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MnO2和浓盐酸制备Cb时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。（Dirt完成SO?与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH=.（2）反应C12+Na2SO3+2NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2。中的还原剂为。（3）吸收尾气一-段时间后，吸收液（强碱性）屮肯定存在CL、OW和SO/。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的贡他阴离了（不考虑空气的CO?的影响）。•••%1提出合理假设假设1：只存在SOsH假

2、设2：既不存在SO3?-也不存在CIO-；假设3：。%1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：3moL-L',H2SO4>lmoL・L“NaOH、O.OlmobL-1KMnO4s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-L'1H2SO4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SO2的NaOH溶液再与Cl2反应，这里需要对溶液的成分冇清晰的认识，在与Cb反应前，溶

3、液中先发生的反应是SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,所以溶液的溶质可认为是较少的NazSOs和人量的NaOH。再向其屮通入Cb题目给出了一个反应C12+Na2SO3+2NaOH==2NaCI+Na2SO4+H2O（反应I）,但Cb本身也可与NaOH发生反应Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O（反应II）,考虑到NnClO仍然会氧化Na2SO3,所以可以认为先发生反应I,若NQ2SO3消耗完，剩余的6再发生反应II。当我们关注CI2、Na2SO3>NaOH这三种物质的量的时候，就很容易分析出这

4、么几种可能：①6很少，只发生了反应I且NazSCh未消耗完，溶液的溶质为NaOH、NaCl、Na2SO4xNa2SO3；②Cb适量，只发牛了反应【且NazSCh恰好消耗完，溶液的溶质为NaOH、NaCkNa2SO4;③CH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Cb消耗完，故溶液的溶质为NaOH、NaCkNa2SO4sNaClOo第（3）小题，提出合理假设时要依据探究目的“该吸收液屮可能存在的其他阴离子”,所以假设的对象就只是SOF和CIO且经过分析不会出现两者共存的情

5、况。实验设计笫一步中已将溶液酸化，可认为要检验的対象是H2SO3或HClOoH2SO3的检验可以考虑利用英还原性（溶液中并无其他还原性离了干扰），可选用KMnO4溶液作试剂;HC1O的检验可以考虑利用其氧化性（溶液屮并无具他氧化性离子干扰），可选卅淀粉・KI溶液作试剂；HC1O的检验还可以考虑利用其漂口性，题目小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：（l）Na2SO3+H2O⑵Na2SO3⑶①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

6、滴0.01molL-1KMnO4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滴紫色石蕊溶液。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⑵，则假设2成立。【拓展】

7、（一）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、Al、Cu、铁的氧化物与酸溶液的反应，Fe置换Cu的反应，A1与碱溶液的反应，Fe*与KSCN溶液的反应，十、SO】?一与硝酸、KMnO4溶液的反应，SO2、Cb与NaOH溶液的反应，C1CT氧化「的反应，HC1O漂白紫色石蕊的反应。以上述例题为例，涉及的SOs2'和C1CT的检验方法并没冇在教材中明确提出述而且能使KMnO4溶液褪色的物质不只是SO32-,能使淀粉一KI溶液变蓝或使石蕊溶液褪色的也不只是HC10。从物质检验角度看

8、，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检验，而是常见无机物的性质在貝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；然后是各个局部方