总复习高三化学一轮复习优化设计（第七辑）：一百一十五 探究型实验题

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精聚焦与凝萃1．能够根据实验试题的要求，设计和评价简单实验方案；2．学会识别和绘制典型的实验仪器装置图。解读与打通常规考点一、探究性实验的基本程序:1．提出问题：在学习新知识、实践新方法中进行思考、对比、质疑而引出的问题，如:学习浓硫酸的吸水性和脱水性时,浓硫酸使硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O）失水,硫酸铜晶体发生了化学变化,而浓硫酸体现了吸水性还是脱水性？四氯化碳和苯都能萃取碘水中的碘，分层时一个在上层，一个在下层，若在碘水中同时加入苯和四氯化碳时,溶液会不会分三层？各层的颜色又如何?这就是通过思考提出了值得探究的问题，探究清楚能更好地理解掌握物质的性质.2．提出猜想：如浓硫酸吸水性和脱水性的问题，通过分析可知，若浓硫酸吸收的是晶体离解出来的水分子，则浓硫酸体现的是吸水性，若必须要浓硫酸作用硫酸铜晶体才能失水，则浓硫酸体现的是脱水性，究竟是哪种情况，只能通过实验进行验证.所谓猜想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。3．设计验证方案：提出猜想后，就要结合实验室的条件,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,关键就是试剂的选择和实验条件的调控.如将硫酸铜晶体置于浓硫酸中失水变白，就无法说明硫酸铜晶体的失水过程是自发的还是必须要浓硫酸作用，这个实验方案就不科学，必须重新设计，要使硫酸铜晶体与浓硫酸不直接接触,不接触又怎么能相互作用？新的问题出现再设法改进,直到科学合理为止，在实施实验的过程中，实验方案可能还会出现问题，还要及时进行调整.如上述实验可将浓硫酸加入试管中，用玻璃纤维塞住试管中部,硫酸铜晶体置于玻璃纤维上，再将试管密封放置,进行观察。4．观察实验现象,得出结论：根据设计的实验方案,认真进行实验，观察实验中出现的现象并及时记录,根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论，或进行对比实验，或将设计的实验加以改进.隐性考点一、化学实验数据的收集与处理1．化学实验数据的收集实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量,而液体试剂和气体则测量体积。称量固体质量时,中学一般用托盘天平,可估读到0。1g,实验准确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.0001g。测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0。1mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管（酸式或碱式），可估读到0.01mL，容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。气体既可称质量也可量体积.称气体的质量一般有两种方法,一种方法是称装置在放出气体前后的质量减小值,另一种方法是称装置吸收气体前后的质量增大值；量气体体积的装置有多种，常见的如下图所示，测出气体体积的同时还要测出气体的温度和压强，以便换算成相应的物质的量。用pH试纸（测得整数值)或pH计(精确到0.01）直接测出溶液的pH，经过换算可以得到溶液中的H＋或OH－的物质的量浓度。为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、确保气体完全吸收，等等，必要时可以进行平行实验,重复测定同一数据，然后取其平均值进行计算，如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2～3次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度。2．实验数据的处理根据实验目的对实验测得的原始数据进行处理，通常有以下几种方法：（1)将原始数据列表进行分析，得出结论.如探究浓度对化学反应速率的影响时，测出不同浓度时看到某种现象所需的时间,列表分析得出结论。（2）将原始数据绘制成曲线。如中和滴定中的pH随所加酸或碱的体积变化的滴定曲线，溶解度随温度变化的溶解度曲线.(3)运用数据进行计算,得出结果.如中和滴定中求算酸或碱的物质的量浓度,利用方程式计算反应物的消耗量或产物的生成量，求算混合物的百分组成等.（4）将测定结果与理论值进行比较，分析产生的误差及其原因。如中和滴定中误差分析，化学反应中的转化率计算等。二、化学实验结论的获得1．用化学原理解释实验现象实验现象是物质性质的反映，用化学原理解释实验现象就是运用有关化学基本概念、化学基础理论（主要指物质结构原理、化学反应速率原理、化学平衡移动原理)、元素单质及其化合物的性质等化学知识对实验所发生的相关现象进行分析阐明，得出结论。用化学原理解释实验现象是实验联系理论的关键所在，有助于学生将感性认识上升到理性认识,进一步理解和掌握已知的理论知识.2．化学实验结论及其获取方法化学实验结论是通过化学实验对物质的组成、性质、化学变化规律或化学原理所下的最后的判断，也可以是对已知结论的证实或证伪.比较、归纳、分析、综合等科学方法是化学研究和学习的常用方法。（1）比较法：①按属性的数量，分为单向比较和综合比较。单项比较是按事物的一种属性所作的比较;综合比较是按事物的所有（或多种）属性进行的比较。②按时空的区别,分为横向比较与纵向比较.横向比较就是对空间上同时并存的事物的既定形态进行比较；纵向比较就是比较同一事物在不同时期的形态,从而认识事物的发展变化过程,揭示事物的发展规律。③按目标的指向,分成求同比较和求异比较.求同比较是寻求不同事物的共同点以寻求事物发展的共同规律；求异比较是比较两个事物的不同属性，从而说明两个事物的不同，以发现事物发生发展的特殊性.④按比较的性质，分成定性比较与定量比较。定性比较就是通过事物间的本质属性的比较来确定事物的性质；定量比较是对事物属性进行量的分析以准确地确定事物的变化。（2）归纳法:简单地说，归纳方法就是从个别前提得出一般结论的方法。归纳所得到的结论不一定是正确的，但归纳法却是科学发现的重要思维方法.如门捷列夫的元素周期表就是通过归纳的方法发现的.(3）分析法：所谓分析法，就是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究，是指“执果索因"的思想方法，即从结论出发，不断地去寻找须知，直至达到已知事实为止的方法，是认识事物整体的必要阶段.（4）综合法：所谓综合法，是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体,以掌握事物的本质和规律,是指“由因导果”的思想方法，即从已知条件出发，不断地展开思考，去探索结论的方法。分析与综合是互相渗透和转化的,在分析基础上综合，在综合指导下分析.3．化学实验结论的表达与描述化学结论的表达方法主要有以下几类：（1）用简洁而准确的文字叙述；(2)用化学用语表示，如化学式、化学方程式、离子方程式等；(3）用图象或表格进行描述。融合与应用例1．铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与稀硫酸反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的价态和氧化物的化学式进行探究。假设1：铁矿石中只含＋3价铁;假设2:铁矿石中只含＋2价铁；假设3：。2KMnO4＋16HCl（浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O实验(一）取铁矿石样品粉碎，盛装于烧杯中，加入适量的X溶液，微热，充分溶解后将滤液分成四份：①向第一份溶液中滴加少量KSCN溶液；②向第二份溶液中滴加适量高锰酸钾溶液；③向第三份溶液中滴加少量KSCN溶液，再滴加适量双氧水溶液；④向第四份溶液中滴加适量氢氧化钠溶液。（1）上述X溶液是（填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“浓盐酸"）；上述方案中，一定能证明铁矿石中含＋2价铁的方案是(填序号)。实验(二）铁矿石中含氧量的测定：①按图组装仪器，检查装置的气密性；②将5。0g铁矿石放入硬质玻璃管中,其他装置中的药品如图所示(夹持装置已略去）；③A中开始反应，不断地缓缓向后续装置中通入氢气,待D装置出口处氢气验纯后，点燃C处酒精灯；④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气直至完全冷却.(2）按上述方案进行多次实验，假设各项操作都正确，但最终测得结果都偏高，请你提出改进方案的建议：。如果拆去B装置,测得结果可能会（填“偏高”、“偏低”或“无影响"）。（3）改进方案后,测得反应后D装置增重1。35g，则铁矿石中氧的百分含量为.若将H2换成CO，则还需补充装置.有同学认为，不测定D装置的净增质量,通过测定物理量，也能达到实验目的。实验（三）铁矿石中含铁量的测定：eq\x（\a\al(10.0g，铁矿石)）eq\o(→,\s\up7（①足量稀硫酸）,\s\do5（②过滤))eq\x（滤液A）eq\o（→,\s\up7(③通入足量氯气)，\s\do5（④加热煮沸）)eq\x（溶液B)eq\o(→，\s\up7(稀释至250。0mL)，\s\do5(⑤))eq\x(\a\al（取20.00mL，B的稀溶液))eq\o（→,\s\up7(⑥用0。5000mol/L）,\s\do5（的KI溶液滴定）)eq\x(\a\al（消耗KI溶,液VmL）)（4)步骤④中煮沸的作用是.（5)步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有。(6)若滴定过程中消耗0.5000mol·L－1的KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为。综合实验(二）的结果,可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为。【答案】铁矿石中含有＋3价和＋2价铁(1）稀硫酸②（2)D装置之后接一个装碱石灰的干燥管（或装浓硫酸的洗气瓶)偏高（3)24％尾气处理反应前后硬质玻璃管的净减质量（4）赶走溶液中溶解的过量Cl2（5)250mL容量瓶（6）70%Fe5O6（或Fe2O3·3FeO）（2)可通过测定产物中水的质量确定铁矿石中氧元素的质量。D装置中的碱石灰能吸收空气中的二氧化碳和水蒸气而使测得结果偏高,应增加一个吸收空气中二氧化碳和水蒸气的装置；B装置是用来干燥氢气的，如果拆去B装置,氢气带有水蒸气进入D装置，使生成水的质量偏大，导致测得的铁矿石中氧元素质量偏高.（3）m(O)＝eq\f(1。35g,18g/mol)×16g＝1。2g，w(O）＝eq\f（1.2g，5.0g）×100％＝24%.如果将H2换成CO，由于CO有毒,需要增加一个尾气处理装置，如点燃、收集等.如果不测定水的质量，可以测定反应前后硬质玻璃管的净减质量，硬质玻璃管的净减质量等于铁矿石中所含氧元素的质量.（4）氧化溶液中的＋2铁时通入了足量的氯气，若氯气残留在溶液中，会氧化KI溶液,导致测定结果偏高。滴加KI溶液之前，煮沸溶液是为了除去残余的氯气。（5）配制250mL溶液，需要250mL容量瓶。(6）根据Fe3+氧化I—的离子方程式计算Fe3＋的物质的量，注意：稀释至250。0mL，只取20。00mL溶液滴定。2Fe3+＋2I-I2＋2Fe2+，n(Fe3+)＝0.5000mol/L×20。00×10—3L×eq\f（250mL,20。00mL)＝0。125mol，铁矿石中铁元素的总质量m(Fe)＝0.125mol×56g/mol＝7.0g，w(Fe）＝eq\f（7.0g,10.0g）×100%＝70%.设铁的氧化物的化学式为FexOy，有：eq\f（56x，16y）＝eq\f（70，24),解得eq\f（x，y）＝eq\f（5,6)。则铁的氧化物的化学式为Fe5O6,可改写成简单氧化物的形式:Fe2O3·3FeO。例2．【2006·广东，21】某研究小组进行与NH3有关的系列实验。（1）从下图中挑选所需仪器，画出制取干燥NH3的装置简图（添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。固定装置和尾气处理装置不用画），并标明所用试剂。（2）将NH3通入溴水中,有N2生成，反应的化学方程式为。（3）为验证“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”，该小组同学设计了如下图所示的装置，图中B管的容积是A管的2倍,活塞K1、K2、K3、K4、K5均关闭(固定装置和尾气处理装置略;HCl和NH3均不溶于石蜡油,也不与之反应；装置气密性好）.①在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是。控制活塞K4、K5，调节C，使B管充满与A管同压的干燥NH3。②缓缓开启K3，A管中的现象是.要达到实验目的，当反应完成并恢复到室温时,B管中预期的现象是;若观察不到预期现象,主要原因是.【答案】（1）装置图略（2)2NH3+3Br2=6HBr+N2（3）①打开K1、K2，从K2处通入干燥的HCl气体，直到K1处有白雾出现，关闭K1、K2②生成大量的白烟充满石蜡油实验时A管中未全部充满干燥HCl气体【解析】（3）要集满干燥的HCl，应采用的方法是：①打开K1、K2,从K2处通入干燥的HCl气体，直到K1处有白雾出现,关闭K1、K2.②当缓缓开启K3，氯化氢和氨气生成氯化铵，此时A管中的现象是生成大量的白烟。B管中充满石蜡油.如果观察不到上述实验现象,可能的原因是实验时A管中未全部充满干燥HCl气体。扫描与矫正【正误判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)（每个判断2分，共40分）（）1．两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液,向其中一支试管中加入FeCl3溶液，预期实验中FeCl3溶液对H2O2分解速率无影响(）2．向某溶液中加入稀盐酸，放出无色无味气体，将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊，可以证明该溶液中存在CO32—（)3．向某溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀，继续加稀硝酸沉淀不消失，可证明溶液中含SOeq\o\al(2－，4)（）4．向某溶液中加入新制Cu(OH)2，加热，出现红色沉淀,说明该溶液中一定含醛类物质()5．某溶液加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液一定含有Ag+（2012·全国新课标卷，7D）（）6．对某白色固体进行焰色反应实验，火焰呈黄色，该物质为钠盐（）7．蔗糖溶液中加入少量稀硫酸加热,然后加银氨溶液再加热，验证蔗糖在强酸性条件下是否发生水解（）8．选用CuSO4溶液除去乙炔气体中的H2S，离子反应方程式为：H2S+Cu2+CuS↓+2H+（）9．向某溶液中加入CaCl2产生白色沉淀，则原溶液中一定含有CO32—（)10．加入盐酸产生白色沉淀，则试样中一定含有Ag+（）11．用溴水鉴别苯和正己烷(2012·广东，9A）（）12．用BaCl2溶液鉴别SO42-与SOeq\o\al（2－，3）（2012·广东，9C）（）13．用高锰酸钾酸性溶液可区分己烷和3­己烯（2011·大纲全国卷，7B)（）14．用硝酸钡溶液鉴别Cl－、SO42-和CO32—（2010·天津，3B)(）15．用加热分解的方法区别Na2CO3和NaHCO3固体（2013·福建,10B)(）16．用氨水鉴别Al3+、Mg2+和Ag+(2010·天津,3A）（)17．用Ba（NO3）2溶液鉴别Cl－、SO42—和CO32—(2010·天津，3B)(）18．用核磁共振氢谱鉴别1。溴丙烷和2­溴丙烷(2010·天津，3C)（)19．用KMnO4酸性溶液鉴别CH3CH=CHCH2OH和CH3CH2CH2CHO(2010·天津，3D）（）20．SO2通入某红色溶液中，溶液褪色,该溶液为品红溶液实训与超越【7+1模式】一、单选（7×6分=42分）1．在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别氯化钾、碳酸钾、偏铝酸钾、氢氧化钾、氢氧化钡、氯化钡6种溶液，这种试剂是()A．H2SO4B．(NH4)2SO4C．NH3·H2O D．NH4HSO2．【2012·浙江，13】水溶液X中只可能溶有K+、Mg2+、Al3+、AlO2—、SiO32—、SO32—、CO32-、SO42—中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验：下列判断正确的是(）A．气体甲一定是纯净物B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物C．K+、AlOeq\o\al(－,2)和SiO32—一定存在于溶液X中D．CO32-和SO42-一定不存在于溶液X中3．【2013·浙江，13】现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂,某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验:已知：控制溶液pH＝4时,Fe（OH）3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀。该同学得出的结论正确的是()A．根据现象1可推出该试液中含有Na+B．根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根C．根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+,但没有Mg2+D．根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+4．【2011·天津，3】向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是（)操作现象结论A滴加BaCl2溶液生成白色沉淀原溶液中有SO42-B滴加氯水和CCl4,振荡、静置下层溶液呈紫色原溶液中有I－C用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应火焰呈黄色原溶液中有Na+，无K+D滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口试纸不变蓝原溶液中无NH4+5．【2013·江苏，13】下列依据相关实验得出的结论正确的是(）A．向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液B．用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液C．将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是乙烯D．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe2+6．【2012·江苏，13】下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是实验操作实验现象结论A向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液均有固体析出蛋白质均发生变性B向溶液X中先滴加稀硝酸，再滴加Ba（NO3）2溶液出现白色沉淀溶液X中一定含有SO42—C向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体出现白色沉淀H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强D向浓度均为0.1mol·L-1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液出现黄色沉淀Ksp(AgCl)>Ksp（AgI）7．为了证明（NH4)2Fe（SO4)2·6H2O(硫酸亚铁铵晶体）的成分中含有NH4+、Fe2+、SO42－和H2O，下列实验叙述中不正确的是 (）A．取少