高考专题复习-探究性试验的答题技巧

第3讲探究性实验题的答题技巧

【题型分析】实验探究的过程就是科学探究的过程,过程中对物质性质的预测,设计实验以及对实验过程中出现的问题和现象进行分析和解释,能更好地考查同学们的科学素养。此类试题往往探究化学反响机理、探究化学实验中的反常现象、探究对典型问题的质疑、探究未知物的成分、探究物质的性质、探究反响条件以及反响的现象等。类型一探究反响原理型【挖掘信息，分步破题】【典例1】查阅资料得知:2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O针对甲、乙、丙猜测,设计如以下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):【剖析条件，因境答题】【解析】(1)Mg(NO3)2分解时发生氧化复原反响,但一定不会生成MgO、NO2、N2,因为在硝酸镁中氮元素显+5价,而在NO2、N2中氮元素分别显+4价、0价,化合价均降低,没有化合价升高的元素,不符合氧化复原反响的规律。(2)连接好装置后应先检验装置的气密性,然后装入样品进行实验,由于本实验要探究硝酸镁的分解产物,因此为了防止空气中的氧气干扰实验结果,应先通入氮气赶尽装置内的空气。利用酒精灯加热时应先预热玻璃管再集中加热。(3)①由于有红棕色气体出现,说明有NO2生成,取少量剩余固体加水后未见明显现象,说明生成物不是Mg(NO2)2或Mg3N2。因为Mg(NO2)2会完全溶解,而Mg3N2会发生水解相互促进反响产生气体和沉淀。故猜测乙是正确的。②D中放置的是盛有亚硫酸钠和酚酞的溶液,由于水解溶液会显红色,与氧气反响后生成硫酸钠,溶液红色褪去,涉及的反响为2Na2SO3+O2====2Na2SO4。实验中未出现此现象并不能说明分解产物中没有O2,因为也可能是氧气在B装置中已经完全反响。答案:(1)不符合氧化复原反响原理(或其他合理答案)(2)①装置气密性良好②防止对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案)移动酒精灯预热硬质玻璃管(3)①乙②2Na2SO3+O2====2Na2SO4O2在通过装置B时已参与反响(或其他合理答案)【高分策略，标准解题】探究反响原理型题目的解题策略发现问题→提出猜测→设计验证方案→具体实施实验→观察现象分析数据→总结归纳得出结论(1)发现问题:关注在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。(2)提出猜测:根据已有的知识对所发现的问题的解决提出几种可能的情况。(3)设计验证方案:根据猜测,结合实验条件设计科学、合理、平安的实验方案,对各种猜测进行验证。(4)具体实施实验:根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行实验操作。(5)观察现象分析数据,得出结论:就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据,然后进行推理分析和数据分析,通过比照归纳得出结论。【类题试做，精题精练】1.制造干电池的主要原料之一是MnO2,工业上常以Mn(NO3)2和KMnO4为原料制备MnO2,其生产原理为先用软锰矿(含MnO2、少量的Fe2O3和SiO2)和碳反响制得MnO,再将MnO与稀硝酸反响,反响后经过滤、提纯、浓缩,可制得50%的Mn(NO3)2溶液。在一定条件下,把50%的Mn(NO3)2溶液滴加到KMnO4溶液中,发生反响:Mn(NO3)2+KMnO4+H2OMnO2↓+KNO3+HNO3(未配平),反响生成的沉淀经过滤、洗涤、枯燥后得到MnO2。请答复以下问题:(1)假设将软锰矿和碳反响后的固体产物置于如下图的装置甲中,使其与稀硝酸反响,观察到装置乙中有红棕色气体产生。①写出甲中产生气体的化学反响方程式:

。②反响过程中,要向装置乙中通入一定量的空气,原因是

。③装置丙盛放的试剂是。(2)请配平:Mn(NO3)2+KMnO4+H2O====_______MnO2↓+KNO3+HNO3,在制备MnO2的实验中要向反响混合液中不断滴加氨水,氨水的作用是

。(3)沉淀经过滤、洗涤、枯燥后所得到的固体中除主要含有MnO2外,还可能混有杂质,那么该杂质可能是 (写化学式)。【解析】(1)根据题中信息可知软锰矿和碳反响生成MnO,杂质Fe2O3与碳反响会生成单质Fe。MnO与稀硝酸反响生成Mn(NO3)2,无气体产生,而Fe能与稀硝酸反响生成NO。向乙中通入空气,空气中的氧气将NO氧化成NO2,使气体呈红棕色,丙中应盛NaOH溶液等碱性物质,吸收有毒气体NO2。(2)根据得失电子守恒和观察法可配出化学计量数为3、2、2、5、2、4;Mn(NO3)2和KMnO4反响后有硝酸产生,参加氨水,可以中和硝酸,增大反响物的转化率。(3)由于参加氨水,会有Mn(OH)2生成。答案:(1)①Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O②把一氧化氮氧化成二氧化氮,便于尾气被充分吸收,防止污染环境③NaOH溶液(其他合理答案均可)(2)322524中和产生的HNO3,使原料尽可能多地转化为MnO2(3)Mn(OH)22.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反响情况,用如下图装置进行了有关实验:(1)B是用来收集实验中产生的气体的装置,但未将导管画全,请直接在原图上把导管补充完整。(2)实验中取6.4g铜片和12mL18mol·L-1浓硫酸于圆底烧瓶中共热,直到反响完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①请写出铜与浓硫酸反响的化学方程式:

。②有一定量的余酸却未能使铜片完全溶解,原因是

。③以下药品中能够用来证明反响结束后的烧瓶中确有余酸的是 (填正确答案标号)。A.铁粉B.BaCl2溶液C.银粉D.Na2CO3溶液(3)为定量测定余酸的物质的量浓度,甲、乙两同学进行了如下设计:①甲同学设计的方案是先测定铜与浓硫酸反响产生的SO2的量,再计算余酸的物质的量浓度。他认为测定SO2的量的方法有多种,请问以下实验方案中不可行的是(填序号)。A.将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的枯燥管,结束反响后再次称量B.将装置A产生的气体缓缓通入足量的用硫酸酸化的KMnO4溶液,再参加足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、枯燥、称量沉淀C.用排水法测定装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)D.用排饱和NaHSO4溶液的方法测出装置A中产生气体的体积(已折算成标准状况)②乙同学设计的方案是在反响后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL,取20mL于锥形瓶中,用标准氢氧化钠溶液进行滴定[:Cu(OH)2开始沉淀时的pH约为5],能否通过测出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量浓度?(填“能”或“否”),理由是

。【解析】(1)SO2的密度比空气的大,应采用向上排空气法收集,因此B中导管应长进短出。(2)铜与浓硫酸反响生成硫酸铜、二氧化硫和水,但随着反响的进行,浓硫酸浓度减小,变为稀硫酸,不再与铜反响;剩余溶液中有硫酸和硫酸铜,可以参加铁或碳酸钠溶液,观察是否有气体产生来检验硫酸的存在。(3)由于反响产生的气体为二氧化硫和少量的水蒸气,通过碱石灰时,都会被吸收,少量的水蒸气会影响二氧化硫的测定,因此A不可行;由于高锰酸钾溶液用硫酸酸化,硫酸会与氯化钡反响,影响SO2的测定,因此B不可行;由于二氧化硫在水中的溶解度较大,用排水法测定影响气体体积的测定,因此C不可行。乙同学设计的方案中,铜离子本身是蓝色的,会干扰滴定终点的判断。答案:(1)如下图(2)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑②随着反响进行,硫酸浓度减小,Cu与稀硫酸不反响③A、D(3)①A、B、C②否含Cu2+的溶液显蓝色,干扰滴定终点的判断△====类型二物质制备探究型【典例2】【挖掘信息，分步破题】实验步骤如下:将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢参加5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。在A中参加4.0g正丁醇和几粒沸石,加热。当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反响温度为90～95℃,在E中收集90℃以下的馏分。将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层枯燥后蒸馏,收集75～77℃馏分,产量2.0g。【剖析条件，因境答题】【解析】(1)将重铬酸钠溶液和浓硫酸混合时,相当于对浓硫酸进行稀释。假设将重铬酸钠溶液加到浓硫酸中,水的密度比浓硫酸小,会引起液滴飞溅,造成危险。(2)实验装置中沸石的作用是防止溶液暴沸。假设加热后发现未加沸石,应该停止加热,等溶液冷却后再参加沸石。(3)装置中B仪器叫分液漏斗,D仪器叫直形冷凝管。(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是检查是否漏液。(5)由题意知正丁醛微溶于水,密度比水小,所以分液时水在下层,正丁醛在上层。(6)反响时温度保持在90～95℃,既可以保证正丁醛变成蒸汽及时别离出去,同时还可以防止正丁醛被继续氧化。(7)假设4.0g的正丁醇完全反响产生的正丁醛应为4.0÷74×72=3.89g,那么正丁醛的产率应为2.0÷3.89×100%=51%。答案:(1)不能,易迸溅(2)防止暴沸冷却后补加(3)分液漏斗直形冷凝管(4)c(5)下(6)既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量防止其被进一步氧化(7)51【高分策略，标准解题】物质制备探究实验题的解题策略(1)制备实验整套装置的根本连接顺序是制取→除杂→枯燥→主体实验→尾气处理。具体到单个装置的连接要注意“五进五出”:气体的流向通常是左进右出;洗气瓶作洗气用时气体要长(管)进短(管)出;洗气瓶作量气(制备的气体把洗气瓶中的水压到量筒中)用时气体要短(管)进长(管)出;枯燥管枯燥气体时,气体要粗(端)进细(端)出;冷凝管所用的水要下进上出。(2)收集纯洁的气体,必须要经过一系列除杂后再枯燥、收集。需要某气体参加加热反响(如CO、H2与CuO、Fe2O3的反响)时,应先枯燥再反响。(3)同一实验中有几处装置需要加热时,通常先加热制气装置,待产生的气体把体系内的空气排净后再加热反响装置。停止加热时,先停止加热反响装置,再停止加热制气装置,使制备的气体继续通一会儿,使生成物冷却,防止生成物又被氧化(如CO复原Fe2O3的实验)。【类题试做，精题精练】1.(2013·新课标全国卷Ⅰ)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反响和实验装置如下:可能用到的有关数据如下:相对分子质量密度/(g·cm-3)沸点/℃溶解性环己醇1000.9618161微溶于水环己烯820.810283难溶于水合成反响:在a中参加20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢参加1mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。别离提纯:反响粗产物倒入分液漏斗中,分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,别离后参加无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯洁环己烯10g。答复以下问题:(1)装置b的名称是 。(2)参加碎瓷片的作用是 ;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是(填正确答案标号)。A.立即补加B.冷却后补加C.不需补加D.重新配料(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为。(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并;在本实验别离过程中,产物应该从分液漏斗的 (填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)别离提纯过程中参加无水氯化钙的目的是

。(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有

(填正确答案标号)。A.圆底烧瓶B.温度计C.吸滤瓶D.球形冷凝管E.接收器(7)本实验所得到的环己烯产率是

(填正确答案标号)。A.41%B.50%C.61%D.70%【解析】(1)考查常见仪器的识别,装置b的名称是直形冷凝管。(2)在加热液体时需参加碎瓷片,以防止因加热而使液体暴沸。如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应该停止加热,冷却后再参加碎瓷片,应选B。(3)本实验中容易产生的副产物是发生分子间脱水生成的环己醚,产物的结构简式是(4)分液漏斗在使用前要洗涤干净并检查是否漏水,在本实验别离过程中,产物是环己烯,密度为0.8102g·cm-3,比水小,在上层,别离时先把水层从分液漏斗下口放出,产物应该从分液漏斗的上口倒出。(5)别离提纯过程中参加无水氯化钙是为了除去醇和水。(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,所需仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶(可用圆底烧瓶)、温度计、带石棉网的铁架台、直形冷凝管、接引管(尾接管)、接收器等,不需用到的仪器是吸滤瓶和球形冷凝管。(7)本实验由环己醇制取环己烯,根据化学反响方程式和表格数据可知,100g环己醇可以生成82g环己烯,那么20g环己醇可以制取环己烯16.4g,而实际得到10g,所以产率为×100%=61%,应选C。答案:(1)直形冷凝管(或冷凝管)(2)防止暴沸B(3)(4)检查是否漏水(检漏)上口倒出(5)枯燥(或除水除醇)(6)C、D(7)C2.信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:请答复以下问题:(1)第①步Cu与酸反响的离子方程式为

;得到滤渣1的主要成分为。(2)第②步加H2O2的作用是

,使用H2O2的优点是

;调溶液pH的目的是使生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是 。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:上述三种方案中,

方案不可行,原因是

;从原子利用率角度考虑,

方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量,取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均