高三化学实验与科学探究(专家讲座)

利用SO32-还原性检验
② 对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：i．被Al(OH)3所吸附；
ii．存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验，证实了假设ii成立。
a．将对比实验方案补充完整。
步骤二： （按上图形式呈现）。 b．假设ii成立的实验证据是 。
证据的获取 定性与定量
（4）根据实验，亚硫酸盐的性质有 。盐溶液间反应的多样性与
常用的检验试剂 盐酸、NaOH溶液、澄清石灰水、Ba(OH)2溶液； AgNO3（Ag+）、BaCl2（Ba2+）； 硫氰化钾、铁氰化钾、Br2水、KMnO4（酸性）、品 红溶液、pH试纸、石蕊（红、紫、蓝）、酚酞
2、基于物质性质预测反应
物质性质类别：
①从酸碱性的角度
酸性粒子：H+、酸性氧化物、弱碱阳离子（例如NH4+、Fe3+）、X2 碱性粒子：OH-、碱性氧化物、弱酸根（例如CO32-）、NH3 中性离子：强酸根、强碱阳离子
Ⅰ：
。
（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含 SO24 ，含有 Cu+、Cu2和SO32
已知： ① 用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是 。 ② 通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2+和 SO32
I2去哪了？
a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是 。 b．证实沉淀中含有Cu2+和 SO32 的理由是 。
利用极值分析为依据
有关。
启示
实验探究的内容与形式
① 对物质性质的研究 ② 对反应研究的研究 ③ 对物质组成的研究
基础：元素及化合物知识应用
结构 组成
条件
规律
性质
反应
结果
表达
实验事实
基于“三大反应”应用
本质：证据获取和证据论证
如何突破实验题
基于元 素的实 际生产
以元素 为核心
基于物 质转化 的控制
某小组同学进行实验研究FeCl3溶液和Na2S溶液的反应。 【实验一】 已知：FeS、Fe2S3均为黑色固体，均能溶于盐酸。 H2S气体有臭鸡蛋气味。
同学们对黑色沉淀的成分提出两种假设： ⅰ．Fe3+与S2−反应直 接生成沉淀Fe2S3。ⅱ．Fe3+被S2−还原，生成沉淀FeS和S。
甲同学进行如下实验：
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定 NO3 的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH＝2.5
pH＝4.5
NO3 的去除率
约10 %
约3 %
1小时pH
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接近中性 接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3去除率和铁的最终物
质形态不同的原因： 。
比较研究
28．（16分） 以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐 溶液间反应的多样性。
操作
现象
取少量FeS固体，加入 固体溶解，有臭鸡蛋气味气体生成 稀盐酸
取少量Fe2S3固体，加 固体溶解，出现淡黄色浑浊，有臭鸡蛋
入稀盐酸
气味气体生成
实验
滴管
试剂 试管
现象
0.2 mol L 饱和Ag2SO4溶液
Na2SO3 溶液
0.2 mol L CuSO4溶液
0.1 mol LAl2(SO4)3溶液
Ⅰ．产生白色沉淀
II．溶液变绿，继续滴加 产生棕黄色沉淀
Ⅲ．开始无明显变化，继 续滴加产生白色沉淀
（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象
初始pH
NO3 的去除率 24小时pH
pH＝2.5 接近100 % 接近中性
pH＝4.5 ＜ 50 % 接近中性
铁的最终物质形 态
pH＝4.5时， NO3-的去除率低。其原因是 。
图形、列表及数据呈现实验事实（证据）
初始pH的不同，使铁的最终物质形态不同 （性质不同），最终NO3-去除率的不同
（3）实验发现：在初始pH＝4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定
SO42-哪来的？
① 棕色黄沉淀变白色沉淀是有Cu2+的直接证据； ② 淀粉不变蓝是有SO32-的间接证据，要说明理由；
（3）已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无 SO24，
该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
① 推测沉淀中含有亚硫酸根和 。
基于研究物质的实验探究
经典高考题启示
2016年26．（13分）用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（ NO3 ）已成 为环境修复研究的热点之一。 （1）Fe还原水体中的 NO3反应原理如右图所示。
① 作负极的物质是 。 ② 正极的电极反应式是 。
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定 NO3 的去除率和pH，结果如下：
量的Fe2+可以明显提高 NO3的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设：
Ⅰ．Fe2 直接还原NO3 ； Ⅱ．Fe2 破坏FeO(OH)氧化层。
%
100
去除率/
50
① 做对比实验，结果如右图所示。可得到的结论是 。
3
NO
O Fe2+ Fe Fe+Fe2+ pH=4.5(其他条件相同)
② 同位素示踪法证实 Fe2 能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程 式，解释加入 Fe2 提高 NO3 去除率的原因： 。
反应规律
（1）、沉淀反应规律：溶解性强变溶解性弱
（2）、酸碱反应规律： “酸”遇“碱”变“碱” “碱”遇“酸”变“酸” 遇水“形”变“性”不变
（3）、氧化还原反应规律：
氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物 强氧化剂+强还原剂→易反应 强 + 弱 → 较易反应 弱 + 弱 → 难反应
实验实证
——通过物质的检验和必要的实验方法 实证：具有什么性质？反应了吗？生成什么？ 例如：研究FeCl3溶液与Na2S溶液的反应
②从溶解性角度
可溶性离子：Na+、K+、NH4+、NO3难溶性离子：弱酸根、弱碱阳离子和Ba2+、Ca2+ 部分难溶性离子：SO42-、Cl-
③从氧化还原性的角度分
常见的强氧化剂 Cl2、 NO3-、ClO-、Fe3+的氧化性(有条件)
常见的还原剂： SO2、 SO32-、Fe2+的还原性(有条件)
基于元 素性质 的实验
分析实验题的基础 1、实验技能和方法基础：
分离、提纯、除杂、检验、制备及操作
以物质的检验最为基础
物质的检验
常见物质检验 阴离子：SO42-、Cl-、Br-、I-、CO32阳离子：Na+、K+、Al3+、Fe3+、Fe2+、NH4+ 分子：CO2、SO2、NH3、Cl2、Br2、I2、NO