探究性实验题的解法专题讲座精品文稿.ppt
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1、探究性实验题的解法专题讲座第1页,本讲稿共58页 2013年年考试大纲考试大纲中把能力要求的具体内容归纳为中把能力要求的具体内容归纳为四个方面。其中一个就是四个方面。其中一个就是实验与探究能力实验与探究能力。纵观近年来的纵观近年来的新课改省分高考试题,新课改省分高考试题,主要以考察探究主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。性实验和物质制备实验为主。探究性试题具有探究性试题具有条件的不完条件的不完全性,结论的不确定性,知识的综合性全性,结论的不确定性,知识的综合性等特点,学生必须从多等特点,学生必须从多角度多层次运用多种模式去解决问题。这类试题对学生的角度多层次运用多种模式去解决问题。这类试题
2、对学生的发发散思维能力,分析问题的能力散思维能力,分析问题的能力提出了较高要求。科学家的提出了较高要求。科学家的研究过程往往是研究过程往往是发现问题,提出假设,设计实验探究,分发现问题,提出假设,设计实验探究,分析实验结果,得出结论。析实验结果,得出结论。化学是一门以实验为基础的化学是一门以实验为基础的学科,探究性实验试题正起源于此。学科,探究性实验试题正起源于此。高考命题趋势高考命题趋势 第2页,本讲稿共58页所以在备战高考的复习过程中,要充分分析探所以在备战高考的复习过程中,要充分分析探究性实验试题的特点,把握命题趋势,制订相应的究性实验试题的特点,把握命题趋势,制订相应的复习策略。复习策
3、略。探究性实验题探究性实验题以其创新、灵活的特点也正在取代陈以其创新、灵活的特点也正在取代陈旧的命题套路,成为高考命题的旧的命题套路,成为高考命题的热点题型热点题型。第3页,本讲稿共58页 同时应特别注意:实验问题设计一般是以课本同时应特别注意:实验问题设计一般是以课本基本实验为依托,考查化学实验方案的设计、改进基本实验为依托,考查化学实验方案的设计、改进与评价以及化学基本理论与基础知识等。因此,与评价以及化学基本理论与基础知识等。因此,可可以预测,以预测,20132013年的高考化学实验命题,将是课本某些年的高考化学实验命题,将是课本某些实验的巧妙组合,问题设计难度可能有所加强,考查实验的巧
4、妙组合,问题设计难度可能有所加强,考查学生实验探究能力有所加大。学生实验探究能力有所加大。因此,在平时的实验因此,在平时的实验复习中,一定要重视课本实验的复习,不要脱离了复习中,一定要重视课本实验的复习,不要脱离了课本,同时要重视实验探究能力的培养与训练。课本,同时要重视实验探究能力的培养与训练。实实验装置设计验装置设计要关注对常规仪器设置非常规实验装置要关注对常规仪器设置非常规实验装置与非常规仪器设置常规实验装置相结合的典型实验与非常规仪器设置常规实验装置相结合的典型实验的研究与训练。的研究与训练。第4页,本讲稿共58页探究性实验题的分析与解法探究性实验题的分析与解法 第5页,本讲稿共58页
5、提出问题(即探究目的)实验设计(实验探究)提出假设预测现象、得出结论一、实验探究题的结构一、实验探究题的结构 第6页,本讲稿共58页二、探究实验题的解法二、探究实验题的解法明确实验目的明确实验目的学会合理假设学会合理假设设计实验方案设计实验方案规范答题格式规范答题格式第7页,本讲稿共58页(一)(一)明确实验目的明确实验目的关注题头,抓住实验目的。在题头中创设情关注题头,抓住实验目的。在题头中创设情境,说明探究的课题(目的)境,说明探究的课题(目的)总结:总结:看清题目,去伪存真看清题目,去伪存真抓住关键,联系书本抓住关键,联系书本第8页,本讲稿共58页(二)学会合理假设(二)学会合理假设依据
6、题目的提示和限制,对依据题目的提示和限制,对原理、材料、变量、结果原理、材料、变量、结果进行分析,提出合理的假设。进行分析,提出合理的假设。第一种模式:第一种模式:假设假设1 1:只有:只有A A成立;成立;假设假设2 2:只在:只在B B成立;成立;假设假设3 3:A和和B都成立都成立。第二第二种模式:种模式:假设假设1 1:只有:只有A A成立;成立;假设假设2 2:只在:只在B B成立;成立;假设假设3 3:A和和B都不成立都不成立。第9页,本讲稿共58页(三)实验方案的设计(三)实验方案的设计(1 1)原理要具有科学性,不能凭空捏造;)原理要具有科学性,不能凭空捏造;(4 4)必须消除
7、各请况之间可能存在的相互干扰。)必须消除各请况之间可能存在的相互干扰。(3 3)所涉及的仪器和药品必须和题目提供的一致)所涉及的仪器和药品必须和题目提供的一致(2 2)实验操作必须简易、安全可行;)实验操作必须简易、安全可行;“限选限选”中有思路!中有思路!试剂选择是关键试剂选择是关键(5 5)探究实验方案设计的答题模式)探究实验方案设计的答题模式A、取适量的、取适量的物质(药品)进行物质(药品)进行实验(操作)如实验(操作)如果有果有(现象现象),则得出,则得出(结论)。结论)。B、(对另一种情况设计判断)另取等量的、(对另一种情况设计判断)另取等量的物质物质(药品)进行(药品)进行对照实验
8、(操作)如果有对照实验(操作)如果有(现象),则得现象),则得出出(结论)。(结论)。“限选限选”中有思路!中有思路!试剂选择是关键试剂选择是关键第10页,本讲稿共58页 (四)(四)规范答题格式规范答题格式1.1.语言要规范语言要规范 2.2.现象与结论的描述要全面,准确现象与结论的描述要全面,准确4.4.实验步骤:实验步骤:取样取样品于品于 (仪器仪器)中中,加加入入 (试剂试剂)。当样品是固体时,一般先取少量试样当样品是固体时,一般先取少量试样。根据物质的溶解性,可以加根据物质的溶解性,可以加溶解,也可以加溶解,也可以加溶解,还可以是加溶解,还可以是加溶解。溶解。配成溶液配成溶液蒸馏水蒸
9、馏水酸酸碱碱3.物质检验物质检验4步曲:步曲:结论结论取样取样加试剂加试剂现象现象5.5.取样品时要注意什么:取样品时要注意什么:第11页,本讲稿共58页试剂的试剂的用量用量和和浓度浓度本质上决定于操作的目的本质上决定于操作的目的12滴滴少量少量过量过量/足量足量加指示剂、要观察褪色的加指示剂、要观察褪色的一般的检验一般的检验除杂、分离、酸化除杂、分离、酸化6.加入试剂要注意什么?加入试剂要注意什么?是否限选?是否限选?第12页,本讲稿共58页检验的离子检验的离子所加试剂所加试剂H+、OH-(溶液酸碱性)(溶液酸碱性)I2Fe2+Fe3+酸碱指示剂酸碱指示剂淀粉淀粉酸性酸性KMnO4溶液溶液K
10、SCN溶液或苯酚溶液或苯酚(1-2滴滴)7.加完试剂如何操作?加完试剂如何操作?混合操作:混合操作:分离操作:分离操作:充分振荡充分振荡静置,取上层清液;静置,取上层清液;或或过滤,取滤液或过滤,取滤液或滤渣)滤渣)第13页,本讲稿共58页8 8、预期现象和结论、预期现象和结论格式格式(开放性探究实验,不是验证性的,写两方面)(开放性探究实验,不是验证性的,写两方面)则假设则假设成立成立;则假设则假设成立成立;结合步骤结合步骤中的中的,(1)若有)若有(现象)现象),(2)若没有)若没有(现象)现象),则假设则假设成立。成立。第14页,本讲稿共58页【“假假设设推理推理实验题实验题”完成完成实
11、验实验步步骤骤答答题题模版(表述方法)模版(表述方法)】:实验步骤预期现象和结论步步骤骤I:取少许固体样品于试管中,加水溶解,再加入 溶液(微热/振荡)或取少许固体样品于试管中,加 溶液,(微热/振荡)或取 溶液少许于试管中,加入加 溶液,(微热/振荡)或把样品(溶于水后)分为两等份,一份加 ,另一份加入 若.,则假设.成立若.,则假设.成立步步骤骤II:取步骤1试管内上层清夜少许与另一试管,再加 试剂(微热/振荡)或取步骤1的滤液少许与另一试管,再加 试剂(微热/振荡)向步骤1的试管内加入 溶液(微热/振荡)若.,结合步骤I中,则假设.成立若.,结合步骤I中,则假设.成立第15页,本讲稿共5
12、8页探究实验题的分类及例析探究实验题的分类及例析探究化学反应机理(或条件、现象等)探究化学反应机理(或条件、现象等)探究物质的组成探究物质的组成探究物质的性质探究物质的性质探究化学实验探究化学实验方案方案探究对化学物质的制备探究对化学物质的制备探究化学规律探究化学规律第16页,本讲稿共58页【例例1】(09年安徽年安徽28,13分)分)Fenton法常用于处理含难降法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和和Fe2+浓度的废水浓度的废水中加入中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法
13、降解有机污染物运用该方法降解有机污染物p-CP为例,探究有关因素对该降为例,探究有关因素对该降解反应速率的影响。解反应速率的影响。实验设计实验设计控制控制p-CP的初始浓度相同,的初始浓度相同,恒定实验温度在恒定实验温度在298K或或313K(其余实验条件见下表),设计(其余实验条件见下表),设计如下对比试验。如下对比试验。以处理工业废水创设情境,给出探究的课题(目的)。一、探究化学反应机理(或条件、现象等)一、探究化学反应机理(或条件、现象等)第17页,本讲稿共58页编编号号实验实验目的目的T/KpHc/10-3molL-1H2O2Fe2+为为以下以下实验实验作作参考参考29836.00.3
14、0探究温度探究温度对对降降解反解反应应速率的速率的影响影响298106.00.30探究溶液探究溶液PH值对降解值对降解反应速率的影响反应速率的影响31336.00.30(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。第18页,本讲稿共58页 数据处理数据处理 实验测得实验测得p-CPp-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。的浓度随时间变化的关系如右上图。第19页,本讲稿共58页(2 2)请根据右上图实验)请根据右上图实验曲线,计算降解反应在曲线,计算降解反应在50150s50150s内的反应内的反应速率:速率:(p-CPp-CP)=molLmolL-1-
15、1ss-1-1 解释与结论解释与结论(3 3)实验)实验、表明温度升高,降解反应速率增大。但温度表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从过高时反而导致降解反应速率减小,请从FentonFenton法所用试剂法所用试剂H H2 2O O2 2的角度分析原因的角度分析原因 。(4 4)实验)实验得出的结论是:得出的结论是:PHPH等于等于1010时时(5 5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止
16、反应的方法:应的方法:思考与交流思考与交流 第20页,本讲稿共58页(2 2)8.0108.010-6-6(3)(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解。过氧化氢在温度过高时迅速分解。(4 4)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)(5 5)将所取样品迅速加入到一定量的)将所取样品迅速加入到一定量的NaOHNaOH溶液中,溶液中,使使pHpH约为约为1010(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)第21页,本讲稿共58页【例例2】(11年安徽年安徽28,13分)地下水中硝酸盐造成的氮分)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个
17、世界性的环境问题。文献报道某课题组污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程,利用模拟地下水脱氮过程,利用Fe粉和粉和KNO3溶液反应,探溶液反应,探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响以模拟地下水脱氮创设情境,给出探究的课题(目的)第22页,本讲稿共58页(2)右图表示足量)右图表示足量Fe粉还原粉还原上述上述KNO3溶液过程中,测出溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图应产物曲线略去)。请根据图中信息写出中信息写出t1时刻前该反
18、应的时刻前该反应的离子方程式离子方程式。t1时刻后,该反应仍在进行,时刻后,该反应仍在进行,溶液中溶液中NH4的浓度在增大,的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可的浓度却没有增大,可能的原因是能的原因是。4FeNO3-10H4Fe2+NH4+3H2O 生成的生成的Fe2+的水解(或和溶液中的的水解(或和溶液中的OH结结合)合)第23页,本讲稿共58页(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假下假设,请你完成假设二和假设三:设,请你完成假设二和假设三:假设一:溶液的假设一:溶液的pH;假设二:假设二:;假设三:假设三:;温度温度 铁粉颗粒大小铁粉颗粒
19、大小 铁粉用量,铁粉用量,KNO3溶液溶液的浓度,合适催化剂的浓度,合适催化剂第24页,本讲稿共58页(4)请你设计实验验证上述假设一:溶液的)请你设计实验验证上述假设一:溶液的pH;写;写出实验步骤及结论。出实验步骤及结论。(已知:溶液中的已知:溶液中的NO3-浓度可用离子浓度可用离子色谱仪测定色谱仪测定)实验步骤及结论:实验步骤及结论:分别取等体积、等浓度的分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中;溶液于不同的试管中;调节溶液呈酸性且调节溶液呈酸性且pH各不相同,并通入各不相同,并通入N2;分别向上述溶液中加入足量等质量的同种分别向上述溶液中加入足量等质量的同种Fe粉;粉;用离子色
20、谱仪测定相同反应时间时各溶液中用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3-的浓度的浓度。第25页,本讲稿共58页【例例1】(2010广东卷)某科研小组用广东卷)某科研小组用MnO2和浓盐酸和浓盐酸制备制备Cl2时,利用刚吸收过少量时,利用刚吸收过少量SO2的的NaOH溶液对溶液对其尾气进行吸收处理。其尾气进行吸收处理。(3)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在定存在Cl-、OH-和和SO42-请设计实验,探究该吸收请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影的影响)响)提出合理
21、假设提出合理假设假设假设1:只存在:只存在SO32-;假设假设2:既不存在:既不存在SO32-也不存在也不存在ClO-;假设假设3:_只存在只存在ClO-二、探究物质的组成二、探究物质的组成第26页,本讲稿共58页 设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出实验步骤设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:以及预期现象和结论。限选实验试剂:3 3 momol lLL1 1H H2 2SOSO4 4、1 1 momol lL L1NaOH1NaOH、0.01 mo0.01 mol lLL1KMnO41KMnO4、淀粉、淀粉KIKI溶液、紫色石蕊溶液、紫色石蕊
22、试液。试液。实验步骤实验步骤预期现象和结论预期现象和结论步骤步骤1 1:取少量吸收液于试管中,:取少量吸收液于试管中,滴加滴加3 mo3 mol lL L1 1 H H2 2SOSO4 4至溶液呈酸性,至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于然后将所得溶液分置于A A、B B试管试管中。中。步骤步骤2 2:步骤步骤3 3:第27页,本讲稿共58页(3)SO(3)SO3 32-2-、ClOClO-都存在都存在 实验步骤实验步骤预期现象和结论预期现象和结论步骤步骤1 1:取少量吸收液于试管中,:取少量吸收液于试管中,滴加滴加3 moL3 moLL L-1-1 H H2 2SOSO4 4至溶液呈酸至溶液呈
23、酸性,然后将所得溶液分置于性,然后将所得溶液分置于A A、B B试管中试管中步骤步骤2 2:在:在A A试管中滴加紫色石试管中滴加紫色石蕊试液蕊试液若先变红后退色,证若先变红后退色,证明有明有ClOClO-,否则无,否则无步骤步骤3 3:在:在B B试管中滴加试管中滴加0.01mol0.01molL L-1-1KMnOKMnO4 4溶液溶液若紫红色退去,证明若紫红色退去,证明有有SOSO3 32-2-,否则无,否则无第28页,本讲稿共58页【例例1】(2008广东卷)广东卷)已知某混合金属粉末,除铝外还含有铁、铜中的一种已知某混合金属粉末,除铝外还含有铁、铜中的一种或两种,所含金属的量都在或两
24、种,所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;药匙;1mol/L硫酸、硫酸、2mol/L硝酸、硝酸、2mol/LNaOH溶液、溶液、20%KSCN溶溶液。完成以下实验探究过程:液。完成以下实验探究过程:(1)提出假设:提出假设:假设假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有:该混合金属粉末中除铝外还含有_元素;元素;假设假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有:该混合金属粉末中除铝外
25、还含有_元素;元素;假设假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素;元素;(2)设计实验方案设计实验方案:基于假设:基于假设3,设计出实验方案,设计出实验方案(不需要作答不需要作答)。(3)实验过程,根据实验过程,根据(2)的实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。的实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。实验操作实验操作预期现象和结论预期现象和结论第29页,本讲稿共58页答案答案用用 药匙药匙取取少许少许样品,加入样品,加入试试管管A A中,再用中,再用滴管滴管取取过量过量2mol2molL L-1-1 NaOH NaOH溶液溶液并滴加到并滴加到试管试管
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