化学实验探究之以题说法

第36讲化学实验探究基础必备基础不牢地动山摇必备一、化学实验方案的设计＠基础盘点1．化学实验设计的内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：(1)实验目的；(2)；(3)（药品、仪器、装置、设备及规格）；(4)实验装置图、实验步骤和操作方法；(5)注意事项；(6)实验现象、数据记录及结论处理；(7)问题和讨论。2．化学实验设计的基本要求(1)科学性：实验原理、实验操作和方法必须正确。(2)安全性：实验设计时尽量避免使用有毒药品和进行有危险性的实验操作。(3)可行性：实验设计应切实可行，所用药品、仪器、设备和方法等在中学实验条件下能够得到满足。(4)简约性：实验设计方法简单，操作方便。尽量采用简单的实验装置，用较少的试剂，并能在较短的时间内完成实验，实验现象明显。(5)环保性：对有毒有害的物质必须处理，以免产生环境污染。(6)经济性：综合考虑原料的用量和价格。3．化学实验方案设计的基本思路(1)根据实验的目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；(2)根据实验的特点，设计实验装置，画出装置图；(3)根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中的注意事项；(4)实验过程中记录现象、数据，分析得到的结论，实验结束后应写出完整的实验报告。4．实验方案的设计思路(1)制备实验方案设计根据所给原料和所需要制备的物质出发，根据化学反应原理列出可能的几种制备方法和途径，从方法是否可行、装置和操作是否简单、是否经济和安全等进行综合分析比较，从中选出最佳实验方法，在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件严格、有效的控制。制备实验方案的设计，对巩固元素化合物知识和掌握好各类有机物之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力都是非常有效的。(2)性质实验方案的设计一是性质性实验，主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。二是性质性实验，主要是对物质具备的性质去求证，关键设计出简捷的实验方案，操作容易，简便易行，现象明显，且安全可靠。(3)综合实验方案的设计综合实验设计的思维过程：根据“实验原理→反应物→仪器装置→现象→结论”依次进行联想，如：①实验是根据什么性质和原理？实验目的是什么？②所用反应物名称、状态、替代物（根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析和推理，并合理选择）。③有关装置：性能、使用方法、适应范围、注意事项、是否有替代装置可使用、仪器规格。④有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。⑤实验现象：自下而上，从左到右全面观察。⑥实验结论：直接结论，导出结论。一套完整的实验装置往往是由多个基本的实验装置相互连接而成的。如有关气体的制备实验组合装置的连接顺序一般为：气体发生装置→除杂装置→干燥装置→主体实验→尾气处理注意问题：①干燥与除杂：气体在干燥和除杂时，若采用溶液除杂，则先后；若采用固体吸收剂常温除杂，则根据题意而定。②尾气处理：有毒气体常采用溶液（或固体）或点燃，无毒气体直接排空。③接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置和洗气装置应（或“深”入“浅”出）；量气装置应；干燥管应；冷凝管中水流方向。④气体制备一般按：装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→开始实验（按程序）→拆卸仪器→气体处理等。⑤加热操作：主体实验加热前一般应先通再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如H2还原CuO，CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制Mg3N2、CuCl2等。熄灭酒精灯时，一般按“先点燃的（填“先”或“后”）熄灭”原则，如在H2还原CuO的实验中，“氢气早出晚归，酒精灯迟到早退”。⑥取用或制取易吸水、潮解、水解的物质：要采取必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。如制取在空气中易水解的物质（如Al2S3、AlCl3、FeCl3、Mg3N2等）及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。⑦冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发的液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置（如长玻璃管、竖直的干燥管、冷凝管等）。⑧易挥发液体产物（导出时可为蒸气）：要及时冷却（如制取乙酸乙酯中的竖直长玻璃管、石油分馏中的冷凝器等）。⑨仪器拆卸的科学性和安全性：从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度综合考虑。⑩其他：如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。5．实验设计的注意事项(1)药品和装置原题中是部分给出，还是有剩余。若药品和装置只是部分给出，则应需要作必要的补充；若有剩余，则应进行筛选和淘汰，根据试剂特点合理设计实验方案。(2)实验中测定的数据能否达到实验目的，是否每个数据都有用。如果测出多种数据，则根据所测数据可以有哪些解答方法；如果数据不足，还需要补充什么数据才能达到实验目的。(3)题目条件有无特殊要求。如采用最简单和最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。(4)实验中的隐蔽性操作。如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但很容易被忽略。(5)药品名称和某些仪器的规格的描述。有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：无水硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和氢氧化钠溶液等。仪器的规格的描述，如使用容量瓶必须注明其容积譬如100mL的容量瓶；正确书写仪器名称，如分液漏斗和长颈漏斗、圆底烧瓶和蒸馏烧瓶、坩埚和蒸发皿等不能混淆。＠深化理解1．实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100℃左右时升华。(1)装置中直接把水平的直玻璃管插入广口瓶，其作用是什么？(2)浓硫酸的作用是什么？NaOH溶液的作用是什么？写出有关反应的离子方程式。答：(1)根据题给信息，三氯化铁在100℃左右升华，温度降低即凝华成固体，直接把水平的直玻璃管插入广口瓶可防止导管堵塞。(2)反应后的气体通过浓硫酸不是为了气体的干燥，而是防止NaOH溶液中的水蒸气进入广口瓶导致无水三氯化铁潮解。NaOH溶液是为了除去未反应的Cl2，防止空气污染。反应为：2OH―+Cl2=Cl―+ClO―+H2O。2．实验室中制备乙酸乙酯的实验装置如图所示（加热装置和支撑装置均已略去），则导管的两部分a和b作用分别是什么？有何不同？答：a部分具有冷凝回流作用和导气作用。可以把未反应的乙醇和乙酸冷凝，重新流入试管进行反应。b部分具有冷凝和导气作用，可以把乙酸乙酯蒸气冷凝形成液体。两部分均具有导气和冷凝作用，但a部分还有回流作用。注意“冷凝”和“冷凝回流”是两个不同的概念。＠基础应用1．为了检验某化合物中是否含有NH4+、SO42－、Fe2+和结晶水，设计了下列操作步骤：①取少量晶体加热，发现试管口处有液体，且该液体能使无水硫酸铜变蓝；②另取少量晶体溶于水中，配成溶液，取少量滴加少量的氯水，再加入KSCN溶液，有红色出现；③取少量溶液于试管，加入盐酸，没有现象，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成；④取少量溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，微热有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，同时也有白色沉淀产生，该沉淀很快变成灰绿色沉淀。下列说一定正确的是()A．②中的现象说明一定有Fe2+B．为了检验SO42－，可以将③中的试剂换为HNO3酸化的Ba(NO3)2C．通过上述实验可确定该化合物的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OD．④中的沉淀长时间放置会变成红褐色沉淀2．Ag/α－Al2O3是石油化学工业的一种重要催化剂，其中Ag起催化作用，α－Al2O3是载体且不溶于硝酸，该催化剂的回收实验如下图所示。其中的转化反应为：6AgCl＋Fe2O3=3Ag2O＋2FeCl3阅读上述实验流程，完成下列填空：(1)Ag/α－Al2O3加酸溶解应该选用装置（选填a、b、c）。(2)在实验操作（Ⅱ），如果用自来水代替蒸馏水进行洗涤，将会发生化学反应的离子方程式：。(3)实验操作（Ⅳ）所需玻璃仪器为（填写三种）。(4)实验操作（Ⅶ）从AgNO3溶液获得AgNO3晶体需要进行的实验操作依次为：（多选扣分）。（a）蒸馏（b）蒸发（c）灼烧（d）过滤（e）冷却结晶(5)已知：NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO和NO2的混合气体的组成可表示为NOx。该混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，x的值为（a）x＜（b）x＝（c）x≥(6)已知Ag/α－Al2O3中Ag的质量分数，若计算Ag的回收率，还必须知道的实验数据为和。3．已知某混合金属粉末中，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol/L硫酸、2mol/L硝酸、2mol/LNaOH、20%KSCN溶液。(1)提出假设假设1该混合金属粉末中除铝外还含有元素；假设2该混合金属粉末中除铝外还含有元素；假设3该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。(2)设计实验方案基于假设3，设计出实验方案。(3)实验过程根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。【提示】I．在答题卡上按以下方式作答，注意前后内容对应；Ⅱ．注意文字简洁，确保不超过答题卡空间。编号实验操作预期现象与结论①②③④4．某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计如下方案：操作结论甲火柴梗变黑者为浓硫酸乙加入金属铝片产生刺激性气味者为浓硫酸丙分别加入到盛水的试管中放热者为浓硫酸丁用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的瓶口冒白烟者为浓梳酸戊加到CuSO4·5H2O晶体中变白者为浓硫酸(1)其中可行的是。(2)其中一个操作稍作改进就能成为可行的是，改进方法是。(3)完全错误的是，因为。(4)请给出另外两种鉴别方法操作根据现象做出结论AB必备二、化学实验方案的评价＠基础盘点1.实验方案的评价对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的分析问题和解决问题的能力。(1)选择：包括的选择、的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。(2)评价：对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。(3)最佳方案的选择：所谓最佳，无非是最简单、容易获取并且价格低廉、明显、无干扰物质以及无污染等。2．实验方案的评价解题要点：（1）理论上要科学；（2）操作上要简单可行；（3）原料用量要节约；（4）要环保，符合原则。＠深化理解1．什么是绿色化学原则？什么是原子利用率？如何计算？举例说明原子利用率为100%的化学反应。答：绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的影响。化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100％。原子利用率＝。有机的加成反应、加聚反应原子利用率均为100%，如CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br，nCH2=CH22．在化学实验装置的评价试题中，如何评价不同装置的优劣？答：对比不同的实验装置，找出各装置的异同点，确定其不同的地方的作用分别是什么，有何优点或缺点，通过对比可以选择或重新组合出最合适的装置。＠基础应用1．向溴水中加入足量乙醛溶液，可以看到溴水褪色。对产生该现象的原因有如下三种猜想：①溴水与乙醛发生取代反应；②由于乙醛分子中有不饱和键，溴水与乙醛发生加成反应；③由于乙醛具有还原性，溴水将乙醛氧化为乙酸。为探究哪一种猜想正确，一研究学习小组提出了如下两种实验方案：方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。方案二：测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后Br―离子的物质的量。(1)方案一是否可行？。理由是。(2)假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol，若测得反应后n(Br―)＝mol则说明溴水与乙醛发生取代反应，若测得反应后n(Br―)＝mol则说明溴水与乙醛发生加成反应，若测得反应后n(Br―)＝mol则说明溴水将乙醛氧化为乙酸。(3)按物质的量之比为1：5配制1000mLKBrO3－KBr溶液，该溶液在酸性条件下可生成Br2。取该溶液10mL，加入足量乙醛溶液使其褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL，加入过量AgNO3溶液，过滤，洗涤干燥后称量得固体。已知CH3COOAg易溶于水，试通过计算判断溴水与乙醛发生反应的类型为（填序号）。2．在实验室中拟用氧化铜、稀硫酸和锌来制取纯净的铜，甲、乙两位同学分别设计了如下实验方案。甲：(1)CuO溶于适量稀硫酸中；(2)在（1）的溶液中加入适量锌，充分反应后，过滤、烘干，即得纯净的铜。乙：(1)锌与稀硫酸反应得氢气；(2)将氢气通入氧化铜中并加热，充分反应后即得纯净的铜。问：(1)若要制得相同质量的纯铜，甲乙所耗用的锌和稀硫酸的物质的量是否相同？（填“是”或“否”），其原因。(2)丙同学认为上述两种方案所制得的铜都难以保证铜的纯度，应对上述两种方案加以完善。你是否赞同丙同学的看法？为什么？你认为应怎样完善实验方案？3．实验室在制取某些有毒气体时，为了尽量防止毒气逸散造成空气污染，有人设计了如下图所示的装置（I）。并设想用（Ⅱ）或（Ⅲ）两种简易装置代替（I）中b—c部分，以求达到同样的目的。试回答：(1)若用（I）制取氯气，b瓶中宜加入的液体一般为。在选取试剂正确且适量的前提下，反应开始后，当关闭活塞时发现c中液面不明显上升，估计可能的原因是。检查原因的简单方法是。(2)若在（I）中用Na2SO3固体与1∶1的硫酸制取SO2气体，通常可以对（I）中制气装置进行怎样的简单改动？。b中的液体一般应选用。(3)装置（I）中b瓶能防止多余气体逸散的原因是简要回答(4)用（Ⅱ）或（Ⅲ）代替（I）中的b—c部分，是否可行？简要说明理由：（II）是否可行（填“是”或“否”），理由是；（III）是否可行（填“是”或“否”），理由是。以题说法掌握一法胜做百题题型1探究性实验题【例1】某中学学生将过氧化钠与水的反应作为研究性学习的课题。经过查资料、提出假设、进行实验设计，并通过实验得到验证结论。下面是他们的实验方案及实验现象。实验序号实验程序实验现象1将水滴入盛有过氧化钠固体的试管中，配制成溶液，用带火星的木条检验生成的气体反应激烈，有大量气体产生，能使该木条复燃2将实验1所得溶液分成两份。一份加入紫色石蕊试液溶液变蓝且长时间不褪色一份加入无色酚酞试液溶液显红色，半分钟内褪色3若把实验1所得溶液分成两份。一份加热至沸1~2min，再滴入酚酞试液溶液显红色，但仍很快褪色另一份加热至沸1~2min，再滴入紫色石蕊试液溶液显蓝色且很快褪色4在变为蓝色的石蕊试液中滴加H2O2溶液加热至沸蓝色褪去5若把实验1所得溶液中加入少许MnO2静置到无气体产生时，分成两份。一份加入无色酚酞加热至沸溶液变红且不再褪色一份加入紫色石蕊至沸溶液变蓝且不再褪色6①称取3.9g过氧化钠固体，当逐滴加入约50mL水时测得生成氧气②等不再产生气体后，加入用小纸片包好的MnO2，迅速塞紧双孔塞，轻轻摇动反应器，纸包自动散开，MnO2与溶液开始接触又产生大量氧气，至反应结束测得质量为请仔细阅读有关内容后回答：(1)写出过氧化钠与水反应的化学方程式：，根据实验分析，过氧化钠与水反应除了课本所介绍的上述反应外存在另一反应，其化学方程式为。(2)写出实验5中“加入少许MnO2产生气体”时所发生反应的化学方程式，其中MnO2的作用是。(3)从以上实验结果分析。石蕊分子与酚酞分子相比较，它们的稳定性（填“相等”或“前者大”或“后者大”）。(4)综合分析上述实验，指出使变红的酚酞褪色的是什么物质？该物质具有什么性质？解析：(1)根据“带余烬的木条复燃”的现象可得出过氧化钠投入水中有氧气生成。根据“酚酞变红后褪色、紫色石蕊变蓝后褪色”等现象可得出，过氧化钠跟水反应后留下的溶液中除了氢氧化钠外还含有一种能使指示剂褪色的物质。根据“过氧化氢能使酚酞褪色，加二氧化锰后溶液不能使酚酞、石蕊褪色”等现象可得出，溶液中留下的物质应该是双氧水。研究实验6中信息，过氧化钠跟水反应直接放出，加入少量二氧化锰后再放出，总质量为。与以上推测结论吻合。分析实验2、3和4中的现象可得出，酚酞易褪色。答案：(1)2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑ Na2O2+2H2O====2NaOH+H2O2(2)2H2O22H2O+O2 催化作用(3)前者大(4)H2O2；性质有：①不稳定能分解；②能使指示剂褪色（或漂白性）；【方法点击】化学探究性实验题的模式为：在解题时，首先要对题目中给出的信息进行处理，弄清是对实验的那一方面进行探究，然后深入分析实验，依据题目中提出的实验假设或自行提出的实验假设，合理运用化学知识，巧妙设计实验方案，通过实验现象的客观事实对实验进行探究性验证。1、化学实验设计的要求(1)原理正确；(2)方法简单；(3)操作方便；(4)现象明显；(5)产率高；(5)误差小；(7)安全防污。2．化学实验设计程序(1)根据实验的目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；(2)根据实验的特点，设计实验装置，画出实验装置图；(3)根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项；(4)实验结束后应写出完整的实验报告。【即学即用】1、某研究性学习小组在用CO还原Fe2O3的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，他们认为X不一定是Fe，因为Fe3O4也能被磁铁吸引。为探究X的组成，他们设计了如下实验。I.定性检验实验编号实验操作实验现象①取少量黑色粉末X放入试管1中，注入浓盐酸，微热黑色粉末逐渐溶解，有少量气泡产生②向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液出现血红色③另取少量黑色粉末X放入试管2中，注入足量硫酸铜溶液，振荡，静置有极少量红色物质析出，仍有较多黑色固体未溶解⑴由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分是（填化学式）。⑵在实验①和②中，试管1中若未出现红色，是否一定说明无Fe3O4，为什么？。II.定量测定⑴操作Z是。下列仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是（填名称）。⑵写出溶液Y中滴加H2O2溶液时发生反应的离子方程式。⑶通过以上数据，得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量为各成分的物质的量为。Ⅲ．(1)有同学认为铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是____________(填序号)。A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液(2)从(1)的溶液中将两种盐分离开，可能用于的试剂或操作如下：①NaOH溶液②通入CO2气体③过滤④硫酸实验中正确的顺序是_______________________________2．影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。图1图2(1)取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内足量的稀盐酸中。足量镁条与一定量盐酸反应生成H2的量与反应时间的关系曲线如图2所示。①请在图3的方框中画出上述反应的速率与时间的关系曲线。图3②在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：____________________________________________。(1)某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H+浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快。他决定对其原因进行探究。填写下列空白：①该同学认为：由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：原因Ⅰ：Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应没有影响；原因Ⅱ：_______________________________________________________；原因Ⅲ：Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应具有阻碍作用；原因Ⅳ：Cl-、SO42-均对反应具有促进作用，但Cl-影响更大；原因Ⅴ：________________________________________________________。②该同学设计并进行了两组实验，即得出了正确结论。他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c(H+)相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中：a．在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体，观察反应速率是否变化；b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体，观察反应速率是否变化。若观察到实验a中___________________________________，实验b中_______________________________________，则说明原因Ⅲ是正确的。依次类推。该同学通过分析实验现象，得出了结论：Cl-对反应具有促进作用。3．某研究性学习小组探讨Fe3+和SO32-之间发生怎样的反应，请你一起参与并协助他们完成实验。(1)提出猜想：甲同学认为发生双水解反应：2Fe3++3SO32-+6H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3H2SO3乙同学认为发生氧化还原反应，其反应方程式为(2)实验验证：丙同学设计了下列实验来探究反应的可能性。①为了检验所用的Na2SO3是否变质，应选用的试剂是②取5mLFeCl3溶液于试管中，逐滴加入Na2SO3溶液至过量，观察到溶液颜色由黄色变为红褐色（无气泡产生，也无沉淀生成）③将②溶液分成两等份，其中一份加入稀盐酸至过量，再加入BaCl2稀溶液，有白色沉淀生成；另一份滴入几滴KSCN溶液，溶液变为血红色(3)得出结论：①根据丙同学的实验得出的结论是：②实验③中溶液变成血红色的离子方程式为(4)拓展探究：丁同学在FeCl3溶液中加入Na2CO3溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体。从形式上看，Na2CO3和Na2SO3相似，但二者的水溶液与氯化铁溶液反应的现象差别很大，其原因是题型2物质性质实验方案的设计【例2】已知CuS和Cu2S在空气中加热都能生成CuO和SO2。现有CuO、CuS、Cu2S三种黑色粉末，请设计一个不用其它化学药品就可区分它们的实验方案。（请用文字叙述）步骤操作过程实验现象结论①称取等质量的CuO、CuS、Cu2S粉末各一份，②③解析：不用其他试剂鉴别，可考虑用颜色、状态或溶解性等物理性质，本题可采取在空气中灼烧，根据气体产物气味和固体产物质量变化来鉴别。答案：步骤操作过程实验现象结论①称取等质量的CuO、CuS、Cu2S粉末各一份，②把三分样品分别在空气中灼烧，有两种固体产生刺激性气味的气体，另种无气味。有气味的是CuS与Cu2S粉末，无刺激性气体产生的CuO粉末。③称量灼烧到不再产生刺激性气体的冷却残留物，一种质量几乎不变，一种质量减轻。质量几乎不变的原粉末为Cu2S。质量减轻的原粉末是CuS。【方法点击】1、完成性质实验方案设计的基础：(1)无机物质的性质：原子结构和物质的分类有关(2)有机物质的性质：官能团的种类和基团之间的相互影响有关2、性质实验方案设计的一般思路：分析结构 对比回顾相关知识 预测性质 拟定方案分子结构 同系物 稳定性原子结构 元素周期表 酸、碱性氧化性、还原性官能团反应【即学即用】1、现有溴水、硫化钠溶液、亚硫酸钠溶液、稀硫酸和烧碱溶液等试剂。①若要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有，看到的现象是，反应的离子方程式为。②若要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有、看到的现象是，反应的离子方程式为2．三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。探究过程如下：查阅资料：Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。提出假设假设1：红色粉末是Fe2O3假设2：红色粉末是Cu2O假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物设计探究实验取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。(1)若假设1成立，则实验现象是。(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗?。简述你的理由(不需写出反应的方程式)。(3)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是，写出发生反应的离子方程式。探究延伸经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。(4)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b>a)，则混合物中Cu2O的质量分数为(5)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO4·5H2O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下：物质Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀pH沉淀完全pH1314实验室有下列试剂可供选择：A、氯水B、H2O2C、NaOHD、Cu2(OH)2CO3实验小组设计如下实验方案：试回答：①试剂1为，试剂2为(填字母)。②固体X的化学式为。③操作I为。题型3实验方案的评价【例3】为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。乙同学发现在甲同学的实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。请你回答下列问题：(1)写出甲同学实验中两个主要的化学方程式。(2)甲同学设计的实验（填能或不能）验证乙炔与澳发生加成反应，其理由是（多选扣分）。（a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应（b）使溴水褪色的反应，就是加成反应（c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔（d）使溴水褪色的物质，就是乙炔(3)乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是，它与溴水反应的化学方程式是；在验证过程中必须全部除去。(4)请你选用下列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。（a）（b）（c）（d）→b→→d（电石、水）（）（）（溴水）(5)为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是。解析：本题以乙炔与溴的反应考查课内的研究性学习，通过几位同学对实验方案的评价最终找到正确的研究方法，很好的考查了学生的思维能力。乙同学发现在甲同学的实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，联想由电石制得的乙炔气体中所含有的杂质，可以体会到淡黄色浑浊为单质硫沉淀，原气体中含有H2S。H2S气体可用CuSO4溶液检验并除去。电石与水反应虽为固液不加热制气，但反应中放出大量的热，且反应生成的Ca(OH)2呈糊状，因此不能使用启普发生器，因此制气装置应选用c装置。答案：(1)CaC2＋2H2O→C2H2↑＋Ca(OH)2HC≡CH＋Br2→（或HC≡CH＋2Br2→）(2)不能a、c(3)H2SBr2＋H2S=S↓＋2HBr(4)cb（CuSO4溶液）（CuSO1溶液）(5)如若发生取代反应，必定生成HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用pH试纸验证。【方法点击】对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的分析问题和解决问题的能力。(1)选择：包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。(2)评价：对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境又无污染等。(3)最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。【即学即用】1．某化学课外活动小组设计了下图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验（固定装置去）。(1)A中使用的药品是等物质的量的碳酸氢钠和碳酸氢铵，则在下列仪器中，A中未画出的仪器有填序号）。①分液漏斗 ②试管 ③烧瓶 ④酒精灯 ⑤导管 ⑥橡胶塞(2)与装置B中的药品发生反应的物质有（填化学式），装置C中发生催化氧化反应的化学方程式为。(3)若A、B中药品足量，则装置D中可以观察到的现象。(4)指导老师从安全与环保角度考虑，指出该装置有两处明显的缺陷，请你提出修改建议：。2．有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入SO2气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。请回答下列问题：(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2，该反应的化学方程式是：(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外，还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成，他们设计了如下方案：白色沉淀将B中反应后的固体溶解于水白色沉淀将B中反应后的固体溶解于水BaCl2溶液稀硝酸仍有部分白色沉淀不溶解，证明有Na2SO4生成上述方案是否合理?。请简要说明两点理由：①；②。【友情提示1】1．实验原理实验用品4．（2）探索验证（3）净化干燥吸收“长”进“短”出“短”进“长”出“大”进“小”出“下”进“上”出原料气赶走空气后＠基础应用11、D②中晶体溶于水中，滴加少量的氯水，再加入KSCN溶液，有红色出现，无法确定原溶液是否含有Fe2＋，若原溶液含有Fe3＋也会出现同样现象，A说法错误。③中的试剂换为HNO3酸化的Ba(NO3)2，若溶液中含有SO32―或HSO3―则会被硝酸氧化为SO42―，因此B说法错误。根据题中实验过程不能定量判断离子和结晶水的物质的量，因此无法推断出物质的化学式，C说法错误。④中生成的沉淀为Fe(OH)2，久置空气中会被氧化变为红褐色的Fe(OH)3沉淀。2、解析：(1)因银溶于硝酸而Al2O3不溶，且银溶于硝酸放出NOx，因此装置中应让NOx排出进行吸收处理。b中气体无法排出，c中气体会从长颈漏斗逸出，因此只能选择装置a。(2)联想自来水用氯气消毒，其中含有Cl―，会与Ag＋形成AgCl沉淀。(3)实验操作（IV）是过滤操作，注意看清题目要求，回答玻璃仪器。(4)从AgNO3溶液获得AgNO3晶体，其操作为蒸发结晶过程。(5)从题中反应可以看出，NO不能单独被吸收，NO2可单独被吸收，因此要使气体全部被吸收，则n(NO2)：n(NO)≥1，即x≥。(6)要计算银的回收率则需要知道回收产物中银的质量和原催化剂中银的质量，则只需知道最后所得AgNO3的质量和原催化剂的质量（因为已经知道Ag的质量分数）即可。答案：(1)a(2)Ag＋＋Cl－=AgCl↓(3)漏斗、烧杯、玻璃棒(4)b、e、d(5)c(6)催化剂的质量，AgNO3的质量3、解析：考查学生对Al、Cu、Fe三种金属及其化合物的性质掌握，通过限制实验仪器和试剂，减少了学生实验设计过程中思维的任意发散，考查了Fe3＋、Cu2＋的检验方法和对实验室常用仪器的主要用途和使用方法的了解；考查学生设计实验方案的能力和对常见物质进行分离、提纯和检验的能力。利用金属铝可溶于NaOH溶液，而Cu和Fe不溶于碱液可以除去样品中含有的金属铝。铁可溶于稀硫酸生成Fe2＋而铜不溶解，在此基础上考查了Fe2＋的检验；铜溶于稀硝酸生成Cu2＋，可以考查Cu2＋的检验。答案：（1）Cu；Fe（答案的顺序可交换）（2）编号实验操作预期现象与结论①用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后静置，弃去上层清液，剩余固体备用样品部分溶解，并有气体放出②往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁③往试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液溶液先变成黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁④往②剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜4、解析：(1)常温下铝片在浓硫酸中发生钝化，不会放出刺激气味气体，乙方案说法错误。浓硫酸是不挥发性酸，因此不能与NH3反应得到白烟，丁方案错误。(2)乙方案中，常温下Al在浓硫酸中发生钝化，但加热时浓硫酸可与Al反应得到SO2。(4)根据浓硫酸与稀硫酸的不同性质可以确定很多方案：①浓硫酸具有脱水性，可使蔗糖等物质碳化变黑；②浓硫酸具有强氧化性，可与铜、碳等在加热条件下反应；③常温下，铁、铝在浓硫酸中钝化，但可溶于稀硫酸放出H2；④浓硫酸密度大于稀硫酸，因此相同体积时，浓硫酸质量大；⑤浓硫酸是高沸点酸，可与NaCl反应得到HCl；加热时，稀硫酸首先沸腾；⑥浓硫酸为粘稠的油状液体，倾倒时，浓硫酸不易流动。答案：(1)甲、丙、戊(2)乙加热(3)丁硫酸是高沸点酸，没有挥发性(4)下列任意两种（或其它可行方案）均可操作根据现象做出结论1滴加到氯化钠固体中产生白雾的是浓硫酸2加入铝片常温下反应的是稀硫酸，不反应的是浓硫酸3倾倒两液体粘度大的为浓硫酸4加入木炭，加热产生刺激性气味气体的是浓硫酸5称量相同体积的酸质量大的是浓硫酸6在相同条件下加热先沸腾的是稀硫酸【友情提示2】1．（1）仪器药品（3）装置药品现象2．绿色化学＠基础应用21、解析：(1)溴与乙醛发生取代反应生成HBr，乙醛被溴水氧化生成乙酸和HBr，反应后的溶液均呈酸性，因此通过测定反应后溶液酸碱性无法判断①和③。(2)根据取代反应实质，Br2发生取代反应时，有一半生成HBr，一半进入有机物，而溶液中的Br―来源于HBr的电离，因此n(Br―)＝amol。Br2与乙醛发生加成反应，Br原子全部进入有机物，因此溶液中n(Br―)＝0mol。Br2氧化乙醛，则Br原子全部被还原变为Br―进入溶液，因此n(Br―)＝2amol。(3)加入AgNO3溶液后生成的沉淀为AgBr，则n(Br―)＝＝。Br2反应生成的Br―物质的量为＝1mol。则1molBr2反应生成2molBr―，因此反应中溴水将乙醛氧化为乙酸。答案：(1)不行溴水与乙醛发生取代反应有HBr生成，乙醛被氧化生成乙酸和HBr，溶液均呈酸性(2)a；0；2a(3)③2、解析：(1)在乙方案中H2还原氧化铜，H2要“早出晚归”，因此要得到相同量纯铜，乙方案消耗锌和稀硫酸的物质的量多于甲方案。(2)甲方案中可能会混有未反应的锌，乙方案中可能含有未被还原的CuO，均可加入稀硫酸除去。答案：(1)否因为乙方案中氢气的作用除作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气（以防止还原出的铜被氧化），所以乙方案中耗用的氢气多，则所耗用的锌和稀硫酸的物质的量就多。(2)同意丙同学的看法。因为甲方案制得的铜中可能混有锌且过滤后未洗涤。改正方法是：“加锌充分反应后再加过量稀硫酸，不断搅拌至不再产生气体为止，静置、过滤并洗涤烘干。”乙方案制得的铜中可能混有氧化铜，改正方法是：“将所得铜粉中加入足量稀硫酸中，不断搅拌，充分反应后静置、过滤并洗涤烘干。”3、解析：要想把反应产生的气体保存在b瓶中，则气体不能溶于b瓶中的液体，因此贮存Cl2应选用饱和食盐水，贮存SO2应选用饱和NaHSO3溶液。（1）中还考查了气密性的检查和Cl2的检验方法。答案：(1)饱和食盐水；装置漏气；用湿润的碘化钾淀粉试纸靠近各连接口处检验，漏气处试纸变蓝色(2)撤掉酒精灯或熄灭酒精灯；饱和NaHSO3溶液(3)关闭活塞后，若a中仍有气体发生，气体压力增大，将b中液体压入c中，整个装置成为储气装置，不会有气体逸出(4)是（Ⅱ）与（I）原理相同，关闭活塞，气体可把b瓶中的溶液压入c瓶否而（Ⅲ）中的c瓶因密闭，体积不能改变，压强增大时有危险【即学即用1】1、答案：I⑴Fe3O4和Fe的混合物。⑵不一定因为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，如果铁过量，可将Fe3＋全部还原。Ⅱ⑴过滤、洗涤 坩埚、泥三角2Fe2＋+2H＋+H2O2=2Fe3＋+2H2O⑶n(Fe3O4)=；n(Fe)=Ⅲ(1)B(2)①③②③④2、解析：对于影响反应速率的原因，给出的三种都是Cl-具有促进作用，剩下的两种可能自然要从Cl-起阻碍作用或不起作用去想。通过加入含有Cl-的物质使化反应速率加快，证明了Cl-对反应有促进作用。同样加入含有SO42-的物质使化学反应速率变慢，又证明了SO42-对化学反应具有阻碍作用。答案：(1)①图中要标明2、4、6min时刻时的速率及要画出速率走向弧线