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1、题型突破 四 探究性实验题的答题技巧,【题型分析】实验探究的过程就是科学探究的过程,过程中对物质性质的预测,设计实验以及对实验过程中出现的问题和现象进行分析和解释,能更好地考查同学们的科学素养。此类试题往往探究化学反应机理、探究化学实验中的反常现象、探究对典型问题的质疑、探究未知物的成分、探究物质的性质、探究反应条件以及反应的现象等。,类型一 探究反应原理型,高分策略,规范解题 探究反应原理型题目的解题策略 发现问题提出猜想设计验证方案具体实施实验观察现象分析数据总结归纳得出结论 (1)发现问题:关注在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。 (2)提出猜想:根据已有的知识对所发
2、现的问题的解决提出几种可能的情况。,(3)设计验证方案:根据猜想,结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案,对各种猜想进行验证。 (4)具体实施实验:根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行实验操作。 (5)观察现象分析数据,得出结论:就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据,然后进行推理分析和数据分析,通过对比归纳得出结论。,类题试做,精题精练 1.制造干电池的主要原料之一是MnO2,工业上常以Mn(NO3)2和KMnO4为原料制备MnO2,其生产原理为先用软锰矿(含MnO2、少量的Fe2O3和SiO2)和碳反应制得MnO,再将MnO与稀硝酸反应,反应后经过滤、提纯、浓缩,可制
3、得50%的Mn(NO3)2溶液。在一定条件下,把50%的Mn(NO3)2溶液滴加到KMnO4溶液中,发生反应:Mn(NO3)2+KMnO4+H2O MnO2+KNO3+HNO3(未配平),反应生成的沉淀经过滤、洗涤、干燥后得到MnO2。,请回答下列问题:,(1)若将软锰矿和碳反应后的固体产物置于如图所示的装置甲中,使其与稀硝酸反应,观察到装置乙中有红棕色气体产生。 写出甲中产生气体的化学反应方程式: 。 反应过程中,要向装置乙中通入一定量的空气,原因是 。 装置丙盛放的试剂是 。 (2)请配平: Mn(NO3)2+ KMnO4+ H2O= MnO2+ KNO3+ HNO3,在制备MnO2的实验
4、中要 向反应混合液中不断滴加氨水,氨水的作用是 。 (3)沉淀经过滤、洗涤、干燥后所得到的固体中除主要含有MnO2外,还可能混有杂质,则该杂质可能是 (写化学式)。,2.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应情况,用如图所示装置进行了有关实验:,(1)B是用来收集实验中产生的气体的装置,但未将导管画全,请直接在原图上把导管补充完整。 (2)实验中取6.4 g铜片和12 mL 18 molL-1浓硫酸于圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。 请写出铜与浓硫酸反应的化学方程式: 。 有一定量的余酸却未能使铜片完全溶解,原因是 。
5、下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是 (填正确答案标号)。 A.铁粉 B.BaCl2溶液 C.银粉 D.Na2CO3溶液,(3)为定量测定余酸的物质的量浓度,甲、乙两同学进行了如下设计: 甲同学设计的方案是先测定铜与浓硫酸反应产生的SO2的量,再计算余酸的物质的量浓度。他认为测定SO2的量的方法有多种,请问下列实验方案中不可行的是 (填序号)。 A.将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称量 B.将装置A产生的气体缓缓通入足量的用硫酸酸化的KMnO4溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀,C.用排水法测定装置A产生气体的体积
6、(已折算成标准状况) D.用排饱和NaHSO4溶液的方法测出装置A中产生气体的体积(已折算成标准状况),乙同学设计的方案是在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至 1 000 mL,取20 mL于锥形瓶中,用标准氢氧化钠溶液进行滴定 已知:Cu(OH)2开始沉淀时的pH约为5,能否通过测出消耗NaOH 溶液的体积来求余酸的物质的量浓度? (填“能”或 “否”),理由是 。,类型二 物质制备探究型,高分策略,规范解题 物质制备探究实验题的解题策略 (1)制备实验整套装置的基本连接顺序是制取除杂干燥主体实验尾气处理。具体到单个装置的连接要注意“五进五出”:气体的流向通常是左进右出;洗气瓶作洗气用时气体要长(
7、管)进短(管)出;洗气瓶作量气(制备的气体把洗气瓶中的水压到量筒中)用时气体要短(管)进长(管)出;干燥管干燥气体时,气体要粗(端)进细(端)出;冷凝管所用的水要下进上出。,(2)收集纯净的气体,必须要经过一系列除杂后再干燥、收集。需要某气体参加加热反应(如CO、H2与CuO、Fe2O3的反应)时,应先干燥再反应。 (3)同一实验中有几处装置需要加热时,通常先加热制气装置,待产生的气体把体系内的空气排净后再加热反应装置。停止加热时,先停止加热反应装置,再停止加热制气装置,使制备的气体继续通一会儿,使生成物冷却,防止生成物又被氧化(如CO还原Fe2O3的实验)。,类题试做,精题精练 1.(201
8、3新课标全国卷)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:,可能用到的有关数据如下: 合成反应: 在a中加入20 g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90。,分离提纯: 反应粗产物倒入分液漏斗中,分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g。 回答下列问题: (1)装置b的名称是 。 (2)加入碎瓷片的作用是 ; 如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是 (填正确答案标号)。 A.立即补加 B.冷却后补加
9、 C.不需补加 D.重新配料,(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为 。 (4)分液漏斗在使用前须清洗干净并 ;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的 (填“上口倒出”或“下口放出”)。 (5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是 。 (6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有 (填正确答案标号)。 A.圆底烧瓶 B.温度计 C.吸滤瓶 D.球形冷凝管 E.接收器 (7)本实验所得到的环己烯产率是 (填正确答案标号)。 A.41% B.50% C.61% D.70%,2.信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。 某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,
10、 得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并 设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:,请回答下列问题: (1)第步Cu与酸反应的离子方程式为 ; 得到滤渣1的主要成分为 。 (2)第步加H2O2的作用是 ,使用H2O2的优点是 ; 调溶液pH的目的是使 生成沉淀。 (3)用第步所得CuSO45H2O制备无水CuSO4的方法是 。,(4)由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O,探究小组设计了三种方案: 上述三种方案中, 方案不可行,原因是 ; 从原子利用率角度考虑, 方案更合理。,(5)探究小组用滴定法测定CuSO45H2O(Mr=250)含量,取ag试样 配成
11、100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用cmolL-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。滴定 反应如下:Cu2+H2Y2-=CuY2-+2H+ 写出计算CuSO45H2O质量分数的表达式w= ; 下列操作会导致CuSO45H2O含量的测定结果偏高的是 。 a.未干燥锥形瓶 b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡 c.未除净可与EDTA反应的干扰离子,【答案解析】 类型一 【典例1】【解析】(1)Mg(NO3)2分解时发生氧化还原反应,但一定不会生成MgO、NO2、N2,因为在硝酸镁中氮元素显+5价,而在NO2、N2中氮元素分别显+4价、0价
12、,化合价均降低,没有化合价升高的元素,不符合氧化还原反应的规律。 (2)连接好装置后应先检验装置的气密性,然后装入样品进行实验,由于本实验要探究硝酸镁的分解产物,因此为了避免空气中的氧气干扰实验结果,应先通入氮气赶尽装置内的空气。利用酒精灯加热时应先预热玻璃管再集中加热。,(3)由于有红棕色气体出现,说明有NO2生成,取少量剩余固体加水后未见明显现象,说明生成物不是Mg(NO2)2或Mg3N2。因为Mg(NO2)2会完全溶解,而Mg3N2会发生水解相互促进反应产生气体和沉淀。故猜想乙是正确的。D中放置的是盛有亚硫酸钠和酚酞的溶液,由于S 水解溶液会显红色,与氧气反应后生成硫酸钠,溶液红色褪去,
13、涉及的反应为2Na2SO3+O2=2Na2SO4。实验中未出现此现象并不能说明分解产物中没有O2,因为也可能是氧气在B装置中已经完全反应。,答案:(1)不符合氧化还原反应原理(或其他合理答案) (2)装置气密性良好 避免对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案) 移动酒精灯预热硬质玻璃管 (3)乙 2Na2SO3+O2=2Na2SO4 O2在通过装置B时已参与反应(或其他合理答案),类题试做,精题精练 1.【解析】(1)根据题中信息可知软锰矿和碳反应生成MnO,杂质 Fe2O3与碳反应会生成单质Fe。MnO与稀硝酸反应生成Mn(NO3)2, 无气体产生,而Fe能与稀硝酸反应生成NO。向乙中通入
14、空气,空 气中的氧气将NO氧化成NO2,使气体呈红棕色,丙中应盛NaOH溶 液等碱性物质,吸收有毒气体NO2。(2)根据得失电子守恒和观 察法可配出化学计量数为3、2、2、5、2、4;Mn(NO3)2和KMnO4 反应后有硝酸产生,加入氨水,可以中和硝酸,增大反应物的转 化率。(3)由于加入氨水,会有Mn(OH)2生成。,答案:(1)Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O 把一氧化氮氧化成二氧化氮,便于尾气被充分吸收,防止污染环境 NaOH溶液(其他合理答案均可) (2)3 2 2 5 2 4 中和产生的HNO3,使原料尽可能多地转化为MnO2 (3)Mn(OH)2,2.【解
15、析】(1)SO2的密度比空气的大,应采用向上排空气法收集,因此B中导管应长进短出。(2)铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,但随着反应的进行,浓硫酸浓度减小,变为稀硫酸,不再与铜反应;剩余溶液中有硫酸和硫酸铜,可以加入铁或碳酸钠溶液,观察是否有气体产生来检验硫酸的存在。 (3)由于反应产生的气体为二氧化硫和少量的水蒸气,通过碱石灰时,都会被吸收,少量的水蒸气会影响二氧化硫的测定,因此A不可行;由于高锰酸钾溶液用硫酸酸化,硫酸会与氯化钡反应,影响SO2的测定,因此B不可行;由于二氧化硫在水中的溶解度较大,用排水法测定影响气体体积的测定,因此C不可行。乙同学设计的方案中,铜离子本身是蓝色的,会
16、干扰滴定终点的判断。,答案:(1)如图所示 (2)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2 随着反应进行,硫酸浓度减小,Cu与稀硫酸不反应 A、D (3)A、B、C 否 含Cu2+的溶液显蓝色,干扰滴定终点的判断,类型二 【典例2】【解析】(1)将重铬酸钠溶液和浓硫酸混合时,相当于对浓硫酸进行稀释。若将重铬酸钠溶液加到浓硫酸中,水的密度比浓硫酸小,会引起液滴飞溅,造成危险。 (2)实验装置中沸石的作用是防止溶液暴沸。若加热后发现未加沸石,应该停止加热,等溶液冷却后再加入沸石。 (3)装置中B仪器叫分液漏斗,D仪器叫直形冷凝管。 (4)分液漏斗使用前必须进行的操作是检查是否漏液。
17、(5)由题意知正丁醛微溶于水,密度比水小,所以分液时水在下层,正丁醛在上层。,(6)反应时温度保持在9095,既可以保证正丁醛变成蒸汽及时分离出去,同时还可以避免正丁醛被继续氧化。 (7)若4.0 g的正丁醇完全反应产生的正丁醛应为4.074 72=3.89 g,则正丁醛的产率应为2.03.89100%=51%。 答案:(1)不能,易迸溅 (2)防止暴沸 冷却后补加 (3)分液漏斗 直形冷凝管 (4)c (5)下 (6)既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化 (7)51,类题试做,精题精练 1.【解析】(1)考查常见仪器的辨认,装置b的名称是直形冷凝 管。 (2)在加热液体时需加入
18、碎瓷片,以防止因加热而使液体暴沸。 如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应该停止加热,冷却后 再加入碎瓷片,应选B。 (3)本实验中容易产生的副产物是发生分子间脱水生成的环己 醚,产物的结构简式是,(4)分液漏斗在使用前要洗涤干净并检查是否漏水,在本实验分离过程中,产物是环己烯,密度为0.810 2 gcm-3,比水小,在上层,分离时先把水层从分液漏斗下口放出,产物应该从分液漏斗的上口倒出。 (5)分离提纯过程中加入无水氯化钙是为了除去醇和水。 (6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,所需仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶(可用圆底烧瓶)、温度计、带石棉网的铁架台、直形冷凝管、接引管(尾接管)、接收器等,不需用
19、到的仪器是吸滤瓶和球形冷凝管。,(7)本实验由环己醇制取环己烯,根据化学反应方程式和表格数 据可知,100 g环己醇可以生成82 g环己烯,那么20 g环己醇可 以制取环己烯16.4 g,而实际得到10 g,所以产率为 100%=61%,故选C。 答案:(1)直形冷凝管(或冷凝管) (2)防止暴沸 B (3) (4)检查是否漏水(检漏) 上口倒出 (5)干燥(或除水除醇) (6)C、D (7)C,2.【解析】(1)加热条件下铜、铝、铁均与混合酸反应,而铂和金都不与混酸反应,因此滤渣是铂与金。 (2)固体物质加酸溶液后得到的溶液中铁元素的化合价可能为+2价也可能为+3价,而加入H2O2后,会全部
20、转化成Fe3+,所以溶液中的金属离子有Al3+、Fe3+和Cu2+,调节pH的目的是使Fe3+、Al3+形成沉淀。 (3)由硫酸铜晶体制取硫酸铜只需要将晶体加热脱水就可以。,(4)滤渣2中含有氢氧化铁和氢氧化铝,制备硫酸铝晶体必须将铁元素分离出来,甲操作没有分离铁元素,所得的固体中一定含有硫酸铁,乙操作比丙操作少用了氢氧化钠试剂,同时还增加了产品的量。 (5)所有有关滴定的计算以及误差分析都可以用关系式法,从公式出发去分析。,答案:(1) 或3Cu+8H+ 3Cu2+2NO+4H2O Au、Pt (2)将Fe2+氧化为Fe3+ 不引入杂质，对环境无污染Fe3+、Al3+ (3)加热脱水 (4)甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙 (5),