廣東省中山市古鎮(zhèn)高級中學(xué)2012屆高三化學(xué) 專題訓(xùn)練5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

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1、廣東省中山市古鎮(zhèn)高級中學(xué)2012屆高三化學(xué) 專題訓(xùn)練5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 一．要重視科學(xué)合理的假設(shè)，這關(guān)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(zhì)的分類：金屬、非金屬；單質(zhì)、化合物；氧化物、酸、堿、鹽； ②物質(zhì)的狀態(tài)：固體、液體、氣體； 2．在分析物質(zhì)反應(yīng)的過程中，要有“量”的意識：是否有物質(zhì)過量？哪種物質(zhì)過量？哪種物質(zhì)有剩余？ 3．要重視常見物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的復(fù)習(xí)，要回歸課本。 （1）閱讀課本時， 看到物質(zhì)，要分析各種元素的化合價，分析其性質(zhì)： ①水溶性：是否溶于水？是否與水發(fā)生反應(yīng)？ ②是否具有氧化性？若有，能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？反應(yīng)的難易程度如何

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

3、二．實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計 1．找出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂骄渴裁磫栴}？要檢驗(yàn)?zāi)男┪镔|(zhì)是否存在？ 2．找出樣品中存在的所有物質(zhì)，加入試劑后分析反應(yīng)時要有“量”的意識，哪一種物質(zhì)反應(yīng)了，生成了什么物質(zhì)？哪一種物質(zhì)過量了？反應(yīng)結(jié)束后還有什么物質(zhì)？ 3．加入試劑檢驗(yàn)物質(zhì)時，注意查找是否存在干擾？利用還原性檢驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yīng)生成另一種沉淀；利用氣體法檢驗(yàn)物質(zhì)時，要加入試劑與被檢驗(yàn)物質(zhì)反應(yīng)生成氣體，要看是否存在其它物質(zhì)能與加入的試劑

4、反應(yīng)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(yàn)前應(yīng)先除去干擾的物質(zhì)才能檢驗(yàn)，或選擇其它試劑。 4．試劑的選擇時，當(dāng)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(yīng)稀一些確保能反應(yīng)完；若需要觀察產(chǎn)生顏色或沉淀的，試劑應(yīng)濃一些確?，F(xiàn)象明顯；若目的是調(diào)節(jié)pH等，試劑應(yīng)稀一些；若不希望溶液被明顯稀釋，試劑應(yīng)濃一些。 5．在設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的過程中，應(yīng)先畫出實(shí)驗(yàn)流程圖，在檢查無誤后再轉(zhuǎn)化為文字，寫在答題卡上。書寫實(shí)驗(yàn)步驟是要注意四要素——試劑、量、儀器、操作動詞。用于檢驗(yàn)時，取少量試劑；用于除雜時，取足量試劑。 三．常見無機(jī)物性質(zhì)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(guān)的物質(zhì)或離子如下，請從溶解性、復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、特殊現(xiàn)象反應(yīng)幾個角度對它們的常見性質(zhì)進(jìn)行梳理，并能指出常用哪些試劑來體現(xiàn)這些性質(zhì)。 單質(zhì)：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(biāo)準(zhǔn)反思答題策略 33．（一模）某學(xué)習(xí)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(yīng)物剩余情況的探究。 （1）提出合理假設(shè)： 假設(shè)1：FeSO4有剩余； 假設(shè)2：NaClO有剩余； 假設(shè)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(shè)計后續(xù)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)，在答題卡上寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 限選實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)，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(yàn)證第一個假設(shè)成立占4分，驗(yàn)證第二和第三個假設(shè)占5分。 ②方案方面的扣分點(diǎn)： 假設(shè)1的驗(yàn)證用KSCN和H2O2為試劑，用顏色加深的方法來判斷，得3分。 假設(shè)2的驗(yàn)證用淀粉－KI溶液為試劑，用溶液變藍(lán)色的方法來判斷，得0分。 ③步驟方面的扣分點(diǎn)： 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(dāng)詞語，扣1分。 ④現(xiàn)象方面的扣分點(diǎn)： 用“溶液無色”“溶液顏色無變化”“

9、否則…”“反之則…”等不當(dāng)表述，扣1分。 ⑤結(jié)論方面的扣分點(diǎn)： “假設(shè)？成立”描述成“溶液中含有××離子”，扣1分。 “假設(shè)？成立”描述成“××有剩余”，不扣分。 ⑥錯別字方面的扣分點(diǎn)： “滴加”“褪色”“紫紅色”等關(guān)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(yàn)ClO－？應(yīng)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(jìn)行吸收處理。 （1）請完成SO2與過量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO2+2NaOH =

10、 ________________． （2）反應(yīng)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(qiáng)堿性）中肯定存在Cl、OH和SO。 請設(shè)計實(shí)驗(yàn)，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(shè) 假設(shè)1：只存在SO32-； 假設(shè)2：既不存在SO32-也不存在ClO；假設(shè)3：___________。 ②設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請在答題卡上寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)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(yīng)，這里需要對溶液的成分有清晰的認(rèn)識，在與Cl2反應(yīng)前，溶液中先發(fā)生的反應(yīng)是SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O，所以溶液的溶質(zhì)可認(rèn)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(yīng)Cl2+Na2SO3+2NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O（反應(yīng)Ⅰ），但Cl2本身也可與NaOH發(fā)生反應(yīng)Cl2+2NaOH==NaCl+ NaClO+H2O（反應(yīng)Ⅱ），考慮到NaClO仍然會氧化Na2SO3，所以可以認(rèn)為先發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，若Na2SO3消耗完，剩余

12、的Cl2再發(fā)生反應(yīng)Ⅱ。 當(dāng)我們關(guān)注Cl2、Na2SO3、NaOH這三種物質(zhì)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(yīng)Ⅰ且Na2SO3未消耗完，溶液的溶質(zhì)為NaOH、NaCl、Na2SO4、Na2SO3；②Cl2適量，只發(fā)生了反應(yīng)Ⅰ且Na2SO3恰好消耗完，溶液的溶質(zhì)為NaOH、NaCl、Na2SO4；③Cl2較多，發(fā)生了反應(yīng)Ⅰ后還發(fā)生了反應(yīng)Ⅱ，但題目提示溶液仍然保持強(qiáng)堿性即NaOH不會被Cl2消耗完，故溶液的溶質(zhì)為NaOH、NaCl、Na2SO4、NaClO。 第（3）小題，提出合理假設(shè)時要依據(jù)探究目的“該吸收液中可能存在的其他陰離子”，所以假設(shè)的對象就只是SO

13、32－和ClO－。且經(jīng)過分析不會出現(xiàn)兩者共存的情況。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計第一步中已將溶液酸化，可認(rèn)為要檢驗(yàn)的對象是H2SO3或HClO。H2SO3的檢驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)互不干擾，都是簡單的試管實(shí)驗(yàn)，所以先檢驗(yàn)誰都可以。 答案： ⑴Na2SO3 ＋ H2O ⑵Na2SO3 ⑶①只存在ClO－ ② 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象和

14、結(jié)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(shè)1成立； ⑵若溶液不褪色，則假設(shè)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(lán)色，則假設(shè)3成立； ⑵若溶液不變藍(lán)色，結(jié)合步驟2中的⑵，則假設(shè)2成立。 或 變式訓(xùn)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(shí)驗(yàn)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(shè) 假設(shè)1：　　　　　　 　； 假設(shè)2：　　　　　 　　； 假設(shè)3：　　　　 　　　。 （2）設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案證明你的假設(shè)，在下表中寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。 思路點(diǎn)撥： ①探究的準(zhǔn)確目的是什么？ ②根據(jù)題意的限定，預(yù)期結(jié)論有哪幾種可能？（注意結(jié)論與目的的直接對應(yīng)關(guān)系） ③鐵的氧化物是固體，有沒有直接的檢驗(yàn)

16、方法？ ④如果要轉(zhuǎn)化為溶液用什么試劑？形態(tài)的轉(zhuǎn)化會不會影響檢驗(yàn)的科學(xué)性（或者誤差）？ ⑤Fe3＋如何檢驗(yàn)？Fe2＋如何檢驗(yàn)？ ⑥怎樣的檢驗(yàn)順序更合理簡潔？ ⑦實(shí)驗(yàn)報告分為幾個大的步驟？ 【練習(xí)】 1．（1）向FeSO4溶液中滴加氯水，溶液由淺綠色變成黃色，反應(yīng)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(yīng)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(qiáng)弱。 ①提

17、出假設(shè)：假設(shè)1：Fe2＋還原性強(qiáng)于I－；假設(shè)2：______________________________ ②設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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，F(xiàn)eCl3溶液吸收一定量SO2后溶液顏色變淺。 （1）反應(yīng)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(shè)： 假設(shè)1： ； 假設(shè)2： ； 假設(shè)3： 。 （4）設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

19、。寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 限選實(shí)驗(yàn)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(lán)色印刷，其受熱分解的固體產(chǎn)物可以確定含有K2CO3，其它可能成分有Fe、FeO?，F(xiàn)有少量該固體產(chǎn)物的樣品，請設(shè)計實(shí)驗(yàn)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(shè) 假設(shè)1：固體產(chǎn)物的成分為K2CO3和Fe； 假設(shè)2： ； 假設(shè)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(chǔ)上設(shè)計后續(xù)的實(shí)驗(yàn)方案，寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)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(yīng)的化學(xué)方程式： H2SO4+Na2S2O3 ＝ Na2SO4+H2O+SO2+________（除空缺外已配平） 該反應(yīng)可用于探究外界條件對反應(yīng)速率的影響，完成有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計

22、表（已知各溶液體積均為5mL）： （2）Na2S2O3還具有很強(qiáng)的還原性，Na2S2O3溶液與足量氯水反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _____________________________________________。（S元素被氧化為SO42－） （3）現(xiàn)有一瓶Na2S2O3固體，可能混有Na2SO4固體。設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該假設(shè)，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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(shè)2： I－還原性強(qiáng)于Fe2＋ 或： 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)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(lán)色，則假設(shè)2成立； 若溶液不變藍(lán)色，則假設(shè)1成立。 2．（1）2Fe3＋＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－ （2）ACD； BE （3）假設(shè)1：只存在Fe3＋； 假設(shè)2：即不存在Fe3＋，也不存在H2SO3；

24、 假設(shè)3：只存在H2SO3。 （4） 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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(shè)1成立； （2）若溶液不變血紅色，則假設(shè)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(shè)3成立； （2）若溶液呈紅色，結(jié)合步驟2中的（2），則假設(shè)2成立。 3．（1）假設(shè)2：固體產(chǎn)物的成分為K2CO3和FeO； 假設(shè)3：固體產(chǎn)物的成分為K2CO3、Fe和FeO。 （2）取適量固體產(chǎn)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）