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高考化学实验探究课件PPT
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这是一份高考化学实验探究课件PPT，共33页。PPT课件主要包含了反应原理探究类，实验现象，实验结论，难点实验设计，FDGHDI等内容，欢迎下载使用。
1、研究金属与硝酸的反应，具体实验如表所示(气体体积均为标准状况下的体积)。
(1)实验I中产生的无色气体是________。(2)研究实验Ⅱ中的氧化剂①甲同学认为该浓度的硝酸中H＋的氧化性大于NO3-，所以NO3-没有发生反应。乙同学依据实验Ⅰ和实验Ⅱ证明了甲同学的说法不正确，其依据是________。②乙同学通过分析，推测出NO3-也能被还原，依据是________，进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+，其实验操作是________。③补全实验Ⅱ中NO3-被还原为NH4+的过程： NO3-＋___ e－＋______==NH4+＋________H2O。
硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但实验Ⅰ中溶液变蓝，同时没有氢气放出
NO3-中氮元素的化合价为最高价，具有氧化性
取实验Ⅱ中反应后的溶液，加入足量NaOH溶液并加热，产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体
(3)研究影响硝酸还原产物的因素
资料：[Fe(NO)]2＋在溶液中呈棕色。①对比实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是____。②实验Ⅴ中无色气体是混合气体，则一定含有遇空气变红棕色的气体和____。(4)根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有_____。
相同条件下，温度升高时，化学反应速率增大，但NO3-的还原速率增大的更多
金属的种类、硝酸的浓度、温度
一、化学反应原理的实验探究题
主要利用对比、归纳、分析等方法，在探究过程中常可以通过对比实验，即设置几组平行实验来对照、比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应原理。
解题策略： (1)变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。 (2)规律探究实验题的解题策略物质性 质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。
可通过强酸制弱酸、对应盐溶液的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较
可通过与水或酸反应置换氢的能力、最高价氧化物对应水化物的碱性、置换反应、原电池的正负极、电解池中阴极阳离子的放电顺序等方法来比较
可通过最高价氧化物对应水化物的酸性、气态氢化物的稳定性、与H2化合的难易程度、相互之间的置换、对应阴离子的还原性等方法来比较
可通过测定溶液的酸碱性的方法来比较
①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加KI溶液产生黄色沉淀；②向浓度均为0.1 ml·L－1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 ml·L－1AgNO3溶液先产生黄色沉淀
可通过取一定量试剂与足量Na反应测定放出氢气的量来确定
可通过取一定量试剂与足量NaHCO3反应测定放出CO2的量来确定
未知反应猜想寻求实验现象校对
注意：分析和答题时一定要紧扣实验目的
(1)发现问题。就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。(2)提出猜想。就是根据已有的知识对所发现的问题的原因提出的几种可能的情况。(3)设计验证方案。就是根据猜想,结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案,对各种猜想进行验证。(4)具体实施实验。就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行实验操作的过程。(5)观察现象,分析数据,得出结论。就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据,然后进行推理分析和数据处理,通过对比归纳得出结论。
原理探究类实验的基本环节
练习：以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：____。(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-，含有Cu＋、Cu2＋和SO32-。 已知：Cu＋ Cu＋Cu2＋，Cu2＋ CuI↓(白色)＋I2。①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是____________________。②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO32- a. 白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________。 b. 证实沉淀中含有Cu2＋和SO32-的理由是________________。
(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42-，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。①推测沉淀中含有亚硫酸根和_______________________________。②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：ⅰ.被Al(OH)3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。a.将对比实验方案补充完整。步骤一：
步骤二：________________(按上图形式呈现)。b.假设ⅱ成立的实验证据是___________________________。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_____________________________。盐溶液间反应的多样性与____________________________有关。
(1)2Ag＋＋SO32-==Ag2SO3↓(2)①析出红色固体②a.HCl和BaCl2溶液b.在I－作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO32-转化为SO42-(3)①Al3＋、OH－②ab.V1明显大于V2(4)亚硫酸盐的溶解性、还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
二、物质成分的探究同一化学反应,可能会由于条件的不同、反应物用量不同等生成不同的产物,或生成几种产物的混合物。通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质,对这些物质逐一利用学过的物质检验、鉴别等实验方法进行检验来确定究竟含有哪些成分,这就是物质成分的探究。
物质在空气中变质的成分探究、物质反应产物的探究如金属镁与NaHCO3溶液反应有气体和白色沉淀产生、镁与NO2、SO2等反应等。
化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一：用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是________。②试剂a是________。
(2)对体系中有关物质性质分析得出：沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3难溶于水)实验二：验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：______________________。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3，进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂，可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是________。
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由: 。 ②实验三的结论: 。 (4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。 (5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42- 生成。(6)根据上述实验所得结论: 。
训练：某同学在做浓硫酸与铜反应的实验过程中,观察到铜片表面变黑,于是对黑色物质的组成进行实验探究。 (1)用如图所示装置进行实验1(加热和夹持仪器已略去)。
实验1:铜片与浓硫酸反应①装置B的作用是 。装置C中盛放的试剂是 。 ②为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜,实验操作及现象是 。 (2)探究实验1中120~250 ℃时所得黑色固体的成分。
【提出猜想】黑色固体中可能含有CuO、CuS、Cu2S中的一种或几种。【查阅资料】资料1:亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]是Cu2+的灵敏检测剂,向含有Cu2+的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液,生成红棕色沉淀。资料2:
【设计并实施实验】实验2:探究黑色固体中是否含CuO①试剂A是 。 ②甲认为ⅱ中溶液无色有可能是Cu2+浓度太小,于是补充实验确认了溶液中不含Cu2+,补充的实验操作及现象是 。
实验3:探究黑色固体中是否含CuS、Cu2S(3)获得结论:由实验2和实验3可得到的结论是实验1中,120~250 ℃时所得黑色固体中 。 (4)实验反思:分析实验1中338 ℃时产生现象的原因,同学们认为是较低温度时产生的黑色固体与热的浓硫酸进一步反应造成。已知反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫,则黑色固体消失时可能发生的所有反应的化学方程式为 。
答案 (1)①防止C中溶液倒吸入A中 NaOH溶液②冷却后将浊液倒入盛水的小烧杯中,得到蓝色溶液(或冷却后,将上层浓硫酸倒出,向瓶中加入少量水,得到蓝色溶液)(2)①一定浓度的稀硫酸 ②向上层清液中滴加2滴亚铁氰化钾溶液,没有明显现象(或无红棕色沉淀生成)(3)不含CuO,一定含有CuS,可能含有Cu2S
(1)有水蒸气生成的,先检测水蒸气,再检测其他成分。(2)对于需要进行转化才能检测的成分,如CO的检测,要注意先检测CO中是否含有CO2,如果有CO2,应先除去CO2,接着对CO进行转化,最后再检测转化产物CO2。(3)若试题只给出部分药品和装置,则应根据需要进行必要的补充;若有剩余,则应进行筛选。(4)如采用最合理的实验步骤,题目一般对反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定,必须高度重视。
探究物质性质的注意事项
例：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 C，易溶于水，受热脱水、升华，170 C以上分解。
(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
冷凝(水蒸气、草酸蒸气)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
粗写方程式：H2C2O4CO+CO2+H2O
结合题目的去分析装置的作用
冷凝一些容易液化或凝固的物质
做题小启示：易升华的物质可能涉及冷凝收集方式
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有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 。
H中黑色粉末变红色 D中澄清石灰水变浑浊
物质的检验类：1、物质如何检验——“背”2、物质的检验谨防干扰
做题小启示：通过反应体系获知干扰气体，此题为CO2
1、研究金属与硝酸的反应，具体实验如表所示(气体体积均为标准状况下的体积)。
(1)实验I中产生的无色气体是________。(2)研究实验Ⅱ中的氧化剂①甲同学认为该浓度的硝酸中H＋的氧化性大于NO3-，所以NO3-没有发生反应。乙同学依据实验Ⅰ和实验Ⅱ证明了甲同学的说法不正确，其依据是________。②乙同学通过分析，推测出NO3-也能被还原，依据是________，进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+，其实验操作是________。③补全实验Ⅱ中NO3-被还原为NH4+的过程： NO3-＋___ e－＋______==NH4+＋________H2O。
硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但实验Ⅰ中溶液变蓝，同时没有氢气放出
NO3-中氮元素的化合价为最高价，具有氧化性
取实验Ⅱ中反应后的溶液，加入足量NaOH溶液并加热，产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体
(3)研究影响硝酸还原产物的因素
资料：[Fe(NO)]2＋在溶液中呈棕色。①对比实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是____。②实验Ⅴ中无色气体是混合气体，则一定含有遇空气变红棕色的气体和____。(4)根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有_____。
相同条件下，温度升高时，化学反应速率增大，但NO3-的还原速率增大的更多
金属的种类、硝酸的浓度、温度
一、化学反应原理的实验探究题
主要利用对比、归纳、分析等方法，在探究过程中常可以通过对比实验，即设置几组平行实验来对照、比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应原理。
解题策略： (1)变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。 (2)规律探究实验题的解题策略物质性 质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。
可通过强酸制弱酸、对应盐溶液的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较
可通过与水或酸反应置换氢的能力、最高价氧化物对应水化物的碱性、置换反应、原电池的正负极、电解池中阴极阳离子的放电顺序等方法来比较
可通过最高价氧化物对应水化物的酸性、气态氢化物的稳定性、与H2化合的难易程度、相互之间的置换、对应阴离子的还原性等方法来比较
可通过测定溶液的酸碱性的方法来比较
①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加KI溶液产生黄色沉淀；②向浓度均为0.1 ml·L－1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 ml·L－1AgNO3溶液先产生黄色沉淀
可通过取一定量试剂与足量Na反应测定放出氢气的量来确定
可通过取一定量试剂与足量NaHCO3反应测定放出CO2的量来确定
未知反应猜想寻求实验现象校对
注意：分析和答题时一定要紧扣实验目的
(1)发现问题。就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。(2)提出猜想。就是根据已有的知识对所发现的问题的原因提出的几种可能的情况。(3)设计验证方案。就是根据猜想,结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案,对各种猜想进行验证。(4)具体实施实验。就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行实验操作的过程。(5)观察现象,分析数据,得出结论。就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据,然后进行推理分析和数据处理,通过对比归纳得出结论。
原理探究类实验的基本环节
练习：以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：____。(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-，含有Cu＋、Cu2＋和SO32-。 已知：Cu＋ Cu＋Cu2＋，Cu2＋ CuI↓(白色)＋I2。①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是____________________。②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO32- a. 白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________。 b. 证实沉淀中含有Cu2＋和SO32-的理由是________________。
(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42-，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。①推测沉淀中含有亚硫酸根和_______________________________。②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：ⅰ.被Al(OH)3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。a.将对比实验方案补充完整。步骤一：
步骤二：________________(按上图形式呈现)。b.假设ⅱ成立的实验证据是___________________________。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_____________________________。盐溶液间反应的多样性与____________________________有关。
(1)2Ag＋＋SO32-==Ag2SO3↓(2)①析出红色固体②a.HCl和BaCl2溶液b.在I－作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO32-转化为SO42-(3)①Al3＋、OH－②ab.V1明显大于V2(4)亚硫酸盐的溶解性、还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
二、物质成分的探究同一化学反应,可能会由于条件的不同、反应物用量不同等生成不同的产物,或生成几种产物的混合物。通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质,对这些物质逐一利用学过的物质检验、鉴别等实验方法进行检验来确定究竟含有哪些成分,这就是物质成分的探究。
物质在空气中变质的成分探究、物质反应产物的探究如金属镁与NaHCO3溶液反应有气体和白色沉淀产生、镁与NO2、SO2等反应等。
化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一：用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是________。②试剂a是________。
(2)对体系中有关物质性质分析得出：沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3难溶于水)实验二：验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：______________________。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3，进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂，可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是________。
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由: 。 ②实验三的结论: 。 (4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。 (5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42- 生成。(6)根据上述实验所得结论: 。
训练：某同学在做浓硫酸与铜反应的实验过程中,观察到铜片表面变黑,于是对黑色物质的组成进行实验探究。 (1)用如图所示装置进行实验1(加热和夹持仪器已略去)。
实验1:铜片与浓硫酸反应①装置B的作用是 。装置C中盛放的试剂是 。 ②为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜,实验操作及现象是 。 (2)探究实验1中120~250 ℃时所得黑色固体的成分。
【提出猜想】黑色固体中可能含有CuO、CuS、Cu2S中的一种或几种。【查阅资料】资料1:亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]是Cu2+的灵敏检测剂,向含有Cu2+的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液,生成红棕色沉淀。资料2:
【设计并实施实验】实验2:探究黑色固体中是否含CuO①试剂A是 。 ②甲认为ⅱ中溶液无色有可能是Cu2+浓度太小,于是补充实验确认了溶液中不含Cu2+,补充的实验操作及现象是 。
实验3:探究黑色固体中是否含CuS、Cu2S(3)获得结论:由实验2和实验3可得到的结论是实验1中,120~250 ℃时所得黑色固体中 。 (4)实验反思:分析实验1中338 ℃时产生现象的原因,同学们认为是较低温度时产生的黑色固体与热的浓硫酸进一步反应造成。已知反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫,则黑色固体消失时可能发生的所有反应的化学方程式为 。
答案 (1)①防止C中溶液倒吸入A中 NaOH溶液②冷却后将浊液倒入盛水的小烧杯中,得到蓝色溶液(或冷却后,将上层浓硫酸倒出,向瓶中加入少量水,得到蓝色溶液)(2)①一定浓度的稀硫酸 ②向上层清液中滴加2滴亚铁氰化钾溶液,没有明显现象(或无红棕色沉淀生成)(3)不含CuO,一定含有CuS,可能含有Cu2S
(1)有水蒸气生成的,先检测水蒸气,再检测其他成分。(2)对于需要进行转化才能检测的成分,如CO的检测,要注意先检测CO中是否含有CO2,如果有CO2,应先除去CO2,接着对CO进行转化,最后再检测转化产物CO2。(3)若试题只给出部分药品和装置,则应根据需要进行必要的补充;若有剩余,则应进行筛选。(4)如采用最合理的实验步骤,题目一般对反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定,必须高度重视。
探究物质性质的注意事项
例：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 C，易溶于水，受热脱水、升华，170 C以上分解。
(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
冷凝(水蒸气、草酸蒸气)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
粗写方程式：H2C2O4CO+CO2+H2O
结合题目的去分析装置的作用
冷凝一些容易液化或凝固的物质
做题小启示：易升华的物质可能涉及冷凝收集方式
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有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 。
H中黑色粉末变红色 D中澄清石灰水变浑浊
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做题小启示：通过反应体系获知干扰气体，此题为CO2
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