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1、专题课时专题课时3化学实验方案的设计与探究化学实验方案的设计与探究2021/8/11 星期三1近近年年的的新新课课标标高高考考中中常常考考的的有有两两类类实实验验：一一是是探探究究类类实实验验，主主要要探探究究物物质质分分解解的的产产物物和和物物质质的的性性质质；设设计计并并完完成成实实验验报报告告，包包括括补补充充实实验验步步骤骤或或实实验验步步骤骤的的排排序序、选选择择试试剂剂和和现现象象的的描描述述等等。二二是是评评价价类类实实验验，根根据据题题目目提提供供的的实实验验方方案案，评评价价是是否否合合理理，并并要要求求设设计计合合理理的的方方案案。(1)综综合合实实验验方方案案设设计计的的
2、一一般般思思路路：了了解解实实验验目目的的明明确确实实验验原原理理掌掌握握实实验验条条件件选选择择仪仪器器药药品品设设计计装装置置步步骤骤记记录录现现象象数数据据分分析析得得出出结结论论。(2)综综合合实实验验评评价价要要求求考考生生根根据据题题目目的的要要求求和和实实验验目目的的，从从化化学学原原理理，元元素素及及其其化化合合物物的的性性质质、化化学学实实验验的的基基本本操操作作技技能能等等方方面面，对对实实验验方案进行科学分析、评价优劣。方案进行科学分析、评价优劣。题型说明题型说明2021/8/11 星期三2微题型一综合实验方案的设计微题型一综合实验方案的设计题型示例题型示例2021/8/
3、11 星期三3实验步骤实验步骤实验现象实验现象结论结论实验实验1：在盛有不含：在盛有不含O2的的25mL0.1mol/LBaCl2溶液的溶液的烧烧杯中，杯中，缓缓慢通入慢通入纯净纯净的的SO2气体气体假假设设一成一成立立实验实验2：在盛有不含：在盛有不含O2的的25mL0.1mol/LBa(NO3)2溶液的溶液的烧烧杯中，杯中，缓缓慢通入慢通入纯净纯净的的SO2气体气体2021/8/11 星期三4(2)为为深深入入研研究究该该反反应应，该该小小组组还还测测得得上上述述两两个个实实验验中中溶溶液液pH随随通入通入SO2体体积积的的变变化曲化曲线线如下如下图图。实实验验1中中溶溶液液pH变变小小的
4、的原原因因是是_；V1时时，实实验验2中中溶溶液液pH小于小于实验实验1的原因是的原因是(用离子方程式表示用离子方程式表示)_。2021/8/11 星期三5(3)验证验证假假设设二二请设计实验验证请设计实验验证假假设设二，写出二，写出实验实验步步骤骤、预预期期现现象和象和结论结论。实实验验步步骤骤、预预期期现现象象和和结结论论(不不要要求求写写具具体体操操作作过过程程)：(4)若若假假设设二二成成立立，请请预预测测：在在相相同同条条件件下下，分分别别用用足足量量的的O2和和KNO3氧氧化化相相同同的的H2SO3溶溶液液(溶溶液液体体积积变变化化忽忽略略不不计计)，充充分分反反应应后后两两溶溶液
5、液的的pH前前者者_(填填“大大于于”或或“小小于于”)后后者者，理由是理由是_。2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三8【方法指导】【方法指导】1.基本原则基本原则2021/8/11 星期三92.基本内容基本内容2021/8/11 星期三101.(制备型制备型)下列有关物下列有关物质质的制的制备备的的说说法不正确的是法不正确的是()题型精练题型精练A.用碳酸用碳酸钠钠粉末可以制粉末可以制备备CO2B.欲欲制制备备Fe(OH)3胶胶体体，向向盛盛有有沸沸水水的的烧烧杯杯中中滴滴加加FeCl3饱饱和和溶溶液并液并长时间长时间煮沸煮沸C.加加热热分分解解
6、NH4HCO3固固体体，将将所所得得的的气气体体进进行行适适当当处处理理可可获获得得NH3D.在在氯氯化化氢氢气氛中加气氛中加热热蒸蒸发发MgCl2溶液，制溶液，制备备无水无水MgCl22021/8/11 星期三11解解析析选选项项A，Na2CO3粉粉末末可可以以与与稀稀硫硫酸酸等等反反应应获获取取CO2，但但不不能能使使用用启启普普发发生生器器；选选项项B，长长时时间间煮煮沸沸得得到到的的是是Fe(OH)3沉沉淀淀；选选项项C，加加热热NH4HCO3得得到到CO2、NH3、H2O的的混混合合气气体体，将将混混合合气气体体通通过过碱碱石石灰灰除除去去CO2和和H2O即即可可得得到到NH3；选选
7、项项D，加加热热蒸蒸发发MgCl2溶溶液液制制取取无无水水MgCl2，需需要要防防止止Mg2的的水水解解，故需要在氯化氢的气氛中进行，故需要在氯化氢的气氛中进行，D项正确。项正确。答案答案B2021/8/11 星期三122.(定定量量型型)下下列列实实验验方方案案中中，不不能能测测定定Na2CO3和和NaHCO3混混合合物中物中Na2CO3质质量分数的是量分数的是()A.取取ag混合物充分加混合物充分加热热，减重，减重bgB.取取ag混混合合物物与与足足量量稀稀盐盐酸酸充充分分反反应应，加加热热、蒸蒸干干、灼灼烧烧，得得bg固体固体C.取取ag混混合合物物与与足足量量稀稀硫硫酸酸充充分分反反应
8、应，逸逸出出气气体体用用碱碱石石灰灰吸吸收收，增重增重bgD.取取ag混混合合物物与与足足量量Ba(OH)2溶溶液液充充分分反反应应，过过滤滤、洗洗涤涤、烘烘干，得干，得bg固体固体2021/8/11 星期三13解解析析碱碱石石灰灰不不仅仅可可以以吸吸收收CO2，还还可可以以吸吸收收水水蒸蒸气气，所所以以C选选项项无无法法确确定定CO2的的质质量量；其其他他选选项项均均可可；A选选项项只只有有NaHCO3受受热热分分解解，用用差差量量法法求求解解；B、D选选项项设设Na2CO3、NaHCO3的的物物质质的的量量分分别别为为xmol、ymol，列列方方程程，B选选项项(2xy)58.5b，D选项
9、选项197(xy)b，联立求解即可。，联立求解即可。答案答案C2021/8/11 星期三143.(综综合合型型)(2015课课标标全全国国，26)草草酸酸(乙乙二二酸酸)存存在在于于自自然然界界的的植植物物中中，其其K15.4102，K25.4105。草草酸酸的的钠钠盐盐和和钾钾盐盐易易溶溶于于水水，而而其其钙钙盐盐难难溶溶于于水水。草草酸酸晶晶体体(H2C2O42H2O)无无色色，熔熔点点为为101，易易溶溶于于水水，受受热热脱脱水水、升升华华，170以以上上分分解解。回答下列回答下列问题问题：2021/8/11 星期三15(1)甲甲组组同同学学按按照照如如图图所所示示的的装装置置，通通过过
10、实实验验检检验验草草酸酸晶晶体体的的分分解解产产物。装置物。装置C中可中可观观察到的察到的现现象是象是_，由由此此可可知知草草酸酸晶晶体体分分解解的的产产物物中中有有_。装装置置B的的主主要要作作用是用是_。(2)乙乙组组同同学学认认为为草草酸酸晶晶体体分分解解的的产产物物中中还还有有CO，为为进进行行验验证证，选选用用甲甲组组实实验验中中的的装装置置A、B和和下下图图所所示示的的部部分分装装置置(可可以以重重复复选选用用)进进行行实验实验。2021/8/11 星期三16乙乙组组同同学学的的实实验验装装置置中中，依依次次连连接接的的合合理理顺顺序序为为A、B、_。装置。装置H反反应应管中盛有的
11、物管中盛有的物质质是是_。能能证证明草酸晶体分解明草酸晶体分解产产物中有物中有CO的的现现象是象是_。(3)设计实验证设计实验证明：明：草酸的酸性比碳酸的草酸的酸性比碳酸的强强_。草酸草酸为为二元酸二元酸_。2021/8/11 星期三17解解析析(1)装装置置C中中澄澄清清石石灰灰水水的的作作用用是是检检验验是是否否有有CO2气气体体生生成成，若若有有CO2气气体体生生成成，澄澄清清石石灰灰水水变变浑浑浊浊。装装置置B中中冰冰水水的的作作用用是是降降低低温温度度，使使生生成成的的水水和和草草酸酸(题题给给信信息息：受受热热脱脱水水、升升华华)冷冷凝凝。若若草草酸酸进进入入装装置置C，会会生生成
12、成草草酸酸钙钙沉沉淀淀，干干扰扰CO2检检验验。(2)检检验验CO可可通通过过检检验验CO还还原原黑黑色色的的CuO生生成成的的CO2进进行行。因因为为分分解解产产物物中中有有CO2，所所以以先先要要除除去去CO2，可可用用浓浓NaOH溶溶液液吸吸收收CO2，并并用用澄澄清清石石灰灰水水检检验验CO2是是否否除除尽尽，再再用用无无水水氯氯化化钙钙干干燥燥CO，然然后后通通过过加加热热的的CuO，再再用用澄澄清清石石灰灰水水检检验验生生成成的的CO2气气体体，没没有有反反应应掉掉的的CO可可用用排排水水法法收收集集。若若前前面面澄澄清清石石灰灰水水无无现现象象，H中中黑黑色色的的CuO变变红红色
13、色，后后面面的的澄澄清清石石灰灰水水变变浑浑浊浊，说说明明草草酸酸晶晶体体分分解解产产物物中中有有CO。2021/8/11 星期三18(3)证证明明草草酸酸的的酸酸性性比比碳碳酸酸强强，可可以以利利用用溶溶液液中中较较强强酸酸制制较较弱弱酸酸的的原原理理，将将草草酸酸与与NaHCO3溶溶液液混混合合，看看是是否否有有气气体体产产生生。证证明明草草酸酸是是二二元元酸酸，可可以以利利用用酸酸碱碱中中和和滴滴定定原原理理，若若消消耗耗NaOH的物质的量是草酸的的物质的量是草酸的2倍，即可证明草酸是二元酸。倍，即可证明草酸是二元酸。答答案案(1)有有气气泡泡逸逸出出，澄澄清清石石灰灰水水变变浑浑浊浊C
14、O2冷冷凝凝(水水蒸蒸气气、草酸等草酸等)，防止草酸，防止草酸进进入装置入装置C反反应应生成沉淀，干生成沉淀，干扰扰CO2的的检验检验(2)F、D、G、H、D、ICuO(氧化氧化铜铜)前前面面澄澄清清石石灰灰水水无无现现象象，H中中黑黑色色粉粉末末变变红红色色，其其后后的的D中中澄澄清石灰水清石灰水变浑浊变浑浊(3)向盛有少量向盛有少量NaHCO3的的试试管里滴加草酸溶液，有气泡管里滴加草酸溶液，有气泡产产生生用用NaOH标标准准溶溶液液滴滴定定草草酸酸，消消耗耗NaOH的的物物质质的的量量为为草草酸酸的的2倍倍2021/8/11 星期三19【题型模板】【题型模板】解答实验设计题的思维过程解答
15、实验设计题的思维过程(1)巧巧审审题题，明明确确实实验验的的目目的的和和原原理理。实实验验原原理理是是解解答答实实验验题题的的核核心心，是是实实验验设设计计的的依依据据和和起起点点。实实验验原原理理可可从从题题给给的的化化学学情情景景(或或题题中中所所给给实实验验目目的的)并并结结合合元元素素化化合合物物等等有有关关知知识识获获取取。在在此此基基础础上上，遵遵循循可可靠靠性性、简简捷捷性性、安安全全性性的的原原则则，确确定定符符合合实验目的、要求的方案。实验目的、要求的方案。(2)想想过过程程，理理清清实实验验操操作作的的先先后后顺顺序序。根根据据实实验验原原理理所所确确定定的的实实验验方方案
16、案中中的的实实验验过过程程，确确定定实实验验操操作作的的方方法法步步骤骤，把把握握各各步步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。2021/8/11 星期三20(3)看看准准图图，分分析析各各项项实实验验装装置置的的作作用用。有有许许多多综综合合实实验验题题图图文文结结合合，思思考考容容量量大大。在在分分析析解解答答过过程程中中，要要认认真真细细致致地地分分析析图图中中所所示示的的各各项项装装置置，并并结结合合实实验验目目的的和和原原理理，确确定定它它们们在在该该实实验中的作用。验中的作用。(4)细细分分析析，得得出出正正确确的的实实验验结结论论。实实验
17、验现现象象(或或数数据据)是是化化学学原原理理的的外外在在表表现现。在在分分析析实实验验现现象象(或或数数据据)的的过过程程中中，要要善善于于找找出出影影响响实实验验成成败败的的关关键键以以及及产产生生误误差差的的原原因因，或或从从有有关关数数据据中中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。归纳出定量公式，绘制变化曲线等。2021/8/11 星期三21微题型二化学实验方案的评价微题型二化学实验方案的评价【示示例例2】(2015福福建建理理综综，25)某某化化学学兴兴趣趣小小组组制制取取氯氯酸酸钾钾和和氯氯水并水并进进行有关探究行有关探究实验实验。实验实验一制取一制取氯氯酸酸钾钾和和氯氯水水利用下利用下
18、图图所示的所示的实验实验装置装置进进行行实验实验。题型示例题型示例2021/8/11 星期三22(1)制制取取实实验验结结束束后后，取取出出B中中试试管管冷冷却却结结晶晶、过过滤滤、洗洗涤涤。该该实验实验操作操作过过程需要的玻璃程需要的玻璃仪仪器有器有_。(2)若若对对调调B和和C装装置置的的位位置置，_(填填“能能”或或 “不不能能”)提高提高B中中氯氯酸酸钾钾的的产产率。率。实验实验二二氯氯酸酸钾钾与碘化与碘化钾钾反反应应的探究的探究(3)在在不不同同条条件件下下KClO3可可将将KI氧氧化化为为I2或或KIO3。该该小小组组设设计计了了系系列列实实验验研研究究反反应应条条件件对对反反应应
19、产产物物的的影影响响，其其中中系系列列a实实验验的的记记录录表如下表如下(实验实验在室温下在室温下进进行行)：2021/8/11 星期三23系列系列a实验实验的的实验实验目的是目的是_。设计设计1号号试试管管实验实验的作用是的作用是_。若若2号号试试管管实实验验现现象象为为“黄黄色色溶溶液液”，取取少少量量该该溶溶液液加加入入淀淀粉粉溶溶液液显显蓝蓝色色；假假设设氧氧化化产产物物唯唯一一，还还原原产产物物为为KCl，则则此此反反应应的离子方程式的离子方程式为为_。试管编号试管编号12340.20molL1KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.
20、0molL1H2SO4/mL03.06.09.0蒸馏水蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象实验现象2021/8/11 星期三24实验实验三三测测定定饱饱和和氯氯水中水中氯氯元素的元素的总总量量(4)该该小小组组设设计计的的实实验验方方案案为为：使使用用下下图图装装置置，加加热热15.0mL饱饱和和氯氯水水试试样样，测测定定产产生生气气体体的的体体积积。此此方方案案不不可可行行的的主主要要原原因因是是_。(不考不考虑实验虑实验装置及操作失装置及操作失误导误导致不可行的原因致不可行的原因)2021/8/11 星期三25(5)根根据据下下列列资资料料，为为该该小小组组设设计计一一个个可可行行的的
21、实实验验方方案案(不不必必描描述述操作操作过过程的程的细节细节)：_。资资料：料：i.次次氯氯酸会破坏酸碱指示酸会破坏酸碱指示剂剂；ii.次次氯氯酸或酸或氯氯气可被气可被SO2、H2O2、FeCl2等物等物质还质还原成原成Cl。思思维维提提示示(1)制制取取实实验验结结束束后后，由由取取出出B中中试试管管进进行行的的操操作作(冷冷却却结结晶晶、过过滤滤、洗洗涤涤)，可可知知该该实实验验操操作作过过程程中中需需要要的的玻玻璃璃仪仪器器有有烧烧杯杯、漏漏斗斗、玻玻璃璃棒棒、胶胶头头滴滴管管；(2)Cl2与与热热的的KOH溶溶液液反反应应生生成成KClO3、KCl和和H2O，与与冷冷的的KOH溶溶液
22、液反反应应生生成成KClO、KCl和和H2O。因因此此，若若将将装装置置B、C的的位位置置对对调调，可可以以除除去去Cl2中中的杂质气体的杂质气体HCl，故能提高，故能提高B中中KClO3的产率。的产率。2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27(5)由由于于HClO具具有有强强氧氧化化性性会会破破坏坏酸酸碱碱指指示示剂剂，因因此此实实验验设设计计时时不不能能用用酸酸碱碱指指示示剂剂，可可以以利利用用氯氯水水的的强强氧氧化化性性，向向该该溶溶液液中中加加入入足足量量的的H2O2溶溶液液，H2O2把把氯氯元元素素完完全全还还原原为为Cl，H2O2被被氧氧化化成成O2，然然后后加
23、加热热除除去去过过量量的的H2O2，冷冷却却，再再加加入入足足量量的的AgNO3溶溶液液，过过滤滤、洗洗涤涤生生成成的的AgCl沉沉淀淀，干干燥燥后后称称量量沉沉淀淀质质量量，结结合合氯氯原原子子守恒即可确定其中含有的氯元素的质量。守恒即可确定其中含有的氯元素的质量。2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三29【知识归纳】【知识归纳】实验方案评价的四大原则实验方案评价的四大原则1.可行性原则可行性原则(1)分析实验方案是否科学可行；分析实验方案是否科学可行；(2)实验操作是否安全合理；实验操作是否安全合理；(3)实验步骤是否简单方便；实验步骤是否简单方便；(4)实验效果是否明显
24、。实验效果是否明显。2.绿色化学原则绿色化学原则(1)实验过程中是否造成环境污染；实验过程中是否造成环境污染；(2)原料是否无毒、安全、易得；原料是否无毒、安全、易得；(3)原料利用率是否较高；原料利用率是否较高；(4)反应速率是否较快。反应速率是否较快。2021/8/11 星期三303.安全性原则安全性原则化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；(3)防氧化；防氧化；(4)污污染染性性的的气
25、气体体要要进进行行尾尾气气处处理理；有有粉粉末末状状态态物物质质参参加加的的反反应，要注意防止导气管堵塞；应，要注意防止导气管堵塞；(5)防吸水。防吸水。2021/8/11 星期三314.规范性原则规范性原则(1)冷冷凝凝回回流流(有有些些反反应应中中，为为减减少少易易挥挥发发液液体体反反应应物物的的损损耗耗和和充充分分利利用用原原料料，需需在在反反应应装装置置上上加加装装冷冷凝凝回回流流装装置置，如如长长玻玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；(2)易挥发液体产物易挥发液体产物(导出时可为蒸气导出时可为蒸气)的及时冷却；的及时冷却；(3)仪仪器器拆拆卸卸与与组组装装顺
26、顺序序相相反反，按按照照从从右右向向左左，从从高高到到低低的的顺顺序；序；(4)其其他他(如如实实验验操操作作顺顺序序、试试剂剂加加入入顺顺序序、实实验验方方法法使使用用顺顺序序等等)。提提醒醒：化化学学实实验验方方案案的的评评价价要要做做到到理理论论上上科科学学，操操作作上上简简单单可行，原料用量要节约，符合绿色化学原则。可行，原料用量要节约，符合绿色化学原则。2021/8/11 星期三321.(2016辽辽宁宁省省实实验验中中学学高高三三模模拟拟)已已知知亚亚硫硫酸酸钠钠在在空空气气中中能能被被氧气氧化生成硫酸氧气氧化生成硫酸钠钠。题型精练题型精练.甲同学甲同学设计设计两种方案来两种方案来
27、检验检验Na2SO3溶液是否溶液是否发发生生变质变质。方方案案一一：取取样样，加加入入稀稀盐盐酸酸有有气气泡泡生生成成，认认为为亚亚硫硫酸酸钠钠溶溶液液没没有有变质变质。方方案案二二：取取样样，加加入入氯氯化化钡钡溶溶液液有有白白色色沉沉淀淀生生成成，认认为为亚亚硫硫酸酸钠钠溶液完全溶液完全变质变质。请请你你对对两方案作出两方案作出评评价：价：方方 案案 一一：_(填填“合合 理理”或或“不不 合合 理理”)，理理 由由_。2021/8/11 星期三33方方 案案 二二：_(填填“合合 理理”或或“不不 合合 理理”)，理理 由由_。.乙乙同同学学探探究究Na2SO3溶溶液液是是否否发发生生变
28、变质质，设设计计如如下下实实验验测测定定1.0molL1Na2SO3溶液的溶液的实际浓实际浓度。度。2021/8/11 星期三34(1)分液漏斗中分液漏斗中应应加入足量的下列哪种加入足量的下列哪种试剂试剂？_(填序号填序号)a.浓浓硝酸硝酸b.65%硫酸硫酸c.浓盐浓盐酸酸(2)实实验验前前后后测测得得C装装置置增增重重3.2g，则则Na2SO3溶溶液液实实际际的的物物质质的的量量浓浓度度为为_。(3)该实验该实验装置装置还还存在一个明存在一个明显显的缺陷是的缺陷是_。解析解析.加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na2SO3溶液可能没有
29、变质，也可能部分变质。亚硫酸钠、硫酸溶液可能没有变质，也可能部分变质。亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分钠都能与氯化钡反应生成沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。2021/8/11 星期三35.制制备备二二氧氧化化硫硫气气体体应应选选用用浓浓硫硫酸酸，C装装置置增增重重3.2g，产产生生的的n(SO2)0.05 mol，所所以以n(Na2SO3)0.05 mol，c(Na2SO3)0.05mol/0.06L0.83molL1，该该实实验验装装置置中中一一个个明明显显的的缺缺
30、陷陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。答答案案.不不合合理理亚亚硫硫酸酸钠钠部部分分变变质质时时滴滴加加盐盐酸酸也也会会产产生生气气泡泡不不合合理理亚亚硫硫酸酸钠钠也也能能与与氯氯化化钡钡反反应应生生成成白白色色沉沉淀淀，亚亚硫硫酸酸钠钠未未变质变质或部分或部分变质时变质时也会也会产产生白色沉淀生白色沉淀.(1)b(2)0.83molL1(3)缺少一个缺少一个驱驱赶残留二氧化硫气体的装置赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案或其他合理答案)2021/8/11 星期三362.(2015广广州州摸摸底底)三三草草酸酸合合铁铁酸酸钾钾晶晶体体K3Fe(C2
31、O4)33H2O可可用用于于摄摄影影和和蓝蓝色色印印刷刷，它它受受热热易易分分解解，为为了了验验证证其其气气态态产产物物，某某同学同学设计设计了如下了如下实验实验装置：装置：(1)若若实实验验中中，观观察察到到B、E中中的的溶溶液液均均变变浑浑浊浊，则则D中中的的现现象象是是_；说说明明其其气气态态产产物物是是_、_；为为验验证证另另一一种种气气态态产产物，物，应应在在A、B之之间间增加的装置增加的装置为为_。2021/8/11 星期三37(2)为为了了使使实实验验更更安安全全、更更严严密密，你你认认为为该该实实验验设设计计需需要要如如何何改改进进？_；_。(3)固体固体产产物中物中铁铁元素不
32、可能以元素不可能以3价形式存在，理由是价形式存在，理由是_。现设计实验现设计实验，探究固体，探究固体产产物中物中铁铁元素的存在形式。元素的存在形式。2021/8/11 星期三38提出合理假提出合理假设设。假假设设1：_；假假设设2：_；假假设设3：_。某某学学生生设设计计实实验验探探究究上上述述假假设设，除除3%H2O2、蒸蒸馏馏水水外外，还还需需要要下列下列试剂试剂中的中的_。限限选试剂选试剂：浓浓硫酸、硫酸、1.0molL1HNO3、1.0molL1盐盐酸、酸、1.0molL1NaOH溶溶液液、0.1molL1KI溶溶液液、0.1molL1CuSO4溶液、溶液、20%KSCN溶液。溶液。解
33、解析析(1)B中中溶溶液液变变浑浑浊浊说说明明气气态态产产物物中中有有CO2，E中中溶溶液液变变浑浑浊浊说说明明CO被被酸酸性性高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液氧氧化化为为CO2，故故D中中的的现现象象是是溶溶液液褪褪色色或或变变浅浅，从从而而可可说说明明气气态态产产物物有有CO；另另一一种种气气态态产产物物是是H2O，其验证方法是将其验证方法是将A中产生的气体通过盛有无水中产生的气体通过盛有无水CuSO4的干燥管。的干燥管。2021/8/11 星期三39(2)从从安安全全角角度度考考虑虑应应在在B装装置置前前加加一一个个防防倒倒吸吸装装置置，从从严严密密性性角角度考虑，要在度考虑，要在C装置后增加一
34、个检验装置后增加一个检验CO2是否除尽的装置。是否除尽的装置。(3)由由于于反反应应过过程程中中有有CO生生成成，能能还还原原三三价价的的铁铁，故故固固体体产产物物中无三价铁，其成分可能有三种情况：中无三价铁，其成分可能有三种情况：Fe、FeO、Fe和和FeO。探探究究固固体体产产物物中中铁铁元元素素的的存存在在形形式式；可可以以将将固固体体产产物物放放入入足足量量的的0.1molL1的的CuSO4溶溶液液中中搅搅拌拌使使其其充充分分反反应应，然然后后过过滤滤洗洗涤涤沉沉淀淀，再再加加入入足足量量的的1.0molL1的的盐盐酸酸，若若溶溶液液中中有有不不溶溶的的红红色色物物 质质，则则 说说
35、明明 固固 体体 产产 物物 中中 含含 有有 Fe(发发 生生 反反 应应 为为 FeCuSO4=FeSO4Cu)，向向溶溶液液中中加加入入20%KSCN溶溶液液，不不变变红红色色，然然后后再再向向溶溶液液中中滴滴加加双双氧氧水水，若若变变红红色色，则则说说明明固固体体产产物物中中含含有有FeO。2021/8/11 星期三40答答案案(1)溶溶液液褪褪色色或或变变浅浅CO2CO盛盛有有无无水水CuSO4的的干干燥燥管管(2)在在B装装置置之之前前加加一一个个防防倒倒吸吸装装置置在在C装装置置后后增增加加一一个个检验检验二氧化碳是否除尽的装置二氧化碳是否除尽的装置(或盛有澄清石灰水的或盛有澄清
36、石灰水的试试管管)(3)有有还还原原性性气气体体CO生生成成，能能将将三三价价铁铁还还原原，故故不不可可能能有有三三价价铁铁存在存在铁铁元元素素的的存存在在形形式式为为Fe单单质质铁铁元元素素的的存存在在形形式式为为FeO铁铁元素的存在形式元素的存在形式为为Fe与与FeO的混合物的混合物1.0molL1盐盐酸、酸、20%KSCN溶液、溶液、0.1molL1CuSO4溶液溶液2021/8/11 星期三41【题型模板】【题型模板】解答综合性实验评价题的基本流程解答综合性实验评价题的基本流程原原理理反反应应物物质质反反应应条条件件仪仪器器装装置置现现象象结结论论作作用用意意义义联想。具体分析为：联想
37、。具体分析为：(1)实验是根据什么性质和原理设计的。实验的目的是什么。实验是根据什么性质和原理设计的。实验的目的是什么。(2)反反应应物物的的性性质质、状状态态及及发发生生反反应应时时的的条条件件(根根据据实实验验目目的的和和相相关关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。(3)有有关关装装置置：性性能能、使使用用方方法法、适适用用范范围围、注注意意问问题题、是是否否有有替替代装置可用、仪器规格等。代装置可用、仪器规格等。(4)有关操作：操作方法、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。有关操作：操作方法、操作顺序、注意事项或操作
38、错误的后果。(5)实验现象：自下而上，自左而右全面观察。实验现象：自下而上，自左而右全面观察。(6)实验结论：得出直接结论或导出间接结论。实验结论：得出直接结论或导出间接结论。2021/8/11 星期三42微题型三综合实验探究微题型三综合实验探究题型示例题型示例2021/8/11 星期三43实验编号实验编号初始初始pH废水样品体废水样品体积积/mL草酸溶液体积草酸溶液体积/mL蒸馏水体蒸馏水体积积/mL460103056010305602021/8/11 星期三44(2)上述反上述反应应后草酸被氧化后草酸被氧化为为_(填化学式填化学式)。(3)实验实验和和的的结结果表明果表明_；实实验验中中0
39、t1时时间间段段反反应应速速率率v(Cr3)_molL1min1(用代数式表示用代数式表示)。(4)该该课课题题组组对对铁铁明明矾矾Al2Fe(SO4)424H2O中中起起催催化化作作用用的的成成分分提出如下假提出如下假设设，请请你完成假你完成假设设二和假二和假设设三：三：假假设设一：一：Fe2起催化作用：起催化作用：假假设设二：二：_；假假设设三：三：_；2021/8/11 星期三45实验方案实验方案(不要求写具体操作过程不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论预期实验结果和结论2021/8/11 星期三462021/8/11 星期三472021/8/11 星期三482021/8/11 星期
40、三49【归纳总结】【归纳总结】探究型实验的基本程序探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：(1)提出问题提出问题要要提提出出问问题题，首首先先得得发发现现问问题题，对对题题给给信信息息进进行行对对比比、质质疑疑，通通过过思思考考提提出出值值得得探探究究的的问问题题。此此外外，实实验验中中出出现现的的特特殊殊现现象象也是发现问题、提出问题的重要契机。也是发现问题、提出问题的重要契机。2021/8/11 星期三50(2)提出猜想提出猜想所所谓谓猜猜想想就就是是根根据据已已有有知知识识对对问问题题的的解解决决提提出出的的几几种种
41、可可能能的的情情况况。有有一一些些问问题题，结结论论有有多多种种可可能能(这这就就是是猜猜想想)，只只能能通通过过实实验进行验证。验进行验证。(3)设计验证方案设计验证方案提提出出猜猜想想后后，就就要要结结合合题题给给条条件件，设设计计出出科科学学、合合理理、安安全全的的实实验验方方案案，对对可可能能的的情情况况进进行行探探究究。实实验验设设计计中中，关关键键点点是是对对试剂的选择和实验条件的调控。试剂的选择和实验条件的调控。(4)观察实验现象，得出结论观察实验现象，得出结论根根据据设设计计的的实实验验方方案案，根根据据实实验验现现象象进进行行推推理理分分析析或或计计算算分分析析得出结论。得出
42、结论。2021/8/11 星期三51已已知知K2FeO4具具有有下下列列性性质质：可可溶溶于于水水、微微溶溶于于浓浓KOH溶溶液液，在在05、强强碱碱性性溶溶液液中中比比较较稳稳定定，在在Fe3和和Fe(OH)3催催化化作作用用下下发发生生分分解解，在在酸酸性性至至弱弱碱碱性性条条件件下下，能能与与水水反反应应生成生成Fe(OH)3和和O2。题型精练题型精练1.(无无机机制制备备探探究究)(2015江江苏苏化化学学，19)实实验验室室用用下下图图所所示示装装置置制制备备KClO溶溶液液，并并通通过过KClO溶溶液液与与Fe(NO3)3溶溶液液的的反反应应制制备备高效水高效水处处理理剂剂K2Fe
43、O4。2021/8/11 星期三52(1)装装置置A中中KMnO4与与盐盐酸酸反反应应生生成成MnCl2和和Cl2，其其离离子子方方程程式式为为_，将将制制备备的的Cl2通通过过装装置置B可可除除去去_(填填化化学学式式)。(2)Cl2与与KOH在在较较高高温温度度下下反反应应生生成成KClO3。在在不不改改变变KOH溶溶液液的的浓浓度度和和体体积积的的条条件件下下，控控制制反反应应在在05进进行行，实实验验中中可采取的措施是可采取的措施是_、_。(3)制制备备K2FeO4时时，KClO饱饱和和溶溶液液与与Fe(NO3)3饱饱和和溶溶液液的的混混合合方式方式为为_。(4)提提纯纯K2FeO4粗
44、粗产产品品含含有有Fe(OH)3、KCl等等杂杂质质的的实实验验方方案案为为：将将一一定定量量的的K2FeO4粗粗产产品品溶溶于于冷冷的的3 molL1 KOH溶溶液液中中_(实实验验中中须须使使用用的的试试剂剂有有：饱饱和和KOH溶溶液液，乙乙醇醇；除除常常用用仪仪器器外外须须使使用用的的仪仪器器有有：砂砂芯芯漏漏斗斗，真真空空干燥箱干燥箱)。2021/8/11 星期三53解解析析(1)用用饱饱和和食食盐盐水水可可除除去去Cl2中中的的HCl。(2)为为防防止止Cl2与与KOH在在较较高高温温度度下下反反应应生生成成KClO3，应应缓缓慢慢加加入入盐盐酸酸以以控控制制Cl2与与KOH反反应应
45、的的速速率率，同同时时应应将将C装装置置置置于于冰冰水水浴浴中中。(3)因因K2FeO4在在Fe3和和Fe(OH)3催催化化作作用用下下发发生生分分解解，为为防防止止Fe3过过量量，应应在在不不断断搅搅拌拌的的条条件件下下，将将Fe(NO3)3饱饱和和溶溶液液缓缓慢慢滴滴加加到到KClO饱饱和和溶溶液液中中。(4)先先用用砂砂芯芯漏漏斗斗过过滤滤除除去去Fe(OH)3，滤滤液液中中含含K2FeO4、KOH、HCl，利利用用K2FeO4微微溶溶于于浓浓KOH溶溶液液的的性性质质，将将盛盛有有滤滤液液的的烧烧杯杯置置于于冰冰水水浴浴中中，然然后后加加入入饱饱和和KOH溶溶液液，搅搅拌拌、静静置置后
46、后用用砂砂芯芯漏漏斗斗过过滤滤，析析出出的的K2FeO4晶晶体体用用适适量量乙乙醇醇洗洗涤涤23次次后后，用真空干燥箱干燥即得产品。用真空干燥箱干燥即得产品。2021/8/11 星期三542021/8/11 星期三55相对分子相对分子质量质量密度密度/(gcm3)沸点沸点/水中溶解性水中溶解性异戊醇异戊醇880.8123131微溶微溶乙酸乙酸601.0492118溶溶乙酸异戊酯乙酸异戊酯1300.8670142难难溶溶2021/8/11 星期三56实实验验步步骤骤：在在A中中加加入入4.4g异异戊戊醇醇、6.0g乙乙酸酸、数数滴滴浓浓硫硫酸酸和和23片片碎碎瓷瓷片片。开开始始缓缓慢慢加加热热A
47、，回回流流50min，反反应应液液冷冷至至室室温温后后倒倒入入分分液液漏漏斗斗中中，分分别别用用少少量量水水，饱饱和和碳碳酸酸氢氢钠钠溶溶液液和和水水洗洗涤涤；分分出出的的产产物物加加入入少少量量无无水水MgSO4固固体体，静静置置片片刻刻，过过滤滤除除去去MgSO4固固体体，进进行行蒸蒸馏馏纯纯化化，收收集集140143馏馏分分，得得乙乙酸酸异戊异戊酯酯3.9g。2021/8/11 星期三57回答下列回答下列问题问题：(1)仪仪器器B的名称是的名称是_。(2)在洗在洗涤涤操作中，第一次水洗的主要目的是操作中，第一次水洗的主要目的是_；第二次水洗的主要目的是第二次水洗的主要目的是_。(3)在在
48、洗洗涤涤、分分液液操操作作中中，应应充充分分振振荡荡，然然后后静静置置，待待分分层层后后_(填填标标号号)。a.直接将乙酸异戊直接将乙酸异戊酯酯从分液漏斗的上口倒出从分液漏斗的上口倒出b.直接将乙酸异戊直接将乙酸异戊酯酯从分液漏斗的下口放出从分液漏斗的下口放出c.先将水先将水层层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯酯从下口放出从下口放出d.先将水先将水层层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯酯从上口倒出从上口倒出(4)本本实验实验中加入中加入过过量乙酸的目的是量乙酸的目的是_。2021/8/11 星期三58(5)实验实验中加入
49、少量无水中加入少量无水MgSO4的目的是的目的是_。(6)在在蒸蒸馏馏操操作作中中，仪仪器器选选择择及及安安装装都都正正确确的的是是_(填填标标号号)。2021/8/11 星期三59(7)本本实验实验的的产产率是率是_(填填标标号号)。a.30%b.40%c.60%d.90%(8)在在进进行行蒸蒸馏馏操操作作时时，若若从从130便便开开始始收收集集馏馏分分，会会使使实实验验的的产产 率率 偏偏 _(填填“高高”或或“低低”)，其其 原原 因因 是是_。解析解析(1)仪器仪器B是球形冷凝管，起冷凝回流作用。是球形冷凝管，起冷凝回流作用。(2)第一次水洗，第一次水洗，主要洗去大部分硫酸和未反应的醋
50、酸，第二次水洗除去的是主要洗去大部分硫酸和未反应的醋酸，第二次水洗除去的是NaHCO3杂质。杂质。(3)乙酸异戊酯的密度小于水，在水层的上方。分乙酸异戊酯的密度小于水，在水层的上方。分液时应先将水层从分液漏斗下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒液时应先将水层从分液漏斗下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出。出。(4)该反应为可逆反应，加入过量乙酸的目的是提高异戊醇该反应为可逆反应，加入过量乙酸的目的是提高异戊醇的转化率。的转化率。2021/8/11 星期三602021/8/11 星期三61答答案案(1)球球形形冷冷凝凝管管(2)洗洗掉掉大大部部分分硫硫酸酸和和醋醋酸酸洗洗掉掉碳碳酸酸氢氢钠钠(3)d(