高一化学专题二：有关实验和物质推断人教实验版知识精讲.doc

高一化学专题二：有关实验和物质推断人教实验版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
专题二：有关实验和物质推断

二. 重点、难点
1. 掌握各种类别物质的基本性质和规律、特性
2. 掌握实验推断的入手点和基本解题思路

三. 具体内容
实验是具体元素化合物知识的落实和综合应用
（一）基本元素化合物知识
1. 金属元素
2. 钠、铝、铁的单质和化合物的基本性质
3. 非金属元素
硅、氯、硫、氮的单质和化合物的基本性质

（二）实验题的基本类型
1. 基本实验操作的考察
2. 框图推断
3. 文字性质推断
4. 反应化学方程式的推断
5. 实验推断和计算结合的实验题

【典型例题】
[例1] 有下列化学仪器：① 托盘天平；② 玻璃棒；③ 药匙；④ 烧杯；⑤ 量筒；⑥ 容量瓶；⑦ 胶头滴管；⑧ 细口试剂瓶；⑨ 标签纸。
（1）现需要配制500mL 1mol•L－1硫酸溶液，需用质量分数为98%，密度为
1.84g•cm－3的浓硫酸 mL。
（2）从上述仪器中，按实验使用的先后顺序，其编号排列是　　 。
（3）若实验遇到下列情况，对硫酸溶液的物质的量浓度有何影响（填写“偏高”“偏低”或“不变” ）？
① 用以稀释硫酸的烧杯未洗涤　　；
② 未经冷却趁热将溶液注入容量瓶中　　；
③ 摇匀后发现液面低于刻度线再加水　　；
④ 容量瓶中原有少量蒸馏水　　；
⑤ 定容时观察液面俯视　　。
答案：（1）27.2 （2）⑤④②⑥⑦⑧⑨（3）① 偏低；② 偏高；③ 偏低；④ 不变；⑤ 偏高　
解析：考察基本的实验操作：一定物质的量浓度的溶液配制。
[例2] 长途运输鱼苗时，人们常在水中加入少量过氧化钙（CaO2）固体。甲、乙两位同学发现往水中投入过氧化钙时产生气泡。
提出问题：当把过氧化钙投入足量水中时，最终会生成什么物质呢？
进行猜想：甲同学认为，生成氧化钙和氧气；乙同学认为，生成氢氧化钙和氧气。
（1）你认为 同学的猜想是错误的，其理由是 。
（2）请设计一个实验方案来验证另一个同学的猜想是正确的，并填入下表中：
实验步骤及操作方法
预期的实验现象
结论
1. 取少量过氧化钙放入试管中，加足量水，

有氧气生成
2.

答案：（1）甲：氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，最终产物不可能是氧化钙（2）步骤1：然后将带火星的木条放在试管口；木条复燃。
步骤2：向反应后的溶液中通入二氧化碳气体；出现浑浊；有氢氧化钙。
解析：利用知识的迁移，对比过氧化钠来判断。

[例3] 现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样。请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯度（可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol／L盐酸和蒸馏水）。

请填写下列空白：
（1）写出在实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式_________，________。
（2）应选用的装置是（只要求写出图中装置的标号）____。
（3）所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母，连接胶管省略）_______。
答案：（1）2Na2O2 +2 CO2 ＝ 2Na2CO3 + O2；Na2O + CO2 == Na2CO3
（2）⑤⑥⑦①④ （3）GHIJKABF
解析：利用过氧化钠和各种物质反应产生氧气的相同的量的关系。

[例4] 某研究性学习小组在做Na2O2与水反应实验时，发现Na2O2与水反应后的溶液中滴加酚酞试液溶液呈现红色，但红色很快褪色，甲、乙、丙三同学对此现象分别做了如下推测：
甲：因为反应后试管很热，所以可能是溶液温度较高使红色褪去。
乙：因为所加水的量较少，红色褪去可能是生成的NaOH溶液浓度较大的影响。
丙：Na2O2具有强氧化性，生成物中O2、H2O2（可能产物）等也具有强氧化性，可能是氧化漂白了红色物质。

（1）验证甲同学的推测是否正确的方法是______，验证乙同学的推测是否正确的方法是_______；当出现__________现象时，即可说明丙同学的推测正确。
（2）有同学提出用定量的方法探究丙同学方案中是否含有H2O2，其实验方法为：称取2.6gNa2O2固体，使之与足量的水反应，测量产生O2的体积，与理论值比较，即可得出结论。
① 测量气体体积时，必须待试管和量筒内的气体都冷却至室温时进行，应选用上图装置中的______，理由是__________。
② 若在标准状况下测量气体的体积，应选用的量筒的大小规格为____（选填“100mL”、“200mL”、“500mL”或“1000mL”）。
答案：（1）冷却后加酚酞试液或冷却后看溶液是否变红；加水稀释后看溶液是否变红（或加较多的水反应后滴加酚酞试液看是否变红）；冷却后及加水稀释后均不变红
（2）① Ⅱ；防止气体冷却时发生倒吸现象，减小实验误差。② 500mL
解析：利用题中所给信息判断。

[例5] 有演示实验：用脱脂棉花包住约0.2g过氧化钠粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。

（1）由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是：a.有氧气生成；b. 。
（2）某学校研究性学习小组拟用上图装置进行实验，以证明上述结论。
① 用以验证结论a的实验操作方法及现象是： 。
② 用以验证结论b的实验操作方法及现象是： 。
（3）该研究性学习小组的同学认为Na2O2和H2O反应可生成H2O2，现请你设计一个简单的实验证明Na2O2和足量H2O充分反应后的溶液中有H2O2存在。（只要求列出实验所用的试剂及观察到的现象）试剂： 。
现象： 。
答案：（1）b反应放出热量；（2）① 加水后，将带火星的木条置于导管口p处，发现木条复燃。② 将导管q置于水槽中。再打开分液漏斗的开关，发现q处有气泡放出。（3）MnO2；迅速放出使带火星的木条复燃的气体。
解析：利用每种物质的特性结合来解题。

[例6] 用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取，甲、乙、丙三个同学制备的途径分别是：
甲：
乙：
丙：
若要得到等量的，则 （ ）
A. 三者消耗原料相同 B. 甲消耗原料最少
C. 乙消耗原料最少 D. 丙消耗原料最少
答案：D
解析：考虑丙变化的两个过程都有铝元素的参与。

[例7] 某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：

据此回答下列问题：
（1）I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是 。
（2）根据上述框图反应关系，写出下列B、C、D、E所含物质的化学式：
固体B ；沉淀C ；沉淀D ；溶液E 。
（3）写出①、②、③、④四个反应的离子方程式：
① ；② ；
③ ；④ 。
答案：（1）过滤；（2）Al2O3；Al2O3和Fe2O3；Fe2O3；K2SO4和（NH4）2SO4。（3）①Al2O3＋2OH－＝2AlO2－+H2O；②Al3+＋3NH3·H2O＝↓＋NH4+；③ AlO2－+H++H2O＝↓；④2Al2O3＋3H2O
解析：从离子的角度考虑物质的反应和铝元素两性的特点。

[例8] A，B，C，D，E五种物质可按图6－4所示发生转变（反应条件已略去）。

（1）若A在通常情况下是固体，则A，B，C，D，E化学式分别为：A______；B______；C______；D______；E______。
（2）若A在通常情况下是气体，则A，B，C，D，E化学式分别为：A______；B______；C______；D______；E______。
答案：S；H2S；SO2；SO3；H2SO4（2）N2；NH3；NO；NO2；HNO3
解析：从反应比较局限的物质入手，本题从铜能发生的反应入手。

【模拟试题】（答题时间：60分钟）
1. 在下表中，欲用一种试剂Z来检验盐溶液中的离子X，在同时有离子Y存在时，此检验仍可以判别的是（ ）
选项
试剂Z
离子X
离子Y
A
BaCl2
SO42－
CO32－
B
AgNO3
Cl－
CO32－
C
Na2SO4
Ba2+
Mg2+
D

SO42－
Cl－
2. 下面是用98%的浓H2SO4（ρ=1.84g/cm3）配制成0.5mol/L的稀H2SO4 400mL的操作，请按要求填空：
（1）所需浓H2SO4的体积为 。
（2）如果实验室有15mL、20mL、50mL量筒，应选用 mL量筒最好。量取时发现量筒不干净，用水洗净后直接量取，所配溶液浓度将_________ （偏高、偏低、无影响）。
（3）将量取的浓H2SO4沿器皿内壁慢慢注入盛有约100mL水的 里，并不断搅拌，目的是 。
（4）将 的上述溶液沿 注入 中，并用50mL蒸馏水洗涤烧杯2～3次，洗涤液要 中，并摇匀。
（5）加水至距刻度 外，改用 加水，使溶液的凹液面正好跟刻度相平。
3. 在配制0.1mol/L的硫酸溶液时，下列操作对所配溶液浓度造成的后果，请用“偏高”“偏低”“无影响”表示：
（1）未洗涤稀释过浓硫酸的小烧杯
（2）使用经蒸馏水洗涤后未干燥的小烧杯稀释浓硫酸
（3）将刚稀释过的硫酸立即倒入容量瓶中
（4）加水时不慎超过了刻度线，又将超出部分用吸管吸出
（5）配溶液用的容量瓶用蒸馏水洗涤后未经干燥
（6）定容时俯视刻度
（7）倒转容量瓶摇匀后，液面降至刻度线下，再加水至刻度
4. 贴有A、B、C、D标签的四瓶无色溶液，已知它们是碳酸钠、硫酸钠、硫酸和硝酸钡。根据下列实验现象，回答下列问题：

（1）写出各瓶试剂中溶质的化学式：
A 、B 、C 、D
（2）写出各步反应的离子方程式：
① ；② ；③ ；④
5. 现有一包固体粉末，其中可能含有CaCO3、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、CuSO4。进行如下实验：① 溶于水得无色溶液；② 向溶液中加BaCl2溶液生成白色沉淀，再加盐酸时沉淀消失。据上述实验现象推断：（1）一定不存在的物质是______________；（2）一定存在的物质是____________；（3）可能存在的物质是_____________；（4）对于可能存在的物质应如何进一步检验?（写出简要步骤和有关的离子方程式）。
6. 在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气反应的实验”。请回答该实验中的问题。

（1）写出该反应的化学方程式 ；
（2）实验前必须对整套装置进行的操作是___________；
（3）圆底烧瓶中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是 ；
（4）干燥管中盛装的物质可以是 ，作用是 ；
（5）试管中收集到的气体是 ，如果要在A处玻璃管口处点燃该气体，则必须对该气体进行____，这一操作的目的是
7. 某研究性学习小组用如下图所示的装置进行Na2O2和H2O反应的实验。

（1）可以验证有氧气生成的实验方法是： 。
（2）将导管q放入水中，反应过程中导管口有气泡冒出，说明： 。
（3）往试管中加水至固体完全溶解且不再有气泡生成后，取出试管，往试管中滴入实验室常用无色指示剂试液A，可观察到溶液变红，后红色褪去，则该指示剂为 。
小组同学经查阅资料后得知红色褪去的原因有二：
一是NaOH溶液的浓度过大；二是反应过程中可生成H2O2，H2O2氧化漂白了酚酞试液。为了排除前者因素影响，可采取的方法是： 。
（4）为进一步探究H2O2是否能够氧化指示剂试液，某同学向3mL30% H2O2的溶液中滴入2滴品红指示剂，充分振荡并放置约3min，溶液红色无明显改变。后加入少量0.5mol/LNaOH的溶液后，可看到产生许多小气泡，且溶液红色可迅速褪去。该现象表明： ，产生气泡的反应方程式为 。
8. 用下图的实验装置可以进行钠跟水的反应实验，并可收集、检验生成的气体，Na的密度为0.97g·cm－3，煤油的密度为0.87 g·cm－3，请回答下列问题：

（1）液体物质添加完毕后，关闭活栓，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞，反应开始前钠的位置在________处（填a、b、c）；
（2）反应后，钠在煤油层和水层界面之间上下跳动，反应平缓连续进行，试说明产生上述现象的原因：___________________。
（3）写出Na跟水反应的离子方程式_____________。
（4）装置中的漏斗在反应过程中的主要作用是________；
（5）本实验除能使反应平缓连续进行、收集并检验气体外，还有一个优点是_______。这是因为______________。
9. 某研究性学习小组研究“金属钠与水反应的实验装置改进”，设计出如下图所示的装
置，目的是做钠与水反应的实验并验证：① 钠的某些物理性质；② 钠与水反应的产物。

（1）要达到实验目的，还缺少的玻璃仪器有__________。
（2）如何进行操作，才能使钠与水开始反应__________。
（3）在广口瓶中可能观察到的实验现象是____________。
10. 请你设计至少两种方法除去细小的铁颗粒中混有的细小的铝颗粒。（简要说明）
11. 以铜、硝酸、硝酸银、水、空气为原料，可用多种方法制取硝酸铜。
（1）列举4种方法，用化学方程式表示？
（2）从环境保护和经济效益角度考虑，制取大量的硝酸铜最宜采用以上哪种方法，并说明原因。
12. 如下图所示， 两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同，打开活塞，使NO与O2充分反应，最终容器内混合气体密度比原来（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定

【试题答案】
1. CD
2.（1）13.6mL（2）15；偏低（3）烧杯；混合均匀，使热量迅速扩散（4）冷却至室温；玻璃棒；500mL容量瓶；注入容量瓶（5）1～2cm；胶头滴管
3. ① 偏低 ② 无影响 ③ 偏高 ④ 偏低 ⑤ 无影响 ⑥ 偏高 ⑦ 偏低
4. A. H2SO4 B. C. Na2SO4 D. Na2CO3 ① 2H+ + CO32－＝H2O + CO2↑② Ba2++ SO42－= BaSO4↓ ③ Ba2++ CO32－= BaCO3↓ ④ Ba2++ SO42－ = BaSO4↓
5. CaCO3、Na2SO4、CuSO4；Na2CO3；NaCl；取无色溶液少量于试管中，滴加足量稀HNO3，待气泡放尽后，加AgNO3试剂，看是否产生白色沉淀。若有，则含有NaCl，反之则无。
CO32－＋2H+====CO2↑＋H2O； Ag+＋Cl－====AgCl↓
6.（1）3Fe＋4H2O（g） Fe3O4+4H2（2）检验装置的气密性（3）为（硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应）实验提供（持续不断的）水蒸气（4）碱石灰（或其它固体干燥剂）；干燥反应产生的H2（5）H2；验纯；防止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸。
7.（1）将带火星的木条靠近导管I处，木条复燃（2）该反应放热（3）酚酞试液；从试管中取出少许溶液加水稀释，再滴入A指示剂，红色不能褪去（4）说明H2O2本身并不能氧化漂白指示剂，但在碱性条件下可迅速将指示剂氧化；2H2O22H2O+O2↑
8.（1）a（2）当Na跟水反应剧烈时，H2气流将Na托入煤油层，反应停止。随着H2气流减少，Na沉到煤油层和水层的界面，反应又进行（3）2Na+2H2O==2Na++2OH－+H2↑（4）防止水溢出（5）安全；此反应在隔绝空气下进行
9.（1）小试管、酒精灯（2）将细铁丝往上拉使钠块掉下或往下插入溶液中（3）钠浮于水面上并熔化成闪亮小球，小球在水面上来回游动并嘶嘶作响，越来越小至最后消失，溶液变为红色。
10. 方法一：可以使用NaOH溶液洗涤混合物，铁与NaOH溶液不发生反应，而Al可溶于NaOH溶液。2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，经过滤、洗涤可以得到铁。
方法二：可以使用磁铁将混合物中的铁吸引出来而留下杂质铝。
方法三：向混合物中加FeCl2溶液，Al与FeCl2反应：2A1＋3FeCl23Fe＋2AlCl3，用水洗涤并干燥。
11.（1）① Cu + 4HNO3（浓）═ + 2NO2↑+ 2H2O
② 3Cu + 8HNO3（浓）═ 3+ 2NO↑+ 4H2O
③ Cu + 2AgNO3（浓）═ + 2Ag
④ 2Cu + O2═ 2CuO；CuO + 2HNO3 ═ + H2O
（2）对于上述反应 ③ 需要用昂贵的AgNO3，从经济角度考虑比较不合适。而对①、②、④ 进行比较，若用于制取1mol Cu(NO3)2，而消耗HNO3的物质的量分别为4mol、 8/3mol 、2mol，且①、②反应中会产生NO、NO2污染环境。故采用④较适宜。
12. C

【试题解析】
1. 检验的方法都是产生沉淀来检验，要考虑在有离子Y存在时，如果也产生沉淀，就会产生影响。
2. 注意：题中虽然让配制400mL溶液，但因容量瓶的规格只有500mL的，所以计算所用浓硫酸体积时，应该计算500mL溶液所用的浓硫酸，配成溶液，再从配好的溶液中取出100mL，即为400mL。
3. 考虑在配制溶液过程中，溶质未完全转移到容量瓶中，就会造成浓度偏低，容量瓶中加水没有固定的体积数，只要加到刻度线即可，所以事先仪器不干燥没影响，其他仰视俯视问题和初中的量筒使用是同一个原则。
4. A+D产生气体，说明两种物质为硫酸或碳酸钠，又因为B既能和A反应，又能和D反应，所以只能是硝酸钡。
5. 注意“无色溶液”包含两个条件：物质都可溶，并且溶液无颜色。
6. 了解实验的目的是制备水蒸气，再用水蒸气和铁的氧化物反应的实验操作过程和安全操作注意事项是本题解题的关键。
7. 考虑双氧水和过氧化钠中的过氧根离子相同，应有类似的性质，所以也会反应产生氧气。
8. 要考虑钠的性质：密度、和水反应、和煤油不反应，以及煤油和水分层后，钠在氢气的推动下的反复跳动。
9. 要考虑，钠和水反应的生成物不只有氢氧化钠，还有氢气，所以将导出的气体用试管收集验纯，才能证明是氢气。
10. 实验问题考虑多种方法解题。
11. 判断制备方法的方法是从操作简便、安全，价格便宜，节约原料，无污染几个方面判断。
12. 容器没变，意味着气体最终的体积不变，密闭容器中反应，根据质量守恒定律，质量不变，而密度等于质量除密度，所以密度不变。

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