内容正文:
重点突破(二) 探究类综合实验
探究实验以其创新、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。实验探究过程中往往通过对化学实验进行比较甄别,从而揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。
类型(一) 性质、原理探究类综合实验
1.性质、原理探究类实验的设计角度分析
类型
思考方向
酸性强弱比较
可通过强酸制弱酸、对应盐溶液的酸碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较
弱酸酸式盐的电离程度与水解程度比较
可通过测定溶液酸碱性的方法来比较
金属性强弱比较
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
非金属性强弱比较
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
一元酸、二元酸判断
可用NaOH溶液进行中和滴定测定消耗V(NaOH)来确定
羟基的数目判断
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
羧基的数目判断
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
2.性质、原理探究类实验答题示例分析
探究类型
探究方法示例
探究Cl2、Fe3+、I2的氧化性强弱
利用“氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性”原理探究:将氯气通入FeCl2溶液中,氯气将Fe2+氧化成Fe3+;将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液中,Fe3+将I-氧化成I2
探究CuS、ZnS的溶度积大小
向浓度相同的CuSO4、ZnSO4的混合液中滴入Na2S溶液,若先生成黑色沉淀CuS、后生成白色沉淀ZnS,则说明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
探究HCOOH、CH3COOH电离能力的强弱
用pH试纸(或pH计)分别测定同浓度的HCOOH溶液、CH3COOH溶液的pH
用pH试纸(或pH计)分别测定同浓度的HCOONa溶液、CH3COONa溶液的pH,若盐溶液的pH越大,则对应酸的酸性越弱
[典例] (2022·北京等级考)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料:ⅰ.Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、MnO(绿色)、MnO(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下,MnO可被OH-还原为MnO。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关,NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略)
序号
物质a
C中实验现象
通入Cl2前
通入Cl2后
Ⅰ
水
得到无色溶液
产生棕黑色沉淀,且放置后不发生变化
Ⅱ
5% NaOH溶液
产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀
棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
Ⅲ
40% NaOH溶液
产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀
棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
(1)B中试剂是________________。
(2)通入Cl2前,Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为________________________。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是________________________。
(4)根据资料ⅱ,Ⅲ中应得到绿色溶液,实验中得到紫色溶液,分析现象与资料不符的原因:
原因一:可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
原因二:可能是氧化剂过量,氧化剂将MnO氧化为MnO。
①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因_________________________________,
但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL 40%NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为________________________
________________________,
溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被____________(填“化学式”)氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量;
③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL水,溶液紫色缓慢加深,发生的反应是________________________________________________。
④从反应速率的角度,分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因________________________________________________。
[解析] 在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2,由于盐酸具有挥发性,为排除HCl对Cl2性质的干扰,在装置B中盛