高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件1：探究型實(shí)驗(yàn)題

第十章化學(xué)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)第1講探究型實(shí)驗(yàn)題化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是廣東歷年高考的熱點(diǎn)，也是重點(diǎn)。

一、題型

有探究物質(zhì)的性質(zhì)、探究物質(zhì)的制備、探究物質(zhì)的成分或含量、探究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、探究化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的反?，F(xiàn)象、探究對(duì)經(jīng)典問(wèn)題的質(zhì)疑以及探究化學(xué)反應(yīng)的條件等題型。其中廣東高考常出現(xiàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)、探究物質(zhì)的制備、探究物質(zhì)的成分或含量等這三類題型。

二、命題思路

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→提出問(wèn)題(即在學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)水平的基礎(chǔ)上做出猜想或假設(shè))→解決問(wèn)題(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，最后得出結(jié)論)。三、解題的基本思路明確目的→弄清原理→具體設(shè)計(jì)→數(shù)據(jù)處理。

要點(diǎn)整合考點(diǎn)一探究物質(zhì)的制備列出可能的幾種制備方法和途徑，然后進(jìn)行分析和比較，從中選取最佳的實(shí)驗(yàn)方法。在制定具體的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，還應(yīng)注意對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行嚴(yán)格、有效的控制。其順序是：

(2012年廣東高考)苯甲酸廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè)。某同學(xué)嘗試用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸。反應(yīng)原理：

CH3＋2KMnO4COOK＋KOH＋2MnO2↓＋H2O，COOK＋HCl―→COOH＋KCl。實(shí)驗(yàn)方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反應(yīng)一段時(shí)間后停止反應(yīng)，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯?！饕阎罕郊姿岱肿恿渴?22，熔點(diǎn)122.4℃，在25℃和95℃時(shí)溶解度分別為0.3g和6.9g；純凈固體有機(jī)物一般都有固定熔點(diǎn)。

(1)操作Ⅰ為_(kāi)_______，操作Ⅱ?yàn)開(kāi)_______。

(2)無(wú)色液體A是________，定性檢驗(yàn)A的試劑是__________________，現(xiàn)象是____________________。(3)測(cè)定白色固體B的熔點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其在115℃開(kāi)始熔化，達(dá)到130℃時(shí)仍有少量不熔。該同學(xué)推測(cè)白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行提純和檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明推測(cè)正確。請(qǐng)完成下表中的內(nèi)容。序號(hào)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①將白色固體B加入水中，加熱，溶解，________得到白色晶體和無(wú)色溶液

②

取少量濾液于試管中，____________生成白色沉淀濾液含有Cl－③干燥白色晶體，__________________________白色晶體是苯甲酸(4)純度測(cè)定：稱取1.220g產(chǎn)品，配成100mL苯甲酸溶液，移取25.00mL溶液，滴定，消耗KOH的物質(zhì)的量為2.40×10－3mol。產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)___________________，計(jì)算結(jié)果為_(kāi)___________(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)濾液通過(guò)操作Ⅰ后，分離出水相和有機(jī)相，可知原濾液中的水相和有機(jī)相互不相溶，則操作Ⅰ是分液；可通過(guò)蒸餾的方法把甲苯從有機(jī)相中分離提純。

(2)從反應(yīng)流程可知，無(wú)色液體A是甲苯，白色固體B是苯甲酸；往甲苯中滴入酸性KMnO4溶液，出現(xiàn)的現(xiàn)象是溶液褪色；若往苯甲酸中滴入酸性KMnO4溶液，則無(wú)明顯現(xiàn)象。

(3)由于白色固體B可能是苯甲酸與KCl的混合物，可分離出這兩種物質(zhì)，再通過(guò)滴入稀HNO3和AgNO3溶液檢驗(yàn)Cl－存在，通過(guò)測(cè)定熔點(diǎn)的方法來(lái)證明白色晶體是苯甲酸。

(4)通過(guò)關(guān)系式KOH～C6H5COOH，可計(jì)算苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答案：(1)分液蒸餾

(2)甲苯酸性KMnO4溶液溶液褪色(3)①冷卻結(jié)晶、過(guò)濾②滴入稀HNO3和AgNO3溶液③加熱使其熔化，測(cè)其熔點(diǎn)白色晶體在122.4℃左右完全熔化(4)×100%96%跟蹤訓(xùn)練1．某?；瘜W(xué)小組學(xué)生利用下圖所列裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，并利用產(chǎn)物進(jìn)一步制取FeCl3·6H2O晶體。(圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去)

(1)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________。(2)裝置E中的現(xiàn)象是______________________________________________________。

(3)停止反應(yīng)，待B管冷卻后，取其中的固體，加入過(guò)量稀鹽酸充分反應(yīng)，過(guò)濾。將濾液分成兩份，分別檢驗(yàn)濾液中的金屬陽(yáng)離子。檢驗(yàn)Fe3＋所用試劑為_(kāi)_____________，檢驗(yàn)Fe2＋所用試劑為_(kāi)_______________。

(4)該小組學(xué)生利用上述濾液制取FeCl3·6H2O晶體，設(shè)計(jì)流程如下：濾液

FeCl3

FeCl3·6H2O晶體。①步驟一中通入足量Cl2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________。②步驟二從FeCl3稀溶液中得到FeCl3·6H2O晶體的主要操作如下(均在HCl氣氛中進(jìn)行)：蒸發(fā)、濃縮→冷卻、結(jié)晶→過(guò)濾、洗滌、干燥。在蒸發(fā)皿中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮操作時(shí)，當(dāng)________________________時(shí)，應(yīng)停止加熱。此過(guò)程應(yīng)保持鹽酸過(guò)量的原因________________________________(用離子方程式表示)。解析：(3)由于Fe2＋的存在，因此宜選用SCN－而不選用OH－檢驗(yàn)Fe3＋；檢驗(yàn)Fe2＋宜選用氧化性試劑酸性KMnO4溶液。(4)由于鹽酸是揮發(fā)性酸，因此制備FeCl3·6H2O晶體必須在HCl氣氛中進(jìn)行，否則Fe3＋易水解生成沉淀混在其中。答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(2)黑色粉末變?yōu)榧t色(試管右側(cè)靠近出氣口處有水珠)(3)KSCN溶液酸性KMnO4溶液

(4)①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

②出現(xiàn)少量晶體或晶膜

Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋要點(diǎn)整合考點(diǎn)二探究物質(zhì)的成分或含量通過(guò)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，從而探究物質(zhì)的未知成分，或者探究物質(zhì)的含量。對(duì)于物質(zhì)未知成分的探究，常通過(guò)檢驗(yàn)其所含離子或反應(yīng)的特殊現(xiàn)象驗(yàn)證；對(duì)于物質(zhì)含量的探究，常通過(guò)沉淀法、滴定法等方法測(cè)定。

(2011年廣東高考)某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，欲配制1.0mol·L－1Ba(OH)2溶液，但只找到在空氣中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O試劑(化學(xué)式量：315)。在室溫下配制溶液時(shí)發(fā)現(xiàn)所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在大量未溶物。為探究原因，該同學(xué)查得Ba(OH)2·8H2O在283K、293K和303K時(shí)的溶解度(g/100gH2O)分別為2.5、3.9和5.6。

(1)燒杯中未溶物僅為BaCO3，理由是_________________________________________________________________。(2)假設(shè)試劑由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3組成，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行成分檢驗(yàn)。在表格中寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。(不考慮結(jié)晶水的檢驗(yàn)；室溫時(shí)BaCO3飽和溶液的pH＝9.6)限選試劑及儀器：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH計(jì)、燒杯、試管、帶塞導(dǎo)氣管、滴管。實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢瑁o置，過(guò)濾，得濾液和沉淀步驟2：取適量濾液于試管中，滴入稀硫酸______________________________________步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，____________________________________________________________步驟4：______________________________________

________________________________________________________________________(3)將試劑初步提純后，準(zhǔn)確測(cè)定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。實(shí)驗(yàn)如下：①配制250mL約0.1mol·L－1Ba(OH)2·8H2O溶液：準(zhǔn)確稱取wg試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，______________，將溶液轉(zhuǎn)入____________________，洗滌，定容，搖勻。②滴定：準(zhǔn)確量取25.00mL所配制Ba(OH)2溶液于錐形瓶中，滴加指示劑，將________________(填“0.020”、“0.05”“0.1980”或“1.5”)mol·L－1鹽酸裝入50mL酸式滴定管，滴定至終點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)滴定2次。平均消耗鹽酸VmL。

③計(jì)算Ba(OH)2·8H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝__________(只列出算式，不做運(yùn)算)。(4)室溫下，______(填“能”或“不能”)配制1.0mol·L－1Ba(OH)2溶液。

解析：(1)Ba(OH)2屬于強(qiáng)堿，易吸收空氣中的水蒸氣和CO2形成難溶的BaCO3沉淀，因此長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中時(shí)Ba(OH)2就有可能轉(zhuǎn)化為BaCO3，未變質(zhì)的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液時(shí)能全部溶解。

(2)步驟2中滴加稀硫酸時(shí)，出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明該試劑中有Ba2＋存在；步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，檢驗(yàn)其是否是碳酸鋇，操作為：滴加稀鹽酸，連接帶塞導(dǎo)氣管將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入澄清石灰水中；現(xiàn)象為：澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明該試劑中含有BaCO3；步驟4：取適量步驟1中的濾液于試管中，檢驗(yàn)其中是否含有氫氧化鋇，操作為：取步驟1中的濾液于燒杯中，用pH計(jì)測(cè)定其pH；現(xiàn)象為：pH值明顯大于9.6，說(shuō)明該試劑中含有Ba(OH)2。(3)①由于試樣中含有難溶性的BaCO3，因此加水溶解后要過(guò)濾，且冷卻后再轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中；②根據(jù)鹽酸和氫氧化鋇反應(yīng)的方程式：Ba(OH)2＋2HCl===BaCl2＋2H2O，可知取用鹽酸的體積不多于50mL不少于25mL時(shí)，其溶液的8H2O是3.9g/100gH2O，顯然不可能配制出1.0mol·L－1Ba(OH)2溶液。

出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明該試劑中有Ba2＋存在答案：(1)由于Ba(OH)2·8H2O與空氣中的CO2反應(yīng)，所取試劑大部分已變質(zhì)為BaCO3，未變質(zhì)的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液時(shí)能全部溶解(2)滴加稀鹽酸，連接帶塞導(dǎo)氣管將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入澄清石灰水中澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明該試劑中含有BaCO3取步驟1中的濾液于燒杯中，用pH計(jì)測(cè)定其pHpH值明顯大于9.6，說(shuō)明該試劑中含有Ba(OH)2(3)①攪拌溶解250mL容量瓶中②0.1980③(4)不能跟蹤訓(xùn)練2．Ⅰ.玻璃棒是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器，其作用是用于攪拌、過(guò)濾或轉(zhuǎn)移液體時(shí)引流。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，肯定不需要使用玻璃棒進(jìn)行操作的是_____________(可以多選)。

A．用pH試紙測(cè)定Na2CO3溶液的pHB．從氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣的剩余固體中提取KClC．實(shí)驗(yàn)室用新制的FeSO4溶液和預(yù)處理過(guò)的NaOH溶液制備Fe(OH)2白色沉淀

D．配制一定物質(zhì)的量濃度的氯化鈉溶液

E．取某溶液做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明該溶液中含有鈉元素F．用適量的蔗糖、濃硫酸和水在小燒杯中進(jìn)行濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)G．促使過(guò)飽和的硝酸鉀溶液析出晶體H．用傾析法進(jìn)行分離、洗滌顆粒較大的沉淀Ⅱ.二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。ClO2是一種黃綠色的氣體，易溶于水。實(shí)驗(yàn)室以NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料制備ClO2的流程如右：(1)寫出電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________。(2)除去ClO2中的NH3可選用的試劑是________。A．飽和食鹽水B．堿石灰C．濃硫酸D．水(3)測(cè)定ClO2(如右圖)的過(guò)程如下：在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；將生成的ClO2氣體通過(guò)導(dǎo)管在錐形瓶中被吸收；將玻璃封管中的水封液倒入錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液，用cmol·L－1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(I2＋2S2O===2I－＋S4O)，共用去VmL硫代硫酸鈉溶液。①裝置中玻璃液封管的作用是_______________________________________________________________________。②請(qǐng)寫出上述二氧化氯氣體與碘化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式______________________________________________。③測(cè)得ClO2的質(zhì)量m(ClO2)＝___________________________________________________。(用含c、V的代數(shù)式表示)

解析：Ⅰ.C.實(shí)驗(yàn)室用新制的FeSO4溶液和預(yù)處理過(guò)的NaOH溶液制備Fe(OH)2白色沉淀，只需要膠頭滴管和試管，不用玻璃棒；E.取某溶液做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明該溶液中含有鈉元素，需要鉑絲和酒精燈，無(wú)需玻璃棒。

Ⅱ.(1)反應(yīng)物是NH4Cl和HCl，陰極H＋得到電子轉(zhuǎn)化為氫氣，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，題目已經(jīng)給出產(chǎn)物NCl3，所以化學(xué)方程式是：NH4Cl＋2HCl

3H2↑＋NCl3。

(2)NH3是堿性氣體，用濃硫酸可以除去，ClO2易溶于水，故不能用飽和食鹽水和水，堿石灰不能吸收NH3。

(3)①吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等。②對(duì)于氧化還原反應(yīng)，找出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和反應(yīng)介質(zhì)完成缺項(xiàng)和配平得：2ClO2＋10I－＋8H＋===4H2O＋5I2＋2Cl－。③列出關(guān)系式計(jì)算可得ClO2的質(zhì)量為：m(ClO2)＝6.75cV×10－2g。答案：Ⅰ.CEⅡ.(1)NH4Cl＋2HCl

3H2↑＋NCl3(2)C(3)①吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等②2ClO2＋10I－＋8H＋===4H2O＋5I2＋2Cl－③6.75cV×10－2g

要點(diǎn)整合考點(diǎn)三探究物質(zhì)的性質(zhì)解答探究物質(zhì)性質(zhì)的基本思路如下：

解答此類題的基本流程為：研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)→預(yù)測(cè)可能性質(zhì)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(方法、步驟、儀器、藥品、操作要點(diǎn)、現(xiàn)象及分析、結(jié)論等)→實(shí)施實(shí)驗(yàn)→結(jié)論。

某科研小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時(shí)，利用剛吸收過(guò)少量SO2的NaOH溶液對(duì)其尾氣進(jìn)行吸收處理。

(1)請(qǐng)完成SO2與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO2＋2NaOH===______________。

(2)反應(yīng)Cl2＋Na2SO3＋2NaOH===2NaCl＋Na2SO4＋H2O中的還原劑為_(kāi)_____________。

(3)吸收尾氣一段時(shí)間后，吸收液(強(qiáng)堿性)中肯定存在Cl－、OH－和SO。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子(不考慮空氣中的CO2的影響)。①提出合理假設(shè)：假設(shè)1：只存在SO；假設(shè)2：既不存在SO也不存在ClO－；假設(shè)3：________________________________。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)诒砀裰袑懗鰧?shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑：3mol·L－1H2SO4、1mol·L－1NaOH、0.01mol·L－1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊試液。實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3mol·L－1H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中步驟2：________________________________________________________________________________________________________________________________________________步驟3：________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)NaOH過(guò)量，故生成的是正鹽：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。

(2)S元素的價(jià)態(tài)從＋4→＋6，失去電子表現(xiàn)還原性，故還原劑為Na2SO3。

(3)①由Cl2＋Na2SO3＋2NaOH===2NaCl＋Na2SO4＋H2O這個(gè)反應(yīng)方程式可知，當(dāng)Cl2少量時(shí)，溶液中還可能有SO；當(dāng)Cl2與Na2SO3恰好完全反應(yīng)時(shí)，溶液中既無(wú)SO也無(wú)ClO－；當(dāng)Cl2過(guò)量時(shí)，溶液中可能有ClO－；故假設(shè)3是只存在ClO－。②往試管中滴加1～2滴0.01mol·L－1KMnO4溶液，若溶液褪色，則只存在SO；往試管中滴加1～2滴淀粉-KI溶液，若溶液變藍(lán)色，則只存在ClO－。答案：(1)Na2SO3＋H2O(2)Na2SO3(3)①只存在ClO－②向A試管中滴加1～2滴0.01mol·L－1KMnO4溶液(1)若溶液褪色，則假設(shè)1成立(2)若溶液不褪色，則假設(shè)2或假設(shè)3成立向B試管中滴加1～2滴淀粉-KI溶液(1)若溶液變藍(lán)色，則假設(shè)3成立(2)若溶液不變藍(lán)色，結(jié)合步驟2中的(2)，則假設(shè)2成立跟蹤訓(xùn)練3．為探究Fe(NO3)2等硝酸鹽熱分解產(chǎn)物和產(chǎn)物的性質(zhì)，某化學(xué)小組開(kāi)展如下探究性學(xué)習(xí)：

【查閱資料】金屬活潑性不同，其硝酸鹽分解產(chǎn)物不同。

(1)K→Na等活潑金屬的硝酸鹽分解生成亞硝酸鹽和氧氣。如：2KNO3

2KNO2＋O2↑。(2)Mg→Cu等較活潑金屬的硝酸鹽分解生成氧化物、NO2和O2。如：2Cu(NO3)2

2CuO＋4NO2↑＋O2↑。(3)Hg以后不活潑金屬的硝酸鹽分解生成金屬、NO2和O2。如：2AgNO3

2Ag＋2NO2↑＋O2↑?！緦?shí)驗(yàn)一】探究Fe(NO3)2熱分解固體產(chǎn)物中Fe元素的價(jià)態(tài)。該小組甲同學(xué)將其溶于足量的稀H2SO4得到相應(yīng)兩份溶液，進(jìn)行以下探究實(shí)驗(yàn)。【提出猜想】

猜想一：Fe元素只顯＋2價(jià)；猜想二：Fe元素只顯________價(jià)；猜想三：Fe元素______________。

【實(shí)驗(yàn)操作】①向一份溶液中滴入KSCN溶液；②將酸性KMnO4溶液滴入另一份溶液。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】實(shí)驗(yàn)①____________________________；實(shí)驗(yàn)②________________________。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】猜想二成立，則Fe(NO3)2分解的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。【實(shí)驗(yàn)二】探究Fe(NO3)2熱分解氣體產(chǎn)物的性質(zhì)。小組乙、丙同學(xué)進(jìn)行了如右圖所示的實(shí)驗(yàn)(收集時(shí)操作恰當(dāng)，幾乎沒(méi)有空氣)。實(shí)驗(yàn)步驟：①連接儀器；②檢查裝置氣密性；③取一定質(zhì)量Fe(NO3)2裝于大試管，并重新連接好儀器；④加熱；⑤……(1)乙同學(xué)使用A裝置收集氣體，恰好收集到27mL紅棕色氣體，要從水槽中取出量筒，乙同學(xué)的正確操作方法是___________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)用帶火星木條檢驗(yàn)量筒內(nèi)氣體時(shí)，發(fā)現(xiàn)木條燃燒，下列判斷中正確的是________。a．氣體中只有NO2b