2018高三化学一轮复习 第十一章 第4讲 探究性化学实验课件 新人教版

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1、第4讲 探究性化学实验,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拨功能。 探究性实验的基本程序可用下列流程图表示：,一、提出问题 要提出问题，首先得发现问题，在学习新知识、实践 新方法中进行思考、对比、质疑,通过思考提出值得探 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。 二、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

2、解决，而有一些问题，结论有 多种可能（这就是猜想），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几 种可能的情况。,三、设计验证方案 提出猜想后，就要结合实验室的条件，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 验设计中，关键的就是试剂的选择和实验条件的调控。 新的问题出现再设法改进，直到科学合理为止，在实 施实验的过程中，实验方案可能还会出现问题，还要 及时进行调整。 四、观察实验现象，得出结论 根据设计的实验方案，认真进行实验，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 计算分析得出结论，如不能得出结论则要加做实验， 或进行对比实

3、验，或将设计的实验进行改进。若实验 中遇到新的问题，则可以提出新的问题进行探究。,【典例导析1】铜在空气中会生成铜锈，其成分是Cu2 (OH)2CO3,随着工业的发展，空气中二氧化硫排放量较 大，铜绿成分也会发生相应的变化。傅鹰著大学普通 化学下册564页（人民教育出版社，1982年版），认为 铜锈成分为CuSO43Cu(OH)2。某化学兴趣小组在废品站 取一块生锈的铜片，设计实验分析铜锈成分。 （1）对于铜锈主要成分，请你提出猜想： 猜想1： ； 猜想2： ； 猜想3： 。,（2）实验室提供下列药品：稀硫酸、盐酸、氯化钡溶 液、澄清石灰水；仪器：试管、滴管、导管、小刀等。 请你设计实验方案证

4、明上述猜想，补充实验报告：,（3）假设铜锈成分为nCuSO4mCu(OH)2，设计一个简 单的实验方案测定铜锈成分，实验步骤如下： 取W g样品，溶于水，加入过量氢氧化钠溶液，过滤、 洗涤、灼烧，称重得固体质量为a g;取W g样品，溶于 足量稀硝酸，加入过量的氯化钡溶液， ， 称量得固体质量为b g；处理数据，经计算：nm= 。,解析 （1）依题意，只对其主要成分提出假设，即铜绿 主要成分为碱式碳酸铜、碱式硫酸铜或碱式碳酸铜和碱 式硫酸铜的混合物即可。（2）定性检验两种成分的区 别，实质是检验SO 和CO 。（3）通过测定硫酸钡质 量确定SO 的物质的量，根据氧化铜质量计算铜的物 质的量。n

5、(CuO)=n(Cu2+)= mol，n(BaSO4)=n(SO ) = mol,n= mol,m=( - )mol= mol。,答案 （1）猜想1：铜绿主要成分为Cu2(OH)2CO3 猜想2：铜绿主要成分为CuSO43Cu(OH)2 猜想3：铜绿主要成分为Cu2(OH）2CO3和CuSO4 3Cu(OH)2 （2）原样品含CO 产生白色沉淀 （3）过滤、洗涤、干燥 ,规律总结 对于猜想类实验探究试题，首先要善于从问 题情境中提出一些有价值的可探究性问题，再围绕问题 作出猜想或假设，值得注意的是猜想一定要有事实根据 或科学依据，是建立在一定知识基础上的猜想，不能胡 乱猜想。注意对试题提供的情

6、境进行分析，找准突破口， 然后根据所学知识设计合理、可行的实验方案，并对所 提出的问题作出科学解释，得出正确的结论。,【典例导析2】（2009北京理综，27）某学习小组探究 浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验 （夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成 NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝 酸的氧化性强于稀硝酸。,可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、 氢氧化钠溶液及二氧化碳 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O,（1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置、 中盛放的药品依次是

7、。 （2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入 药品，打开弹簧夹后 。 （3）装置中发生反应的化学方程式是 。 （4）装置的作用是 ，发生反应的化学方程 式是 。 （5）该小组得出的结论依据的实验现象是 。,（6）实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色， 而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数 较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。 同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正 确。这些方案中可行的是（选填序号字母） 。 a.加热该绿色溶液，观察颜色变化 b.加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c.向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d.向饱和硝酸铜溶液中通入

8、浓硝酸与铜反应产生的气体， 观察颜色变化,解析 装置为Cu和浓HNO3反应制取NO2的发生装置， 因要检验浓、稀HNO3的氧化性强弱，依题中信息知是 用碱液(NaOH)吸收NO2，则为浓HNO3，中用排水法 收集的气体一定为NO则中为稀HNO3,中为H2O，发 生了3NO+H2O 2HNO3+NO,又因NO极易被空气中的 O2氧化而生成红棕色的NO2，因此整个装置中不能有空气。,答案 （1）3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液 （2）通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导 管末端伸入倒置的烧瓶内 （3）Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O （4）将NO2转化为

9、NO 3NO2+H2O 2HNO3+NO （5）装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上 方气体由无色变为红棕色 (6)acd,迁移应用 1.某同学在一只烧杯里装有a g纯铁粉，加入200 mL 6 mol/L硝酸恰好完全溶解铁粉（假设还原产物只有 NO）。请完成对产物中铁元素价态的探究：限选实 验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、 酒精灯、试管夹、3 mol/L H2SO4溶液、3%H2O2溶液、 6 mol/L HNO3溶液、0.01 mol/L KMnO4溶液（含硫酸 酸化）、NaOH稀溶液、0.1 mol/L KI溶液、20% KSCN 溶液、蒸馏水。 （1）提出合理假设 假

10、设1： ； 假设2： ； 假设3： 。,（2）设计实验方案证明你的假设 按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。,（3）a值的范围为 。,解析（1）3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O, Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O产物可能是硝 酸铁、硝酸亚铁、也可能是硝酸亚铁和硝酸铁混合物。（2）中学用KSCN溶液检验三价铁离子。根据题目对 试剂的限制，没有提供淀粉溶液，如果用KI溶液检验 铁离子，生成I2溶于水呈黄色，与铁离子的溶液颜色相 近，无法区别。所以，不能用KI溶液检验溶液中是否含 三价铁离子（可以用淀粉-KI溶液检验三价铁离子：溶 液变蓝色，说明含三

11、价铁离子）。（3）极端假设法和 平均值法求解：假设铁与硝酸反应只生成+3价铁，,n(HNO3)=0.2 L6 mol/L=1.2 mol,n(Fe)=0.3 mol，m(Fe)=0.3 mol56 g/mol=16.8 g;假设铁与硝酸反 应只生成+2价铁,n(Fe)=1.2 mol =0.45 mol, m(Fe)=0.45 mol56 g/mol=25.2 g，根据平均值原 理：16.8a25.2。,答案 （1）假设1：产物中铁元素的价态为+3价 假设2：产物中铁元素的价态为+2价 假设3：产物中铁元素的价态既有+3价也有+2价 （2）,(3)16.8a25.2,2.某化学活动小组想通过下

12、图所示装置（夹持装置已略 去）进行实验，探究Na2O2与NO反应的产物。,实验前，他们查阅有关资料得到如下信息： 2NaNO3 2NaNO2+O2;NaNO2为白色粉末状 固体，既有氧化性又有还原性；NaNO2溶液显弱碱性 （原因：强碱弱酸盐的水解）。 实验开始时，先在A装置中加入适量的碳酸钙和足量稀 硝酸，待反应不再有气体产生时，将铜丝插入稀硝酸中， 回答下列问题： （1）A装置中放入碳酸钙的目的是 。 （2）装置B、C中的试剂分别是：B中 、C中 ， E的作用是 。,（3）如何检验反应中是否有氧气生成？ 。 （4）假如Na2O2已反应完全，为确定D中固体产物的成 分，甲同学将固体溶于水后，

13、经测定发现溶液显强碱性， 再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。由此现 象推断固体产物中可能含有的物质是 （填化学式）。 （5）乙同学取适量固体于试管中密闭加热，发现白色 固体部分变为淡黄色。此现象说明固体中还可能含有的 成分是 （填化学式）。 根据以上推测，请写出Na2O2与NO反应的化学方程式 。,解析 （1）铜丝与稀硝酸反应能产生NO,经观察反应装 置A，锥形瓶中有碳酸钙，而且先发生反应生成CO2，由 NO的性质（易与O2反应生成 NO2)可知这样做的目的是 用CO2排除装置中的空气，避免NO被氧化。（2）为了 避免CO2、H2O与Na2O2反应，B、C装置应是洗气装置，除水蒸气应在

14、后面，除CO2在前面，除去CO2一般用 NaOH溶液，除去H2O一般用浓硫酸；E装置的作用是 避免空气中的CO2、水蒸气进入D中，干扰产物的判断。 （3）用带火星的木条靠近导气管口，观察木条是否复 燃，若复燃，则证明有氧气生成。（4）推断D中固体产 物，注意前提条件是：Na2O2已反应完全。D中固体产物,溶于水,溶液显强碱性，由题给信息知，NaNO2溶液 呈弱碱性。“强碱性”肯定不是NaNO2造成的，而 Na2O2已反应完全，反应物中没有H元素，故只能是 Na2O导致；“再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液， 紫色褪去”，高锰酸钾是强氧化剂，说明溶液中含 有某种还原剂，根据题给信息，可知为NaNO2

15、。 （5）乙同学取适量固体于试管中密闭加热，发现白 色固体部分变为淡黄色。结合前面分析，产物中的 Na2O被氧化为Na2O2,白色固体变为黄色固体（2Na2O+ O2 2Na2O2），根据题中所给信息2NaNO3 2NaNO2+O2，产物中也有NaNO3存在。综上所述， Na2O2与NO反应的产物共有三种:NaNO3、NaNO2、Na2O。,答案 （1）使CaCO3与稀硝酸反应生成CO2，排出装置 中的空气，防止NO被氧化 （2）NaOH溶液 浓硫酸 防止空气中的CO2、水蒸气 进入装置D中，干扰产物的判断 （3）将带火星的木条放在E装置的气体出口处，观察木 条是否复燃，若复燃，则说明有氧气生成；若不复燃， 说明无氧气生成 （4）Na2O、NaNO2 （5）NaNO3 2Na2O2+2NO NaNO3+NaNO2+Na2O,3. 铁是日常生活中最常见的金属，某班同学在学习铁的知 识时，有下列问题： 问题1：铁为何称为黑色金属？ 问题2：CuO在高温下可分解为Cu2O和O2，Fe2O3在高 温下可分解为FeO和O2吗？ （1）对于问题1，同学们上网查找，有两种解释： A.因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属 B.因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以 叫黑色金属 你认为正确的说法是 。,若有一黑色粉末，如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末: 。