第28講-定性、定量實驗(講)(原卷版)

第28講定性、定量實驗1．具有較強的問題意識，能提出化學探究問題，能做出預測和假設。2．能預測物質的某些性質，并進行實驗驗證；能根據物質的特征反應和干擾因素選取適當?shù)臋z驗試劑。3．能觀察并如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據，進行分析和推理，得出合理的結論。說明假設、證據和結論之間的關系，用恰當形式表達和展示實驗成果?！竞诵乃仞B(yǎng)分析】1.科學探究與創(chuàng)新意識：能根據題給信息，明確探究實驗的目的和原理，設計實驗方案，進行實驗探究，分析解決實驗中出現(xiàn)的問題，得出正確的實驗結論。2.證據推理與模型認知：從實驗的本質對實驗題進行分類建模。能運用模型解釋化學現(xiàn)象，依據答題模板快速準確地回答問題。知識點一性質探究類綜合實驗1．物質性質探究、驗證的實驗角度(1)物質氧化性、還原性及其強弱的判斷。如探究SO2具有還原性的方法是將氣體通入酸性KMnO4溶液中，通過觀察酸性KMnO4溶液是否褪色來說明；如探究Fe3＋的氧化性強于I2時，可利用FeCl3與淀粉-KI溶液反應，通過溶液變藍色來說明Fe3＋的氧化性強于I2。(2)驗證同周期、同主族元素性質的遞變規(guī)律，一般通過設計比較元素金屬性、非金屬性強弱的實驗來完成。如通過比較Mg、Al與同濃度鹽酸反應產生H2的快慢來說明Mg、Al的活潑性順序。(3)電解質強弱的判斷。如探究化合物HA是弱電解質的方法是常溫下配制NaA溶液，測pH，若pH>7，則說明HA為弱電解質。(4)物質酸性強弱的判斷。如探究碳酸和硅酸的酸性強弱，可利用相對強的酸制備相對弱的酸的反應原理，將CO2氣體通入Na2SiO3溶液，看是否有白色沉淀生成來判斷。(5)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制鋼鐵是否與空氣接觸、所接觸的電解質溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內的氣壓變化等設計實驗，找出規(guī)律。(6)熱分解產物的性質探究、判斷①難溶性碳酸鹽eq\o(→,\s\up7(△))氧化物＋CO2；②碳酸的酸式鹽eq\o(→,\s\up7(△))碳酸的正鹽＋CO2＋H2O；③銨鹽(NH4NO3除外)eq\o(→,\s\up7(△))NH3＋相應的酸(或酸性氧化物＋H2O)；④硝酸鹽eq\o(→,\s\up7(△))金屬(或金屬氧化物、亞硝酸鹽)＋氮氧化物(NO或NO2)＋O2；⑤草酸晶體eq\o(→,\s\up7(△))CO2＋CO＋H2O。2．猜想型綜合實驗題的解答流程知識考點二定量測定類綜合實驗1．定量實驗數(shù)據的測定方法(1)沉淀法：先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質量，再進行計算。(2)測氣體體積法：對于產生氣體的反應，可以通過測量氣體體積的方法測定樣品純度。①常見測量氣體體積的實驗裝置②量氣時應注意的問題a．量氣時應保持裝置處于室溫狀態(tài)。b．讀數(shù)時要特別注意消除“壓強差”，保持液面相平，還要注意視線與液面最低處相平，如上圖(Ⅰ)(Ⅳ)應使量氣管左側和右側的液面高度保持相平。(3)測氣體質量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實驗前后吸收劑的質量，求得所吸收氣體的質量，然后進行相關計算。2．定量測定中的相關計算(1)常用的計算公式①n＝eq\f(m,M)，n＝eq\f(V,Vm)，n＝cV(aq)。②物質的質量分數(shù)(或純度)＝eq\f(該物質的質量,混合物的總質量)×100%。③產品的產率＝eq\f(產品的實際產量,產品的理論產量)×100%。④物質的轉化率＝eq\f(參加反應的原料量,加入原料的總量)×100%。(2)常用的計算方法——關系式法關系式法常應用于一步反應或分多步進行的連續(xù)反應中相關量的計算，利用該法可以減少不必要的中間運算過程，避免計算錯誤，并能迅速準確地獲得結果。一步反應可以直接找出反應物與目標產物的關系；在多步反應中，若第一步反應的產物是下一步反應的反應物，可以根據化學方程式，將該物質作為“中介”，找出已知物質和所求物質之間量的關系。利用這種方法解題的關鍵是建立已知物質和所求物質之間的關系式。高頻考點一性質探究類綜合實驗1.（2022·廣東卷）若將銅絲插入熱濃硫酸中進行如圖(a~d均為浸有相應試液的棉花)所示的探究實驗，下列分析正確的是A.與濃硫酸反應，只體現(xiàn)的酸性B.a處變紅，說明是酸性氧化物C.b或c處褪色，均說明具有漂白性D.試管底部出現(xiàn)白色固體，說明反應中無生成【變式探究】（2022·江蘇卷）實驗室制取少量水溶液并探究其酸性，下列實驗裝置和操作不能達到實驗目的的是A.用裝置甲制取氣體B.用裝置乙制取水溶液C.用裝置丙吸收尾氣中的D.用干燥pH試紙檢驗水溶液的酸性【舉一反三】（2022·江蘇卷）室溫下，下列實驗探究方案不能達到探究目的的是選項探究方案探究目的A向盛有溶液的試管中滴加幾滴溶液，振蕩，再滴加幾滴新制氯水，觀察溶液顏色變化具有還原性B向盛有水溶液的試管中滴加幾滴品紅溶液，振蕩，加熱試管，觀察溶液顏色變化具有漂白性C向盛有淀粉-KI溶液的試管中滴加幾滴溴水，振蕩，觀察溶液顏色變化的氧化性比的強D用pH計測量醋酸、鹽酸的pH，比較溶液pH大小是弱電解質【變式探究】（2022·遼寧卷）下列實驗能達到目的的是實驗目的實驗方法或操作A測定中和反應的反應熱酸堿中和滴定的同時，用溫度傳感器采集錐形瓶內溶液的溫度B探究濃度對化學反應速率的影響量取同體積不同濃度的溶液，分別加入等體積等濃度的溶液，對比現(xiàn)象C判斷反應后是否沉淀完全將溶液與溶液混合，反應后靜置，向上層清液中再加1滴溶液D檢驗淀粉是否發(fā)生了水解向淀粉水解液中加入碘水高頻考點二定量測定類綜合實驗例2.（2022·山東卷）實驗室用基準配制標準溶液并標定鹽酸濃度，應選甲基橙為指示劑，并以鹽酸滴定標準溶液。下列說法錯誤的是A.可用量筒量取標準溶液置于錐形瓶中B.應選用配帶塑料塞的容量瓶配制標準溶液C.應選用燒杯而非稱量紙稱量固體D.達到滴定終點時溶液顯橙色【變式探究】（2022·廣東卷）食醋是烹飪美食的調味品，有效成分主要為醋酸(用表示)。的應用與其電離平衡密切相關。25℃時，的。（1）配制的溶液，需溶液的體積為_______mL。（2）下列關于容量瓶的操作，正確的是_______。（3）某小組研究25℃下電離平衡的影響因素。提出假設。稀釋溶液或改變濃度，電離平衡會發(fā)生移動。設計方案并完成實驗用濃度均為的和溶液，按下表配制總體積相同的系列溶液；測定，記錄數(shù)據。序號Ⅰ40.00//02.86Ⅱ4.00/36.0003.36…Ⅶ4.00ab3：44.53Ⅷ4.004.0032.001：14.65①根據表中信息，補充數(shù)據：_______，_______。②由實驗Ⅰ和Ⅱ可知，稀釋溶液，電離平衡_______(填”正”或”逆”)向移動；結合表中數(shù)據，給出判斷理由：_______。③由實驗Ⅱ~VIII可知，增大濃度，電離平衡逆向移動。實驗結論假設成立。（4）小組分析上表數(shù)據發(fā)現(xiàn)：隨著的增加，的值逐漸接近的。查閱資料獲悉：一定條件下，按配制的溶液中，的值等于的。對比數(shù)據發(fā)現(xiàn)，實驗VIII中與資料數(shù)據存在一定差異；推測可能由物質濃度準確程度不夠引起，故先準確測定溶液的濃度再驗證。①移取溶液，加入2滴酚酞溶液，用溶液滴定至終點，消耗體積為，則該溶液的濃度為_______。在答題卡虛線框中，畫出上述過程的滴定曲線示意圖并標注滴定終點_______。②用上述溶液和溶液，配制等物質的量的與混合溶液，測定pH，結果與資料數(shù)據相符。（5）小組進一步提出：如果只有濃度均約為的和溶液，如何準確測定的？小組同學設計方案并進行實驗。請完成下表中Ⅱ的內容。Ⅰ移取溶液，用溶液滴定至終點，消耗溶液Ⅱ_______，測得溶液的pH為4.76實驗總結得到的結果與資料數(shù)據相符，方案可行。（6）根據可以判斷弱酸的酸性強弱。寫出一種無機弱酸及其用途_______。高頻考點三綜合實驗探究例3.(2022·北京卷)某小組同學探究不同條件下氯氣與二價錳化合物的反應資料：i．Mn2+在一定條件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、(綠色)、(紫色)。ii．濃堿條件下，可被OH-還原為。iii．Cl2的氧化性與溶液的酸堿性無關，NaClO的氧化性隨堿性增強而減弱。實驗裝置如圖(夾持裝置略)序號物質aC中實驗現(xiàn)象通入Cl2前通入Cl2后I水得到無色溶液產生棕黑色沉淀，且放置后不發(fā)生變化II5%NaOH溶液產生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉淀III40%NaOH溶液產生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉淀?）B中試劑是___________。（2）通入Cl2前，II、III中沉淀由白色變?yōu)楹谏幕瘜W方程式為___________。（3）對比實驗I、II通入Cl2后的實驗現(xiàn)象，對于二價錳化合物還原性的認識是___________。（4）根據資料ii，III中應得到綠色溶液，實驗中得到紫色溶液，分析現(xiàn)象與資料不符的原因：原因一：可能是通入Cl2導致溶液的堿性減弱。原因二：可能是氧化劑過量，氧化劑將氧化為。①化學方程式表示可能導致溶液堿性減弱的原因___________，但通過實驗測定溶液的堿性變化很小。②取III中放置后的1mL懸濁液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速變?yōu)榫G色，且綠色緩慢加深。溶液紫色變?yōu)榫G色的離子方程式為___________，溶液綠色緩慢加深，原因是MnO2被___________(填“化學式”)氧化，可證明III的懸濁液中氧化劑過量；③取II中放置后的1mL懸濁液，加入4mL水，溶液紫色緩慢加深，發(fā)生的反應是___________。④從反應速率的角度，分析實驗III未得到綠色溶液的可能原因___________。【方法技巧】解答綜合實驗題的思維流程【變式探究】(2021·全國乙卷)氧化石墨烯具有穩(wěn)定的網狀結構，在能源、材料等領域有著重要的應用前景。通過氧化剝離石墨制備氧化石墨烯的一種方法如下(裝置如圖所示)：Ⅰ.將濃H2SO4、NaNO3、石墨粉末在c中混合，置于冰水浴中。劇烈攪拌下，分批緩慢加入KMnO4粉末，塞好瓶口。Ⅱ.轉至油浴中，35℃攪拌1小時。緩慢滴加一定量的蒸餾水，升溫至98℃并保持1小時。Ⅲ.轉移至大燒杯中，靜置冷卻至室溫。加入大量蒸餾水，而后滴加H2O2至懸濁液由紫色變?yōu)橥咙S色。Ⅳ.離心分離，稀鹽酸洗滌沉淀。Ⅴ.蒸餾水洗滌沉淀。Ⅵ.冷凍干燥，得到土黃色的氧化石墨烯?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置圖中，儀器a、c的名稱分別是________________、____________，儀器b的進水口是________(填字母)。(2)步驟Ⅰ中，需分批緩慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴，原因是________________________________________________________________________。(3)步驟Ⅱ中的加熱方式采用油浴，不使用熱水浴，原因是___________________________。(4)步驟Ⅲ中，H2O2的作用是________________________________________________________________________________________________________________(以離子方程式表示)。(5)步驟Ⅳ中，洗滌是否完成，可通過檢測洗出液中是否存在SOeq\o\al(2－,4)來判斷。檢測的方法是________________________________________________________________________。(6)步驟Ⅴ可用pH試紙檢測來判斷Cl－是否洗凈，其理由是____________________________?！咀兪教骄俊浚?021·北京卷）某小組探究鹵素參與的氧化還原反應，從電極反應角度分析物質氧化性和還原性的變化規(guī)律。（1）濃鹽酸與MnO2混合加熱生成氯氣。氯氣不再逸出時，固液混合物A中仍存在鹽酸和MnO2。①反應的離子方程式是_______。②電極反應式：i.還原反應：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2Oii.氧化反應：_______。③根據電極反應式，分析A中仍存在鹽酸和MnO2的原因。i.隨c(H+)降低或c(Mn2+)濃度升高，MnO2氧化性減弱。ii.隨c(Cl-)降低，_______。④補充實驗證實了③中的分析。實驗操作試劑產物I較濃H2SO4有氯氣IIa有氯氣IIIa+b無氯氣a是_______，b是_____