王季常

一個科學(xué)的實驗探究通常包括提出問題，作出假設(shè)，設(shè)計實驗，實施實驗、提出問題得出結(jié)論、評價與反思。近年來全國各地高考最?？疾榕c區(qū)分學(xué)生綜合素質(zhì)常用的題型。要從高考題中體會命題指導(dǎo)思想和學(xué)科能力要求；化學(xué)學(xué)科提出的三大學(xué)科能力應(yīng)貫穿在整個高三復(fù)習(xí)訓(xùn)練過程中，要研究三大學(xué)科能力在試卷中的考查方式。

教材中的探究性實驗主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，在設(shè)計時一定要遵守以下幾項基本原則：（1）科學(xué)性原則：探究性實驗的科學(xué)性非常強(qiáng)，實驗原理、實驗操作程序和方法與化學(xué)理論知識、科學(xué)的 實驗研究方法必相一致。在整個探究過程中， 要著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法，觀察和記錄實驗的方法，以提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，這也正是增設(shè)探究性實驗的宗旨。（2）創(chuàng)造性原則：教師所設(shè)計的探究性實驗應(yīng)有一定的新穎性、先進(jìn)性和實驗性，要充分體現(xiàn)出創(chuàng)造性原則運(yùn)用創(chuàng)造性思維獨(dú)立的去認(rèn)識新知識，符合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，由易到難，循序漸進(jìn)。（3）可行性原則：課題內(nèi)容主要是書本知識的升華，通常也應(yīng)與日常生活、生產(chǎn)實踐和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，但不能超越學(xué)生的年齡特征和知識范圍，即設(shè)計實驗必須切實可行，使學(xué)生能夠順利的完成探究任務(wù)。既不低估也不高估學(xué)生的水平。（4）安全性原則：探究性實驗一般難度較大，學(xué)生經(jīng)驗不足，應(yīng)盡量避免使用有毒藥品和具有一定危險性的實驗操作。（5）趣味性原則：實驗內(nèi)容除課本外，也應(yīng)該選用有關(guān)日常生活、環(huán)境、軍事、能源、生產(chǎn)等實際中的問題，通過探究來解決與人類自身緊密聯(lián)系的問題，從而有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣，發(fā)展學(xué)生的特長，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機(jī)，增長他們對新知識的探求。

基于此，探究性實驗主要包括以下幾個方面：（1）對反應(yīng)原理的探究（2）對反應(yīng)條件的探究；（3）對反應(yīng)途徑的探究；（4）對實驗結(jié)果的探究；（5）對計算結(jié)果的探究；（6）對化學(xué)理論的探究；（7）對貼近生產(chǎn)、生活的問題探究。

1. 對反應(yīng)原理的探究。

對反應(yīng)原理的探究：主要包括氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、中和滴定反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)、有機(jī)反應(yīng)等。造成學(xué)生得分差距的主要原因有：學(xué)生儲備的知識能否與概念、原理相互激活；能否在新情境下合理調(diào)用事實、概念、原理；常規(guī)的解題思路能否熟練運(yùn)用。

【例1】設(shè)計實驗比較Cl2和Br2的氧化性，操作與現(xiàn)象是：取少量新制氯水于試管中，

。

【解析】是對氧化還原反應(yīng)原理進(jìn)行的探究。氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸為弱酸部分電離，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO—。比較Cl2和Br2的氧化性，可以利用置換反應(yīng)。所以其具體操作是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaBr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色。

【答案】取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaBr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色。

【例2】固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復(fù)雜。某學(xué)習(xí)小組以Mg（NO3）2為研究對象，擬通過實驗探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想：

甲：Mg（NO3）2、NO2、O2 乙：MgO、NO2、O2

丙：Mg3N2、O2 ?。篗gO、NO2、N2

（1）實驗前，小組成員經(jīng)討論認(rèn)定猜想丁不成立，理由是_____________。

【解析】（1）Mg（NO3）2分解過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)（元素化合價既升高也降低），而丁組中，只有降低的N元素，而沒有升高的元素，不符合氧化還原反應(yīng)發(fā)生的原理；

在限定試劑與儀器設(shè)計簡單實驗時，首先要對實驗?zāi)康暮头磻?yīng)原理有清晰認(rèn)識，結(jié)合反應(yīng)原理展開設(shè)計。

【答案】（1）不符合氧化還原反應(yīng)原理（或其它合理答案）

【例3】現(xiàn)有酚酞試液、石蕊試液、0.1mol/L氨水、35%鹽酸、0.1mol/L鹽酸、氫氧化鈣固體和蒸餾水，請應(yīng)用化學(xué)平衡知識設(shè)計一個實驗（只限于選用上述試劑），證明氨水為弱堿，簡述方法。

【解析】是考查對弱電解質(zhì)的電離平衡的原理的理解。弱電解質(zhì)的電離平衡存在，使得溶液中存在弱電解質(zhì)的分子和電離產(chǎn)生的離子。因此可通過與同濃度同體積的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿反應(yīng)后溶液是否顯示酸堿性來判斷。

【答案】取0.1mol/L的氨水和0.1 mol/L的鹽酸等體積混合并振蕩，再滴入紫色石蕊試液，顯紅色，證明氨水是弱堿

【例4】根據(jù)實驗室中測定硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的實驗，填寫下列空白。

（1）從下列儀器選出所需儀器（用標(biāo)號字母填寫）

A. 托盤天平（帶砝碼） B. 研缽 C. 試管夾 D. 酒精燈

E. 蒸發(fā)皿 F. 玻璃棒 G. 坩堝 H. 干燥器 I. 石棉網(wǎng) J. 三腳器

除上述儀器外，還需要的儀器是_____________

（2）從下列分析中選出該學(xué)生產(chǎn)生實驗誤差的原因可能是（填寫字母）

A. 加熱前稱量時容器未完全干燥

B. 最后兩次加熱后的質(zhì)量相差較大

C. 加熱后容器未放人干燥器中冷卻

D. 加熱過程中有少量濺失

【解析】該題是典型的學(xué)生實驗題，包括實驗原理，儀器選用，根據(jù)實驗操作分析誤差原因三個方面的要求，具有代表性和綜合性。解答此題的關(guān)鍵是懂得實驗原理。

【答案】（1）A、B、D、F、G、H、J，坩堝鉗、泥三角、藥匙。

（2）AD

2. 對反應(yīng)條件的探究。

對反應(yīng)條件的探究主要包括無機(jī)與有機(jī)的各種反應(yīng)條件，教材中比較典型的是淀粉水解在酸性、中性與堿性條件下的水解探究。由于很多化學(xué)反應(yīng)都需要一定的反應(yīng)反件，因此對反應(yīng)條件的探究往往在高考題中有所呈現(xiàn)。例如“影響反應(yīng)速率的因素“實驗中注意幾個實驗中哪些量需要保持不變以及如何控制變量；”影響化學(xué)平衡移動的因素“實驗中分析改變條件時主要作用于平衡反應(yīng)中的哪個量從而導(dǎo)致平衡移動等都是教材中比較經(jīng)典的對反應(yīng)條件影響實驗結(jié)果的實驗。

【例5】某學(xué)生設(shè)計了三個實驗方案，水解淀粉并檢驗水解情況。

（1）方案甲：

淀粉液水解液中和液溶液變藍(lán)。

結(jié)論：淀粉完全沒有水解。

（2）方案乙：

淀粉液水解液無銀鏡現(xiàn)象。

結(jié)論：淀粉完全沒有水解。

（3）方案丙：

淀粉液水解液中和液有銀鏡現(xiàn)象。

結(jié)論：淀粉已經(jīng)水解。

根據(jù)上述操作、現(xiàn)象，請判斷結(jié)論是否正確？簡要說明理由。__________________。

【解析】淀粉水解后產(chǎn)物是葡萄糖。部分水解與完全水解的差別是溶液中是否還剩余淀粉。因此可利用淀粉和葡萄糖的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行判別。

【答案】（1）結(jié)論不正確。因為淀粉有可能部分水解，未水解的淀粉遇碘水也會變藍(lán)色。

（2）結(jié)論不正確。因為淀粉水解后的溶液呈酸性，而酸性條件下銀氨溶液不能存在，也不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。

（3）結(jié)論正確。因為淀粉水解反應(yīng)生成了葡萄糖，而在堿性條件下葡萄糖能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)。

3. 對反應(yīng)途徑的探究。

對反應(yīng)途徑的探究：主要是基于對反應(yīng)原理的理解中可能出現(xiàn)不同的反應(yīng)途徑進(jìn)行探究，通常原理的探究緊密聯(lián)系。

【例6】已知Ag2HPO4和Ag3PO4均為黃色沉淀（Ag2HPO4顏色略淺）。現(xiàn)將0.02mol·L-1AgNO3溶液與0.01mol·L-1K2HPO4溶液等體積混合，產(chǎn)生黃色沉淀，試設(shè)計一個最為簡便的實驗方法，用以證明生成物是Ag2HPO4還是Ag3PO4。實驗所用的試劑有：NaOH溶液、氨水、鹽酸、硝酸和pH試紙。（不得選用其他試劑）

【解析】因為Ag2HPO4和Ag3PO4的顏色彼此相近，故不能用生成物Ag2HPO4或Ag3PO4在反應(yīng)過程中顏色變化來判斷。換個角度來思考，在反應(yīng)中：

①K2HPO4+2AgNO3= Ag2HPO4↓+2KNO3

②K2HPO4+3AgNO3= Ag3PO4↓+2KNO3+HNO3

若生成物是Ag2HPO4，則溶液呈中性；若生成物是Ag3PO4，則溶液呈酸性。

【答案】取少量等體積的K2HPO4和AgNO3溶液反應(yīng)，用pH試紙檢驗，溶液呈中性，則沉淀為Ag2HPO4；若溶液呈酸性，則沉淀為Ag3PO4。

【例7】某學(xué)生將混有銅粉的氯化鐵晶體（FeCl3·6H2O）提純，以得到純凈的氯化鐵晶體，他提出了下列實驗步驟：a. 把樣品溶解；b. 過濾除去銅粉；c. 蒸干溶液即到氯化鐵晶體。

（1）以上實驗步驟是否可行？____，其原因是什么？（寫出有關(guān)的化學(xué)方程式）____。

（2）請擬出合理的實驗方案（只寫簡單步驟）：①____、②____、③____、④____、⑤____、⑥____。

【答案】（1）不可行；樣品加水后發(fā)生反應(yīng)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，過濾不能除去Cu，濾液中含有FeCl2、CuCl2。蒸干濾液時發(fā)生反應(yīng)FeCl3+3H2O=Fe（OH）3+3HCl↑，因此得不到純FeCl3晶體。

（2）① 溶解 ② 加過量鐵粉 ③ 過濾 ④ 向溶液中通足量Cl2 ⑤ 加少量鹽酸 ⑥ 蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶

【例8】分別設(shè)計化學(xué)實驗，用最佳方法證明明礬溶于水時發(fā)生的下列變化：

供選用的藥品和儀器：明礬溶液、甲基橙試液、石蕊試液、酚酞試液、pH試紙、氫氧化鈉溶液、酒精燈、半透膜、電泳儀、聚光束儀。

（1）證明明礬發(fā)生了水解反應(yīng) 。

（2）證明其水解反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng) 。

（3）證明生成了膠體溶液_________________________。

【解析】本題解決的途徑是需要了解明礬的性質(zhì)：是一種復(fù)鹽，易溶于水，且溶解后溶液中有K+、Al3+、SO42-。同時，對Al3+在溶液中可發(fā)生水解反應(yīng)且能形成膠體溶液等有了解才能設(shè)計要應(yīng)實驗。

【答案】（1）用pH試紙測試明礬溶液，pH<7，證明明礬水解呈酸性。

（2）加熱上述明礬溶液，再用pH試紙測試，pH減少，則水解吸熱。

（3）利用丁達(dá)爾現(xiàn)象檢驗。

4. 對實驗結(jié)果的探究。

實驗結(jié)束后，需要對實驗記錄的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，從而科學(xué)分析得出最終結(jié)論。高考題通過考查實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析綜合，得出相應(yīng)結(jié)論”，是最符合高考化學(xué)科考查的能力的要求的（接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力和分析問題和解決（解答）化學(xué)問題的能力）。

【例9】為了探究AgNO3的氧化性，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗。

將光亮的鐵絲伸入AgNO3溶液中，一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe的氧化產(chǎn)物，將溶液中的Ag+除盡后，進(jìn)行了如下實驗。可選用的試劑KSCN溶液、K3[Fe（CN）6]溶液、氯水。請完成下表：

【實驗結(jié)論】Fe的氧化產(chǎn)物為存在Fe2+和Fe3+

【解析】⑴Fe3+ 與SCN-絡(luò)合形成血紅色溶液

Fe2+ 與CN-絡(luò)合形成普魯士藍(lán)溶液

【答案】①變成血紅色 ②K3[Fe（CN）6] ③變成藍(lán)色

【例10】固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復(fù)雜。某學(xué)習(xí)小組以Mg（NO3）2為研究對象，擬通過實驗探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想：

甲：Mg（NO3）2、NO2、O2 乙：MgO、NO2、O2

丙：Mg3N2、O2 ?。篗gO、NO2、N2

查閱資料得知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

針對甲、乙、丙猜想，設(shè)計如圖1所示的實驗裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）：

（1）實驗過程

①取器連接后，放人固體試劑之前，關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管（A），觀察到E 中有氣泡連續(xù)放出，表明________

② 稱取Mg（NO3）2固體3 . 79 g置于A中，加熱前通人N2以驅(qū)盡裝置內(nèi)的空氣，其目的是________；關(guān)閉K，用酒精燈加熱時，正確操作是先________然后固定在管中固體部位下加熱。

③ 觀察到A 中有紅棕色氣體出現(xiàn)，C、D 中未見明顯變化。

④ 待樣品完全分解，A 裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質(zhì)量為1 . 0g。

⑤ 取少量剩余固體于試管中，加人適量水，未見明顯現(xiàn)象。

（2）實驗結(jié)果分析討論。

① 根據(jù)實驗現(xiàn)象和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認(rèn)猜想_______是正確的。

② 根據(jù)D 中無明顯現(xiàn)象，一位同學(xué)認(rèn)為不能確認(rèn)分解產(chǎn)物中有O2，因為若有O2，D中將發(fā)生氧化還原反應(yīng)：_____________________（填寫化學(xué)方程式），溶液顏色會退去；小組討論認(rèn)定分解產(chǎn)物中有O2存在，未檢側(cè)到的原因是_____________________。

③ 小組討論后達(dá)成的共識是上述實驗設(shè)計仍不完善，需改進(jìn)裝置進(jìn)一步研究。

【解析】（1）①此裝置比較復(fù)雜，又是檢驗氣體，所以實驗之前必須檢驗裝置的氣密性。加熱試管A，如若E試管中持續(xù)出現(xiàn)氣泡，則說明氣密性良好。

②甲乙丙都有氧氣生成，而空氣中也存在氧氣，所以必須把空氣中的氧氣除去，以防帶來干擾。

③玻璃管（盛有固體）在加熱前都要預(yù)熱，預(yù)熱的方法：移動酒精燈對玻璃管進(jìn)行加熱。

（2）①紅棕色氣體是NO2，另外還應(yīng)有金屬氧化物MgO，所以乙的推論是正確的；

②D中盛放的溶液是Na2SO3溶液，Na2SO3具有還原性，能被氧氣氧化生成Na2SO4，反應(yīng)的方程式為2 Na2SO3+O2= 2Na2SO4。

【答案】（1）①裝置氣密性良好

②避免對產(chǎn)物O2的檢驗產(chǎn)生干擾（或其它合理答案）

移動酒精燈預(yù)熱硬質(zhì)玻璃管

（2） ①乙

②2Na2SO3 + O2 =2Na2SO4

O2在通過裝置B時已參與反應(yīng)（或其它合理答案）

5. 對計算結(jié)果的探究。

由于涉及到化學(xué)計算，是高考對學(xué)生利用實驗數(shù)據(jù)考查學(xué)生對原理的理解與計算能力的高低，通常用于區(qū)分學(xué)生的綜合水平高低不可獲缺的一種重要題型。解決這些題目的背后包含：如何在陌生的信息面前，通過觀察、歸納信息特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)并與學(xué)知識之間建立聯(lián)系？是否具備較強(qiáng)的數(shù)學(xué)工具轉(zhuǎn)換能力，確保化學(xué)知識層面弄明白了以后，能夠算出正確答案？

【例11】BaCl2·xH2O中結(jié)晶水?dāng)?shù)目可通過重量法來確定：

①稱取1.222g樣品，置于小燒杯中，加入適量稀鹽酸，加熱溶解，邊攪拌邊滴加稀硫酸到沉淀完全，靜置；

②過濾并洗滌沉淀；

③將盛有沉淀的濾紙包烘干并中溫灼燒；轉(zhuǎn)入高溫爐中，反復(fù)灼燒到恒重，稱得沉淀質(zhì)量為1.165g。

回答下列問題（有刪節(jié)）：

（1）在操作②中，需要先后用稀硫酸和 洗滌沉淀；檢驗沉淀中氯離子是否洗凈的方法是 。

（2）計算BaCl2·xH2O中的x= （要求寫出計算過程）。

（3）操作③中，如果空氣不充足和溫度過高，可能會有部分沉淀被濾紙中的碳還原為BaS，這使x的測定結(jié)果 （填“偏低”、“偏高”或“不變”）。

【解析】（1）若沉淀洗滌后洗滌液中不含Cl-則已經(jīng)洗凈，這是沉淀洗滌的常用方法；（2）計算氯化鋇和水的物質(zhì)的量比，即求出x；（3）題中已經(jīng)表明硫酸鋇被還原為BaS，則沉淀質(zhì)量減小，相對水的質(zhì)量比提高，x數(shù)據(jù)將偏高。

【答案】（1）蒸餾水 取水洗液于試管中，加入稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，若無白色渾濁出現(xiàn)，則表明Cl-已經(jīng)冼凈。

（2）樣品中BaCl2的物質(zhì)的量為：

n（BaCI2）==5.000×10-3mol

質(zhì)量m（BaCI2）=5.000×10-3mol×208g/mol=1.040g

n（H2O） ∶ n（BaCI2）= ∶ （5.000×10-3mol）=2.02≈2

（3）偏高

【例12】實驗室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學(xué)原理相通。石灰-石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法。

石灰-石膏法的吸收反應(yīng)為SO2+Ca（OH）2→CaSO3↓+H2O。吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應(yīng)為2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。其流程如圖2：

堿法的吸收反應(yīng)為SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。堿法的特點(diǎn)是氫氧化鈉堿性強(qiáng)、吸收快、效率高。其流程如圖3：

（1）石灰-石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學(xué)原理相同之處是_________。和堿法相比，石灰-石膏法的優(yōu)點(diǎn)是_________，缺點(diǎn)是_________。

（2）在石灰-石膏法和堿法的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個改進(jìn)的、能實現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案（用流程圖表示）。

【解析】本題以二氧化硫煙氣處理為情景考查裝置選擇、計算、成本核算、方案設(shè)計及分析問題解決問題的能力。

用硫酸和亞硫酸納反應(yīng)制取二氧化硫利用固液不加熱制取氣體裝置，因此，選ae

H2SO2+Na2SO2=Na2SO2+SO2+H2O

126g 22.4L

m 3.36L

m=18.9g，

設(shè)含40%的亞硫酸鈉的樣品質(zhì)量為100g，則生成硫酸鈉的質(zhì)量為45.1g，則這時亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（100-40）/100-40+45.1=57.1%，則至少需稱取該亞硫酸鈉18.9/57.1%=33.1g。由于石灰的堿性比氫氧化鈉弱，吸收SO2的速率慢、效率低，但吸收成本比氫氧化鈉低的多。

【答案】

（1）酸性氧化與堿的反應(yīng)。成本低；吸收慢，效率低。

（2）

6. 對化學(xué)理論的探究。

主要包括元素周期律、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡原理（電離平衡、水解平衡、難溶電解質(zhì)的溶解平衡等），與化學(xué)反應(yīng)原理（本專題的第1點(diǎn)）可歸結(jié)為同一類。高考題在化學(xué)反應(yīng)原理與化學(xué)理論的考查是非常充分的。一輪復(fù)習(xí)的過程中，對于反應(yīng)原理版塊要從回歸最基礎(chǔ)的東西開始，合理解剖原理版塊考核要求的能力，分階段去突破，切忌一步到位，同時多多體會全國卷與廣東卷的異同，復(fù)習(xí)中做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

【例13】能量之間可以相互轉(zhuǎn)化：點(diǎn)解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。

限選材料：ZnSO4（aq），F(xiàn)eSO4（aq），CuSO4（aq）；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。

（1）完成原電池的裝置示意圖（見圖5），并作相應(yīng)標(biāo)注。

要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。

（2）銅片為電極之一，CuSO4（aq）為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負(fù)極______。

（3）甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是______，其原因是____

【解析】本題主要考查化學(xué)實驗、元素化合物與化學(xué)反應(yīng)原理。由題給試劑，結(jié)合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池。由圖示所給電子移動方向可知左邊為負(fù)極（活潑金屬）、右邊為正極（不活潑金屬），則組裝的原電池可以如下：

由所給的電極材料可知，當(dāng)銅片做電極時，銅片一定是正極，則負(fù)極是活潑的金屬（失電子發(fā)生氧化反應(yīng)），反應(yīng)的現(xiàn)象是電極逐漸溶解。以Zn和Cu做電極為例，如果不用鹽橋則Zn與CuSO4反應(yīng)，置換出的Cu附著在Zn表面，阻礙了Zn與CuSO4的接觸，不能提供穩(wěn)定電流。（3）根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法，可知被保護(hù)的金屬作陰極，即Zn作為陽極。

【答案】（1）（裝置如右圖）

（2）電極逐漸溶解；

（3）甲；可以避免活潑金屬如Zn和CuSO4的接觸，從而提供穩(wěn)定電流

7. 對貼近生產(chǎn)、生活的問題探究

化學(xué)離不開生活，在高考題中將貼近生產(chǎn)、生活實際的探究更多是突出化學(xué)的應(yīng)用價值。

【例14】某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Ce3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe（SO4）4·24H2O]即可對該反應(yīng)堆起催化作用。

為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25°C下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，作對比實驗，完成以下實驗設(shè)計表（表中不要留空格）。

測得實驗①和②溶液中的Cr2O72-濃度隨時間變化關(guān)系如圖9所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為______________（填化學(xué)式）。

（3）實驗①和②的結(jié)果表明______________；實驗①中o～t1時間段反應(yīng)速率？自（Cr3+）=______________mol·L-1·min-1 （用代數(shù)式表示）。

（4）該課題組隊鐵明礬Al2Fe（SO4）4·24H2O中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe2+起催化作用；

假設(shè)二：__________；

假設(shè)三：__________ ；

............

（5）請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。

（除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4、Al2（SO4）3、Al2Fe（SO4）4·24H2O等。溶液中Cr2O72-的濃度可用儀器測定）

【解析】結(jié)合化學(xué)與生產(chǎn)、生活實際考察化學(xué)實驗探究基本能力和化學(xué)反應(yīng)基本原理。

該反應(yīng)為探究重鉻酸根與草酸反應(yīng)過程中的催化作用，該反應(yīng)為一比較熟悉的反應(yīng)，草酸被氧化后的產(chǎn)物為二氧化碳。

（3）考查了從圖像中獲取數(shù)據(jù)并分析的能力。圖像越陡，反應(yīng)速率越快

（4）對于假設(shè)可以從加入的物質(zhì)鐵明礬中獲取，故為Fe2+和Al3+，然后根據(jù)上面的過程，進(jìn)行對比實驗，即可以得到答案。

【答案】（2）CO2

（3）pH越大，反應(yīng)的速率越慢

（4）Al3+起催化作用；Fe2+和Al3+起催化作用

（5）取pH=5的廢水60ml，加入10ml草酸和30ml蒸餾水，滴加幾滴FeSO4，測定反應(yīng)所需時間

預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論：與②對比，如果速率明顯加快，故起催化作用的為Fe2+

[創(chuàng)新訓(xùn)練]

1. 滴定操作中，如果滴定前裝有K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡，而滴定結(jié)束后氣泡消失，則滴定結(jié)果將 （填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

2. 為測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層的厚度，將鍍鋅皮與足量鹽酸反應(yīng)，待產(chǎn)生的氣泡明顯減少時取出，洗滌，烘干，稱重。關(guān)于該實驗的操作對測定結(jié)果的影響判斷正確的是

A. 鐵皮未及時取出，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏小

B. 鐵皮未洗滌干凈，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏大

C. 烘干時間過長，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏小

D. 若把鹽酸換成硫酸，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏大

3. 某學(xué)生對SO2與漂粉精的反應(yīng)進(jìn)行實驗探究：

（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化學(xué)方程是___________。

（2）pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是___________。

（3）向水中持續(xù)通入SO2，未觀察到白霧。推測現(xiàn)象Ⅰ的白霧由HCl小液滴形成，進(jìn)行如下實驗：

a. 用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變化；

b. 用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧，產(chǎn)生白色沉淀。

① 實驗a目的是___________。

②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HC1，理由是 。

（4）現(xiàn)象Ⅱ中溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因：隨溶液酸性的增強(qiáng)，漂粉精的有效成分和C1-發(fā)生反應(yīng)。通過進(jìn)一步實驗確認(rèn)了這種可能性，其實驗方案是___________。

（5）將A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X

①向沉淀X中加入稀HC1，無明顯變化。取上層清液，加入BaC12溶液，產(chǎn)生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質(zhì)是___________。

②用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅲ中黃綠色褪去的原因：___________。

參考答案：

1. 偏大；由于氣泡占據(jù)一定的體積，會導(dǎo)致計算數(shù)據(jù)偏大。

2. C 解析：產(chǎn)生的氣泡明顯減少時，表明鋅反應(yīng)完，若這時鐵皮未及時取出，則鐵溶解，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏大，A錯誤；鐵皮未洗滌干凈（表面吸附雜質(zhì)），烘干時間過長（鐵被氧化），則剩余物的質(zhì)量偏大，導(dǎo)致測定結(jié)果偏小，B錯誤；C正確；D項對結(jié)果無影響，錯誤。

3.（1）；2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

（2）堿性、漂白性；

（3）①、檢驗白霧中是否Cl2，排除Cl2干擾；

②、白霧中含有SO2，SO2可以使酸化的AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀；

（4）向漂白精溶液中逐滴滴入硫酸，觀察溶液顏色是否變?yōu)辄S綠色；

（5）①CaSO4；

②Cl2+SO2+2H2O=4H++2Cl-+SO42-。

解析：

（1）Cl2和Ca（OH）2生成氯化鈣、次氯酸鈣與水；

（2）pH試紙先變藍(lán)（約為12），說明溶液呈堿性，后顏色褪去，說明具有漂白性；

（3）①反應(yīng)中生成Cl2，用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧中是否Cl2，排除Cl2干擾；

②白霧中含有SO2，可以被硝酸氧化為硫酸，故SO2可以使酸化的AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀；

（4）向漂白精溶液中逐滴滴入硫酸，觀察溶液顏色是否變?yōu)辄S綠色；

（5）①取上層清液，加入BaC12溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明SO2被氧化為SO42-，故沉淀X為CaSO4；②溶液呈黃綠色，有Cl2生成，Cl2與SO2反應(yīng)生成鹽酸與硫酸。

責(zé)任編輯 李平安