探究性化学实验专题复习课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
探究性化学实验专题（四）
高中化学
学 习 目 标
（1） 通过对高铁酸钾的制备和性质探究实验的分析， 提升运用化学
反应原理解读实际问题的能力， 会从复杂反应体系的存在成分以及物质 之间的相互作用的角度综合分析物质的性质。
（2） 通过对Na2 S溶液与KMnO4 溶液反应探究过程的分析， 体会条件
不同对物质性质的影响， 了解探究物质性质实验的核心思路和基本方
法， 掌握实验探究题的解题思路和注意事项， 提升科学、 准确、 规范答
题的能力。
高中化学
目的 例1.(2018北京T28)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料： K2FeO4 为紫色固体， 微溶于KOH溶液； 具有强氧化性， 在酸性
或中性溶液中快速产生O2， 在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
制取氯气 净化氯气 制备K2FeO4 尾气处理
装置
①A为氯气发生装置 。A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2＋)。
2KMnO4＋16HCl = 2MnCl2＋2KCl ＋ 5Cl2 ↑ +8H2O
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
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FeO42- 、OH- 、 ClO- 、Cl- 、K+
③C中得到紫色固体和溶液 。 C中Cl2 发生的反应有
3Cl2 + 2Fe(OH)3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O， 另外还
有 Cl2+ 2OH = Cl +ClO + H2O 。
高中化学
资料： K2FeO4 为紫色固体， 微溶于KOH溶液； 具有强氧化性， 在酸性
或中性溶液中快速产生O2， 在碱性溶液中较稳定。
高中化学
资料： K2FeO4 为紫色固体， 微溶于KOH溶液；
具有强氧化性， 在酸性或中性溶液中快速产生O2， 在碱性溶液
中较稳定。
如果FeO42 → Fe (Ⅲ) ，如何完成产生氧气的离子方程式？
4FeO42 + 10H2O = 4Fe(OH)3 (胶体) + 3O2 ↑ + 8OH-
4FeO42 + 20 H+ = 4Fe3+ + 3O2 ↑ + 10H2O
方案Ⅰ 取少量a， 滴加KSCN溶液至过量， 溶液呈红色
方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体， 再用KOH溶液将K2FeO4 溶出， 得 到紫色溶液b， 取少量b， 滴加盐酸， 有Cl2 产生
① 取C中紫色溶液， 加入稀硫酸， 产生黄绿色气体， 得溶液a， 经检验气
体中含有Cl2 。 为证明是否是K2FeO4 氧化了Cl－ 而产生Cl2， 设计以下方案：
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(2)探究K2FeO4 的性质
思考： 方案Ⅰ和Ⅱ能证明溶液a 中Cl2 的产生就是K2FeO4 氧化了Cl － 所致吗？
OH- 、K+
4 FeO42 + 20 H+ = 4 Fe3+ + 3O2 ↑ + 10H2O
K2FeO4 能将Cl－ 氧化产生Cl2
Cl + ClO + 2H+ = Cl2 ↑ + H2O
FeO42- 、OH- 、 ClO- 、Cl- 、K+
有Fe3+
O42-、
Fe
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(2)探究K2FeO4 的性质
①取C中紫色溶液， 加入稀硫酸， 产生黄绿色气体， 得溶液a， 经检验气体 中含有Cl2 。 为证明是否是K2FeO4 氧化了Cl－ 而产生Cl2， 设计以下方案：
方案Ⅰ
取少量a， 滴加KSCN溶液至过量， 溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体， 再用KOH溶液将K2FeO4 溶
出， 得到紫色溶液b， 取少量b， 滴加盐酸， 有Cl2 产生
Ⅰ . 由方案Ⅰ中溶液变红可知a 中含有 Fe3＋ 离子，但该离子的产生不能判断 一 定是K2FeO4 将Cl－ 氧化， 还可能由 产生(用方程式表示)。
Ⅱ . 方案Ⅱ可证明K2FeO4 氧化了Cl－ 。 用KOH溶液洗涤的目的是 。
排除ClO 的干扰
4FeO42 + 20 H+ = 4Fe3+ + 3O2 ↑ + 10H2O
(2)探究K2FeO4 的性质
②根据K2FeO4 的制备实验得出： 氧化性Cl2 > FeO42 (填“>” 或“<”)， 而方案Ⅱ实验表明， Cl2 和FeO42 的氧化性强弱关系相反， 原因是
_______ 。 溶液酸碱性不同
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体， 再用KOH溶液将K2FeO4 溶
出， 得到紫色溶液b， 取少量b， 滴加盐酸， 有Cl2 产生
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理由：FeO42 在过量酸的作用下会完全转化为Fe3+和O2， 所得溶液的浅 紫色 一 定是MnO4 的颜色。
方案： 向紫色溶液b中滴加足量稀H2 SO4， 观察溶液的紫色是快速褪去还
是显浅紫色。
(2)探究K2FeO4 的性质
③资料表明， 酸性溶液中的氧化性FeO42 > MnO4 , 验证实验如
下： 将溶液b滴入MnSO4 和足量H2 SO4 的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫 色， 该现象能否证明氧化性 FeO42 > MnO4 。 若能， 请说明理由； 若不
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体， 再用KOH溶液将K2FeO4 溶
出， 得 到紫色溶液b， 取少量b， 滴加盐酸， 有Cl2 产生
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FeO42-、 OH- K+
、
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经 验 总 结
（1）FeO42 在碱性条件下才相对稳定， 而在中性和酸性条件
下非常活泼， 因此制备高铁酸钾和完成高铁酸钾性质实验时， 要 关注溶液酸碱性环境的不同。
（2）在探究FeO42 的性质实验时， 一 定要关注体系的微粒组
成， 关注微粒间的相互影响， 提升综合分析问题的能力。
() 清
本题（ 2 ） 针对C中紫色溶液加稀硫酸产生氯气的探究过程：
① 产物中有Fe3+就能说明FeO42- 将Cl- 氧化了吗？
② FeO42- 能将Cl- 氧化就能说明FeO42-确实将Cl- 氧化了吗？ ？
③ 产物中有Fe3+,FeO42- 又具备氧化Cl- 的能力, 就能确定FeO42- 将Cl- 氧化了吗？
实验序号 Ⅰ
Ⅱ
实验过程 滴加10滴(约0.3 mL) 0. 1 mol/LNa2 S溶液 5 mL 0.01 mol/L 酸性 KMnO4 溶液(H2 SO4 酸 化至pH=0)
滴加10滴(约0.3 mL)
0.01 mol/L 酸性KMnO4 溶液(H2 SO4 酸化至pH=0)
5 mL 0. 1 mol/L
Na2 S溶液
实验现象 紫色变浅(pH<1)， 生成棕褐 色沉淀(MnO2)
溶液呈淡黄色(pH≈ 8)， 生成 浅粉色沉淀(MnS)
高中化学
例2． 某小组研究Na2 S溶液与KMnO4 溶液反应， 探究过程如下。
资料：ⅰ . MnO4-在强酸性条件下被还原为Mn2+ ，在近中性条件下被还MnO2。
ⅱ . 单质硫可溶于硫化钠溶液， 溶液呈淡黄色。
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例2． 某小组研究Na2 S溶液与KMnO4 溶液反应， 探究过程如下。
（ 1） 根据实验可知，Na2 S具有 还原 性。
（2） 甲同学预测实验I中S2– 被氧化成SO32-。
①根据实验现象， 乙同学认为甲的预测不合理， 理由是
②乙同学取实验I中少量溶液进行实验， 检测到有SO42- ， 得出S2– 被
氧化成SO42- 的结论， 丙同学否定了该结论， 理由是 。
因KMnO4 溶液是用H2SO4 酸化的， 故反应后溶液中有SO42- 不能证明是被氧化生成的。
溶液呈紫色， 说明酸性KMnO4 溶液过量， SO32- 能被其继续氧化。
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（2） 甲同学预测实验I中S2– 被氧化成SO32-。
①根据实验现象， 乙同学认为甲的预测不合理， 理由是 。
②乙同学取实验I中少量溶液进行实验， 检测到有SO42- ， 得出S2– 被氧
化成SO42- 的结论， 丙同学否定了该结论， 理由是 。
③同学们经讨论后， 设计了如下实验， 证实该条件下MnO4- 的确可以
将S2– 氧化成SO42- 。 0.01 mol/L KMnO4 溶液 a.右侧烧杯中的溶液是 （ H2 SO4 酸化至pH=0）
（填操作和现象）。
取左侧烧杯中的溶液， 用盐酸酸化后，
滴加BaCl2 溶液， 观察到有白色沉淀生成
b. 连通后电流计指针偏转， 一段时间后，
0 . 1 m o l / L
Na2S溶液
碳棒
碳棒
（3） 实验I的现象与资料i存在差异， 其原因是新生成的产物
（Mn2+） 与过量的反应物（ MnO4- ） 发生反应， 该反应的离子方程式是 2 MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O = 5MnO2 ↓ + 4H+
（4） 实验II的现象与资料也不完全相符， 丁同学猜想其原因与（3） 相似， 经验证猜想成立， 他的实验方案是
将实验I中生成的MnO2 分离洗涤后， 加入0. 1 mol/L Na2 S溶液， 观察到有浅粉色沉 淀， 且溶液呈淡黄色， 证明新生成的MnO2 与过量的S2- 反应， 故没得到MnO2 沉淀。
实验序号 Ⅰ
Ⅱ
实验过程 滴加10滴(约0.3 mL) 0. 1 mol/L Na2S溶液 5 mL 0.01 mol/L酸性KMnO4 溶 液(H2SO4 酸化至pH=0)
滴加10滴(约0.3 mL) 0.01 mol/L 酸 性KMnO4 溶液(H2SO4 酸化至pH=0)
5 mL 0. 1 mol/L Na2S溶液
实验现象 紫色变浅(pH<1)， 生成棕褐色沉淀(MnO2)
溶液呈淡黄色(pH≈ 8)， 生成浅粉色沉淀(MnS)
（5） 反思该实验， 反应物相同， 而现象不同， 体现了物质变化不仅与其
自身的性质有关， 还与 浓 度 、 用 量 、 溶液的酸碱性 因素有关。
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例2． 某小组研究Na2 S溶液与KMnO4 溶液反应， 探究过程如下。
实验序号 Ⅰ
Ⅱ
滴加10滴(约0.3mL)
滴加10滴(约0.3 mL) 0.01 mol/L酸性
实验过程 0. 1 mol/L Na2S溶液
KMnO4 溶液(H2SO4 酸化至pH=0)
5 mL 0.01 mol/L 酸性KMnO4
溶液(H2SO4 酸化至pH=0)
5 mL 0. 1 mol/L Na2S溶液
实验现象 紫色变浅(pH<1)， 生成棕褐色沉淀(MnO2)
溶液呈淡黄色(pH≈ 8)， 生成浅粉色沉淀(MnS)
（2 ） 甲同学预测实验I中S2– 被氧化成SO32-。
① 根据实验现象， 乙同学认为甲的预测不合理， 理由是 。
② 乙同学取实验I中少量溶液进行实验， 检测到有SO42- ， 得出S2– 被氧 化成SO42- 的结论， 丙同学否定了该结论， 理由是 。
高中化学
例2． 某小组研究Na2 S溶液与KMnO4 溶液反应， 探究过程如下。
资料：ⅰ. MnO4-在强酸性条件下被还原为Mn2+ ，在近中性条件下被还MnO2。 ⅱ. 单质硫可溶于硫化钠溶液， 溶液呈淡黄色。
发现问题
提出预测
分析预测
实验目的
实验现象
实验操作
（4 ） 实验II的现象与资料也不完全相符， 丁同学猜想其原因与（3 ） 相似， 经
验证猜想成立， 他的实验方案是 。
____________________
③同学们经讨论后， 设计了如下实验， 证实该条件下 MnO4- 的确可以将S2– 氧化成SO42- 。
a.右侧烧杯中的溶液是 。
b. 连通后电流计指针偏转， 一段时间后 ， 。
（3 ） 实验I的现象与资料i存在差异， 其原因是新生成的产物（Mn2+） 与过量
的反应物（ MnO4- ） 发生反应， 该反应的离子方程式是 。
（5） 反思该实验， 反应物相同， 而现象不同， 体现了物质变化不仅与其 性质有关， 还与 因素有关。
设计实验验证预测
实验结论
原理分析 实验取证
高中化学
_______________
高中化学
实验探究的一般思路
收集证据 获取结论
试剂用量 、 操作设计
变量控制 、排除干扰
出现异常、合理预测
及时改进、验证预测
设计实验 验证假设
发现问题 提出假设
结论
操作
目的
现象
高中化学
解答实验探究题的基本步骤
（1） 明确干什么—— 审清题干和设问， 明确实验目的
（2）信息有什么—— 明确物质的特性及题目所给信息
（3）原理是什么——根据实验目的和实验操作， 弄清实验的基本原理
（4） 问题问什么—— 细审试题设问 ，斟酌命题意图 ，确定答题方向 （5） 答案写什么——科学 、 规范 、严谨 、 有针对性的回答问题
谢谢同学们的收看！
祝同学们学业进步！
高中化学