高考实验题中的热点问题—实验探究

                                      

化学是一门以实验为基础的学科，化学实验过程必然有科学的探究。近年高考化学题中探究性试题、实验设计方案的试题较多，江苏高考的实验题主要分布在选择简答题中。常考查实验操作顺序、制备实验方案设计、分离提纯的设计、检验某成分的设计、定性（物性及化性）实验的设计、定量实验的设计及综合实验设计与评价等，综合性强，理论联系实践，并可能结合新信息，要求考生必须冷静审题，联系所学知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致地思考才能正确做答。

【例题1】著名的化学家罗伯特·波义耳在一次实验中，不小心将盐酸溅到紫罗兰花瓣上。过一会儿，他惊奇地发现，紫色的花瓣上出现了红点，波义耳对这意外的发现作出了各种假设，经过多次实验验证，探究普遍规律，终于获得成功。根据提示请你将各种假设以及验证假设的实验方案写出来。

【小结】1、实验探究题的一般思路：（1）提出假设

（2）实验探究

（3）得出结论

【例题2】在室温下，将表面积相同、纯度相同、体积也相同的同种锌片分别投入100mL  0.11mol/L的稀硫酸和0.2mol/L的稀盐酸中，仔细观察后发现，两者反应速率有明显差异，投入到稀硫酸中的锌表面产生的气泡没有投入到稀盐酸的快。请你对上述实验现象提出假设，并设计一简单的实验来验证你的假设。

你的假设是：                                    ；

实验操作和现象是：                                                          。

【小结】2.实验设计的一般思路：信息→联想→分析→方案

【例题3】Mn²⁺离子是KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的催化剂。有人提出该反应的历程为：

（1）写出该反应的离子方程式，该反应中每生成1molCO2转移电子的物质的量是多少？  

（2）请设计一个实验方案来验证这个历程是可信的（无须给出实验装置，无须指出选用的具体试剂，只需给出设计思想）。

【例题4】

向溴水中加入足量乙醛溶液，可以看到溴水褪色。对产生该现象的原因有如下三种猜想：①溴水与乙醛发生取代反应；②由于乙醛分子中有不饱和键，溴水与乙醛发生加成反应；③由于乙醛具有还原性，溴水将乙醛氧化为乙酸。为探究哪一种猜想正确，一研究性学习小组提出了如下两种实验方案：

方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。

方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后Br^－离子的物质的量。

⑴方案一是否可行？_____________。理由是____________________________。

⑵假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为a mol，若测得反应后n(Br^－)＝_________mol则说明溴水与乙醛发生取代反应，若测得反应后n(Br^－)＝_________mol则说明溴水与乙醛发生加成反应，若测得反应后n(Br^－)＝_________mol则说明溴水将乙醛氧化为乙酸。

⑶按物质的量之比为 1∶5 配制 1 000mL KBrO₃—KBr溶液，该溶液在酸性条件下完全反应可生成0.5mol Br₂。取该溶液10 mL，加入足量乙醛溶液使其褪色，然后将所得溶液稀释为100 mL，准确量取其中的10 mL，加入过量AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到固体0.188 g。若已知CH₃COOAg易溶解于水，试通过计算判断溴水与乙醛发生反应的类型为___________（填序号）。

⑷写出上述测定过程中三个反应的离子方程式。

①KBrO₃与KBr在酸性条件的反应：________________________________________。

②溴水与乙醛反应：______________________________________________________。

③测定Br^－离子含量的反应：_______________________________________________。

【小结】3.评价实验

原理科学简单

方法可行合理

操作简便快捷

过程安全环保

现象明显正确

成本低误差小产量高

【总结】探究性实验解题时应着重分析实验过程中的化学反应原理，围绕实验目的，选择合理的探究方案。

练习：

1． (1)进行化学实验必须防止尾气污染空气。为了用水吸收实验尾气中较多的氯化氢气体，设计了下列吸收装置。其中最合理的是        （填装置代号），吸收时的现象是              。

（2）某学生根据物质溶解性规律，仅用烧杯、直角玻璃导管、水和另一种试剂A组成吸收装置，同样达到了实验目的。试剂A可能是       （选填：苯、酒精、四氯化碳、煤油），组成吸收装置的操作是                            。

 

 

 

 

  2．某中学有甲、乙两个探究性学习小组，他们拟用小颗粒状铝硅合金与足量稀硫酸的反应测定通常状况（约20℃，1atm）下气体摩尔体积的方法。

 

 

 

（1）甲组同学拟选用下列实验装置完成实验：

①该组同学必须选用的装置的连接顺序是A接（   ）（   ）接（   ）（   ）接（   ）（填接口字母，可不填满。）

②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因。                           。

③实验结束时，该组同学应怎样测量实验中生成氢气的体积？                          。

(2)乙组同学仔细分析甲组同学的实验装置后，认为：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了右图所示的实验装置。

 

 

 

     ①装置中导管a的作用是               。

②实验中准确测得4个数据：实验前铝硅合金的质量m₁ g，实验后残留固体的质量m₂ g，实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL。则通常状况时气体摩尔体积V_m＝____________

3．Ⅰ．中学课本中介绍了如下实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。

请你评价若用上述方法制取乙醛存在哪些不足（写出两点）。

_____________________________________________________________________

Ⅱ．某课外活动小组利用下图装置进行乙醇的催化氧化实验并制取乙醛，图中铁架台等装置已略去，粗黑线表示乳胶管。请填写下列空白：

 

 

 

 

 

 

⑴甲装置常常浸在70～80℃的水浴中，目的是                                 。

⑵实验时，先加热玻璃管乙中的镀银铜丝，约1分钟后鼓入空气，此时铜丝即呈红热状态。若把酒精灯撤走，控制一定的鼓气速度，铜丝能长时间保持红热直到实验结束。

①乙醇的催化氧化反应是________反应（填“放热”或“吸热”），该反应的化学方程式为                               ；

②控制鼓气速度的方法是________________________________________________，若鼓气速度过快则会__________________________________，若鼓气速度过慢则会__________________________。

⑶若试管丁中用水吸收产物，则要在导管乙、丙之间接上戊装置，其连接方法是（填戊装置中导管代号）：乙接______、_______接丙；若产物不用水吸收而是直接冷却，应将试管丁浸在         中。

练习答案：

1. （1）丙    漏斗中液面忽上忽下。（2）四氯化碳    将导管插入烧杯底部，向烧杯中注入少量四氯化碳浸没导管口，再小心加入水。（或向烧杯中注入少量四氯化碳，再将导管插入其液面下，然后小心加入水。）

2．（1）①EDG    ②锌与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大    ③  待实验装置冷却后，上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，再平视读取量筒中水的体积，即氢气在通常状况时的体积。

（2）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。    ②

3．Ⅰ．操作麻烦、乙醇转化率低（其它合理答案均可）        

Ⅱ．⑴使生成乙醇蒸汽的速率加快

⑵①放热     2CH₃CH₂OH+O₂      2CH₃CHO+H₂O   

②控制甲中单位时间内的气泡数   带走过多热量，难以保证反应所需温度   反应放热太少，不能达到反应所需温度             

⑶ b    a          冰水    

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2007年12月16日 星期日 20:30】【注册】【打印】