化学总第二十单元 生活中的科学探究.ppt

步步步步高高 化化学学每天进步一点点V1CONTENTS PAGE第一部分考点归纳 第二部分经典考题剖析 目录经典考题剖析考点归纳目录页CONTENTS PAGE第一部分考点归纳考点：生活中的科学探究1科学探究的步骤：提出问题猜想与假设实验设计分析数据得出结论评价交流。2实验设计：物质的制备的实验设计、物质的性质的实验设计、物质的检验的实验设计、测定物质的组成的实验设计、物质的分离或提纯实验设计、测定混合物的成分的实验设计。3实验方案的评价：实验方案的评价包括实验原理及方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价等。经典考题剖析考点归纳目录页CONTENTS PAGE 第二部分经典考题剖析【例1】【科学探究】(2016岳阳)同学们在学习金属与盐溶液的反应时，老师强调：“金属K、Ca、Na必须除外。”化学兴趣小组的同学们对此产生了兴趣，并在老师的指导下，进行如下探究：【提出问题】将金属钠投入到硫酸铜溶液中，结果会怎样？【查找资料】(1)少量钠通常保存在煤油中；(2)钠是银白色的软金属，可用小刀切割，熔点97.81，沸点882.9，密度为0.97g/cm3；(3)钠是一种很活泼的金属，遇水发生剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气。【做出猜想】猜想：放出气体，生成蓝色沉淀，能置换出铜；猜想：放出气体，生成蓝色沉淀，不能置换出铜。例题讲解【实验探究】【现象分析】(1)钠熔成小球是因为_。(2)钠球游动，发出“嘶嘶”声响说明有气体产生。(3)析出蓝色沉淀是因为_，_(用化学方程式表示)。例题讲解实验操作实验现象 取10 mL一定溶质质量分数的硫酸铜溶液，倒入50 ml的烧杯里取一块钠，用滤纸吸干表面煤油，再切取绿豆大小的一块，投入溶液中钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，钠球游动，发出“嘶嘶”的声响，析出蓝色沉淀钠与水发生剧烈反应，反应放出的热量使钠熔化成小球2Na2H2O=2NaOHH22NaOHCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4【继续探究】有部分同学认为置换出的铜可能被蓝色沉淀掩盖，于是他们进一步探究：【实验结论】在金属活动性顺序里，位于前面的金属(K、Ca、Na必须除外)能把位于后面的金属从它们盐的溶液里置换出来。K、Ca、Na必须除外是因为_。例题讲解实验操作实验现象结论 取烧杯中少许沉淀于试管中，向其中加入过量的稀硫酸沉淀全部溶解，溶液变蓝色_K、Ca、Na先和盐溶液里面的水反应生成碱和氢气说明沉淀中不含红色的铜(1)钠与水发生剧烈反应，反应放出的热量使钠熔化成小球；(3)金属钠和硫酸铜溶液的反应先是和里面的水反应，生成氢氧化钠和氢气，然后是氢氧化钠和硫酸铜之间的复分解反应，即2Na2H2O=2NaOHH2，2NaOHCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4；【继续探究】取烧杯中少许沉淀于试管中，再向其中加入过量的稀硫酸，沉淀全部溶解，溶液变蓝色，说明沉淀中不含红色的铜；【实验结论】在金属活动性顺序里，位于前面的金属(K、Ca、Na必须除外)能把位于后面的金属从它们盐的溶液里置换出来。K、Ca、Na必须除外是因为K、Ca、Na先和盐溶液里面的水反应生成碱和氢气。【例2】【实验探究】(2016烟台)久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈主要成分为Cu2(OH)2CO3，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究。【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果。【实验设计】兴趣小组同学取打磨光量的铜丝，设计了如图所示的四个实验。例题讲解【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现。(1)实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是_。(2)B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是_。【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的_共同作用的结果。例题讲解除去水中溶解的氧气除去水中溶解的氧气铜生锈需要二氧化碳铜生锈需要二氧化碳氧气、水和二氧化碳氧气、水和二氧化碳【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜。查阅资料：Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO43H2OCO2Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：例题讲解【分析评价】步骤反应过程中发生了还原反应的物质是_(填化学式)。步骤、都需要进行的实验操作是_。步骤过程发生反应的化学方程式为_。同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一_(填“”或“”或“”)方案二。以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是_(任答一点)。例题讲解CuOFeH2SO4=FeSO4H2=实实验验方案二不需加热方案二不需加热过滤(1)使用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其原因是除去水中溶解的氧气。(2)铜生锈是否需要空气中的二氧化碳，变量为是否含有二氧化碳，其余条件必须相同，所以B和D形成对照实验，可以探究是否需要有二氧化碳参加反应，故得出结论：铜生锈需要二氧化碳；通过上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果。【分析评价】在化学反应CuOCOCuCO2中，氧化铜失去了氧，发生了还原反应。步骤、都需要分离难溶性杂质，过滤是分离难溶性杂质的方法，所以都需要进行的实验操作是过滤。因为加入过量铁粉，所以固体B中含有铁和铜，加入稀硫酸，铜不反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为FeH2SO4=FeSO4H2。根据质量守恒定律，反应前后元素的种类、元素的质量都不变，两种方案中反应前铜元素质量相等，所以反应后生成铜的质量相等；方案二与方案一相比较，方案二不需加热。【例3】(2015烟台)生石灰常用作食品干燥剂。久置的生石灰里可能会含有氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙三种物质中的一种或几种(假设久置的生石灰中不再含有其他成分)。为了探究久置的生石灰的成分，某校化学兴趣小组进行了以下探究活动。【设计实验】取0.94g久置的生石灰样品放入烧杯中，进行了以下探究实验，如图所示：例题讲解【讨论与分析】(1)生石灰可以做干燥剂的原因是_(用化学方程式表示)。(2)向0.2g滤渣A中滴加稀盐酸，有气泡产生，说明久置的生石灰样品中一定含有_(填写化学式)。(3)中反应过程中的实验现象是_。例题讲解CaOH2O=Ca(OH)2溶液先变红色，然后逐渐变成无色溶液先变红色，然后逐渐变成无色CaCO3(4)将混合物C、D全部倒入一个洁净的烧杯中混合，充分反应后，过滤，得到1g滤渣E和红色滤液F。向滤液F中滴加CaCl2溶液，有白色沉淀生成，则滤液F的溶质中一定含有_，还可能含有_。【解释与结论】依据实验现象和测得的数据判断，0.94g久置的生石灰样品的成分是_。例题讲解NaCl、Na2CO3Ca(OH)2、CaCO3NaOH【讨论与分析】(1)生石灰可以做干燥剂的原因是氧化钙能和水反应生成氢氧化钙，反应的化学方程式为CaOH2O=Ca(OH)2；(2)向0.2g滤渣A中滴加稀盐酸，有气泡产生，说明久置的生石灰样品中一定含有CaCO3；(3)中，向氢氧化钙溶液中滴加酚酞溶液时，由于氢氧化钙溶液显碱性，能使酚酞溶液变红色，氢氧化钙能和稀盐酸反应生成氯化钙和水，氯化钙溶液显中性，不能使酚酞溶液变色，因此反应过程中能够观察到溶液先变红色，然后逐渐变成无色；(4)向滤液F中滴加CaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明滤液F中含有碳酸钠，同时一定含有碳酸钠和氯化钙反应生成的氯化钠；还可能含有中反应生成的氢氧化钠。【解释与结论】0.94g久置的生石灰样品中含有0.2g碳酸钙；如果含有的剩余的0.74g物质都是氢氧化钙，则根据质量守恒定律可知，E中正好得到1g滤渣碳酸钙，因此0.94g久置的生石灰样品的成分是Ca(OH)2、CaCO3。【例4】(2015泸州)将0.4%的氢氧化钠溶液滴加到2mL0.4%的盐酸中，测得混合液的pH变化曲线如图。某学习小组对加入0VmL氢氧化钠过程中，所得混合液pH增大原因进行了如下探究。【猜想假设】猜想：pH增大是因为_；猜想：pH增大是因为发生了反应，写出反应方程式：_。例题讲解混合后溶液体积增大混合后溶液体积增大NaOHHCl=NaClH2O【实验探究】为验证猜想，请你帮助该小组完成下列实验。(可供选择的实验用品有：pH计、0.4%的氢氧化钠溶液、0.4%的盐酸、水)(1)向2mL0.4%的盐酸中加入VmL0.4%的氢氧化钠溶液，用pH计测得混合液的pH7。(2)向2mL0.4%的盐酸中加入VmL_，用pH计测得混合液的pH_7(填“”、“”或“”)。综合(1)和(2)证明猜想成立。例题讲解水【猜想假设】猜想：pH增大是因为混合后溶液体积增大，溶液体积变大时，氢离子浓度变小，pH升高；猜想：pH增大是因为发生了反应，稀盐酸和氢氧化钠反应的化学方程式为NaOHHCl=NaClH2O。【实验探究】(1)向2mL0.4%的盐酸中加入VmL0.4%的氢氧化钠溶液，用pH计测得混合液的pH7，说明稀盐酸和氢氧化钠发生了中和反应。(2)向2mL0.4%的盐酸中加入VmL水，用pH计测得混合液的pH7，通过比较可知猜想成立。【例5】(2015德阳)某研究性学习小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。查阅资料：CO2ZnCOZnO；FeCl3溶液遇KSCN溶液变红。例题讲解请回答下列问题：(1)仪器a的名称是_，装置B的作用是_，尾气处理的方法是_。(2)将研究小组分为两组，按如图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D进行加热，其产物均为黑色粉末(纯净物)。两组分别用产物进行以下实验：则甲组步骤1中反应的化学方程式是_，乙组得到的黑色粉末是_。例题讲解酒精灯Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O步骤操作甲组现象乙组现象1取黑色粉末加入盐酸溶解，无气泡，溶液呈浅黄绿色(含两种金属离子)溶解，有气泡，溶液呈浅绿色2取步骤1所得溶液，滴加KSCN溶液变红无现象除去多余的二氧化碳铁粉点燃（或收集）(3)从安全考虑，本实验应在装置_之间添加装置E防止倒吸。(填字母编号)(4)该对比实验结果表明CO的还原能力随温度的升高而_(填“增强”或“减弱”)。例题讲解A和B增强(1)a是酒精灯；因为后面要通过F检验CO与Fe2O3反应的产物CO2，所以装置B的作用是除去CO中的CO2；尾气中含有有毒气体CO，采用点燃的方法或收集的方法可除去CO；(2)一氧化碳和氧化铁反应的固体产物为黑色，可能是铁粉、四氧化三铁或二者的混合物；取黑色粉末加入盐酸，甲组观察到黑色固体溶解，无气泡，说明没有铁粉的产生，溶液呈浅黄绿色(含两种金属离子)；取步骤1所得溶液，滴加KSCN溶液，变成红色，说明含有氯化铁，另外还产生浅绿色的氯化亚铁，结合反应前后元素的种类不变，还会产生水，因此反应的方程式为Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O；分析乙组现象，乙组产物与盐酸反应产生气体，溶液为浅绿色，因此为铁粉；(3)若A处停止加热后，会使玻璃管骤冷，液体沿着导管倒流进A装置，因此需要在A和B之间加一个倒吸装置；(4)通过对比甲组和乙组实验可知，乙组使用酒精喷灯使氧化铁还原更彻底，因此该对比实验结果表明CO的还原能力随温度的升高而增强。