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1、学案学案 60 化学实验探究化学实验探究考纲要求 1.了解化学实验探究的一般过程。2.能发现生产、生活和化学实验研究中 有意义的化学问题。3.能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并能对设计的方案进 行分析、比较、优化和改进。4.能通过化学实验收集有关数据和事实，并运用科学方法加以 处理。5.能对实验事实作出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法形成实验探究 结论。6.能对实验探究过程进行评价和反思，并应用探究结果解决相关的化学问题。热点 1 化学实验数据的收集与处理 1化学实验数据的收集 实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体则 测量体积。 称量
2、固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到 0.1 g，实验准确度要求高的实验中 可以用分析天平或电子天平，可精确到 0.0001 g。 测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到 0.1 mL，准确度要求高 的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到 0.01 mL，容量瓶作为精密的 定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。 气体既可称质量也可量体积。称气体的质量一般有两种方法，一种方法是称装置在放出 气体前后的质量减小值，另一种方法是称装置吸收气体前后的质量增大值；量气体体积的装 置有多种，常见的如下图所示，测出气体体积的同时还要测出气体
3、的温度和压强，以便换算 成相应的物质的量。用 pH 试纸(测得整数值)或 pH 计(精确到 0.01)直接测出溶液的 pH，经过换算可以得到 溶液中的 H或 OH的物质的量浓度。 为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、确保气体完全吸收， 等等，必要时可以进行平行实验，重复测定同一数据，然后取其平均值进行计算，如中和滴 定实验中测量酸或碱的体积要平行做 23 次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度。 2实验数据的处理 根据实验目的对实验测得的原始数据进行处理，通常有以下几种方法： (1)将原始数据列表进行分析，得出结论。如探究浓度对化学反应速率的影响时，测出 不同浓度时看
4、到某种现象所需的时间，列表分析得出结论。 (2)将原始数据绘制成曲线。如中和滴定中的 pH 随所加酸或碱的体积变化的滴定曲线， 溶解度随温度变化的溶解度曲线。 (3)运用数据进行计算，得出结果。如中和滴定中求算酸或碱的物质的量浓度，利用方 程式计算反应物的消耗量或产物的生成量，求算混合物的百分组成等。 (4)将测定结果与理论值进行比较，分析产生的误差及其原因。如中和滴定中误差分析， 化学反应中的转化率计算等。 典例导悟 1 CuO 可用作颜料、玻璃磨光剂、合成催化剂等。回答下列有关 CuO 的制备 和性质的相关问题： .CuO 的制备：以下是用铜粉氧化法生产 CuO 的流程图：(1)写出溶解过
5、程中的离子方程式_ _。 (2)11 的 H2SO4是用 1 体积 98%的 H2SO4与 1 体积水混合而成。配制该硫酸溶液所需 的硅酸盐质仪器除玻璃棒外，还需要_、_。 (3)已知氧化亚铜(Cu2O)与稀 H2SO4反应有 CuSO4和 Cu 生成。假设焙烧后固体只含铜 的氧化物，为检验该固体的成分，下列实验设计合理的是_(选填序号)。 A加入稀 H2SO4，若溶液呈现蓝色，说明固体中一定有 CuO B加入稀 H2SO4，若有红色沉淀物，说明固体中一定有 Cu2O C加入稀 HNO3，若有无色气体(随即变成红棕色)产生，说明固体中有 Cu2O D加入稀 HNO3，若全部溶解，说明固体中没有
6、 Cu2O .CuO 的性质探究：某兴趣小组的同学通过刚制备的纯净的 CuO，探究 CuO 对氯酸钾 分解的催化作用，并与 MnO2相比较，研究其催化能力。部分实验数据如表所示：实验编号m(KClO3)/gm(MnO2)/gm(CuO)/g回收催化 剂质量/g 0.600 0 a0.200 00.195 0 bc0.190 0 回答下列问题： (1)上表中 a_g，b_g，c_g。 (2)实验的目的是_ _。 (3)本实验中为了比较 CuO 和 MnO2对氯酸钾分解的催化能力，还需测量的数据是： _ _。 (4)实验中为了更准确地说明 CuO 和 MnO2对氯酸钾分解的催化能力，还应保持反应的
7、 温 度相同，如果该实验是在你校的实验室进行，你将如何操作以保证反应温度相同_ _。 (5)从反应残留物中回收催化剂，并称量其质量，目的是_ _。 热点 2 化学实验结论的获得 1用化学原理解释实验现象 实验现象是物质性质的反映，用化学原理解释实验现象就是运用有关化学基本概念、化 学基础理论(主要指物质结构原理、化学反应速率原理、化学平衡移动原理)、元素单质及其 化合物的性质等化学知识对实验所发生的相关现象进行分析阐明，得出结论。用化学原理解 释实验现象是实验联系理论的关键所在，有助于学生将感性认识上升到理性认识，进一步理 解和掌握已知的理论知识。 2化学实验结论及其获取方法 化学实验结论是通
8、过化学实验对物质的组成、性质、化学变化规律或化学原理所下的最 后的判断，也可以是对已知结论的证实或证伪。比较、归纳、分析、综合等科学方法是化学 研究和学习的常用方法。 (1)比较法 按属性的数量，分为单向比较和综合比较。单项比较是按事物的一种属性所作的比较；综合比较是按事物的所有(或多种)属性进行的比较。 按时空的区别，分为横向比较与纵向比较。横向比较就是对空间上同时并存的事物的 既定形态进行比较；纵向比较就是比较同一事物在不同时期的形态，从而认识事物的发展变 化过程，揭示事物的发展规律。 按目标的指向，分成求同比较和求异比较。求同比较是寻求不同事物的共同点以寻求 事物发展的共同规律；求异比较
9、是比较两个事物的不同属性，从而说明两个事物的不同，以 发现事物发生发展的特殊性。 按比较的性质，分成定性比较与定量比较。定性比较就是通过事物间的本质属性的比 较来确定事物的性质；定量比较是对事物属性进行量的分析以准确地确定事物的变化。 (2)归纳法 简单地说，归纳方法就是从个别前提得出一般结论的方法。归纳所得到的结论不一定是 正确的，但归纳法却是科学发现的重要思维方法。如门捷列夫的元素周期表就是通过归纳的 方法发现的。 (3)分析法 所谓分析法，就是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究，是指“执果索 因”的思想方法，即从结论出发，不断地去寻找须知，直至达到已知事实为止的方法，是认 识
10、事物整体的必要阶段。 (4)综合法 所谓综合法，是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事 物的本质和规律，是指“由因导果”的思想方法，即从已知条件出发，不断地展开思考，去 探索结论的方法。分析与综合是互相渗透和转化的，在分析基础上综合，在综合指导下分析。3化学实验结论的表达与描述 化学结论的表达方法主要有以下几类： (1)用简洁而准确的文字叙述。 (2)用化学用语表示，如化学式、化学方程式、离子方程式等。 (3)用图象或表格进行描述。 典例导悟 2 (2011淮阴质检)在化学分析中，常需用 KMnO4标准溶液，由于 KMnO4晶 体在室温下不太稳定，因而很难直接配制准确
11、物质的量浓度的 KMnO4。实验室一般先称取 一定质量的 KMnO4晶体，粗配成大致浓度的 KMnO4溶液，再用性质稳定、相对分子质量 较大的基准物质草酸钠Mr(Na2C2O4)134.0对粗配的 KMnO4溶液进行标定，测出所配制的 KMnO4溶液的准确浓度，反应原理为： 5C2O2MnO16H=10CO22Mn28H2O。24 4 以下是标定 KMnO4溶液的实验步骤： 步骤一：先粗配浓度约为 1.5102 mol/L 的高锰酸钾溶液 500 mL。 步骤二：准确称取 Na2C2O4固体 m g 放入锥形瓶中，用蒸馏水溶解并加稀硫酸酸化，加 热至 7080，用步骤一所配高锰酸钾溶液进行滴定
12、。三次平行实验的数据记录在下表中：平行实验编号Na2C2O4质量(mg)滴定管起始读数(mL)滴定管滴定终点读数 (mL) 11.3800.0025.02 21.4000.0225.40 31.3900.1824.88 试回答下列问题： (1)步骤一中需要用到的主要玻璃仪器除烧杯外还有_、_。 (2)步骤二中滴定操作图示正确的是_(填编号)。(3)步骤二的滴定过程温度变化并不明显，但操作过程中发现前一阶段溶液褪色较慢，中间阶段褪色明显变快，最后阶段褪色又变慢。试根据影响化学反应速率的因素分析，溶液 褪色明显变快的原因可能是_ _。 (4)从实验所得数据计算，KMnO4溶液的浓度为_ mol/L
13、。 热点 3 探究性化学实验 探究性实验的基本程序：1提出问题 纵观科学发展的历史，不难发现科学进步的历程就是人们在实践中不断提出问题、分析 解决问题的过程，同样提出问题对于我们学习化学知识、掌握化学技能也是极其重要的。要 提出问题，首先得发现问题，而发现问题不是凭空想象就能够发现的，而是在学习新知识、 实践新方法中进行思考、对比、质疑而引出的，如：学习浓硫酸的吸水性和脱水性时，浓硫 酸使硫酸铜晶体(CuSO45H2O)失水，硫酸铜晶体发生了化学变化，而浓硫酸体现了吸水性 还是脱水性？四氯化碳和苯都能萃取碘水中的碘，分层时一个在上层，一个在下层，若在碘 水中同时加入苯和四氯化碳时，溶液会不会分
14、三层？各层的颜色又如何？这就是通过思考提 出了值得探究的问题，探究清楚能更好地理解掌握物质的性质。此外，实验中出现异常现象 也是发现问题、提出问题的重要契机。 2提出猜想 在学习、思考和实验中，发现了问题不要轻易放过，要与同学和老师交流、讨论、查阅 资料，这时有许多问题就可能得到完美的解决，而有一些问题，结论有多种可能(这就是猜 想)，比如上面提到的浓硫酸吸水性和脱水性的问题，通过分析可知，若浓硫酸吸收的是晶 体离解出来的水分子，则浓硫酸体现的是吸水性，若必须要浓硫酸作用硫酸铜晶体才能失水， 则浓硫酸体现的是脱水性，究竟是哪种情况，只能通过实验进行验证。所谓猜想就是根据已 有的知识对问题的解决提出的
