(全国通用版)2020版高考化学大一轮复习 第十章 学案九 化学实验方案的设计与评价学案

2019年

价,该盐为NaCl。固体X的成分可能为NaHCO3、NaCl或NaHCO3、NaCl、Na2CO3。(2)由于可以确定固体X中含有NaHCO3,因此对固体X的成分的探究,实质是检验NaCl、Na2CO3的存在,即可以通过检验Cl、CO3来探究固体X的组成,检验CO3选择BaCl2溶液,需要注意的是不能选择澄清石灰水,否则NaHCO3会有干扰,检验Cl选择稀11

HNO3和AgNO3溶液。(3)设含氯氧化物的化学式为Cl2Ox,则该反应可表示为Cl2+Na2CO3+H2O===NaHCO3+NaCl+22Cl2Ox,根据氧元素守恒,得x=1,故该反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaHCO3+2NaCl+Cl2O。 答案 (1)浓盐酸 饱和食盐水 (2)①NaCl NaCl、Na2CO3 ②

实验步骤 步骤2:向一支试管中滴加足量BaCl2溶液 步骤3:向另一支试管中滴加足量稀硝酸,再加适量AgNO3溶液 (3)2Cl2+2Na2CO3+H2O===2NaHCO3+2NaCl+Cl2O 【解题建模】

假设判断型方案设计解题模板

预期现象和结论 若无明显现象,则固体X中不含Na2CO3;若溶液变浑浊,则固体X中含Na2CO3 若溶液未变浑浊,则固体X中不含NaCl;若溶液变浑浊,则固体X中含NaCl 2-

2-

考点指导2 “原理探究型”方案的设计

【典例2】 (北京理综)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe

3

+2I

2Fe+I2”反应中Fe和Fe的相互转化。实验如下:

2+3+2+

2019年

(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,再进行实验Ⅱ,目的是使实验Ⅰ的反应达到__________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)ⅲ是ⅱ的对比实验,目的是排除ⅱ中________造成的影响。 (3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe

2+

向Fe

3+

转化。用化学平衡移动原理解释原因:

____________________________________________________

_______________________________________________________________。 (4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测ⅰ中Fe向Fe转化的原因:外加

Ag使c(I)降低,导致I的还原性弱于Fe,用下图装置(a,b均为石墨电极)进行实验验证。

2+

2+

3+

①K闭合时,指针向右偏转,b作________极。

②当指针归零(反应达到平衡)后,向U形管左管中滴加0.01 mol·L AgNO3溶液,产生的现象证实了其推测。该现象是____________________________________

_______________________________________________________________。

(5)按照(4)的原理,该同学用上图装置进行实验,证实了ⅱ中Fe向Fe转化的原因。 ①转化的原因是__________________________________________________ ______________________________________________________________。 ②与(4)实验对比,不同的操作是_____________________________________ ________________________________________________________________。

(6)实验Ⅰ中,还原性:I>Fe;而实验Ⅱ中,还原性Fe>I。将(3)和(4)、(5)作对比,得出结论是

2+

2+

-2+

3+-1

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__________________________________________________

__________________________________________________________________。 【解题指导】

原理探究型实验答题过程中答题误区

(1)原理探究实验过程中忽视反应条件设置与控制;回答问题时遗漏某一限制条件;易造成想当然或默认某些条件等错误。

(2)原理探究中易将待探究的原理当成已知内容进行设计,造成明确的探究指向。

(3)原理探究过程中提出的探究点不够完整,遗漏某种情况;有时也会在方案设计中遗漏某一种可能,造成方案不完整,或非此即彼的情况。

(4)原理探究实验设计思路中从已有知识与信息找不到合理的方法,无法将综合探究实验解答完整。

解析 (1) 待实验Ⅰ溶液颜色不再改变,说明其中的可逆反应已达平衡状态。(2) 实验ⅲ中加入1 mL水,目的是排除ⅱ中因加入FeSO4溶液对原溶液稀释,造成溶液颜色变化。(3)ⅰ中加入 AgNO3溶液,Ag与I生成AgI黄色沉淀,c(I)减小,平衡2Fe+2I

3+

2Fe+I2逆向移动。ⅱ中加入 FeSO4溶液,c(Fe)增大,平衡也是

2+2+

逆向移动,c(I2)减小,溶液颜色变浅。(4) ①U形管左管中I具有强还原性,易发生氧化反应,a极为原电池的负极。U形管右管中Fe具有强氧化性,易发生还原反应,b极为原电池的正极。②在U形管左管中滴加AgNO3溶液后,Ag与 I生成AgI黄色沉淀,I浓度降低,U形管右管新生成的Fe还原性比I的强,从而U形管右管易发生氧化反应,作负极,故电流表的指针向左偏转。(5)①按照(4)的离子浓度大小影响离子的还原性的原理,该同学利用原电池装置进行实验,证实了 ⅱ 中Fe浓度增大,还原性增强,使Fe还原性强于I。②实验ⅱ与实验(4)相比较,实验(4)当指针归零后,可采取向U形管右管中滴加1 mol·L FeSO4溶液,以增加Fe的浓度,使c(Fe)大于c(I)。(6) 根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中c(Fe)和c(I)的浓度不同知,在其他条件不变时,物质的氧化性和还原性与浓度有关,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原能力,导致平衡移动。

答案 (1)化学平衡状态 (2)因溶液稀释使溶液颜色变化

(3)Ⅰ中加入Ag发生反应:Ag+I===AgI↓,c(I)降低;Ⅱ中增大c(Fe),平衡均逆向移动 (4)①正 ②左管产生黄色沉淀,指针向左偏转

(5)①Fe随浓度增大,还原性增强,使Fe还原性强于I ②向右管中滴加 1 mol·L FeSO4溶液

(6)该反应为可逆氧化还原反应,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原能力,并影响平衡移动方向 【课堂对点训练】

2.某校化学兴趣小组探究SO2与FeCl3溶液的反应,所用装置如图所示(夹持装置已略去)。

2+

2+

-1

2+

2+

2+

-1

2+

2+

2+

2+

3+

2019年

(1)该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变为浅绿色,然后开始实验。

配制1 mol·L FeCl3溶液(未用盐酸酸化),测其pH约为1,取少量步骤① 装入试管A中,通入SO2气体 FeCl3溶液显酸性的原因是__________________________________________ __________________________________________________(用化学用语解释)。 若用浓硫酸与Cu反应产生SO2,则该反应的化学方程式为________________。

(2)当SO2通入FeCl3溶液至饱和时,该小组同学观察到的现象是溶液由棕黄色变为红棕色,没有观察到丁达尔现象。将混合液放置12小时,溶液才变成浅绿色。 【查阅资料】

Fe(HSO3)为红棕色,它可以将Fe还原为Fe;生成Fe(HSO3)的反应为可逆反应。解释SO2与FeCl3溶液反应生成红棕色Fe(HSO3)的原因:_________________________________________________________________ _____________________________________________(用化学用语解释)。 写出溶液中Fe(HSO3)与Fe反应的离子方程式:_______________________ _______________________________________________________________。

(3)为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间,该小组同学进行了步骤②和步骤③的实验。

往5 mL 1 mol·L FeCl3溶液中通入SO2气体,溶液立即变为红棕色。步骤② 微热3 min,溶液颜色变为浅绿色 往5 mL重新配制的1 mol·L FeCl3溶液(用浓盐酸酸化)中通入SO2步骤③ 气体,溶液立即变为红棕色。几分钟后,发现溶液颜色变成浅绿色 用铁氰化钾溶液检验步骤②和步骤③所得溶液中的________________________________________________________________。 (4)综合上述实验探究过程,可以获得如下实验结论: a.SO2与FeCl3溶液反应生成红棕色中间产物Fe(HSO3); b.红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程;

c._________________________________________________________ ____________________________________________________________。

2+-1-12+

3+

2+

2+

3+

2+

2+

-1Fe

2+

,其现象为

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