第5講綜合探究題的解題方法

1、第5講 綜合探究題的解題方法【知能整合】2008年考試說明要求新髙考試題重在考查能力立意，著重考查考牛:的發(fā)展?jié)摿Α＜础安?僅考查學生已經(jīng)學會了什么，而是關注學生將來能學會什么”，試題中信息題、科學探究題的 比重將增大。綜合探究試題主要從“理解化學科學、形成信息素養(yǎng)、學會實驗探究、解決化學 問題"四個方而進行要求。具體內(nèi)容如下：能力一：理解化學科學的能力(1) 了解化學科學發(fā)展的主要線索，形成化學科學的基本觀念，理解化學核心概念和基本 原理，理解化學變化的基本規(guī)律。(2) 能綜合運用所學化學知識和化學科學方法，對生產(chǎn)生活中與化學相關的簡單問題進行 解釋，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論

2、。(3) 認識化學及相關科學重大成果對人類社會發(fā)展的作用，初步形成科學、技術、社會、 環(huán)境z間和諧、可持續(xù)發(fā)展的科學發(fā)展觀。能力二：形成信息素養(yǎng)的能力(1) 能夠通過對實際事物、實驗現(xiàn)象、模型、圖形、圖表等的觀察，以及對自然界、生產(chǎn)、 生活和科學實驗中化學現(xiàn)象的觀察，獲取有關的感性知識和印象，并運用分析、比較、概括、 歸納等方法對所獲取的信息進行初步加工和應用的能力。(2) 能夠敏捷、準確地獲取試題所給的相關信息，并與已有知識整合，在分析評價的基礎上 應用新信息的能力。能力三：學會實驗探究的能力(1) 了解并初步實踐化學實驗研究的-般過程，掌握化學實驗的基本方法和技能。(2) 具冇較強的問題意

3、識，能夠在給定情境中通過分析、判斷提出冇探究價值的化學問題的 能力。(3) 能設計解決簡單化學問題的探究方案，能運用觀察、實驗、閱讀資料等多種手段收集證 據(jù)，能運用比較、分類、歸納、概括等方法形成探究結(jié)論。(4) 能對探究方案、探究結(jié)論等進行分析和評價，能準確地表述探究結(jié)果，并應用探究結(jié)果 解決相關問題。能力四：解決化學問題(1) 能夠?qū)⑴c化學相關的實際問題分解，綜合運用相關知識和科學方法，解決生產(chǎn)、生活實 際和科學研究中的簡單化學問題的能力。(2) 能用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達化學問題解決的過程和成果，并做 出解釋的能力。【典型例析】 例1：工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)

4、生的尾氣除了含有n2、02外，還含有s02、微量的 s03和酸霧。為了保護環(huán)境，同時提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，應盡可能將尾氣中的so2 轉(zhuǎn)化為有用的副產(chǎn)品。請按要求回答下列問題：(1) 將尾氣通入氨水屮，能發(fā)牛多個反應，寫出其中可能發(fā)牛的兩個氧化還原反應的化學方程式：、0(2) 在尾氣與氨水反應所得到的高濃度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氫錢，此時溶液的溫度會白行降低，并析出晶體。導致溶液溫度降低的原因可能是；析出的晶體可用于造紙工業(yè)，也可用于照相用顯影液的生產(chǎn)。已知該結(jié)晶水合物的相對分子質(zhì)量為134,則 其化學式為。生產(chǎn)中往往需要向溶液中加入適量的對苯二酚或?qū)Ρ蕉返任镔|(zhì)，其目的是0(3

5、) 能用于測定硫酸尾氣中so?含量的是。(填字母)a. naoh溶液、酚駄試液b. kmno4溶液、稀h2so4c.碘水、淀粉溶液d.氨水、酚瞅試液變式訓練：工業(yè)上制取鎂冇一次電解法和二次電解法，一次電解法：鐵鍋中熔有mgcl2和kc1,石墨為 陽極，鐵鍋為陰極。在700°c卜電解，牛成的鎂(熔點為647°c)浮在電解質(zhì)表面，電解是在 惰性氣氛保護下進行的。(1) 為什么要在惰性氣氛下電解？ 。(2) 電解時電解效率不高的原因何在？ o(3) 二次電解法：電解質(zhì)同上，石墨為陽極，鉛為陰極沉于電解槽底。電解得鉛鎂合金，取出冷卻后，以它為陽極進行第二次電解，電解質(zhì)仍為mgcb和

6、kc1,以鎂為陰極，在低于650°c 的條件下電解，在陰極得到鎂。與一次電解相比，電解效率明顯提高，原因何在？ o例2： cuo可用作顏料、玻璃懶光劑、合成催化劑等?；卮鹣铝袃雨Pcuo的制備和性質(zhì)的相 關問題。i. cuo的制備：以下是用銅粉氧化法主產(chǎn)cuo的流程圖：(1) 寫出溶解過程111的離子方程式o(2) 1 : 1的h2so4是用1體積98% h2so4與1體積水混合而成。配制該硫酸溶液所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除玻璃棒外，還需要、o己知氧化亞銅(cu20)與稀h2so4反應有cuso4和cu住成。假設焙燒后固體只含銅的氧化物，為檢驗該固體的成分，下列實驗設計合理的是(選填序號)。

7、a. 加入稀h2so4,若溶液呈現(xiàn)藍色，說明固體中一定有cuob. 加入稀h2so4,若有紅色沉淀物，說明固體中一定冇cu2oc. 加入稀hno3,若有無色氣休(隨即變成紅棕色)產(chǎn)住，說明固體中有cu2。d. 加入稀hno3,若全部溶解，說明固體中沒有cu2oii. cuo的性質(zhì)探究：興趣小組的同學通過剛制備的純凈的cuo,探究60對氯酸鉀分解的催化作用，并與mn02相比較，研究具催化能力。部分實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗編號/n(kc103)/g加(mno2)/g/n(cuo)/g回收催化劑質(zhì)量/g0.6000a0.20000.1950bc0.1900回答下列問題：(1) 上表中 a=g, b=g,

8、c=go實驗的n的是(3) 本實驗中為了比較cuo和mn02對氯酸鉀分解的催化能力，還需測量的數(shù)據(jù)是:(4) 實驗中為了更準確地說明cuo和mno?對氯酸鉀分解的催化能力，述應保持反應的溫度相 同，如果該實驗是在你校的實驗室進行，你將如何操作以保證反應溫度相同 從反應殘超物中回收催化劑，并稱量其質(zhì)量，冃的是 變式訓練：苯甲醛在醫(yī)藥、染料、香料等行業(yè)有著廣泛的應川。實驗室通過卜圖所示的流程由甲苯氧化 制備苯屮醛。(nh4)2so4 溶液 nh4hco3 溶液試回答卜列問題:己知甲苯和苯甲醛的沸點分別為110.6°c和179.tc, mncos在水中難溶，實驗中分離甲苯 和苯卬醛采用的操

9、作i是:分離(nh4)2so4和mnco3采用的操作ii是o反應i所發(fā)生的主要化學反應的方程式對表示為實驗小反應ii應加入稍過量的nh4hc03溶液，其口的是o實驗中發(fā)現(xiàn)，甲苯轉(zhuǎn)化為苯甲醛的轉(zhuǎn)化率不可能達到100%,其可能的原因 是o(5) 該工藝流程最人的優(yōu)點是盡可能的實現(xiàn)原料的循壞使丿ij和副產(chǎn)物的綜合利川，該工藝體現(xiàn) 的基本思想是-【當堂反饋】1. 紅磯(重鋸酸鈉ngo?)是一種非常重要的工業(yè)產(chǎn)品;工業(yè)上生產(chǎn)紅磯的工藝流程如下: 餡鐵礦(可視為feo cr2o3>述含有a12o3> sio?)與純堿、石灰石混合后通過空氣焙燒(使鈕 轉(zhuǎn)化為+6價化合物)焙燒產(chǎn)物加水后，并川硫酸

10、調(diào)成中性溶液過濾、濾液加硫酸酸化、濃縮、 結(jié)晶成紅磯。(1) 完成下列化學方程式:sioz+c acosabos+nazcos(2) 配平下列反應方程式，填上系數(shù)： feo cr2o3+na2co3+02 na2cro4+fe2o3+co2(3) 用水浸取焙燒產(chǎn)物,并用硫酸調(diào)成中性的冃的是，并寫出有關的離子方程式o2. 已知常溫卜：mg(ohb在其飽和溶液中的物質(zhì)的量濃度為1.65xl0_4mol- l_1, ag?o的溶解度 是目1.6x10-3 g/100gh20,通過計算判斷:(1) 將足量mgo和ag2o分別放入水中,其水溶液能否使酚猷變紅?(已知lg 33=0.5, 1 g 1.4=

11、0.2) o取mgso4稀溶液，加入適® nahco3稀溶液，并使nahco3與mgsoq的物質(zhì)的量z比為2 : 1,試回答： 經(jīng)檢測，該溶液的ph=7.5,具原因是o 在混合液中滴入酚瞅，然后在水浴中加熱至約60°c,其現(xiàn)象是，離子方程式是o待充分反應后，再升高溫度在沸水浴中加熱，其現(xiàn)彖是 ，化學方程式是o【課后鞏固】1 .國家環(huán)?？偩帧?006年環(huán)境監(jiān)測公報”指出，減少so?的排放和?；顝U水的處理是我國“十 一五"期間環(huán)境保護的主要任務。請回答下列問題：(1)so2的排放是造成酸雨的主要因素。某地區(qū)酸雨ph隨時間的變化如下圖所示。請川化學方 程式表示該地區(qū)酸雨

12、ph隨時間增加而減小的原因o(2) 新型氨法煙氣脫硫技術采用氨吸收煙氣中so?生成亞硫酸鞍和亞硫酸氫鞍，再用一定量的磷酸進行反應，在反應回收so?后的混合物中通入適量的氨氣得到一種產(chǎn)品。該技術的優(yōu)點 是。(3) 為進一步減少so?的污染并變廢為寶，人們止在探索用co還原so?得到單質(zhì)硫的方法來 除去so2o該方法涉及到的化學反應為：so2+2co = 2co2 +丄s、co+丄s= cos、xx32cos + so2 = 2co2+-sy o其屮cos分子的空間構(gòu)型為。x(4) 生活污水中含人量細小的懸浮物，可加入某些物質(zhì)使之聚集成較大的顆粒而沉淀。請你舉-種常見的能使生活污水中懸浮物聚沉的物

13、質(zhì)，其化學式為o若?；钗鬯泻罅康牡衔?，通常用生物膜脫氮工藝進行處理：首先在消化細菌的作用下將nh/氧 化為no3一： nh4+ + 202 = nos_ + 2h+ + h2o,然后加入甲醉，no3一和甲醉轉(zhuǎn)化為兩種無毒 氣體。請寫出加入甲醇后反應的離子方程式。2.氯氣是很重要的工業(yè)原料，很多化學物質(zhì)成分屮均含有氯，如飲用水消毒常川的消毒劑； 三氯化磷是無色液體，是重要的化工原料，可用來制造許多磷的化合物，如敵百蟲等多種農(nóng) 藥?？茖W家舍勒在化學上的另一個重要的貢獻是發(fā)現(xiàn)了氯氣。一般情況下，在實驗室中常用 較強的氧化劑氧化鹽酸制氯氣。寫出用pbo?和濃鹽酸反應制備氯氣時的化學方程式o鉛元

14、素在元素周期表中位置是；已知pbo2是一種兩性氧化物，試寫出pbo2和naoh濃溶液反應時的離子方程式o(2) 現(xiàn)用漂粉精和濃鹽酸反應制備氯氣。將足量漂粉精投入濃鹽酸中。反應中涉及到的化學方程式可能有、,(3) 磷在氯氣中燃燒可生成無色液體pc13和淡黃色晶體pc15, pc13還可繼續(xù)與cl2作用牛成 pc15, pc13 和 pc15 均町與水反應：pc13+3h2o=h3po3+3hc1, pc15+h2o=poc13+2hc1, pc15+4h20=h3p04+5hc1o pc15 受熱町分解：pcl5pcl3+cl2o 將紅磷(p)與6按規(guī)定2:5物質(zhì)的量之比放在密閉容器屮，加熱至5

15、00°c發(fā)牛反應，所得產(chǎn)物主要是; 已知pch分了為三角錐形結(jié)構(gòu)，鍵角為100°, h3po3與足量naoh溶液作用的產(chǎn)物是na2hpo3,則在下列物質(zhì)的分子屮各原子的最外層均達到了八個電子結(jié)構(gòu)的是a. pci3 b. pc15 c. na2hpo3 d. na3po41 已知pc"分了為三角雙錐結(jié)構(gòu)的非極性分了，則pci3f2冇種同分異構(gòu)體。 水在液態(tài)時存在出0+和oh',液氨中存在少許nhj和nh2', pci5 在一定條件下也存在類似水和氨的解離方式，其中一種離了呈四面體結(jié)構(gòu)。則兩種離子分別是和3. 碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末，無臭無味，酸性條

16、件下碘酸鉀是一種較強的氧化劑，與氫碘 酸、二氧化硫等還原性物質(zhì)作川，被還原為單質(zhì)碘，在堿性介質(zhì)中，碘酸鉀能被氯氣、次氯 酸鹽等氧化為高碘酸鉀。碘酸鉀在常溫下穩(wěn)定，加熱至560°c開始分解。工業(yè)牛產(chǎn)碘酸鉀的流程如下，在反應器中發(fā)生反應的化學方程式為：612+11 kc1o3+3h2o=6kh(io3)2+5kc1+3c12(1)步驟反應器發(fā)生的反應屮，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為;步驟中，用硝酸而不用hi,其原因可能是步驟要保持溶液微沸1小時以完全排出氯氣，排出氯氣的原因為 參照卜-表碘酸鉀的溶解度，步驟11得到碘酸鉀晶體，你建議的方法是溫度/°c01020406080ki03g/100g

17、 水4.606.27&0812.61&324.84. “關注民生”和“科學發(fā)展”是“十七大”報告的主題z，環(huán)境問題與“民生”和“科學發(fā)展”密切 相關。世界環(huán)保組織2006年度報告指出，在所有衡量地球健康狀況的指標中，人類僅成功地 扭轉(zhuǎn)了一項指標的惡化大氣中氯氟桂減少，而c、s、n氧化物的排放冇增無減，水資源 的緊缺和污染加劇。保證經(jīng)濟走可持續(xù)發(fā)展的道路，是化學工作者應盡的職責所在?；卮?下列問題：(1) 大氣中氯氟桂的減少帶來的積極效果是;(2) 酸雨的化學特征是?？諝庑×蜓趸锖偷趸锸切纬伤嵊甑闹饕镔|(zhì)。若用nov表示氮氧化物，請寫出空氣中氮氧化物形成酸雨的化學方程式;(

18、3) so2是冇用的化工原料，回收利用so?既能減少大氣污染，又能充分利用資源。冇學者提出 利用fc?*、f尹等離子的催化作用，常溫下將so?氧化成so廣而實現(xiàn)so?的冋收利用。某研 究性學習小組設計如下方案，在實驗室條件下測定轉(zhuǎn)化器的脫硫效率：在實驗室測定模擬煙氣中so?的體積分數(shù)，現(xiàn)有注射器、洗氣瓶、導管、量筒等儀器，需 耍的藥品有 若上述實驗是在標準狀況下進行的，欲測定轉(zhuǎn)化器中的脫硫效率，已知氣體流速，還需測 定的數(shù)據(jù)是(4) 水體富營養(yǎng)化是導致水體藻類大量繁殖的主耍因素。2007年春夏z交我省無錫太湖藍藻事 件再次給水資源保護敲響警鐘。檢測顯示，藍藻爆發(fā)時太湖全湖n、p平均含最分別高達

19、4.0 和0.13 mg/lo環(huán)境專家建議用金屬鎂將水體中的no3一還原為n?而消除污染，mg則轉(zhuǎn)變?yōu)?mg(oh)2沉降湖底。要使太湖水屮n的平均含量下降至0.20 mg/l,則每立方米水體中應投入的鎂粉應不少于go5. 氨是-種重要的化工原料，氨的的合成和應卅是當前的重要研究內(nèi)容之一。傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中，n2+3h2 =±2nh3 a/<0該反應的平衡常數(shù)k的表達式為：k=o升高溫度，k值(填“增人”、“減小”或,環(huán)變)(mpa)氨的平0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252064.271.084.292.640

20、00.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4 不同溫度、壓強下，合成氨平衡體系屮nh3的物質(zhì)的量分數(shù)見卜表(2和出的起始物質(zhì)的量之比為1 ： 3 ) o分析表屮數(shù)據(jù)，°cmpa時出轉(zhuǎn)化率最高，實際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件的主要原因是 下列關于合成氨說法正確是o (填字母)a. 使用催化劑對以提高nh3的產(chǎn)率b. 尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向c. 由于h<0, as>0,故合成氨反應一定能自發(fā)進行(2)最近美國simons等科學家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就對直接用

21、于燃料電池的方法。它既 冇液氫燃料電池的優(yōu)點，又克服了液氫不易保存的不足。其裝置為用鈉黑作為電極，加入電 解質(zhì)溶液屮，一個電極通入空氣，另一電極通入氨氣。其電池反應為4nh3 + 3o2=2n2+6h2oo 寫出負極電極反應式 ,你認為電解質(zhì)溶液應顯性(填“酸性”、“小性”、“堿性")，其原因是 06. 到日前為止，由化學能轉(zhuǎn)變的熱能或電能仍然是人類使川最主要的能源。(1) 化學反應中放出的熱能(熔變，a/7)與反應物和生成物的鍵能(e)有關。已知：h2(g)+c12(g) = 2hcl(g) h= -185kj/mole(h-h)=436 kj/mol, e(c1-c1)=247

22、kj/mol則e(h-c1)=；(2) 已知：f®03 + 3co(g) = 2fe+3co2(g) h= -25kj/mol3fe2o3(s)+co(g) = 2fe3o4 +cc>2(g) h= -47kj/molfe3o4(s)+co(g) = 3feo(s)+co2(g) h= + 19kj/mol請寫出co還原feo的熱化學方程式：:(3) 有下圖所示的裝置:氧氣入口bcusod熔液該裝置中cu極為極；當銅片的質(zhì)量變化為12.8 g時，d極上消耗的02在標準狀況下的體積為lo2010屆高三化學140分突破精品資料第5講參考答案例1：思路點撥：木題是一道探究性較強的綜合

23、性化學問題。以制硫酸工藝尾氣的處理為背景, 充分利用氧化還原反應知識考查學牛分析處理題給信息，形成結(jié)論的能力。疑難辨析：(2)中由于題中引入了苯二胺致使很多同學無從下手，其實題冃很明確，苯二胺的 性質(zhì)和苯二酚相同。(3)屮由于很多同學沒有考慮so?氣體混有so3而導致謀選。解題過程：(1)so2不易被o2氧化，當so?溶于氨水后牛成的亞硫酸、亞硫酸鹽的還原性增強 易被02氧化。(2)在尾氣與氨水反應所得到的高濃度溶液中已經(jīng)生成大量的副產(chǎn)品較鹽，加入 氨水或碳酸蛍錢的日的主要為了增加錢根離了濃度冇利于讓鹽的析出，溫度降低也有利于錢 鹽的析出，溫度降低的可能原因有電離吸熱、水解吸熱、溶液吸熱、反應

24、吸熱等。根據(jù)相対 分了質(zhì)量為134利川嘗試法判斷析出晶體的化學式為(nh4)2s03 h2oo同學們可能不了解苯 二胺的性質(zhì)，但可從苯二酚著手，苯二酚的性質(zhì)類似于苯酚，易被氧化，因此加入苯二酚可 防止(nh4)2so3被氧化，即作抗氧化劑。尾氣中由于含有so3和酸霧，因此不能用堿液吸收 法，可利用so?的還原性用氧化還原吸收法進行測定。酸性kmno4和so?反應的離了方程式 為：2mno4 +2h2o+5so2=5so42 +2mn2+4h* ,碘水和so2反應的離子方程式為： i2+so2+2h2oso4厶+2+4。答案：(1 )2h2so3+02=2h2so4 2(nh4)2so3+o2=

25、2(nh4)2so4 2nh4hso3 + o2 = 2nh4hso4 (任填兩個)(2)反應吸熱 (nh4)2so3 h2o防止亞硫酸錢 被氧化(3)bc 變式訓練：答案：木題以工業(yè)生產(chǎn)為背景，考查元素化合物性質(zhì)、化學反應原理、混合物分離以及能正 確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達化學問題解決的過程和成果，并做出解釋的 能力。是新說明提岀來的新要求，解題時用比較求界的思想來分析： 從圖屮易得答案，一次電解法電解牛成的鎂浮在表面，與氯氣反應重新牛成mgcl2,因此電解 效率不高。二次電解法屮第一次電解得到pbmg合金沉積在槽底，避免了與cl?的反應，第 二次電解相當于精煉鎂，r電解過程

26、中又沒冇cb產(chǎn)生，因此二次電解法電解效率高。熔融 mgcl2-kcl |一次電解法二次電解法例2：思路點撥：設計本題的口的是通過實驗流程和實驗數(shù)據(jù)回答實驗細節(jié)，重在考杳考試 說明中強調(diào)的能對實驗事實做出合理的解釋，運用比較、歸納、分析、綜合等方法形成實 驗探究結(jié)論的能力，這種題型屬于止向思維能力的考查，只要弄清實驗冃的和實驗原理不難 解決。疑難辨析：耍注意cu2o aj氧化性酸和非氧化性酸的區(qū)別，在i【中耍牢牢抓住催化劑在反應前 后的質(zhì)量和化學性質(zhì)是不變的這一性質(zhì)來求解。解題過程：i 屮溶解過程是cuo溶解在h2so4屮，發(fā)生的是復分解反應。(2)根據(jù)1 : 1 的h2so4的定義可知配制過程

27、中所需的儀器，用量筒分別量取濃硫酸和水，然后在燒杯中進 行稀釋和溶解。(3)中分2種情況進行討論，一種方法是將混合物與氧化性酸反應，另一種方 法是將混合物與非氧化性酸反應，根據(jù)現(xiàn)象的不同即可鑒別。ii.本實驗的目的是比較兩種 氧化物的催化性能，因此前提條件是所取kc1o?和兩種氧化物的質(zhì)量分別相等，通過相同時 間內(nèi)放出02的量的來判斷催化性能的高低。答案：i. (1)cuo+2h=cu2+h2o (2)燒杯、 量筒(3)bc ii. (l)a=0.6000g, b=0.6000g, c=0.2000g 作為實驗、的對照，說明 mno2> cuo對kc103的分解能否起催化作用。(3)相同

28、時間內(nèi)放出o2的量或放出相同量的o2所需時 間。(4)用火焰大小相似的酒精燈加熱相同時間，或川控溫電爐加熱相同時間，或沙浴加熱相 同時間等。(5)觀察反應前后cuo、mn02的質(zhì)量是否發(fā)牛變化以進一步說明它們在反應中是起 催化作川。變式訓練：ch5cho答案：蒸謂過濾匕+噸+曲一匕+彳”“叫使碳酸猛沉淀完全(4) 反應過程屮有副反應產(chǎn)生，或苯甲醛可能被氧化成苯甲酸，或該反應有一定的限度。(5) 綠色化學解析：(1)甲苯和苯甲醛2種有機物互溶，可利用兩者沸點的差異通過蒸飾的方法達到分離的 目的。由j* mnco3在水中難溶，(nh4)2so4易溶丁水，兩者町通過過濾的方法將兩者分離開。 (2)根據(jù)題圖可知，反應i中的反應物為甲苯、和稀硫酸，即甲苯在酸性條件下被 血2。3 氧化，氧化產(chǎn)物為苯甲醛，還原產(chǎn)物為mns04o (3)在反應ii屮使mnso4和nh4hco3發(fā)生反 應生成mncos,因此可知加入過屋nh4hco3的冃的是使鎰離子沉淀完全。(4河以從化學平 衡的角度去回答。【由愛険械】1. (l)