高考化学大一轮复习讲义第三十七讲 探究性化学实验.docx

1、高考化学大一轮复习讲义第三十七讲 探究性化学实验第三十七讲 探究性化学实验1、掌握化学探究性实验方案设计的原则和方法2、掌握探究型实验题的题型的解题思路与技巧。一、探究性实验设计的原则 （1）科学性的原则。所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造。 （2）对照性的原则。要设计一个对照性的实验，要想这个实验更能够说明问题，一定要有正反两个 方面的实验。（3）等量性的原则。所设计的实验中的平行反应，试剂的取用应该是等量的。（4）单因子的变量原则。对某个实验的影响，会有很多的因素，实验正是要人为控制条件，使众多变量 中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。二、探究性实验的设计1、对未知产物的探

2、究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。如：（1）常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。（2）常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。（3）熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。正确解答此类试题的关键：猜测要全面；熟记常见物质的检验方法。2、物质性质的探究（1）在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。（2）无机物、有机

3、物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。【典型例题1】【江苏省清江2020届第三次月考】某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl2与Na2CO3反应得到的固体物质。（1）写出装置A中发生反应的化学方程式： 。（2）写出试剂Y的名称： 。（3）已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO3，现对C成分进行猜想和探

4、究。 提出合理假设。假设1：存在两种成分：NaHCO3和 ；假设2：存在三种成分：NaHCO3和 、 。设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。实验步骤预期现象和结论步骤1：取C中少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中。步骤2：_步骤3：向B试管中滴加过量的稀HNO3溶液，再滴加AgNO3溶液。若溶液变浑浊，结合步骤2中，则假设1成立，结合步骤2中，则假设2成立。（4）已知C中有01mol Cl2参加反应。若假设l成立，可推知C

5、中反应的化学方程式为： 。【答案】（12分）（1）4HCl（浓）+MnO2MnCl2+Cl2+2H2O（2分） （2）饱和食盐水（或饱和氯化钠溶液）（2分） （3） 假设一：NaCl（2分） 假设二：NaCl、 Na2CO3、（2分）实验步骤预期现象和结论步骤2：向A试管中滴加BaCl2溶液，（2分）若先无明显现象，证明固体中不含碳酸钠。（1分）若溶液变浑浊，证明固体中含碳酸钠。（1分）（4）2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaClCl2O考点：考查了探究性化学实验的实验设计 【点评】探究性化学实验题在近几年的高考中频频出现，这类题具有综合性强，开放性强等特点，能很好地考查

6、学生分析问题、解决问题和创新思维的能力，这种题的区分度高，高考中具有很好的选拔功能。解探究性实验题的基本程序可用下列流程图表示：提出猜想设计验证方案观察实验发现特殊现象，提出新猜想现象。【迁移训练1】【百强校2020届临川二中、九江一中下学期联考】 镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点。国内外将镁合金应用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境。但金属镁性质活泼，能与空气中的O2、N2、CO2等反应，也能与沸水反应。其中，Mg与N2反应的产物Mg3N2与水反应：Mg3N26H2O3Mg(OH)22NH3。请回答下列问题：（1）甲组学生研究Mg

7、能在CO2气体中燃烧，并研究其产物。将镁条在空气中加热点燃后迅速插入盛放CO2气体的集气瓶中，观察到的现象是_；化学反应方程式是_（2）乙组学生根据上述甲组实验，认为Mg能在NO2中燃烧，可能产物为MgO、N2和Mg3N2。通过如下实验装置来验证反应产物(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。已知：NO2气体能被NaOH吸收。NH3H2O的电离常数与CH3COOH电离常数相等，均为1.7510-5。乙组同学的装置中，依次连接的顺序为A_(填字母序号)；装置B中的作用是_确定产物中有N2生成的实验现象为_（3）设计实验证明：产物中存在Mg3N2: MgO和Mg(OH)2溶于铵盐溶液是与NH4+直接

8、反应，不是与NH4+水解出来的H+反应： 【答案】（1）剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒；2Mg+CO2 2MgO+C （2）BCBED；在 C 的两侧防止水蒸气进入 C 中与产物 Mg3N2反应D 中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中 （3）取 C 中少量反应产物，加入到水中产生刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝 将中加水后的溶液加热，赶走NH3后，再加入过量的 CH3COONH4溶液，固体溶解，说明 MgO 和 Mg(OH)2溶于铵盐溶液是与 NH4+直接反应，不是与NH4+水解出来的H+反应考点：考查了物质性质的探究实验的相关知识。【典型例题2】

9、【江西省上高二中2020届第三次月考】过氧化钠(Na2O2)是常见物质，常见的过氧化物还包括过氧化钙(CaO2)。已知:过氧化钠与CO2反应有气体生成，而将SO2通入过氧化钠粉末中也有气体生成。有人提出CO2、SO2与过氧化钠的反应原理相同，但也有人提出SO2具有较强的还原性，CO2无强还原性，反应原理不相同。据此设计如下实验操作进行判断。实验一:向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2，取反应后的固体进行实验探究，以证明过氧化物与SO2反应的特点。（1）提出假设:假设1:反应后固体中只有Na2SO3，证明SO2未被氧化；假设2:反应后固体中只有 Na2SO4，证明SO2完全被氧化；假设3:

10、，证明 。实验探究:实验二:通过测量气体的体积判断发生的化学反应，实验装置如下:（2）试剂A可以选用_，试剂B的作用是_。（3）实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m1g，装置D质量增加了m2g，装置E中收集到的气体为VL(已换算成标准状况下)，用上述有关测量数据判断，SO2未被氧化、完全被氧化的V-m1关系式。未被氧化:_，完全被氧化:_。（4）若SO2完全被氧化，写出反应的化学方程式: _。【答案】（1）Na2SO3和Na2SO4的混合物(2分) SO2被部分氧化(2分)（2）浓H2SO4 (2分) 吸收未反应的SO2 (2分) （3）V=7m1/30 (2分) V=0 (2分) （4）SO

11、2+Na2O2Na2SO4(2分)【考点定位】本题主要是考查二氧化硫性质以及SO2和过氧化钠反应的实验探究 【点评】这类实验常用的探究点如下，我们可以根据其进行假设猜想。（1）与反应物性质有关的探究点；（2）与生成物性质有关的探究点；（3）与实验装置有关的探究点；（4）与实际问题有关的探究点；（5）与绿色实验有关的探究点。【迁移训练2】【广东仲元2020届11月月考】某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到蓝色沉淀。甲同学认为沉淀可能是CuCO3；乙同学认为沉淀可能是Cu(OH)2；丙同学认为沉淀可能是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。（查阅资料知：CuCO3和C

12、u(OH)2均不带结晶水）、（1）按照甲同学的观点，发生反应的离子反应方程式为_；（2）在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。、请用下图所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分。（1）各装置连接顺序为_。（2）能证明生成物中有CuCO3的实验现象是_。、若CuCO3和Cu(OH)2两者都有，可利用下列装置通过实验测定其组成。（1）装置C中碱石灰的作用是_。（2）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，则沉淀中CuCO3的质量分数为_。 【答案】、（1）CO32-+Cu2+=CuCO3（2）取最后一次洗涤液，滴加BaCl2溶液，无沉淀

13、生成，说明已洗净。、（1）ACB （2）装置B中澄清石灰水变浑浊、（1）吸收空气中的水蒸气和CO2 （2） 1（49n/9m）考点：本题主要是化学实验设计与探究 考点一：规律探究与变量控制控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。常涉及的题型有：（1）外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；（2）物质性质的递变规律。1、变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下

14、，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。分析思路为：2、规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探索也是化学实验探索的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：（1）同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强

15、弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。（2）物质的酸(碱)性强弱的判断。（3）钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。【典型例题3】【百强校2020届正定上学期第五次月考】（12分）某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究，查阅资料：Cu2O在酸性溶液中会发生反应：Cu2O+2H+Cu+Cu2+H2O。实验探究一：学生甲利用如图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成回答下列问题

16、： （1）仪器组装完成后，夹好止水夹，_，则说明装置A的气密性良好。（2）从下列实验步骤中，选择正确的操作顺序：_（填序号）。打开止水夹 熄灭C处的酒精喷灯 C处冷却至室温后，关闭止水夹 点燃C处的酒精喷灯 收集氢气并验纯 实验探究二：（3）学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是_。A若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2OB若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3C若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体证明

17、样品中一定含有_，写出产生上述气体的化学方程式_。实验探究三：（4）学生丙取一定量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，反应后经过滤得到固体3.2g，测得滤液中Fe2+有1.0 mol，则样品中n(Cu2O)_mol。【答案】（1）向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，过一段时间若液柱高度保持不变（2分） （2）（2分） （3）C（2分） Cu2O （2分） Cu2O+6HNO3（浓）2Cu(NO3)2+2NO2+3H2O；（2分） （4）0.55 （2分） 考点：考查了氧化还原反应、探究物质的组成实验设计的相关知识。【点评】探究型实验包括发现问题、提出问题、猜想与假设、设计实验、实施实验、

18、观察现象、对现象进行记录和分析、收集数据、解释与得出结论、反思与评价和表达与交流等要素，试题可以涉及其中的一个或几个要素进行设问。【迁移训练3】【百强校2020届静海一中期末】下图所示的实验，能达到实验目的的是 。ABCD验证化学能转化为电能验证温度对化学平衡的影响验证铁发生析氢腐蚀验证AgCl溶解度大于Ag2S某同学为了验证Fe3+是否能氧化H2SO3生成了SO42，他用50mL0.1mol/LFeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，再进行以下实验：（1）向FeCl3溶液中通入一定量的SO2，反应的离子方程式： ；（2）检验吸收液中SO42的方法： ；（3）吸收液中除了含有H+、Cl、SO4

19、2以外，对其它成份（Fe3+、Fe2+、H2SO3）的可能组合进行探究：提出假设。 假设1：溶液中存在Fe3+、Fe2+； 假设2：溶液中存在 ；假设3：溶液中存在Fe2+ 而不存在H2SO3 （二者恰好完全反应）。设计方案、进行实验，验证假设。请在表中写出实验步骤以及预期现象和结论（可以不填满）。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1moLL-1KMnO4、0.1moLL-1KSCN溶液、品红溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1：用试管取样品溶液23mL，再用滴管取 （2）若出现红色，则假设1成立；（2）若未出现红色，则假设2或假设3成立。步骤2： 【答案】B （1）SO2 +2H2O+2Fe3+2Fe2+SO42- +4H+ （2）取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成（3） 假设2：Fe2+、H2SO3 .实验步骤预期现象和结论步聚1：向试管中滴入12滴0.1mol/LKSCN溶液（1分）步骤2：另取23mL样品溶液于试管中滴入12mL品红稀溶液（1分）1.若品红溶液红色褪色，假设2成立（1分）；2.若品红溶液不褪色，结合步骤1中的（2）则假设3成立（1分）考点：考查化学实验方案设计、探究与评价