高三鲁科版化学一轮复习教案 探究型实验题
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第３讲探究型实验题热点一探究型实验题１．对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。
虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。
如：（１）常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。
（２）常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。
（３）熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。
２．物质性质的探究（１）在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，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机理。
（２）无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。
脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。
（２0１２·安徽理综，２8）工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏（主要成分为PbSO４）发生反应：PbSO４（s）＋CO错误!（aq）PbCO（s）＋SO错误!（aq）。
某课题组用PbSO４为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固３体产物的成分。
（１）上述反应的平衡常数表达式：K＝____________________________________。
（２）室温时，向两份相同的PbSO４样品中分别加入同体积、同浓度的Na２CO３和NaHCO３溶液均可实现上述转化，在________溶液中PbSO４转化率较大，理由是_______________________________________________________________。
（３）查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[２PbCO３·Pb（OH）２]，它和PbCO３受热都易分解生成PbO。
该课题组对固体产物（不考虑PbSO４）的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO３；假设二：_____________________________________________________________；假设三：_____________________________________________________________。
（４）为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。
１定性研究：请你完成下表中内容。
实验步骤（不要求写出具体操作过程）预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，……某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。
你是否同意该同学的结论，并简述理由：__________________________________________________________________。
解析突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。
（１）反应的平衡常数是用各反应物和生成物的浓度来表示的，固体和纯液体的浓度是一定值，不出现在表达式中，故K＝错误!（或错误!）。
（２）在溶液中Na２CO３能完全电离生成CO错误!，而NaHCO３是弱酸的酸式盐，溶液中的HCO 错误!微弱电离生成CO错误!，故两者同浓度时，Na２CO３溶液中CO错误!浓度大，PbSO４转化率较大。
（３）根据原题的描述可知，PbSO４在转化时能生成PbCO３，也能生成碱式碳酸铅，故所得产物有三种可能情况：一是全部为碳酸铅，二是全部为碱式碳酸铅，三是两者都有。
（４）１因为PbCO３分解生成PbO和CO２，碱式碳酸铅分解生成PbO、CO２和H２O，故只要分析产物中是否有H２O生成就可以判断假设一是否成立。
２同意，若全部为PbCO３时，２6．7 mg完全分解后最终固体质量应为２２．３mg（或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO３时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的）。
答案（１）错误!（或错误!）（２）Na２CO３Na２CO３溶液中的c（CO错误!）大（３）全部为２PbCO３·Pb（OH）２PbCO３和２PbCO３·Pb（OH）２（４）１实验步骤（不要求写具体操作过程）预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立３mg（或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO３时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的）（本题属于开放性试题，合理答案均可）【典例２】某同学用如图１所示的装置来探究CO２、SO２与澄清石灰水的反应，结果通入CO２可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO２看不到浑浊现象。
经思考后该同学改用如图２所示的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体通入澄清石灰水中，都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO２时产生的现象明显且快。
（１）对比分析两组实验，你认为用图１所示的装置实验时，通入SO２不能出现浑浊的原因可能是___________________________________________________________。
（２）用图２所示的装置实验时，以相同速率通入CO２和SO２，SO２产生浑浊、澄清的现象比CO２快的原因是_________________________________________________。
（３）用图１所示的装置进行SO２与澄清石灰水反应的实验若存在缺陷，其改进方法是（若你认为该装置没有缺陷，此空可以不填）________________________________。
解析对比图１实验和图２实验：气体进入澄清石灰水的速率——前者快，后者慢；现象——前者是只有通入CO２时石灰水才出现先变浑浊后澄清的现象，后者是通入SO２时石灰水先变浑浊后澄清的速率快。
由图２实验现象可知，CO２、SO２与石灰水反应的现象相同，仅有速率差异。
根据图２实验从而想到图１实验现象不同的原因仍为反应速率问题，即SO２溶解和与澄清石灰水反应较快，沉淀存在时间极短而不易观察。
答案（１）SO２在水中溶解度大且气体发生装置产生SO２的速率快，SO２直接与Ca（OH）２反应生成了可溶于水的酸式盐[Ca（HSO３）２]而观察不到沉淀（２）SO２溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO３转化为Ca（HSO３）２的速率也快（３）用导管将尾气通入NaOH 溶液中题组一未知产物的探究１．实验室中需要２２．４L（标准状况）SO２气体。
化学小组同学依据化学方程式Zn＋２H２SO４（浓）错误!ZnSO４＋SO２↑＋２H２O计算后，取6５．0 g锌粒与98%的浓H２SO４（ρ＝１．8４g·cm—３）１１0 mL充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。
（１）化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________（填分子式）。
产生这种结果的主要原因是________（用化学方程式和必要的文字加以说明）。
（２）为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如下装置，对所制取的气体进行探究。
１装置B中加入的试剂________，作用是________。
２装置D加入的试剂________________，装置F加入的试剂________________。
３可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是________。
４U形管G的作用为________。
答案（１）H２随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H２，Zn＋H２SO===ZnSO４＋H２↑４（２）１NaOH溶液（或酸性KMnO４溶液，其他合理答案也给分）除去混合气体中的SO２２浓硫酸无水硫酸铜３装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色４防止空气中H２O进入干燥管F而影响杂质气体的检验解析（１）从物质的量关系来看，发生反应Zn＋２H２SO４（浓）===ZnSO４＋SO２↑＋２H２O，H２SO４略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为Zn＋H２SO４===ZnSO４＋H２↑。
（２）该实验的目的是为了通过加热还原CuO验证H的存在，通过F装置进一步确认有H２O生成；具体的实验装置及作用是A—产生待研究的气体，２B—除去气体中的SO２（可以利用SO２的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液），C—验证SO２已除尽，D—干燥气体，E—若有H２，则加热E玻璃管，CuO固体由黑色变为红色，F—利用无水硫酸铜吸水变蓝进一步确定气体中H２的存在，G—防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。
２．工业上制取漂白粉的化学反应方程式为２Cl２＋２Ca（OH）２===CaCl２＋Ca（ClO）２＋２H２O。
实验室中有一瓶密封不严的漂白粉，其中肯定存在CaCl２，请设计实验，探究该固体中可能存在的其他物质。
（１）提出合理假设。
假设１：该漂白粉未变质，含有CaCl２，并含__________；假设２：该漂白粉全部变质，含有CaCl２，并含____________；假设３：该漂白粉部分变质，含有CaCl２，又含有Ca（ClO）２、CaCO３。
（２）设计实验方案，进行实验。
请在下表中写出实验步骤、预期现象和结论。
限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、１mol·L—１盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。
（提示：不必检验Ca２＋和Cl—，表格可以不填满。
）答案２３（２）解析２２２CaCO。
如果漂白粉未变质，该固体中含有CaCl２和Ca（ClO）２；如果全部变质，该固体中含有CaCl ３和CaCO３；如果部分变质，该固体中含有CaCl２、Ca（ClO）２和CaCO３。
２（３）根据题意，设计实验过程如下：题组二３．MnO２是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。
某兴趣小组通过实验对MnO２的性质进行了一系列的研究。
（１）欲探究MnO２的催化效果，需要用３0%的H２O２溶液（密度近似为１g·cm—３）配制浓度为３%的H２O２溶液（密度近似为１g·cm—３）１00 mL。
简述其配制方法：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（２）该小组设计了如下４个方案以验证MnO２的氧化性，可行的是__________。
A．把MnO２固体加入到FeSO４溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红B．把MnO２固体加入到FeCl３溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红C．把MnO２固体加入到Na２SO３溶液中，再加入BaCl２溶液，观察是否有白色沉淀生成D．把MnO２固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成（３）该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO２的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO ２固体的质量相同，恒定实验温度在２98 K，设计如下对比实验：实验酸或碱现象A １滴0．２mol·L—１NaOH溶液不变色B１滴水缓慢变浅棕褐色C１滴0．１mol·L—１硫酸迅速变棕褐色。
