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所属成套资源：高中化学人教版 (新课标)选修6 实验化学：学案
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高中化学课题二 身边化学问题的探究学案
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这是一份高中化学课题二 身边化学问题的探究学案，共7页。学案主要包含了含氯消毒液的性质，饮料中Vc含量的测定等内容，欢迎下载使用。
1．研究消毒液的灭菌作用
从培养箱中取出适量样品，在显微镜下观察样品中细菌的含量，然后在样品上滴加几滴含氯消毒液，再在显微镜下观察样品中细菌的含量，并比较滴加含氯消毒液前后样品中细菌的含量变化。
现象：滴加含氯消毒液前样品中细菌数目较多，滴加含氯消毒液后细菌数目大幅度减少。
结论：含氯消毒液具有良好的杀菌消毒效果。
2．探究消毒液的性质
3.实验注意事项
实验过程中注意消毒剂的安全使用，含氯消毒液一般具有强氧化性，与某些有机物混合可能发生爆炸，如84消毒液原液与酒精混合后，加少量的酸可能会爆炸燃烧；消毒液对人体和金属有较强的腐蚀性。调配或使用时应打开门窗，保持空气流通。由于含氯消毒液有一定的刺激性，最好佩戴口罩和手套进行操作。在动手实验前应充分进行实验方案的讨论与安全评价。在实验前充分预见实验中可能出现的问题，控制好试剂浓度与使用量。
二、饮料中Vc含量的测定
1．用I2标准液滴定饮料中Vc含量的测定应注意的问题
(1)饮料中Vc的含量在100～1 000 mg·L－1左右，滴定时，不必加水稀释，以防体积过大。
(2)使用0.05 ml·L－1的I2标准溶液，若浓度略大，消耗标准液少于10 mL，误差会较大，可将浓度降低为0.01 ml·L－1，使消耗的标准液体积大于10 mL，减少误差。
(3)实验选用黏度不太大的果汁。
(4)为防止Vc被氧化：应加入醋酸溶液使之呈酸性，操作速度要快。
2．测定Vc含量过程中的干扰因素及排除方法
知识点1 有关含氯消毒液的考查
【例题1】 某化学兴趣小组的同学买来一瓶“84”消毒液，请大家与他们一同来研究以下问题：
(1)此瓶“84”消毒液的说明书上这样写道：“本品为无色液体，呈碱性……”，请你推测它的有效成分________(填序号)。
A．Cl2 B．H2O2C．NaClO D．KMnO4
(2)该化学兴趣小组的同学在瓷碗中盛放20 mL的“84”消毒液，露置在阳光充足的室内，他们对“84”消毒液的消毒效果和组成成分的变化进行了研究。得出数据如下：
从数据图1和图2可得知“84”消毒液暴露在空气中半小时后，其主要溶质是________，用化学方程式表示其中变化的主要原因____________、______________、__________________。
(3)该化学兴趣小组的同学备选了酚酞试液对“84”消毒液的性质进行实验检验，请你帮助他们完成实验报告：
(4)该化学兴趣小组同学上网查询有关“84”消毒液的信息时，发现这样一则消息：有一家庭主妇把抗SARS用的“84”消毒液和清洁剂(呈酸性、含Cl－)都倒出一些混合在一起，进行洗刷厕所。过了一会儿，她就晕倒在房间里了。这几位同学感到迷惑不解。请你用离子方程式帮助他们解开这一悬念：______________________________________。
解释：“84”消毒液的有效成分是NaClO，从图中可以看出暴露在空气中半小时的“84”消毒液pH降低，消毒效果减弱，发生该变化的原因是：2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3,2HClO2HCl＋O2↑，2HCl＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaCl。“84”消毒液具有碱性和漂白性(氧化性)，可使酚酞先变红后褪色。(4)中发生反应的离子方程式为ClO－＋Cl－＋2H＋===H2O＋Cl2↑。
答案：(1)C
(2)氯化钠(或NaCl)
2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3 2HClO2HCl＋O2↑ 2HCl＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaCl
(3)
(4)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
知识点2 饮料的研究
【例题2】 维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是C6H8O6。人体缺乏维生素C易得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都含维生素C，如新鲜的橙汁中维生素C的含量在500 mg·L－1左右。
校课外活动小组测定了某品牌的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告。(请填写有关空白)
(1)测定目的：测定××牌软包装橙汁维生素C的含量
(2)测定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－
(3)实验用品及试剂：
①仪器和用品：(自选，略)
②试剂：指示剂________(填名称)、浓度为7.50×10－3 ml·L－1标准碘溶液、蒸馏水等。
(4)实验过程：
①洗涤仪器，检查滴定管是否漏水，润洗后装好标准碘溶液待用。
②打开橙汁包装，目测：颜色——橙黄色，澄清度——好。用________(填仪器名称)向锥形瓶中移入20.00 mL待测橙汁，滴入2滴指示剂。
③用左手控制滴定管的________(填部位)，右手摇动锥形瓶，眼睛注视__________，直到滴定终点。滴定至终点的现象是__________________。
(5)数据记录与处理：
(请在下面空白处设计数据记录和数据处理的表格，不必填数据)
解释：滴定时，反应是否完全是通过指示剂变色来表现的，因此必须选择合适的指示剂。根据实验原理可知，用淀粉溶液作指示剂(利用I2与淀粉作用变蓝的性质)。根据中和滴定实验，滴定前须装好标准液和待测液。题目要求量取20.00 mL的待测橙汁，根据量取精度要求和橙汁的性质(显酸性)，必须选用酸式滴定管或移液管。在滴定过程中，左手控制滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛密切注视锥形瓶中的溶液，观察溶液是否变色(这是滴定过程中相当关键的一环)。解答实验过程(3)时，必须搞清原理，是哪种溶液向哪种溶液中滴入，否则可能答反。正确的是：溶液蓝色不褪色，而不是蓝色褪去。必须注意的是：维生素C容易被空气中的氧气氧化，因此实验时不宜剧烈摇动锥形瓶，以尽量减少维生素C被氧化的可能。当锥形瓶中的溶液恰好由无色变为蓝色时，滴定终点出现。由于该实验为定量实验，为减少偶然误差，滴定实验必须重复两次以上，且在数据处理时，取两次或多次数据的平均值。在设计记录数据表格时，必须体现这样的要求。
答案：(3)②淀粉溶液 (4)②酸式滴定管或移液管
③活塞 锥形瓶中的溶液 溶液由无色突然变为蓝色，且半分钟不褪色
(5)
点拨：这是一道综合性很强的探究性实验试题。题目给定了实验目的、原理及过程，要求对实验用品、实验过程、数据处理以及问题讨论等方面进行分析、研究。解题时，必须善于把中和滴定原理、方法等知识迁移过来。
知识点3 定量分析方案设计
【例题3】 为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值)：
方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况)；
方案二：将eq \f(a,10) g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.020 00 ml·L－1的KMnO4酸性溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。
请回答下列问题：
(1)配平下面的化学方程式：
□KMnO4＋□FeSO4＋□H2SO4===□Fe2(SO4)3＋□MnSO4＋□K2SO4＋□H2O
(2)在滴定实验中不能选择______________式滴定管，理由是__________________。
(3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为____________和__________。(铁的相对原子质量以55.9计)
(4)若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。
①方案一________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________
___________________________________________________________；
②方案二________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________
__________________________________________________________。
解析：(1)利用氧化还原反应中的得失电子数相等，配平化学方程式。
(2)由于高锰酸钾酸性溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的乳胶管，因此不能选择碱式滴定管。
(3)根据方案一中的测量结果计算：
n(Fe)＝n(H2)＝eq \f(0.58 L,22.4 L·ml－1)
因此，m(Fe)＝eq \f(0.58,22.4) ml×55.9 g·ml－1≈1.45 g
故铁片中铁的质量分数为eq \f(1.45,a)。
根据方案二中的测定结果计算：
根据(1)中反应方程式可得关系式：
2KMnO4～10FeSO4～10Fe
n(Fe)＝5n(KMnO4)
＝5×0.020 00 ml·L－1×0.025 00 L
＝0.002 5 ml
铁片中铁的质量分数为：
eq \f(0.002 5 ml×55.9 g·ml－1,\f(a,10) g)≈eq \f(1.40,a)
答案：(1)2 10 8 5 2 1 8
(2)碱 KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀碱式滴定管的乳胶管
(3)eq \f(1.45,a) eq \f(1.40,a) (4)①不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的，但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确 ②不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3＋在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确
点拨：本题考查了对实验原理的理解以及数据处理能力。
实验操作
现象和解释
弱酸盐性质
石蕊试液
现象是溶液先变蓝后褪色
酚酞试液
现象是溶液先变红后褪色
测pH
约为10
稀硫酸＋品红溶液
比未加稀硫酸的品红溶液漂白效果强
FeCl3溶液
出现红褐色沉淀，离子方程式是3ClO－＋Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HClO
长时间露置在空气中并光照
溶液的pH变小
FeSO4/KSCN混合液
现象是溶液变为血红色
强氧化性
浓盐酸
出现黄绿色气体，离子方程式是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
淀粉KI溶液
现象是溶液呈蓝色
消毒性
配制未消毒样本和消毒样本，观察菌落种类和菌落数目
消毒样本菌落种类和菌落数目明显减少
干扰因素
误差
排除与预防
包装破损或打开后长期放置
偏低
购买时注意外包装，开启后尽快使用
稀释用的蒸馏水未加热煮沸
偏低
将蒸馏水加热煮沸
未用标准液润洗滴定管
偏高
使用标准液润洗滴定管2～3次
滴定时未加入醋酸
偏低
滴加几滴醋酸，使溶液呈弱酸性
滴定时剧烈摇动锥形瓶
偏低
滴定时轻轻摇动锥形瓶，使反应液混合均匀
滴定时未摇动锥形瓶
偏高
未滴定至溶液变为稳定的蓝色即读数
偏低
滴定至溶液变为稳定的蓝色后读数
滴定结束后，俯视读数
偏低
按照规范正确读数
滴定结束后，仰视读数
偏高
样品未完全转移至锥形瓶中
偏低
将样品完全转移至锥形瓶中，不使用黏度较大的饮料
实验操作
预期现象
结论
实验操作
预期现象
结论
取一干净试管，加入1～2 mL“84”消毒液，然后滴加几滴酚酞试液
先变红后褪色
“84”消毒液具有碱性和氧化性(或漂白性)
滴定次数
待测液体积
标准碘溶液的体积
滴定前V
滴定后V
实际体积V
平均值
1
2
3
1．研究消毒液的灭菌作用
从培养箱中取出适量样品，在显微镜下观察样品中细菌的含量，然后在样品上滴加几滴含氯消毒液，再在显微镜下观察样品中细菌的含量，并比较滴加含氯消毒液前后样品中细菌的含量变化。
现象：滴加含氯消毒液前样品中细菌数目较多，滴加含氯消毒液后细菌数目大幅度减少。
结论：含氯消毒液具有良好的杀菌消毒效果。
2．探究消毒液的性质
3.实验注意事项
实验过程中注意消毒剂的安全使用，含氯消毒液一般具有强氧化性，与某些有机物混合可能发生爆炸，如84消毒液原液与酒精混合后，加少量的酸可能会爆炸燃烧；消毒液对人体和金属有较强的腐蚀性。调配或使用时应打开门窗，保持空气流通。由于含氯消毒液有一定的刺激性，最好佩戴口罩和手套进行操作。在动手实验前应充分进行实验方案的讨论与安全评价。在实验前充分预见实验中可能出现的问题，控制好试剂浓度与使用量。
二、饮料中Vc含量的测定
1．用I2标准液滴定饮料中Vc含量的测定应注意的问题
(1)饮料中Vc的含量在100～1 000 mg·L－1左右，滴定时，不必加水稀释，以防体积过大。
(2)使用0.05 ml·L－1的I2标准溶液，若浓度略大，消耗标准液少于10 mL，误差会较大，可将浓度降低为0.01 ml·L－1，使消耗的标准液体积大于10 mL，减少误差。
(3)实验选用黏度不太大的果汁。
(4)为防止Vc被氧化：应加入醋酸溶液使之呈酸性，操作速度要快。
2．测定Vc含量过程中的干扰因素及排除方法
知识点1 有关含氯消毒液的考查
【例题1】 某化学兴趣小组的同学买来一瓶“84”消毒液，请大家与他们一同来研究以下问题：
(1)此瓶“84”消毒液的说明书上这样写道：“本品为无色液体，呈碱性……”，请你推测它的有效成分________(填序号)。
A．Cl2 B．H2O2C．NaClO D．KMnO4
(2)该化学兴趣小组的同学在瓷碗中盛放20 mL的“84”消毒液，露置在阳光充足的室内，他们对“84”消毒液的消毒效果和组成成分的变化进行了研究。得出数据如下：
从数据图1和图2可得知“84”消毒液暴露在空气中半小时后，其主要溶质是________，用化学方程式表示其中变化的主要原因____________、______________、__________________。
(3)该化学兴趣小组的同学备选了酚酞试液对“84”消毒液的性质进行实验检验，请你帮助他们完成实验报告：
(4)该化学兴趣小组同学上网查询有关“84”消毒液的信息时，发现这样一则消息：有一家庭主妇把抗SARS用的“84”消毒液和清洁剂(呈酸性、含Cl－)都倒出一些混合在一起，进行洗刷厕所。过了一会儿，她就晕倒在房间里了。这几位同学感到迷惑不解。请你用离子方程式帮助他们解开这一悬念：______________________________________。
解释：“84”消毒液的有效成分是NaClO，从图中可以看出暴露在空气中半小时的“84”消毒液pH降低，消毒效果减弱，发生该变化的原因是：2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3,2HClO2HCl＋O2↑，2HCl＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaCl。“84”消毒液具有碱性和漂白性(氧化性)，可使酚酞先变红后褪色。(4)中发生反应的离子方程式为ClO－＋Cl－＋2H＋===H2O＋Cl2↑。
答案：(1)C
(2)氯化钠(或NaCl)
2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3 2HClO2HCl＋O2↑ 2HCl＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaCl
(3)
(4)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
知识点2 饮料的研究
【例题2】 维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是C6H8O6。人体缺乏维生素C易得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都含维生素C，如新鲜的橙汁中维生素C的含量在500 mg·L－1左右。
校课外活动小组测定了某品牌的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告。(请填写有关空白)
(1)测定目的：测定××牌软包装橙汁维生素C的含量
(2)测定原理：C6H8O6＋I2―→C6H6O6＋2H＋＋2I－
(3)实验用品及试剂：
①仪器和用品：(自选，略)
②试剂：指示剂________(填名称)、浓度为7.50×10－3 ml·L－1标准碘溶液、蒸馏水等。
(4)实验过程：
①洗涤仪器，检查滴定管是否漏水，润洗后装好标准碘溶液待用。
②打开橙汁包装，目测：颜色——橙黄色，澄清度——好。用________(填仪器名称)向锥形瓶中移入20.00 mL待测橙汁，滴入2滴指示剂。
③用左手控制滴定管的________(填部位)，右手摇动锥形瓶，眼睛注视__________，直到滴定终点。滴定至终点的现象是__________________。
(5)数据记录与处理：
(请在下面空白处设计数据记录和数据处理的表格，不必填数据)
解释：滴定时，反应是否完全是通过指示剂变色来表现的，因此必须选择合适的指示剂。根据实验原理可知，用淀粉溶液作指示剂(利用I2与淀粉作用变蓝的性质)。根据中和滴定实验，滴定前须装好标准液和待测液。题目要求量取20.00 mL的待测橙汁，根据量取精度要求和橙汁的性质(显酸性)，必须选用酸式滴定管或移液管。在滴定过程中，左手控制滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛密切注视锥形瓶中的溶液，观察溶液是否变色(这是滴定过程中相当关键的一环)。解答实验过程(3)时，必须搞清原理，是哪种溶液向哪种溶液中滴入，否则可能答反。正确的是：溶液蓝色不褪色，而不是蓝色褪去。必须注意的是：维生素C容易被空气中的氧气氧化，因此实验时不宜剧烈摇动锥形瓶，以尽量减少维生素C被氧化的可能。当锥形瓶中的溶液恰好由无色变为蓝色时，滴定终点出现。由于该实验为定量实验，为减少偶然误差，滴定实验必须重复两次以上，且在数据处理时，取两次或多次数据的平均值。在设计记录数据表格时，必须体现这样的要求。
答案：(3)②淀粉溶液 (4)②酸式滴定管或移液管
③活塞 锥形瓶中的溶液 溶液由无色突然变为蓝色，且半分钟不褪色
(5)
点拨：这是一道综合性很强的探究性实验试题。题目给定了实验目的、原理及过程，要求对实验用品、实验过程、数据处理以及问题讨论等方面进行分析、研究。解题时，必须善于把中和滴定原理、方法等知识迁移过来。
知识点3 定量分析方案设计
【例题3】 为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值)：
方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况)；
方案二：将eq \f(a,10) g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.020 00 ml·L－1的KMnO4酸性溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。
请回答下列问题：
(1)配平下面的化学方程式：
□KMnO4＋□FeSO4＋□H2SO4===□Fe2(SO4)3＋□MnSO4＋□K2SO4＋□H2O
(2)在滴定实验中不能选择______________式滴定管，理由是__________________。
(3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为____________和__________。(铁的相对原子质量以55.9计)
(4)若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。
①方案一________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________
___________________________________________________________；
②方案二________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________
__________________________________________________________。
解析：(1)利用氧化还原反应中的得失电子数相等，配平化学方程式。
(2)由于高锰酸钾酸性溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的乳胶管，因此不能选择碱式滴定管。
(3)根据方案一中的测量结果计算：
n(Fe)＝n(H2)＝eq \f(0.58 L,22.4 L·ml－1)
因此，m(Fe)＝eq \f(0.58,22.4) ml×55.9 g·ml－1≈1.45 g
故铁片中铁的质量分数为eq \f(1.45,a)。
根据方案二中的测定结果计算：
根据(1)中反应方程式可得关系式：
2KMnO4～10FeSO4～10Fe
n(Fe)＝5n(KMnO4)
＝5×0.020 00 ml·L－1×0.025 00 L
＝0.002 5 ml
铁片中铁的质量分数为：
eq \f(0.002 5 ml×55.9 g·ml－1,\f(a,10) g)≈eq \f(1.40,a)
答案：(1)2 10 8 5 2 1 8
(2)碱 KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀碱式滴定管的乳胶管
(3)eq \f(1.45,a) eq \f(1.40,a) (4)①不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的，但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确 ②不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3＋在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确
点拨：本题考查了对实验原理的理解以及数据处理能力。
实验操作
现象和解释
弱酸盐性质
石蕊试液
现象是溶液先变蓝后褪色
酚酞试液
现象是溶液先变红后褪色
测pH
约为10
稀硫酸＋品红溶液
比未加稀硫酸的品红溶液漂白效果强
FeCl3溶液
出现红褐色沉淀，离子方程式是3ClO－＋Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HClO
长时间露置在空气中并光照
溶液的pH变小
FeSO4/KSCN混合液
现象是溶液变为血红色
强氧化性
浓盐酸
出现黄绿色气体，离子方程式是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
淀粉KI溶液
现象是溶液呈蓝色
消毒性
配制未消毒样本和消毒样本，观察菌落种类和菌落数目
消毒样本菌落种类和菌落数目明显减少
干扰因素
误差
排除与预防
包装破损或打开后长期放置
偏低
购买时注意外包装，开启后尽快使用
稀释用的蒸馏水未加热煮沸
偏低
将蒸馏水加热煮沸
未用标准液润洗滴定管
偏高
使用标准液润洗滴定管2～3次
滴定时未加入醋酸
偏低
滴加几滴醋酸，使溶液呈弱酸性
滴定时剧烈摇动锥形瓶
偏低
滴定时轻轻摇动锥形瓶，使反应液混合均匀
滴定时未摇动锥形瓶
偏高
未滴定至溶液变为稳定的蓝色即读数
偏低
滴定至溶液变为稳定的蓝色后读数
滴定结束后，俯视读数
偏低
按照规范正确读数
滴定结束后，仰视读数
偏高
样品未完全转移至锥形瓶中
偏低
将样品完全转移至锥形瓶中，不使用黏度较大的饮料
实验操作
预期现象
结论
实验操作
预期现象
结论
取一干净试管，加入1～2 mL“84”消毒液，然后滴加几滴酚酞试液
先变红后褪色
“84”消毒液具有碱性和氧化性(或漂白性)
滴定次数
待测液体积
标准碘溶液的体积
滴定前V
滴定后V
实际体积V
平均值
1
2
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