2020届一轮复习人教版探究实验题的应试策略学案

2020届一轮复习人教版探究实验题的应试策略学案

探究实验题的应试策略 ‎【高考展望】‎ 探究型实验题主要考查学生实验的综合能力和科学探究能力，实验中的数据、实验步骤和实验结果经常以图表的形式呈现出来，考查学生分析处理图表的能力，要求学生能提出合理的假设，针对假设，设计出严密的实验方案来验证，并进行正确的推理，得出科学的结论。探究性实验题充分体现了新课程理念，考查了学生通过化学实验获取化学知识的能力，它以其创新、灵活的特点也正在取代陈旧的命题套路，成为高考命题的热点题型。‎ ‎【方法点拨】‎ 一、高考化学实验复习建议 立足课改教材，命题稳中求变是这几年高考命题特点，就是题在“书本之外，理在教材之中”。因此，要结合《考试说明》学好教材、创造性地使用教材，回归课本，将课本上的所有实验要进行一次全面的疏理，掌握教材中实验原理、实验操作和实验要求。‎ 人教新课标教材必修1、必修2、选修3、选修4和选修5中含有的实验约63个，与实验相关的科学探究约22个，与实验相关的实践活动3个，总共约83个。这些实验涵盖了实验基本操作、物质的制备、检验、分离和提纯等知识，涉及的常用仪器有20余种。在后阶段复习过程中，要认真精读所有的实验，准确把握实验要领，分析实验结果，对实验进行深层次的探究，深入理解实验原理，掌握实验基本操作方法和常用仪器的使用方法。充分利用课本中的实验深挖实验素材，如必修2第四章中的实验4-1铝热反应和实验4-2海带中碘的检验，这里面就有大量的实验素质值得我们进行探究，铝热反应后得到的物质成分的探究，海带灰中的、等离子的检验，海带中碘的含量测定。细读重点实验，如一定物质的量浓度溶液的配制、中和滴定等实验必须认真细致研读，特别是对实验误差的分析。再如银镜反应和醛与新制的氢氧化铜反应的实验中银氨溶液配制和氢氧化铜的制取以及淀粉、蔗糖水解产物的检验，这些实验的操作顺序对实验结果都会产生影响。‎ 在复习过程中更需要将基本理论与实验进行整合，在化学理论和化学原理复习中善于发现实验素材。但切忌盲目地提出一些既不科学又脱离实际和考纲的实验。‎ 二、探究型实验的基本流程：‎ 课题→提出假设→实验探究→得出结论 ‎1、课题：即实验研究主题（实验目的）；‎ ‎2、假设与预测：对研究课题提出一种可以检测的解释及在检验假设之前先提出实验的预期结果；‎ ‎3、步骤：根据实验目的和提出的假设来具体设计实验的步骤和方法。一般要设计对比实验；‎ ‎4、观察与记录：在实验过程中设计观察的内容和次数，并按要求将观察的现象及数据记录下来；‎ ‎5、分析与评价：对观察到的现象和收集的数据进行推理论证，得出结论。并用文字、图表等形式将结果表示出来。‎ 三、探究实验题题的解题策略 ‎1、细心审题：明确实验目的、把握实验原理。‎ ‎ ‎ ‎2、科学论证：由于探究型实验注重考查学生探索未知事物的科学猜想思维，突出猜想思维中“发现问题—分析问题—验证假设—得出结论”的基本过程。因此，在进行物质性质探究实验方案设计时，必须采用猜想论证法，首先要加工、分析课题给出的信息，搞清实验目的；在分析问题的基础上，有针对性地提出尽可能多的合理的假设。在假设的基础上，合理应用知识与技能制定探究计划，开展研究并科学合理地进行观察和记录，最终得出结论。 ‎ ‎3、规范表达：‎ 实验题失分的一个重要因素在于答题语言不规范、不严密、不简洁、不科学，出现错别字，每年高考在这方面失分的考生不在少数。如“平衡向正反应方向移动”表述为“反应向正反应方向进行”，“无明显现象”答成“无现象”，“滴入几滴溶液”写成“加入少量溶液”或没有体现量的多少。解决这一问题的最佳方法是多看试卷的参考答案，教师在上课或试题分析后要向学生提供规范的表述，特别是在要求表述实验过程、实验现象、实验结论时，要认真斟酌。实验题审题要细，要认真细致观察实验装置和图表，特别是图旁备注的文字以及图象中不易察觉的线条，分析试题中的装置与教材中或已经做过的题目中有什么不同，始终牢记和紧扣实验目的和假设，弄清试题的要求，提高从试题中快速获取有效信息和处理信息的能力。注意试题稳中有变，常考常新，如中和滴定实验是今年新增的考点，要注意氧化还原滴定法、反滴定法与中和滴定实验的联系，切忌一看这题做过的，结果一出来就发现与平时做的题目是有区别的，这是考生常犯的错误。新教材中增加的实验不能遗漏，如选修4中的实验2-5 的平衡移动实验、氯化铁水解条件的探究实验等。‎ ‎【典型例题】‎ 类型一、未知产物的探究 例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。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。‎ 限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3%H2O2、0.1mol·L-1KI、0.1 mol·L-1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。‎ ‎（1）将气体产物依次通过澄清石灰水（A）、浓硫酸、灼热氧化铜（B）、澄清石灰水（C）观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是 。‎ ‎（2）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是 ，现象是 。‎ 固体产物中铁元素存在形式的探究。‎ ‎①提出合理假设 假设1： ； ‎ 假设2： ；‎ 假设3： 。‎ ‎②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答）‎ ‎③实验过程:根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表格式写出实验步骤、预期现象与结论。‎ 实验步骤 预期现象与结论 步骤1‎ 步骤2‎ 步骤3‎ ‎……‎ ‎【思路点拨】（1）B中有红色固体生成说明气体产物有CO。 （2）验证钾元素存在的方法是焰色反应，注意排除钠元素焰色（黄色光）的干扰。（3）假设1：铁元素的存在形式为Fe单质；假设2：铁元素的存在形式为FeO；假设3：铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物。‎ ‎【答案】（1）则气体产物是：CO2和CO。 ‎ ‎（2）验证固体产物中钾元素存在的方法是焰色反应，现象是透过蓝色钴玻璃观察呈紫色火焰。‎ ‎（3）假设1：铁元素的存在形式为Fe单质；‎ 假设2：铁元素的存在形式为FeO；‎ 假设3：铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物。‎ 实验步骤 预期现象与结论 步骤一：用药匙取少量固体产物于一支洁净干燥的试管A中，用胶头滴管滴加过量的煮沸过的0.1mol/LCuSO4溶液于试管中，振荡，静置，过滤，取出固体另一试管B中备用。‎ 若出现大量红色固体，则证明假设1或假设3成立。‎ 若不出现红色固体，则假设2可能成立。‎ 步骤二：往试管B的固体加过量1mol/L盐酸，滴加少量20%KSCN溶液，再滴加少量煮沸过的1mol/LHNO3溶液。‎ 加盐酸后，固体部分溶解。‎ 若加入少量1mol/LHNO3后溶液变血红色，则证明原固体为Fe与FeO混合，假设3成立。‎ 若加入少量1mol/LHNO3后溶液不变血红色，则证明原固体只含Fe，假设1成立 步骤三：若步骤一不出现红色固体。用药匙另取少量固体产物于一支洁净干燥的试管中，用胶头滴管滴加过量煮沸过的1mol/L的盐酸，滴加少量20%KSCN溶液，再滴加少量煮沸过的1mol/LHNO3溶液。‎ 加盐酸后，固体全部溶解。若滴加KSCN溶液后，溶液不呈血红色，滴加1mol/LHNO3后溶液变血红色，则证明假设2成立。‎ ‎【解析】（1）由A中澄清石灰水都变浑浊，可知K3[Fe(C2O4 )3]·3H2O分解的产物中有CO2；由B中有红色固体生成，C中澄清石灰水变浑浊，可知K3[Fe(C2O4 )3]·3H2O分解的产物中有CO。‎ ‎（2）因为所有的钾盐、钠盐和铵盐都可溶，所以验证钠、钾元素一般是用颜色反应。‎ ‎（3）由于草酸根中C为+3价，而产物中二氧化碳、碳酸钾中碳为+4价，一氧化碳中碳为+2价，存在着化合价的变化。由题意铁元素不可能以三价形式存在，说明铁的化合价一定发生变化，由铁的常见化合价不难得出，其一定会降低，可能为0价或+2价。由此不难得出三种假设。‎ ‎【总结升华】设计实验步骤时要注意铁和氧化亚铁均与盐酸反应生成亚铁离子，均与硝酸反应生成铁离子，也就是说铁的存在会干扰氧化亚铁的检验，所以要利用两者性质的差异性先检验出铁，排出铁的干扰。因此一定要用到硫酸铜溶液。由于题给试剂没有能够检验亚铁离子的试剂，所以要将其氧化为铁离子再检验，所以必须用到硝酸和硫氰化钾溶液。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分，设计了如右图装置。倾斜A使稀硫酸(足量)与固体M充分反应，待反应停止后，B装置增重，C装置中溶液无变化，反应后进入量气管气体的体积为V mL（已折算成标准状况），由上述实验事实可知：‎ ‎（1）固体M中一定有的物质是 （填化学式）,理由是 。‎ ‎（2）B装置的名称是 。写出B装置 中反应的离子方程式 。‎ ‎（3）C装置的作用是 ，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象 。‎ ‎（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是 ，要分离出该固体，在实验操作中，除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是 。‎ ‎（5）通过进一步实验，测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和，产生这种现象的原因可能是 。‎ a．M中有未反应的铁和硫 ‎ b．测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面 c．A中留有反应生成的气体 ‎ d．气体进入D装置前未用浓硫酸干燥 ‎【答案】（1）FeS Fe B装置增重、量气管有气体 ‎(2)洗气瓶 2OH-+H2S=2H2O+S2-‎ ‎（3）证明H2S已被B中的NaOH溶液完全吸收 ‎（4）硫 漏斗、玻璃棒 ‎（5）bc ‎【变式2】某小组取一定质量的FeSO4固体，利用下图装置进行实验探究FeSO4固体受热分解的产物及其性质。‎ 实验过程 实验现象 ‎①‎ 通入一段时间N2，加热 A中固体变为红棕色，B中有白色沉淀，D试管中有无色液体 ‎②‎ 用带有火星的木条靠近装置D的导管口 木条复燃 ‎③‎ 充分反应，停止加热，冷却后，取A中固体，加盐酸 ‎ 固体溶解，溶液呈黄色 ‎④‎ 将③所得溶液滴入D试管中 溶液变为浅绿色 已知：SO2 熔点–72℃，沸点–10℃；SO3熔点16.8℃，沸点44.8℃。‎ ‎（1）实验③反应的离子方程式是_______ 。‎ ‎（2）分解过程除产生使木条复燃的气体外，仅由A中固体颜色变化推测，还一定有______气体，依据是_______ 。‎ ‎（3）实验④反应的离子方程式是_______ 。[来源 ‎（4）某同学依据B中的现象，认为FeSO4分解一定有SO3生成。你认为是否正确，原因是（用必要的文字和化学方程式解释）_______ _______ _______ 。‎ ‎【答案】（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O ‎ ‎（2）SO2 因为有Fe2O3生成，在FeSO4中只有+6价S元素有氧化性，能被还原。因此一定有SO2生成。‎ ‎（3）2Fe3++SO2+2H2O = 2Fe2++SO42－+4H+‎ ‎（4）不正确，因为分解有O2 和SO2 生成，在水溶液中发生反应：2SO2+O2+2H2O =2H2SO4 ，故无论分解反应是否有SO3 生成，都会有此现象。‎ ‎ 2SO2+O2+2H2O +2BaCl2=2BaSO4↓+4HCl（写此化学方程式也给分）‎ 类型二、物质成分的探究 例2、某同学进行实验研究时，欲配制1.0mol•L-1Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂（化学式量：315）。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究原因，该同学查得Ba(OH)2·8H2O在283K、293K和303K时的溶解度（g/100g H2O）分别为2.5、3.9和5.6。‎ ‎（1）烧杯中未溶物可能仅为BaCO3，理由是 。‎ ‎（2）假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。（不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6）‎ 限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。‎ 步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。‎ 步骤3：取适量步骤1中的沉淀于试管中， 。‎ 步骤4：‎ ‎（3）将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。实验如下：‎ ‎①配制250mL 约0.1mol•L-1Ba(OH)2溶液：准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水， ，将溶液转入 ，洗涤，定容，摇匀。‎ ‎②滴定：准确量取25.00mL所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将 （填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol•L-1盐酸装入50mL酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸VmL。‎ ‎③ 计算Ba(OH)2·8H2O的质量分数= （只列出算式，不做运算）‎ ‎（4）室温下， (填“能”或“不能”) 配制1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液 ‎【思路点拨】Ba(OH)2属于强碱，易吸收空气中的水蒸气和CO2形成难溶的BaCO3沉淀，因此长时间暴露在空气中时Ba(OH)2就有可能转化为BaCO3。‎ ‎【答案】（1）由于Ba(OH)2·8H2O与收空气中的CO2反应，所取试剂大部分已变质为BaCO3，未变质的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液时能全部溶解。‎ ‎（2）‎ 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。‎ 步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。‎ 出现白色沉淀，说明该试剂中有Ba2+存在 步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，滴加稀盐酸，连接带塞导气管将产生的气体导入澄清石灰水中。‎ 澄清石灰水变混浊。说明该试剂中含有BaCO3‎ 步骤4：取步骤1中的滤液于烧杯中，用pH计测定其pH值。‎ pH值明显大于9.6，说明该试剂中含有Ba(OH)2。‎ ‎（3）①搅拌溶解 250mL容量瓶中 ②0.1980‎ ‎③‎ ‎（4）不能。‎ ‎【解析】（2）Ba(OH)2易溶于水，所以滤液中含有Ba2＋，因此滴加稀硫酸使会产生白色沉淀BaSO4；要想验证沉淀为BaCO3，可以利用其能与酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体；为进一步证明试剂是是否还有Ba(OH)2·8H2O，可以取步骤1中的滤液，用pH计测其pH值，若pH＞9.6，即证明滤液不是纯BaCO3溶液，即证明是由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，假设成立。‎ ‎（3）①由于试样中含有难溶性的BaCO3，因此加水溶解后要过滤，且冷却后在转移到250ml容量瓶中；‎ ‎②Ba(OH)2溶液的浓度约为0.1mol•L-1，体积是25ml，由于酸式滴定管的容量是50ml，因此盐酸的浓度至少应该是0.1 mol•L-1的，若盐酸的浓度过大，反应过快，不利于控制滴定终点，所以选择0.1980 mol•L-1的盐酸最恰当。‎ ‎③消耗盐酸的物质的量是0.1980×V×10－3mol，所以25.00ml溶液中含有Ba(OH)2的物质的量是，所以w克试样中Ba(OH)2的质量是 ‎，故Ba(OH)2·8H2O的质量分数=。‎ ‎（4）若配制1L1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液，则溶液中溶解的Ba(OH)2·8H2O的质量是315g，所以此时的溶解度约是 g/100g H2O，而在常温下Ba(OH)2·8H2O是3.9 g/100g H2O，显然不可能配制出1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液。‎ ‎【总结升华】本题考查常见的实验步骤的设计、仪器和试剂的选择、一定物质的量浓度的配制以及有关计算。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。‎ ‎（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH = ___________ __ 。‎ ‎（2）反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为_________ 。‎ ‎（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl、OH和SO．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）。‎ ‎①提出合理假设 ．‎ 假设1：只存在SO32-；‎ 假设2：既不存在SO32-也不存在ClO；‎ 假设3：_____ ________．‎ ‎②设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。‎ 限选实验试剂：‎ ‎3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液．‎ 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3 moLL-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中．‎ 步骤2：‎ 步骤3：‎ ‎【答案】(1) Na2SO3+H2O (2) Na2SO3 (3) ①SO32-、ClO-都存在 ‎②‎ ‎ ‎ 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3 moLL-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中 ‎--------------------------------------‎ 步骤2：在A试管中滴加紫色石蕊试液 若先变红后退色，证明有ClO-，否则无 步骤3：在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4溶液 若紫红色退去，证明有SO32-，否则无 ‎【变式2】化学兴趣小组在实验室对粉末状Na2SO3样品是否变质进行探究，并希望用未变质的Na2SO3固体制取SO2，SO2在水中的溶解性为：1体积水约溶解40体积SO2。‎ 限选实验仪器与试剂：白纸、Na2SO3样品、1 mol·L-1H2SO4、 12 mol·L-1H2SO4、6 mol·L-1HNO3、0.01 mol·L-1KMnO4、BaCl2溶液、品红试液、NaOH溶液、稀盐酸、蒸馏水。‎ ‎（1）请指出Na2SO3固体在空气中变质的原因，用化学方程式表示：     　　　。‎ ‎（2）请完成对Na2SO3样品是否变质的探究，提出合理假设：‎ 假设1：Na2SO3样品完全没有变质；‎ 假设2：　　　　 　　　；‎ 假设3：　　　　　 　　。‎ ① 设计实验方案证明你的假设（不要在答题卷上作答）‎ ② 实验过程 根据假设方案，对假设2和假设3进行实验，判断Na2SO3样品是否变质。请在答题卷上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。（可不填满）‎ 实验操作 预期现象与结论 步骤1：‎ 步骤2：‎ ‎…‎ ‎(注：上述实验均需在通风厨中进行)‎ ‎（3）用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置示意图（要求注明所用试剂）。‎ 带孔橡胶塞 锥形瓶 集气瓶 分液漏斗 导管 液体 固体 ‎‎ ‎ ‎ 制备并收集SO2的实验装置示意图（要求注明所用试剂）‎ ‎（4）将SO2气体分别通入下列溶液中：‎ ‎ ①通入品红溶液，现象是________________________________________________；‎ ‎ ②通入溴水溶液，离子方程式是_____________________________________________；‎ ‎（5）有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证方法。‎ ‎ 原因之一是Na2SO3固体已经变质（大部分变质或完全变质），另一种原因可能是___________；验证方法__________________________。‎ ‎【答案】（1）2Na2SO3+O2=2Na2SO4‎ ‎（2）假设2：Na2SO3完全变质； ‎ ‎ 假设3：Na2SO3部分变质 ‎（3）‎ 实验操作 预期现象与结论 步骤1：取少许样品于试管中，加入适量蒸馏水充分溶解，再滴加稀HCl，使溶液呈酸性，再滴加适量BaCl2溶液； ‎ 结论1：如果出现白色沉淀，说明溶液中含SO42-，Na2SO3样品变质。‎ 步骤2：另取少许样品于试管中，加入适量蒸馏水充分溶解，再滴加1 mol·L-1H2SO4酸化的0.01 mol·L-1KMnO4溶液。‎ 结论2：如果KMnO4溶液的紫红色褪去为无色溶液，则说明溶液中有SO32-，结合步骤1说明原样品部分变质。‎ 结论3：如果KMnO4溶液的紫红色不褪色，结合步骤1说明原样品完全变质。‎ ‎…‎ 注：其它合理答案与步骤均给分 ‎（3）‎ ‎ ‎ 制备并收集SO2的实验装置示意图 ‎（4）品红褪色；SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-‎ ‎（5）不是用浓硫酸；用洁净玻璃棒蘸取待测试样涂白纸不变黑，说明不是浓硫酸。‎ 类型三、物质性质的探究 例3、甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用下图所示装置进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）。‎ ‎ ‎ 实验操作和现象：‎ 操作 现象 关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热 A中有白雾生成，铜片表面产生气泡 B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀 C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失 打开弹簧夹，通入N2，停止加热，一段时间后关闭 ‎ ‎ 从B、C中分别取少量白色沉淀，加稀盐酸 均未发现白色沉淀溶解 ‎⑴A中反应的化学方程式是 。‎ ‎⑵C中白色沉淀是 ，该沉淀的生成表明SO2具有 性。‎ ‎⑶C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是 。‎ ‎⑷分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。‎ ‎①为证实各自的观点，在原实验基础上：‎ 甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是 ；‎ 乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是 。‎ ‎②进行实验，B中现象：‎ 甲 大量白色沉淀 乙 少量白色沉淀 检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因： 。‎ ‎⑸合并⑷中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是 。‎ ‎【思路点拨】（4）①要排除空气参与反应，可在反应之前先通入氮气一段时间，将装置中的空气排出；由于铜和浓硫酸反应放热，因此产生的白雾中含有硫酸，为防止硫酸干扰后面的反应，需要饱和的NaHSO3‎ 溶液除去二氧化硫中混有的硫酸杂质；②甲仅仅是排除了空气，但并没有除去二氧化硫中混有的硫酸，因此会产生大量沉淀，方程式为SO42－＋Ba2＋=BaSO4↓；而乙虽然排除了二氧化硫中混有的硫酸，但没有排尽空气，由于在溶液中空气可氧化二氧化硫生成硫酸，所以也会生成硫酸钡沉淀，方程式为2Ba2＋＋2SO2＋O2＋2H2O=2BaSO4＋4H＋。但由于白雾的量要远多于装置中氧气的量，所以产生的沉淀少。‎ ‎【答案.】（1）2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋2H2O＋2SO2↑；‎ ‎ （2）BaSO4 还原 ‎ （3）2NO+O2=2NO2；‎ ‎ （4）①通N2一段时间，排除装置的空气 饱和的NaHSO3溶液 ‎ ②甲：SO42－＋Ba2＋=BaSO4↓；乙：2Ba2＋＋2SO2＋O2＋2H2O=2BaSO4＋4H＋；白雾的量要远多于装置中氧气的量 ‎ （5）SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀 ‎【解析】由题给实验目的和实验可知，A中发生的反应方程式为：2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋2H2O＋2SO2↑；；A中白雾可能含有SO3或H2SO4，因B中白色沉淀不溶于稀盐酸，说明该白色沉淀为BaSO4，不是BaSO3；同理，C中的白色沉淀也是BaSO4，并因此说明SO2具有还原性；C中液面上方生成浅棕色气体则是硝酸还原生成的NO遇O2生成了红棕色的NO2之故，化学方程式是2NO+O22NO2；甲同学为排除装置内空气对实验结果的影响，在Cu与浓硫酸反应前，可先通一会儿N2；乙同学为除去白雾或SO2中的SO3，可在A、B间增加一个盛放浓硫酸或饱和NaHSO3溶液的洗气瓶；在甲、乙两同学的实验中，B中均出现了不溶于稀盐酸的白色沉淀，说明该白色沉淀都是BaSO4，由于甲同学没有排除白雾的干扰，故生成BaSO4沉淀的离子方程式为SO42－+Ba2＋=BaSO4↓；乙同学没有排除空气的干扰，其生成BaSO4的离子方程式为2Ba2＋+2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H＋；合并甲、乙两同学的方案进行实验时，B中无沉淀生成，C中产生白色沉淀，说明SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀。‎ ‎【总结升华.】本题主要考查了SO2的制取、性质及BaSO3、BaSO4的性质知识等，同时考查了学生的实验设计、分析、检验、推断等基本技能，充分考查了学生的思维分析能力等。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案（忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去）：‎ Ⅰ．实验装置如下图一所示 ‎ ‎ ‎ 图一 图二 ‎（1）浓硝酸受热分解的化学方程式是 __________________ 。‎ ‎（2）实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支 持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？ （填“正确”或“不正确），理由是 ‎ Ⅱ．实验装置如上图2所示 ‎（1）硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是 ‎ 。‎ ‎（2）当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？ （填“正确”或“不正确”），理由是 ___ 。‎ Ⅲ．为了更直接说明“NO2能否支持木条的燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作。‎ ‎【答案.】Ⅰ（1）4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O ‎（2）不正确 带火星的木条熄灭可能是由于加热浓硝酸时产生大量水蒸气。 ‎ Ⅱ （1）2Cu(NO3)2＝2CuO+4NO2↑+O2↑ ‎ ‎（2）正确 硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃 ‎ Ⅲ 用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体，并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥，再将带火星的木条伸入二氧化氮中观察是否复燃。‎ 小结：在探究过程中往往可以通过对比实验，即设置几组平行实验来对照、比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。无论是无机物、还是有机物性质的探究，都必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证，脱离了元素化合物知识孤立的看实验问题是不科学的。只有灵活运用已有的元素化合物知识，就能变探究性实验为验证性实验，使复杂问题简单化。‎ ‎【变式2】NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应：ClO- + Cl- + 2H+ = Cl2↑+ H2O，‎ 某学习小组拟研究消毒液(主要成分为NaCl和NaClO)的变质情况。‎ ‎（1）此消毒液中NaClO可吸收空气中的CO2生成NaHCO3和HClO而变质。写出化学反应方程式 ‎ 。‎ ‎（2）取适量消毒液放在试管中，加入足量一定浓度的硫酸，有气体放出。通过以下装置检验气体的成分可以判断消毒液是否变质。‎ A B C 气体→ ‎ 限选试剂：98%浓硫酸、1%品红溶液、1.0 mol·L-1 KI-淀粉溶液、1.0 mol·L-1NaOH、澄清石灰水、饱和NaCl溶液 请完成下列实验方案。‎ ‎ 所加试剂 ‎ 预期现象和结论 试管A中加足量① ；‎ 试管B中加1%品红溶液；‎ 试管C中加② 。 ‎ 若A中溶液变蓝色，B中溶液不褪色，C中溶液变浑浊。则消毒液部分变质；‎ ‎③ 则消毒液未变质；‎ ‎④ 则消毒液完全变质。‎ ‎（3）用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。实验步骤如下：‎ ‎①量取 25.00mL消毒液放入锥形瓶中，加入过量的a mol·L-1 Na2SO3溶液b mL；‎ ‎②滴定分析。将c mol·L-1的酸性KMnO4溶液装入 （填酸式或碱式）滴定管中；KMnO4和剩余的Na2SO3发生反应。当溶液由无色变成浅红色，且保持半分钟内红色不褪时，停止滴定，记录数据。重复滴定实验2次，平均消耗酸性KMnO4溶液v mL；‎ 滴定过程中涉及的反应有：NaClO + Na2SO3 = NaCl + Na2SO4 ；‎ ‎2KMnO4 + 5Na2SO3+ 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O ‎③计算。消毒液中NaClO的浓度为 mol·L-1（用含a、b、c、v的代数式表示）。‎ ‎【答案】（1）NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 + HClO ‎ ‎（2）‎ ‎ 所加试剂 ‎ 预期现象和结论 ‎① 1.0mol/L KI-淀粉溶液 ‎② 澄清石灰水 ‎③若A中溶液变蓝色，B中溶液不褪色(无变化)，C中溶液不变浑浊(无变化)，则消毒液未变质 ‎④若A中溶液不变蓝色(无变化)，B中溶液不褪色(无变化)，C中溶液变浑浊则消毒液完全变质 ‎（3）②酸式 ③（2ab – 5vc）/ 50 ‎ 类型四、化学反应原理的探究 例4、在溴水中加入镁粉，溴水褪色。对于褪色的原因，甲认为是溴溶于水后，溴和水发生了可逆反应：‎ ‎ Br2+H2OHBr+HBrO。当向溴水中加入镁粉之后，则发生以下两种反应：‎ Mg+2HBr=MgBr2＋H2↑ ； Mg+2HBrO=Mg(BrO)2+H2↑‎ 由于上述反应的发生，使溴水中的平衡向正反应方向移动，从而使溴水褪色。乙认为，镁是活泼金属，在溴水中存在大量的溴，应该是溴与镁粉直接反应：Mg+Br2=MgBr2，而使溴水褪色。请设计实验方案验证。‎ ‎【思路点拨】找出两种观点的争论焦点，以其内在区别为切入点，结合课本知识设计不同的实验来区别。‎ ‎【答案.】1：在溴水中加入镁粉，立即观察现象，若短时间内有有大量气体产生，则甲的解释正确。若短时间内没有大量气体产生，则乙的解释正确 ‎2：把镁粉加入到溴的四氯化碳溶液中，看溴的四氯化碳溶液是否褪色。若不褪色，说明镁不能与干燥的溴发生反应；若褪色，说明乙是对的 ‎【总结升华】‎ ‎1、重视实验基础知识：虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考查；2、牢牢掌握元素化合物知识，大胆猜想， 细心论证；3、探究实验要有开放性答案，与唯一答案有区别。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：‎ ‎（1）将镁粉投入冷水中，未见任何现象；‎ ‎（2）将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪去；‎ ‎（3）将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；‎ ‎（4）向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。‎ 则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是（ ）‎ A 镁粉只能直接与溴水中的溴反应 B 水是镁粉与溴发生反应的催化剂 C （2）中产生的极少量气泡是由于镁粉与水反应得到 D 镁粉与溴水中的H+发生反应，导致平衡移动使溴水褪色 ‎【答案】B ‎【解析】大多数学生受氯水变质这一问题的影响，认为在溴水中，存在Br2+H2O→HBr+HBrO。学生只注意到了镁与溶液中H+的反应，而忽略了镁可以和溴单质反应这一事实，更没有注意到②中所述，"镁粉与溴水反应时，只是开始时产生极少量气泡，而溴水的红棕色颜色逐渐褪去"这一实验事实。这是由于学生没有深入地审题，受到了已有知识的干扰。正确答案为B。 ‎ ‎【变式2】请结合所学知识设计实验，证实AlO2-结合H+的能力比CO32−强，供选试剂：NaOH溶液、AlCl3溶液、CuSO4溶液、pH试纸、NaHCO3溶液、FeCl3溶液（仪器自选）。‎ ‎ ⑴应选试剂 ；‎ ‎⑵操作要点 ；‎ ‎（3）能证明AlO2-结合H+的能力强于CO32−的反应的原理的离子方程式 。‎ ‎【答案】⑴应选试剂：NaOH溶液、AlCl3溶液、NaHCO3溶液 ‎（2）操作要点：①取少量的AlCl3溶液于试管中；‎ ‎ ②向试管中逐滴加入NaOH溶液直至产生白色沉淀恰好全部消失；‎ ‎ ③向其中再滴入NaHCO3溶液至足量。‎ ‎（3）离子方程式： ‎ ‎ AlO2- + HCO3−+H2O = Al(OH)3↓+ CO32−‎ ‎【解析】该实验为验证性实验，如果AlO2-和HCO3−相遇时，生成 Al(OH)3白色沉淀，即可AlO2-结合H+的能力强于CO32− ‎ ‎【变式3】在常温下，取两片质量相等、外形和组成相同表面经过砂纸打磨（完全去掉了氧化物）的铝片，分别加入到盛有体积相同、相同的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管（相同体积）中，发现铝片在稀盐酸中产生氢气的速率比在稀硫酸中快。‎ ‎ （1）写出以上反应的离子方程式 ‎ ‎ （2）你认为出现以上现象的可能原因是：‎ ‎ 假设① ‎ ‎ 假设② （3）请设计实验对以上的假设进行验证：‎ ‎ ① ‎ ‎ ② ‎ ‎ （4）如果上述假设都成立，要使以上稀硫酸与铝反应产生的氢气速率加快，可以采取的措施有：（至少填四种） ‎ ‎【答案】‎ ‎⑴2Al+6H+==2Al3++3H2↑ ‎ ‎⑵①Cl-对铝与H+反应有促进作用 ‎ ‎②SO42-对铝与H+反应有抑制作用 ‎ ‎⑶①向以上稀H2SO4中加入少量NaCl或KCl固体，如果能使反应速度加快，则假设①成立； ‎ ‎②向以上稀HCl中加入少量Na2SO4或K2SO4固体，如果都能使反应速率减慢，则假设②成立；‎ ‎⑷①加入含有Cl-的可溶性氯化物②增加浓度③加热④将铝片改为铝丝⑤利用不活泼金属或不活泼金属的可溶性盐形成原电池。‎