2018届一轮复习人教版物质探究类实验学案

2018届一轮复习人教版物质探究类实验学案

第二讲物质探究类实验 ‎[典例1]　(2016·北京高考)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。‎ 实验 试剂 现象 滴管 试管 ‎0.2 mol·L－1 Na2SO3溶液 饱和Ag2SO4溶液 Ⅰ.产生白色沉淀 ‎0.2 mol·L－1 CuSO4溶液 Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀 ‎0.1 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液 Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀 ‎(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO。‎ 已知：Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2。‎ ‎①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO。‎ a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________。‎ b．证实沉淀中含有Cu2＋和SO的理由是________。‎ ‎(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。‎ ‎①推测沉淀中含有亚硫酸根和__________。‎ ‎②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：ⅰ.被Al(OH)3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。‎ a．将对比实验方案补充完整。‎ 步骤一：‎ 步骤二：__________________(按上图形式呈现)。‎ b．假设ⅱ成立的实验证据是______________________________。‎ ‎(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有____。盐溶液间反应的多样性与____有关。‎ ‎[答案]　(1)2Ag＋＋SO===Ag2SO3↓‎ ‎(2)①析出红色固体　②a.HCl和BaCl2溶液 　B．在I－的作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO ‎(3)①Al3＋、OH－‎ ‎②a.‎ b．V1明显大于V2‎ ‎(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性　两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件 ‎[命题点研究]‎ 第(1)问考查离子方程式的书写 Na2SO3溶液与Ag2SO4溶液反应生成Ag2SO3白色沉淀。‎ 离子方程式为SO＋2Ag＋===Ag2SO3↓‎ 第(2)①问考查Cu＋信息反应的应用 依据题目信息：Cu＋Cu＋Cu2＋，故往沉淀中加入稀H2SO4，若有红色固体物质生成，则证实沉淀中含有Cu＋。‎ 第(2)②问考查SO的检验及I2的氧化性 因白色沉淀为BaSO4，故上层清液中含有SO，检验SO所用的试剂是盐酸酸化的BaCl2溶液。‎ 实验流程中发生的反应：‎ ‎2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2‎ I2＋SO＋H2O===SO＋2I－＋2H＋。‎ 上层清液中加入淀粉溶液不变蓝，说明I2被SO还原成I－，SO被氧化成SO。‎ 第(3)①问考查Al(OH)3的两性及SO的还原性 由题意知实验Ⅲ的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，则沉淀中一定有Al(OH)3，可知沉淀中含有Al3＋和OH－，该沉淀能使酸性KMnO4溶液褪色，即沉淀中含有还原性离子，即含有SO。‎ 第(3)②问考查对比实验方案设计方法 设计实验步骤二如下：‎ 若SO存在于铝的碱式盐中，相对比步骤一的实验方案，滴加NaOH溶液至沉淀恰好溶解时消耗NaOH的量大，即V1>V2。‎ 第(4)问考查由实验观察得出实验结论 根据实验，亚硫酸盐具有溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件有关。‎ ‎　　[典例2]　(2015·全国卷Ⅰ)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H‎2C2O4·2H2O)无色，熔点为‎101 ℃‎，易溶于水，受热脱水、升华，‎170 ℃‎以上分解。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有___________。装置B的主要作用是___________。‎ ‎(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。‎ ‎①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________________。装置H反应管中盛有的物质是______________________________________。‎ ‎②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)设计实验证明：‎ ‎①草酸的酸性比碳酸的强____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②草酸为二元酸_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[答案]　(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊　CO2　冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验 ‎(2)①F、D、G、H、D、I　CuO　②H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊 ‎(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生　②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍 ‎[命题点研究]‎ 第(1)问考查CO2的检验方法 CO2能使澄清石灰水变浑浊 第(1)问考查草酸的物理性质 草酸的熔点为‎101 ℃‎，故草酸蒸气遇冷后会冷凝为非气态物质，故装置B的作用是冷凝。冷凝的目的是防止草酸蒸气对CO2的检验造成干扰。‎ 第(2)①问考查实验方案的设计 先分析如何排除CO2对CO检验的干扰：‎ 检验CO气体，应先在H装置中进行CO还原CuO的反应，气体进入H装置前需除去CO中的CO2气体，从H装置中导出的气体需用澄清石灰水检验CO2气体的存在。‎ 再设计实验流程：‎ ‎　A―→B―→F―→D―→‎ 　　　　‎ ‎　G―→H―→D―→I 　　　 第(2)②考查CO的检验方法 CO还原CuO时，黑色的CuO变成红色的单质Cu，且CO的氧化产物是CO2。‎ 故证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是H中的黑色粉末变成红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊。‎ 第(3)问考查一元酸、二元酸的证明方法 向NaHCO3溶液中加入草酸，若有CO2生成，即可证明草酸的酸性强于碳酸，当1 mol草酸与NaOH完全中和时，需要消耗2 mol NaOH溶液即可证明草酸为二元酸。‎ ‎[考情分析]‎ 考查点 ‎　　探究性实验以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型，试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起，增加了题目的新颖度和难度，能充分考查学生的发散思维能力和分析问题的能力。实验探究过程中往往通过对化学实验进行比较甄别，从而揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。学生只有灵活运用已有元素化合物的知识，才能使考查点复杂问题简单化。‎ ‎1‎ 对物质化学性质的实验探究 ‎2‎ 对反应产物成分的实验探究 ‎3‎ 对化学反应原理的实验探究 ‎1．性质实验探究的角度与方法 物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时，要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得，且不对环境造成污染，中学化学性质实验探究的主要角度有：‎ ‎(1)物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中，通过KMnO4溶液是否褪色来说明。‎ ‎(2)物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应，通过溶液是否变蓝色来说明Fe3＋的氧化性大于I2。‎ ‎(3)同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。‎ ‎(4)电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液，测pH，若pH>7，则说明HA为弱酸。‎ ‎(5)物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱，可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理，将CO2气体通入Na2SiO3溶液，看是否有白色沉淀生成来判断。‎ ‎(6)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。‎ ‎2．物质实验探究设计需要注意的问题 ‎(1)有水蒸气生成时，先检验水蒸气再检验其他成分。‎ ‎(2)对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。如CO的检验，要先检测CO中是否含有CO2，如果有CO2，先除去CO2后才能对CO实施转化，最后再检测转化生成的CO2。‎ ‎(3)若试题只给出部分药品和装置，则应给出必要的补充；若给出多余的试剂品种，则应进行筛选。‎ ‎(4)注重答题的规范性，有些题目要求指出试剂的名称。如无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、饱和NaHCO3溶液等。‎ ‎[对点演练]‎ ‎1．三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷，它受热易分解，为了验证其气态产物，某同学设计了如下实验装置：‎ ‎(1)若实验中，观察到B、E中的溶液均变浑浊，则D中的现象是________________________________________________________________________；‎ 说明其气态产物是________、________；为验证另一种气态产物，应在A、B之间增加的装置为____________。‎ ‎(2)为了使实验更安全、更严密，你认为该实验设计需要如何改进？‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②________________________________________________________________________。‎ ‎(3)固体产物中铁元素不可能以＋3价形式存在，理由是____________________________________。‎ 现设计实验，探究固体产物中铁元素的存在形式。‎ ‎①提出合理假设。‎ 假设1：__________________________________________________；‎ 假设2：____________________________________________________；‎ 假设3：____________________________________________________。‎ ‎②某学生设计实验探究上述假设，除3%H2O2、蒸馏水外，还需要下列试剂中的________________________________________________________________________。‎ 限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L－1 HNO3、1.0 mol·L－1盐酸、1.0 mol·L－1NaOH溶液、0.1 mol·L－1KI溶液、0.1 mol·L－1CuSO4溶液、20%KSCN溶液。‎ 解析：(1)B中溶液变浑浊说明气态产物中有CO2，E中溶液变浑浊说明CO被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2，故D中的现象是溶液褪色或变浅，从而可说明气态产物有CO；另一种气态产物是H2O，其验证方法是将A中产生的气体通过盛有无水CuSO4的干燥管。(2)从安全角度考虑应在B装置前加一个防倒吸装置，从严密性角度考虑，要在C装置后增加一个检验CO2是否除尽的装置。(3)①由于反应过程中有CO生成，能还原三价的铁，故固体产物中无三价铁，其成分可能有三种情况：Fe、FeO、Fe和FeO。②探究固体产物中铁元素的存在形式；可以将固体产物放入足量的0.1 mol·L－1的CuSO4溶液中搅拌使其充分反应，然后过滤洗涤沉淀，再加入足量的1.0 mol·L－1的盐酸，若溶液中有不溶的红色物质，则说明固体产物中含有Fe(发生反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu)，向溶液中加入20% KSCN溶液，不变红色，然后再向溶液中滴加双氧水，若变红色，则说明固体产物中含有FeO。‎ 答案：(1)溶液褪色或变浅　CO2　CO　盛有无水CuSO4的干燥管 ‎(2)①在B装置之前加一个防倒吸装置　②在C装置后增加一个检验二氧化碳是否除尽的装置(或盛有澄清石灰水的试管)‎ ‎(3)有还原性气体CO生成，能将三价铁还原，故不可能有三价铁存在 ‎①铁元素的存在形式为Fe单质　铁元素的存在形式为FeO　铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物 ‎②1.0 mol·L－1盐酸、20%KSCN溶液、0.1 mol·L－1 CuSO4溶液 ‎2．(2017·大连模拟)高锰酸钾俗称灰锰氧，用途广泛，常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂等。‎ Ⅰ.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H‎2C2O4(K1＝5.4×10－2)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”，并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积的变化)。‎ 限选试剂和仪器：0.200 0 mol·L－1 H‎2C2O4溶液、0.010 0 mol·L－1 KMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽 物理量 编号 V(0.200 0 mol·L－1 ‎ H‎2C2O4溶液)/mL 甲 ‎__‎ V(0.010 0 mol·L－1 ‎ KMnO4溶液)/mL T/℃‎ 乙 ‎__‎ ‎①‎ ‎2.0‎ ‎0‎ ‎4.0‎ ‎50‎ ‎②‎ ‎2.0‎ ‎0‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎③‎ ‎1.0‎ a ‎4.0‎ ‎25‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)配制100 mL 0.200 0 mol·L－1的H‎2C2O4溶液，除用到托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒等仪器外，还必须用到的玻璃仪器是________________________________________。‎ ‎(2)在酸性条件下KMnO4的氧化性会增强，用来酸化KMnO4溶液的最佳试剂是________。‎ a．硝酸　　　　 　B．硫酸　　　　　c．盐酸 ‎(3)上述实验①②是探究________对化学反应速率的影响；若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响，则表格中“甲”应填写________，a为________；乙是实验需要测定的物理量，则表格中“乙”应填写____________。‎ ‎(4)将酸性KMnO4溶液逐滴滴入一定体积的H‎2C2O4溶液中(温度相同，并不断振荡；忽略滴入KMnO4时溶液总体积变化)，记录的结果如表：‎ 滴入KMnO4溶液的次序 KMnO4溶液紫色褪去所需的时间/s 先滴入第1滴 ‎60‎ 褪色后，再滴入第2滴 ‎15‎ 褪色后，再滴入第3滴 ‎3‎ 褪色后，再滴入第4滴 ‎1‎ 请分析KMnO4溶液褪色时间变化的可能原因________________________________。‎ Ⅱ.某化学小组利用如图装置进行实验证明氧化性：KMnO4>Cl2>Br2。限选试剂：NaBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸 ‎(5)装置d中盛放的试剂是________；实验中观察到的现象为______________________；此实验装置的不足之处是_______________。‎ 解析：(1)配制100 mL 0.200 0 mol·L－1的H‎2C2O4溶液需要的仪器：托盘天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管。(2)高锰酸钾能氧化盐酸，硝酸本身具有 强氧化性，故选硫酸。(3)实验①②只有温度不同，所以探究的是温度对化学反应速率的影响。为了达到实验目的，应该让混合后溶液的体积相同，而H‎2C2O4的浓度不同，所以实验③需要补充蒸馏水，则甲为V(蒸馏水)/mL，a为1.0，乙为t(溶液褪色时间)/s。(4)反应中生成了Mn2＋，应是反应生成的Mn2＋对反应有催化作用，且c(Mn2＋)越大催化效果越好。(5)需要判断氧化性KMnO4>Cl2>Br2，首先要制取Cl2、Br2，再利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性来进行判断，用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2，用Cl2和NaBr反应制取Br2，装置d中盛放的试剂是NaBr溶液，实验现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕(橙)黄色；Cl2是有毒气体，需要尾气处理装置。‎ 答案：(1)100 mL容量瓶、胶头滴管 ‎(2)b ‎(3)温度　V(蒸馏水)/mL　1.0　t(溶液褪色时间)/s ‎(4)反应生成的Mn2＋对反应有催化作用，且c(Mn2＋)越大催化效果越好 ‎(5)NaBr溶液　c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕(橙)黄色　没有尾气吸收装置