2011年高三化学专题复习：专题五：科学探究与实验设计

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1、专题五：科学探究与实验设计【例题】2010年广东卷33某科研小组用Mn02和浓盐酸制备C4时，利用刚吸收过少量S02的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。（1）请完成S02与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH=・（2）反应C12+Na2SO汁2NaOH=2NaCI+Na2S04+H20中的还原剂为。（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在CL、OFT和S0/。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的C02的影响）。•••①提出合理假设假设仁只存在so广；假设2：既不存在SOs"也不

2、存在CI0-；假设3：。②设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实••验试剂：3moLL_1H2S04t1moLL_1NaOHv0.01mol•L"1KMnO4v淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3moL•L1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中。步骤2：步骤3：【分析】题目的意思是用吸收了少量S02的NaOH溶液再与C12反应,这里需要对溶液的成分有清晰的认识，在与Ch反应前，溶液中先发生的反应是S02+2Na0H=Na2

3、SO3+H2O,所以溶液的溶质可认为是较少的NazSOs和大量的NaOHo再向其中通入Cl2,题目给出了一个反应C12+Na2S03+2Na0H==2NaCI+Na2S04+H20（反应I）,但C12本身也可与NaOH发生反应C12+2NaOH=NaCI+NaC10+H20（反应II）,考虑到NaCIO仍然会氧化Na2S03,所以可以认为先发生反应I,若NazSOs消耗完，剩余的CI2再发生反应II。当我们关注CI2、Na2SO3vNaOH这三种物质的量的时候，就很容易分析出这么几种可能:①CW很少，只发生了反应I且NazSOs

4、未消耗完，溶液的溶质为NaOH、NaCKNa2S04vNa2SO3；②C*适量，只发生了反应I且NazSOs恰好消耗完，溶液的溶质为NaOHvNaCI、Na2S04;③Cb较多，发生了反应I后还发生了反应II,但题目提示溶液仍然保持强碱性即NaOH不会被C5消耗完,故溶液的溶质为NaOH、NaCLNa2S04vNaClOo第(3〉小题，提出合理假设时要依据探究目的“该吸收液中可能存在的其他阴离子”,所以假设的对象就只是SO广和CIO'o且经过分析不会出现两者共存的情况。实验设计第一步中已将溶液酸化，可认为要检验的对象是H2SO3

5、或HCIO。H2SO3的检验可以考虑利用其还原性(溶液中并无其他还原性离子干扰)，可选用KMnO4溶液作试剂；HCIO的检验可以考虑利用其氧化性(溶液中并无其他氧化性离子干扰〉，可选用淀粉-KI溶液作试剂；HCIO的检验还可以考虑利用其漂白性，题目中提供了紫色石蕊溶液可用。由于两者的检验互不干扰，都是简单的试管实验，所以先检验谁都可以。答案：(1)Na2S03+H2O(2)Na2S03⑶①只存在CIO-②实验步骤预期现象和结论步骤2：向A试管中滴加1〜2滴0.01mol・L_1KMnO4溶液。⑴若溶液褪色，则假设1成立；⑵若溶液

6、不褪色，则假设2或3成立。步骤3：向B试管中滴加1〜2滴淀粉一KI溶液。⑴若溶液变蓝色，则假设3成立；⑵若溶液不变蓝色，结合步骤2中的⑵，则假设2成立。实验步骤预期现象和结论步骤2：向A试管中滴加1〜2滴0.01mol・L_,KMnO4溶液。⑴若溶液褪色，则假设1成立；⑵若溶液不褪色，则假设2或3成立。步骤3：向B试管中滴加1〜2滴紫色石為溶液。⑴若溶液先变红后褪色，则假设3成立；⑵若溶液变红后不褪色，结合步骤2中的(2),则假设2成立。【拓展】(-)试题考点的定位2007〜2010年实验探究题涉及的元素化合物知识载体有：Fe、

7、Al、Cu、铁的氧化物与酸溶液的反应，Fe置换Cu的反应，AI与碱溶液的反应，Fe'+与KSCN溶液的反应，FetSO广与硝酸、KMrKh溶液的反应,SO2、Cb与NaOH溶液的反应，CI(T氧化厂的反应，HCIO漂白紫色石薦的反应。以上述例题为例，涉及的S0广和CIO一的检验方法并没有在教材中明确提岀过，而且能使KMn(h溶液褪色的物质不只是S0广，能使淀粉一KI溶液变蓝或使石蕊溶液褪色的也不只是HCIO。从物质检验角度看，其中只有Fe'+与KSCN溶液的反应是严格的离子检验方法，所以这类试题的知识落点并不是一般意义上说的离子

8、检验，而是常见无机物的性质在具体情境下的灵活运用。但仅仅熟悉了物质的性质也不一定能答好，该题型还重点考查思维的逻辑性和严密性以及书面表达能力。解答此类试题时，首先要对科学合理的假设引起足够关注，这关系到整个探究的方向是否正确；其次是局部问题的解决方案；然后是各个