高中化學反應原理第三章水溶液中的離子平衡基于化學閱讀的化學實驗方案設計與評價課堂教學

化學實驗與探究能力第一、了解并初步實踐化學實驗研究的一般過程，掌握化學實驗的基本方法和技能。第二、在解決簡單化學問題的過程中，運用科學的方法，初步了解化學變化規(guī)律，并對化學現(xiàn)象提出科學合理的解釋?？荚囌f明對化學學習能力的要求

化學閱讀：是從化學視覺材料（包括文字、符號、圖表、微觀模型等）中提取、吸收、理解、加工、整合、分析和評價信息的心理活動過程；是將化學視覺材料中的文字轉換成化學符號，將符號轉化為化學語言，將圖表和模型提煉成化學規(guī)律，并與已有知識進行對比和聯(lián)系的積極能動的認知過程；是以閱讀為手段，以化學視覺材料為對象，通過閱讀引發(fā)質疑、促進思考、激發(fā)探究的知識獲取過程?；诨瘜W閱讀的化學實驗方案設計和評價解題一般步驟：

1、通過閱讀明確實驗目的2、通過閱讀弄清實驗原理3、通過閱讀理解操作意圖4、通過閱讀提取解題關鍵1.(2018·全國卷Ⅰ，26)醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示。回答下列問題：(1)實驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是________________；儀器a的名稱是_________________。(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色，該反應的離子方程式為__________________________。②同時c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是_________(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是__________________________；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是___________、______、洗滌、干燥。(4)指出裝置d可能存在的缺點____________________________________。實驗目的：制備醋酸亞鉻。實驗原理：金屬鋅與氯化鉻和鹽酸的混合物反應，生成氯化亞鉻和氫氣，生成的氫氣將氯化亞鉻壓入醋酸鈉溶液中，氯化亞鉻和醋酸鈉溶液反應生成醋酸亞鉻。操作意圖：打開K1、K2，關閉K3，使鋅與氯化鉻和鹽酸的混合物反應。打開K3，關閉K1和K2，氫氣將氯化亞鉻壓入醋酸鈉溶液中。解題關鍵：醋酸亞鉻難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。答案

(1)去除水中溶解氧分液(或滴液)漏斗(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋

②排除c中空氣(3)c中產(chǎn)生H2使壓強大于大氣壓(冰浴)冷卻過濾(4)敞開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸2．為驗證氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2，某小組用下圖所示裝置進行實驗(夾持儀器和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗)。實驗過程：Ⅰ.打開彈簧夾K1～K4，通入一段時間N2，再將T形導管插入B中，繼續(xù)通入N2，然后關閉K1、K3、K4。Ⅱ.打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱。Ⅲ.當B中溶液變黃時，停止加熱，關閉K2。Ⅳ.打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，檢驗其中的離子。Ⅴ.打開K3和活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后關閉K3。Ⅵ.更新試管D，重復過程Ⅳ，檢驗B溶液中的離子。(1)過程Ⅰ的目的是___。(2)棉花中浸潤的溶液為____。(3)A中發(fā)生反應的化學方程式(4)若將制取的SO2通入酸性高錳酸鉀溶液可使溶液褪色，其離子方程式為：(5)甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，結論如下表所示，他們的檢測結果一定能夠證明氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。

過程ⅣB溶液中含有的離子過程ⅥB溶液中含有的離子甲有Fe3＋無Fe2＋有SO42-乙既有Fe3＋又有Fe2＋有SO42-丙有Fe3＋無Fe2＋有Fe2＋實驗目的：驗證氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2弄清實驗原理：氯氣將氯化亞鐵氧化成三氯化鐵，氧化性Cl2＞Fe3＋，SO2將三氯化鐵還原成氯化亞鐵，氧化性Fe3＋＞SO2。操作意圖：打開彈簧夾K1～K4，通入一段時間N2，再將T形導管插入B中，繼續(xù)通入N2，排走裝置內的空氣。關閉K1、K3、K4，打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱，制氯氣，打開K3和活塞c，加入70%的硫酸，制備SO2。解題關鍵：當B中溶液變黃時，停止加熱，關閉K2。一定能夠證明氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2的是。答案

(1)排出裝置中的空氣，防止干擾(2)NaOH溶液(3)MnO2＋4HCl(濃)==MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(4)2MnO4-＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO42-＋4H＋(5)乙、丙3.(2018·江蘇，19)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3，其主要實驗流程如下：已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放熱反應。②N2H4·H2O沸點約118℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N2。(1)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO3和NaCl，其離子方程式為__________________________；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是________。(2)步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如圖1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40℃以下反應一段時間后，再迅速升溫至110℃繼續(xù)反應。實驗中通過滴液漏斗滴加的溶液是________；使用冷凝管的目的是________________。①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實驗中確定何時停止通SO2的實驗操作為______________。②請補充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案：_____________________，用少量無水乙醇洗滌，干燥，密封包裝。(3)步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO3(－)、SO3(2－)隨pH的分布如圖2所示，Na2SO3的溶解度曲線如圖3所示)。實驗目的：制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3弄清實驗原理：

常溫下，先用Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO和NaCl，再用NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應生成N2H4·H2O和副產(chǎn)品Na2CO3，然后向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液，最后由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3。操作意圖：實驗中通過滴液漏斗滴加溶液，N2H4·H2O具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N2。使用冷凝管的目的，N2H4·H2O沸點約118℃。Na2SO3用少量無水乙醇洗滌，洗去雜質，同時減少，Na2SO3因溶解而損失。解題關鍵：Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放熱反應；

N2H4·H2O沸點約118℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N2；Na2SO3的溶解度隨溫度變化圖示：答案：(1)3Cl2＋6OH－=5Cl－＋ClO－＋3H2O緩慢通入Cl2(2)NaClO堿性溶液減少水合肼的揮發(fā)(3)①測量溶液的pH，若pH約為4，停止通SO2②邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，測量溶液pH，pH約為10時，停止滴加NaOH溶液，加熱濃縮溶液至有大量晶體析出，在高于34℃條件下趁熱過濾。4.（2019·北京，28）化學小組實驗探究SO2與AgNO3溶液的反應。（1）實驗一：用如下裝置（夾持、加熱儀器略）制備SO2，將足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反應，得到無色溶液A和白色沉淀B。

①濃H2SO4與Cu反應的化學方程式是____________________________。②試劑a是____________。（2）對體系中有關物質性質分析得出：沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(資料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3難溶于水)實驗二：驗證B的成分①寫出Ag2SO3溶于氨水的離子方程式：__________。②加入鹽酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推斷D中主要是BaSO3，進而推斷B中含有Ag2SO3。向濾液E中加入一種試劑，可進一步證實B中含有Ag2SO3。所用試劑及現(xiàn)象是__________。（3）根據(jù)沉淀F的存在，推測SO42-的產(chǎn)生有兩個途徑：途徑1：實驗一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，隨沉淀B進入D。途徑2：實驗二中，SO32-被氧化為SO42-進入D。實驗三：探究SO42-的產(chǎn)生途徑

①向溶液A中滴入過量鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中含有________：取上層清液繼續(xù)滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀，可判斷B中不含Ag2SO4。做出判斷的理由：_______。②實驗三的結論：__________。（4）實驗一中SO2與AgNO3溶液反應的離子方程式是_________________。（5）根據(jù)物質性質分析，SO2與AgNO3溶液應該可以發(fā)生氧化還原反應。將實驗一所得混合物放置一段時間，有Ag和SO42-生成。（6）根據(jù)上述實驗所得結論：__________________。實驗目的：探究SO2與AgNO3溶液反應的產(chǎn)物弄清實驗原理：實驗所得結論操作意圖：驗證B的成分解題關鍵：加入鹽酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F；向溶液A中滴入過量鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，取上層清液繼續(xù)滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀。將實驗一所得混合物放置一段時間，有Ag和SO42-生成。答案：

（1）①Cu+2H2SO4(濃)

CuSO4+SO2↑+2H2O②飽和NaHSO3溶液

（2）①Ag2SO3+4NH3·H2O=2Ag(NH3)2++SO32-+4H2O

②H2O2溶液，產(chǎn)生白色沉淀

（3）①Ag+Ag2SO4溶解度大于BaSO4，沒有BaSO4沉淀時，必定沒有Ag2SO4

②途徑1不產(chǎn)生SO42-，途徑2產(chǎn)生SO42-

（4）2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+

（6）實驗條件下：SO2與AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率；堿性溶液中SO32-更易被氧化為SO42-5.298K時，一氯化碘(ICl)是一種紅棕色液體，沸點371K，不吸潮但能水解，易溶于乙醇。能與KI反應生成I2。KI在298K時的溶解度：140g/100g水，2g/100mL乙醇。單質碘在318K開始升華。(1)利用干燥純凈的氯氣與單質碘反應可制備一氯化碘，該反應為放熱反應。相關實驗裝置及試劑如下：①各裝置接口的順序依次是：a→________→f。A裝置中發(fā)生反應的離子方程式：____________________________________________。②實驗過程中B裝置需冷水浴，其目的是______________________________。③將B裝置中得到的液態(tài)產(chǎn)物提純獲得較純凈的ICl，宜采取的方法是______。(2)將單質碘和鹽酸混合，控制溫度約323K，邊攪拌邊滴加氯酸鈉溶液，也可制得一氯化碘。該反應的化學方程式為_________________________(3)設計實驗證明ICl的氧化性比I2強：____________________________________________________________________________________________________________________。

實驗目的：制備、提純ICl

弄清實驗原理：氯氣與單質碘反應可制備一氯化碘，單質碘和鹽酸混合，再滴加氯酸鈉溶液，也可制得一氯化碘。操作意圖：設計實驗證明ICl的氧化性比I2強

解題關鍵：一氯化碘(ICl)是一種紅棕色液體，沸點371K，不吸潮但能水解，易溶于乙醇。能與KI反應生成I2。能與KI反應生成I2。KI在298K時的溶解度：140g/100g水，2g/100mL乙醇。單質碘在318K開始升華。氯氣與單質碘反應可制備一氯化碘，該反應為放熱反應。答案：(1)①deghbc

2MnO4－＋16H＋＋10Cl－==2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O②防止因反應放熱使I2升華和ICl揮發(fā)③蒸餾(2)3I2＋6HCl＋NaClO36ICl＋NaCl＋3H2O(3)向足量KI飽和乙醇溶液中滴加1～2滴ICl的乙醇稀溶液，充分振蕩，再滴加2～3滴淀粉溶液，若溶液變藍，則證明ICl的氧化性強于I26.(2018·北京，28)實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質。資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是___________________________________________________(錳被還原為Mn2＋)。②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外還有________________________(2)探究K2FeO4的性質①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設計以下方案：方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生ⅰ.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有_____離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由_____