化學(xué)實驗探究題常見題型分類解析

安徽省靈璧中學(xué) 湯 偉

化學(xué)實驗探究題常見題型分類解析

安徽省靈璧中學(xué) 湯 偉

化學(xué)實驗探究題能夠較好地考查同學(xué)們綜合應(yīng)用知識的能力。如何解答此類問題？下面筆者對化學(xué)實驗探究題型做出分析，供參考。

一、對已知物質(zhì)性質(zhì)的探究

該類試題注重考查考生能否將所學(xué)知識融會貫通，靈活應(yīng)用所學(xué)知識。解答該類試題的關(guān)鍵是要熟記所學(xué)物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。

例1 某班同學(xué)用實驗探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：

（1）分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵粉，其目的是______________________________________。

（2）甲組同學(xué)取2 mL FeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為_____________________。

（3）乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實驗不夠嚴(yán)謹(jǐn)。該組同學(xué)在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅。煤油的作用是________________。

（4）丙組同學(xué)取10 mL 0.1 mol·L-1KI溶液，與6 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液混合。分別取2 mL混合溶液于3支試管中進(jìn)行如下實驗：

①第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置，CCl4層呈紫色；

②第二只試管中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成藍(lán)色沉淀；

③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。

實驗②檢驗的離子是____________（填離子符號）；實驗①和③說明：在I-過量的情況下，溶液中仍含有____________（填離子符號），由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為____________。

解析 （1）Fe2+具有較強(qiáng)的還原性，能被空氣中的O2氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量鐵粉，目的是防止Fe2+被空氣中的O2氧化。

（2）Cl2可將Fe2+氧化成Fe3+，自身得電子生成Cl-，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl2=2Fe3++ 2Cl-。

（3）實驗時必須防止空氣中的O2將Fe2+氧化，所以煤油的作用是隔絕空氣。

（4）根據(jù)Fe2+的檢驗方法，向溶液中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成藍(lán)色沉淀，則溶液中一定含有Fe2+，即實驗②檢驗的離子是Fe2+；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，F(xiàn)e3+遇KSCN溶液顯血紅色，實驗①和③說明Fe3+與I-間的反應(yīng)為可逆反應(yīng)。

答案 （1）防止Fe2+被氧化 （2）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（3）隔絕空氣（排除氧氣對實驗的影響） （4）Fe2+Fe3+可逆反應(yīng)

二、對未知產(chǎn)物的探究

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理猜測可能生成哪些物質(zhì)，對這些物質(zhì)逐一進(jìn)行檢驗來確定究竟生成了哪些物質(zhì)。正確解答此類試題的關(guān)鍵：把握反應(yīng)原理，根據(jù)現(xiàn)象和原理進(jìn)行合理猜測。

例2 氮的氧化物（NOx）是大氣污染物，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。如下圖所示，某同學(xué)在實驗室中對NH3與NO2的反應(yīng)進(jìn)行了探究：將NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2（兩端用夾子K1、K2夾好）。在一定溫度下進(jìn)行實驗。

操作步驟 實驗現(xiàn)象 解釋原因打開K1，推動注射器活塞，使X中的氣體緩慢進(jìn)入Y管中①Y管中___________②反應(yīng)的化學(xué)方程式___________將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠 生成的氣態(tài)水凝集打開K2③__________④__________

三、對變化規(guī)律的探究

對物質(zhì)性質(zhì)規(guī)律的探究是中學(xué)化學(xué)實驗的一個重要內(nèi)容。中學(xué)化學(xué)教材中學(xué)習(xí)了眾多的變化規(guī)律，如同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)規(guī)律，物質(zhì)的酸（堿）性強(qiáng)弱規(guī)律等，這些規(guī)律都是通過實驗探究和相關(guān)理論結(jié)合得出的，現(xiàn)在它們?nèi)匀皇敲}的經(jīng)典情境。解答該類問題的關(guān)鍵點是注意控制變量法的應(yīng)用，即在其他條件相同的前提下，研究一個條件的變化對對象的影響規(guī)律。注意：選擇數(shù)據(jù)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法做出正確判斷。

例3 以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應(yīng)的多樣性。

實驗試劑現(xiàn)象滴管 試管飽和Ag2SO4溶液 Ⅰ.產(chǎn)生白色沉淀2 mL 0.2 mol·L-1Na2SO3溶液0.2 mol·L-1CuSO4溶液0.1 mol·L-1Al2（SO4）3溶液Ⅱ.溶液變綠，繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀Ⅲ.開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀

（1）經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ：____________。

①用稀硫酸證實沉淀中含有Cu+的實驗現(xiàn)象是____________。

a.白色沉淀A是BaSO4，試劑1是___________。

（3）已知：Al2（SO3）3在水溶液中不存在。經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅲ的白色沉淀中無，該白色沉淀既能溶于強(qiáng)酸，又能溶于強(qiáng)堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色。

①推測沉淀中含有亞硫酸根和____________。

②對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設(shè)：ⅰ.被Al（OH）3所吸附；ⅱ.存在于鋁的堿式鹽中。對假設(shè)ⅱ設(shè)計了對比實驗，證實了假設(shè)ⅱ成立。

a.將對比實驗方案補(bǔ)充完整。

步驟一：

步驟二：________________（按上圖形式呈現(xiàn)）。

b.假設(shè)ⅱ成立的實驗證據(jù)是________________。

（4）根據(jù)實驗，亞硫酸鹽的性質(zhì)有____________。鹽溶液間反應(yīng)的多樣性與___________有關(guān)。

解析 （1）易知現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3，可以得出離子方程式為。（2）根據(jù)Cu+的相關(guān)性質(zhì)，可以得出加入稀硫酸后會有紅色固體銅析出；確認(rèn)白色沉淀為BaSO4，一般選取鹽酸酸化的BaCl2檢驗，即試劑1是鹽酸酸化的BaCl2溶液；證實沉淀中含有Cu2+和的理由是棕黃色沉淀與KI溶液反應(yīng)生成白色沉淀（CuI），證明含有Cu2+，白色沉淀A為 BaSO4，證明含有。（3）①根據(jù)題意可知實驗Ⅲ的白色沉淀中無，該白色沉淀既能溶于強(qiáng)酸，又能溶于強(qiáng)堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色，則可推測沉淀中含有亞硫酸根和氫氧化鋁。鋁的堿式鹽與氫氧化鈉反應(yīng)消耗的氫氧化鈉的量大于氫氧化鋁，所以反應(yīng)應(yīng)該設(shè)計一個定量對比試驗，根據(jù)白色固體消耗氫氧化鈉的量不同來證實假設(shè)ⅱ成立，即實驗方案設(shè)計步驟二為

若V1明顯大于V2，可說明沉淀中亞硫酸根存在于堿式鹽中。

（4）根據(jù)實驗，白色沉淀能使酸性KMnO4溶液褪色，說明亞硫酸鹽具有還原性，另外亞硫酸根水解可使水溶液呈堿性。鹽溶液間反應(yīng)的多樣性與鹽的性質(zhì)、溶液的酸堿性有關(guān)。

（3）①Al3+、OH-

②a.見解析 b.V1明顯大于V2。

（4）溶解性、還原性、在水溶液中呈堿性 兩種鹽溶液中陰、陽離子的性質(zhì)和反應(yīng)條件

四、對實驗方案設(shè)計與評價的探究

實驗探究中還常常遇到一些實驗方案的選取或設(shè)計類型的問題，如何正確評價一個實驗方案的優(yōu)缺點？我們要能夠從多個角度分析，解題的關(guān)鍵點是實驗設(shè)計要科學(xué)、簡約、環(huán)保等。

例4 某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同學(xué)用15.0 g該廢催化劑為原料，回收其中的鋅和銅。采用的實驗方案如下：

回答下列問題：

（1）在下列裝置中，第一次浸出必須用______________，第二次浸出應(yīng)選用____________。（填標(biāo)號）

（2）第二次浸出時，向盛有濾渣1的反應(yīng)器中加入稀硫酸，后滴入過氧化氫溶液。若順序相反，會造成________________。濾渣2的主要成分是________________。

解析 （1）根據(jù)題意，第一次浸出時會因為ZnS與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生有毒H2S氣體，該氣體需要進(jìn)行尾氣的處理，所以選D裝置；第二次反應(yīng)為CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，不會產(chǎn)生有毒氣體，可以選取裝置A。（2）第二次浸出時，向盛有濾渣1的反應(yīng)器中先加入稀硫酸，后滴入過氧化氫溶液，若順序相反，顯然會造成H2O2與固體顆粒接觸分解。濾渣2的主要成分為SiO2（還有少量的S）。

答案 （1）D A （2）H2O2與固體顆粒接觸分解 SiO2