高考專題復(fù)習(xí)-探究性試驗的答題技巧

第3講探究性實驗題的答題技巧

【題型分析】實驗探究的過程就是科學(xué)探究的過程,過程中對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測,設(shè)計實驗以及對實驗過程中出現(xiàn)的問題和現(xiàn)象進行分析和解釋,能更好地考查同學(xué)們的科學(xué)素養(yǎng)。此類試題往往探究化學(xué)反響機理、探究化學(xué)實驗中的反?，F(xiàn)象、探究對典型問題的質(zhì)疑、探究未知物的成分、探究物質(zhì)的性質(zhì)、探究反響條件以及反響的現(xiàn)象等。類型一探究反響原理型【挖掘信息，分步破題】【典例1】查閱資料得知:2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O針對甲、乙、丙猜測,設(shè)計如以下圖所示的實驗裝置(圖中加熱、夾持儀器等均省略):【剖析條件，因境答題】【解析】(1)Mg(NO3)2分解時發(fā)生氧化復(fù)原反響,但一定不會生成MgO、NO2、N2,因為在硝酸鎂中氮元素顯+5價,而在NO2、N2中氮元素分別顯+4價、0價,化合價均降低,沒有化合價升高的元素,不符合氧化復(fù)原反響的規(guī)律。(2)連接好裝置后應(yīng)先檢驗裝置的氣密性,然后裝入樣品進行實驗,由于本實驗要探究硝酸鎂的分解產(chǎn)物,因此為了防止空氣中的氧氣干擾實驗結(jié)果,應(yīng)先通入氮氣趕盡裝置內(nèi)的空氣。利用酒精燈加熱時應(yīng)先預(yù)熱玻璃管再集中加熱。(3)①由于有紅棕色氣體出現(xiàn),說明有NO2生成,取少量剩余固體加水后未見明顯現(xiàn)象,說明生成物不是Mg(NO2)2或Mg3N2。因為Mg(NO2)2會完全溶解,而Mg3N2會發(fā)生水解相互促進反響產(chǎn)生氣體和沉淀。故猜測乙是正確的。②D中放置的是盛有亞硫酸鈉和酚酞的溶液,由于水解溶液會顯紅色,與氧氣反響后生成硫酸鈉,溶液紅色褪去,涉及的反響為2Na2SO3+O2====2Na2SO4。實驗中未出現(xiàn)此現(xiàn)象并不能說明分解產(chǎn)物中沒有O2,因為也可能是氧氣在B裝置中已經(jīng)完全反響。答案:(1)不符合氧化復(fù)原反響原理(或其他合理答案)(2)①裝置氣密性良好②防止對產(chǎn)物O2的檢驗產(chǎn)生干擾(或其他合理答案)移動酒精燈預(yù)熱硬質(zhì)玻璃管(3)①乙②2Na2SO3+O2====2Na2SO4O2在通過裝置B時已參與反響(或其他合理答案)【高分策略，標準解題】探究反響原理型題目的解題策略發(fā)現(xiàn)問題→提出猜測→設(shè)計驗證方案→具體實施實驗→觀察現(xiàn)象分析數(shù)據(jù)→總結(jié)歸納得出結(jié)論(1)發(fā)現(xiàn)問題:關(guān)注在學(xué)習(xí)和實驗的過程中所遇到的值得探究的問題和異?，F(xiàn)象等。(2)提出猜測:根據(jù)已有的知識對所發(fā)現(xiàn)的問題的解決提出幾種可能的情況。(3)設(shè)計驗證方案:根據(jù)猜測,結(jié)合實驗條件設(shè)計科學(xué)、合理、平安的實驗方案,對各種猜測進行驗證。(4)具體實施實驗:根據(jù)實驗方案選擇儀器、組裝儀器、按步驟進行實驗操作。(5)觀察現(xiàn)象分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論:就是認真全面觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象并及時記錄所得數(shù)據(jù),然后進行推理分析和數(shù)據(jù)分析,通過比照歸納得出結(jié)論?！绢愵}試做，精題精練】1.制造干電池的主要原料之一是MnO2,工業(yè)上常以Mn(NO3)2和KMnO4為原料制備MnO2,其生產(chǎn)原理為先用軟錳礦(含MnO2、少量的Fe2O3和SiO2)和碳反響制得MnO,再將MnO與稀硝酸反響,反響后經(jīng)過濾、提純、濃縮,可制得50%的Mn(NO3)2溶液。在一定條件下,把50%的Mn(NO3)2溶液滴加到KMnO4溶液中,發(fā)生反響:Mn(NO3)2+KMnO4+H2OMnO2↓+KNO3+HNO3(未配平),反響生成的沉淀經(jīng)過濾、洗滌、枯燥后得到MnO2。請答復(fù)以下問題:(1)假設(shè)將軟錳礦和碳反響后的固體產(chǎn)物置于如下圖的裝置甲中,使其與稀硝酸反響,觀察到裝置乙中有紅棕色氣體產(chǎn)生。①寫出甲中產(chǎn)生氣體的化學(xué)反響方程式:

。②反響過程中,要向裝置乙中通入一定量的空氣,原因是

。③裝置丙盛放的試劑是。(2)請配平:Mn(NO3)2+KMnO4+H2O====_______MnO2↓+KNO3+HNO3,在制備MnO2的實驗中要向反響混合液中不斷滴加氨水,氨水的作用是

。(3)沉淀經(jīng)過濾、洗滌、枯燥后所得到的固體中除主要含有MnO2外,還可能混有雜質(zhì),那么該雜質(zhì)可能是 (寫化學(xué)式)?！窘馕觥?1)根據(jù)題中信息可知軟錳礦和碳反響生成MnO,雜質(zhì)Fe2O3與碳反響會生成單質(zhì)Fe。MnO與稀硝酸反響生成Mn(NO3)2,無氣體產(chǎn)生,而Fe能與稀硝酸反響生成NO。向乙中通入空氣,空氣中的氧氣將NO氧化成NO2,使氣體呈紅棕色,丙中應(yīng)盛NaOH溶液等堿性物質(zhì),吸收有毒氣體NO2。(2)根據(jù)得失電子守恒和觀察法可配出化學(xué)計量數(shù)為3、2、2、5、2、4;Mn(NO3)2和KMnO4反響后有硝酸產(chǎn)生,參加氨水,可以中和硝酸,增大反響物的轉(zhuǎn)化率。(3)由于參加氨水,會有Mn(OH)2生成。答案:(1)①Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O②把一氧化氮氧化成二氧化氮,便于尾氣被充分吸收,防止污染環(huán)境③NaOH溶液(其他合理答案均可)(2)322524中和產(chǎn)生的HNO3,使原料盡可能多地轉(zhuǎn)化為MnO2(3)Mn(OH)22.某化學(xué)興趣小組為探究銅與濃硫酸的反響情況,用如下圖裝置進行了有關(guān)實驗:(1)B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置,但未將導(dǎo)管畫全,請直接在原圖上把導(dǎo)管補充完整。(2)實驗中取6.4g銅片和12mL18mol·L-1濃硫酸于圓底燒瓶中共熱,直到反響完畢,最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余,該小組根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認為還有一定量的硫酸剩余。①請寫出銅與濃硫酸反響的化學(xué)方程式:

。②有一定量的余酸卻未能使銅片完全溶解,原因是

。③以下藥品中能夠用來證明反響結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是 (填正確答案標號)。A.鐵粉B.BaCl2溶液C.銀粉D.Na2CO3溶液(3)為定量測定余酸的物質(zhì)的量濃度,甲、乙兩同學(xué)進行了如下設(shè)計:①甲同學(xué)設(shè)計的方案是先測定銅與濃硫酸反響產(chǎn)生的SO2的量,再計算余酸的物質(zhì)的量濃度。他認為測定SO2的量的方法有多種,請問以下實驗方案中不可行的是(填序號)。A.將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^預(yù)先稱量過的盛有堿石灰的枯燥管,結(jié)束反響后再次稱量B.將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔康挠昧蛩崴峄腒MnO4溶液,再參加足量BaCl2溶液,過濾、洗滌、枯燥、稱量沉淀C.用排水法測定裝置A產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標準狀況)D.用排飽和NaHSO4溶液的方法測出裝置A中產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標準狀況)②乙同學(xué)設(shè)計的方案是在反響后的溶液中加蒸餾水稀釋至1000mL,取20mL于錐形瓶中,用標準氫氧化鈉溶液進行滴定[:Cu(OH)2開始沉淀時的pH約為5],能否通過測出消耗NaOH溶液的體積來求余酸的物質(zhì)的量濃度?(填“能”或“否”),理由是

?！窘馕觥?1)SO2的密度比空氣的大,應(yīng)采用向上排空氣法收集,因此B中導(dǎo)管應(yīng)長進短出。(2)銅與濃硫酸反響生成硫酸銅、二氧化硫和水,但隨著反響的進行,濃硫酸濃度減小,變?yōu)橄×蛩?不再與銅反響;剩余溶液中有硫酸和硫酸銅,可以參加鐵或碳酸鈉溶液,觀察是否有氣體產(chǎn)生來檢驗硫酸的存在。(3)由于反響產(chǎn)生的氣體為二氧化硫和少量的水蒸氣,通過堿石灰時,都會被吸收,少量的水蒸氣會影響二氧化硫的測定,因此A不可行;由于高錳酸鉀溶液用硫酸酸化,硫酸會與氯化鋇反響,影響SO2的測定,因此B不可行;由于二氧化硫在水中的溶解度較大,用排水法測定影響氣體體積的測定,因此C不可行。乙同學(xué)設(shè)計的方案中,銅離子本身是藍色的,會干擾滴定終點的判斷。答案:(1)如下圖(2)①Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+2H2O+SO2↑②隨著反響進行,硫酸濃度減小,Cu與稀硫酸不反響③A、D(3)①A、B、C②否含Cu2+的溶液顯藍色,干擾滴定終點的判斷△====類型二物質(zhì)制備探究型【典例2】【挖掘信息，分步破題】實驗步驟如下:將6.0gNa2Cr2O7放入100mL燒杯中,加30mL水溶解,再緩慢參加5mL濃硫酸,將所得溶液小心轉(zhuǎn)移至B中。在A中參加4.0g正丁醇和幾粒沸石,加熱。當有蒸汽出現(xiàn)時,開始滴加B中溶液。滴加過程中保持反響溫度為90～95℃,在E中收集90℃以下的餾分。將餾出物倒入分液漏斗中,分去水層,有機層枯燥后蒸餾,收集75～77℃餾分,產(chǎn)量2.0g?！酒饰鰲l件，因境答題】【解析】(1)將重鉻酸鈉溶液和濃硫酸混合時,相當于對濃硫酸進行稀釋。假設(shè)將重鉻酸鈉溶液加到濃硫酸中,水的密度比濃硫酸小,會引起液滴飛濺,造成危險。(2)實驗裝置中沸石的作用是防止溶液暴沸。假設(shè)加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石,應(yīng)該停止加熱,等溶液冷卻后再參加沸石。(3)裝置中B儀器叫分液漏斗,D儀器叫直形冷凝管。(4)分液漏斗使用前必須進行的操作是檢查是否漏液。(5)由題意知正丁醛微溶于水,密度比水小,所以分液時水在下層,正丁醛在上層。(6)反響時溫度保持在90～95℃,既可以保證正丁醛變成蒸汽及時別離出去,同時還可以防止正丁醛被繼續(xù)氧化。(7)假設(shè)4.0g的正丁醇完全反響產(chǎn)生的正丁醛應(yīng)為4.0÷74×72=3.89g,那么正丁醛的產(chǎn)率應(yīng)為2.0÷3.89×100%=51%。答案:(1)不能,易迸濺(2)防止暴沸冷卻后補加(3)分液漏斗直形冷凝管(4)c(5)下(6)既可保證正丁醛及時蒸出,又可盡量防止其被進一步氧化(7)51【高分策略，標準解題】物質(zhì)制備探究實驗題的解題策略(1)制備實驗整套裝置的根本連接順序是制取→除雜→枯燥→主體實驗→尾氣處理。具體到單個裝置的連接要注意“五進五出”:氣體的流向通常是左進右出;洗氣瓶作洗氣用時氣體要長(管)進短(管)出;洗氣瓶作量氣(制備的氣體把洗氣瓶中的水壓到量筒中)用時氣體要短(管)進長(管)出;枯燥管枯燥氣體時,氣體要粗(端)進細(端)出;冷凝管所用的水要下進上出。(2)收集純潔的氣體,必須要經(jīng)過一系列除雜后再枯燥、收集。需要某氣體參加加熱反響(如CO、H2與CuO、Fe2O3的反響)時,應(yīng)先枯燥再反響。(3)同一實驗中有幾處裝置需要加熱時,通常先加熱制氣裝置,待產(chǎn)生的氣體把體系內(nèi)的空氣排凈后再加熱反響裝置。停止加熱時,先停止加熱反響裝置,再停止加熱制氣裝置,使制備的氣體繼續(xù)通一會兒,使生成物冷卻,防止生成物又被氧化(如CO復(fù)原Fe2O3的實驗)?！绢愵}試做，精題精練】1.(2013·新課標全國卷Ⅰ)醇脫水是合成烯烴的常用方法,實驗室合成環(huán)己烯的反響和實驗裝置如下:可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:相對分子質(zhì)量密度/(g·cm-3)沸點/℃溶解性環(huán)己醇1000.9618161微溶于水環(huán)己烯820.810283難溶于水合成反響:在a中參加20g環(huán)己醇和2小片碎瓷片,冷卻攪動下慢慢參加1mL濃硫酸。b中通入冷卻水后,開始緩慢加熱a,控制餾出物的溫度不超過90℃。別離提純:反響粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中,分別用少量5%碳酸鈉溶液和水洗滌,別離后參加無水氯化鈣顆粒,靜置一段時間后棄去氯化鈣,最終通過蒸餾得到純潔環(huán)己烯10g。答復(fù)以下問題:(1)裝置b的名稱是 。(2)參加碎瓷片的作用是 ;如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片,應(yīng)該采取的正確操作是(填正確答案標號)。A.立即補加B.冷卻后補加C.不需補加D.重新配料(3)本實驗中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)分液漏斗在使用前須清洗干凈并;在本實驗別離過程中,產(chǎn)物應(yīng)該從分液漏斗的 (填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)別離提純過程中參加無水氯化鈣的目的是

。(6)在環(huán)己烯粗產(chǎn)物蒸餾過程中,不可能用到的儀器有

(填正確答案標號)。A.圓底燒瓶B.溫度計C.吸濾瓶D.球形冷凝管E.接收器(7)本實驗所得到的環(huán)己烯產(chǎn)率是

(填正確答案標號)。A.41%B.50%C.61%D.70%【解析】(1)考查常見儀器的識別,裝置b的名稱是直形冷凝管。(2)在加熱液體時需參加碎瓷片,以防止因加熱而使液體暴沸。如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片,應(yīng)該停止加熱,冷卻后再參加碎瓷片,應(yīng)選B。(3)本實驗中容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物是發(fā)生分子間脫水生成的環(huán)己醚,產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式是(4)分液漏斗在使用前要洗滌干凈并檢查是否漏水,在本實驗別離過程中,產(chǎn)物是環(huán)己烯,密度為0.8102g·cm-3,比水小,在上層,別離時先把水層從分液漏斗下口放出,產(chǎn)物應(yīng)該從分液漏斗的上口倒出。(5)別離提純過程中參加無水氯化鈣是為了除去醇和水。(6)在環(huán)己烯粗產(chǎn)物蒸餾過程中,所需儀器有:酒精燈、蒸餾燒瓶(可用圓底燒瓶)、溫度計、帶石棉網(wǎng)的鐵架臺、直形冷凝管、接引管(尾接管)、接收器等,不需用到的儀器是吸濾瓶和球形冷凝管。(7)本實驗由環(huán)己醇制取環(huán)己烯,根據(jù)化學(xué)反響方程式和表格數(shù)據(jù)可知,100g環(huán)己醇可以生成82g環(huán)己烯,那么20g環(huán)己醇可以制取環(huán)己烯16.4g,而實際得到10g,所以產(chǎn)率為×100%=61%,應(yīng)選C。答案:(1)直形冷凝管(或冷凝管)(2)防止暴沸B(3)(4)檢查是否漏水(檢漏)上口倒出(5)枯燥(或除水除醇)(6)C、D(7)C2.信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物,并設(shè)計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線:請答復(fù)以下問題:(1)第①步Cu與酸反響的離子方程式為

;得到濾渣1的主要成分為。(2)第②步加H2O2的作用是

,使用H2O2的優(yōu)點是

;調(diào)溶液pH的目的是使生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制備無水CuSO4的方法是 。(4)由濾渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小組設(shè)計了三種方案:上述三種方案中,

方案不可行,原因是

;從原子利用率角度考慮,

方案更合理。(5)探究小組用滴定法測定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量,取ag試樣配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干擾離子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)標準溶液滴定至終點,平均