中考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題突破 專題4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究題學(xué)案-人教版初中九年級(jí)全冊(cè)化學(xué)學(xué)案

1、專題4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究題【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1、 通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置的理解，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；2、 理解探究的步驟、內(nèi)容、解題思路，學(xué)會(huì)解決探究題?！緩?fù)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)】1、通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置的理解，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；2、理解探究的步驟、內(nèi)容、解題思路，學(xué)會(huì)解決探究題。【學(xué)習(xí)過程】一、知識(shí)梳理：（一）1.實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考查的發(fā)展方向是以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，聯(lián)系科學(xué)研究、生產(chǎn)、生活、環(huán)境保護(hù)的實(shí)際去發(fā)現(xiàn)并提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去探討和解決實(shí)際問題并得出科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論，它包括物質(zhì)的制備、物質(zhì)的鑒別、物質(zhì)的分離、物質(zhì)的組成分析、氣體的凈化與轉(zhuǎn)化等的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的試題大多思考性、綜合性較強(qiáng)，解答時(shí)必須聯(lián)系自

2、己掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)念惐取⑦w移、重組后從已知條件出發(fā)，找到解決問題的突破口，設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)步驟。2. 實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)：實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)包括實(shí)驗(yàn)原理及方案的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述與結(jié)論分析的評(píng)價(jià)等。進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)一般從這幾個(gè)方面入手：理論上是否正確、操作上是否簡(jiǎn)便、會(huì)不會(huì)造成環(huán)境的污染、所需藥品或原料的來源是否豐富、實(shí)驗(yàn)方案是否安全等等。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的考查范圍包括對(duì)課本中重要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，對(duì)為解決科學(xué)研究、生產(chǎn)、生活、環(huán)境保護(hù)中所出現(xiàn)的實(shí)際問題所設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)。（二）氣體的發(fā)生裝置1.固固（加熱）（圖1）：適用于制備氣體：o2 (kclo3和

3、mno2共熱、kmno4加熱)、nh3 2.固液體（不加熱）（圖2、圖3）：適用于制co2、h2、o2（用na2o2 和h2o、h2o2和mno2制取o2也用此裝置）（三）氣體的凈化（干燥）裝置1、常見干燥劑及氣體的干燥  液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑常見干燥劑濃硫酸無水氯化鈣氫氧化鈉、氧化鈣、堿石灰（naoh與cao混合物）裝置可干燥氣體h2、o2、co2、n2、co、hcl、ch4h2、o2、co2、n2、co、hcl、ch4h2、o2、nh3、n2、co、ch4不可干燥氣體nh3nh3hcl、co2注意事項(xiàng)a進(jìn)b出（長(zhǎng)進(jìn)短出）a進(jìn)b出（大進(jìn)小出）左進(jìn)右出2、常見凈化

4、(包括干燥氣體)裝置（圖4）注意事項(xiàng)： a為加熱固態(tài)試劑以除去氣體中雜質(zhì)的裝置。如用灼熱的銅絲除氧氣。 b、c一般盛液體藥品，用于洗液。如用濃硫酸除水蒸氣，氫氧化鈉溶液除酸性氣體。氣體由a進(jìn)b出。 d一般盛固體藥品。如用堿石灰吸收水或二氧化碳。（四）氣體的收集裝置（圖5）1.排水法：難溶或不易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。例如：h2、o2、co、ch4等。排水法的裝置是a，注意導(dǎo)管只能伸入集氣瓶?jī)?nèi)少許，便于導(dǎo)管的取出。2.排氣法：不與空氣反應(yīng)且密度與空氣相差較大的氣體；又可分為向上排空氣法和向下排空氣法。用排氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)氣管一定要伸入集氣瓶底部，把空氣盡量排出。為了減少空氣擴(kuò)散，集氣

5、瓶口可蓋上毛玻璃片（如圖b）；試管口輕輕塞上一小團(tuán)疏松的棉花（如圖d）向上排空氣法：相對(duì)分子質(zhì)量大于29的氣體。如o2、co2等，典型裝置是b。向下排空氣法：相對(duì)分子質(zhì)量小于29的氣體。如h2、ch4、nh3等，典型裝置是c。（五）尾氣處理裝置（圖7）通常有毒和有污染的尾氣必須適當(dāng)處理。常用儀器有： a用于naoh吸收co2（氣體溶解或反應(yīng)速度不很快，不易引起倒吸）； b用于收集少量氣體然后處理；如多余的co的處理。 c收集極易溶且溶解很快的氣體。如nh3等，這種裝置可以增大氣體與吸收液的接觸面積，有利于吸收液體對(duì)氣體的吸收。由于漏斗容積較大，從而防止吸收液的倒吸。 d用于處理難以吸收（有毒）

6、且可燃的氣體。如h2、co等。 （六）一般實(shí)驗(yàn)步驟及氣體的凈化實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般順序是：連接裝置檢查氣密性裝藥品（先固體，后液體）反應(yīng)收集氣體（應(yīng)等到裝置中空氣排凈后再收集）。氣體的凈化原則：凈化時(shí)所需氣體不能參加化學(xué)反應(yīng)或因溶解而損失，也不能引入新的雜質(zhì)。凈化的順序一般是除雜在前，干燥在后，干燥后的氣體不能再通過水溶液。二、題型、方法歸納：本單元復(fù)習(xí)本課題復(fù)習(xí)常見氣體的制取及檢驗(yàn)、凈化，學(xué)生要掌握發(fā)生裝置、收集裝置的選擇，氣體檢驗(yàn)的方法、凈化的方法等內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，探討研究并解決科學(xué)研究、生產(chǎn)、生活、環(huán)境保護(hù)中面臨的一些問題是化學(xué)學(xué)科永恒的主題。在學(xué)習(xí)中，要求同學(xué)們能根據(jù)實(shí)際

7、情況提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究問題、解決問題，在實(shí)踐活動(dòng)中鞏固知識(shí)、提高認(rèn)識(shí)、增強(qiáng)能力。常見題型有選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題。三、典例精講：1.某工廠的廢水只含硫酸鎂和少量硫酸，課外活動(dòng)小組以此作為課題，探討如何從中回收純凈的硫酸鎂固體。他們?cè)O(shè)計(jì)了兩種不同的方案，請(qǐng)你參加討論：(1)方案一，選用鎂粉為試劑。往廢水中逐次加入鎂粉，當(dāng)觀察到 時(shí)，說明加入鎂粉的量已經(jīng)足夠。此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ；接下來的操作方法依次是 和 ；(2)方案二，選用氫氧化鈉溶液為試劑。向廢水中逐滴加入氫氧化鈉溶液，當(dāng) 時(shí)，停止滴入氫氧化鈉溶液。此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ；為了得到純凈的硫酸鎂溶液，接著應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)

8、操作是(請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出操作過程) ；，得到硫酸鎂固體。(3)比較兩個(gè)方案，假設(shè)實(shí)驗(yàn)中都沒有損耗，那么，最后得到的硫酸鎂固體的質(zhì)量是否相同? ，原因是 。(4)請(qǐng)你繼續(xù)探究，設(shè)計(jì)新的方案(使用的試劑必須是與鎂粉和氫氧化鈉屬不同類別)：你選用的一種試劑是(寫化學(xué)式) ；該試劑發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。2、如圖是實(shí)驗(yàn)室制取氧氣常用的裝置，根據(jù)裝置圖回答下列問題：（1）寫出圖中標(biāo)號(hào)儀器的名稱ab；（2）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣，氣體發(fā)生裝置應(yīng)選（填字母標(biāo)號(hào)，下同）（3）寫出實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫和二氧化錳制氧氣的化學(xué)方程式，該反應(yīng)的基本類型（4）實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取co2，氣體收集裝置選：若要值得干燥

9、的co2，還應(yīng)將氣體通過裝置3、下列為實(shí)驗(yàn)室常用的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，請(qǐng)回答下列問題：（1）若實(shí)驗(yàn)室需制取干燥的co2氣體,你選擇的干燥裝置是        （寫裝置編號(hào)，下同），收集裝置是           ；（2）若實(shí)驗(yàn)室制取的x氣體只適用b裝置進(jìn)行收集，請(qǐng)推測(cè)x氣體一條可能的性質(zhì)：          &#

10、160;     ；（3）d裝置在裝藥品之前需檢查氣密性。在不與其他裝置連接時(shí)，請(qǐng)說明其檢驗(yàn)方法及氣密性良好的標(biāo)志                ；4、請(qǐng)完成以下探究過程：?jiǎn)栴}：如何鑒定孔雀石cu2(oh)2 co3加熱分解的產(chǎn)物?假設(shè)：假設(shè)孔雀石加熱分解的產(chǎn)物是h2o、co2和cuo。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：按右圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明分解產(chǎn)物中有h2o和co2 。該裝置的連接順序是：a接 ， 接 ；

11、按此順序連接的理由是： 。實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明孔雀石完全分解后，試管中剩余的黑色固體是cuo(用圖示或文字說明均可)： 。現(xiàn)象和結(jié)論：實(shí)驗(yàn)中：u形管中的無水硫酸銅變成藍(lán)色，證明產(chǎn)物中有 ；證明產(chǎn)物中有co2的現(xiàn)象是 。實(shí)驗(yàn)中(你設(shè)計(jì)的)：因?yàn)橛?現(xiàn)象，所以黑色固體中有銅元素；因?yàn)橛?現(xiàn)象，所以黑色固體中有氧元素；由此可得到結(jié)論：產(chǎn)物中有cuo。 5.某?；瘜W(xué)課外興趣小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)課上展示了一套如右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（假設(shè)每步化學(xué)反應(yīng)都完全，氧化鐵樣品中的雜質(zhì)不參加反應(yīng)）。查閱資料：草酸在濃硫酸存在時(shí)加熱發(fā)生如下反應(yīng)：h2c2o4 co+co2+h2o通過討論，同學(xué)們對(duì)這套裝置有了多種

12、認(rèn)識(shí)。（1）第一小組同學(xué)說：從實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)操作程序看,首先要檢查裝置的氣密性,實(shí)驗(yàn)開始先加熱_（填a或d）處，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)_（填先或后）停止d處的加熱；從環(huán)保的角度講，在e裝置后還應(yīng)對(duì)尾氣進(jìn)行處理，其方法是： 。（2）第二小組的同學(xué)說：用該實(shí)驗(yàn)裝置可以檢驗(yàn)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的產(chǎn)物，其中b裝置的作用_ ；e裝置的作用_ ；一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _ _ _。（3）第三小組的同學(xué)說：利用這套裝置還可以測(cè)定氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。他們的測(cè)定方法是：稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量10.0 g，樣品與玻璃管的總質(zhì)量為60.0 g,完全反應(yīng)并冷卻后再稱量玻璃管與剩余固體的總質(zhì)量為57.6 g

13、。計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。（4）第四小組同學(xué)說：利用這套裝置還有另外測(cè)定樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法：先稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量,再分別稱量e裝置在反應(yīng)前后的總質(zhì)量，即可計(jì)算求得樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但按此方法實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果卻偏大，分析造成偏大的原因可能是 。參考答案典例精講：1.【解析】此題較為綜合，即考查了基本的化學(xué)反應(yīng)，又考查了實(shí)驗(yàn)操作，還考查了新的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。此題能體現(xiàn)同學(xué)們綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，為同學(xué)們今后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案奠定基礎(chǔ)。請(qǐng)同學(xué)們對(duì)從硫酸鎂和少量硫酸的混合溶液中回收純凈的硫酸鎂固體的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論，需要同學(xué)們熟悉有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

14、和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作。答案(1)鎂粉有剩余，溶液中不再有氣泡產(chǎn)生 mg+h2so4=mgso4+h2過濾，蒸發(fā) (2)不再生成沉淀 h2so4+2naoh=na2so4+2h2o mgso4+2naoh=mg(oh)2+na2so4過濾，取出沉淀，加入稀硫酸，至沉淀恰好完全溶解 (3)不同，方案一中加入鎂粉，增加了硫酸鎂的質(zhì)量 (4)mgo，mg0+h2so4=mgso4+h2o(還可能有其它合理答案)。2、【解析】a是試管，常用作反應(yīng)容器；b是分液漏斗，通過分液漏斗可以向反應(yīng)容器中注入液體藥品故填：試管；分液漏斗（2）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)需要加熱，氣體發(fā)生裝置應(yīng)選a裝置故填：a（3）實(shí)驗(yàn)室

15、用過氧化氫和二氧化錳制氧氣的化學(xué)方程式為：2h2o22h2o+o2，反應(yīng)物是一種，生成物是兩種，屬于分解反應(yīng)【答案】2h2o22h2o+o2；分解反應(yīng)（4）二氧化碳能夠溶于水，不能用排水法收集，密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集，即用d裝置收集；若要制取干燥的co2，還應(yīng)將氣體通過f裝置故填：d；f3、【解析】此題是一道綜合的實(shí)驗(yàn)探究題。若實(shí)驗(yàn)室需制取干燥的co2氣體,選擇的干燥裝置是a，不能用f，因?yàn)閴A石灰會(huì)和二氧化碳反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)室制取的x氣體只適用b裝置進(jìn)行收集，則該氣體密度比空氣小或能溶于水；d裝置在裝藥品之前需檢查氣密性。在不與其他裝置連接時(shí)，其檢驗(yàn)方法及氣密性良好的標(biāo)志用彈簧夾（或止

16、水夾）夾緊膠皮管，從長(zhǎng)頸漏斗中加水至使長(zhǎng)頸中形成一段水柱，若在一段時(shí)間內(nèi)水柱液面不下降，則該裝置的氣密性良好?！敬鸢浮浚?）a   e    (2) 密度比空氣小或能溶于水（3） 用彈簧夾（或止水夾）夾緊膠皮管，從長(zhǎng)頸漏斗中加水至使長(zhǎng)頸中形成一段水柱，若在一段時(shí)間內(nèi)水柱液面不下降，則該裝置的氣密性良好。4、分析熟悉各套裝置的功能、知道混合氣體中各種成分檢驗(yàn)的方法及實(shí)驗(yàn)的先后順序、靈活運(yùn)用有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)是解答此類問題所必須具備的基礎(chǔ)或能力。要對(duì)混合氣體中的各種成分進(jìn)行檢驗(yàn)須遵循“先驗(yàn)水，后驗(yàn)其它”的原則，其中檢驗(yàn)水用無水硫酸銅，檢驗(yàn)二氧化碳用澄清石灰水。答案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：d e b (或e，d，b) 必須先通過無水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣，否則，因澄清石灰水中水的揮發(fā)或冷凝作用而干擾原產(chǎn)物中水蒸氣的檢出；氣體通過澄清石灰水時(shí)須遵循長(zhǎng)進(jìn)短出的原則。 待反應(yīng)后的試管冷卻，拔下橡皮塞，用一根長(zhǎng)導(dǎo)管向黑色固體通氫氣，一會(huì)兒，加熱試管，當(dāng)看到黑色固體變紅，試管口有水珠時(shí)，停止加熱，冷卻，停止通入氫氣(本問題是開放的：用圖示、或其他合理解答均可) 現(xiàn)象和結(jié)論：h2o(水) 澄清石灰水變渾濁 試管中黑色固體變紅色 試管口有水珠出現(xiàn) (解答要與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相匹配)5.分析本題較好的體現(xiàn)了“理在書中，題在書外”，掌握好書本知識(shí)是解題的基礎(chǔ)；利用化學(xué)計(jì)算的某