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微课时突破2 性质探究型综合实验
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。学生只有灵活运用已有元素化合物的知识,深刻理解化学基本理论,才能使复杂问题简单化。
题型(一) 性质探究型实验
(一)性质探究型实验
设计性质探究型实验方案时要注意:
实验方案要可行 要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件,实验方案要简单易行
实验顺序要科学 要对各个实验步骤进行统一的规划和安排,保证实验准确高效,同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的相互干扰
实验现象要直观 如“证明CH3COOH是弱电解质”的实验,可配制一定浓度的CH3COONa溶液,用pH试纸测溶液的pH,通过测定的结果(常温下,pH>7)得出结论,操作简便且现象明显
实验结论要可靠 要反复推敲实验步骤,多方验证实验结果,做到实验结论准确可靠
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(二)性质验证型实验
设计性质验证实验方案可分为多种情况:一是已知物质的性质,设计实验验证物质的某些性质;二是已知某类物质的结构(或含有的官能团),设计性质实验来验证这类物质的结构;三是根据性质设计定量实验;四是根据物质性质验证化学原理(理论)或根据化学原理来验证物质的某些性质。设计性质验证实验方案的常用程序有如下两种:
(三)六类常考角度
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,通过观察酸性KMnO4溶液是否褪色来说明;如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与淀粉-KI溶液反应,通过溶液变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2
验证同周期、同主族元素性质的递变规律 一般通过设计比较元素金属性、非金属性强弱的实验来完成。如通过比较Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg、Al的活动性顺序
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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溶液,测pH,若pH>7,则说明HA为弱酸
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
钢铁发生电化学腐蚀的规律探究 可以通过控制钢铁是否与空气接触、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设计实验,找出规律
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[典例] (2023·广东深圳模拟)过氧化氢是一种常用的绿色试剂,某学习小组针对H2O2性质进行如图实验。
Ⅰ.验证H2O2的还原性
查阅资料:H2O2溶液与氯水发生反应时表现还原性。
(1)制取氯水
①仪器X的名称是____________,生成Cl2的化学方程式为_________________________________________________________________。
②饱和食盐水的作用是_________________________________________。
(2)取5 mL上述新制饱和氯水于试管中,向其中加入H2O2溶液至过量,产生大量气泡(该气体可使余烬复燃),还观察到溶液颜色发生的变化是_________________________________________________________________。
实验
序号 添加试剂及用量 H2O2完全分解所需时间/min
1 a mL b mol·L-1
CuCl2溶液 t1
2 a mL b mol·L-1
Cu(NO3)2溶液 t2
实验序号 添加试剂 H2O2完全分解所需时间/min
3 需同时加入a mL b mol·L-1
CuCl2溶液和
①____________(填标号) t3(t3<t1)
4 需同时加入a mL b mol·L-1
Cu(NO3)2溶液和
②__________(填标号) t4(t4>t2)
[解析] 实验Ⅰ验证H2O2的还原性,首先制取氯水,利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气,饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体,然后通入蒸馏水中得到氯水,之后NaOH溶液吸收尾气,然后取少量新制氯水,加入H2O2溶液至过量,生成氧气可以证明H2O2的还原性;
(2)新制氯水中含有氯气分子,呈黄绿色,向其中加入H2O2溶液至过量,产生大量气泡,该气体可使余烬复燃,说明生成了氧气,H2O2被氧化,氯气最终全部转化为氯离子,所以溶液颜色发生的变化是黄绿色褪去。(3)t1<t2,即加入CuCl2溶液后H2O2分解速率更快,更有利于H2O2分解。(4)Cu2+带2个单位正电荷,K+