专题五科学探究与试验设计.docVIP

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Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。 （1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH = ________________． （2）反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O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、OH和SO。 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CO2的影响）。 ①提出合理假设 假设1：只存在SO32-； 假设2：既不存在SO32-也不存在ClO；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-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、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3 moLL-1 H2SO4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有清晰的认识，在与Cl2反应前，溶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Na2SO3和大量的NaOH。再向其中通入Cl2，题目给出了一个反应Cl2+Na2SO3+2NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O（反应Ⅰ），但Cl2本身也可与NaOH发生反应Cl2+2NaOH==NaCl+ NaClO+H2O（反应Ⅱ），考虑到NaClO仍然会氧化Na2SO3，所以可以认为先发生反应Ⅰ，若Na2SO3消耗完，剩余的Cl2再发生反应Ⅱ。 当我们关注Cl2、Na2SO3、NaOH这三种物质的量的时候，就很容易分析出这么几种可能：①Cl2很少，只发生了反应Ⅰ且Na2SO3未消耗完，溶液的溶质为NaOH、NaCl、Na2SO4、Na2SO3；②Cl2适量，只发生了反应Ⅰ且Na2SO3恰好消耗完，溶液的溶质为NaOH、NaCl、Na2SO4；③Cl2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Cl2消耗完，故溶液的溶质为NaOH、NaCl、Na2SO4、NaClO。 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SO32－和ClO－。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或HClO。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；HClO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；HClO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： ⑴Na2SO3 ＋ H2ONa2SO3 ⑶①只存在ClO－ 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0.01 mol·L－1 KMnO4溶液。 若溶液，则假设1成立； 若溶液，则假设2或3成立 。 步骤3：向B试管中滴加1～2滴淀粉KI溶液。 若溶液变蓝色，则假设3成立； 若溶液不变蓝色，结合步骤2中的，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0.01 mol·L－1 KMnO4溶液。 若溶液，则假设1成立； 若溶液，则假设2或3成立 。 步骤3：向B试管中滴加1～2滴溶液。 若溶液色，则假设3成立； 若溶液结合步骤2中的，则假设2成立。 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，Al与碱溶液的反应，Fe3＋与KSCN溶液的反应，Fe2＋、SO32－与硝酸、KMnO4溶液的反应，SO2、Cl2与NaOH溶液的反应，ClO－氧化I－的反应，HClO漂白紫色石蕊的反应。涉及的KMnO4溶液淀粉KI溶液（1）NaClO和FeSO4均无剩余；（3分） 评分说明： ①意思相同即可得分。但只写“均无剩余”而无指明物质，扣2分。 ②答“NaClO和FeSO4可能均无剩余”得0分。 （2）Na＋、Fe3＋ （4分） 评分说明： ①漏写得2分。 ②多写H+、SO42－或Cl－合扣2分。 ③多写Fe2+或ClO－，得0分。 （3）（9分） 实验步骤 预期现象和结论 步骤2：向A试管中滴加1～2滴0.01 mo