73實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)學(xué)案

1、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)學(xué)案“物質(zhì)組成”型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)1. 定性檢測(cè)例 門 某混合粉末由Fe2O3> Fe、CuO、C、Al中的幾種物質(zhì)組成，為檢測(cè)其成分，取樣品進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)（部分產(chǎn)物略去）：litptifz回答下列問題:（1）取少量溶液X,加入過量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上層清液，通入CO2,無明顯變化，說明樣品中不含的物質(zhì)是（填化學(xué)式）（2）Z為一種或兩種氣體: 若Z只為一種氣體，試劑 a為飽和NaHCO3溶液，則反應(yīng)I中能同時(shí)生成兩種氣體的化學(xué)方程式是 若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則Z中兩種氣體的化學(xué)式是。（3）向丫溶液中通入過量氯氣，并不斷攪拌，充分反應(yīng)后，溶液中的陽離

2、子是（填離子符號(hào)）。（4）取丫溶液，調(diào)pH約為7,加入淀粉-KI溶液和玦。2，溶液呈藍(lán)色并有紅褐色沉淀生成。當(dāng)消耗2 moll時(shí)，共轉(zhuǎn)移3 mol電子，該反應(yīng)的離子方程式是o（5）另取原樣品，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)。若溶液中一定不會(huì)產(chǎn)生紅色固體，則原樣品中所有可能存在的 物質(zhì)組合是（各組合中的物質(zhì)用化學(xué)式表示）。固體成分檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般方法方法一：取少量固體試樣一溶于水配成溶液一檢測(cè)溶液中存在的陰、陽離子一得岀實(shí)驗(yàn)結(jié)論。方法二：取少量固體試樣一在氧氣流等中反應(yīng)一檢測(cè)所產(chǎn)生的物質(zhì)（如氣體）一得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。方法三：取少量固體試樣一加酸（或堿）溶液產(chǎn)生氣體一檢測(cè)氣體產(chǎn)物的成分一得岀實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2

3、. 固體物質(zhì)組成的定量測(cè)定數(shù)據(jù)測(cè)定的常用方法沉淀法先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。測(cè)氣體體積法對(duì)于產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，可以通過測(cè)定氣體體積的方法測(cè)定樣品純度。測(cè)氣體質(zhì)量法ABD將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實(shí)驗(yàn)前后吸收劑的質(zhì)量，求得所吸收氣體的質(zhì)量，然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。滴定法即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。熱重法只要物質(zhì)受熱時(shí)發(fā)生質(zhì)量變化，都可以用熱重法來研究物質(zhì)的組成是在控制溫度的條件下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱

4、穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。例2 （ 2014-江蘇，18）堿式碳酸鋁AMg°AI& （OH）c（ CO3）d-xH 2O常用作塑料阻燃劑。（1）堿式碳酸鋁鎂具有阻燃作用，是由于其受熱分解需吸收大量熱量和MgaAl/ （ OH） f （CO3） t/-AH 2O中如b、c、d的代數(shù)關(guān)系式為。（3）為確定堿式碳酸鋁鎂的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 準(zhǔn)確稱取3.390 g樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，生成CO2 0.560 L （已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。 另取一定量樣品在空氣中加熱，樣品的固體殘留率（固體樣品的剩余質(zhì)量 /固體樣品的起始質(zhì)量）X100%隨溫度的變化如下圖所

5、示（樣品在270 °時(shí)已完全失去結(jié)晶水,600 °以上殘留固體為金屬氧化物的混合物）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算堿式碳酸鋁鎂樣品中的n （ OH）：（ CO）（寫 岀計(jì)算過程）。固體殘留嚴(yán)P37.020200400600 800溫度/P“猜想判斷”型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)猜想型實(shí)驗(yàn)題的思維流程<G>認(rèn)MT.明確實(shí)驗(yàn)的日1<A>握出H梅林物嵐聞性欣魏出合理 的貝訛T<O>的方法T0第酉墳證汁 掃作犧1的掃作方於與步井折 僻出站it俄豔實(shí)曉琨第擁數(shù)揺埔汁好析符出實(shí)喘皓論（主要成分為 PbSO4）發(fā)例3工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與處

6、理后的鉛膏生反應(yīng)：PbS04（s） + COi -（aq） PbCO3（s） + SOr（ aq）?某課題組用PbSC） 4為原料模擬該過程，探究上述反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件及固體產(chǎn)物的成分。（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K= 室溫時(shí)，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3 NaHCO 3溶液均可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，在溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大，理由是。 查閱文獻(xiàn)：上述反應(yīng)還可能生成堿式碳酸鉛2PbCO3-Pb（OH）2,它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對(duì)固體產(chǎn)物（不考慮PbSOQ的成分提岀如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：全部為 PbCO3；假設(shè)二；假設(shè)三：

7、o（4）為驗(yàn)證假設(shè)一是否成立，課題組進(jìn)行如下研究。 定性研究：請(qǐng)你完成下表中內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)步驟（不要求寫岀具體操作過程）預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論取一定量樣品充分干燥，二 定量研究：取26.7 mg的干燥樣品，加熱，測(cè)得固體質(zhì)量隨溫度的變化關(guān)系如下圖。某同學(xué)由圖中信息得岀結(jié)論：假設(shè)一不成立。你是否同意該同學(xué)的結(jié)論，并簡(jiǎn)述理由：22.4>>21.01 ,020040()溫度 /"C三、“原理探究”型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)控制變量法：物質(zhì)變化往往受到多個(gè)因素的影響，在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時(shí)，對(duì)影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個(gè)因素不變，集中研究其中一個(gè)因素的變化所

8、產(chǎn)生的影響，有利于在研究過程中，迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。常涉及的題型有：（1 ）外因（濃度、溫度、壓強(qiáng)等）對(duì)化 學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響；（2）物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律。1. 變量探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略解答變量探究類試題關(guān)鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個(gè)條件對(duì)研究對(duì)象的影響規(guī)律。注意：選擇數(shù) 據(jù)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作岀正確判斷。思路總結(jié)空白實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)變量一壁簪反應(yīng)變量 （對(duì)照組）1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：操縱實(shí)驗(yàn)控制無關(guān)檢測(cè)反應(yīng) r.立|對(duì)照分析-京結(jié)（實(shí)驗(yàn)組）變量 變量變量J論2. 規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探究也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變

9、規(guī)律，物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)（如置換反應(yīng)）規(guī)律，物質(zhì)的酸（堿）性強(qiáng)弱規(guī)律，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律等，都是開展有關(guān)規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經(jīng)典情境。解決有關(guān)規(guī)律探究問題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其常用方法示例如下：（1）同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，一般通過設(shè)計(jì)判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)來完成，如通過讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生玦的速率快慢來判斷金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱，推斷元素金屬性強(qiáng)弱，從而找出相應(yīng)的性質(zhì)遞變規(guī)律。（2）物質(zhì)的酸（堿）性強(qiáng)弱的判斷。（3）鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等

10、角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，找出規(guī)律。例4玦。2是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。（1）某小組擬在同濃度 Fe3+的催化下，探究 H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2> 0.1 mol丄_1Fe2 （ SO4）3>蒸餡水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。 寫岀本實(shí)驗(yàn)H202分解反應(yīng)方程式并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：在不同 H2O2濃度下，測(cè)定（要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大?。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，完成如圖所示的裝置示意圖。：.:恒溫1水浴槽爪： 參照下表格式，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方

11、案（列岀所選試劑體積、昌斂 ;需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。物理量實(shí)驗(yàn)V0.1 mol-L -1Fe2 (SC) 4) 3/mL1a H(CO2) = 22 4Dmor1 = 2-50X 10 2 mo1m(CO2) = 2.50X 10 -2 molX44 g-morAl.10 g2a利用下圖（&）和（b）中的信息，按圖（c）裝置（連接的 A、B瓶中已充有NO?氣體）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。可觀察到B瓶中氣體顏色比 A瓶中的（填“深”或“淺”），其原因是例 1:答案（1）A1 （2） C+2H2SC）4 （濃）"CC>2 f +2SO2 f +2H2O NO、

12、CO? （3）Fe3+> H +H2O2+FC2(SO4 )(h)(4) 2Fe2+3H 2O2+4r=2Fe(OH) 3 I +2I 2（5）CuO、C 或 CuO、C、Fe2（） 3例2： （1）生成的產(chǎn)物具有阻燃作用2a+3b=c+2d在270? 600 °之間，失去結(jié)晶水后的樣品進(jìn)一步受熱分解放岀CO?和H20 m(CO 2)+m(H 2O) = 3.390 gX (0.734 5-0.370 2)=1.235 gm(H 2O) = 1.235 g 1.10 g=0.135 g"(H,O) =1 = 7.50x10 3 mol18 g-mol (OH)= 7.

13、50X 103 molX2=1.50X IO？ mol"(OH ) : n(COr)= (1.50X10 2mol) : (2.50X 10 -2 mol) = 3 : 5例3:答案(1)孚擋日Na2CO3 Na2CO3溶液中的c(COf)大 (3) 全部為 2PbCO3-Pb(OH) 2 為 PbCO3 和 2PbCO3 Pb(OH)2 的混合物實(shí)驗(yàn)步驟（不要求寫出具體操作過程）預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論充分加熱樣品，將產(chǎn)生的氣體通入盛有無水 硫酸銅的干燥管若無水硫酸銅不變藍(lán)，則假設(shè)一成立；若無水硫酸銅變藍(lán)，則假設(shè)一不成立同意，若全部為 PbCO3時(shí)，26.7 mg完全分解后最終固體質(zhì)量應(yīng)為 22.3 mg （或：不同意，實(shí)驗(yàn)最終得到 固 體的質(zhì)量與全部為 PbCCh分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的誤差引起的）（本題屬于開放性試題，合理答案均可）得到2e lFMS I 2H O