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第十一章 化学实验热点
新
教
材
第71讲 以性质为主的探究类综合实验
复习目标
1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简单方案。
2.建立解答探究类综合实验的思维模型。
内容索引
类型一 物质性质的探究
类型二 反应产物、反应机理的探究
专项突破
归纳整合
类型一 物质性质的探究
(1)根据物质性质设计实验方案
归纳整合
类型一 物质性质的探究
1.物质性质探究类实验的类型
(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案
归纳整合
类型一 物质性质的探究
1.物质性质探究类实验的类型
2.探究实验中常见操作及原因
操作 目的或原因
沉淀水洗
沉淀用乙醇洗涤
冷凝回流
控制溶液pH
除去××(可溶于水)杂质
a.减小固体的溶解度；
b.除去固体表面吸附的杂质；
c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥
防止××蒸气逸出脱离反应体系；
提高××物质的转化率
防止××离子水解；
防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；
防止××溶解等
2.探究实验中常见操作及原因
操作 目的或原因
“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结晶”
稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品的纯度
加过量A试剂
温度不高于××℃
使B物质反应完全(或提高B物质的转化率等)
温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)
减压蒸馏 (减压蒸发)
蒸发、反应时的气体氛围
配制某溶液前先煮沸水
反应容器中用玻璃管和大气相通
2.探究实验中常见操作及原因
操作 目的或原因
减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O制MgCl2时需在HCl气流中进行等)
除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化
指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(1)证明CO2 气体中混 有CO 先除尽 ，再通过灼热的 ，若黑色固体变为红色，生 成的气体能使澄清石灰水变浑 浊，则证明 气体中混有 黑色固体变为红色，说
明该气体具有还原性
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(2)证明含 有 的溶 液中混有 向混合液中加入足量 溶 液，将沉淀溶于足量盐酸中，若 沉淀部分溶解且生成有刺激性气 味的气体，则证明原混合液中含 有 ；或加入盐酸生成能使 品红溶液褪色的、有刺激性气味 的气体，证明原混合溶液中含有 能与稀盐酸反应
生成有刺激性气味的
； 能使品红溶
液褪色
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(3)证明含 有 的溶 液中混有 加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性 高锰酸钾溶液褪色，则证明原混 合液中含有 不能有 干扰，不能
用氯水和 溶液鉴
别
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(4)①证明 草酸的酸性比 碳酸的强②证 明草酸是二元 酸 ①向 溶液中 加入 草酸，若产生大 量气泡，则证明草酸的酸性比碳 酸的强 ②定量实验：用 标准溶液 滴定等浓度的草酸溶液，消耗 溶液的体积为草酸溶液体 积的2倍，说明草酸是二元酸 ①强酸制弱酸
②定量中和实验
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(5)证明碳 酸的酸性比硅 酸的强 将 通入硅酸钠溶液中，若出 现白色胶状沉淀，则说明碳酸的 酸性比硅酸的强 强酸制弱酸
(6)证明氯 气的氧化性比 单质硫的强 将氯气通入硫化氢溶液中，若有 黄色沉淀生成，则证明氯气的氧 化性比单质硫的强 氧化剂的氧化性强于氧
化产物的氧化性
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(7)证明 是 弱酸 常温下，测 溶液的 ， ，说明 是 弱酸；或将 的 溶 液稀释10倍并测其 ， ，说明 是弱酸 弱酸阴离子存在水解平
衡；弱酸存在电离平衡
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(8)证明 溶液与 溶液的反应存 在化学平衡 将 的 溶液 与 的 溶 液混合，充分反应后，滴加几滴 溶液，溶液变红，证明 与 的反应是可逆反应 在 有剩余的情况
下，还存在
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3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(9)证明 气体中混 有 先把混合气体通入足量酸性高锰 酸钾溶液中，再通入品红溶液且 品红溶液不褪色，最后通入澄清 石灰水中，若澄清石灰水变浑 浊，说明含有 品红溶液不褪色，说明
已除尽；澄清石灰
水变浑浊，说明含有
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
(10)证明多 元弱酸的酸式 酸根离子的电 离程度与水解 程度的相对大 小（以 、 为例） ①常温下，测 溶液的 ， ，说明 的水 解程度大于其电离程度 ②常温下，测 溶液的 ， ，说明 的电 离程度大于其水解程度 多元弱酸的酸式盐中
水解呈碱性，
电离呈酸性，故通
过测定溶液酸碱性来判断
归纳整合
3.熟知常考的“十一大实验设计”
实验目的 实验设计方案 说明
大小 的比较（相同 类型的难溶电 解质；以 、 为 例） ①向 稀溶液中滴加 溶液至不再有白色沉淀生成，再 向其中滴加相同浓度的 溶液产 生黄色沉淀，说明 ②向浓度均为 的 、 混合溶液中，滴加 溶液，先产 生黄色沉淀，说明 ①沉淀转化的实质是
小的难溶电解质转
化成 更小的难溶电
解质，
②向等浓度的 、
混合溶液中滴加
溶液， 小的
先产生沉淀
1.某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略)，以验证Fe3+、Cl2、SO2氧化性的强弱。根据题目要求回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，关闭K1、K3、K4，打开K2，旋开旋塞a，加热A，则B中发生反应的离子方程式为___________________________。
(2)B中溶液变黄时，停止加热A，关闭K2。打开旋塞b，使约2 mL的溶液流入试管D中，关闭旋塞b，检验B中生成离子的方法是_______________________________________________。
Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－
向试管D中滴加KSCN溶液，试管D中溶液变红色
关键能力
专项突破
1.某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略)，以验证Fe3+、Cl2、SO2氧化性的强弱。根据题目要求回答下列问题：
关键能力
专项突破
(3)若要继续证明Fe3+和SO2氧化性的强弱，
需要进行的操作是___________。
打开K3，打开旋塞c，向C中加入70%硫酸，一段时间后关闭K3。更换试管D，打开旋塞b，使少量溶液流入D中，检验D溶液中的SO42-和Fe2＋
过程(2)B中溶 液含有的离子 过程(3)B中溶
液含有的离子
甲 既有Fe3＋又有Fe2＋
乙 有Fe3＋无Fe2＋
丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋
(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性强弱顺序：Cl2>Fe3＋>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
甲、丙
1.某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略)，以验证Fe3+、Cl2、SO2氧化性的强弱。根据题目要求回答下列问题：
关键能力
专项突破
(5)验证结束后，将D换成盛有NaOH溶液的烧杯，打开K1、K2、K3和K4，关闭旋塞a、c，打开旋塞b，从两端鼓入N2，这样做的目的是________________________________。
除去A和C中分别产生的氯气和SO2，
防止污染大气
2.某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强，可将Fe2+氧化。
(1)由AgNO3固体配制0.1 mol·L－1的AgNO3溶液50 mL，下列仪器中不需要使用的有___________________(填名称)，配制好的溶液应转移到____________(填试剂瓶的名称)中保存。
蒸馏烧瓶、分液漏斗
棕色细口瓶
回答下列问题：
2.某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强，可将Fe2+氧化。
回答下列问题：
(2)步骤1的实验现象是___________；步骤2无明显现象；步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀，______________。由此可知，步骤3反应的离子方程式为__________________________________。
溶液变蓝
溶液蓝色褪去
I2＋2Fe2＋＋2Ag＋=2AgI↓＋2Fe3＋
2.某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强，可将Fe2+氧化。
回答下列问题：
(3)为了确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，学习小组在上述实验基础上进行补充实验：分别取少量的_______________和步骤3试管中的上层清液于试管a和试管b中，向两支试管中加入过量的___________，观察到的现象为____________________________________________________。
步骤2中的溶液
NaOH溶液
试管a中蓝色褪去、先出现白色沉淀、迅速变成灰绿色最后变成红褐色，试管b中有白色沉淀(转变为褐色沉淀)和红褐色沉淀
专项突破
归纳整合
类型二 反应产物、反应机理的探究
由性质确定反应产物是解此类题目的根本思路，而题目中所涉及的物质，一般分为两类。
第一类 常见的熟悉物质
第二类 能类比迁移的陌生物质
归纳整合
类型二 反应产物、反应机理的探究
1.解答产物确定题的思路分析
要注意物质的特殊性质，比如颜色、状态、气味、溶解性等物理性质，或能与哪些物质反应生成特殊的沉淀、气体等化学性质
虽然平时接触不多，但其某种组成成分、结构成分(如离子、原子团、官能团等)必然学过，则可以考虑与其结构相似的物质的性质，进而推断其具体组成
2.寻求反应机理类探究性实验解题流程
归纳整合
取少许最后一次洗涤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。
取样 要取“少许最后一次”洗涤液
试剂 选择合理的试剂
现象 须有明显的现象描述
结论 根据现象得出结论
(1)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板
注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
归纳整合
（2）实验现象描述的表达模式
①有关溶液的现象描述
颜色由 色变成 色
液面上升或下降（形成液面差）
溶液变浑浊或生成（产生） 色沉淀
溶液发生倒吸
产生大量气泡（或有气体从溶液中逸出）
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
（2）实验现象描述的表达模式
②有关固体物质的现象描述
（固体）表面产生大量气泡
（固体）逐渐溶解
（固体）体积逐渐变小（变细）
（固体）颜色由 色变成 色
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
（2）实验现象描述的表达模式
③有关气体的现象描述
生成 色（味）气体
气体由 色变成 色
气体先变 后 （加深、变浅、褪色等）
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
（3）离子检验的表达模式（以“ 的检验”为例）
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
（4）气体检验的表达模式（以“用澄清石灰水检验 气体”为例）
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
（5）检查装置气密性的表达模式
①微热法
封闭（关闭活塞、导管末端插入盛水的烧杯中等）、
微热（用双手捂热或用酒精灯稍微加热）、
气泡（观察到导管口有气泡逸出）、水柱（移开双手或停止加热，观察到导管中液面上升形成一段稳定的水柱）。
3.注意五种描述类规范语言表述
归纳整合
（5）检查装置气密性的表达模式
②液差法
封闭（关闭活塞或用止水夹夹住橡皮管等）、
液差（向 容器中加水，使 和 形成液面差，
停止加水，放置一段时间，液面差保持不变）。
3.注意五种描述类规范语言表述
(1)仪器B的名称是_________，B中固
体物质为_____________________。
(2)反应过程中导管末端必须插入试管C
的水中，目的是______(填字母)。
干燥管
碱石灰(或无水氯化钙
BC
1.某实验小组利用如图装置(部分固定装置略)进行氮气与钙的反应，并探究其产物的性质及化学式。请回答下列问题。
关键能力
专项突破
A.吸收反应剩余的氮气
B.控制通入气体的流速
C.防止空气中的氧气倒流进入反应装置，干扰反应
1.某实验小组利用如图装置(部分固定装置略)进行氮气与钙的反应，并探究其产物的性质及化学式。请回答下列问题。
关键能力
专项突破
(3)将下列操作步骤补充完整：
①打开活塞K并通入N2；
②点燃酒精灯，进行反应；
③反应结束后，__________________________________________________。
先熄灭酒精灯，待A冷却至室温后，再停止通入氮气
1.某实验小组利用如图装置(部分固定装置略)进行氮气与钙的反应，并探究其产物的性质及化学式。请回答下列问题。
关键能力
专项突破
(4)该小组同学认为根据相应的质量关系可以求出生成物的化学式，数据记录如下：
A的质量m0/g A与钙的质量m1/g A与产物的质量m2/g
14.80 15.08 15.15
①通过计算得到化学式CaxN2，其中x =____。
2.8
参加反应的钙的质量为15.08 g-14.80 g=0.28 g
40x g　　 28 g
0.28 g　　0.07 g
解得x=2.8。
参加反应的N2的质量为15.15 g-15.08 g=0.07 g
②小组同学查阅资料得知产物为Ca3N2，能与水强烈反应，请写出Ca3N2与水反应的化学方程式：________________________________，设计实验检验Ca3N2与水反应的产物(写出必要的操作及现象)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑
取少量氮化钙于一洁净试管中，加入适量水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若变蓝，则证明有氨气生成，反应一段时间后，再向试管中滴加Na2CO3溶液，若有白色沉淀出现则证明有氢氧化钙生成(或其他合理答案均可)
(2)装置丙的作用是__________________。
2.实验室以浓硫酸、铜与NaOH溶液为原料制取少量NaHSO3并探究其性质，已知CuCl为白色难溶于水的化合物。
分液漏斗
防倒吸、尾气处理
(1)仪器a的名称是__________。
Ⅰ.制备NaHSO3(装置如图所示)
解析: 实验的原理
甲中浓硫酸和铜在加热条件下反应生成SO2，
乙中过量SO2和NaOH反应生成NaHSO3 ，
SO2有毒，用丙中的高锰酸钾氧化SO2，防止污染。
(3)推测实验②产生的无色气体为SO2，用新制的氯水检验该无色气体，可观察到淡黄绿色消失，滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成。写出SO2与氯气反应的离子方程式：___________________________________。
向2 mL 1 mol/LNaHSO3溶液中加入2 mL 1 mol/L CuSO4溶液，得到绿色溶液，3 min内无明显变化。将所得混合液分为两等份。
Ⅱ.探究：NaHSO3与Cu2+的反应，设计实验：
2.实验室以浓硫酸、铜与NaOH溶液为原料制取少量NaHSO3并探究其性质，已知CuCl为白色难溶于水的化合物。
①第一份加入适量Na2SO4固体，瞬间无明显变化，30 s时也无明显变化。
②另一份加入适量NaCl固体，瞬间无明显变化，30 s时有无色气体和白色沉淀生成，上层溶液颜色变浅。
SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO42-
②实验证实假设2合理，实验Ⅱ中发生反应的离子方程式有_____________________________________和H++ HSO3- =SO2↑+H2O。
假设1：Cu2+水解使溶液中c(H+)增大。
假设2：Cl－存在时，Cu2+与HSO3-反应生成CuCl白色沉淀，溶液中c(H+)增大。
①假设1不合理，实验证据是____________________。
实验①无气体放出
(4)对实验Ⅱ产生SO2的原因进行分析，提出两种假设：
2.实验室以浓硫酸、铜与NaOH溶液为原料制取少量NaHSO3并探究其性质，已知CuCl为白色难溶于水的化合物。
2Cu2++HSO3-+2Cl－+H2O=2CuCl↓+SO42-+3H+
3.某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，
资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。
(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH3，检验方法是_________________________________________。
用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H2。
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol/L NH4Cl溶液(pH=4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
3.某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，
资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol/L NH4Cl溶液(pH=4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有_____，灰白色固体可能是___________(填化学式)。
Cl－
Mg(OH)Cl
3.某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，
资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol/L NH4Cl溶液(pH=4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH4Cl溶液中c(H＋)大，与Mg反应快。用化学用语解释NH4Cl溶液显酸性的原因是______________________________。
(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。
实验 实验装置
3
①X是_______________________________。
5 mL 1.0 mol/L CH3COONH4溶液
解析:由上述(3)分析可知，NH4Cl溶液因水解呈酸性，故为了进行对照实验，必须找到一种含有相同阳离子即NH4+且溶液显中性的试剂，由题干信息可知，X是5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液。
(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。
实验 实验装置
3
①X是_______________________________。
5 mL 1.0 mol/L CH3COONH4溶液
②由实验3获取的证据为________________________。
两试管反应剧烈程度相当
解析:乙同学通过实验3来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验3获取的证据为两试管反应剧烈程度相当。
(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。
依据上述实验，可以得出Mg能与NH4+反应生成H2。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的实验方案是___________________________________________。
取5 mL 无水乙醇，加入0.5 g 镁粉无明显变化
实验 实验试剂 实验现象
4 5 mL NH4Cl乙醇溶液 有无色无味气体产生(经检验为H2)
(6)由以上实验可以得出的结论是_________________________________。
NH4Cl水解产生的H＋对反应影响小，NH4+对反应影响大

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