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專題3.27 假設(shè)猜想型實(shí)驗(yàn)探究評(píng)價(jià)題 假設(shè)猜想型實(shí)驗(yàn)探究評(píng)價(jià)題是近幾年高考的熱點(diǎn)題型，這類問題一般以物質(zhì)制備或反應(yīng)后物質(zhì)的為基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行假設(shè)探究，這類試題我們將其拆分為三部分，制備過程，以反應(yīng)過程為主；假設(shè)過程基于反應(yīng)的原理（質(zhì)量守恒、氧化還原等）進(jìn)行；最后性質(zhì)探究（本質(zhì)為物質(zhì)的檢驗(yàn)）。這類問題綜合考查元素及化合物性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)的檢驗(yàn)等相關(guān)知識(shí)，綜合性強(qiáng)，難度較大。 【點(diǎn)睛】 根據(jù)本題對(duì)空白實(shí)驗(yàn)的信息可知編號(hào)為4的實(shí)驗(yàn)應(yīng)加入的樣品和輔助試劑，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無關(guān)變量的影響是相等的，這樣通過空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，排除無關(guān)變量的影響，則可認(rèn)定為是來自實(shí)驗(yàn)變量的效果，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有說服力；易錯(cuò)點(diǎn)為計(jì)算液態(tài)奶的含氮量時(shí)鹽酸體積應(yīng)為第1次和第3次滴定的平均值減去xml（不含奶時(shí)消耗鹽酸的體積為xml），第2次的測(cè)定結(jié)果誤差較大，應(yīng)舍棄。 【例2】I．常溫常壓下，一氧化二氯（Cl2O）為棕黃色氣體。沸點(diǎn)為3.8℃，當(dāng)溫度高于42℃時(shí)，分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并與水反應(yīng)生成HClO。將氯氣和空氣（不參與反應(yīng)）按照體積比1：3混合后，通入含水量為8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的碳酸鈉中制備Cl2O，并用水吸收Cl2O（不含Cl2）制備次氯酸溶液。 （1）儀器a的名稱是 ________________。 （2）上述裝置合理的連接順序?yàn)?___ →___ →___ → C →___ →（填裝置下方的大寫字母）。 （3）反應(yīng)過程中裝置B需要放在冷水中，其目的是________________________________。 （4）裝置C的作用 __________________________________。 （5）制備Cl2O的化學(xué)方程式____________________________________________。 （6）此方法相對(duì)于用氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液的優(yōu)點(diǎn)主要為_________________。 II．（7）探究NO與Na2O2反應(yīng)的產(chǎn)物。 假設(shè)1：產(chǎn)物只有NaNO2； 假設(shè)2：__________； 假設(shè)3：產(chǎn)物為NaNO3和NaNO2的混合物。 為驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物，該小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取反應(yīng)后的固體3.50 g，用煮沸并冷卻后的蒸餾水配成100.00 mL溶液，取10.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.200 0 molL-1KMnO4溶液(硫酸酸化)滴定，共消耗KMnO4溶液10 mL。滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________，反應(yīng)產(chǎn)物中NaNO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________(保留四位有效數(shù)字)。 【答案】三頸燒瓶 A D B E 防止反應(yīng)放熱后溫度過高導(dǎo)致Cl2O分解 除去Cl2O中的Cl2 2Cl2 + Na2CO3=Cl2O + 2NaCl + CO2或2Cl2 + Na2CO3 + H2O =Cl2O + 2NaCl +H2 CO3或2Cl2 + Na2CO3 + H2O =Cl2O + 2NaCl +NaHCO3 制得的次氯酸溶液純度較高（濃度較大） 產(chǎn)物只有NaNO3 2MnO4—+5NO2—+6H+=5NO3—+2Mn2++3H2O 98.57% 【解析】 【分析】 I．根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，要將Cl2和空氣混合通入含Na2CO3溶液中制備Cl2O ，應(yīng)先用裝置A制備Cl2，再通過裝置D除去混合氣體中的HCl氣體，同時(shí)混入空氣，將混合氣體通入裝置B，在裝置B中發(fā)生制備Cl2O 的反應(yīng)；然后將制取的Cl2O氣體先通入裝置C，以除去Cl2雜質(zhì)氣體，最后通過裝置E制取次氯酸溶液。 II．由化合價(jià)變化可知，NO與Na2O2反應(yīng)可能生成NaNO2或NaNO3或NaNO3和NaNO2的混合物；NaNO2中N元素為+3價(jià)，能被酸性KMnO4溶液氧化為NaNO3，根據(jù)方程式和題給數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)產(chǎn)物中NaNO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 【詳解】 I．（1）儀器a的名稱是三頸燒瓶，故答案為：三頸燒瓶； （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，要將Cl2和空氣混合通入含Na2CO3溶液中制備Cl2O ，應(yīng)先用裝置A制備Cl2，再通過裝置D除去混合氣體中的HCl氣體，同時(shí)混入空氣，將混合氣體通入裝置B，在裝置B中發(fā)生制備Cl2O 的反應(yīng)；然后將制取的Cl2O氣體先通入裝置C，以除去Cl2雜質(zhì)氣體，最后通過裝置E制取次氯酸溶液，故裝置的連接順序?yàn)锳、D、B、C、E，故答案為：A；D；B；E； （3）已知Cl2O 在42℃以上會(huì)分解生成Cl2和O2，因此反應(yīng)過程中，裝置B需放在冷水中，防止反應(yīng)放熱后溫度過高導(dǎo)致Cl2O分解，故答案為：防止反應(yīng)放熱后溫度過高導(dǎo)致 Cl2O 分解； （4）氯氣屬于非極性分子，易溶于非極性的有機(jī)溶劑四氯化碳，所以裝置 C 的作用是除去 Cl2O 中的Cl2，故答案為：除去 Cl2O 中的 Cl2； 在教材中的實(shí)驗(yàn)有一些存在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或裝置過于復(fù)雜，且對(duì)環(huán)境不利等情況，我們可以通過對(duì)反應(yīng)裝置的探究來改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使其達(dá)到理想的狀態(tài)。 （4）與實(shí)際問題有關(guān)的探究點(diǎn) 化學(xué)問題或現(xiàn)象在我們身邊無處不在，諸如實(shí)際生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥、環(huán)境污染等都或多或少存在一些需要通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解決的問題。因此，可以從中發(fā)掘這些問題或現(xiàn)象作為背景來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際問題的解決中體驗(yàn)科學(xué)探究。 （5）與綠色實(shí)驗(yàn)有關(guān)的探究點(diǎn) 與綠色實(shí)驗(yàn)有關(guān)的探究點(diǎn)，是一個(gè)綜合性的問題，可以包括反應(yīng)物、產(chǎn)物、實(shí)驗(yàn)裝置等的探究。這些探究點(diǎn)的選擇是出于實(shí)驗(yàn)綠色化呼聲的需要，也是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中較為重視的一項(xiàng)內(nèi)容。綠色實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)設(shè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的重要手段。 這類試題一般解題方法如下 解決這類問題需要明確科學(xué)探究的一般步驟，即“提出問題→猜想假設(shè)→科學(xué)探究→得出結(jié)論”四個(gè)步驟，后面三步是作答的關(guān)鍵 明確此類問題的設(shè)問特點(diǎn) 分步分析解題流程 此類題目一般是根據(jù)題中給出假設(shè)猜測(cè)另外幾種可能情況，常常是推測(cè)混合物中物質(zhì)的存在情況（或反應(yīng)物的剩余情況），如果是兩種物質(zhì)的話A、B，即假設(shè)A，假設(shè)B、假設(shè)A和B，三種情況 猜想 假設(shè) 提出猜想要有科學(xué)依據(jù)，猜想與假設(shè)必須合理、周密，不能憑空亂猜。要依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律，聯(lián)系試題提供的資料信息，圍繞問題展開 理解題意4步驟 科學(xué) 探究 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。（1）要針對(duì)猜想與假設(shè)，分析有有關(guān)離子或物質(zhì)的性質(zhì)差異，將實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)細(xì)化為對(duì)某種物質(zhì)或微粒檢驗(yàn)。（2）先考慮各物質(zhì)或微粒單獨(dú)存在時(shí)常規(guī)的檢驗(yàn)方法，再思考在試題所設(shè)定的特殊環(huán)境下，是否存在干擾因素，如何排除干擾？（3）制訂一個(gè)能排除干擾的合適實(shí)驗(yàn)方案 得到 結(jié)論 解題時(shí)要關(guān)注科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性，關(guān)注檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)時(shí)的特殊反應(yīng)環(huán)境。 1．硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可看成是一個(gè)S原子取代了Na2SO4中的一個(gè)O原子而形成。某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組運(yùn)用類比學(xué)習(xí)的思想，通過實(shí)驗(yàn)探究Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)。 （提出問題）Na2S2O3是否與Na2SO4相似具備下列性質(zhì)呢？ 猜想①：_______________________________________________________； 猜想②：溶液呈中性，且不與酸反應(yīng)； 猜想③：無還原性，不能被氧化劑氧化。 （實(shí)驗(yàn)探究）基于上述猜想②③，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 現(xiàn)象解釋(用離子方程式表示) 猜想② ________________ 溶液pH＝8 __________________ 向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液 ________________ S2O32—＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O 猜想③ 向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液 氯水顏色變淺 ________________ （實(shí)驗(yàn)結(jié)論）Na2S2O3能與酸反應(yīng)，具有還原性，與Na2SO4的化學(xué)性質(zhì)不相似。 （問題討論） (1)甲同學(xué)向探究“猜想③”反應(yīng)后的溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，并據(jù)此認(rèn)為氯水可將Na2S2O3氧化。你認(rèn)為該方案是否正確并說明理由__________________________。 (2)請(qǐng)重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，證明Na2S2O3被氯水氧化。該實(shí)驗(yàn)方案是_______________________。 【答案】與BaCl2溶液反應(yīng)有沉淀生成 用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，點(diǎn)滴到pH試紙的中央，將試紙呈現(xiàn)的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照 S2O32—＋H2OHS2O＋OH－ 有淡黃色沉淀和無色刺激性氣味氣體產(chǎn)生 S2O32—＋4Cl2＋5H2O=2SO42—＋8Cl－＋10H＋ 不正確，因氯水過量，氯水中同樣含有Cl－ 取少量反應(yīng)后的溶液，向其中滴入氯化鋇溶液，若觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，則說明Na2S2O3能被氯水氧化 【解析】 【分析】 【詳解】 Na2SO4能與BaCl2溶液反應(yīng)有硫酸鋇沉淀生成，所以猜想①：Na2S2O3與BaCl2溶液反應(yīng)有沉淀生成；猜想②是測(cè)定Na2S2O3溶液的酸堿性，方法是用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，點(diǎn)到pH試紙的中央，將試紙呈現(xiàn)的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照；Na2S2O3溶液呈堿性的原因是Na2S2O3水解，水解方程式是S2O32—＋H2OHS2O3-＋OH－；在Na2S2O3溶液中加入硫酸，由方程式可知生成S和SO2，所以現(xiàn)象是有淡黃色沉淀和無色刺激性氣味氣體產(chǎn)生。猜想③中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只有氯水顏色變淺，說明氯氣把Na2S2O3氧化成SO42—，反應(yīng)離子方程式是S2O32—＋4Cl2＋5H2O=2SO42—＋8Cl－＋10H＋。(1) 氯水過量，氯水中同樣含有Cl－，所以向探究“猜想③”反應(yīng)后的溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，不能認(rèn)為氯水可將Na2S2O3氧化。(2)取少量反應(yīng)后的溶液，向其中滴入氯化鋇溶液，若觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，則說明Na2S2O3能被氯水氧化為SO42—。 3．已知SO2可以用Fe(NO3)3溶液吸收,某學(xué)習(xí)小組按如圖裝置展開探究: 取一定量的銅片于三頸燒瓶中,通入一段時(shí)間N2后再加入足量的濃硫酸,加熱;裝置A中有白霧(硫酸酸霧)生成,裝置B中產(chǎn)生白色沉淀。 回答下列問題: (1)裝置A中用于添加濃硫酸的儀器名稱為_______;檢查圖中連通裝置A、B氣密性的方法是___。 (2)加入濃硫酸之前先通入N2一段時(shí)間,其目的是___________;排除裝置A中白霧影響,可在裝置A、B間增加洗氣瓶C,則C中盛放的試劑是____________;若用NaOH溶液處理尾氣,則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________。 (3)經(jīng)過討論,該小組對(duì)裝置B中產(chǎn)生沉淀的原因,提出下列假設(shè)(不考慮各因素的疊加): 假設(shè)1:裝置A中白霧進(jìn)入裝置B中參與了反應(yīng) 假設(shè)2:______________ 假設(shè)3:Fe(NO3)3溶液顯酸性,在此酸性條件下NO3-能氧化SO2 (4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)3,寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)步驟(簡(jiǎn)述操作過程) 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 ①測(cè)1.0 molL-1 Fe(NO3)3溶液的pH ② ____________________ ③ ____________________ ④ ___________________ ____________________ 【答案】分液漏斗關(guān)閉彈簧夾1和彈簧夾2,打開分液漏斗上方塞子及下方活塞,向三頸燒瓶中加水至水不再流下,分液漏斗中有水且一段時(shí)間內(nèi)液面不下降,則氣密性良好,否則不好排出空氣飽和NaHSO3溶液SO2+2OH-=SO32-+H2OSO2被Fe3+氧化為SO42-取與Fe(NO3)3溶液中c(NO3-)相同的適量Ba(NO3)2溶液滴入試管中向試管中滴加少許稀硝酸,調(diào)節(jié)pH與①相同向試管中通入適量SO2氣體若有白色沉淀生成,則假設(shè)3成立;反之,假設(shè)3不成立 【解析】 【詳解】 (3)裝置B中生成的白色沉淀為BaSO4，所以溶液中生成了SO42-，結(jié)合假設(shè)1和假設(shè)3以及不考慮各因素的疊加,可推知假設(shè)2為SO2被Fe3+氧化為SO42-，與溶液中的Ba2+結(jié)合生成BaSO4。 (4)選用溶液顯中性的Ba(NO3)2溶液，調(diào)節(jié)pH至酸性，再通入SO2即可驗(yàn)證假設(shè)3是否成立，具體過程為①取與Fe(NO3)3溶液中c(NO3-)相同的適量Ba(NO3)2溶液滴入試管中； ②向試管中滴加少許稀硝酸,調(diào)節(jié)pH與①相同；③向試管中通入適量SO2氣體；結(jié)論若有白色沉淀生成,則假設(shè)3成立;反之,假設(shè)3不成立。 4．某學(xué)習(xí)小組探究稀HNO3、濃HNO3與銅的反應(yīng)。 裝置（尾氣處理裝置略） 現(xiàn)象 Ⅰ中開始無明顯現(xiàn)象，漸有小氣泡生成，越來越劇烈，液面上方出現(xiàn)淺紅棕色氣體，溶液呈藍(lán)色。 Ⅱ中反應(yīng)劇烈，迅速生成大量紅棕色氣體，溶液呈綠色。 (1)試管Ⅰ中Cu與稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。 (2)Ⅱ中反應(yīng)的速率比Ⅰ中的快，原因是________。 (3)針對(duì)Ⅱ中溶液呈綠色的原因，提出假設(shè)： 假設(shè)1：Cu2+的濃度較大所致； 假設(shè)2：溶解了生成的NO2。 探究如下：?、蛑芯G色溶液，分為兩等份。 ①取一份于如圖所示裝置中，_______(填“操作”和“現(xiàn)象”)，證實(shí)Ⅱ中溶解了NO2。 ②向另一份溶液加入_____（填化學(xué)試劑），溶液變?yōu)樗{(lán)色。證實(shí)假設(shè)1不成立，假設(shè)2成立。 (4)對(duì)于稀HNO3與銅生成NO、濃HNO3與銅生成NO2的原因，提出兩種解釋： 解釋1．HNO3濃度越稀，溶液中NO3-的數(shù)目越少，被還原時(shí)，每個(gè)NO3-從還原劑處獲得較多電子的機(jī)會(huì)_____（填“增多”或“減少”），因此被還原為更低價(jià)態(tài)。 解釋2．推測(cè)下列平衡導(dǎo)致了產(chǎn)物的不同，并通過如下實(shí)驗(yàn)證實(shí)了推測(cè)的合理性。 3NO2+H2O=2HNO3+NO ①B中盛放的試劑是________。 ②C中盛放Cu(NO3)2和_________。 ③該小組證實(shí)推測(cè)的合理性所依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________。 【答案】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 硝酸濃度大 向上拉動(dòng)活塞a，試管內(nèi)液面上方出現(xiàn)紅棕色氣體 Cu(OH)2(或CuO等) 增多 水 濃硝酸 C中溶液變綠 【解析】 【分析】 (一)Cu與硝酸反應(yīng)，濃度不同，反應(yīng)速率不同；稀硝酸反應(yīng)后溶液呈藍(lán)色，濃硝酸反應(yīng)后溶液呈現(xiàn)綠色；若是由于NO2溶解所致，可通過減少NO2的含量，觀察溶液顏色進(jìn)行判斷或通過增大溶液中Cu2+濃度，觀察溶液顏色是否發(fā)生變化，判斷導(dǎo)致原因是Cu2+濃度大小還是NO2的溶解； ②結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素可知，60s后Al與置換出的Cu在酸性條件下形成原電池或反應(yīng)放熱，溫度升高速率加快均能使反應(yīng)加快；故答案為：Al與置換出的Cu在酸性條件下形成原電池（或反應(yīng)放熱，溫度升高導(dǎo)致速率加快）； （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，如果存在SO42-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在一定的抑制作用，則同樣有Cl-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在促進(jìn)作用的可能；故答案為：Cl-對(duì)Al與Cu2+的置換反應(yīng)存在促進(jìn)作用；