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第四单元化学综合实验1探究型实验2定量型实验3化学工艺流程45目录CONTENTS4变量控制型实验类型1探究型实验知能深化—扫盲点1．考情分析探究性实验以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型，试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起，增加了题目的新颖度和难度，能充分考查学生的发散思维能力和分析问题的能力。实验往往通过对物质化学性质的实验探究、反应产物成分的实验探究、化学反应原理的实验探究，揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。主要考查点：①对物质化学性质的实验探究；②对反应产物成分的实验探究；③对化学反应原理的实验探究。2．解题指导探究型实验是中学化学实验的重要内容。设计实验探究时，要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得，且不对环境造成污染，中学化学性质实验探究的主要角度有：(1)物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中，通过KMnO4溶液是否褪色来说明。(2)物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应，通过溶液是否变蓝色来说明Fe3＋的氧化性大于I2。(3)同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。(4)电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液，测pH，若pH7，则说明HA为弱酸。(5)物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱，可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理，将CO2气体通入Na2SiO3溶液，看是否有白色沉淀生成来判断。(6)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。[典例1](2017·全国卷Ⅲ)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_________________、___________________________。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按下图连接好装置进行实验。[解析](1)绿矾溶液中加入KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中不含三价铁；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，说明FeSO4易被空气中的氧气氧化。样品中没有Fe(Ⅲ)Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ)①仪器B的名称是________。②将下列实验操作步骤正确排序__________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。a．点燃酒精灯，加热b．熄灭酒精灯c．关闭K1和K2d．打开K1和K2，缓缓通入N2e．称量Af．冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝__________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。干燥管dabfce76m2－m39m3－m1偏小(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为______________________。a．品红b．NaOHc．BaCl2d．Ba(NO3)2e．浓H2SO4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：_____________________________________。c、a生成白色沉淀、褪色2FeSO4=====高温Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑[典例2](2015·全国卷Ⅰ)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是______________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。装置B的主要作用是__________________________________________________________________________。有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________________。装置H反应管中盛有的物质是________。②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是____________________________________________________。(3)设计实验证明：①草酸的酸性比碳酸的强______________________________________________________________________________。②草酸为二元酸______________________________________________________________________________________。F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍题后归纳物质实验探究设计需要注意的问题(1)有水蒸气生成时，先检验水蒸气再检验其他成分。(2)对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。如CO的检验，要先检测CO中是否含有CO2，如果有CO2，先除去CO2后才能对CO实施转化，最后再检测转化生成的CO2。(3)若试题只给出部分药品和装置，则应给出必要的补充；若给出多余的试剂品种，则应进行筛选。(4)注重答题的规范性，有些题目要求指出试剂的名称。如无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、饱和NaHCO3溶液等。题点全练—过高考1．(2018·山西重点中学协作体模拟)某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。(1)提出假设①该反应的气体产物是CO2。②该反应的气体产物是CO。③该反应的气体产物是_____________________。(2)设计方案如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。解析：(1)根据极端假设可知还有一种情况就是二者的混合物。CO2、CO的混合物(3)查阅资料氮气不与炭粉、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。请写出该反应的离子方程式：______________________________。(4)实验步骤①按上图连接装置，_____________________，称取3.20g氧化铁、2.00g炭粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；③停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水(足量)变浑浊；④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g；⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。步骤②、④中都分别通入N2，其作用分别为_______________________________________________________________________________。NH＋4＋NO－2=====△N2↑＋2H2O检查装置的气密性步骤②中是为了排尽空气，步骤④是为了赶出所有的CO2，确保完全吸收解析：(3)N－3H＋4具有还原性，N＋3O－2具有氧化性，二者发生氧化还原反应，N－3→N0，N＋3→N0，据此可写出反应的离子方程式。(5)数据处理试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与炭粉发生反应的化学方程式：_______________________________________。(6)实验优先学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由是_________________________________________________________________________________________________________。②从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案：__________________________________________________。2C＋Fe2O3=====高温2Fe＋CO↑＋CO2↑Ba(OH)2溶解度大，浓度大，使CO2被吸收的更完全；M(BaCO3)M(CaCO3)，称量时相对误差小在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置2．(2018·湖北七市联考)某化学兴趣小组设计如下实验方案。将浓硫酸与铜片反应制备SO2并进行相关实验探究，实验装置如图所示：请回答下列问题：(1)装置B的作用是_________________。(2)设计装置C的目的是验证SO2的________性，装置C中发生反应的离子方程式是________________________________。装置D中NaOH全部转化为NaHSO3的标志是___________________。防倒吸(或安全瓶)还原SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2Br－溶液由红色变无色解析：(2)在装置D中SO2先与NaOH反应生成NaHSO3，然后才与品红反应，所以当品红溶液褪色时，说明NaOH已反应完全。(3)向NaHSO3溶液中加入NaClO溶液时，反应有三种可能的情况：Ⅰ.HSO－3与ClO－恰好反应Ⅱ.NaClO不足Ⅲ.NaClO过量甲同学分别取上述混合溶液于试管中，通过下列实验确定该反应属于哪一种情况，请完成下表(已知酸性：H2SO3H2CO3HClO)：序号实验操作现象结论①加入几小块CaCO3固体有气泡产生Ⅰ或Ⅱ②滴加少量淀粉KI溶液，振荡Ⅲ③滴加少量溴水，振荡Ⅱ④滴加少量酸性KMnO4溶液，振荡溶液呈紫色溶液变为蓝色溴水褪色Ⅰ或Ⅲ(4)请设计简单实验证明室温下HSO－3的电离平衡常数Ka与水解平衡常数Kb的相对大小：_________________________________________________________________________________________________________________。常温下，用pH试纸(或pH计)测定NaHSO3溶液的pH，若pH7，则KaKb；若pH7，则KaKb(或其他合理答案)解析：(4)Ka与Kb的相对大小直接关系到溶液的酸碱性。若KaKb，说明HSO－3的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，反之，溶液呈碱性，据此可通过测定溶液的pH来比较Ka和Kb的相对大小。3．(2018·大连模拟)高锰酸钾俗称灰锰氧，用途广泛，常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂等。Ⅰ.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4(K1＝5.4×10－2)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”，并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积的变化)。限选试剂和仪器：0.2