1、第4講 探究性化學實驗,探究性化學實驗題在近幾年的高考中頻頻出現(xiàn)，這 類題具有綜合性強，開放性強等特點,能很好地考查學生 分析問題、解決問題和創(chuàng)新思維的能力，這種題的區(qū)分度 高，高考中具有很好的選撥功能。 探究性實驗的基本程序可用下列流程圖表示：,一、提出問題 要提出問題，首先得發(fā)現(xiàn)問題，在學習新知識、實踐 新方法中進行思考、對比、質(zhì)疑,通過思考提出值得探 究的問題，探究清楚能更好地理解掌握物質(zhì)的性質(zhì)。 此外，實驗中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象也是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題 的重要契機。 二、提出猜想 在學習、思考和實驗中，發(fā)現(xiàn)了問題不要輕易放過， 要與同學和老師交流、討論、查閱資料，這時有許多 問題就可能得到完美的

2、解決，而有一些問題，結(jié)論有 多種可能（這就是猜想），只能通過實驗進行驗證。 所謂猜想就是根據(jù)已有的知識對問題的解決提出的幾 種可能的情況。,三、設(shè)計驗證方案 提出猜想后，就要結(jié)合實驗室的條件，設(shè)計出科學、 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)鍵的就是試劑的選擇和實驗條件的調(diào)控。 新的問題出現(xiàn)再設(shè)法改進，直到科學合理為止，在實 施實驗的過程中，實驗方案可能還會出現(xiàn)問題，還要 及時進行調(diào)整。 四、觀察實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論 根據(jù)設(shè)計的實驗方案，認真進行實驗，觀察實驗中出 現(xiàn)的現(xiàn)象并及時記錄，根據(jù)實驗現(xiàn)象進行推理分析或 計算分析得出結(jié)論，如不能得出結(jié)論則要加做實驗， 或進行對比實

3、驗，或?qū)⒃O(shè)計的實驗進行改進。若實驗 中遇到新的問題，則可以提出新的問題進行探究。,【典例導(dǎo)析1】銅在空氣中會生成銅銹，其成分是Cu2 (OH)2CO3,隨著工業(yè)的發(fā)展，空氣中二氧化硫排放量較 大，銅綠成分也會發(fā)生相應(yīng)的變化。傅鷹著大學普通 化學下冊564頁（人民教育出版社，1982年版），認為 銅銹成分為CuSO43Cu(OH)2。某化學興趣小組在廢品站 取一塊生銹的銅片，設(shè)計實驗分析銅銹成分。 （1）對于銅銹主要成分，請你提出猜想： 猜想1： ； 猜想2： ； 猜想3： 。,（2）實驗室提供下列藥品：稀硫酸、鹽酸、氯化鋇溶 液、澄清石灰水；儀器：試管、滴管、導(dǎo)管、小刀等。 請你設(shè)計實驗方案證

4、明上述猜想，補充實驗報告：,（3）假設(shè)銅銹成分為nCuSO4mCu(OH)2，設(shè)計一個簡 單的實驗方案測定銅銹成分，實驗步驟如下： 取W g樣品，溶于水，加入過量氫氧化鈉溶液，過濾、 洗滌、灼燒，稱重得固體質(zhì)量為a g;取W g樣品，溶于 足量稀硝酸，加入過量的氯化鋇溶液， ， 稱量得固體質(zhì)量為b g；處理數(shù)據(jù)，經(jīng)計算：nm= 。,解析 （1）依題意，只對其主要成分提出假設(shè)，即銅綠 主要成分為堿式碳酸銅、堿式硫酸銅或堿式碳酸銅和堿 式硫酸銅的混合物即可。（2）定性檢驗兩種成分的區(qū) 別，實質(zhì)是檢驗SO 和CO 。（3）通過測定硫酸鋇質(zhì) 量確定SO 的物質(zhì)的量，根據(jù)氧化銅質(zhì)量計算銅的物 質(zhì)的量。n

5、(CuO)=n(Cu2+)= mol，n(BaSO4)=n(SO ) = mol,n= mol,m=( - )mol= mol。,答案 （1）猜想1：銅綠主要成分為Cu2(OH)2CO3 猜想2：銅綠主要成分為CuSO43Cu(OH)2 猜想3：銅綠主要成分為Cu2(OH）2CO3和CuSO4 3Cu(OH)2 （2）原樣品含CO 產(chǎn)生白色沉淀 （3）過濾、洗滌、干燥 ,規(guī)律總結(jié) 對于猜想類實驗探究試題，首先要善于從問 題情境中提出一些有價值的可探究性問題，再圍繞問題 作出猜想或假設(shè)，值得注意的是猜想一定要有事實根據(jù) 或科學依據(jù)，是建立在一定知識基礎(chǔ)上的猜想，不能胡 亂猜想。注意對試題提供的情

6、境進行分析，找準突破口， 然后根據(jù)所學知識設(shè)計合理、可行的實驗方案，并對所 提出的問題作出科學解釋，得出正確的結(jié)論。,【典例導(dǎo)析2】（2009北京理綜，27）某學習小組探究 濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行實驗 （夾持儀器已略去）。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成 NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結(jié)論是濃硝 酸的氧化性強于稀硝酸。,可選藥品：濃硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、 氫氧化鈉溶液及二氧化碳 已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng)，能與NO2反應(yīng)。 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O,（1）實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中。裝置、 中盛放的藥品依次是

7、。 （2）滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入 藥品，打開彈簧夾后 。 （3）裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是 。 （4）裝置的作用是 ，發(fā)生反應(yīng)的化學方程 式是 。 （5）該小組得出的結(jié)論依據(jù)的實驗現(xiàn)象是 。,（6）實驗結(jié)束后，同學們發(fā)現(xiàn)裝置中溶液呈綠色， 而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分數(shù) 較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。 同學們分別設(shè)計了以下4個試驗來判斷兩種看法是否正 確。這些方案中可行的是（選填序號字母） 。 a.加熱該綠色溶液，觀察顏色變化 b.加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化 c.向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化 d.向飽和硝酸銅溶液中通入

8、濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體， 觀察顏色變化,解析 裝置為Cu和濃HNO3反應(yīng)制取NO2的發(fā)生裝置， 因要檢驗濃、稀HNO3的氧化性強弱，依題中信息知是 用堿液(NaOH)吸收NO2，則為濃HNO3，中用排水法 收集的氣體一定為NO則中為稀HNO3,中為H2O，發(fā) 生了3NO+H2O 2HNO3+NO,又因NO極易被空氣中的 O2氧化而生成紅棕色的NO2，因此整個裝置中不能有空氣。,答案 （1）3 mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液 （2）通入CO2一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置中導(dǎo) 管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi) （3）Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O （4）將NO2轉(zhuǎn)化為

9、NO 3NO2+H2O 2HNO3+NO （5）裝置中液面上方氣體仍為無色，裝置中液面上 方氣體由無色變?yōu)榧t棕色 (6)acd,遷移應(yīng)用 1.某同學在一只燒杯里裝有a g純鐵粉，加入200 mL 6 mol/L硝酸恰好完全溶解鐵粉（假設(shè)還原產(chǎn)物只有 NO）。請完成對產(chǎn)物中鐵元素價態(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 H2SO4溶液、3%H2O2溶液、 6 mol/L HNO3溶液、0.01 mol/L KMnO4溶液（含硫酸 酸化）、NaOH稀溶液、0.1 mol/L KI溶液、20% KSCN 溶液、蒸餾水。 （1）提出合理假設(shè) 假

10、設(shè)1： ； 假設(shè)2： ； 假設(shè)3：。,（2）設(shè)計實驗方案證明你的假設(shè) 按下表格式寫出實驗操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。,（3）a值的范圍為 。,解析（1）3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O, Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O產(chǎn)物可能是硝 酸鐵、硝酸亞鐵、也可能是硝酸亞鐵和硝酸鐵混合物。（2）中學用KSCN溶液檢驗三價鐵離子。根據(jù)題目對 試劑的限制，沒有提供淀粉溶液，如果用KI溶液檢驗 鐵離子，生成I2溶于水呈黃色，與鐵離子的溶液顏色相 近，無法區(qū)別。所以，不能用KI溶液檢驗溶液中是否含 三價鐵離子（可以用淀粉-KI溶液檢驗三價鐵離子：溶 液變藍色，說明含三價

11、鐵離子）。（3）極端假設(shè)法和 平均值法求解：假設(shè)鐵與硝酸反應(yīng)只生成+3價鐵，,n(HNO3)=0.2 L6 mol/L=1.2 mol,n(Fe)=0.3 mol，m(Fe)=0.3 mol56 g/mol=16.8 g;假設(shè)鐵與硝酸反 應(yīng)只生成+2價鐵,n(Fe)=1.2 mol =0.45 mol, m(Fe)=0.45 mol56 g/mol=25.2 g，根據(jù)平均值原 理：16.8a25.2。,答案 （1）假設(shè)1：產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)為+3價 假設(shè)2：產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)為+2價 假設(shè)3：產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)既有+3價也有+2價 （2）,(3)16.8a25.2,2.某化學活動小組想通過下圖

12、所示裝置（夾持裝置已略 去）進行實驗，探究Na2O2與NO反應(yīng)的產(chǎn)物。,實驗前，他們查閱有關(guān)資料得到如下信息： 2NaNO3 2NaNO2+O2;NaNO2為白色粉末狀 固體，既有氧化性又有還原性；NaNO2溶液顯弱堿性 （原因：強堿弱酸鹽的水解）。 實驗開始時，先在A裝置中加入適量的碳酸鈣和足量稀 硝酸，待反應(yīng)不再有氣體產(chǎn)生時，將銅絲插入稀硝酸中， 回答下列問題： （1）A裝置中放入碳酸鈣的目的是 。 （2）裝置B、C中的試劑分別是：B中 、C中 ， E的作用是 。,（3）如何檢驗反應(yīng)中是否有氧氣生成？ 。 （4）假如Na2O2已反應(yīng)完全，為確定D中固體產(chǎn)物的成 分，甲同學將固體溶于水后，經(jīng)

13、測定發(fā)現(xiàn)溶液顯強堿性， 再向溶液中加入酸性高錳酸鉀溶液，紫色褪去。由此現(xiàn) 象推斷固體產(chǎn)物中可能含有的物質(zhì)是 （填化學式）。 （5）乙同學取適量固體于試管中密閉加熱，發(fā)現(xiàn)白色 固體部分變?yōu)榈S色。此現(xiàn)象說明固體中還可能含有的 成分是 （填化學式）。 根據(jù)以上推測，請寫出Na2O2與NO反應(yīng)的化學方程式 。,解析 （1）銅絲與稀硝酸反應(yīng)能產(chǎn)生NO,經(jīng)觀察反應(yīng)裝 置A，錐形瓶中有碳酸鈣，而且先發(fā)生反應(yīng)生成CO2，由 NO的性質(zhì)（易與O2反應(yīng)生成 NO2)可知這樣做的目的是 用CO2排除裝置中的空氣，避免NO被氧化。（2）為了 避免CO2、H2O與Na2O2反應(yīng)，B、C裝置應(yīng)是洗氣裝置，除水蒸氣應(yīng)在后

14、面，除CO2在前面，除去CO2一般用 NaOH溶液，除去H2O一般用濃硫酸；E裝置的作用是 避免空氣中的CO2、水蒸氣進入D中，干擾產(chǎn)物的判斷。 （3）用帶火星的木條靠近導(dǎo)氣管口，觀察木條是否復(fù) 燃，若復(fù)燃，則證明有氧氣生成。（4）推斷D中固體產(chǎn) 物，注意前提條件是：Na2O2已反應(yīng)完全。D中固體產(chǎn)物,溶于水,溶液顯強堿性，由題給信息知，NaNO2溶液 呈弱堿性?！皬妷A性”肯定不是NaNO2造成的，而 Na2O2已反應(yīng)完全，反應(yīng)物中沒有H元素，故只能是 Na2O導(dǎo)致；“再向溶液中加入酸性高錳酸鉀溶液， 紫色褪去”，高錳酸鉀是強氧化劑，說明溶液中含 有某種還原劑，根據(jù)題給信息，可知為NaNO2。

15、 （5）乙同學取適量固體于試管中密閉加熱，發(fā)現(xiàn)白 色固體部分變?yōu)榈S色。結(jié)合前面分析，產(chǎn)物中的 Na2O被氧化為Na2O2,白色固體變?yōu)辄S色固體（2Na2O+ O2 2Na2O2），根據(jù)題中所給信息2NaNO3 2NaNO2+O2，產(chǎn)物中也有NaNO3存在。綜上所述， Na2O2與NO反應(yīng)的產(chǎn)物共有三種:NaNO3、NaNO2、Na2O。,答案 （1）使CaCO3與稀硝酸反應(yīng)生成CO2，排出裝置 中的空氣，防止NO被氧化 （2）NaOH溶液 濃硫酸 防止空氣中的CO2、水蒸氣 進入裝置D中，干擾產(chǎn)物的判斷 （3）將帶火星的木條放在E裝置的氣體出口處，觀察木 條是否復(fù)燃，若復(fù)燃，則說明有氧氣生成

16、；若不復(fù)燃， 說明無氧氣生成 （4）Na2O、NaNO2 （5）NaNO3 2Na2O2+2NO NaNO3+NaNO2+Na2O,3. 鐵是日常生活中最常見的金屬，某班同學在學習鐵的知 識時，有下列問題： 問題1：鐵為何稱為黑色金屬？ 問題2：CuO在高溫下可分解為Cu2O和O2，F(xiàn)e2O3在高 溫下可分解為FeO和O2嗎？ （1）對于問題1，同學們上網(wǎng)查找，有兩種解釋： A.因為在鐵表面有黑色的鐵的氧化物，所以叫黑色金屬 B.因為鐵的粉末為黑色，鐵的氧化物也均為黑色，所以 叫黑色金屬 你認為正確的說法是 。,若有一黑色粉末，如何鑒別是鐵粉，還是Fe3O4粉末: 。 若有一黑色粉末，為鐵和四

17、氧化三鐵的混合物，如何 證明其中有Fe3O4(只要求簡述實驗方法)： 。 （2）對于問題2，同學們準備實驗探究，他們設(shè)想了兩 種方法： A.將三氧化二鐵高溫灼燒，看灼燒前后顏色是否變化 B.將三氧化二鐵高溫灼燒，看灼燒前后質(zhì)量是否變化,實驗中應(yīng)將Fe2O3放在 （填儀器名稱）中灼燒。 方法A中，如果高溫灼燒后顏色由變?yōu)?，說明Fe2O3確實發(fā)生了變化。能說明生成的一 定為FeO嗎？ （填“能”或“不能”）。理由是 。 方法B中，如果發(fā)生了預(yù)期的反應(yīng)，固體高溫灼燒前 后質(zhì)量比應(yīng)為 ，但是，實驗結(jié)果是固體灼燒 前后質(zhì)量比為3029,則高溫灼燒后生成物是 。 比較兩種方法，你認為較好的方法是 。,解

18、析 （1）B錯誤，因為Fe2O3是紅棕色的；常用的 方法是加酸溶解，金屬和稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣，而Fe3O4 反應(yīng)時沒有氣泡產(chǎn)生；鑒別混合物中是否有Fe3O4固 體，可以用還原劑將氧化物還原，檢驗氧化產(chǎn)物，如用 氫氣還原，則檢驗是否有水生成，如用CO還原，則檢驗 是否有CO2氣體產(chǎn)生。 （2）因為Fe2O3是紅棕色的，F(xiàn)eO是黑色的，若方法 A成立，那么顏色變化是由紅棕色變?yōu)楹谏珡念伾?并不能正確判斷，因為也可能生成黑色的Fe3O4,6Fe2O3 4Fe3O4+O2;若方法B成立，則下列反應(yīng)成立： 2Fe2O3 4FeO+O2,灼燒前后的質(zhì)量之比為：,=10/9,若質(zhì)量之比是3029,則發(fā)生

19、了反應(yīng)6Fe2O3 4Fe3O4+O2,最后的分解產(chǎn)物是Fe3O4;結(jié)合兩種方 法的分析，方法B更嚴密，此方法涉及了定量的計算， 而方法A僅僅是定性地從顏色來觀察，不嚴密。,答案 （1）A 取黑色粉末少許于試管中，加適量稀鹽酸或稀硫酸， 若有氣泡產(chǎn)生則原黑色粉末為鐵，若無氣泡產(chǎn)生則原粉 末為Fe3O4(其他合理答案亦可) 用干燥的氫氣與黑色粉末加熱反應(yīng)，用無水硫酸銅檢 測是否有水產(chǎn)生（或用純凈的一氧化碳與黑色粉末加熱 反應(yīng)，用澄清石灰水檢測是否有二氧化碳產(chǎn)生）（其他 合理答案亦可） （2）坩堝 紅棕色 黑色 不能 也可能為Fe3O4 10/9 Fe3O4 B,4. （1）常溫下，高錳酸 鉀晶體遇濃鹽酸會生 成一種氣體，該氣體 是由瑞典化學家舍勒 首先發(fā)現(xiàn)的。如圖所 示，將濃鹽酸小心滴 入 形管B端。 開始觀察到的現(xiàn)象是 。,一段時間后又可觀察到 ， 請解釋這一現(xiàn)象 。 應(yīng)用活性炭的此性質(zhì)可制作 來達 到防毒、防臭的目的（舉一例即可）。 （2）寫出CO2和Na2O2反應(yīng)的化學方程式 。 某