第5讲综合探究题的解题方法

1、第5讲 综合探究题的解题方法【知能整合】2008年考试说明要求新髙考试题重在考查能力立意，着重考查考牛:的发展潜力。即“不 仅考查学生已经学会了什么，而是关注学生将来能学会什么”，试题中信息题、科学探究题的 比重将增大。综合探究试题主要从“理解化学科学、形成信息素养、学会实验探究、解决化学 问题"四个方而进行要求。具体内容如下：能力一：理解化学科学的能力(1) 了解化学科学发展的主要线索，形成化学科学的基本观念，理解化学核心概念和基本 原理，理解化学变化的基本规律。(2) 能综合运用所学化学知识和化学科学方法，对生产生活中与化学相关的简单问题进行 解释，做出合理的判断或得出正确的结论

2、。(3) 认识化学及相关科学重大成果对人类社会发展的作用，初步形成科学、技术、社会、 环境z间和谐、可持续发展的科学发展观。能力二：形成信息素养的能力(1) 能够通过对实际事物、实验现象、模型、图形、图表等的观察，以及对自然界、生产、 生活和科学实验中化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并运用分析、比较、概括、 归纳等方法对所获取的信息进行初步加工和应用的能力。(2) 能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息，并与已有知识整合，在分析评价的基础上 应用新信息的能力。能力三：学会实验探究的能力(1) 了解并初步实践化学实验研究的-般过程，掌握化学实验的基本方法和技能。(2) 具冇较强的问题意

3、识，能够在给定情境中通过分析、判断提出冇探究价值的化学问题的 能力。(3) 能设计解决简单化学问题的探究方案，能运用观察、实验、阅读资料等多种手段收集证 据，能运用比较、分类、归纳、概括等方法形成探究结论。(4) 能对探究方案、探究结论等进行分析和评价，能准确地表述探究结果，并应用探究结果 解决相关问题。能力四：解决化学问题(1) 能够将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实 际和科学研究中的简单化学问题的能力。(2) 能用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达化学问题解决的过程和成果，并做 出解释的能力。【典型例析】 例1：工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产

4、生的尾气除了含有n2、02外，还含有s02、微量的 s03和酸雾。为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的so2 转化为有用的副产品。请按要求回答下列问题：(1) 将尾气通入氨水屮，能发牛多个反应，写出其中可能发牛的两个氧化还原反应的化学方程式：、0(2) 在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氢钱，此时溶液的温度会白行降低，并析出晶体。导致溶液温度降低的原因可能是；析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产。已知该结晶水合物的相对分子质量为134,则 其化学式为。生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质，其目的是0(3

5、) 能用于测定硫酸尾气中so?含量的是。(填字母)a. naoh溶液、酚駄试液b. kmno4溶液、稀h2so4c.碘水、淀粉溶液d.氨水、酚瞅试液变式训练：工业上制取镁冇一次电解法和二次电解法，一次电解法：铁锅中熔有mgcl2和kc1,石墨为 阳极，铁锅为阴极。在700°c卜电解，牛成的镁(熔点为647°c)浮在电解质表面，电解是在 惰性气氛保护下进行的。(1) 为什么要在惰性气氛下电解？ 。(2) 电解时电解效率不高的原因何在？ o(3) 二次电解法：电解质同上，石墨为阳极，铅为阴极沉于电解槽底。电解得铅镁合金，取出冷却后，以它为阳极进行第二次电解，电解质仍为mgcb和

6、kc1,以镁为阴极，在低于650°c 的条件下电解，在阴极得到镁。与一次电解相比，电解效率明显提高，原因何在？ o例2： cuo可用作颜料、玻璃懒光剂、合成催化剂等。回答下列冇关cuo的制备和性质的相 关问题。i. cuo的制备：以下是用铜粉氧化法主产cuo的流程图：(1) 写出溶解过程111的离子方程式o(2) 1 : 1的h2so4是用1体积98% h2so4与1体积水混合而成。配制该硫酸溶液所需的硅酸盐质仪器除玻璃棒外，还需要、o己知氧化亚铜(cu20)与稀h2so4反应有cuso4和cu住成。假设焙烧后固体只含铜的氧化物，为检验该固体的成分，下列实验设计合理的是(选填序号)。

7、a. 加入稀h2so4,若溶液呈现蓝色，说明固体中一定有cuob. 加入稀h2so4,若有红色沉淀物，说明固体中一定冇cu2oc. 加入稀hno3,若有无色气休(随即变成红棕色)产住，说明固体中有cu2。d. 加入稀hno3,若全部溶解，说明固体中没有cu2oii. cuo的性质探究：兴趣小组的同学通过刚制备的纯净的cuo,探究60对氯酸钾分解的催化作用，并与mn02相比较，研究具催化能力。部分实验数据如下表：实验编号/n(kc103)/g加(mno2)/g/n(cuo)/g回收催化剂质量/g0.6000a0.20000.1950bc0.1900回答下列问题：(1) 上表中 a=g, b=g,

8、c=go实验的n的是(3) 本实验中为了比较cuo和mn02对氯酸钾分解的催化能力，还需测量的数据是:(4) 实验中为了更准确地说明cuo和mno?对氯酸钾分解的催化能力，述应保持反应的温度相 同，如果该实验是在你校的实验室进行，你将如何操作以保证反应温度相同 从反应残超物中回收催化剂，并称量其质量，冃的是 变式训练：苯甲醛在医药、染料、香料等行业有着广泛的应川。实验室通过卜图所示的流程由甲苯氧化 制备苯屮醛。(nh4)2so4 溶液 nh4hco3 溶液试回答卜列问题:己知甲苯和苯甲醛的沸点分别为110.6°c和179.tc, mncos在水中难溶，实验中分离甲苯 和苯卬醛采用的操

9、作i是:分离(nh4)2so4和mnco3采用的操作ii是o反应i所发生的主要化学反应的方程式对表示为实验小反应ii应加入稍过量的nh4hc03溶液，其口的是o实验中发现，甲苯转化为苯甲醛的转化率不可能达到100%,其可能的原因 是o(5) 该工艺流程最人的优点是尽可能的实现原料的循坏使丿ij和副产物的综合利川，该工艺体现 的基本思想是-【当堂反馈】1. 红矶(重锯酸钠ngo?)是一种非常重要的工业产品;工业上生产红矶的工艺流程如下: 馅铁矿(可视为feo cr2o3>述含有a12o3> sio?)与纯碱、石灰石混合后通过空气焙烧(使钮 转化为+6价化合物)焙烧产物加水后，并川硫酸

10、调成中性溶液过滤、滤液加硫酸酸化、浓缩、 结晶成红矶。(1) 完成下列化学方程式:sioz+c acosabos+nazcos(2) 配平下列反应方程式，填上系数： feo cr2o3+na2co3+02 na2cro4+fe2o3+co2(3) 用水浸取焙烧产物,并用硫酸调成中性的冃的是，并写出有关的离子方程式o2. 已知常温卜：mg(ohb在其饱和溶液中的物质的量浓度为1.65xl0_4mol- l_1, ag?o的溶解度 是目1.6x10-3 g/100gh20,通过计算判断:(1) 将足量mgo和ag2o分别放入水中,其水溶液能否使酚猷变红?(已知lg 33=0.5, 1 g 1.4=

11、0.2) o取mgso4稀溶液，加入适® nahco3稀溶液，并使nahco3与mgsoq的物质的量z比为2 : 1,试回答： 经检测，该溶液的ph=7.5,具原因是o 在混合液中滴入酚瞅，然后在水浴中加热至约60°c,其现象是，离子方程式是o待充分反应后，再升高温度在沸水浴中加热，其现彖是 ，化学方程式是o【课后巩固】1 .国家环保总局“2006年环境监测公报”指出，减少so?的排放和牛活废水的处理是我国“十 一五"期间环境保护的主要任务。请回答下列问题：(1)so2的排放是造成酸雨的主要因素。某地区酸雨ph随时间的变化如下图所示。请川化学方 程式表示该地区酸雨

12、ph随时间增加而减小的原因o(2) 新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中so?生成亚硫酸鞍和亚硫酸氢鞍，再用一定量的磷酸进行反应，在反应回收so?后的混合物中通入适量的氨气得到一种产品。该技术的优点 是。(3) 为进一步减少so?的污染并变废为宝，人们止在探索用co还原so?得到单质硫的方法来 除去so2o该方法涉及到的化学反应为：so2+2co = 2co2 +丄s、co+丄s= cos、xx32cos + so2 = 2co2+-sy o其屮cos分子的空间构型为。x(4) 生活污水中含人量细小的悬浮物，可加入某些物质使之聚集成较大的颗粒而沉淀。请你举-种常见的能使生活污水中悬浮物聚沉的物

13、质，其化学式为o若牛活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理：首先在消化细菌的作用下将nh/氧 化为no3一： nh4+ + 202 = nos_ + 2h+ + h2o,然后加入甲醉，no3一和甲醉转化为两种无毒 气体。请写出加入甲醇后反应的离子方程式。2.氯气是很重要的工业原料，很多化学物质成分屮均含有氯，如饮用水消毒常川的消毒剂； 三氯化磷是无色液体，是重要的化工原料，可用來制造许多磷的化合物，如敌百虫等多种农 药。科学家舍勒在化学上的另一个重要的贡献是发现了氯气。一般情况下，在实验室中常用 较强的氧化剂氧化盐酸制氯气。写出用pbo?和浓盐酸反应制备氯气时的化学方程式o铅元

14、素在元素周期表中位置是；已知pbo2是一种两性氧化物，试写出pbo2和naoh浓溶液反应时的离子方程式o(2) 现用漂粉精和浓盐酸反应制备氯气。将足量漂粉精投入浓盐酸中。反应中涉及到的化学方程式可能有、,(3) 磷在氯气中燃烧可生成无色液体pc13和淡黄色晶体pc15, pc13还可继续与cl2作用牛成 pc15, pc13 和 pc15 均町与水反应：pc13+3h2o=h3po3+3hc1, pc15+h2o=poc13+2hc1, pc15+4h20=h3p04+5hc1o pc15 受热町分解：pcl5pcl3+cl2o 将红磷(p)与6按规定2:5物质的量之比放在密闭容器屮，加热至5

15、00°c发牛反应，所得产物主要是; 已知pch分了为三角锥形结构，键角为100°, h3po3与足量naoh溶液作用的产物是na2hpo3,则在下列物质的分子屮各原子的最外层均达到了八个电子结构的是a. pci3 b. pc15 c. na2hpo3 d. na3po41 已知pc"分了为三角双锥结构的非极性分了，则pci3f2冇种同分异构体。 水在液态时存在出0+和oh',液氨中存在少许nhj和nh2', pci5 在一定条件下也存在类似水和氨的解离方式，其中一种离了呈四面体结构。则两种离子分别是和3. 碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条

16、件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘 酸、二氧化硫等还原性物质作川，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯 酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560°c开始分解。工业牛产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为：612+11 kc1o3+3h2o=6kh(io3)2+5kc1+3c12(1)步骤反应器发生的反应屮，转移电子总数为;步骤中，用硝酸而不用hi,其原因可能是步骤要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为 参照卜-表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是温度/°c01020406080ki03g/100g

17、 水4.606.27&0812.61&324.84. “关注民生”和“科学发展”是“十七大”报告的主题z，环境问题与“民生”和“科学发展”密切 相关。世界环保组织2006年度报告指出，在所有衡量地球健康状况的指标中，人类仅成功地 扭转了一项指标的恶化大气中氯氟桂减少，而c、s、n氧化物的排放冇增无减，水资源 的紧缺和污染加剧。保证经济走可持续发展的道路，是化学工作者应尽的职责所在。回答 下列问题：(1) 大气中氯氟桂的减少带来的积极效果是;(2) 酸雨的化学特征是。空气小硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。若用nov表示氮氧化物，请写出空气中氮氧化物形成酸雨的化学方程式;(

18、3) so2是冇用的化工原料，回收利用so?既能减少大气污染，又能充分利用资源。冇学者提出 利用fc?*、f尹等离子的催化作用，常温下将so?氧化成so广而实现so?的冋收利用。某研 究性学习小组设计如下方案，在实验室条件下测定转化器的脱硫效率：在实验室测定模拟烟气中so?的体积分数，现有注射器、洗气瓶、导管、量筒等仪器，需 耍的药品有 若上述实验是在标准状况下进行的，欲测定转化器中的脱硫效率，已知气体流速，还需测 定的数据是(4) 水体富营养化是导致水体藻类大量繁殖的主耍因素。2007年春夏z交我省无锡太湖蓝藻事 件再次给水资源保护敲响警钟。检测显示，蓝藻爆发时太湖全湖n、p平均含最分别高达

19、4.0 和0.13 mg/lo环境专家建议用金属镁将水体中的no3一还原为n?而消除污染，mg则转变为 mg(oh)2沉降湖底。要使太湖水屮n的平均含量下降至0.20 mg/l,则每立方米水体中应投入的镁粉应不少于go5. 氨是-种重要的化工原料，氨的的合成和应卅是当前的重要研究内容之一。传统哈伯法合成氨工艺中，n2+3h2 =±2nh3 a/<0该反应的平衡常数k的表达式为：k=o升高温度，k值(填“增人”、“减小”或,环变)(mpa)氨的平0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252064.271.084.292.640

20、00.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4 不同温度、压强下，合成氨平衡体系屮nh3的物质的量分数见卜表(2和出的起始物质的量之比为1 ： 3 ) o分析表屮数据，°cmpa时出转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是 下列关于合成氨说法正确是o (填字母)a. 使用催化剂对以提高nh3的产率b. 寻找常温下的合适催化剂是未來研究的方向c. 由于h<0, as>0,故合成氨反应一定能自发进行(2)最近美国simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就对直接用

21、于燃料电池的方法。它既 冇液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用钠黑作为电极，加入电 解质溶液屮，一个电极通入空气，另一电极通入氨气。其电池反应为4nh3 + 3o2=2n2+6h2oo 写出负极电极反应式 ,你认为电解质溶液应显性(填“酸性”、“小性”、“碱性")，其原因是 06. 到日前为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使川最主要的能源。(1) 化学反应中放出的热能(熔变，a/7)与反应物和生成物的键能(e)有关。已知：h2(g)+c12(g) = 2hcl(g) h= -185kj/mole(h-h)=436 kj/mol, e(c1-c1)=247

22、kj/mol则e(h-c1)=；(2) 已知：f®03 + 3co(g) = 2fe+3co2(g) h= -25kj/mol3fe2o3(s)+co(g) = 2fe3o4 +cc>2(g) h= -47kj/molfe3o4(s)+co(g) = 3feo(s)+co2(g) h= + 19kj/mol请写出co还原feo的热化学方程式：:(3) 有下图所示的装置:氧气入口bcusod熔液该装置中cu极为极；当铜片的质量变化为12.8 g时，d极上消耗的02在标准状况下的体积为lo2010届高三化学140分突破精品资料第5讲参考答案例1：思路点拨：木题是一道探究性较强的综合

23、性化学问题。以制硫酸工艺尾气的处理为背景, 充分利用氧化还原反应知识考查学牛分析处理题给信息，形成结论的能力。疑难辨析：(2)中由于题中引入了苯二胺致使很多同学无从下手，其实题冃很明确，苯二胺的 性质和苯二酚相同。(3)屮由于很多同学没有考虑so?气体混有so3而导致谋选。解题过程：(1)so2不易被o2氧化，当so?溶于氨水后牛成的亚硫酸、亚硫酸盐的还原性增强 易被02氧化。(2)在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中已经生成大量的副产品较盐，加入 氨水或碳酸蛍钱的日的主要为了增加钱根离了浓度冇利于讓盐的析出，温度降低也有利于钱 盐的析出，温度降低的可能原因有电离吸热、水解吸热、溶液吸热、反应

24、吸热等。根据相対 分了质量为134利川尝试法判断析出晶体的化学式为(nh4)2s03 h2oo同学们可能不了解苯 二胺的性质，但可从苯二酚着手，苯二酚的性质类似于苯酚，易被氧化，因此加入苯二酚可 防止(nh4)2so3被氧化，即作抗氧化剂。尾气中由于含有so3和酸雾，因此不能用碱液吸收 法，可利用so?的还原性用氧化还原吸收法进行测定。酸性kmno4和so?反应的离了方程式 为：2mno4 +2h2o+5so2=5so42 +2mn2+4h* ,碘水和so2反应的离子方程式为： i2+so2+2h2oso4厶+2+4。答案：(1 )2h2so3+02=2h2so4 2(nh4)2so3+o2=

25、2(nh4)2so4 2nh4hso3 + o2 = 2nh4hso4 (任填两个)(2)反应吸热 (nh4)2so3 h2o防止亚硫酸钱 被氧化(3)bc 变式训练：答案：木题以工业生产为背景，考查元素化合物性质、化学反应原理、混合物分离以及能正 确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达化学问题解决的过程和成果，并做出解释的 能力。是新说明提岀來的新要求，解题时用比较求界的思想來分析： 从图屮易得答案，一次电解法电解牛成的镁浮在表面，与氯气反应重新牛成mgcl2,因此电解 效率不高。二次电解法屮第一次电解得到pbmg合金沉积在槽底，避免了与cl?的反应，第 二次电解相当于精炼镁，r电解过程

26、中又没冇cb产生，因此二次电解法电解效率高。熔融 mgcl2-kcl |一次电解法二次电解法例2：思路点拨：设计本题的口的是通过实验流程和实验数据回答实验细节，重在考杳考试 说明中强调的能对实验事实做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法形成实 验探究结论的能力，这种题型属于止向思维能力的考查，只要弄清实验冃的和实验原理不难 解决。疑难辨析：耍注意cu2o aj氧化性酸和非氧化性酸的区别，在i【中耍牢牢抓住催化剂在反应前 后的质量和化学性质是不变的这一性质來求解。解题过程：i 屮溶解过程是cuo溶解在h2so4屮，发生的是复分解反应。(2)根据1 : 1 的h2so4的定义可知配制过程

27、中所需的仪器，用量筒分別量取浓硫酸和水，然后在烧杯中进 行稀释和溶解。(3)中分2种情况进行讨论，一种方法是将混合物与氧化性酸反应，另一种方 法是将混合物与非氧化性酸反应，根据现象的不同即可鉴别。ii.本实验的目的是比较两种 氧化物的催化性能，因此前提条件是所取kc1o?和两种氧化物的质量分别相等，通过相同时 间内放出02的量的來判断催化性能的高低。答案：i. (1)cuo+2h=cu2+h2o (2)烧杯、 量筒(3)bc ii. (l)a=0.6000g, b=0.6000g, c=0.2000g 作为实验、的对照，说明 mno2> cuo对kc103的分解能否起催化作用。(3)相同

28、时间内放出o2的量或放出相同量的o2所需时 间。(4)用火焰大小相似的酒精灯加热相同时间，或川控温电炉加热相同时间，或沙浴加热相 同时间等。(5)观察反应前后cuo、mn02的质量是否发牛变化以进一步说明它们在反应中是起 催化作川。变式训练：ch5cho答案：蒸谓过滤匕+吨+曲一匕+彳”“叫使碳酸猛沉淀完全(4) 反应过程屮有副反应产生，或苯甲醛可能被氧化成苯甲酸，或该反应有一定的限度。(5) 绿色化学解析：(1)甲苯和苯甲醛2种有机物互溶，可利用两者沸点的差异通过蒸饰的方法达到分离的 目的。由j* mnco3在水中难溶，(nh4)2so4易溶丁水，两者町通过过滤的方法将两者分离开。 (2)根据题图可知，反应i中的反应物为甲苯、和稀硫酸，即甲苯在酸性条件下被 血2。3 氧化，氧化产物为苯甲醛，还原产物为mns04o (3)在反应ii屮使mnso4和nh4hco3发生反 应生成mncos,因此可知加入过屋nh4hco3的冃的是使镒离子沉淀完全。(4河以从化学平 衡的角度去回答。【由愛険械】1. (l)