高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)配套課件專題課堂十一探究型實驗與工藝流程分析

專題課堂十一探究型實驗與工藝流程分析1．探究型實驗的常見類型 (1)對未知產(chǎn)物的探究 通過化學(xué)反應(yīng)原理猜測可能生成哪些物質(zhì)，對這些物質(zhì)逐一進行檢驗來確定究竟含有哪些物質(zhì)。雖然探究型實驗主要考查學(xué)生的探究能力，但在問題中常常包含了對實驗基礎(chǔ)知識的考查。如：考點一探究型實驗[要點突破]①常見物質(zhì)分離的提純方法：結(jié)晶法、蒸餾法、過濾法、升華法、萃取法、滲析法等。②常見氣體的制備、凈化、干燥、收集等方法。③熟悉重點的操作：氣密性檢查、測量氣體體積、防倒吸、防污染等。

(2)物質(zhì)性質(zhì)的探究①在探究過程中往往可以利用對比實驗，即設(shè)置幾組平行實驗來進行對照和比較，從而研究和揭示某種規(guī)律，解釋某種現(xiàn)象形成的原因或證明某種反應(yīng)機理。②無機物、有機物性質(zhì)的探究，必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上，大膽猜想，細心論證。脫離元素化合物知識，獨立看待實驗問題是不科學(xué)的，只有靈活運用已有的元素化合物知識，才能變探究型實驗為驗證型實驗，使復(fù)雜問題簡單化。2．探究型實驗的基本程序 解答探究型實驗題的基本程序可用以下流程圖表示： 提出問題→提出猜想→設(shè)計驗證方案→觀察實驗現(xiàn)象→得出結(jié)論

(1)提出問題要提出問題，首先得發(fā)現(xiàn)問題，對題給信息進行對比、質(zhì)疑，通過思考提出值得探究的問題。此外，實驗中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象也是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的重要契機。(2)提出猜想所謂猜想就是根據(jù)已有知識對問題的解決提出的幾種可能的情況。有一些問題，結(jié)論有多種可能(這就是猜想)，只能通過實驗進行驗證。

(3)設(shè)計驗證方案提出猜想后，就要結(jié)合題給條件，設(shè)計出科學(xué)、合理、安全的實驗方案，對可能的情況進行探究。實驗設(shè)計中，關(guān)鍵點是對試劑的選擇和實驗條件的調(diào)控。(4)觀察實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論根據(jù)設(shè)計的實驗方案，根據(jù)實驗現(xiàn)象進行推理分析或計算分析得出結(jié)論?！臼纠?】

(2013·四川理綜，9)為了探究AgNO3的氧化性和熱穩(wěn)定性，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗。 Ⅰ.AgNO3的氧化性 將光亮的鐵絲伸入AgNO3溶液中，一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe的氧化產(chǎn)物，將溶液中的Ag＋除盡后，進行了如下實驗?？蛇x用的試劑KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。

[典例示范]

(1)請完成下表：【實驗結(jié)論】Fe的氧化產(chǎn)物為Fe2＋和Fe3＋Ⅱ.AgNO3的熱穩(wěn)定性用下圖所示的實驗裝置A加熱AgNO3固體，產(chǎn)生紅棕色氣體，在裝置D中收集到無色氣體。當反應(yīng)結(jié)束后，試管中殘留固體為黑色。(2)裝置B的作用是________________。(3)經(jīng)小組討論并驗證該無色氣體為O2，其驗證方法是________________________________________________。(4)【查閱資料】Ag2O和粉末狀的Ag均為黑色；Ag2O可溶于氨水。【提出設(shè)想】試管中殘留的黑色固體可能是：i.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O【實驗驗證】

該小組為驗證上述設(shè)想，分別取少量黑色固體放入試管中，進行了如下實驗?！緦嶒炘u價】根據(jù)上述實驗，不能確定固體產(chǎn)物成分的實驗是____(填實驗編號)?！緦嶒灲Y(jié)論】根據(jù)上述實驗結(jié)果，該小組得出AgNO3固體熱分解的產(chǎn)物有________________。思維啟迪

(1)掌握Fe2＋和Fe3＋的檢驗方法。(2)分析可能發(fā)生的反應(yīng)及各裝置的作用。(3)根據(jù)信息及假設(shè)，利用實驗驗證，得到結(jié)論。解析(1)Fe3＋遇KSCN顯血紅色；鐵氰化鉀與Fe2＋顯特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀。(2)AgNO3加熱分解生成的紅棕色氣體為NO2，易溶于水，所以B的作用為安全瓶，由于兩側(cè)的導(dǎo)管較短，故不可能倒吸到A中。(3)使帶火星的木條復(fù)燃的氣體為O2。(4)根據(jù)信息，Ag2O可溶于氨水，由實驗a知，黑色固體不溶，則得出黑色固體為ⅰ(Ag)，而不是ⅱ和ⅲ。由實驗b知，有氣體生成，則一定含有Ag，故不能判斷出黑色固體成分。綜上，AgNO3熱分解的產(chǎn)物有NO2、O2和Ag。答案(1)溶液變紅K3[Fe(CN)6]溶液生成藍色沉淀(2)安全瓶(防倒吸)(3)用玻璃片蓋住集氣瓶口并取出，正放在桌面上，然后將帶余燼的木條伸入集氣瓶，若復(fù)燃證明是O2(4)bAg、NO2、O2【示例2】

(2013·重慶，9)某研究小組利用如圖裝置探究溫度對CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)(1)MgCO3的分解產(chǎn)物為________________。(2)裝置C的作用是________________，處理尾氣的方法為________。

(3)將研究小組分為兩組，按如圖裝置進行對比實驗，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)，兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗。①乙組得到的黑色粉末是________。②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為________。③乙組步驟4中，溶液變紅的原因為________________________；溶液褪色可能的原因及其驗證方法為________________。④從實驗安全考慮，如圖裝置還可采取的改進措施是________________。解析(1)MgCO3分解生成MgO和CO2。(2)該實驗的目的是探究溫度對CO還原Fe2O3的影響，可以推斷，MgCO3分解生成的CO2進入裝有Zn粉的硬質(zhì)玻管反應(yīng)生成CO，裝置C將沒有參加反應(yīng)的CO2除去，以免干擾CO還原Fe2O3的反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗，裝有無水CaCl2的U形管干燥CO；CO有毒，沒有參加反應(yīng)的CO不能直接排到空氣中，應(yīng)該用點燃或接一個氣球等方法處理，以免造成空氣污染。由步驟1，乙組取黑色粉末加入稀鹽酸，粉末溶解，且有氣泡產(chǎn)生，可知乙組得到的黑色粉末中一定含有Fe粉；由步驟2的實驗現(xiàn)象可知，步驟1所得溶液中含有Fe2＋；由步驟3的實驗現(xiàn)象，說明步驟1所得溶液中不含有Fe3＋；由步驟4的實驗現(xiàn)象，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯紅色，后溶液紅色褪去，可能因為SCN－被Cl2氧化，可向褪色后的溶液中再滴加足量KSCN溶液，若溶液呈紅色，說明之前溶液褪色的原因是SCN－被Cl2氧化。綜上所述，乙組得到的黑色粉末是Fe粉。從實驗安全的角度考慮，可在裝置B、C之間添加一個安全裝置或裝置E，以防止因發(fā)生倒吸而導(dǎo)致實驗失敗。

[應(yīng)用體驗]

[提出假設(shè)](1)部分學(xué)生認為Na2S2O3與Na2SO4結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)也相似，因此室溫時Na2S2O3溶液的pH________7(填“>”、“<”或“＝”)。(2)部分學(xué)生由S元素化合價推測Na2S2O3與SO2性質(zhì)相似，均具有較強的________。

[實驗探究]取適量Na2S2O3晶體，溶于水中制成Na2S2O3溶液，進行如下探究(填寫表中空格)。[實驗結(jié)論](6)探究①：________________________________________。(7)探究②：________________________________________。[問題討論](8)甲同學(xué)向“探究②”反應(yīng)后的溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，并據(jù)此認為氯水可將Na2S2O3氧化。你認為該方案是否正確并說明理由___________________。(9)請你重新設(shè)計一個實驗方案，證明Na2S2O3被氯水氧化。你的方案是________________________________________。2．(2013·北京理綜，28)某學(xué)生對SO2與漂粉精的反應(yīng)進行實驗探究：(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學(xué)方程式是____________。(2)pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是__________________________________________________。(3)向水中持續(xù)通入SO2，未觀察到白霧。推測現(xiàn)象i的白霧由HCl小液滴形成，進行如下實驗：a．用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變化；b.用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧，產(chǎn)生白色沉淀。①實驗a目的是_____________________________________。②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HCl，理由是__________________________________________________。

(4)現(xiàn)象ⅱ中溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因：隨溶液酸性的增強，漂粉精的有效成分和Cl－發(fā)生反應(yīng)。通過進一步實驗確認了這種可能性，其實驗方案是________________。(5)將A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X。①向沉淀X中加入稀HCl，無明顯變化。取上層清液，加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質(zhì)是________________。②用離子方程式解釋現(xiàn)象ⅲ中黃綠色褪去的原因：________________。解析(1)Cl2和Ca(OH)2生成氯化鈣、次氯酸鈣與水；(2)pH試紙先變藍(約為12)，說明溶液呈堿性，后顏色褪去，說明具有漂白性；(3)①反應(yīng)中生成Cl2，用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧中是否含有Cl2，排除Cl2干擾；②白霧中含有SO2，在酸性環(huán)境下被氧化為硫酸，故SO2可以使酸化的AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀；(4)向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸，觀察溶液顏色是否變?yōu)辄S綠色；1．探究類實驗題的一般命題思路是：發(fā)現(xiàn)問題→提出猜想→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。2．探究類試題一般有以下幾種命題形式：探究化學(xué)反應(yīng)機理、探究化學(xué)實驗中的反?，F(xiàn)象、探究對經(jīng)典問題的質(zhì)疑、探究未知物的成分、探究物質(zhì)的性質(zhì)、探究化學(xué)反應(yīng)的條件以及探究化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象等等。

探究型實驗題的命題思路和形式

1．無機化工流程題的主線

化學(xué)工藝流程題就是把化工生產(chǎn)過程中的重要生產(chǎn)工序和主要流程，用框圖形式表示出來，并圍繞生產(chǎn)流程中涉及的有關(guān)化學(xué)知識和原理設(shè)置問題，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化學(xué)工藝試題。其流程主線可表示為：考點二工業(yè)流程分析

[要點突破]

2．無機化工流程題的結(jié)構(gòu)

化學(xué)工藝流程題的結(jié)構(gòu)分為題引、題干和題設(shè)三部分。 題引就是用引導(dǎo)性的語言，簡單介紹該工藝生產(chǎn)的目的、原料、產(chǎn)品，有時還提供相關(guān)表格、圖像等參考數(shù)據(jù)或信息； 題干主要是用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來； 題設(shè)是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)知識設(shè)計成系列問題，要求考生依據(jù)化學(xué)原理進行分析解答。3．無機化工流程題的特點 (1)試題源于社會實際，充分利用生產(chǎn)、生活中的鮮活實例為載體，使問題情境真實，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科與工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的緊密聯(lián)系，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。 (2)以解決化學(xué)實際問題作思路進行設(shè)問，考查學(xué)生運用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識解決化工生產(chǎn)中實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

(3)試題內(nèi)容豐富，涉及的化學(xué)知識面廣、綜合性強、思考容量大，考查學(xué)生化學(xué)知識的掌握情況和應(yīng)用化學(xué)知識解決有關(guān)問題的能力。(4)試題新穎，信息閱讀量大，考查學(xué)生的閱讀能力、資料收集處理能力和知識遷移能力。4．工藝流程術(shù)語與操作 (1)常見操作或名詞(2)通常用到的表述詞匯和所要考慮的答題角度

(3)化工生產(chǎn)的主要實驗操作【示例3】

(2013·安徽化學(xué)卷，27)二氧化鈰(CeO2)一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質(zhì))。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設(shè)計實驗流程如下：[典例示范](1)洗滌濾渣A的目的是為了除去________(填離子符號)，檢驗該離子是否洗凈的方法是__________________________。(2)第②步反應(yīng)的離子方程式是________________________，濾渣B的主要成分是________。(3)萃取是分離稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP________(填“能”或“不能”)與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有________、燒杯、玻璃棒、量筒等。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L－1FeSO4標準溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3＋)，消耗25.00mL標準溶液，該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分數(shù)為________________。解析(1)濾渣洗滌的目的是除去表面吸附的離子，本題中的離子有Fe3＋、Cl－，而主要除去Fe3＋，否則在后續(xù)實驗中被沉淀使產(chǎn)品不純；(2)根據(jù)流程第②反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，二氧化硅不溶于酸；(3)萃取劑與原溶劑不能互溶；(4)根據(jù)Ce(OH)4～Fe2＋ 208g1mol m0.1×25×10－3m＝0.52g，純度為0.52/0.536＝97.0%3．(2013·深圳一模，32)水鈷礦中除SiO2外，還有9.24%CoO、2.78%Fe2O3、0.96%MgO、0.084%CaO。從中提取鈷的主要工藝流程如下：

[應(yīng)用體驗](1)在一定濃度的H2SO4溶液中，鈷的浸出率隨時間、溫度的變化如圖所示?？紤]生產(chǎn)成本和效率，最佳的浸出時間為________小時，最佳的浸出溫度為________℃。

(2)請配平下列除鐵的化學(xué)方程式：解析(1)讀圖可知，升高溫度，鈷的浸出率逐漸增大，60℃時生產(chǎn)效率太低，90℃時的浸出率與120℃時的浸出率相差不明顯，但是120℃時生產(chǎn)成本遠遠大于90℃時生產(chǎn)成本；因此最佳浸出溫度為90℃，而最佳浸出時間為12h。(2)觀察可知，該反應(yīng)不涉及氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)Na2Fe6(SO4)2(OH)12的計量數(shù)為1，根據(jù)鐵原子守恒可得Fe