高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案 第10章 第3講《定量實(shí)驗(yàn)分析型試題》

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第3講　定量實(shí)驗(yàn)分析型試題 熱點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析 一、數(shù)據(jù)的測(cè)定方法 1．沉淀法 先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 2．測(cè)氣體體積法 對(duì)于產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，可以通過(guò)測(cè)定氣體體積的方法測(cè)定樣品純度。 3．測(cè)氣體質(zhì)量法 將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過(guò)稱量實(shí)驗(yàn)前后吸收劑的質(zhì)量，求得所吸收氣體的質(zhì)量，然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 4．滴定法 即利用滴定操作原理，通過(guò)酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理的一般方法 1．?dāng)?shù)據(jù)的表格化 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 項(xiàng)目1 項(xiàng)目2 項(xiàng)目3 項(xiàng)目4… 1 2 3 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定應(yīng)記錄的項(xiàng)目：所測(cè)的物理量。 (2)應(yīng)注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字及單位和必要的注解。 (3)設(shè)計(jì)好的表格要便于數(shù)據(jù)的查找、比較，便于數(shù)據(jù)的計(jì)算和進(jìn)一步處理，便于反映數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 2．?dāng)?shù)據(jù)的圖像化 圖像化是用直線圖或曲線圖對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以處理的一種簡(jiǎn)明化形式。它適用于一個(gè)量的變化引起另一個(gè)量的變化的情況。圖像化的最大特點(diǎn)是鮮明、直觀、簡(jiǎn)單、明了。 【例1】　氧化劑H2O2在反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生污染物被稱為綠色氧化劑，因而受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。 Ⅰ.某實(shí)驗(yàn)小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如表所示的方案完成實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 反應(yīng)物 催化劑 ① 10 mL 2% H2O2溶液 無(wú) ② 10 mL 5% H2O2溶液 無(wú) ③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 ④ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 ⑤ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 (1)實(shí)驗(yàn)①和②的目的是_____________________________________________________。 同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有觀察到明顯現(xiàn)象而無(wú)法得出結(jié)論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模銓?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)方法是__________________________(填一種即可)。 (2)實(shí)驗(yàn)③④⑤中，測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。 分析該圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是______________________________________________。 Ⅱ.資料顯示，某些金屬離子對(duì)H2O2的分解起催化作用。為比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果，該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (1)某同學(xué)通過(guò)測(cè)定O2的體積來(lái)比較H2O2的分解速率快慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)測(cè)量__________或______________來(lái)比較。 (2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況 下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖所示。解釋反應(yīng)速 率變化的原因： ______________________________。 計(jì)算H2O2的初始物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_________________。 (保留兩位有效數(shù)字) 三、定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的加工處理策略 實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，可分為有用、有效數(shù)據(jù)，正確、合理數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤、無(wú)效數(shù)據(jù)，及無(wú)用、多余數(shù)據(jù)等。能從大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中找出有用、有效、正確、合理的數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理題的一個(gè)重要能力考查點(diǎn)，也是近年來(lái)命題變化的一個(gè)重要方向。 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”：一看數(shù)據(jù)是否符合測(cè)量?jī)x器的精度特點(diǎn)，如用托盤天平測(cè)得的質(zhì)量的精度為0.1 g，若精度值超過(guò)了這個(gè)范圍，說(shuō)明所得數(shù)據(jù)是無(wú)效的；二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi)，若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去；三看反應(yīng)是否完全，是否是過(guò)量反應(yīng)物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反應(yīng)時(shí)所得的數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行有效處理和應(yīng)用；四看所得數(shù)據(jù)的測(cè)試環(huán)境是否一致，特別是氣體體積數(shù)據(jù)，只有在溫度、壓強(qiáng)一致的情況下才能進(jìn)行比較、運(yùn)算；五看數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程是否規(guī)范、合理，錯(cuò)誤和違反測(cè)量規(guī)則的數(shù)據(jù)需要舍去。 1．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的取舍 【例2】　某樣品是由碳酸鈉與氯化鈉組成的固體混合物，現(xiàn)欲測(cè)定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 某同學(xué)稱取10.00 g樣品，配成1 000 mL溶液，用______(填儀器名稱)量取25.00 mL放入錐形瓶中，加入甲基橙作指示劑，用0.150 0 molL－1標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定至終點(diǎn)，平行測(cè)定三次，有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表，則樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 待測(cè)液體積(mL) 標(biāo)準(zhǔn)液體積(mL) 滴定前讀數(shù) 終點(diǎn)時(shí)讀數(shù) 1 25.00 0.00 30.02 2 25.00 0.20 33.80 3 25.00 1.40 31.38 特別提醒　在定量實(shí)驗(yàn)中，為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和可靠度，消除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的偶然誤差，往往需進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，對(duì)平行實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行合理的取舍，舍棄離群值，在去掉了離群值后，其他比較集中的數(shù)據(jù)在中學(xué)階段一般用算術(shù)平均值的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 2．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的篩選與分組 【例3】　在0 ℃、1.01105 Pa時(shí)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：甲、乙、丙三位同學(xué)各取30.0 mL同濃度的鹽酸，加入等量同組成鎂鋁合金粉末，測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積，有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 甲 乙 丙 合金質(zhì)量(mg) 510 765 918 氣體體積(mL) 560 672 672 試求：(1)鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少？ (2)合金中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 特別提醒　從實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各種數(shù)據(jù)，不一定都是解決問(wèn)題所必需的，這時(shí)就需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，以從中得到解決問(wèn)題所需的數(shù)據(jù)。本題給出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇何組數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)，須先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，弄清?shí)驗(yàn)原理，在此基礎(chǔ)上篩選出解決問(wèn)題所需的數(shù)據(jù)。 3．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的組合 定量實(shí)驗(yàn)要想達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，需要測(cè)定哪些在中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件下可以測(cè)出的物理量？必須在先弄清實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面分析，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分配和組合，并剔除等效數(shù)據(jù)。 【例4】　現(xiàn)有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2還原法測(cè)定其中的CuO質(zhì)量x g，實(shí)驗(yàn)中可以測(cè)定以下數(shù)據(jù)：①W：混合物的質(zhì)量(g)、②W(H2O)：生成水的質(zhì)量(g)、③W(Cu)：生成Cu的質(zhì)量(g)、④V(H2)：標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗H2的體積(L)。 (已知摩爾質(zhì)量：Cu：64 gmol－1、CuO：80 gmol－1、Cu2O：144 gmol－1、H2O：18 gmol－1) (1)為了計(jì)算x至少需要測(cè)定上述4個(gè)數(shù)據(jù)中的________個(gè)，這幾個(gè)數(shù)據(jù)的組合共有________種。請(qǐng)將這些組合一一填入下列空格中。 說(shuō)明：①選用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具體算式。 ②每個(gè)空格中填一種組合，有幾種組合就填幾種，不必填滿。 (2)從上述組合中選出一個(gè)含W的求x的計(jì)算式：x：_______________________________。 (3)以上數(shù)據(jù)組合中易于取得的一組是__________________________________________。 四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析 如何用好、選好數(shù)據(jù)，是解決這類試題的關(guān)鍵所在。解決這類試題的一般方法為：比較數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變物質(zhì)，分析利弊，確定方案。 1．對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較是解決問(wèn)題的突破口，注意比較數(shù)據(jù)的交點(diǎn)與重合區(qū)。 2．轉(zhuǎn)變物質(zhì)則是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的重要途徑，在一些物質(zhì)提純與制備的問(wèn)題中，往往會(huì)提供一些物質(zhì)沉淀的pH范圍、物質(zhì)的沸點(diǎn)、密度、溶解性等呈現(xiàn)物質(zhì)物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)。在許多情況下，一些物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)是重疊的，而不利于問(wèn)題的解決，一般可通過(guò)轉(zhuǎn)變物質(zhì)來(lái)解決(如CH3COOH與CH3CH2OH的沸點(diǎn)很接近，要分離二者的混合物，可以通過(guò)將CH3COOH轉(zhuǎn)變?yōu)镃H3COONa的方法，擴(kuò)大其與CH3CH2OH沸點(diǎn)上的差異，然后通過(guò)蒸餾的方法進(jìn)行分離)。 3．在實(shí)際生產(chǎn)、生活中，除了涉及是否能夠通過(guò)相應(yīng)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)外，還涉及經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題，在原理、環(huán)保等沒(méi)有大的差異時(shí)，選擇廉價(jià)原料完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)就成為首選。 【例5】　“鹵塊”的主要成分為MgCl2(含F(xiàn)e2＋、Fe3＋、Mn2＋等雜質(zhì)離子)，若以它為原料，按如下工藝流程圖，即可制得“輕質(zhì)氧化鎂”。如果要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)離子，而且成本較低，流程中所用試劑或pH值控制可參考下列附表確定。 表1　化學(xué)試劑價(jià)格表 試劑 價(jià)格(元/t) 漂白液(含NaClO 25.2%) H2O2(30%) NaOH(固98%) Na2CO3(固99.5%) 鹵塊(MgCl2,30%) 450 2 400 2 100 600 310 表2　生成氫氧化物沉淀的值 物質(zhì) 開(kāi)始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Mg(OH)2 2.7 7.6 8.3 9.6 3.7 9.6Ω 9.8 11.1 注：Fe2＋氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常將它氧化成為Fe3＋，生成Fe(OH)3沉淀而去除之。請(qǐng)?zhí)顚懸韵驴瞻祝? (1)在步驟②加入試劑X，最佳選擇應(yīng)是________，其作用是__________________________。 (2)在步驟③加入的試劑Y應(yīng)是__________________，之所以要控制pH＝9.8，其目的是 ________________________________________________________________________。 (3)在步驟⑤時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_______________________________________。 1．某實(shí)驗(yàn)小組擬用酸堿中和滴定法測(cè)定食醋的總酸量(g/100 mL)，請(qǐng)你參與本實(shí)驗(yàn)并回答相關(guān)問(wèn)題。(有關(guān)實(shí)驗(yàn)藥品：市售食用白醋樣品500 mL、0.100 0 molL－1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、蒸餾水、0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液、0.1%石蕊溶液。) Ⅰ.實(shí)驗(yàn)步驟： (1)用酸式滴定管吸取10 mL市售食用白醋樣品，置于100 mL容量瓶中，加蒸餾水(煮沸除去CO2并迅速冷卻)稀釋至刻度線，搖勻即得待測(cè)食醋溶液。 (2)用酸式滴定管取待測(cè)食醋溶液20.00 mL于________中。 (3)用堿式滴定管盛裝標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液，靜置后，讀取數(shù)據(jù)，記錄NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的初讀數(shù)。 (4)滴定，并記錄NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的終讀數(shù)。重復(fù)滴定操作2～3次。 Ⅱ.實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 滴定次數(shù) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1 2 3 4 V(待測(cè)/mL) 20.00 20.00 20.00 20.00 V(NaOH)/mL(初讀數(shù)) 0.00 0.20 0.10 0.00 V(NaOH)/mL(終讀數(shù)) 14.98 15.20 15.12 15.95 V(NaOH)/mL(消耗) 14.98 15.00 15.02 15.95 則c(樣品)＝________molL－1；樣品總酸量________g/100 mL。 Ⅲ.交流與討論 (1)甲同學(xué)在處理數(shù)據(jù)過(guò)程中計(jì)算得：V(NaOH)(平均消耗)＝(14.98＋15.00＋15.02＋15.95)mL≈15.24 mL。試分析他的計(jì)算是否合理，如果不合理請(qǐng)說(shuō)明理由： ________________________________________________________________________。 (2)乙同學(xué)用0.100 0 molL－1 NaOH溶液滴定另一市售食用白醋樣品溶液時(shí)，滴定過(guò)程中使用pH計(jì)將溶液的pH變化情況記錄如下表。 V(NaOH)/mL 0.00 10.00 18.00 19.80 19.98 溶液pH 2.88 4.70 5.70 6.74 7.74 V(NaOH)/mL 20.00 20.02 20.20 22.00 溶液pH 8.72 9.70 10.70 11.70 ①請(qǐng)作出pH－V(NaOH)圖(見(jiàn)下圖)。 ②由表和圖可知，在允許的誤差范圍(0.1%)內(nèi)，溶液的pH突變(滴定突躍)范圍為　　　　　　　　　。所以可選擇　　　作指示劑。 附：常見(jiàn)指示劑的變色范圍 指示劑 變色的范圍(pH) 甲基橙 3．1～4.4 石蕊 5．0～8.0 酚酞 8．2～10.0 2．Fenton含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2＋濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物。現(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物pCP，探究有關(guān)因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。 [實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]控制pCP的初始濃度相同，固定實(shí)驗(yàn)溫度在298 K 或313 K(其余實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)下表)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。 (1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? T/K pH c/10－3molL－1 H2O2 Fe2＋ ① 為以下實(shí)驗(yàn)作參照 298 3 6.0 0.30 ② 探究溫度對(duì)降解反應(yīng)速率的影響 ③ 298 10 6.0 0.30 [數(shù)據(jù)處理]實(shí)驗(yàn)測(cè)得pCP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如上圖。 (2)請(qǐng)根據(jù)上圖實(shí)驗(yàn)①曲線，計(jì)算降解反應(yīng)在50～150 s內(nèi)的反應(yīng)速率： v(pCP)＝________molL－1s－1。 [解釋與結(jié)論] (3)實(shí)驗(yàn)①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過(guò)高時(shí)反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請(qǐng)從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因：_____________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是：pH等于10時(shí)，________________________________________。 [思考與交流] (5)實(shí)驗(yàn)時(shí)需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來(lái)。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：____________________________________。 熱點(diǎn)二　變量與規(guī)律探究實(shí)驗(yàn) 一、變量探究實(shí)驗(yàn) 典型的變量探究型實(shí)驗(yàn)，往往涉及有關(guān)影響化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律等方面的內(nèi)容。 　處理相關(guān)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題時(shí)，需要注意以下內(nèi)容：一是要選擇合適的化學(xué)反應(yīng)，所選擇的反應(yīng)不能太靈敏，也不能太遲鈍。二是反應(yīng)物的濃度要適當(dāng)，不能太大，而探索濃度變量時(shí)，濃度間的差別也不能太大。三是反應(yīng)體系的溫度，要有規(guī)律地設(shè)計(jì)不同的反應(yīng)體系的溫度，也要注意物質(zhì)的相應(yīng)性質(zhì)，不能選擇會(huì)引起反應(yīng)發(fā)生變化的體系溫度。四是對(duì)變量要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，組合的一般原則是“變一定多”，即保持其他變量不變，改變其中一個(gè)變量的值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定數(shù)據(jù)，通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)，找出變量對(duì)反應(yīng)的影響。 【例6】　控制變量法是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種常用方法，下表是某學(xué)習(xí)小組研究等物質(zhì)的量濃度的稀硫酸和鋅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后一位)。分析以下數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn) 題： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 稀硫酸的體積/mL 鋅的質(zhì)量/g 鋅的形狀 溫度/℃ 完全溶于酸的時(shí)間/s 生成硫酸鋅的質(zhì)量/g 1 50.0 2.0 薄片 15 200 m1 2 50.0 2.0 薄片 25 100 m2 3 50.0 2.0 顆粒 25 70 m3 4 50.0 2.0 顆粒 35 35 m4 5 50.0 2.0 粉末 25 t1 5.0 6 50.0 4.0 粉末 25 t2 m5 7 50.0 6.0 粉末 25 t3 14.9 8 50.0 8.0 粉末 25 t4 19.3 9 50.0 10.0 粉末 25 t5 m6 10 50.0 12.0 粉末 25 t6 19.3 (1)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2表明________對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有影響，對(duì)同一規(guī)律進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)還有一組是________(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))。 (2)下列說(shuō)法正確的是________。 A．t1＜70 B．m1＜m2 C．m6＝19.3 D．t1＞t4 (3)本實(shí)驗(yàn)還可以研究________對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 (4)稀硫酸的物質(zhì)的量濃度是________ molL－1，實(shí)驗(yàn)6生成硫酸鋅的質(zhì)量m5＝______________。 二、規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)的解題策略 物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探索也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探索的一個(gè)重要內(nèi)容。研究同周期、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)(如置換反應(yīng))規(guī)律，物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱規(guī)律，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律等，都是開(kāi)展有關(guān)規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經(jīng)典情境。 解決有關(guān)規(guī)律探究問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其常用方法示例如下： 1．同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，一般通過(guò)設(shè)計(jì)判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，如通過(guò)讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的速率快慢來(lái)判斷金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱，推斷元素金屬性強(qiáng)弱，從而找出相應(yīng)的性質(zhì)遞變規(guī)律。 2．物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱的判斷。 3．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究。可以通過(guò)控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過(guò)程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，找出規(guī)律。 【例7】　某化學(xué)興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律后，設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并記錄了有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表。 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1.用砂紙擦后的鎂帶與沸水反應(yīng)，再向反應(yīng)后溶液中滴加酚酞 2.向新制的H2S飽和溶液中滴加新制的氯水 3.鈉與滴有酚酞試液的冷水反應(yīng) 4.鎂帶與2 molL－1的鹽酸反應(yīng) 5.鋁條與2 molL－1的鹽酸反應(yīng) 6.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至過(guò)量 (A)浮于水面，熔成一個(gè)小球，在水面上無(wú)定向移動(dòng)，隨之消失，溶液變紅色 (B)產(chǎn)生氣體，可在空氣中燃燒，溶液變成淺紅色 (C)反應(yīng)不十分強(qiáng)烈，產(chǎn)生的氣體可以在空氣中燃燒 (D)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生可燃性氣體 (E)生成白色膠狀沉淀，進(jìn)而沉淀消失 (F)生成淡黃色沉淀 請(qǐng)你幫助該同學(xué)整理并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篲______________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)用品：儀器：①________、②________、③________、④試管夾、⑤鑷子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂紙、⑨膠頭滴管等。 藥品：鈉、鎂帶、鋁條、2 molL－1的鹽酸、新制的氯水、飽和的H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。 (3)請(qǐng)你寫出上述的實(shí)驗(yàn)操作與對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象 1________、2________、3________、4________、5________、6________(用AF表示)。 寫出實(shí)驗(yàn)操作2、6的離子反應(yīng)方程式 實(shí)驗(yàn)2_____________________________________________________________________。 實(shí)驗(yàn)6_____________________________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_______________________________________________________________。 3．某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： 【實(shí)驗(yàn)原理】2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄】 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 0.6 molL－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 molL－1 KMnO4溶液 3 molL－1稀硫酸 室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4 請(qǐng)回答： (1)根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是___________________________________。 (2)利用實(shí)驗(yàn)1中數(shù)據(jù)計(jì)算，用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為v(KMnO4)＝________________________________________________________________________。 (3)該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2＋)隨時(shí)間變化趨勢(shì)的示意圖，如圖1所示。但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中n(Mn2＋)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)應(yīng)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè)，并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。 ①該小組同學(xué)提出的假設(shè)是___________________________________________________。 ②請(qǐng)你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案，并填寫表中空白。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 再向試管中加入少量固體 室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min 0.6 molL－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 molL－1 KMnO4溶液 3 molL－1稀硫酸 4 3.0 2.0 3.0 2.0 t ③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是_______________________________。 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 1．為探究NaHCO3、Na2CO3和鹽酸(以下鹽酸濃度均為1 molL－1)反應(yīng)過(guò)程中的熱效應(yīng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并測(cè)得如下數(shù)據(jù)： 序號(hào) 35 mL試劑 固體 混合前溫度/℃ 混合后溫度/℃ ① 水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5 ② 水 3.2 g Na2CO3 20.0 24.3 ③ 鹽酸 2.5 g NaHCO3 20.0 16.2 ④ 鹽酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1 由此得出的結(jié)論正確的是 (　　) A．Na2CO3溶液與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．NaHCO3溶液與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng) C．20.0 ℃時(shí)，含3.2 g Na2CO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合后的溫度將低于25.1 ℃ D．20.0 ℃時(shí)，含2.5 g NaHCO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合后的溫度將低于16.2 ℃ 2．為測(cè)定草酸晶體(H2C2O4xH2O)的組成(即x的值)進(jìn)行下述實(shí)驗(yàn)： A．稱取m g純草酸晶體，將其配成100.00 mL溶液作為待測(cè)液 B．取25.00 mL待測(cè)液置于錐形瓶中，用濃度為a molL－1的酸性KMnO4溶液滴定，有關(guān)反應(yīng)：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O (1)用酸性KMnO4進(jìn)行滴定時(shí)，酸性KMnO4溶液應(yīng)裝在________式滴定管中。 (2)滴定時(shí)邊滴邊搖動(dòng)錐形瓶，眼睛應(yīng)注意觀察__________________________，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象變化為_(kāi)____________________________________________________________。 (3)下面是某同學(xué)四次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄情況 滴定次數(shù) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1 2 3 4 V(樣品)/mL 25.00 25.00 25.00 25.00 V(KMnO4)/mL(初讀數(shù)) 0.00 0.20 0.10 0.00 V(KMnO4)/mL(終讀數(shù)) 15.95 15.20 15.12 14.98 V(KMnO4)/mL(消耗) 15.95 15.00 15.02 14.98 該同學(xué)在處理數(shù)據(jù)過(guò)程中計(jì)算得：V(KMnO4)(平均消耗)＝(15.95＋15.00＋15.02＋14.98)mL＝15.24 mL。試分析他的計(jì)算是否合理______(填“否”或“是”)，如果不合理請(qǐng)說(shuō)明理由_________________________________________________________________。 由上述合適的數(shù)據(jù)計(jì)算出的草酸溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_________，由此計(jì)算出草酸晶體中結(jié)晶水x的值為_(kāi)________________________________________________________。 3．某課外化學(xué)興趣小組為探究硫酸銅受熱分解的化學(xué)方程式，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與完成有關(guān)的探究問(wèn)題： 查閱資料：硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，受熱溫度不同，氣體成分也不同。該氣體可能含SO2、SO3和O2中的一種、兩種或三種。 實(shí)驗(yàn)室可提供的儀器： [提出假設(shè)] Ⅰ.所得氣體的成分可能含有　　　　　一種； Ⅱ.所得氣體的成分可能含有　　　　　兩種； Ⅲ.所得氣體的成分可能含有SO3、SO2、O2三種。 [實(shí)驗(yàn)探究] 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程略。已知實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，硫酸銅完全分解，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)請(qǐng)你組裝探究實(shí)驗(yàn)的裝置，按從左至右的方向，各儀器接口連接順序?yàn)棰佗幄狻　　　　　　　　　?填序號(hào))。 (2)若實(shí)驗(yàn)結(jié)束，B中量筒沒(méi)有收集到水，則證明假設(shè)______正確。 (3)若實(shí)驗(yàn)結(jié)束，經(jīng)測(cè)定裝置C的總質(zhì)量增加了，______(填“能”或“不能”)肯定氣體產(chǎn)物中含有SO2而不含SO3；理由是____________________________________________。 (4)有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，由于加熱時(shí)的溫度不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)也不同，數(shù)據(jù)如下： 實(shí)驗(yàn)小組 稱取CuSO4的質(zhì)量(g) 裝置C質(zhì)量增加量(g) 量筒中水的體積折算成標(biāo)況下氣體的體積(mL) 一 6.4 2.56 224 二 6.4 2.56 448 請(qǐng)通過(guò)計(jì)算，推斷出第一小組和第二小組在不同的實(shí)驗(yàn)條件下CuSO4分解的化學(xué)反應(yīng)方程式： 第一小組：__________________________________________________________________； 第二小組：__________________________________________________________________。 4．乙醛能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)，銀鏡的光亮程度與反應(yīng)條件有關(guān)。某化學(xué)興趣小組在課外活動(dòng)中對(duì)該反應(yīng)的最佳條件進(jìn)行了探究，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示： 實(shí)驗(yàn) 變量 實(shí)驗(yàn) 序號(hào) 銀氨溶 液的量 /mL 乙醛的量/滴 水浴的溫度/℃ 反應(yīng)混 合液的 pH 出現(xiàn)銀鏡的時(shí)間/min 1 1 3 65 11 5 2 1 3 45 11 6.5 3 1 5 65 11 4 4 1 3 30 11 9 5 1 3 50 11 6 6 1 5 80 11 3 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)讀表，若只進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3，其探究目的是_________________________________。 (2)推理，當(dāng)銀氨溶液的量為1 mL，乙醛的量為3滴，水浴溫度為40 ℃，反應(yīng)混合液的pH為11時(shí)，出現(xiàn)銀鏡的時(shí)間是____________(填范圍即可)；要探索不同水浴溫度下乙醛進(jìn)行銀鏡反應(yīng)的最佳條件，除了測(cè)量銀鏡出現(xiàn)的時(shí)間外，還需要比較不同條件下形成銀鏡的_____________________________________________________________________。 (3)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，若還要探索銀氨溶液的用量對(duì)出現(xiàn)銀鏡快慢的影響，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？ 5．某研究性學(xué)習(xí)小組欲通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法探究金屬活動(dòng)順序表中氫之前的金屬與濃硫酸之間的反應(yīng)規(guī)律。 [實(shí)驗(yàn)]取60.0 g純凈的鋅片放入燒瓶中，然后通過(guò)分液漏斗向燒瓶中加入50 mL 18 molL－1的濃硫酸，反應(yīng)開(kāi)始后發(fā)現(xiàn)有大量氣體產(chǎn)生。 (1)最初發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________， 若要收集開(kāi)始生成的氣體，收集方法是____________。 [提出假設(shè)] 假設(shè)1：生成的氣體中有SO2 假設(shè)2：生成的氣體開(kāi)始時(shí)只有SO2，后來(lái)是H2 [設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)] (2)甲同學(xué)只使用一種試劑就確定了假設(shè)1是正確的，該試劑是________，驗(yàn)證假設(shè)1的主要操作及現(xiàn)象是___________________________________________________________。 (3)乙同學(xué)設(shè)計(jì)如圖Ⅰ所示的裝置驗(yàn)證假設(shè)2(方框內(nèi)裝置圖為簡(jiǎn)圖，夾持裝置略去，“△”表示加熱)，請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚? 觀察現(xiàn)象的儀器編號(hào) 預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論 [思考與交流] (4)在乙同學(xué)驗(yàn)證了假設(shè)2成立后，丙同學(xué)提出：利用圖Ⅱ裝置與氣體發(fā)生裝置相連進(jìn)行同一實(shí)驗(yàn)，可測(cè)量出濃硫酸與鋅反應(yīng)生成SO2時(shí)硫酸的最低濃度(假設(shè)反應(yīng)后溶液體積變化忽略不計(jì))，你認(rèn)為要達(dá)到目的，則至少還需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是　　　　　　　　　　　　　，用所測(cè)量出的數(shù)據(jù)表示出生成SO2時(shí)硫酸的最低濃度　　　　　　　　　　　　　(若不能，此兩空可不答)。 答案 典例剖析 【例1】?、?(1)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響　向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑(或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放入同一熱水浴中) (2)堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率 Ⅱ.(1)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積　生成單位體積O2所需要的時(shí)間　(2)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢　0.11 molL－1 【例2】　堿式滴定管或25 mL移液管 95．40% 【例3】　(1)2.0 molL－1　(2)Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)47.1%，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)52.9% 【例4】　(1)2　5 W、 W(H2O) W、 W(Cu) W、 V(H2) W(H2O)、 W(Cu) W(Cu)、 V(H2) (2)可從以下三組中任選一組 ①＋＝?、冢健、郏? (3)W和W(Cu) 【例5】　(1)漂白液　將Fe2＋氧化成Fe3＋　(2)NaOH　將除Mg2＋以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀，以便過(guò)濾除去　(3)MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑ 【例6】　(1)溫度　實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4　(2)AC　(3)硫酸的濃度和催化劑(或壓強(qiáng)) (4)2.4　9.9 【例7】　(1)探究同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 (2)試管　燒杯　酒精燈 (3)B　F　A　D　C　E Cl2＋H2S===2HCl＋S↓ Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－ (4)金屬性：Na＞Mg＞Al　非金屬性：Cl＞S 熱點(diǎn)精練 1．Ⅰ.錐形瓶?、?0.750　4.5 Ⅲ.(1)不合理，因?yàn)榈?次數(shù)據(jù)與前3次的相差較大，屬異常值，應(yīng)舍去 (2)① ②7.74～9.70　酚酞 2．(1) 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? T/K pH c/10－3 molL－1 H2O2 Fe2＋ ① ② 313 3 6.0 0.30 ③ 探究溶液的pH對(duì)降解反應(yīng)速率的影響 (2)8.010－6 (3)過(guò)氧化氫在溫度過(guò)高時(shí)迅速分解 (4)反應(yīng)速率趨向于零(或該降解反應(yīng)趨于停止) (5)將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH約為10(或?qū)⑺悠敷E冷等其他合理答案均可) 3．(1)其他條件相同時(shí)，增大KMnO4濃度(或反應(yīng)物濃度)，反應(yīng)速率增大 (2)1.510－2 molL－1min－1 (3)①生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑(或Mn2＋對(duì)該反應(yīng)有催化作用) ②MnSO4 ③與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短或所用時(shí)間(t)小于4 min(或其他合理答案) 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 1．C 2．(1)酸　(2)錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化　溶液由無(wú)色變成淺紫紅色，并在30 s內(nèi)無(wú)變化　(3)否　第一組實(shí)驗(yàn)中消耗的酸性KMnO4溶液的體積比另外三組的誤差大，因此第一組數(shù)據(jù)不可靠，應(yīng)舍去　1.5a molL－1　－5 3．Ⅰ.SO3?、?SO2、O2　(1)⑥⑤③④⑧⑦② (2)Ⅰ (3)不能　SO3與F中的飽和NaHSO3溶液反應(yīng)會(huì)生成SO2 (4)4CuSO44CuO＋2SO2↑＋2SO3↑＋O2↑　2CuSO42CuO＋2SO2↑＋O2↑ 4．(1)比較乙醛用量不同時(shí)生成銀鏡所需的時(shí)間 (2)6.5～9 min之間　光亮程度(或亮度、外觀等) (3)保持其他實(shí)驗(yàn)條件不變，改變銀氨溶液的用量，測(cè)量生成銀鏡的時(shí)間 5．(1)Zn＋2H2SO4(濃)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O　向上排空氣法(或排飽和亞硫酸氫鈉溶液法)　(2)品紅溶液 　 將氣體通入品紅溶液中直到紅色消失，停止通入氣體，加熱品紅溶液，溶液又恢復(fù)為紅色 (3) 觀察現(xiàn)象的儀器編號(hào) 預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論 A、B D、E 若實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后A中品紅溶液褪色、B中仍有色，而D、E中無(wú)變化，后期E中固體變藍(lán)色，則假設(shè)2成立；若實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后D、E中一直無(wú)變化，則假設(shè)2不成立(其他合理答案也可) (4)測(cè)出洗氣瓶在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量差(Δm g)或氫氣的體積(設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為V L)　c(H2SO4)＝(18－)molL－1或c(H2SO4)＝ molL－1 - 17 -