第四講化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題探究性實(shí)驗(yàn)試題解題方法和思路

探究性實(shí)驗(yàn)試題解題方法和思路化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為根底的學(xué)科，所以有化學(xué)實(shí)驗(yàn)即科學(xué)探究之說(shuō)法?？v觀近幾年高考，主要以考察探究性實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)為主。這些探究性和制備性實(shí)驗(yàn)的試題，綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，要求考生必須冷靜的審題，聯(lián)系所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能正確作答。

命題規(guī)律：

一、探究性實(shí)驗(yàn)的一般思路1、準(zhǔn)確地把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、利用已學(xué)知識(shí)，分析如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的-－實(shí)驗(yàn)原理3、結(jié)合實(shí)驗(yàn)材料，初步確定設(shè)計(jì)對(duì)策－－實(shí)驗(yàn)方案二、探究性實(shí)驗(yàn)的題目分布探究性實(shí)驗(yàn)的題型一般分為三局部：第一局部是根底題型，一般是判斷反響產(chǎn)物、判斷氧化劑復(fù)原劑、判斷結(jié)論是否正確等，題目容易，屬于必得分局部。如2010年廣東高考題第33題：〔16分〕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溶液反響的化學(xué)方程式：SO2+2NaOH=________________。〔2〕反響Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的復(fù)原劑為_(kāi)_______________。第二局部為提高題型，一般是推斷產(chǎn)物的成分，提出對(duì)產(chǎn)物成分的假設(shè)，題目有一定難度，但題目一般會(huì)先做出1-2個(gè)假設(shè)例子，只要理解了題目的意圖，也比較容易得分。對(duì)于提出假設(shè)通常有兩種類型：第一種是提出三個(gè)假設(shè)：假設(shè)1、××存在；假設(shè)2、××存在；假設(shè)3、××和××都存在或都不存在〔判斷依據(jù)在于兩者能否反響〕；第二種類型是有三個(gè)以上的假設(shè)：假設(shè)1、××存在；假設(shè)2、××存在；假設(shè)3、××存在；假設(shè)4、××存在……最后一般僅要求驗(yàn)證某個(gè)假設(shè)。這就要求我們認(rèn)真審題，根據(jù)要求驗(yàn)證的假設(shè)來(lái)設(shè)計(jì)鑒定實(shí)驗(yàn)。如2010年廣東高考題第33題：〔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SO42-。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〔不考慮空氣的CO2的影響〕。①提出合理假設(shè)。假設(shè)1：只存在SO32-；假設(shè)2：既不存在SO32-也不存在ClO-；假設(shè)3：_____________。第三局部是拓展題型，一般是結(jié)合所給的實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下四個(gè)原那么：一、科學(xué)性原那么；二、對(duì)照性原那么；三、等量性原那么；四、控制變量原那么?！?〕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SO42-。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〔不考慮空氣的CO2的影響〕。①提出合理假設(shè)。假設(shè)1：只存在SO32-；假設(shè)2：既不存在SO32-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)诖痤}卡上寫(xiě)出實(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/LH2SO4、1moL/LNaOH、0.01mol/LKMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊試液。實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3moL/LH2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中．無(wú)步驟2：步驟3：向A試管中滴加1~2滴0.01mol/LKMnO4溶液

〔1〕假設(shè)溶液褪色，那么假設(shè)1成立；〔2〕假設(shè)溶液不褪色，那么假設(shè)2或3成立。向B試管中滴加1~2滴淀粉-KI溶液

〔1〕假設(shè)溶液變藍(lán)色，那么假設(shè)3成立〔2〕假設(shè)溶液不變藍(lán)色，結(jié)合步驟2中的〔2〕，那么假設(shè)2成立。原理正確，步驟簡(jiǎn)捷條件適宜，操作簡(jiǎn)單原料豐富，價(jià)格低廉轉(zhuǎn)化率高，減少污染三設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的要求1、取適量的物質(zhì)〔藥品〕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)〔操作〕如果有現(xiàn)象，那么得出〔結(jié)論〕2、〔對(duì)另一種情況設(shè)計(jì)判斷〕另取等量的物質(zhì)〔藥品〕進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)〔操作〕如果有〔現(xiàn)象〕，那么得出〔結(jié)論〕。四、答題模式規(guī)范書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方法發(fā)生裝置除雜裝置性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置〔收集裝置〕尾氣吸收裝置生成……產(chǎn)生……制取……除去〔吸收〕……防止……干擾〔影響〕除去……中的雜質(zhì)，以免影響測(cè)量結(jié)果與……反響驗(yàn)證……說(shuō)明……比較……吸收……防止……的污染〔影響〕規(guī)范書(shū)寫(xiě)各裝置用途1、顏色由…變成…2、液面上升或下降〔形成液面差〕3、溶液變混濁4、生成〔產(chǎn)生〕…沉淀5、溶液發(fā)生倒吸6、產(chǎn)生大量氣泡7、有氣體從溶液中逸出8有液體溢出要求：1、全面2、準(zhǔn)確全面海（溶液）陸（固體）空（氣體）1、固體外表產(chǎn)生大量氣泡2、固體逐漸溶解3、固體體積逐漸變小(變細(xì)〕4、顏色由…變成…1、生成…色〔味)氣體2、氣體由…色變成…色3、先變…后…〔加深、變淺、褪色〕3、有時(shí)需要指明何處規(guī)范書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象答題思路：1、這樣做有什么好處2、不這樣做有什么影響“害處〞：如果〔不這樣〕……那么會(huì)〔怎樣〕好處：1、直接作用2、根本目的規(guī)范書(shū)寫(xiě)操作目的、原因、理由例1、(08廣東)某種催化劑為鐵的氧化物?；瘜W(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室對(duì)該催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)進(jìn)行探究：將適量稀硝酸參加少許樣品中，加熱溶解；取少許溶液，滴加KSCN溶液后出現(xiàn)紅色。一位同學(xué)由此得出該催化劑中鐵元素價(jià)態(tài)為+3的結(jié)論。〔1〕請(qǐng)指出該結(jié)論是否合理并說(shuō)明理由

?！?〕請(qǐng)完成對(duì)鐵元素價(jià)態(tài)的探究：限選實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾：3mol·L-1H2SO4/3％H2O2、6mol·L-1HNO3/0.01mol·L-1KmnO4、NaOH稀溶液、0.1mol·L-1Kl、20％KSCN、蒸餾水。①提出合理假設(shè)假設(shè)1：；假設(shè)2：；假設(shè)3。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明你的假設(shè)③實(shí)驗(yàn)過(guò)程：根據(jù)②的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

評(píng)價(jià)假設(shè)現(xiàn)象和結(jié)論假設(shè)1：催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)為+3價(jià)。假設(shè)2：催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)為+2價(jià)。假設(shè)3：催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)既有+3價(jià)也有+2價(jià)。實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論步驟1步驟2步驟3：實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論步驟1：用滴管量取一定量的3mol·L-1H2SO4于試管中，加熱煮沸數(shù)分鐘以除去其中溶解的氧，再加入少許樣品于試管中，加熱溶解；溶液呈黃綠色，說(shuō)明溶液中含F(xiàn)e2+或Fe3+

步驟2：取少量步驟1的溶液，滴加酸性KMnO4溶液。若KMnO4溶液的紫紅色褪去，則說(shuō)明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)含+2價(jià)；若不褪色，則說(shuō)明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)不含+2價(jià)。步驟3：另取少量步驟1的溶液，滴加KSCN溶液。若溶液變?yōu)檠t色，則說(shuō)明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)含+3價(jià)；若溶液無(wú)明顯變化，則說(shuō)明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)不含+3價(jià)。

練習(xí)1、某白色粉末可能含有K2SO4、NH4Cl、NaCl。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理實(shí)驗(yàn)探究該白色粉末的組成。限選實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、藥匙、酒精燈、火柴、試管夾、鑷子；紅色石蕊試紙、1mol·L－1硫酸、1mol·L－1硝酸、1mol·L－1鹽酸、BaCl2溶液、2mol·L－1NaOH溶液、Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液、蒸餾水。完成以下實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程：〔1〕提出假設(shè)：根據(jù)題意，該白色粉末的組成有____種可能的情況〔2〕設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案基于該粉末中上述三種鹽均存在這一假設(shè)，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案〔不要作答〕。7〔3〕根據(jù)②的實(shí)驗(yàn)方案(K2SO4、NH4Cl、NaCl均存在)，表達(dá)實(shí)驗(yàn)操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。實(shí)驗(yàn)步聚實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論第一步第二步第三步第四步用藥匙取少量白色粉末于試管A底部，點(diǎn)燃酒精燈，充分加熱試管。白色粉末減少，有白煙生成，試管上部有白色固體凝結(jié)，說(shuō)明原白色粉末含有NH4Cl。

用藥匙取少量試管A中的殘留固體于試管B中，滴加適量蒸餾水，振蕩。

向試管B中滴加過(guò)量的Ba(NO3)2溶液和1mol·L－1硝酸，充分振蕩后靜置。有白色沉淀生成，證明原白色粉末含有K2SO4。

有白色沉淀生成，證明原白色粉末含有NaCl取試管B中上層清液少量于試管C中，滴加AgNO3溶液和1mol·L－1硝酸

固體溶解得無(wú)色溶液。[練習(xí)2]某學(xué)生按圖示方向?qū)裝置與下面所示裝置相連，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫助完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告?！惨弧硨?shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯胯F與濃硫酸的反響〔二〕實(shí)驗(yàn)藥品：鐵釘、濃硫酸、酸性高錳酸鉀溶液、品紅溶液、氧化銅、硫酸銅溶液〔三〕實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①連接好裝置并檢查氣密性②將鐵釘加入到燒瓶中，在向其中滴加濃硫酸未見(jiàn)明顯現(xiàn)象③先點(diǎn)燃A再點(diǎn)燃G處酒精燈片刻后燒瓶中溶液有顏色變化，并有氣泡產(chǎn)生鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生鈍化鐵外表的氧化物被破壞并發(fā)生反響，溶液有Fe3+生成，并伴隨有SO2氣體產(chǎn)生。〔四〕問(wèn)題探究：該學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到D裝置中溶液顏色逐漸變淺，E裝置中溶液顏色未見(jiàn)明顯變化，再過(guò)一段時(shí)間后，G裝置中氧化銅粉末由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，氣球H逐漸鼓起，此時(shí)E裝置中溶液顏色仍未明顯變化。⑴G裝置中氧化銅由黑變紅，請(qǐng)結(jié)合化學(xué)方程式說(shuō)明原因是_____________。⑵為證明鐵釘與濃硫酸在不加熱時(shí)是否發(fā)生反響，可采用的方法是______________。取兩根無(wú)銹鐵釘，一根放置在冷的濃硫酸浸泡一段時(shí)間后，一根不做任何處理；然后將兩根鐵釘分別置于等濃度的硫酸銅溶液中，觀察鐵釘外表是否有紅色物質(zhì)析出：假設(shè)在冷的濃硫酸中浸泡過(guò)的鐵釘上沒(méi)有紅色物質(zhì)析出，那么說(shuō)明在不加熱時(shí)，鐵釘與濃硫酸發(fā)生反響，否那么鐵釘與濃硫酸不發(fā)生反響。比照實(shí)驗(yàn)：練習(xí)3：紅色的氧化亞銅Cu2O在酸性溶液中發(fā)生自身氧化復(fù)原反響生成Cu2+和Cu，而Cu2O在空氣中灼燒可以生成CuO。某興趣小組對(duì)乙醛與新制的氫氧化銅共熱生成紅色Cu2O沉淀提出質(zhì)疑，認(rèn)為紅色沉淀還可能為Cu2O和Cu的混合物，為了驗(yàn)證上述猜測(cè)，他們?cè)O(shè)計(jì)如下方案：方案甲 取該紅色沉淀溶于稀硫酸中，觀察是否有殘?jiān)?方案乙 取該紅色沉淀溶于稀硝酸中，觀察溶液顏色。 方案丙稱取紅色沉淀ag，在空氣中充分灼燒至完全變成bg黑色的CuO，，比較a和b的關(guān)系。 〔1〕請(qǐng)問(wèn)方案甲是否合理？答：。理由是：，有關(guān)的化學(xué)反響方程式是：?！?〕如果紅色沉淀是Cu2O和Cu的混合物，按方案乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)出可能發(fā)生反響的化學(xué)方程式。不合理因?yàn)镃u2O與稀硫酸反響會(huì)生成不溶的Cu而出現(xiàn)殘?jiān)麮u2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O3Cu2O+14HNO3=6Cu(NO3)2+7H2O+2NO↑3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O〔3〕上述三個(gè)方案中，你認(rèn)為最合理的是，實(shí)施該實(shí)驗(yàn)方案能說(shuō)明紅色沉淀僅是Cu2O的依據(jù)是。〔4〕小李同學(xué)針對(duì)上述質(zhì)疑，提出新的實(shí)驗(yàn)方案并組裝出如以下圖實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后紅色樣品質(zhì)量進(jìn)行比較驗(yàn)證上述猜測(cè)。進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)，稱量裝有紅色樣品的雙通管并連接各儀器之后，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作順序是〔填寫(xiě)數(shù)字序號(hào)〕①開(kāi)通閥門(mén)K②點(diǎn)燃B處酒精燈③檢驗(yàn)C出口處氫氣的純度④在C處點(diǎn)燃或接貯氣囊a:b=9:10①③④②丙某混合金屬粉末，除鋁外還含有鐵、銅中的一種或兩種，所含金屬的量都在5%以上。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理實(shí)驗(yàn)探究該混合金屬粉末中鐵、銅元素的存在。僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、藥匙；1mo