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第十一章 化學實驗熱點
新
教
材
第71講 以性質為主的探究類綜合實驗
復習目標
1.能根據不同情景、不同類型實驗特點評價或設計解決問題的簡單方案。
2.建立解答探究類綜合實驗的思維模型。
內容索引
類型一 物質性質的探究
類型二 反應產物、反應機理的探究
專項突破
歸納整合
類型一 物質性質的探究
(1)根據物質性質設計實驗方案
歸納整合
類型一 物質性質的探究
1.物質性質探究類實驗的類型
(2)根據物質的結構(或官能團)設計實驗方案
歸納整合
類型一 物質性質的探究
1.物質性質探究類實驗的類型
2.探究實驗中常見操作及原因
操作 目的或原因
沉淀水洗
沉淀用乙醇洗滌
冷凝回流
控制溶液pH
除去××(可溶于水)雜質
a.減小固體的溶解度；
b.除去固體表面吸附的雜質；
c.乙醇揮發帶走水分，使固體快速干燥
防止××蒸氣逸出脫離反應體系；
提高××物質的轉化率
防止××離子水解；
防止××離子沉淀；確保××離子沉淀完全；
防止××溶解等
2.探究實驗中常見操作及原因
操作 目的或原因
“趁熱過濾”后，有時先向濾液中加入少量水，加熱至沸騰，然后再“冷卻結晶”
稀釋溶液，防止降溫過程中雜質析出，提高產品的純度
加過量A試劑
溫度不高于××℃
使B物質反應完全(或提高B物質的轉化率等)
溫度過高××物質分解(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等)或××物質揮發(如濃硝酸、濃鹽酸)或××物質氧化(如Na2SO3等)或促進××物質水解(如AlCl3等)
減壓蒸餾 (減壓蒸發)
蒸發、反應時的氣體氛圍
配制某溶液前先煮沸水
反應容器中用玻璃管和大氣相通
2.探究實驗中常見操作及原因
操作 目的或原因
減小壓強，使液體沸點降低，防止××物質受熱分解(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等)
抑制××離子的水解(如加熱蒸發AlCl3溶液時需在HCl氣流中進行，加熱MgCl2·6H2O制MgCl2時需在HCl氣流中進行等)
除去溶解在水中的氧氣，防止××物質被氧化
指示容器中壓強大小，避免反應容器中壓強過大
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(1)證明CO2 氣體中混 有CO 先除盡 ，再通過灼熱的 ，若黑色固體變為紅色，生 成的氣體能使澄清石灰水變渾 濁，則證明 氣體中混有 黑色固體變為紅色，說
明該氣體具有還原性
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(2)證明含 有 的溶 液中混有 向混合液中加入足量 溶 液，將沉淀溶于足量鹽酸中，若 沉淀部分溶解且生成有刺激性氣 味的氣體，則證明原混合液中含 有 ；或加入鹽酸生成能使 品紅溶液褪色的、有刺激性氣味 的氣體，證明原混合溶液中含有 能與稀鹽酸反應
生成有刺激性氣味的
； 能使品紅溶
液褪色
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(3)證明含 有 的溶 液中混有 加入酸性高錳酸鉀溶液，若酸性 高錳酸鉀溶液褪色，則證明原混 合液中含有 不能有 干擾，不能
用氯水和 溶液鑒
別
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(4)①證明 草酸的酸性比 碳酸的強②證 明草酸是二元 酸 ①向 溶液中 加入 草酸，若產生大 量氣泡，則證明草酸的酸性比碳 酸的強 ②定量實驗：用 標準溶液 滴定等濃度的草酸溶液，消耗 溶液的體積為草酸溶液體 積的2倍，說明草酸是二元酸 ①強酸制弱酸
②定量中和實驗
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(5)證明碳 酸的酸性比硅 酸的強 將 通入硅酸鈉溶液中，若出 現白色膠狀沉淀，則說明碳酸的 酸性比硅酸的強 強酸制弱酸
(6)證明氯 氣的氧化性比 單質硫的強 將氯氣通入硫化氫溶液中，若有 黃色沉淀生成，則證明氯氣的氧 化性比單質硫的強 氧化劑的氧化性強于氧
化產物的氧化性
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(7)證明 是 弱酸 常溫下，測 溶液的 ， ，說明 是 弱酸；或將 的 溶 液稀釋10倍并測其 ， ，說明 是弱酸 弱酸陰離子存在水解平
衡；弱酸存在電離平衡
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(8)證明 溶液與 溶液的反應存 在化學平衡 將 的 溶液 與 的 溶 液混合，充分反應后，滴加幾滴 溶液，溶液變紅，證明 與 的反應是可逆反應 在 有剩余的情況
下，還存在
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3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(9)證明 氣體中混 有 先把混合氣體通入足量酸性高錳 酸鉀溶液中，再通入品紅溶液且 品紅溶液不褪色，最后通入澄清 石灰水中，若澄清石灰水變渾 濁，說明含有 品紅溶液不褪色，說明
已除盡；澄清石灰
水變渾濁，說明含有
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
(10)證明多 元弱酸的酸式 酸根離子的電 離程度與水解 程度的相對大 小（以 、 為例） ①常溫下，測 溶液的 ， ，說明 的水 解程度大于其電離程度 ②常溫下，測 溶液的 ， ，說明 的電 離程度大于其水解程度 多元弱酸的酸式鹽中
水解呈堿性，
電離呈酸性，故通
過測定溶液酸堿性來判斷
歸納整合
3.熟知常考的“十一大實驗設計”
實驗目的 實驗設計方案 說明
大小 的比較（相同 類型的難溶電 解質；以 、 為 例） ①向 稀溶液中滴加 溶液至不再有白色沉淀生成，再 向其中滴加相同濃度的 溶液產 生黃色沉淀，說明 ②向濃度均為 的 、 混合溶液中，滴加 溶液，先產 生黃色沉淀，說明 ①沉淀轉化的實質是
小的難溶電解質轉
化成 更小的難溶電
解質，
②向等濃度的 、
混合溶液中滴加
溶液， 小的
先產生沉淀
1.某小組用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器和A中加熱裝置已略)，以驗證Fe3+、Cl2、SO2氧化性的強弱。根據題目要求回答下列問題：
(1)檢查裝置氣密性后，關閉K1、K3、K4，打開K2，旋開旋塞a，加熱A，則B中發生反應的離子方程式為___________________________。
(2)B中溶液變黃時，停止加熱A，關閉K2。打開旋塞b，使約2 mL的溶液流入試管D中，關閉旋塞b，檢驗B中生成離子的方法是_______________________________________________。
Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－
向試管D中滴加KSCN溶液，試管D中溶液變紅色
關鍵能力
專項突破
1.某小組用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器和A中加熱裝置已略)，以驗證Fe3+、Cl2、SO2氧化性的強弱。根據題目要求回答下列問題：
關鍵能力
專項突破
(3)若要繼續證明Fe3+和SO2氧化性的強弱，
需要進行的操作是___________。
打開K3，打開旋塞c，向C中加入70%硫酸，一段時間后關閉K3。更換試管D，打開旋塞b，使少量溶液流入D中，檢驗D溶液中的SO42-和Fe2＋
過程(2)B中溶 液含有的離子 過程(3)B中溶
液含有的離子
甲 既有Fe3＋又有Fe2＋
乙 有Fe3＋無Fe2＋
丙 有Fe3＋無Fe2＋ 有Fe2＋
(4)甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，結論如表所示，他們的檢測結果一定能夠證明氧化性強弱順序：Cl2>Fe3＋>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
甲、丙
1.某小組用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器和A中加熱裝置已略)，以驗證Fe3+、Cl2、SO2氧化性的強弱。根據題目要求回答下列問題：
關鍵能力
專項突破
(5)驗證結束后，將D換成盛有NaOH溶液的燒杯，打開K1、K2、K3和K4，關閉旋塞a、c，打開旋塞b，從兩端鼓入N2，這樣做的目的是________________________________。
除去A和C中分別產生的氯氣和SO2，
防止污染大氣
2.某研究性學習小組通過下列實驗驗證AgI沉淀的生成會使I2的氧化能力增強，可將Fe2+氧化。
(1)由AgNO3固體配制0.1 mol·L－1的AgNO3溶液50 mL，下列儀器中不需要使用的有___________________(填名稱)，配制好的溶液應轉移到____________(填試劑瓶的名稱)中保存。
蒸餾燒瓶、分液漏斗
棕色細口瓶
回答下列問題：
2.某研究性學習小組通過下列實驗驗證AgI沉淀的生成會使I2的氧化能力增強，可將Fe2+氧化。
回答下列問題：
(2)步驟1的實驗現象是___________；步驟2無明顯現象；步驟3最終的實驗現象是溶液中生成黃色沉淀，______________。由此可知，步驟3反應的離子方程式為__________________________________。
溶液變藍
溶液藍色褪去
I2＋2Fe2＋＋2Ag＋=2AgI↓＋2Fe3＋
2.某研究性學習小組通過下列實驗驗證AgI沉淀的生成會使I2的氧化能力增強，可將Fe2+氧化。
回答下列問題：
(3)為了確證AgI的生成使I2的氧化能力增強而將Fe2＋氧化，學習小組在上述實驗基礎上進行補充實驗：分別取少量的_______________和步驟3試管中的上層清液于試管a和試管b中，向兩支試管中加入過量的___________，觀察到的現象為____________________________________________________。
步驟2中的溶液
NaOH溶液
試管a中藍色褪去、先出現白色沉淀、迅速變成灰綠色最后變成紅褐色，試管b中有白色沉淀(轉變為褐色沉淀)和紅褐色沉淀
專項突破
歸納整合
類型二 反應產物、反應機理的探究
由性質確定反應產物是解此類題目的根本思路，而題目中所涉及的物質，一般分為兩類。
第一類 常見的熟悉物質
第二類 能類比遷移的陌生物質
歸納整合
類型二 反應產物、反應機理的探究
1.解答產物確定題的思路分析
要注意物質的特殊性質，比如顏色、狀態、氣味、溶解性等物理性質，或能與哪些物質反應生成特殊的沉淀、氣體等化學性質
雖然平時接觸不多，但其某種組成成分、結構成分(如離子、原子團、官能團等)必然學過，則可以考慮與其結構相似的物質的性質，進而推斷其具體組成
2.尋求反應機理類探究性實驗解題流程
歸納整合
取少許最后一次洗滌液，滴入少量……溶液(試劑)，若……(現象)，表示已經洗滌完全。
取樣 要取“少許最后一次”洗滌液
試劑 選擇合理的試劑
現象 須有明顯的現象描述
結論 根據現象得出結論
(1)沉淀洗滌是否完全的檢驗答題模板
注意四個得分點：取樣＋試劑＋現象＋結論。
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
歸納整合
（2）實驗現象描述的表達模式
①有關溶液的現象描述
顏色由 色變成 色
液面上升或下降（形成液面差）
溶液變渾濁或生成（產生） 色沉淀
溶液發生倒吸
產生大量氣泡（或有氣體從溶液中逸出）
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
（2）實驗現象描述的表達模式
②有關固體物質的現象描述
（固體）表面產生大量氣泡
（固體）逐漸溶解
（固體）體積逐漸變小（變細）
（固體）顏色由 色變成 色
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
（2）實驗現象描述的表達模式
③有關氣體的現象描述
生成 色（味）氣體
氣體由 色變成 色
氣體先變 后 （加深、變淺、褪色等）
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
（3）離子檢驗的表達模式（以“ 的檢驗”為例）
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
（4）氣體檢驗的表達模式（以“用澄清石灰水檢驗 氣體”為例）
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
（5）檢查裝置氣密性的表達模式
①微熱法
封閉（關閉活塞、導管末端插入盛水的燒杯中等）、
微熱（用雙手捂熱或用酒精燈稍微加熱）、
氣泡（觀察到導管口有氣泡逸出）、水柱（移開雙手或停止加熱，觀察到導管中液面上升形成一段穩定的水柱）。
3.注意五種描述類規范語言表述
歸納整合
（5）檢查裝置氣密性的表達模式
②液差法
封閉（關閉活塞或用止水夾夾住橡皮管等）、
液差（向 容器中加水，使 和 形成液面差，
停止加水，放置一段時間，液面差保持不變）。
3.注意五種描述類規范語言表述
(1)儀器B的名稱是_________，B中固
體物質為_____________________。
(2)反應過程中導管末端必須插入試管C
的水中，目的是______(填字母)。
干燥管
堿石灰(或無水氯化鈣
BC
1.某實驗小組利用如圖裝置(部分固定裝置略)進行氮氣與鈣的反應，并探究其產物的性質及化學式。請回答下列問題。
關鍵能力
專項突破
A.吸收反應剩余的氮氣
B.控制通入氣體的流速
C.防止空氣中的氧氣倒流進入反應裝置，干擾反應
1.某實驗小組利用如圖裝置(部分固定裝置略)進行氮氣與鈣的反應，并探究其產物的性質及化學式。請回答下列問題。
關鍵能力
專項突破
(3)將下列操作步驟補充完整：
①打開活塞K并通入N2；
②點燃酒精燈，進行反應；
③反應結束后，__________________________________________________。
先熄滅酒精燈，待A冷卻至室溫后，再停止通入氮氣
1.某實驗小組利用如圖裝置(部分固定裝置略)進行氮氣與鈣的反應，并探究其產物的性質及化學式。請回答下列問題。
關鍵能力
專項突破
(4)該小組同學認為根據相應的質量關系可以求出生成物的化學式，數據記錄如下：
A的質量m0/g A與鈣的質量m1/g A與產物的質量m2/g
14.80 15.08 15.15
①通過計算得到化學式CaxN2，其中x =____。
2.8
參加反應的鈣的質量為15.08 g-14.80 g=0.28 g
40x g　　 28 g
0.28 g　　0.07 g
解得x=2.8。
參加反應的N2的質量為15.15 g-15.08 g=0.07 g
②小組同學查閱資料得知產物為Ca3N2，能與水強烈反應，請寫出Ca3N2與水反應的化學方程式：________________________________，設計實驗檢驗Ca3N2與水反應的產物(寫出必要的操作及現象)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑
取少量氮化鈣于一潔凈試管中，加入適量水，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若變藍，則證明有氨氣生成，反應一段時間后，再向試管中滴加Na2CO3溶液，若有白色沉淀出現則證明有氫氧化鈣生成(或其他合理答案均可)
(2)裝置丙的作用是__________________。
2.實驗室以濃硫酸、銅與NaOH溶液為原料制取少量NaHSO3并探究其性質，已知CuCl為白色難溶于水的化合物。
分液漏斗
防倒吸、尾氣處理
(1)儀器a的名稱是__________。
Ⅰ.制備NaHSO3(裝置如圖所示)
解析: 實驗的原理
甲中濃硫酸和銅在加熱條件下反應生成SO2，
乙中過量SO2和NaOH反應生成NaHSO3 ，
SO2有毒，用丙中的高錳酸鉀氧化SO2，防止污染。
(3)推測實驗②產生的無色氣體為SO2，用新制的氯水檢驗該無色氣體，可觀察到淡黃綠色消失，滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成。寫出SO2與氯氣反應的離子方程式：___________________________________。
向2 mL 1 mol/LNaHSO3溶液中加入2 mL 1 mol/L CuSO4溶液，得到綠色溶液，3 min內無明顯變化。將所得混合液分為兩等份。
Ⅱ.探究：NaHSO3與Cu2+的反應，設計實驗：
2.實驗室以濃硫酸、銅與NaOH溶液為原料制取少量NaHSO3并探究其性質，已知CuCl為白色難溶于水的化合物。
①第一份加入適量Na2SO4固體，瞬間無明顯變化，30 s時也無明顯變化。
②另一份加入適量NaCl固體，瞬間無明顯變化，30 s時有無色氣體和白色沉淀生成，上層溶液顏色變淺。
SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO42-
②實驗證實假設2合理，實驗Ⅱ中發生反應的離子方程式有_____________________________________和H++ HSO3- =SO2↑+H2O。
假設1：Cu2+水解使溶液中c(H+)增大。
假設2：Cl－存在時，Cu2+與HSO3-反應生成CuCl白色沉淀，溶液中c(H+)增大。
①假設1不合理，實驗證據是____________________。
實驗①無氣體放出
(4)對實驗Ⅱ產生SO2的原因進行分析，提出兩種假設：
2.實驗室以濃硫酸、銅與NaOH溶液為原料制取少量NaHSO3并探究其性質，已知CuCl為白色難溶于水的化合物。
2Cu2++HSO3-+2Cl－+H2O=2CuCl↓+SO42-+3H+
3.某小組為探究Mg與NH4Cl溶液的反應機理，常溫下進行以下實驗。實驗中所取鎂粉質量均為0.5 g，分別加入選取的實驗試劑中，
資料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－對該反應幾乎無影響。
(1)經檢驗實驗2中刺激性氣味氣體為NH3，檢驗方法是_________________________________________。
用排水法收集一小試管產生的氣體，經檢驗小試管中氣體為H2。
將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍
實驗 實驗試劑 實驗現象
1 5 mL蒸餾水 反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)
2 5 mL 1.0 mol/L NH4Cl溶液(pH=4.6) 劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體
3.某小組為探究Mg與NH4Cl溶液的反應機理，常溫下進行以下實驗。實驗中所取鎂粉質量均為0.5 g，分別加入選取的實驗試劑中，
資料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－對該反應幾乎無影響。
實驗 實驗試劑 實驗現象
1 5 mL蒸餾水 反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)
2 5 mL 1.0 mol/L NH4Cl溶液(pH=4.6) 劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體
(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-。為研究固體成分，進行實驗：將生成的灰白色固體洗滌數次，至洗滌液中滴加AgNO3溶液后無明顯渾濁。將洗滌后的固體溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出現白色沉淀。推測沉淀中含有_____，灰白色固體可能是___________(填化學式)。
Cl－
Mg(OH)Cl
3.某小組為探究Mg與NH4Cl溶液的反應機理，常溫下進行以下實驗。實驗中所取鎂粉質量均為0.5 g，分別加入選取的實驗試劑中，
資料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－對該反應幾乎無影響。
實驗 實驗試劑 實驗現象
1 5 mL蒸餾水 反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)
2 5 mL 1.0 mol/L NH4Cl溶液(pH=4.6) 劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體
(3)甲同學認為實驗2比實驗1反應劇烈的原因是NH4Cl溶液中c(H＋)大，與Mg反應快。用化學用語解釋NH4Cl溶液顯酸性的原因是______________________________。
(4)乙同學通過實驗3證明甲同學的說法不合理。
實驗 實驗裝置
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，故為了進行對照實驗，必須找到一種含有相同陽離子即NH4+且溶液顯中性的試劑，由題干信息可知，X是5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液。
(4)乙同學通過實驗3證明甲同學的說法不合理。
實驗 實驗裝置
3
①X是_______________________________。
5 mL 1.0 mol/L CH3COONH4溶液
②由實驗3獲取的證據為________________________。
兩試管反應劇烈程度相當
解析:乙同學通過實驗3來證明甲同學的說法是不合理的，故由實驗3獲取的證據為兩試管反應劇烈程度相當。
(5)為進一步探究實驗2反應劇烈的原因，進行實驗4。
依據上述實驗，可以得出Mg能與NH4+反應生成H2。乙同學認為該方案不嚴謹，需要補充的實驗方案是___________________________________________。
取5 mL 無水乙醇，加入0.5 g 鎂粉無明顯變化
實驗 實驗試劑 實驗現象
4 5 mL NH4Cl乙醇溶液 有無色無味氣體產生(經檢驗為H2)
(6)由以上實驗可以得出的結論是_________________________________。
NH4Cl水解產生的H＋對反應影響小，NH4+對反應影響大

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