探究性實驗試題解題方法和思路 09年高考第一輪復(fù)習(xí) 實驗專題 實驗專題 化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科 所以有化學(xué)實驗即科學(xué)探究之說法 縱觀近幾年高考 主要以考察探究性實驗和物質(zhì)制備實驗為主 這些探究性和制備性實驗的試題 綜合性強(qiáng) 理論和實踐的聯(lián)系緊密 有的還提供一些新的信息 要求考生必須冷靜的審題 聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能 進(jìn)行知識的類比 遷移 重組 全面細(xì)致的思考才能正確作答 命題規(guī)律 一 探究性實驗的一般思路 1 準(zhǔn)確地把握實驗?zāi)康?2 利用已學(xué)知識 分析如何實現(xiàn)這個目的 實驗原理 3 結(jié)合實驗材料 初步確定設(shè)計對策 實驗方案 例1 某課外興趣小組為了探究鐵與硫在隔絕空氣的條件下反應(yīng)所得固體m的成分 設(shè)計了如右圖裝置 傾斜a使稀硫酸 足量 與固體m充分反應(yīng) 待反應(yīng)停止后 b裝置增重 c裝置中溶液無變化 反應(yīng)后進(jìn)入量氣管氣體的體積為vml 已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況 由上述實驗事實可知 二 探究性實驗的類型 1 未知產(chǎn)物的探究 1 固體m中一定有的物質(zhì)是 填化學(xué)式 理由是 2 b裝置的名稱是 寫出b裝置中反應(yīng)的離子方程式 3 c裝置的作用是 如果實驗中沒有b裝置 則c裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象是 生成黑色沉淀 fes fe b裝置增重 量氣管有氣體 洗氣瓶 2oh h2s 2h2o s2 證明h2s已被b中naoh溶液完全吸收 4 稀硫酸和固體m反應(yīng)后溶液中還殘留淡黃色固體 該固體是 要分離出該固體 在實驗操作中 除燒杯外還需要用到的玻璃儀器是 5 通過進(jìn)一步實驗 測得固體m中各種成分的質(zhì)量之和小于反應(yīng)前鐵粉和硫粉的質(zhì)量之和 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是 a m中有未反應(yīng)的鐵和硫b 測定氣體體積時水準(zhǔn)管的水面高于量氣管的水面c a中留有反應(yīng)生成的氣體d 氣體進(jìn)入d裝置前未用濃硫酸干燥 硫 漏斗 玻璃棒 b c 1 常見物質(zhì)分離提純方法 結(jié)晶法 蒸餾法 過濾法 升華法 萃取 滲析法等2 常見氣體的制備 凈化 干燥 收集方法 3 熟悉重點操作 1 氣密性檢查 2 量氣操作 3 防倒吸 防污染操作 雖然探究性實驗主要考察學(xué)生的探究能力 但在問題的設(shè)置上常常包含了對實驗基礎(chǔ)知識的考查比如 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)一一的檢驗來推測出究竟含有哪些物質(zhì) 反思 心得 對未知產(chǎn)物的探究 例2 某學(xué)生按圖示方向?qū)裝置與下面所示裝置相連 設(shè)計如下實驗 請幫助完成實驗報告 2 物質(zhì)性質(zhì)的探究 一 實驗?zāi)康?研究鐵與濃硫酸的反應(yīng) 二 實驗藥品 鐵釘 濃硫酸 酸性高錳酸鉀溶液 品紅溶液 氧化銅 硫酸銅溶液 三 實驗步驟 鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生鈍化 鐵表面的氧化物被破壞并發(fā)生反應(yīng) 溶液有fe3 生成 并伴隨有so2氣體產(chǎn)生 四 問題探究 該學(xué)生在實驗過程中 觀察到d裝置中溶液顏色逐漸變淺 e裝置中溶液顏色未見明顯變化 再過一段時間后 g裝置中氧化銅粉末由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色 氣球h逐漸鼓起 此時e裝置中溶液顏色仍未明顯變化 g裝置中氧化銅由黑變紅 請結(jié)合化學(xué)方程式說明原因是 為證明鐵釘與濃硫酸在不加熱時是否發(fā)生反應(yīng) 可采用的方法是 取兩根無銹鐵釘 一根放置在冷的濃硫酸浸泡一段時間后 一根不做任何處理 然后將兩根鐵釘分別置于等濃度的硫酸銅溶液中 觀察鐵釘表面是否有紅色物質(zhì)析出 若在冷的濃硫酸中浸泡過的鐵釘上沒有紅色物質(zhì)析出 則表明在不加熱時 鐵釘與濃硫酸發(fā)生反應(yīng) 否則鐵釘與濃硫酸不發(fā)生反應(yīng) 對比實驗 2 無論是無機(jī)物 還是有機(jī)物性質(zhì)的探究 都必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上 大膽猜想 細(xì)心論證 脫離了元素化合物知識孤立的看實驗問題是不科學(xué)的 只有靈活運用已有的元素化合物知識 就能變探究性實驗為驗證性實驗 使復(fù)雜問題簡單化 反思 1 在探究過程中往往可以通過對比實驗 即設(shè)置幾組平行實驗來對照 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(jī)理 例3 某研究性學(xué)習(xí)小組為了探索鎂粉與溴水反應(yīng)的機(jī)理 做了如下四組實驗 1 將鎂粉投入冷水中 未見任何現(xiàn)象 2 將鎂粉放入溴水中 觀察到只是開始時產(chǎn)生極少量的氣泡 但溴水的顏色逐漸褪去 3 將鎂粉放入液溴中 未觀察到任何明顯現(xiàn)象 4 向含足量鎂粉的液溴中滴加幾滴水 觀察到溴的紅棕色很快褪去 則下列關(guān)于鎂與溴水的反應(yīng)機(jī)理的論述中正確的是 a鎂粉只能直接與溴水中的溴反應(yīng)b水是鎂粉與溴發(fā)生反應(yīng)的催化劑c 2 中產(chǎn)生的極少量氣泡是由于鎂粉與水反應(yīng)得到d鎂粉與溴水中的h 發(fā)生反應(yīng) 導(dǎo)致平衡移動使溴水褪色 3 化學(xué)反應(yīng)原理的探究 b 變式 在溴水中加入鎂粉 溴水褪色 對于褪色的原因 甲認(rèn)為是溴溶于水后 溴和水發(fā)生了可逆反應(yīng) br2 h2ohbr hbro當(dāng)向溴水中加入鎂粉之后 則發(fā)生以下兩種反應(yīng) mg 2hbr mgbr2 h2 mg 2hbro mg bro 2 h2 由于上述反應(yīng)的發(fā)生 使溴水中的平衡向正反應(yīng)方向移動 從而使溴水褪色 乙認(rèn)為 鎂是活潑金屬 在溴水中存在大量的溴 應(yīng)該是溴與鎂粉直接反應(yīng) mg br2 mgbr2 而使溴水褪色 如何設(shè)計方案探究甲和乙的解釋是否正確 探究方案 1 在溴水中加入鎂粉 立即觀察現(xiàn)象 若短時間內(nèi)有有大量氣體產(chǎn)生 則甲的解釋正確 若短時間內(nèi)沒有大量氣體產(chǎn)生 則乙的解釋正確 2 把鎂粉加入到溴的四氯化碳溶液中 看溴的四氯化碳溶液是否褪色 若不褪色 說明鎂不能與干燥的溴發(fā)生反應(yīng) 若褪色 說明乙是對的 可見 重大的發(fā)現(xiàn)可能就來自于平時的生活中 只要你勤于發(fā)現(xiàn) 勇于探究 在對所研究事物或現(xiàn)象的原因未知情況下 根據(jù)已有的認(rèn)識 在觀察和實驗的基礎(chǔ)上 通過對化學(xué)事實和現(xiàn)象的歸納 類比 作出判斷性解釋或說明 這就是化學(xué)中的假說 事實上 在化學(xué)發(fā)展史上 化學(xué)理論的形成和發(fā)展就是化學(xué)假說不斷被提出 證實和證偽的過程 反思 4 對實驗方案的探究 例4 na2co3溶液和cuso4溶液混合后 產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 請你推測可能有哪些產(chǎn)物 并設(shè)計實驗來驗證 提示 經(jīng)查資料得知 cuco3和cu oh 2均不帶結(jié)晶水 假設(shè)一 假設(shè)二 假設(shè)三 na2co3溶液和cuso4溶液混合后直接發(fā)生沉淀反應(yīng) 生成cuco3沉淀 na2co3溶液和cuso4溶液混合后發(fā)生雙水解反應(yīng) 生成cu oh 2沉淀 na2co3溶液和cuso4溶液混合后既發(fā)生沉淀反應(yīng) 又發(fā)生雙水解反應(yīng) 生成cuco3和cu oh 2兩種沉淀的混合物 方案一 向洗滌干凈并低溫烘干的沉淀中加入鹽酸 證明生成物中含cuco3 另取沉淀加熱灼燒 檢驗生成的水 證明生成物中含cu oh 2 方案二 將洗滌干凈并低溫烘干的沉淀直接加熱灼燒 將生成的氣體依次通過無水硫酸銅 澄清石灰水 檢驗生成的水或二氧化碳 證明生成物中含cu oh 2或cuco3或兩者兼有 思考 裝置b c能否調(diào)換位置 該裝置有沒有不嚴(yán)密之處 對實驗方案的探究 首先要明確實驗?zāi)康暮鸵?然后結(jié)合問題運用有關(guān)化學(xué)知識和實驗技能對實驗的儀器 步驟 方法進(jìn)行逐步的分析研究 其中 有關(guān)方案的設(shè)計要特別明確 首先原理要具有科學(xué)性 不能憑空捏造 最后實驗裝置要簡易 操作必須安全可行 效果要明顯 反思 小結(jié) 探究性實驗習(xí)題 充分體現(xiàn)了新課程理念 考察了學(xué)生通過化學(xué)實驗獲取化學(xué)知識的能力 在探究過程中要力求做到 依據(jù)信息 提出假設(shè) 實驗探究 得出結(jié)論 探究實驗的解答注意點 1 細(xì)心審題是關(guān)鍵 目的 原理要畫出 2 認(rèn)真分析是核心 原理分析 材料分析 變量分析 結(jié)果分析3 正確表達(dá)是保障 大多數(shù)學(xué)生有實驗思路 就是拿不到分 因此我們在表達(dá)過程中一定要按格式答題 同時要體現(xiàn)出科學(xué) 等量 單一變量與對照性等原則 提高實驗的得分率 鞏固1 某研究性學(xué)習(xí)小組在探究銅 鋅與濃鹽酸反應(yīng) 設(shè)計如下實驗方案一 實驗用品 純鋅片 37 的濃鹽酸 銅片 蒸餾水 氯化銅溶液 甲 將鋅放入濃鹽酸中 反應(yīng)速率較快乙 將實驗過程記錄下來 并交流 交流卡片主題 zn cu 濃鹽酸 將鋅片與銅片貼在一起 一同投入濃鹽酸中 反應(yīng)快速放出氣體 當(dāng)鋅完全溶解后 將溶液加熱 又產(chǎn)生氣體且產(chǎn)生的氣體總體積明顯比甲多 值得進(jìn)一步探究 得到無色溶液 將上述反應(yīng)后的溶液 隔絕空氣 加入適量水 出現(xiàn)白色沉淀 資料卡片主題 生成一價銅的反應(yīng) 課本上 ch3cho 2cu oh 2cu2o 紅色 ch3cooh 2h2o 有關(guān)資料 cu2 4i 2cui 白色 i2 有關(guān)資料 氯化亞銅在不同濃度的kcl溶液中可形成 cucl2 cucl3 2 cucl4 3 等離子 且它們在溶液中均為無色 根據(jù)上述資料與交流材料回答下列問題 乙反應(yīng)速率明顯比甲快 原因是 銅 鋅及濃鹽酸一起組成了原電池 加快了反應(yīng)速率 丙 丁根據(jù)銅位于金屬活動順序表氫之后 與鹽酸不反應(yīng) 對乙產(chǎn)生的氣體體積比甲大的事實 作出如下推斷 丙認(rèn)為是溶解在溶液中的h2逸出 你認(rèn)為是否有道理 理由是 丁作了如下猜想 是否成立 請你設(shè)計實驗方案 沒有道理 因為氫氣本身難溶于水 將銅片加入稀硫酸中 微熱 若無氣體放出 則不含鋅等活潑金屬雜質(zhì) 若有氣體則有鋅等雜質(zhì) 戊注意到乙中 3 中的白色沉淀 分析 不可能是cucl2 因為cucl2溶液顯藍(lán)色或綠色 也不可能是氯化鋅 因為稀釋后溶液更稀 不會析出 并利用資料 大膽猜想 白色沉淀是生成的氯化亞銅 請你幫他設(shè)計驗證方案 若有多個只設(shè)計兩個方案 資料卡片 交流卡片 白色沉淀加入稀鹽酸中 通入氧氣 溶液變藍(lán)色 說明是一價銅 向氯化亞銅懸濁液中加入氯化鉀濃溶液 若白色沉淀消失且得無色溶液 則原白色沉淀為氯化亞銅 否則不是 指導(dǎo)老師肯定了戊的猜想 請結(jié)合資料 寫出銅與足量濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成無色溶液及氣體 化學(xué)方程式可能是 乙的實驗步驟 3 稀釋 生成沉淀 實際上是一個平衡問題 請寫出這一平衡關(guān)系 用離子方程式表示 2cu 8hcl 2h3 cucl4 h2 或 2cu 6hcl 2h2 cucl3 h2 2cu 4hcl 2h cucl2 h2 鞏固2 mn2 離子是kmno4溶液氧化h2c2o4 乙二酸 的催化劑 有人提出該反應(yīng)的歷程為 mn mn mn mn c2o4 n3 2n mn2 co2 mn 寫出該反應(yīng)的離子方程式 該反應(yīng)中每生成1molco2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 6h 2mno4 5h2c2o4 2mn2 10co2 8h2o 1mol mn mn mn mn c2o4 n3 2n mn2 co2 mn 請設(shè)計1個實驗方案來驗證這個歷程是可信的 只需給出設(shè)計思想 取兩份等體積 等濃度草酸溶液 向其中一份草酸溶液中加固體mnso4 另一份不加 在滴加kmno4溶液時 加mn2 者反應(yīng)速率快 對比實驗 或?qū)ふ乙环N試劑能與mn vi mn iv 或mn iii 生成難溶物 或配合物 加入這種試劑 反應(yīng)速率變慢 已知某混合金屬粉末 除鋁外還含有鐵 銅中的一種或兩種 所含金屬的量都在5 以上 請設(shè)計合理實驗探究該混合金屬粉末中鐵 銅元素的存在 僅限選擇的儀器和試劑 燒杯 試管 玻璃棒 量筒 容量