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1、化学课标版专题讲座五探究与评价综合型实验题的解题策略专题讲座五探究与评价综合型实验题的解题策略专题讲座五探究与评价综合型实验题的解题策略探究与评价综合型实验题一般为新课标全国卷第26题,分值为1315分。该类题通常以与教材或时事相关的新物质为载体,考查物质的制备与混合物的分离和提纯、反应产物的探究、样品纯度或物质组成的定量测定以及实验方案的评价等。其中仪器(如近几年高考中出现的玻璃液封管、防倒吸的长导管等)的选择与使用、实验方案的设计与评价等成为高考命题热点。1.提出问题提出问题要提出问题,首先得发现问题。通过思考、对比、质疑,提出值得探究的问题,探究问题有助于理解、掌握反应的本质。此外,在平
2、时实验中出现的异常现象也是发现问题、提出问题的重要契机。2.作出猜想与假设作出猜想与假设所谓猜想与假设就是根据已有的知识对问题的解释提出几种可能的情况。3.设计验证方案设计验证方案作出猜想与假设后,就要结合现有的实验条件,设计出科学、合理、安全的实验方案,对可能的情况进行探究。实验设计的关键是对试剂的选择和对实验条件的调控,验证实验应具备简单、易操作且现象明显的特点。4.观察实验现象观察实验现象,得出结论得出结论根据设计的实验方案进行实验,认真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得出结论,若不能得出结论则要加做实验,或进行对比实验,或改进实验,直至得出结论。典例典例某
3、化学兴趣小组为研究过氧化钠与SO2的反应情况,进行如下探究。(1)提出假设向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设。请画出装置E。实验测得装置C中过氧化钠的质量增加了m1g,装置D的质量增加了m2g,装置E中收集到的气体为VL(已换算成标准状况下),利用上述有关测量数据将下列表格补充完整。SO2被氧化的程度V与m1或m2的关系未被氧化完全被氧化V=0部分被氧化答案答案(1)既有Na2SO3,又有Na2SO4(2)(其他合理答案均可)(3)浓硫酸吸收未反应的SO20V实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论加少量水溶解,加入BaCl2溶
4、液,再加入稀盐酸加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,加入稀盐酸沉淀部分溶解。证明原固体中既有Na2SO3,又有Na2SO4解析解析(1)结合假设一和假设二,很容易确定假设三是反应后固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物。(2)证明SO2部分被氧化,其反应可能为2Na2O2+2SO22Na2SO3+O2,Na2O2+SO2Na2SO4。为证明固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物,实验时应取少量固体溶解于水后再加入试剂,并且现象与结论要对应。(3)定量研究中,装置A制得的SO2气体要先干燥,故装置B中所盛试剂为浓硫酸,SO2在装置C中与过氧化钠反应,过量的SO2被装置D中的碱石灰吸收,用装置E
5、收集可能生成的O2并测量其体积。若SO2完全被氧化,只发生反应,V=0;若SO2未被氧化,只发生反应,利用装置C中过氧化钠的质量增加了m1g,根据差量法,可求得V=(此处注意m2g是一个干扰数据,因为无法知道装置A中生成SO2气体的量；则部分被氧化时，反应均有发生,0V。1.某课题组设计实验检验生铁与浓硫酸反应的产物。(1)设计如下方案,检验气体产物中的CO2、SO2和H2O。干燥管中M的化学式是。C装置的作用是。能证明有二氧化碳生成的实验现象是。(2)该课题组同学认为生铁与浓硫酸反应可能有氢气生成。为了验证这一猜想,选择下列仪器和药品并结合上述装置,重新设计实验。根据实验设计的简约性原则,气
6、流从左至右,仪器排序为。能证明有氢气生成的实验现象是。(3)待生铁与浓硫酸反应完毕后,取出A装置烧瓶中的溶液于两支试管中,一支试管中滴加铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀;另一支试管中滴加KSCN溶液,溶液变血红色。对该溶液中金属离子的推断合理的是。a.一定含Fe2+,一定不含Fe3+b.一定含Fe2+,可能含Fe3+c.一定含有Fe2+和Fe3+d.可能含Fe2+,一定含Fe3+答案答案(1)CuSO4检验和除去SO2、确认SO2已除尽C中溶液颜色变浅,D中溶液变浑浊(2)AEHFJGJ中黑色粉末变成红色、G中白色粉末变成蓝色(3)c解析解析(1)用无水硫酸铜检验产物中的水。足量酸性高锰酸钾溶液有三
7、个作用:检验SO2、除去SO2、检验SO2是否除尽。SO2已除尽的依据是C中溶液颜色变浅,但不褪色。若酸性高锰酸钾溶液褪色,则SO2可能未完全反应,会干扰CO2的检验。C中溶液颜色变浅,D中溶液变浑浊可证明有CO2生成。(2)用氢氧化钠溶液吸收SO2、CO2;用澄清石灰水检验CO2、SO2是否完全被除去;用浓硫酸除去水蒸气;用剩余的气体还原氧化铜;用无水硫酸铜检验是否有H2O生成。若有氢气生成,则氧化铜会被还原成铜,无水硫酸铜吸水变成蓝色晶体。(3)铁氰化钾溶液可检验Fe2+的存在,KSCN溶液可检验Fe3+的存在。2.氯化亚铁具有独有的脱色能力,适用于染料、染料中间体、印染、造纸行业的污水处
8、理。某课题小组设计如下方案制备氯化亚铁并探究氯化亚铁中Fe2+的还原性。方案:甲同学设计如下装置制备氯化亚铁。已知:实验室常用氯化钠固体与浓硫酸共热制备氯化氢。(1)写出A中发生反应的化学方程式:。D装置中CCl4的作用是。(2)实验过程中,观察到D中现象是。(3)用物理方法检验氯化亚铁产品中是否混有铁粉:。方案:乙同学选择下列装置用氯化铁制备少量氯化亚铁(装置可以重复使用,氯化铁遇水剧烈水解)。查阅资料可知,在加热条件下,氢气还原氯化铁生成氯化亚铁和氯化氢。(4)气流从左到右,装置接口连接顺序是a。(5)设计简单实验证明氢气和氯化铁已发生反应:。(6)为了探究上述实验制备的氯化亚铁中Fe2+
9、具有还原性,设计如下方案:a.取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水,滴加酸性高锰酸钾溶液,观察现象b.取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水,滴加酸化的双氧水和KSCN溶液,观察现象c.取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水,滴加铁氰化钾溶液,观察现象d.取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水,先加KSCN溶液,后加氯水,观察现象上述方案合理的是(填代号)。答案答案(1)2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl防倒吸(2)有气泡逸出(3)用磁铁吸附,若有黑色粉末被吸起,则混有铁粉;否则,没有混入铁粉(4)cbghcbd(5)在G中滴加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则已发生反应;否则,未发生反应(6)d解析解析(1)氯化钠固
10、体与浓硫酸共热生成硫酸钠和氯化氢。四氯化碳与氯化氢不反应,四氯化碳起防倒吸作用。(2)氯化氢与铁粉反应生成氯化亚铁和氢气,在D中逸出了氢气。(3)用磁铁可以吸附铁粉。(5)2FeCl3+H22FeCl2+2HCl,检验氯化氢可以确认氢气与氯化铁是否已发生反应。(6)验证氯化亚铁中Fe2+的还原性,要排除Cl-、Fe3+的干扰。a项,氯离子能和酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色。b项,加入酸化的双氧水和KSCN溶液,可能会有Fe3+干扰,所以,溶液显血红色不一定是Fe2+被氧化成Fe3+。c项,加入铁氰化钾溶液,只能检验Fe2+,不能证明Fe2+有还原性。d项,滴加KSCN溶液,无颜色变化;再滴加氯水
11、,溶液变红色,说明Fe2+具有还原性。3.(2015福建理综,25,15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一制取氯酸钾和氯水利用上图所示的实验装置进行实验。(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有。(2)若对调B和C装置的位置,(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。实验二氯酸钾与碘化钾反应的研究实验二氯酸钾与碘化钾反应的研究(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):试管编号12340.20molL-1KI/
12、mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0molL-1H2SO4/mL03.06.09.0蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象系列a实验的实验目的是。设计1号试管实验的作用是。若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为。实验三测定饱和氯水中氯元素的总量(4)该小组设计的实验方案为:使用下图装置,加热15.0mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不
13、必描述操作过程的细节):。资料:.次氯酸会破坏酸碱指示剂;.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。答案答案(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)(2)能(3)研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响硫酸浓度为0的对照实验Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)解析解析(2)若对调B、C位置,Cl2中的HCl气体杂质因溶于C中的水
14、而被除去,B中与Cl2反应的KOH的量增加,故能提高B中KClO3的产率。(3)仔细观察实验记录表可知,4个实验中KClO3、KI的浓度均相同,只有H2SO4的浓度不同,实验的目的显然是研究硫酸浓度对反应产物的影响。1号试管中H2SO4的浓度为0,该实验的作用是硫酸浓度为0的对照实验。(4)氯水中氯元素以Cl2、HClO、Cl-和ClO-等形式存在,加热时HClO分解产生O2,部分Cl2因受热逸出,因此只能测出O2及逸出的Cl2的量,溶液中Cl-、ClO-及残余Cl2的量无法测定,故此方案不可行。(5)依题给信息,欲测定氯水中氯元素的总量,可量取一定体积的氯水,加入足量的H2O2溶液,将氯水中的Cl2、HClO、ClO-全部还原成Cl-,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量AgNO3溶液,经过滤、洗涤、干燥、称量,测出生成AgCl沉淀的质量,即可计算出饱和氯水中氯元素的总量。