2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時38 化學(xué)實驗探究考點過關(guān)化學(xué)實驗方案設(shè)計的基本程序【基礎(chǔ)梳理】1. 探究性實驗方案設(shè)計的基本程序(1)提出問題:在學(xué)習(xí)新知識實踐新方法過程中發(fā)現(xiàn)新問題，對比、思考后提出問題。(2)提出猜想:對問題的解決提出幾種可能的情況。(3)設(shè)計驗證方案:提出猜想后，結(jié)合實驗室的條件，設(shè)計出科學(xué)、合理、安全的實驗方案，對可能的情況進行探究，試劑的選擇和試劑用量的控制很重要。(4)觀察實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論:觀察實驗現(xiàn)象，做好記錄，根據(jù)實驗現(xiàn)象進行推理、計算得出結(jié)論。2. 常見的實驗探究(1)對未知產(chǎn)物的探究通過化學(xué)反應(yīng)原理猜測可能生成哪些物質(zhì)，對這些物質(zhì)如何逐一進行檢驗，并確定含量的有關(guān)計算。雖然探究性實驗主要考查學(xué)生的探究能力，但所設(shè)置的問題中又必須包含對實驗基礎(chǔ)知識的考查。如:常見物質(zhì)分離的提純方法:結(jié)晶法、蒸餾法、過濾法、升華法、萃取法、滲析法等。常見氣體的制備、凈化、干燥、收集、尾氣的處理等方法。實驗的操作:氣密性檢查、測量氣體體積、防倒吸、防污染等。常見物質(zhì)(或離子)的檢驗。(2)物質(zhì)性質(zhì)的探究在探究過程中往往可以利用對比實驗，即設(shè)置幾組平行實驗來進行對照和比較，從而研究和揭示某種規(guī)律，解釋某種現(xiàn)象形成的原因或證明某種反應(yīng)機理。無機物、有機物性質(zhì)的探究，必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上，大膽猜想，細心論證。脫離元素化合物知識，獨立看待實驗問題是不科學(xué)的，只有靈活運用已有的元素化合物知識，才能變探究型實驗為驗證型實驗，使復(fù)雜問題簡單化。(3)規(guī)律探究與變量控制在對未知的反應(yīng)機理或規(guī)律的研究中，如果有多個影響因素(如濃度、溫度、壓強、催化劑、顆粒物規(guī)格等)，通常采用控制變量法。人為控制其他因素完全相同，只有要探究的因素不同，通過研究每個因素變化時的反應(yīng)機理或規(guī)律，從而得出正確的反應(yīng)機理或規(guī)律與多個影響因素之間的關(guān)系。這是高考中經(jīng)?？疾榈念愋汀Ｎ镔|(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律。通過實驗現(xiàn)象分析、比較得出結(jié)論。微課1堿與空氣中二氧化碳反應(yīng)變質(zhì)問題的探究1. 堿若在空氣中暴露，就會與空氣中二氧化碳反應(yīng)而變質(zhì)。反應(yīng)后的成分，應(yīng)視在空氣中暴露的時間而定。有種情況:一是全反應(yīng)完，生成鹽和水;第二種情況是部分反應(yīng)，成分為堿、鹽和水。2. 若堿是氫氧化鈉或氫氧化鉀，生成的鹽是可溶性的碳酸鹽;若堿是氫氧化鋇，生成的鹽難溶于水。3. 歸納:試劑溶解性與空氣中二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物探究與檢驗NaOH易溶Na2CO3(可溶)和H2O在混合液中滴加足量的氯化鈣試劑，生成白色的碳酸鈣沉淀，再測溶液的pH，若pH=7說明原試劑中NaOH全部已變質(zhì)，若pH>7說明原試劑中NaOH部分變質(zhì)Ba(OH)28H2O溶解性一般BaCO3(難溶)和H2O過濾后，沉淀物與稀鹽酸反應(yīng)，生成的氣體通入澄清的石灰水中，澄清石灰水變渾濁。再測溶液的pH，pH明顯大于9.6，說明該試劑中含有Ba(OH)2室溫時BaCO3飽和溶液的pH=9.6【典型例題】一、 有關(guān)反應(yīng)產(chǎn)物的探究某研究小組經(jīng)查閱資料得知:2FeSO4Fe2O3+SO2+SO3，F(xiàn)eSO4FeO+SO3;SO3的熔點是16.8 ，沸點是44.8 。. 該小組探究在酒精噴燈加熱條件下FeSO4分解的氣體產(chǎn)物，實驗裝置如下圖所示。(1)裝置B的試管中不裝任何試劑，其作用是 ;試管浸泡在50 的水浴中，目的是 。(2)裝置C和裝置D的作用是探究本實驗氣體產(chǎn)物成分。請完成實驗設(shè)計，填寫檢驗試劑、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。限選試劑:3 molL-1H2SO4溶液、6 molL-1NaOH溶液、0.5 molL-1BaCl2溶液、0.5 molL-1Ba(NO3)2溶液、0.01 molL-1酸性KMnO4溶液、0.01 molL-1溴水。檢驗試劑預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論裝置C的試管中加入 產(chǎn)生大量白色沉淀，證明氣體產(chǎn)物中含有SO3裝置D的試管中加入 . FeSO4固體往往含有Fe2(SO4)3雜質(zhì)，該研究小組采用稱重法確定固體中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，操作流程如下:(1)操作中必須用到的儀器是(填字母)。A. 25 mL酸式滴定管B. 50 mL量筒C. 25 mL量筒 D. 25 mL堿式滴定管(2)“系列操作”的名稱依次為、。(3)若最終測得紅棕色固體質(zhì)量為1.6 g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為。答案. (1)防止溶液倒吸入裝置A的試管中防止SO3液化或凝固(2)檢驗試劑預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論0.5 molL-1BaCl2溶液0.01 molL-1酸性KMnO4溶液(或0.01 molL-1溴水)若溶液紫色褪去，證明氣體產(chǎn)物中含有SO2(或若溶液紫色無明顯變化，證明氣體產(chǎn)物中不含SO2)或若溴水橙色褪去，證明氣體產(chǎn)物中含有SO2(或若溴水橙色無明顯變化，證明氣體產(chǎn)物中不含SO2). (1)A(2)過濾洗滌灼燒(3)35%(或0.35)解析:. (1)裝置B的作用是防止倒吸;SO3的熔點是16.8 ，沸點是44.8 ，浸泡在50 的水浴中的目的是防止SO3液化或凝固。(2)裝置C加入0.5 molL-1BaCl2溶液，不選Ba(NO3)2，因為SO2不能與BaCl2反應(yīng)，而能與Ba(NO3)2溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成白色沉淀BaSO4。裝置D檢驗SO2，可用0.01 molL-1酸性KMnO4溶液或0.01 molL-1溴水，若有SO2現(xiàn)象都是溶液顏色褪去。. (1)操作的溶液體積是25.00 mL，必須用滴定管，且是酸式滴定管。(2)過濾得到Fe(OH)3沉淀，洗滌，灼燒，才能得到Fe2O3。(3)根據(jù)原子守恒定律:2FeFe2O3=解得:x=0.02 molFe元素的質(zhì)量分數(shù)=100%=100%=35%。某興趣小組根據(jù)鎂與沸水的反應(yīng)推測鎂也能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)。資料顯示:鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。該興趣小組設(shè)計了如下實驗方案并驗證產(chǎn)物、探究反應(yīng)原理。實驗1:用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛有適量滴有酚酞的飽和碳酸氫鈉溶液的試管中，迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅。(1)提出假設(shè)該同學(xué)對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物作出如下猜測:猜測1:可能為。猜測2:可能為MgCO3。猜測3:可能是堿式碳酸鎂xMgCO3yMg(OH)2。(2)設(shè)計定性實驗確定產(chǎn)物并驗證猜測:實驗序號實驗操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論實驗2將實驗1中收集到的氣體點燃 實驗3取實驗1中的白色不溶物，洗滌，加入足量 ， 白色不溶物可能含有MgCO3實驗4取實驗1中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液產(chǎn)生白色沉淀，溶液中存在離子 (3)設(shè)計定量實驗確定實驗1的產(chǎn)物:稱取實驗1中所得干燥、純凈的白色不溶物31.0 g，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止，并使分解產(chǎn)生的氣體依次通入盛有足量濃硫酸的裝置A和盛有足量堿石灰的裝置B中。實驗前后裝置A增重1.8 g，裝置B增重13.2 g，試確定白色不溶物的化學(xué)式:。(4)請結(jié)合化學(xué)用語和化學(xué)平衡移動原理解釋Mg和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡的原因:。答案(1)Mg(OH)2(2)實驗序號實驗操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論實驗2能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍色火焰，氣體成分是氫氣實驗3稀鹽酸(合理即可)產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解實驗4C(3)3MgCO3Mg(OH)2或Mg4(OH)2(CO3)3(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCH+C、H2OOH-+H+，Mg和H+反應(yīng)生成H2和Mg2+，Mg2+和OH-、C生成難溶物Mg(OH)23MgCO3，則H+、OH-、C的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動，故Mg與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量的H2解析：(1)根據(jù)題干信息和猜測2、3，可以推出猜測1:可能為Mg(OH)2。(2)生成的氣體若能在空氣中安靜的燃燒、產(chǎn)生淡藍色火焰，說明氣體成分是氫氣;檢驗碳酸鎂，要利用其溶于稀鹽酸或稀硫酸并且有氣體生成的性質(zhì);鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，往反應(yīng)后的澄清溶液中加入少量CaCl2稀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中存在C。(3)裝置A增重1.8 g，是生成水的質(zhì)量，裝置B增重13.2 g，是生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)物質(zhì)的量之比等于微粒的個數(shù)之比可以計算出化學(xué)式是3MgCO3Mg(OH)2或Mg4(OH)2(CO3)3。(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCH+C、H2OOH-+H+，Mg和H+反應(yīng)生成H2和Mg2+，Mg2+和OH-、C生成難溶物Mg(OH)23MgCO3，則H+、OH-、C的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動，故Mg與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量的H2。二、 有關(guān)物質(zhì)制備的實驗(xx海曙區(qū)校級期中)醇脫水是合成烯烴的常用方法，實驗室合成環(huán)己烯的反應(yīng)和實驗裝置如下圖?？赡苡玫降挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)如下:相對分子質(zhì)量密度/gcm-3沸點/溶解性環(huán)己醇1000.961 8161微溶于水環(huán)己烯820.810 283難溶于水合成反應(yīng):在a中加入20 g環(huán)己醇和2小片碎瓷片，冷卻攪動下慢慢加入1 mL濃硫酸。b中通入冷卻水中，開始慢慢加熱a，控制餾出物的溫度不超過90 。分離提純:反應(yīng)粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中分別用少量5%碳酸鈉溶液和水洗滌，分離后加入無水氯化鈣顆粒，靜置一段時間后棄去氯化鈣。最終通過蒸餾得到純凈環(huán)己烯10 g?；卮鹣铝袉栴}:(1)裝置b的名稱是。(2)加入碎瓷片的作用是;如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片，應(yīng)該采取的正確操作是(填字母)。A. 立即補加B. 冷卻后補加C. 不需補加D. 重新配料(3)本實驗中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為 。(4)分液漏斗在使用前需清洗干凈并;在本實驗分離過程中，產(chǎn)物從分液漏斗的(填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)分離提純過程中加入無水氯化鈣的目的是。(6)本實驗所得到的環(huán)己烯產(chǎn)率是(填字母)。A. 41% B. 50% C. 61% D. 70%答案(1)冷凝管(2)防止暴沸B(3)(4)檢漏上口倒出(5)吸收水(6)C解析:(1)依據(jù)裝置圖分析可知裝置b是蒸餾裝置中的冷凝器裝置是冷凝管。(2)碎瓷片的存在可以防止在加熱過程中產(chǎn)生暴沸現(xiàn)象，補加碎瓷片時需要待已加熱的試液冷卻后再加入。(3)加熱過程中，環(huán)己醇除可發(fā)生消去反應(yīng)生成環(huán)己烯外，還可以發(fā)生取代反應(yīng)，分子間發(fā)生脫水反應(yīng)生成二環(huán)己醚，副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)由于分液漏斗有活塞開關(guān)，故使用前需要檢查是否漏液;分液過程中，由于環(huán)己烯的密度比水的密度小，故應(yīng)該從分液漏斗的上口倒出。(5)分離提純過程中加入無水氯化鈣的目的是利用無水氯化鈣吸收產(chǎn)物中少量的水。(6)環(huán)己醇為0.2 mol，理論上可以得到0.2 mol環(huán)己烯，其質(zhì)量為16.4 g，所以產(chǎn)率=100%=61%，C正確。三、 有關(guān)氧化還原反應(yīng)的探究為探究Fe(NO3)2等硝酸鹽熱分解產(chǎn)物和產(chǎn)物的性質(zhì)，某化學(xué)小組開展如下探究:查閱資料2KNO32KNO2+O2Fe(NO3)2FexOy+NO2+O2實驗一:探究Fe(NO3)2熱分解固體產(chǎn)物中Fe元素的價態(tài)。該小組甲同學(xué)將分解后的固體產(chǎn)物溶于足量的稀硫酸得到相應(yīng)兩份溶液，進行以下探究實驗。(1)提出猜想猜想1:Fe元素只顯+2價。猜想2:Fe元素。猜想3:Fe元素既有+2價，又有+3價。實驗操作向一份溶液中滴入KSCN溶液;向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。(2)實驗現(xiàn)象若猜想2成立，實驗: ; 實驗: 。(3)實驗結(jié)論若猜想2成立，則Fe(NO3)2分解的化學(xué)方程式是 。實驗二:(4)探究Fe(NO3)2熱分解氣體產(chǎn)物的性質(zhì)。該小組乙同學(xué)進行了如下實驗，請完成空缺部分內(nèi)容。限選試劑和用品:濃硫酸、4 molL-1NaOH溶液、0.1 molL-1BaCl2溶液、帶火星的木條、0.1 molL-1酸性KMnO4溶液、蒸餾水。實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1:取少量Fe(NO3)2固體于試管中，加熱分解，說明分解產(chǎn)生的氣體中含NO2步驟2:將產(chǎn)生的氣體依次通過盛有足量、濃硫酸的洗氣瓶，在最后一個出口檢驗，說明分解產(chǎn)生的氣體中含O2實驗三:(5)KNO3中混有Fe(NO3)2，為確定其中鐵元素的含量，該小組丙同學(xué)進行如下實驗:取混合物樣品10 g，充分加熱分解。將固體產(chǎn)物溶解、過濾，取沉淀進行洗滌、干燥，稱得其質(zhì)量為3.2 g。則混合物中鐵元素的含量為。答案(1)只顯+3價(2)溶液出現(xiàn)血紅色溶液紫紅色不褪去(3)4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2+O2(4)實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論有紅棕色氣體生成4 molL-1NaOH溶液用帶火星的木條帶火星的木條復(fù)燃(5)22.4%解析:(2)若猜想2成立，實驗:顯血紅色，實驗:紫紅色不褪去。(3)主要考查化學(xué)方程式的配平:4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2+O2。(4)步驟1:主要是檢驗生成的NO2，NO2為紅棕色氣體;步驟2:主要檢驗O2，利用其助燃的特性，注意NO2的存在會對反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此先將NO2通過堿性溶液除去，干燥后，再用帶火星的木條進行O2的檢驗。(5)據(jù)題目信息，KNO3受熱分解的產(chǎn)物全部變成氣體脫離體系，另一部分完全溶于水;Fe(NO3)2受熱分解的固體產(chǎn)物為Fe2O3，即m(Fe2O3)=3.2 g，則混合物中鐵元素的質(zhì)量為3.2 g=2.24 g，其含量為100%=22.4%。利用Y形管與其他儀器組合可以進行許多實驗(固定裝置略)。分析并回答下列問題:圖1圖2圖3(1)實驗?zāi)康?驗證SO2的氧化性。將膠頭滴管中濃硫酸分別滴入Y形管的兩個支管中，所產(chǎn)生的兩種氣體相遇發(fā)生反應(yīng):SO2+2H2S3S+2H2O，則在支管交叉處實驗現(xiàn)象為，硫化亞鐵處加水的目的是。(2)實驗?zāi)康?探究SO2與BaCl2反應(yīng)生成沉淀的條件。SO2通入BaCl2溶液并不產(chǎn)生沉淀，再通入另一種氣體后就產(chǎn)生了白色沉淀。常溫下，若由右側(cè)Y形管產(chǎn)生另一種氣體，則在其左右支管應(yīng)放置的藥品是和，導(dǎo)氣管A的作用是 。(3)實驗?zāi)康?鐵銅合金中鐵含量的測定。讀取量氣管中數(shù)據(jù)時，若發(fā)現(xiàn)水準管中的液面高于量氣管中液面，應(yīng)采取的措施是 。若稱得鐵銅合金的質(zhì)量為0.080 g，量氣管中初讀數(shù)為1.00 mL，末讀數(shù)為45.80 mL(已折算為標準狀況)，則合金中鐵的百分含量為(精確到0.01%)。答案(1)管壁內(nèi)有淡黃色固體生成稀釋濃硫酸，防止硫化氫被氧化(2)濃氨水生石灰(或堿石灰、固體NaOH)保持集氣瓶內(nèi)外氣壓平衡，以便左右兩邊產(chǎn)生的氣體順利導(dǎo)入(3)放低(或移動)水準管位置，使水準管、量氣管內(nèi)液面相平70.00%解析:本題驗證SO2的氧化性，利用SO2+2H2S3S+2H2O，生成淡黃色沉淀，在硫化亞鐵處加水是為了稀釋濃硫酸，防止硫化氫被氧化。為使SO2與BaCl2反應(yīng)生成沉淀，需生成亞硫酸鹽，才能生成亞硫酸鋇。使用量氣管量氣時，需要使左右兩邊液面相平。計算w(Fe)=100%=70.00%。