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主题五科学探究第16课时实验原理与科学探究知识体系第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究1．明确实验________，弄清实验__________。2．根据要求正确选择________和________。3．设计实验________和________________。4．分析得出________。考点聚焦考点1实验设计的总体思路第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究结论目的原理仪器药品装置操作步骤考点2评价实验方案的原则1．理论上是否______________________。2．操作上是否________易行，是否安全。3．从经济角度评价，是否节约_________，降低________，提高____________。4．从环保角度考虑，是否会给环境造成________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究污染科学合理，具有严密性简单药品成本产品质量例1【2016·北京】镁条在空气中久置表面会变黑。某小组同学设计并进行实验，探究镁条变黑的条件。图16－1[查阅资料]常温下，亚硫酸钠(Na2SO3)可与O2发生化合反应。[猜想与假设]常温下，镁条变黑可能与O2、CO2、水蒸气有关。考向探究类型1对比实验的应用第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究[进行实验]通过控制与镁条接触的物质，利用图16－1所示装置(镁条长度为3cm，试管容积为20mL)，分别进行下列5个实验，并持续观察20天。编号主要实验操作实验现象1先充满用NaOH浓溶液洗涤过的空气，再加入2mL浓硫酸镁条始终无明显变化2加入2mLNaOH浓溶液镁条始终无明显变化3先加入2mL浓硫酸，再通入约4mLCO2镁条始终无明显变化4先加入4mL饱和Na2SO3溶液，再充满CO2镁条始终无明显变化5先加入2mL蒸馏水，再通入约4mLCO2镁条第3天开始变黑至第20天全部变黑第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究[解释与结论](1)实验1和2中，NaOH浓溶液的作用是_____________________________________________(用化学方程式表示)。(2)实验1的目的是_________________________________。(3)实验3中，试管内的气体主要含有CO2和________。(4)得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论，依据的两个实验是________(填编号)。(5)由上述实验可推知，镁条变黑的条件是____________________________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O检验只有O2是否会使镁条变黑O22、5同时与O2、CO2、水蒸气接触[反思与评价](6)在猜想与假设时，同学们认为镁条变黑与N2无关，其理由是__________________________________________________。(7)欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐，所需要的试剂是______________________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究稀盐酸和澄清石灰水常温下氮气的化学性质不活泼，很难和其他物质反应[解析]本实验采用控制变量的方法，控制某一条件的有无来探究各个条件对镁条变黑的作用，同时考查碳酸盐的检验等。例2【2015·海淀二模】“食品蒸汽加热器”常用于野外加热食物。加热袋中的固体粉末含镁粉、铁粉和氯化钠，使用时向其中加入水袋中的水，即可产生大量热。实验小组针对放热过程中的反应原理展开探究。[查阅资料]①常温下镁粉能与水反应放热而铁粉不能；②氢氧化镁是难溶于水的白色固体。图16－2图16－3第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究[进行实验]同学们用如图16－3所示装置进行模拟实验：分别取不同成分的固体粉末放入甲中，通过分液漏斗向其中分别加入8mL水，读取甲中所得固液混合物的最高温度，实验记录如下表：(实验时的室温为22.7℃；除B外，其余实验中镁粉的质量均为1.0g)实验序号固体成分乙中现象混合物温度AMg少量肥皂泡，难以点燃23.1℃BFe________________22.8℃CMg＋Fe少量肥皂泡，难以点燃23.1℃DMg＋NaCl较多肥皂泡，点燃有爆鸣声24.2℃EFe＋NaCl无肥皂泡22.8℃FMg＋Fe＋NaCl大量肥皂泡，点燃有爆鸣声27.2℃第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究无肥皂泡[获得结论](1)实验A证明了镁粉与水能反应，化学方程式为Mg＋2H2O===________________________。(2)使镁粉与水迅速反应并放热的最佳方法是向镁粉中加入________________。[反思改进](1)同学们发现，升高的温度不足以加热食物，其可能的原因是__________________。(2)同学们根据实验结果进一步猜测，实验F中的反应结束后，甲中的固液混合物中仍然含有NaCl和铁粉，通过补充实验证明了上述猜测。补充的实验方案是：取少量固液混合物，_________________________________________________________________________________________________，得到白色固体(经检验为NaCl)。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究过滤，向滤渣中加入足量稀盐酸，固体溶解，有气泡冒出，溶液变成浅绿色，证明有Fe；取滤液蒸发结晶Mg(OH)2＋H2↑Fe和NaCl固体药品用量少类型2气体的干燥、检验和净化例3【2017·北京】高锰酸钾在生产、生活中有广泛应用。实验小组对高锰酸钾的某些性质进行研究。图16－4Ⅰ.不稳定性(1)如图16－4所示进行实验，受热分解的化学方程式为___________________________________，3.16gKMnO4产生O2的质量为________g。(2)用向上排空气法收集O2的原因是__________________________________________________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究0.322KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2＋O2↑氧气的密度大于空气且不与空气中其他成分发生反应Ⅱ.腐蚀性[查阅资料]KMnO4溶液呈中性、有腐蚀性。[进行实验]实验1：将新鲜鸡皮在不同浓度的KMnO4溶液中浸泡相同时间，现象如下表。KMnO4溶液浓度0.002%0.01%0.1%1%鸡皮的变化无明显化边缘部分变为棕黄色全部变为棕色全部变为黑色第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究实验2：将铜片分别浸泡在4种溶液中进行实验所得数据如下表。编号①②③④实验实验前0.540.540.540.54铜片质量/g18小时后0.540.520.540.43第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究[解释与结论](3)实验1的目的是______________________________________。(4)实验2中通过对比②和④，得出的结论是___________________________________________。(5)实验2中，欲得出“KMnO4和硫酸共同作用对铜才有腐蚀性”的结论，需要对比______________(填序号)。(6)实验2中，铜片被腐蚀的反应如下，补全该反应的化学方程式：5Cu＋2KMnO4＋8H2SO4===5CuSO4＋2MnSO4＋K2SO4＋_________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究8H2O验证KMnO4浓度对样品腐蚀性的影响酸性条件下，KMnO4浓度越高，腐蚀性越强①②③[解析](1)设3.16gKMnO4产生O2的质量为x。2KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2＋O2↑316323.16gx31632＝3.16gxx＝0.32g(2)根据氧气的性质，氧气在常温常压下密度大于空气，且不与空气中其他成分反应，可以用向上排空气法收集。(3)实验条件的变量是KMnO4浓度，实验现象证明鸡皮发生了腐蚀，腐蚀现象差异是由实验变量造成的。(4)实验条件的变量是KMnO4的浓度，实验现象中铜片质量的变化证明Cu被腐蚀，腐蚀现象的差异证明在相同的硫酸浓度下，随KMnO4的浓度增大，腐蚀程度加剧。(5)①证明KMnO4单独作用下铜片不腐蚀；③证明硫酸单独作用下铜片也不会腐蚀；②证明KMnO4与硫酸共同作用时铜发生腐蚀。通过对比①②③，可得出KMnO4和硫酸共同作用对铜才有腐蚀性的结论。(6)在化学变化中，原子的种类和数目不变，可推出化学方程式中需补全部分为8H2O。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究例4【2017·顺义一模】化学课上，老师和同学们一起探究氢氧化钠的性质。取少量氢氧化钠的颗粒放在表面皿上(图16－5甲中A所示)，一段时间后，将表面皿倒置(图甲中B)，氢氧化钠掉不下来。图16－5[提出问题]氢氧化钠为什么粘上了？[细致观察]发现氢氧化钠_____________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究表面变潮湿[猜想与假设]同学们提出以下猜想：①可能是氢氧化钠与玻璃反应生成了水；②可能是氢氧化钠与空气中的N2、O2、CO2反应生成了水。[查阅资料]玻璃的主要成分为SiO2，SiO2能与NaOH溶液反应，生成硅酸钠和水。[设计实验](1)小刚设计了图乙所示装置验证氢氧化钠与O2或CO2的反应。①实验过程中先向玻璃管内充满气体，再加入氢氧化钠固体。检验二氧化碳已充满的方法是___________________________________________________________________________。②小刚验证氢氧化钠是否与O2反应时，C中发生反应的化学方程式为_____________________________________。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究将燃着的木条放在D装置右侧导管口，若木条熄灭，证明已满2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑(2)小丽设计了图丙所示实验装置，验证NaOH是否与N2反应，其中打气筒E和装置F之间连接一些仪器，它们的作用是____________________。[交流与评价]小芳评价小刚的设计存在问题，没有对_________的影响进行控制，需进行的改进是_________________________________________。[解释与结论]在师生的共同努力下，经过探究得出以下结论：①氢氧化钠与O2、N2不反应；②氢氧化钠能与SiO2、CO2反应，其中与CO2反应的化学方程式为_____________________________________。除上述原因外，NaOH粘在表面皿上，与NaOH易潮解密切相关。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O除去O2、CO2和H2OH2O在C、D之间加一个装有浓硫酸的洗气瓶[解析][细致观察]氢氧化钠具有吸水性，吸水易潮解，表面会变潮湿。[设计实验](1)②C装置为固液不加热型制取氧气的装置，反应的化学方程式为2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑。(2)为了获取空气中的纯氮气，需要先除去空气中的氧气、二氧化碳和水。[交流与评价]乙装置C中产生的气体中可能含有杂质水蒸气，故需在C、D之间加装有浓硫酸的洗气瓶。第16课时┃实验原理与科学探究知识体系考点聚焦考向探究例5结合教材中关于二氧化碳收集方法的描述：二氧化碳能溶于水，一般不用排水法收集。某化学小组进行实验，研究是否能用排水法收集二氧化碳。[查阅资料]二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液。[知识储备]写出下列化学方程式。①实验室制备二氧化碳的反应：____________