探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路

高考中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路

——以SO2與可溶性鋇鹽反應(yīng)為例2024屆高三化學(xué)

一輪復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)通過(guò)分析探討SO2與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)生成白色BaSO3沉淀的實(shí)驗(yàn)方案，能夠逐步體會(huì)和構(gòu)建“提出問(wèn)題——猜想與假設(shè)——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案——實(shí)施實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)——得出結(jié)論”科學(xué)探究的一般思路，在存在多因素影響的情況下學(xué)會(huì)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)和控制變量的思想排除干擾因素，學(xué)會(huì)從多角度尋找反應(yīng)證據(jù)和將“隱性”反應(yīng)證據(jù)“顯性”化。任務(wù)一

探究實(shí)驗(yàn)在高考中應(yīng)用任務(wù)二

SO2與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)任務(wù)三

化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路（2015年安徽）某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1mol·L－1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀，為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組提出了如下假設(shè)：

假設(shè)一：溶液中的NO3-

假設(shè)二：溶液中溶解的O2(1)驗(yàn)證假設(shè)一

該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一。請(qǐng)?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚?xiě)相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

實(shí)驗(yàn)1：在盛有不含O2的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體________

實(shí)驗(yàn)2：在盛有不含O2的25mL0.1mol·L－1Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體________假設(shè)一成立任務(wù)一

探究實(shí)驗(yàn)在高考中應(yīng)用提出問(wèn)題猜想與假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案無(wú)明顯現(xiàn)象有白色沉淀實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是______________________；V1時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)__________________________(3)驗(yàn)證假設(shè)二請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)二，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測(cè)得上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中溶液pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖。(4)若假設(shè)二成立，請(qǐng)預(yù)測(cè)：在相同條件下，分別用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計(jì))，充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者_(dá)_______(填“大于”或“小于”)后者，理由是________SO2溶于水生成H2SO33SO2＋2NO3-＋2H2O==3SO42-＋2NO↑＋4H＋實(shí)驗(yàn)1：作為參照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25mL0.1mo1·L－1BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設(shè)二成立，否則不成立。小于反應(yīng)的離子方程式表明，足量的O2和NO分別氧化相同的H2SO3，生成H＋的物質(zhì)的量前者多于后者

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)得出結(jié)論提出問(wèn)題：SO2與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)生成白色BaSO3沉淀BaCl2/Ba(NO3)2猜想與假設(shè)：SO2與BaCl2、Ba(NO3)2反應(yīng)均不能生成白色BaSO3沉淀，但SO2與Ba(NO3)2反應(yīng)可能會(huì)生成白色BaSO4沉淀。

×任務(wù)二

SO2與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)活動(dòng)1第一輪探究實(shí)驗(yàn)

提出問(wèn)題：SO2與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)生成白色BaSO3沉淀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案BaCl2/Ba(NO3)2猜想與假設(shè)：SO2與BaCl2、Ba(NO3)2反應(yīng)均不能生成白色BaSO3沉淀，但SO2與Ba(NO3)2反應(yīng)可能會(huì)生成白色BaSO4沉淀。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：SO2Ba(NO3)2溶液SO2BaCl2溶液實(shí)施實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)實(shí)施實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)均出現(xiàn)了不溶于稀鹽酸的白色BaSO4沉淀實(shí)施實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)提出新問(wèn)題：

氯化鋇溶液中為什么會(huì)產(chǎn)生BaSO4沉淀？

猜想與假設(shè)：氯化鋇溶液中可能是空氣中的氧氣參與了反應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)無(wú)白色沉淀有白色沉淀活動(dòng)2第二輪探究實(shí)驗(yàn)提出新問(wèn)題：

SO2通入Ba(NO3)2溶液時(shí)產(chǎn)生的白色沉淀，溶液中的氧氣和硝酸根離子是否都起到了氧化劑的作用?猜想與假設(shè)：在該條件下NO3--和O2都有氧化作用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：如何控制單一變量？排除硝酸根干擾排除氧氣的干擾進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)均有白色沉淀活動(dòng)3第三輪探究實(shí)驗(yàn)SO2BaCl2溶液(有氧）SO2Ba(NO3)2溶液（無(wú)氧）基于反應(yīng)原理選擇實(shí)驗(yàn)證據(jù)沉淀或氣體生成顏色變化溫度變化壓強(qiáng)變化pH變化電導(dǎo)率變化

SO2通入Ba(NO3)2溶液時(shí)產(chǎn)生的白色沉淀，溶液中的氧氣和硝酸根離子都起到了氧化劑的作用，在該條件下下，誰(shuí)的氧化作用更強(qiáng)?顯性證據(jù)隱性證據(jù)顯性化實(shí)施實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)無(wú)氧有氧無(wú)氧有氧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)將SO2分別通入到無(wú)氧和有氧、濃度均為0.1mol/L的BaCl2溶液和Ba(NO3)2溶液中，實(shí)驗(yàn)記錄如下。

由b和c曲線分析：有氧BaCl2溶液對(duì)應(yīng)的pH曲線下降趨勢(shì)大于無(wú)氧Ba(NO3)2溶液對(duì)應(yīng)的pH曲線，且變化速率更快，表明在該條件下，氧氣的氧化作用強(qiáng)于硝酸根離子。序號(hào)現(xiàn)象pH變化a無(wú)白色沉淀pH輕微減小b有白色沉淀pH減小1c有白色沉淀pH減小2.3d有白色沉淀且比b多pH減小2.5(2023湖北)學(xué)習(xí)小組探究了銅的氧化過(guò)程及銅的氧化物的組成?；卮鹣铝袉?wèn)題：（2）銅與過(guò)量H2O2反應(yīng)的探究如下：實(shí)驗(yàn)②中Cu溶解的離子方程式為_(kāi)____________________；產(chǎn)生的氣體為_(kāi)____。比較實(shí)驗(yàn)①和②，從氧化還原角度說(shuō)明H+的作用___________________________。（3）用足量NaOH處理實(shí)驗(yàn)②新制的溶液得到沉淀X，元素分子表面X為銅的氧化物，提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱，mgX完全分解為ng黑色氧化物Y，已知n/m=5/6。X的化學(xué)式為_(kāi)_____。（4）取含X粗品0.0500g（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）與過(guò)量的酸性KI完全反應(yīng)后，調(diào)節(jié)溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.1000mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定重點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00mL。（已知：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）標(biāo)志滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________；粗品中x的相對(duì)含量為_(kāi)_________。Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2OO2H+加強(qiáng)H2O2的氧化能力CuO2藍(lán)色褪去96%定性與定量分析控制變量排除干擾氣體沉淀溫度pH壓強(qiáng)顏色提出問(wèn)題猜想與假設(shè)實(shí)施實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案得出結(jié)論顯性證據(jù)隱性證據(jù)顯性化二次探究對(duì)比實(shí)驗(yàn)定性定量任務(wù)三

化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路任務(wù)四

學(xué)以致用（2019年北京）化學(xué)小組實(shí)驗(yàn)探究SO2與AgNO3溶液的反應(yīng)。（2）對(duì)體系中有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)分析得出：沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。（資料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3難溶于水）實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證B的成分（1）實(shí)驗(yàn)一：用如下裝置（夾持、加熱儀器略）制備SO2，將足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反應(yīng)，得到無(wú)色溶液A和白色沉淀B。①寫(xiě)出Ag2SO3溶于氨水的離子方程式：__________。（3）根據(jù)沉淀F的存在，推測(cè)的SO42—產(chǎn)生有兩個(gè)途徑：途徑1：實(shí)驗(yàn)一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，隨沉淀B進(jìn)入D。途徑2：實(shí)驗(yàn)二中，被氧化為進(jìn)入D。實(shí)驗(yàn)三：探究SO42—的產(chǎn)生途徑①向溶液A中滴入過(guò)量鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中含有________：取上層清液繼續(xù)滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀，可判斷B中不含Ag2SO4。做出判斷的理由：_______。②實(shí)驗(yàn)三的結(jié)論：__________。（4）實(shí)驗(yàn)一中SO2與AgNO3溶液反應(yīng)的離子方程式是_________________。（5）根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)分析，SO2與AgNO3溶液應(yīng)該可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

將實(shí)驗(yàn)一所得混合物放置一段時(shí)間，有Ag和SO42—生成。（6）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論：__________________。謝謝聆聽(tīng)祝同學(xué)們心想事成，考上理想的大學(xué)(2023廣東)化學(xué)反應(yīng)常伴隨熱效應(yīng)。某些反應(yīng)(如中和反應(yīng))的熱量變化，其數(shù)值Q可通過(guò)量熱裝置測(cè)量反應(yīng)前后體系溫度變化，用公式Q＝cρV總?ΔT計(jì)算獲得(4)乙同學(xué)也借鑒(2)的方法，測(cè)量反應(yīng)A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=3FeSO4(aq)的焓變查閱資料：配制Fe2(SO4)3溶液時(shí)需加入酸。加酸的目的是___________________提出猜想：Fe粉與Fe2(SO4)3溶液混合，在反應(yīng)A進(jìn)行的過(guò)程中，可能存在Fe粉和酸的反應(yīng)驗(yàn)證猜想：用試紙測(cè)得Fe2(SO4)3溶液的不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液顏色變淺的同時(shí)有氣泡冒出，說(shuō)明存在反應(yīng)A和_________________