实验探究-优秀公开课

实验探究1、瑞典化学家舍勒将软锰矿（主要成分为MnO2）与浓盐酸混合加热，在世界上首先得到了氯气．已知Cl2和碱溶液在不同条件下，得到的产物不同，某兴趣小组用如图所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和探究氯水的性质．图中：A为氯气发生装置；B的试管里盛有15mL30%KOH溶液，并置于水浴中；C的试管里盛有15mL8%NaOH溶液，并置于冰水浴中；D的试管里盛有紫色石蕊试液。请填写下列空白：（1）制取氯气时，在圆底烧瓶里加入一定质量的二氧化锰，通过分液漏斗向圆底烧瓶中加入适量的浓盐酸。装置A中反应的离子方程式是_________________；（2）制取氯酸钾是在装置B中进行的，装置B中制取氯酸钾的化学反应方程式是____________；该小组同学发现制得的氯酸钾产量偏低，原因是氯气中含有杂质，改进方法是__________；（3）实验中装置D的试管中产生的现象是________________；（4）请在装置图方框中画出上述实验还缺少的装置，并注明试剂。________（5）该小组同学认为：SO2和氯水都有漂白性，二者混合后的漂白性肯定会更强．但是如果将SO2和Cl2同时通入到品红溶液中，则会发现褪色效果并不像该小组同学想象的那样。请你分析原因（用离子方程式表示）_______________。2、某化学兴趣小组对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀（可能含有CuO、CuS、，其中CuS和不溶于稀盐酸、稀硫酸）进行探究，实验步骤如下:Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸加热；

Ⅱ.待产生大量黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；

Ⅲ冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。

回答下列问题:

（1）步骤Ⅱ产生气体的化学式为.

（2）向含微量的试液中滴加溶液能产生红褐色沉淀，现将少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振荡以后，再滴加溶液，未见红褐色沉淀，由此所得结论是

（3）为证明黑色沉淀中含有铜的硫化物，进行如下实验:装置现象结论及解释①A试管中黑色沉淀逐渐溶解

②A试管上方出现红棕色气体

③B试管中出现白色沉淀a现象②说明黑色沉淀具有性程式为b.试管B中产生白色沉淀的总反应的离子方程式为（4）CuS固体能溶于热的浓硫酸，请用有关平衡移动原理加以解释:

（5）为测定黑色沉淀中的质量分数，取步骤Ⅰ所得黑色沉淀，在酸性溶液中用溶液处理，发生如下反应:反应后煮沸溶液，赶尽，过量的高锰酸钾溶液恰好与溶液反应。完全则混合物中的质量分数为。3、某小组研究溶液中与、的反应。实验I试剂现象滴管试管溶液（pH＝4）

溶液（至pH＝8）a滴入1滴溶液，溶液变黄色，继续滴加，溶液变为棕色。2小时后，无明显变化溶液（pH＝4）溶液NaOH溶液至pH＝8）b.持续滴加溶液，无明显变化资料:在溶液中呈棕色。

（1）研究现象a中的黄色溶液。

①用溶液检出溶液中含有。

②甲认为是氧化了溶液中的，乙认为不是主要原因，理由是。

③进行实验Ⅱ，装置如图。左侧烧杯中的溶液只变为黄色，不变为棕色，右侧电极上产生无色气泡，经检验该气体为NO。

产生NO的电极反应式为。

实验Ⅱ的目的是。（2）研究现象a中的棕色溶液。

①综合实验和实验Ⅱ，提出假设:现象a中溶液变为棕色可能是NO与溶液中的或发生了反应。进行实验Ⅲ，证实溶液呈棕色只是因为与NO发生了反应。实验Ⅲ的操作和现象是

②加热实验中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，溶液中有红褐色沉淀生成。解释产生红褐色沉淀的原因是

（3）研究酸性条件下，溶液中与、的反应。序号操作现象ⅰ取的溶液加醋酸至pH＝3，加溶液溶液立即变为棕色ⅱ取的溶液，加醋酸至pH＝3，加入溶液无明显变化ⅲ分别取的溶液与的溶液，混合，小心加入浓硫酸

液体分为两层，稍后，在两层液体界面上出现棕色环①ⅰ中溶液变为棕色的离子方程式为、

②中出现棕色的原因是

实验结论:本实验条件下，溶液中、的氧化性与溶液的酸碱性等有关。4、碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗终末期肾病患者的高磷酸盐血症。制备反应原理为:LaCl3+6NH4HCO3La2(CO3)3↓+6NH4Cl+3CO2↑+3H2O;某化学兴趣小组利用下列装置实验室中模拟制备碳酸镧。1.盛放稀盐酸的仪器为__________。2.制备碳酸镧实验流程中导管从左向右的连接顺序为:F→

→

→

→

→

。中发生反应的化学反应式为__________中盛放的试剂是__________,其作用为__________。中应先通入NH3,后通入过量的CO2,原因为__________。(CO3)3质量分数的测定:准确称取产品试样,溶于稀盐酸中,加入10mLNH3-NH4Cl缓冲溶液,加入紫脲酸铵混合指示剂,用·L-1EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至呈蓝紫色(La3++H2Y2-LaY-+2H+),消耗EDTA溶液。则产品中La2(CO3)3的质量分数ω[La2(CO3)3]=__________。7.该化学兴趣小组为探究La2(CO3)3和La(HCO3)3的稳定性强弱,设计了如下的实验装置,则甲试管中盛放的物质为__________;实验过程中,发现乙试管中固体质量与灼烧时间的关系曲线如图所示。试描述实验过程中观察到的现象:__________。5、某小组同学对与KI的反应进行探究

【初步探究】室温下进行下表所列实验。序号操作现象实验Ⅰ取溶液，滴加溶液5～6滴（混合溶液pH＝5）溶液变为棕黄色实验Ⅱ实验Ⅱ取2mL实验反应后的溶液，滴加2滴kscn溶液溶液呈红色【深入探究】20min后继续观察实验现象:实验溶液棕黄色变深实验Ⅱ溶液红色变浅（1）证明实验I中有生成，加入的试剂为。

（2）写出实验反应的离子方程式:。

（3）结合上述实验现象可以证明与发生可逆反应，原因是。（4）已知在酸性较强的条件下，可被空气氧化为，故甲同学提出假设:该反应条件下空气将氧化为，使实验I中溶液棕黄色变深。甲同学设计实验:，20min内溶液不变蓝，证明该假设不成立，导致溶液不变蓝的因素可能是（写出两条）。

（5）乙同学查阅资料可知:与KI的反应体系中还存在，呈棕褐色依据资料从平衡移动原理解释实验Ⅱ中20min后溶液红色变浅的原因:

（6）丙同学针对20min后的实验现象继续提出假设:与KI的反应、与的反应达到平衡需要一段时间，有可能20min之前并未达到平衡为验证该假设，丙同学用4支试管进行实验，得到了颜色由浅到深的四个红色溶液体系，具体实验方案为.6、某班学生用SO2与含钡试剂探究化学反应原理,设计了如图所示实验装置。已知:Na2SO3(s)+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O,三个实验小组分别利用该实验装置,将不同试剂装入B试管进行实验,实验结果如表所示:实验小组B试管中试剂B试管中现象第一组·L-1Ba(OH)2溶液产生白色沉淀第二组·L-1Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀;液面有浅红棕色气态物质产生,并逐渐消失第三组·L-1BaCl2溶液产生少量白色沉淀根据实验回答问题:(1)A装置中盛装浓硫酸的仪器名称为________。第一组实验中,B试管中沉淀主要是_____(填化学式),B试管中发生反应的离子方程式为________________。(2)第二组实验中,B试管中白色沉淀是_____(填化学式),B试管中发生反应的离子方程式为_______________。

(3)第三组实验结果分析出现分歧,有同学认为白色沉淀是BaSO3,有同学认为是BaSO4。实验小组取出沉淀,继续加入足量______,沉淀不溶解,说明沉淀应该是BaSO4。实验中产生BaSO4的原因是____________________。

(4)综合三组实验结果,请预测CO2通入CaCl2溶液,_____(填“能”或“不能”)产生CaCO3沉淀,用化学原理解释:_______________。7、研究小组进行如图所示实验,试剂A为溶液,发现铝条表面无明显变化,于是改变实验条件,探究铝和溶液、溶液反应的影响因素。用不同的试剂A进行实验1~4,并记录实验现象:序号试剂A实验现象1溶液铝条表面有气泡产生,并有红色固体析出2溶液,再加入一定质量的NaCl固体开始铝条表面无明显变化,加NaCl后,铝条表面有气泡产生,并有红色固体析出32溶液铝条表面有少量气泡产生,并有少量红色固体析出42溶液反应非常剧烈,有大量气泡产生,溶液变成棕褐色,有红色固体和白色固体生成(1)实验1中,铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为__________________________。(2)实验2的目的是证明铜盐中的阴离子是导致实验1中反应迅速发生的原因,实验2中加入NaCl固体的质量为__________g。(3)实验3的目的是_________________________________。(4)经检验可知,实验4中白色固体为CuCl。甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了的反应,他设计了如图所示实验证明该反应能够发生。①A极的电极材料是__________。②能证明该反应发生的实验现象是__________________________________。(5)为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因,分别取白色CuCl固体进行以下实验:实验序号实验操作实验现象i加入浓NaCl溶液沉淀溶解,形成无色溶液ii加入饱和溶液沉淀溶解,形成褐色溶液iii向i所得溶液中加入2溶液溶液由无色变为褐色查阅资料知:CuCl难溶于水,能溶解在浓度较大的溶液中,生成配离子,用水稀释含的溶液时会重新析出CuCl沉淀。①由上述实验及资料可推断,实验4中溶液呈棕褐色的原因可能是与__________作用的结果。②为证明实验4所得的棕褐色溶液中含有,应补充的实验是____________________。(6)上述实验说明,铝和溶液、溶液的反应现象与__________有关。8、某实验小组为探究KI与的反应,进行实验一:注:本实验忽略在此条件下的水解。1.取棕黄色清液,加入少量_________溶液(试剂a),清液变为__________色,说明生成了。2.探究生成的原因。①甲同学进行如下实验:向2mL1KI溶液中加入1mL__________溶液(硝酸酸化,pH=,再加入少量试剂a,观察到与1相同的现象。甲同学由此得出结论:实验一中生成的原因是酸性条件下,氧化了。②乙同学认为仅由甲同学的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除____________________________________________氧化的可能性。③若要证明实验一中是氧化了,应在实验一的基础上进行检验______________的实验。3.探究棕黑色沉淀的组成。①査阅资料得知:CuI为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设:吸附;吸附。为证明上述假设是否成立,取棕黑色沉淀进行实验二:已知:CuI难溶于;(无色)。由实验二得出结论:棕黑色沉淀是CuI吸附形成的。②现象iii为_________________________________________。③用化学平衡移动原理解释产生现象ii的原因:______________________________________。④由实验二可推知,与KI反应过程中,一定发生的反应的离子方程式为______________________________________。答案以及解析1答案及解析：答案：（1）MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;

（2）3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O;在装置A、B之间加一个盛饱和食盐水的洗气瓶;

（3）溶液先变红后褪色;（4）;

（5）SO2+Cl2+2H2O=4H+++2Cl-

解析：2答案及解析：答案：（1）（2）黑色沉淀中不含有CuO

（3）a.还原b.（4）CuS存在溶解平衡,热的浓硫酸可将氧化，使浓度减小，促进上述平衡正向移动，使CuS溶解

（5）40%解析：（1）铜与浓硫酸发生反应:，故步骤Ⅱ产生的气体是

（2）向试液中滴加溶液，若产生红褐色沉淀，证明试液中有，现将少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振荡后，滴加溶液，未见红褐色沉淀，说明黑色沉淀中一定不含CuO。

（3）试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有NO生成，证明了黑色沉淀具有还原性，将还原为NO；b根据反应现象③B试管中出现白色沉淀可知，白色沉淀为硫酸钡，说明黑色沉淀中含有硫元素，发生反应的离子方程式为（4）CuS难溶于水，在水溶液中有很少量的CuS溶解，溶液中存在沉淀溶解平衡热的浓硫酸可将氧化，使浓度减小，促进上述平衡正向移动，使CuS溶解。

（5）过程中发生的反应为

设的物质的量分别为xmol、ymol，与、CuS反应后剩余的物质的量为3答案及解析：答案：（1）①KSCN

②两个实验环境均有，但在溶液中无明显变化

③验证被氧化生成（2）①将NO通入溶液中，溶液由浅绿色变为黄色，最后变为棕色将NO通入Fe2（SO4）3溶液中，无明显变化

②棕色溶液中的受热生成，被空气中的氧气氧化为，加热促进的水解，产生红褐色沉淀

（3）①②两层液体界面上、与反应，生成棕色的解析：（1）①欲检验溶液中含有的，需滴加KSCN溶液，溶液变为红色。

②两个实验环境均有，但在溶液中无明显变化故不是溶液中的被氧化的主要原因。

③右侧电极上产生无色气泡，经检验该气体为NO，说明右侧石墨电极为正极，被还原生成NO，电极反应式为，左侧石墨电极为负极，电极反应式为，故实验Ⅱ的目的是验证被氧化生成。

（2）①进行实验Ⅲ，证实溶液呈棕色只是因为与NO发生了反应，故可将NO通入溶液中，溶液由浅绿色变为黄色，最后变为棕色；将NO通入溶液中，无明显变化。

②棕色溶液中存在，加热实验中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，说明分解产生了和NO。被空气中的氧气氧化为加热促进的水解，产生红褐色沉淀。

（3）①i中溶液变为棕色，说明被酸性氧化为，与nO反应生成，离子方程式为、②ⅲ中两层液体界面上、与反应生成NO，NO再与反应生成棕色的，故在两层液体界面上出现棕色环。

【易错警示】第（2）小题易错的原因是不能抓住实验目的“证实溶液呈棕色只是因为与NO发生了反应”，逆向推导实验Ⅲ的操作和产生的现象；忽视受热分解及转化为，继而产生沉淀。第（3）小题易错的原因是书写离子方程式时，忽视醋酸是弱电解质，漏写和NO反应生成的离子方程式。4答案及解析：答案：1.分液漏斗;→B→D→E→C;·H2O+CaOCa(OH)2+NH3↑

溶液;

除去CO2中的HCl气体

在水的溶解度大,先通入NH3容易吸收溶解度较小的CO2

(HCO3)3;

B中澄清石灰水先变浑浊,A中澄清石灰水后边浑浊解析：1.盛放稀盐酸的仪器为分液漏斗

易溶于水,需防止倒吸,故E处通NH3、D处通CO2,则制备碳酸镧实验装置中导管从左向右的连接顺序为F→A→B→D→E→C。

3.装置Y中发生反应的原理是生石灰与水反应放出大量的热,浓氨水受热发生分解,所以反应的化学方程式为

4.装置X的作用是除去CO2气体中的杂质HCl,所以盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液,不能用Na2CO3溶液或NaOH溶液。

5.装置Z中应先通入NH3,后通入过量的CO2,原因为NH3在水中的溶解度大,CO2在水中的溶解度较小,但CO2在氨水中的溶解度较大。这样操作可以得到浓度较大的碳酸氢铵溶液,以提高反应速率和碳酸镧的产率。

6.由反应式La3++H2Y2-LaY-+2H+可知,n(La3+)=n(H2Y2-)=n(EDTA)=×10-3L×·L-1=×10-2mol,所以,则产品中的质量分数。

7.一般正盐的稳定性强于对应的酸式盐,所以欲探究La2(CO3)3和La(HCO3)3的稳定性强弱,可以在相同温度下进行探究,也可以使正盐在更高的温度下加热进行探究。根据题中的实验装置,甲试管中盛放物质的受热温度较低,应为La(HCO3)3;根据乙试管中固体质量与灼烧时间的关系曲线可知,La2(CO3)3在一定温度下会发生分解,所以La(HCO3)3一定在更低的温度下发生分解,所以实验过程中可以观察到的现象为B中澄清石灰水先变浑浊,A中澄清石灰水后变浑浊。5答案及解析：答案：1.淀粉溶液或CCl4++2I-2Fe2++I23.实验Ⅱ通过检验KI过量(或Fe3+不足量)的情况下仍有Fe3+剩余，说明正反应不能进行到底4.向试管中加入5mLmol·L-1KI溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至pH=5;c(I-)低、c(H+)低5.由于I-+I2，使c(I2)减小，2Fe3++2I-2Fe2++I2正向移动，c(Fe3+)减小，Fe3++3SCN-Fe(SCN)3逆向移动，红色变浅6.向1支试管中加入2mLmol·L-1KI溶液，再滴加mol·L-1FeCl3溶液2～3滴，滴加2滴mol·L-1KSCN溶液，之后每间隔5min，另取1支试管重复上述实验，观察4支试管中溶液颜色的变化解析：1.取•L-1KI溶液，滴加•L-1FeCl3溶液5～6滴(混合溶液pH=5)，溶液变为棕黄色，证明实验Ⅰ中有I2生成，检验碘单质可以选用淀粉溶液，溶液变蓝色说明生成了碘单质，故答案为：淀粉溶液；2.实验Ⅰ中Fe3+与I-发生氧化还原反应生成碘单质和亚铁离子，反应的离子方程式为：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，故答案为：2Fe3++2I-=I2+2Fe2+；3.实验Ⅱ取2mL实验Ⅰ反应后的溶液，滴加2滴•L-1KSCN溶液，溶液变红色，说明KI过量的前提下仍含铁离子，说明反应不能进行彻底，证明反应为可逆反应，故答案为：实验Ⅰ中KI过量的前提下反应后仍含铁离子，说明反应不能进行彻底，证明反应为可逆反应；4.已知在酸性较强的条件下，I-可被空气氧化为I2，故甲同学提出假设：该反应条件下空气将I-氧化为I2，使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。甲同学可以设计如下实验：向试管中加入溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至pH=5，20min内溶液不变蓝，证明该假设不成立；导致溶液不变蓝的因素可能是I-浓度低、H+浓度低，故答案为：向试管中加入5mL溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至pH=5；c(I-)低、c(H+)低；5.实验Ⅱ中20min后溶液红色变浅的原因：由于存在化学平衡I-+I2⇌，碘离子过量，则碘单质浓度减小为主要因素，使得2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡正向进行，铁离子浓度减小，导致Fe3+3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向进行，溶液红色变浅，故答案为：由于存在化学平衡I-+I2⇌，使c(I2)减小，2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡正向进行，c(Fe3+)减小，Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向进行，溶液红色变浅；6.丙同学针对20min后的实验现象继续提出假设：FeCl3与KI的反应、I-与I2的反应达到平衡需要一段时间，有可能20min之前并未达到平衡。为验证该假设，丙同学用4支试管进行实验，得到了颜色由浅到深的四个红色溶液体系，具体实验方案为：向1支试管中加入2mLLKI溶液，再滴入L的FeCl3溶液2-3滴，滴加2滴KSCN溶液，之后每间隔5min另取1支试管重复上述实验，观察4支试管中溶液颜色变化，故答案为：向1支试管中加入2mLLKI溶液，再滴入L的FeCl3溶液2-3滴，滴加2滴KSCN溶液，之后每间隔5min另取1支试管重复上述实验，观察4支试管中溶液颜色变化。6答案及解析：答案：(1)分液漏斗;BaSO3;Ba2++2OH-+SO2=BaSO3↓+H2O(2)BaSO4;3Ba2++2+3SO2+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+(3)稀盐酸;装置中的O2将溶液中的SO2(或H2SO3)氧化为,与Ba2+反应生成BaSO4(4)不能;CO2溶于水形成的碳酸酸性弱,电离产生的碳酸根离子浓度小,不能和钙离子形成CaCO3解析：(1)二氧化硫与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式为Ba(OH)2+SO2=BaSO3↓+H2O,即B试管中沉淀主要是BaSO3,离子方程式为Ba2++2OH-+SO2=BaSO3↓+H2O。(2)将二氧化硫通入Ba(NO3)2溶液中,二氧化硫与水反应生成的亚硫酸使溶液呈酸性,在酸性溶液中具有强氧化性,可将+4价硫氧化为+6价,生成,与Ba2+结合生成硫酸钡白色沉淀,即第二组实验中,B试管中白色沉淀是硫酸钡,根据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒即可写出反应的离子方程式：3Ba2++2+3SO2+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+。(3)第三组实验中B试管中生成的白色沉淀可能是BaSO3或BaSO4或二者的混合物。检验的方法是向白色沉淀中加入足量稀盐酸,若白色沉淀完全溶解,则是BaSO3;若白色沉淀不溶解,则是BaSO4;若白色沉淀部分溶解,则是二者的混合物。生成硫酸钡沉淀的原因是装置中的O2将溶液中的SO2(或H2SO3)氧化为,与结合生成硫酸钡沉淀。(4)二氧化碳与二氧化硫的性质不同,二氧化碳溶于水形成的碳酸酸性弱,电离产生的碳酸根离子浓度小,不能与钙离子生成碳酸钙沉淀。此外,二氧化硫具有较强的还原性,在水溶液中能被氧化为但二氧化碳则不能被氧化,所以将二氧化碳通入氯化钙溶液中,不能生成碳酸钙沉淀。7答案及解析：答案：(1)

(2);(3)证明增大溶液的浓度能够使Al和的反应发生

(4)金属铜;②电流计指针发生偏转,两侧烧杯溶液中均有白色沉淀生成

(5)①;②取适量实验4的棕褐色溶液,加水稀释,观察是否出现白色沉淀