出判断并说明理由__________________
(1)铁钉表面被氧化
(2)①d②过滤、洗涤、干燥66.7%
(3)检验二氧化硫是否除尽
(4)C+2H2SO4=CO2↑+2SO2↑+2H2O(加热)
(5)C
(6)D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝
(7)否,用托盘天平无法称量D或E的差量
(1)铁钉放入冷浓硫酸中,浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉表面被氧化成一层致密的氧化膜而钝化阻止反应进一步进行。
(2)①亚铁离子能是酸性高锰酸钾溶液褪色,溶液中以及有铁离子,选择a会造成干扰,b能检验铁离子的存在,c生成两种沉淀,受氢氧化铁的颜色的影响无法分辨,所以选d。
②二氧化硫具有还原性,通入足量的溴水中,发生反应,生成硫酸和溴化氢,硫酸遇到氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀,则计算混合气体的物质的量=0.336/22.4=0.015摩尔,二氧化硫的物质的量等于硫酸钡的物质的量=2.33/233=0.01摩尔,则二氧化硫的体积分数为0.01/0.015=66.7%。
(3)A除去二氧化硫,二氧化硫能使品红溶液褪色,所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫。
(4)在加热时铁钉中不仅铁和浓硫酸反应,碳也和浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫和水,所以气体中含有二氧化硫和二氧化碳。
(5)Q为二氧化碳,二氧化硫和二氧化硫都能是澄清的石灰水变浑浊,选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在,选d时二氧化硫被碱石灰吸收。
所以选C。
(6)氢气还原氧化铜会生成水蒸气,能是白色的硫酸铜粉末变蓝色,同时有红色的铜单质生成。
(7)标况下28毫升氢气的物质的量为0.028/22.4=0.00125摩尔,生成水的质量为18*0.00125=0.0225g,即DE的质量差小于0.1g,而中学阶段质量的称量选择托盘天平,分度值为0.1g,无法精确称量出D或E的差量,所以不能用通过托盘天平称量质量的方法测量氢气含量。
物质性质的探究实验中要注意:
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。
高频考点三:
化学反应原理探究
【典例】某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后,设计了一套实验方案进行实验探究,并记录了有关实验现象如下表。
实验操作
实验现象
1、用砂纸擦后的镁带与沸水反应,再向反应后溶液中滴加酚酞
(A)浮于水面,熔成一个小球,在水面上无定向移动,随之消失,溶液变红色
(B)产生气体,可在空气中燃烧,溶液变成浅红色(C)反应不十分强烈,产生的气体可以在空气中燃烧
(D)剧烈反应,产生可燃性气体
(E)生成白色胶状沉淀,进而沉淀消失
(F)生成淡黄色沉淀
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、镁带与2mol·
L-1的盐酸反应
5、铝条与2mol·
6、向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量
请你帮助该同学整理并完成实验报告
(1)实验目的:
_________________________________________________________。
(2)实验用品:
仪器:
①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。
药品:
钠、镁带、铝条、2mol·
L-1的盐酸、新制的氯水、饱和的H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。
(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象
1________、2________、3________、4________、5________、6________。
(用AF表示)
写出实验操作2、6的离子反应方程式
实验2_______________________________________________________________。
实验6_______________________________________________________________。
(4)实验结论:
_______________________________________________________。
(1)探究同周期元素性质的递变规律
(2)试管 烧杯 酒精灯
(3)B F A
D C E Cl2+H2S===2HCl+S↓Al3++4OH-===AlO
+2H2O
(4)金属性:
Na>Mg>Al 非金属性:
Cl>S
化学反应原理探究包括化学反应速率与化学平衡、电化学、元素周期律、氧化还原反应、电解溶液等基本理论。
在解题过程中必须以课本上的基本理论为依托,进行发散思维,开展相关的探究。
1.【2015安徽理综化学】
(14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·
L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组突出了如下假设:
假设一:
溶液中的NO3-
假设二:
溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组涉及实验验证了假设一,请在下表空白处填写相关实验现象
实验步骤
结论
在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
假设一成立
在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的
变化曲线入下图
实验1中溶液pH变小的原因是____;
V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_________。
(3)验证假设二
请设计实验验证假设二,写出实验步骤,预期现象和结论。
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)
(4)若假设二成立,请预测:
在相同条件下,分别通入足量的O2和KNO3,氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反映后两溶液的pH前者_______(填大于或小于)后者,理由是________
(1)无明显现象、有白色沉淀生成
(2)SO2溶于水后生成H2SO3;
3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO;
(3)
作为参考实验
假设二成立
实验3:
将纯净的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中
有白色沉淀生成
(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者
无现象
在盛有富含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者(其它合理答案也正确)
【考点定位】本题属于实验设计和评价题,考查学生对实验的设计探究能力,多属于开放性试题,可能出现多种正确答案,属于综合性较强的较难题型,
【名师点睛】解决本题首先应具备的知识基础是掌握基本的化学实验原理及方法,比如物质的分离与提纯的原理和方法,物质的检验的原理和方法,数据的处理的方法和误差分析等方法。
解决本题型的关键在于审题仔细,找出要探究的具体问题,像题目中的“研究、验证、探究”等字眼后面的一般就是我们需要把握的探究问题。
在设计实验时还有遵循以下原则,比如科学性原则、单一变量原则和对照原则等原则,比如此题在设计实验时用实验1作为对照实验,有利于更好的得出结论。
实验探究一般步骤为,提出假设,设计实验,根据实验现象得出结论。
2.【2015广东理综化学】
(17分)NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为
(2)按图13装置进行NH3性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是,原因是,稳定后,关闭旋塞1。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是。
(3)设计实验,探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
限制试剂与仪器:
固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)
①实验目的:
探究对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
②设计实验方案,拟定实验表格
,完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据,数据用字母表示;
表中V(溶液)表示所配制溶液的体积)。
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
……
1
100
2
③按实验序号I所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为Y,则NH4Cl水解反应得平衡转化率为(只列出算式,忽略水自身电离的影响)。
(1)A、C、G。
(2)①产生白烟;
打开旋塞1,氯化氢与氨气混合反应生成了白色氯化铵固体小颗粒,形成白烟。
②烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中,形成红色溶液。
(3)①温度(或浓度)
②
NH4Cl质量(g)
温度(℃)
pH
m
T1
Y
T2
Z
或
T
m2
③(10-Y×
5.35)/m
(1)NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3是固体混合物加热制取气体的反应,有水生成,试管口应向下倾斜,发生装置选A,NH3密度比空气小,用向下排空气法收集,收集装置选C,氨气极易溶于水,要用防倒吸装置,但不能距离水太远,也不能插入液面以下,选G,故选A、C、G。
(2)①先打开旋塞1,B瓶中的现象是产生白色的烟;
原因是先打开旋塞1,氯化氢与氨气挥发出来,氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒,氯化铵小颗粒形成白烟。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中,是因为气体参与反应后使得烧瓶内的压强变小,打开旋塞2后,大气压就会把烧杯中的溶液压到烧瓶中来,同时由于A中的HCl不可能全部进入B中,A中HCl过量,就算不能完全进入B瓶,B中的氨气也应能完全
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