第四章研究型实验本章小结.docx

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第四章研究型实验本章小结

分阶段、分层次在初步掌握基本实验技能的基础上，逐步提高自主实验的能力在已学知识的基础上，归纳一般规律，揭示实验涉及的相关问题，培养慎密思维、细心观察的习惯，最后在训练综合运用已学知识、技能的同时，教会学生如何获取新知——实验研究、资料查询。

在本章教材中我们通过亲身体验了所学知识和技能，掌握研究物质性质的方法，并对生活中的未知的问题进行了综合性研究，并且还进行了设计实验的尝试。

一、题型特征：

1．研究（探究）型实验试题往往具有以下特征：

（1）开放性——研究（探究）主题视角的多样性、探究过程或研究手段的多样性以及研究结果表述的多样性；

（2）过程性（探究性）——强调模拟科学研究过程，对课题进行猜想与假设、研究与论证、评价和应用等；（3）综合性——必须综合运用学科内和学科间知识从过角度、多层面去思考和解决探究的问题。

2．从考查内容的类型来看，研究（探究）型实验试题可以突出对以下一个或几个方面的考查：

（1）对科学探究计划的拟定（如例题1）；

（2）对科学探究提出假设并验证（如例题2）；（3）对科学探究的实施（或实验）方案作出评价或改进（如例题3）；（4）、对科学探究的实验结果进行处理和评价（如例题4）。

二、应试策略

以实验为基础的科学研究（探究）过程如右图所示。

根据图示看，一个较为完整的科学研究（探究）方案包含几个方面：

（1）课题：

即实验研究主题（实验目的）；

（2）假设（对研究课题提出一种可以检测的解释）与预期（即在检验假设之前先提出实验的预期结果）：

（3）步骤：

根据实验目的和提出的假设来具体设计实验的步骤和方法。

一般要设计对比实验（包括空白对照、条件对照、自身对照或相互对照等）；

（4）观察与记录：

在实验过程中设计观察的内容和次数，并按要求进行观察，同时将观察的现象记录下来；

（5）分析与评价。

对观察到的现象和收集数据进行推理论证，得出结论。

并用文字、图表等形式将结果表示出来。

典例分析

【例题1】要使含有Ba2+、Al3+、Mg2+、Ag+等离子的溶液中的各离子逐一形成沉淀析出，下列所选择的试剂及加入试剂的顺序正确的是（）

A．HCl—Na2SO4—NH3—CO2

B．NaCl—H2SO4—NaOH—HNO3

C．NaCl—Na2SO4—NaOH—CO2

D．Na2SO4—NaCl—NaOH—HCl

【解析】此题应抓住以下四点考虑：

（1）离子逐个沉淀，可采用“溶解度表”法分析，只产生一种沉淀的试剂居首位，故应是HCl或NaCl在前。

Ba2+

Al3+

Mg2+

Ag+

Na2SO4

HCl

NaCl

NH3

CO2

NaOH

—

（2）当用NH3或NaOH时，将会与Al3+和Mg2+都反应生成沉淀，但在强碱性条件下，

会溶解，从而达到逐个沉淀的目的；

（3）使用CO2、HNO3或用HCl收尾大不一样。

由于Al3+转变为

，通入CO2得

沉淀，加入其它的酸却得不到

沉淀。

答案：

【评价】该题主要介绍一种关于离子分离的方法——“溶解度表”法，此法也可以适用于解决不用试剂鉴别物质的问题。

可以列表观察现象从而鉴别物质。

【例2】实验室有两瓶失去标签的液体试剂，只知道它们是浓食盐水和蒸馏水。

（1）不用试剂，如何用简便方法鉴别之?

（2）自选试剂，如何用简便方法鉴别之?

【解析】本题是一个开放性试题，方法多样。

根据两者的物理性质、化学性质的差异，可以从以下几点给出提示。

（1）不用试剂①根据密度大小：

取等体积进行称量，重的为氯化钠溶液②根据味道：

咸的为氯化钠溶液③根据焰色反应：

火焰黄色的为氯化钠溶液④取少量液体加热蒸干：

蒸发皿底部有白色固体的氯化钠溶液⑤根据渗透压大小：

渗透压大的为氯化钠溶液；

（2）自选试剂⑥加AgNO3：

有白色沉淀的为氯化钠溶液⑦进行电解：

有黄绿色气体生成且能使淀粉碘化钾试纸变蓝的为氯化钠溶液⑧加Fe（OH）3胶体：

有沉淀者为氯化钠溶液。

答案略。

【评价】以上试题是从化学实验中最基础的知识、原理入手去营造和设计开放性实验的氛围和条件，有别于题海捞针、事倍功半。

在实验复习中可起到以一当十的作用，使学生的创新思维得到良好的启迪和开发，以增强其解决开放性实验问题的能力。

【例3】某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？

”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案，方案一如图一所示，方案二如图二所示。

请回答下列问题（本题不考虑N2O4存在产生的影响）：

（1）浓硝酸受热分解的化学方程式是。

（2）方案一实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。

你认为这一结论是否正确？

（填“正确”或“不正确”），理由是。

（3）硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是。

（4）方案二实验当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。

你认为这一结论是否正确？

（填“正确”或“不正确”），理由是。

（5）为了更直接说明“NO2能否支持木条的燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作。

【解析】本题涉及的是关于硝酸的有关知识。

在该题中既有性质实验，还有燃烧的设计实验。

利用所学的相关知识，可以顺利完成

（1）（3）内容，但是

（2）是需要推理。

对图一分析知道在此装置中可能带出大量的水蒸气，从而不支持燃烧。

对于（4），从气体成分分析，该混合气体与空气的组成相当，但是木条还能复燃，那说明此时支持燃烧的气体不仅仅有O2，还有NO2。

设计实验的关键就是变量的控制，所以尽量制得纯净的NO2来验证结论。

答案：

（1）4HNO3（浓）===4NO2↑+O2↑+2H2O

（2）不正确,带火星的木条熄灭可能是由于加热水蒸气时产生大量水蒸气。

（3）2Cu（NO3）2===2CuO+4NO2↑+O2↑

（4）正确, 硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃。

（5）用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体，并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥，再将带火星的木条伸入二氧化氮中观察现象。

【评价】解决实验题的关键是抓住实验目的，根据原理，分析试题，解决问题等几个过程。

【例4】某研究性学习小组为探究铜、锌与浓盐酸反应，设计实验探究方案如下：

一、实验用品：

纯锌片、铜片，37%的浓盐酸、蒸馏水、氯化铜溶液

二、实验记录：

交流卡片：

NO：

2007－SY－008

主题：

Zn、Cu与浓盐酸

A、将锌放入浓盐酸中，反应较快

B、将锌片与铜片贴在一起，一同投入浓盐酸中，反应快速放出气体！

C、当B中锌片完全溶解后，将溶液加热，又产生气体（值得进一步研究），得到无色溶液

D、将上述反应后的溶液，隔绝空气，加入适量水，出现白色沉淀

三、提供资料

资料卡片 NO：

2007－ZL－258

主题：

生成一价铜的反应

1课本上：

CH3CHO+2Cu（OH）2

Cu2O（红色）+CH3COOH+2H2O

2某市调研试卷：

Cu2++4I-==2CuI（白色）↓+I2

3《无机化学》下册，p788，氯化亚铜在不同浓度的KCl溶液中可形成[CuCl2]—、[CuCl3]2—、[CuCl4]3—等离子，且它们在溶液中均为无色

四、请你参与以下探究：

⑴交流卡片中，实验A反应速率明显比B小，原因是：

⑵根据铜位于金属活动顺序表氢之后，与稀盐酸不反应，依据交流卡片C又产生气体的事实，作出如下推断：

①有同学认为是溶解在溶液中的H2逸出，你认为是否有道理，理由是：

②某同学作了如下猜想，是否成立，请你设计实验方案加以验证。

猜想

验证方法

预测现象及结论

认为铜片中可能含有锌等杂质

⑶交流卡片D中的白色沉淀，分析：

不可能是CuCl2，因为溶液显蓝色或绿色，也不可能是氯化锌，因为稀释后溶液更稀，不会产生出沉淀，并利用资料①②大胆猜想，白色沉淀是生成的氯化亚铜，请你帮他设计验证方案（若有多个只设计两个方案）：

预设验证方法

猜想的现象与结论

白色沉淀是氯化亚铜

⑷指导老师肯定了白色沉淀是氯化亚铜，请结合资料卡片③，写出铜与足量浓盐酸在加热条件下生成无色溶液及气体的化学方程式：

根据交流卡片D，生成沉淀，实际上是一个平衡问题，请写出这一平衡关系式（用离子方程式表示）

⑸就铜与浓盐酸反应若还需进一步探讨，你认为还可探究的内容有

（只提供一个实验课题即可）。

【解析】本题是一个探究性实验试题，也是高考常见题型之一。

要想解决这样的问题需要有这样思维。

本题是探究铜、锌与浓盐酸反应的问题，其中涉及原电池原理，平衡移动原理，探究实验的设计等。

答案：

（1）铜、锌及浓盐酸一起组成了原电池，加快了反应速率

（2）①没有道理，因为氢气本身难溶于水

②

验证方法

预测现象及结论

将铜片加入稀硫酸中，并微热

若无气体放也，则不含锌等活泼金属杂质，若有气体则有锌等杂质

（3）

预设验证方法

猜想的现象与结论

白色沉淀是氯化亚铜

白色沉淀加入稀盐酸中，通入氧气（或其他强氧化剂）

溶液变蓝色，说明是一价铜

向氯化亚铜悬浊液中加入氯化钾浓溶液

若白色沉淀消失且得到无色溶液，则原白色沉淀为氯化亚铜，否则不是

（4）2Cu+8HCl=2H3[CuCl4]＋H2↑或2Cu+4HCl=2H[CuCl2]＋H2↑

2Cu+6HCl=2H2[CuCl3]＋H2↑

[CuCl4]3－（aq），CuCl（s）＋3Cl－（aq）（或[CuCl2]－（aq），CuCl（s）＋Cl－（aq）；[CuCl2]2－（aq），CuCl（s）＋2Cl－（aq））

（5）用变量控制法探讨铜与盐酸发生反应生成氢气和白色沉淀，盐酸的适宜浓度。

【评价】设计实验，首先要明确实验目的和要求，然后结合问题运用有关化学知识和实验技能对实验的仪器、步骤、方法进行逐步的分析研究。

其中，有关方案的设计要特别明确：

首先原理要具有科学性，不能凭空捏造。

其次要有对照性，往往为了更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验，考虑到各种因素可能对实验有影响所以要控制变量，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。

最后实验装置要简易，操作必须安全可行，效果要明显。

单元测试

一、选择题（每小题只有一个正确答案）

1．下列各图所示的实验原理、方法、装置或操作中正确的是（）

2．下列实验操作或对实验事实的叙述正确的是（）

①某无色溶液的焰色反应呈黄色，则该溶液是钠盐溶液；②配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时，将浓硫酸沿器壁慢慢加入到浓硝酸中，并不断搅拌；③用碱式滴定管量取20.00mL0.1000mol/LKMnO4溶液；④用稀硝酸清洗做过银镜反应实验的试管；⑤不慎将苯酚溶液沾到皮肤上，立即用小苏打溶液清洗；⑥用瓷坩埚高温熔融Fe（CrO2）2和Na2CO3的固体混合物；⑦向沸腾的NaOH稀溶液中滴加FeCl3饱和溶液，以制备Fe（OH）3胶体；⑧某溶液加入NaOH并加热能产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中含NH4＋。

A．①⑤⑦B．③④⑦⑧C．②④⑧D．②③⑤⑥

3．进行化学实验必须注意安全，下列说法正确的是（）

A．使用酒精灯时不慎倾倒在桌面上而失火，应立即用湿抹布盖灭

B．不慎将浓硫酸沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗

C．浓硫酸不慎沾在皮肤上,应立即用干布擦掉,然后用水冲洗,最后再涂抹小苏打溶液

D．制稀硫酸溶液时，可先在量筒中加入一定体积的水，再慢慢加入浓硫酸，并不断搅拌

4.下列仪器①漏斗②容量瓶③蒸溜烧瓶④天平⑤分液漏斗⑥滴定管⑦燃烧匙。

常用于物质分离的是（）

A.①③④B.①②⑥C．①③⑤D．③④⑦

5．下列实验操作中错误的是（）

A．分液时，分液漏斗中下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。

B．蒸馏时，温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口。

C．滴定时，左手控制滴定管活塞，右手握持锥形瓶，边滴边振荡，眼睛注视滴定管中的液面。

D．称量时，称量物放在称量纸上，置于托盘天平的左盘，砝码放在称量纸上置于托盘天平的右盘中。

6．利用下述方法除去氮气中所含的杂质（HCl，H2，H2S）以得到干燥纯净氮气，在下列各步中应采用的正确顺序是（）

①通过装有变色硅胶的干燥管②通过氢氧化钠溶液③通过加热的氧化铜

A．①②③③B．②①③①C．②③③①D．③②①③

7．用pH试纸测定某无色溶液的pH值时，规范的操作是（）

A．将pH试纸放入溶液中观察其颜色变化,跟标准比色卡比较

B．将溶液倒在pH试纸上，跟标准比色卡比较

C．用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，跟标准比色卡比较

D．在试管内放入少量溶液、煮沸。

把pH试纸放在管口，观察颜色。

跟标准比色卡比较、

8．．为确定下列置于空气中的物质是否变质，所选检验试剂（括号内物质）不能达到目的的是（）

A.Na2SO3溶液（BaCl2）B.FeCl2溶液（KSCN）

C.KI（淀粉溶液）D.HCHO溶液（石蕊试液）

9．实验室加热酒精、醋酸和浓硫酸的混合液蒸馏出乙酸乙酯，为什么用饱和碳酸钠溶液接收馏出液的理由，你认为正确的是（）

①吸收未反应完的醋酸②溶解未反应完的酒精③降低乙酸乙酯在水中的溶解度④增大接收液的密度，便于后续的分液（得乙酸乙酯）操作⑤不能用NaHCO3饱和溶液来代替Na2CO3饱和溶液的原因是因为NaHCO3在水中的溶解度远比Na2CO3小⑥不能用饱和食盐水代替饱和碳酸钠溶液的原因是它不能吸收未反应完的醋酸

A.①②⑤⑥B.①②③④C.②④⑤D.①②③④⑤⑥

10．下列基本操作正确的是（）

A.用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯

B.手持试管给试管里的物质加热

C.酒精灯的火焰必须用灯帽盖灭，不可用嘴吹灭

D.将固体氢氧化钠直接放在托盘天平上称量

二、填空题

11．化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作，使实验室的“三废”排放降低到最低程度并能得到妥善的处理，实验室的安全性和环境质量得到提升，师生的绿色化学和环保意识得到强化。

下列实验或叙述不符合绿色理念的是：

（）

A．实验室用H2O2代替KClO3制取O2

B．用盐酸溶液吸收NH3尾气

C．用NaOH吸收CO2尾气

D．制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与H2SO4（稀）反应

E．用稀HNO3代替浓HNO3与Cu反应制取Cu（NO3）2

F．实验后的废酸液、废碱液等定点回收

G．除去酸性工业废水中含有的Fe3+、Cd2+、Cr3+、Mn2+等离子时用废碱液或石灰石

H．除去含有Cu2+、Al3+、Fe3+的溶液中的Al3+、Fe3+时，加入CuO而不加入NaOH溶液

I．用纸质饭盒代替聚氯乙烯饭盒

J．用乙醇代替汽油作汽车燃料

12．两位同学设计了下述两个方案，并都认为如果观察到的现象和自己所设计的方案一致，即可确定无色气体中一定含有SO2和CO2气体。

请你评价上述两个方案是否严密，并说明理由。

方案甲：

_________________________________；

方案乙：

_________________________________。

13．制备无水乙醇的实验原理:

由于乙醇95.6%、水 4.4%组成一种混合物。

常压下，它有一定的沸点（78.17℃），这个沸点既低于水的（100℃）也低于纯乙醇的沸点（78.3℃），所以只靠简单蒸馏酒精，所得乙醇纯度最高只能达到95.6%尚含有4.4%的水。

如果要得到含量较高的乙醇，在实验室中常用的简便方法是加入生石灰回流（回流是在一个可以加热的反应容器中，把液体加热使受热转化生成的蒸气通过冷凝器冷凝又回流到原容器的操作（见图1）。

回流之后再蒸馏，可得99.5%的乙醇，通常称为无水乙醇.如果要得到纯度更高的绝对乙醇（含乙醇99.95%），则还要用金属钠进行处理，借以除去最后微量的水份。

实验步骤取干燥的250ml园底烧瓶一只，加入95%乙酵100ml和小块生石灰30g，振摇后用橡皮塞塞紧，放置过夜.在烧瓶口装上回流冷凝管，管口接一支氯化钙干燥管（装置见图1），在水浴上加热回流1至2小时，稍冷，取下冷凝管，改装成蒸馏装置（如图2），再放在热水浴中蒸馏，把最初蒸出的5ml馏出液另外回收，然后用烘干的吸滤瓶作为接受器，其侧管接一支氯化钙干燥管，使其与大气相通，蒸至无液滴出来为止，量取所得乙醇的体积，计算回收率。

请回答：

（1）为什么回收或蒸馏时都要装上氯化钙干燥管?

（2）为了防止回流系统外部湿气侵入，有人用塞子把冷凝管上端塞紧，这样做为什么不行?

（3）无水氯化钙常用做吸水剂，如用无水氯化钙代替氧化钙投入酒精中，放置过夜，然后不经过滤，进行本实验制取乙醇是否可行，为什么?

（4）一般用干燥剂干燥有机物时，在蒸馏前应先过滤，但用氯化钙制备无水乙醇时，为什么可不过滤，留在瓶中一起蒸馏?

（5）为什么最初蒸出的5ml馏出液另外收集，它的纯度是否已达99.5%?

14．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。

他利用NaHCO3、NaCl、NH4C1等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。

下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤：

第一步：

连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。

第二步：

先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。

继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。

第三步：

过滤C中所得的混合物，得到NaHCO3固体。

第四步：

向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4C1晶体析出。

……

请回答下列问题：

（1）装置的连接顺序是：

（a）接（）（）接（）；（b）接（）

（2）A中常选用的固体反应物为；D中应选用的液体为；

B中发生反应的化学方程式为。

（3）第二步骤中必须先让装置先发生反应。

（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是，C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为。

（5）第四步中分离出NH4C1晶体的操作是；其所得的NH4C1晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3约占5%~8%），请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是NH4Cl。

简要写出操作和现象：

。

15．某实验小组拟用酸碱中和滴定法测定食醋的总酸量（g/100mL），现邀请你参与本实验并回答相关问题。

一、实验用品：

市售食用白醋样品500mL（商标注明：

总酸量：

3.5g/100mL—5g/100mL），0.1000mol/LNaOH标准溶液，1．000mol/LNaOH标准溶液、蒸馏水，100mL容量瓶，10ml移液管、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台、滴定管夹、锥形瓶、烧杯、0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液、0.1%石蕊溶液。

二、实验步骤：

1．配制待测食醋溶液

用10mL移液管吸取10mL市售白醋样品10mL，置于100mL容量瓶中，加蒸馏水（煮沸除去CO2并迅速冷却））稀释至刻度线，摇匀即得待测食醋溶液。

完成该步骤，除上述提供的仪器外，还需补充的仪器有_____________

2．量取一定体积的待测食醋溶液

用酸式滴定管取待测食醋溶液20mL于_______中。

3．盛装标准NaOH溶液

　将碱式滴定管洗净后，用NaOH标准溶液润洗3次，然后加入NaOH标准溶液，排除尖嘴部分气泡后，使液面位于“0”刻度或“0”度以下。

静置后，读取数据，记录为NaOH标准溶液体积的初读数。

4．滴定

往盛有待测食醋溶液的锥形瓶滴加____________2-3滴，（并置于碱式滴定管下，______手挤压碱式滴定管的玻璃球，使NaOH标准溶液滴入锥形瓶中，边加边用______手摇动锥形瓶，眼睛注视__________________直到滴定终点。

则看到滴定终点的现象是______________________________________________________。

记录NaOH的终读数。

重复滴定2-3次。

三、实验记录及数据处理（请完成相关填空）

样品名称：

___指示剂：

______C（NaOH标准溶液）=________

滴定次数

实验数据

V（样品）/mL

20．00

V（NaOH）/mL（初读数）

0．00

0．200

0．10

0．00

V（NaOH）/mL（终读数）

14．98

15．20

15．12

15．95

V（NaOH）/mL（消耗）

14．98

15．00

15．02

15．95

V（NaOH）/mL（平均消耗）

15．00（第4组数据舍去）

C（样品）/moL·L-1

0．75

样品总酸量g/100mL

4．5

某同学计算：

V（NaOH）/mL（平均消耗）=1/4（14.98+15.00+15.02+15.90）mL=15.24mL

试分析他的计算合不合理，如果不合理请说明理由。

________________________________________________________________________________________________________。

四、交流与讨论：

1．你选择的指示剂是_____，选择它的理由是_____________________________________。

2．稀释食醋样品所用的蒸馏水为什么要先煮沸驱赶CO2？

_________________________________________________________________

3．如果所测食醋是有颜色的醋,在滴定前是否需要对样品进行处理?

如何处理?

_________________________________________________________________

________________________________________________________________。

4．实验过程中，移液

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