廣東省中山市古鎮(zhèn)高級中學2012屆高三化學 專題訓練5 實驗設計

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1、廣東省中山市古鎮(zhèn)高級中學2012屆高三化學 專題訓練5 實驗設計 一．要重視科學合理的假設，這關系到整個探究方向的正確性。 1．要審清題目給出的概念： ①物質的分類：金屬、非金屬；單質、化合物；氧化物、酸、堿、鹽； ②物質的狀態(tài)：固體、液體、氣體； 2．在分析物質反應的過程中，要有“量”的意識：是否有物質過量？哪種物質過量？哪種物質有剩余？ 3．要重視常見物質化學性質的復習，要回歸課本。 （1）閱讀課本時， 看到物質，要分析各種元素的化合價，分析其性質： ①水溶性：是否溶于水？是否與水發(fā)生反應？ ②是否具有氧化性？若有，能與哪些物質反應？反應的難易程度如何

2、？ ③是否具有還原性？若有，能與哪些物質反應？反應的難易程度如何？ ④能否發(fā)生復分解反應？能與哪些物質發(fā)生復分解反應？ ⑤反應的現象如何？現象是否明顯？是否特殊？反應能否用于物質的檢驗？ 看到化學方程式，要判斷是否屬于氧化還原反應，若是，還要判斷氧化劑和還原劑，氧化產物和還原產物，被氧化和被還原等，計算電子轉移的數目。 （2）閱讀課本時，要注意實驗裝置圖： ①裝置中儀器的名稱？用途？使用時要注意哪些事項？ ②裝置有哪些注意事項？ （3）閱讀課本時，要注意實驗步驟的描述：要有四要素——試劑、量、儀器、操作動詞。用于檢驗時，取少量試劑；用于除雜時，取足量試劑。

3、二．實驗方案的設計 1．找出實驗目的：要探究什么問題？要檢驗哪些物質是否存在？ 2．找出樣品中存在的所有物質，加入試劑后分析反應時要有“量”的意識，哪一種物質反應了，生成了什么物質？哪一種物質過量了？反應結束后還有什么物質？ 3．加入試劑檢驗物質時，注意查找是否存在干擾？利用還原性檢驗時，要加入氧化劑，要看是否存在其它還原劑的干擾；利用氧化性檢驗時，要加入還原劑，要看是否存在其它氧化劑的干擾；利用沉淀法檢驗時，要加入沉淀劑，要看是否存在其它離子能與該沉淀劑發(fā)生反應生成另一種沉淀；利用氣體法檢驗物質時，要加入試劑與被檢驗物質反應生成氣體，要看是否存在其它物質能與加入的試劑

4、反應生成氣體。選擇加入的試劑時，還要注意前面加入的試劑是否存在干擾。若存在干擾時，在檢驗前應先除去干擾的物質才能檢驗，或選擇其它試劑。 4．試劑的選擇時，當同一試劑有不同的濃度時，也要注意試劑的濃度。 若需要觀察褪色的，則試劑應稀一些確保能反應完；若需要觀察產生顏色或沉淀的，試劑應濃一些確保現象明顯；若目的是調節(jié)pH等，試劑應稀一些；若不希望溶液被明顯稀釋，試劑應濃一些。 5．在設計實驗方案的過程中，應先畫出實驗流程圖，在檢查無誤后再轉化為文字，寫在答題卡上。書寫實驗步驟是要注意四要素——試劑、量、儀器、操作動詞。用于檢驗時，取少量試劑；用于除雜時，取足量試劑。 三．常見無機物性質的梳

5、理 考綱中列舉出要求掌握的元素有Na、Al、Fe、Cu、H、C、N、O、Si、S、Cl等，則相關的物質或離子如下，請從溶解性、復分解反應、氧化還原反應、特殊現象反應幾個角度對它們的常見性質進行梳理，并能指出常用哪些試劑來體現這些性質。 單質：Na、Al、Fe、Cu、H2、C、N2、O2、O3、Si、S、Cl2； 氧化物：Na2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、Fe3O4、CuO、CO、CO2、NO、NO2、SiO2、SO2、SO3； 酸：H2CO3、HNO3、H2SiO3、H2SO3、H2SO4、HCl、HClO； 堿：NaOH、Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Cu

6、(OH)2、NH3?H2O； 離子：Na＋、Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、NH4＋、H＋、CO32－、NO3－、SiO32－、SO32－、SO42－、S2－、Cl－、ClO－。 四．通過評分標準反思答題策略 33．（一模）某學習小組在研究水處理問題時，將一定量NaClO溶液與FeSO4溶液相混合，得到含有大量懸浮物的混合液。請完成對反應物剩余情況的探究。 （1）提出合理假設： 假設1：FeSO4有剩余； 假設2：NaClO有剩余； 假設3：______________________________________。 （2）樣品初步處理：取少量混合液于試管

7、中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液。此澄清溶液中肯定含有的金屬陽離子是________________________。 （3）設計后續(xù)實驗方案驗證假設，在答題卡上寫出實驗步驟以及預期現象和結論。 限選實驗試劑：3 mol·L－1 H2SO4、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉－KI溶液、紫色石蕊溶液。 答案和評分標準如下： （1）NaClO和FeSO4均無剩余；（3分） 評分說明： ①意思相同即可得分。但只寫“均無剩余”而無指明物質，扣2分。 ②答“NaClO和FeSO4可能均無剩余”得0分。 （2）Na＋、Fe3＋ （

8、4分） 評分說明： ①漏寫得2分。 ②多寫H+、SO42－或Cl－合扣2分。 ③多寫Fe2+或ClO－，得0分。 （3）（9分） 評分說明： ①驗證第一個假設成立占4分，驗證第二和第三個假設占5分。 ②方案方面的扣分點： 假設1的驗證用KSCN和H2O2為試劑，用顏色加深的方法來判斷，得3分。 假設2的驗證用淀粉－KI溶液為試劑，用溶液變藍色的方法來判斷，得0分。 ③步驟方面的扣分點： 試劑用量用“少量”代替“1～2滴”，不扣分。 試劑用量未說明或用“足量”“適量”“1～2mL”等不當詞語，扣1分。 ④現象方面的扣分點： 用“溶液無色”“溶液顏色無變化”“

9、否則…”“反之則…”等不當表述，扣1分。 ⑤結論方面的扣分點： “假設？成立”描述成“溶液中含有××離子”，扣1分。 “假設？成立”描述成“××有剩余”，不扣分。 ⑥錯別字方面的扣分點： “滴加”“褪色”“紫紅色”等關鍵詞有錯別字，扣1分。 思考：①為什么不能用用淀粉－KI溶液檢驗ClO－？應如何對待干擾？②為什么不能用“足量”“適量”“1～2mL”等代替“少量”？試劑的用量如何選擇？ 【例題】某科研小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時，利用剛吸收過少量SO2的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理。 （1）請完成SO2與過量NaOH溶液反應的化學方程式：SO2+2NaOH =

10、 ________________． （2）反應Cl2+Na2SO3+2 NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O中的還原劑為 。 （3）吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl、OH和SO。 請設計實驗，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 假設1：只存在SO32-； 假設2：既不存在SO32-也不存在ClO；假設3：___________。 ②設計實驗方案，進行實驗。請在答題卡上寫出實驗步驟以及預期現象和結論。限選實驗試劑：3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KM

11、nO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊試液。 【分析】 題目的意思是用吸收了少量SO2的NaOH溶液再與Cl2反應，這里需要對溶液的成分有清晰的認識，在與Cl2反應前，溶液中先發(fā)生的反應是SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O，所以溶液的溶質可認為是較少的Na2SO3和大量的NaOH。再向其中通入Cl2，題目給出了一個反應Cl2+Na2SO3+2NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O（反應Ⅰ），但Cl2本身也可與NaOH發(fā)生反應Cl2+2NaOH==NaCl+ NaClO+H2O（反應Ⅱ），考慮到NaClO仍然會氧化Na2SO3，所以可以認為先發(fā)生反應Ⅰ，若Na2SO3消耗完，剩余

12、的Cl2再發(fā)生反應Ⅱ。 當我們關注Cl2、Na2SO3、NaOH這三種物質的“量”的時候，就很容易分析出這么幾種可能：①Cl2很少，只發(fā)生了反應Ⅰ且Na2SO3未消耗完，溶液的溶質為NaOH、NaCl、Na2SO4、Na2SO3；②Cl2適量，只發(fā)生了反應Ⅰ且Na2SO3恰好消耗完，溶液的溶質為NaOH、NaCl、Na2SO4；③Cl2較多，發(fā)生了反應Ⅰ后還發(fā)生了反應Ⅱ，但題目提示溶液仍然保持強堿性即NaOH不會被Cl2消耗完，故溶液的溶質為NaOH、NaCl、Na2SO4、NaClO。 第（3）小題，提出合理假設時要依據探究目的“該吸收液中可能存在的其他陰離子”，所以假設的對象就只是SO

13、32－和ClO－。且經過分析不會出現兩者共存的情況。 實驗設計第一步中已將溶液酸化，可認為要檢驗的對象是H2SO3或HClO。H2SO3的檢驗可以考慮利用其還原性（溶液中并無其他還原性離子干擾），可選用KMnO4溶液作試劑；HClO的檢驗可以考慮利用其氧化性（溶液中并無其他氧化性離子干擾），可選用淀粉-KI溶液作試劑；HClO的檢驗還可以考慮利用其漂白性，題目中提供了紫色石蕊溶液可用。 由于兩者的檢驗互不干擾，都是簡單的試管實驗，所以先檢驗誰都可以。 答案： ⑴Na2SO3 ＋ H2O ⑵Na2SO3 ⑶①只存在ClO－ ② 實驗步驟 預期現象和

14、結論 步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液。 ⑴若溶液褪色，則假設1成立； ⑵若溶液不褪色，則假設2或3成立 。 步驟3：向B試管中滴加1～2滴淀粉－KI溶液。 ⑴若溶液變藍色，則假設3成立； ⑵若溶液不變藍色，結合步驟2中的⑵，則假設2成立。 或 變式訓練 （2008年廣東卷改）某種催化劑為鐵的氧化物。請完成對該催化劑中鐵元素的價態(tài)的探究。限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾、3 mol·L-1H2SO4、3％ H2O2、6 mol·L-1HNO3、0.01 mol·L-1KMnO4、NaOH

15、稀溶液、0.1 mol·L-1Kl、20％ KSCN、蒸餾水。 （1）提出合理假設 假設1：　　　　　　 ??； 假設2：　　　　　 　??； 假設3：　　　　 　　　。 （2）設計實驗方案證明你的假設，在下表中寫出實驗操作步驟、預期現象與結論。 思路點撥： ①探究的準確目的是什么？ ②根據題意的限定，預期結論有哪幾種可能？（注意結論與目的的直接對應關系） ③鐵的氧化物是固體，有沒有直接的檢驗

16、方法？ ④如果要轉化為溶液用什么試劑？形態(tài)的轉化會不會影響檢驗的科學性（或者誤差）？ ⑤Fe3＋如何檢驗？Fe2＋如何檢驗？ ⑥怎樣的檢驗順序更合理簡潔？ ⑦實驗報告分為幾個大的步驟？ 【練習】 1．（1）向FeSO4溶液中滴加氯水，溶液由淺綠色變成黃色，反應的離子方程式為________________________________________；向KI溶液中滴加氯水，溶液由無色變成黃色，反應的離子方程式為_____________________________________。 （2）請以FeSO4溶液、KI溶液、氯水為試劑探究Fe2＋和I－的還原性強弱。 ①提

17、出假設：假設1：Fe2＋還原性強于I－；假設2：______________________________ ②設計實驗方案，寫出實驗步驟、預期現象和結論。其他限選試劑：3 mol·L－1 H2SO4、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉溶液、紫色石蕊溶液。 2．正三價鐵元素有一定的氧化性，FeCl3溶液吸收一定量SO2后溶液顏色變淺。 （1）反應的離子方程式為_________________________________________。 （2）除H＋、OH－外，溶液中一定含有的離子有___________________________

18、，還可能含有的粒子是________________________。（填編號） A．Fe2＋ B．Fe3＋ C．Cl－ D．SO42－ E．H2SO3 （3）對還不能確定的粒子存在情況提出合理的假設： 假設1： ； 假設2： ； 假設3： 。 （4）設計實驗方案，進行實驗

19、。寫出實驗步驟以及預期現象和結論。 限選實驗試劑：3 mol·L－1 H2SO4、1 mol·L－1 NaOH、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉－KI溶液、紫色石蕊試液、品紅溶液。 3．（2009廣東卷改）三草酸合鐵酸鉀晶體K3 [Fe(C2O4 )3]·3H2O可有于攝影和藍色印刷，其受熱分解的固體產物可以確定含有K2CO3，其它可能成分有Fe、FeO?，F有少量該固體產物的樣品，請設計實驗探究其成分。 限選試劑：濃硫酸、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1鹽酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3%H2O2、0.1mol·

20、L-1KI、0.1 mol·L-1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。 （1）提出合理假設 假設1：固體產物的成分為K2CO3和Fe； 假設2： ； 假設3： 。 （2）為了防止干擾，需要將K2CO3先分離除去，操作過程是_______________________ ______________________________________________________________

21、________ _____________________________________________________________________。 （3）在（2）的基礎上設計后續(xù)的實驗方案，寫出實驗操作步驟、預期現象與結論 4．硫代硫酸鈉（Na2S2O3）俗稱大蘇打，主要用于照相業(yè)作定影劑。Na2S2O3易溶于水，在酸性溶液中會迅速分解。 （1）完成Na2S2O3溶液與稀硫酸混合反應的化學方程式： H2SO4+Na2S2O3 ＝ Na2SO4+H2O+SO2+________（除空缺外已配平） 該反應可用于探究外界條件對反應速率的影響，完成有關的實驗設計

22、表（已知各溶液體積均為5mL）： （2）Na2S2O3還具有很強的還原性，Na2S2O3溶液與足量氯水反應的化學方程式為 _____________________________________________。（S元素被氧化為SO42－） （3）現有一瓶Na2S2O3固體，可能混有Na2SO4固體。設計實驗驗證該假設，寫出實驗步驟、預期現象和結論。限選試劑： 1mol·L－1 H2SO4、1mol·L－1HNO3、1mol·L－1HCl、1mol·L－1NaOH、0.1 mol·L－1BaCl2、0.01 mol·L－1 KMnO4、蒸餾水。 【答案】 1

23、． （1）2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ 2I－＋Cl2＝I2＋2Cl－ （2）①假設2： I－還原性強于Fe2＋ 或： 實驗步驟 預期現象與結論 步驟1：取2mLFeSO4溶液和2mLKI溶液混合于試管中，再滴加幾滴氯水。 溶液變成黃色，推測有Fe3＋或I2生成。 步驟2：向試管中繼續(xù)滴加幾滴淀粉溶液。 若溶液變藍色，則假設2成立； 若溶液不變藍色，則假設1成立。 2．（1）2Fe3＋＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－ （2）ACD； BE （3）假設1：只存在Fe3＋； 假設2：即不存在Fe3＋，也不存在H2SO3；

24、 假設3：只存在H2SO3。 （4） 實驗步驟 預期現象和結論 步驟1：取少量溶液于試管A中，滴加1～2滴20% KSCN溶液。 （1）若溶液變血紅色，則假設1成立； （2）若溶液不變血紅色，則假設2或3成立 。 步驟2：另取少量溶液于試管B中，滴加1～2滴品紅溶液。 （1）若溶液紅色褪去，則假設3成立； （2）若溶液呈紅色，結合步驟2中的（2），則假設2成立。 3．（1）假設2：固體產物的成分為K2CO3和FeO； 假設3：固體產物的成分為K2CO3、Fe和FeO。 （2）取適量固體產物于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩使K2CO3溶解。過濾，用蒸餾水充分洗滌不溶固體。 （3） 4．（1）S↓ （2）Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+8HCl+H2SO4 （3）