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2019-2020年高考化學一輪復習 專題11.5 探究性化學實驗練案（含解析） ?基礎提升題 1．有一固體混合物X，可能含有氯化鈉、碳酸鉀、亞硝酸鈉、硫酸鋁、堿式碳酸鎂、碳酸氫鈉等物質(zhì)。為探究X的成分，設計方案并進行了如下實驗： Ⅰ.將X粉末充分加熱，有氣體產(chǎn)生。 Ⅱ.取一定量X粉末，加入足量的蒸餾水，粉末全部溶解，得到無色溶液。 Ⅲ.用鉑絲蘸取少量Ⅱ中所得溶液，在火焰上灼燒，產(chǎn)生黃色火焰；透過藍色鈷玻璃觀察，無紫色火焰。 Ⅳ.?、蛑袩o色溶液，滴入KMnO4酸性溶液，紫紅色不褪去。 Ⅴ.?、蛑腥芤?，用惰性電極電解，開始時陽極產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色。電解過程中測得溶液pH變化如右圖所示。 （1）根據(jù)實驗Ⅳ可判斷，一定不存在的物質(zhì)是__________。 （2）X的成分是________(填化學式)。 （3）實驗Ⅴ中，0→t1時間內(nèi)，兩個電極上的電極反應式為 陽極：_______________________________________________________________； 陰極：_____________________________________________________________。 （4）0→t1時間內(nèi)，溶液pH升高比較緩慢的原因是_______________________(用離子方程式表示)。 2．SO2是一種大氣污染物，某興趣小組欲探究SO2的性質(zhì)及綠色實驗方法，設計如下方案： （1）B、C、D分別用于檢驗SO2的漂白性、還原性和氧化性。其中C、D分別為碘水和硫化氫的水溶液，則B中所盛試劑為__________，C中反應的離子方程式為____________________________。 （2）為了實現(xiàn)綠色實驗的目標，某同學重新設計了如上右圖A2的制取裝置來代替A1裝置，與A1裝置相比，A2裝置的優(yōu)點是_____________________________________(任寫一點即可)。 （3）E中用氨水吸收尾氣中的SO2，“吸收液”中可能含有OH－、SO、SO、HSO等陰離子。已知亞硫酸氫鹽一般易溶于水，SO2也易溶于水?，F(xiàn)有儀器和試劑為小燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、過濾裝置和濾紙；2 molL－1鹽酸、2 molL－1 HNO3、1 molL－1 BaCl2溶液、1 molL－1 Ba(OH)2溶液、品紅溶液、蒸餾水。請設計實驗證明“吸收液”中存在SO和HSO，完成下表的實驗操作、預期現(xiàn)象和結(jié)論： 實驗操作 預期現(xiàn)象與結(jié)論 步驟1：取適量“吸收液”于小燒杯中，用膠頭滴管取1 molL－1 BaCl2溶液向小燒杯滴加直至過量。 若出現(xiàn)白色渾濁，則溶液中存在SO或SO。 步驟2：將小燒杯中的濁液過濾、洗滌，再用適量水把附在濾紙上的固體沖入另一小燒杯中；向沖下的固體______________。 步驟3： 3．（1）已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。甲同學通過測定該反應發(fā)生時溶液變渾濁的時間，研究外界條件對化學反應速率的影響。設計實驗如下(所取溶液體積均為10 mL)： 實驗編號 實驗溫度/℃ c(Na2S2O3) /molL－1 c(H2SO4) /molL－1 ① 25 0.1 0.1 ② 25 0.2 0.1 ③ 25 0.1 0.2 ④ 50 0.2 0.1 ⑤ 50 0.1 0.1 其他條件不變時，探究溫度對化學反應速率的影響，應選擇__________(填實驗編號)；探究濃度對化學反應速率的影響，應選擇__________(填實驗編號)；若同時選擇①②③溶液變渾濁的同時，探究__________對化學反應速率的影響。 （2）已知Na2S2O3溶液與Cl2反應時，1 mol Na2S2O3轉(zhuǎn)移8 mol電子。該反應的離子方程式是____________________________________________________________， 甲同學設計如下實驗流程探究Na2S2O3的化學性質(zhì)。 (Ⅰ)甲同學設計實驗流程的目的是證明Na2S2O3溶液具有堿性和________性。 (Ⅱ)加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的離子方程式是________________________。 (Ⅲ)乙同學認為應將上述流程中②③所加試劑順序顛倒，你認為甲、乙兩同學的設計更合理的是________(填“甲”或“乙”)，理由是______________________。 4．聚合硫酸鐵(SPFS)是一種新型的飲用水處理劑和城市污水凈化劑，其化學組成可表示為[Fe2(OH)n(SO4)3－]m。某研究小組將聚合硫酸鐵在一定條件下加熱完全分解，對所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進行實驗探究。請利用實驗室常用儀器、用品和以下試劑完成驗證和探究過程(已知SO3的熔點為16.8 ℃)。 試劑：1.0 molL－1的鹽酸、1.0 molL－1的KMnO4溶液、0.1 molL－1的BaCl2溶液、20%的KSCN溶液、品紅溶液、蒸餾水、冰水。 （1）聚合硫酸鐵中鐵元素的化合價是________。 （2）固體產(chǎn)物成分的探究 實驗設計 實驗步驟 現(xiàn)象 步驟1：取適量的固體產(chǎn)物于試管中，加入足量1.0 molL－1的鹽酸，充分振蕩使固體完全溶解 固體溶解，沒有觀察到氣泡，溶液呈黃色 步驟2：取少量步驟1所得溶液于試管中，加入適量20%的KSCN溶液，振蕩 溶液呈血紅色 步驟3：另取少量步驟1所得溶液于試管中，滴入少量1.0 molL－1的KMnO4溶液，振蕩 KMnO4的紫紅色不褪去 思考與判斷 根據(jù)上面的信息，可以確定固體產(chǎn)物的成分是________；步驟1中發(fā)生反應的離子方程式為 ______________________________________________________________。 （3）氣體產(chǎn)物成分的探究(不考慮水蒸氣) 提出假設 假設1：所得氣體的成分是SO3； 假設2：所得氣體的成分是SO2、O2； 假設3：所得氣體的成分是________。 設計實驗方案，驗證假設 按下表的實驗步驟寫出預期現(xiàn)象與結(jié)論。 實驗操作 預期現(xiàn)象與結(jié)論 步驟1：將少量氣體產(chǎn)物通入盛有適量品紅溶液的試管中，觀察溶液的顏色變化，然后加熱再觀察溶液的顏色變化 ①若____________，則________成立 ②若____________，則________成立 步驟2：將氣體產(chǎn)物緩緩通過浸在冰水中的U形管(如圖)，然后在U形管中加入適量0.1 molL－1的BaCl2溶液，充分振蕩 結(jié)合上述步驟1的有關結(jié)論__________(填①或②) ①若____________，則____成立 ②若____________，則____成立 5．某同學欲在實驗室中對Fe3＋與I－的反應進行探究，實現(xiàn)Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化。 （1）該同學最初的實驗操作和現(xiàn)象如下： 編號 操作 現(xiàn)象 Ⅰ 先向2 mL 0.1 molL－1 FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水 Ⅱ 先向2 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再滴加0.1 molL－1 KI溶液 滴加KSCN溶液后，溶液變成血紅色；滴加KI溶液后，血紅色無明顯變化 ①實驗Ⅰ的現(xiàn)象為___________________________________________________。 ②FeCl2溶液與新制氯水反應的離子方程式為_____________________________ ______________________________________________________________________。 （2）該同學分析了導致實驗Ⅱ現(xiàn)象的可能原因，并對實驗方案進行了改進。改進后的實驗操作和現(xiàn)象如下： 編號 操作 現(xiàn)象 Ⅲ 向2 mL 0.1 molL－1 KI溶液中滴加1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液，再滴加KSCN溶液 滴加FeCl3溶液后，溶液變成黃色；滴加KSCN溶液后，溶液變成血紅色 根據(jù)實驗Ⅲ，該同學認為Fe3＋有可能與I－發(fā)生氧化還原反應，請結(jié)合實驗現(xiàn)象用簡明的文字說明他得出上述結(jié)論的理由：_____________________________________。 （3）該同學認為需要進一步設計實驗，證明根據(jù)實驗Ⅲ中現(xiàn)象得出的結(jié)論。請補全下表中的實驗方案： 編號 操作 預期現(xiàn)象及結(jié)論 Ⅳ 向2 mL 0.1 molL－1 KI溶液中滴加1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液，__________ （4）上述實驗結(jié)果表明，F(xiàn)e3＋有可能與I－發(fā)生氧化還原反應。進一步查閱資料知，參加反應的Fe3＋與I－的物質(zhì)的量相同。該同學結(jié)合上述實驗結(jié)論，分析了實驗Ⅲ中加入KSCN后溶液變紅的原因，認為Fe3＋與I－反應的離子方程式應寫為__________________________________________。 ?三年高考題 1．【xx年高考廣東卷第33題】（17分）H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。 （1）某小組擬在同濃度Fe3+的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器：30% H2O2、0.1mol?L-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器 ①寫出本實驗H2O2分解反應方程式并標明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：____________ ②設計實驗方案：在不同H2O2濃度下，測定 ____________________________________（要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應速率大?。?。 ③設計實驗裝置，完成圖20的裝置示意圖。 ④參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。 物理量 實驗序號 V[0.1mol?L-1Fe2(SO4)3]/mL …… 1 a …… 2 a …… （2）利用圖21（a）和21（b）中的信息，按圖21（c）裝置（連能的A、B瓶中已充有NO2氣體）進行實驗。可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的_________（填“深”或“淺”），其原因是______________________________________________________。 2．【xx年高考福建卷第25題】(15分)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進行如下實驗： 實驗一 焦亞硫酸鈉的制取 采用右圖裝置(實驗前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。裝置II中有Na2S2O5晶體析出，發(fā)生的反應為：Na2SO3＋SO2＝Na2S2O5 （1）裝置I中產(chǎn)生氣體的化學方程式為 。 （2）要從裝置II中獲得已析出的晶體，可采取的分離方法是 。 （3）裝置III用于處理尾氣，可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為 (填序號)。 實驗二 焦亞硫酸鈉的性質(zhì) Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。 （4）證明NaHSO3溶液中HSO3－ 的電離程度大于水解程度，可采用的實驗方法是 (填序號)。 a．測定溶液的pH b．加入Ba(OH)2溶液 c．加入鹽酸 d．加入品紅溶液 e．用藍色石蕊試紙檢測 （5）檢驗Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實驗方案是 。 實驗三 葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測定 （6）葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)的方案如下： (已知：滴定時反應的化學方程式為SO2＋I2＋2H2O＝H2SO4＋2HI) ①按上述方案實驗，消耗標準I2溶液25．00 mL，該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為 gL－1。 ②在上述實驗過程中，若有部分HI被空氣氧化，則測得結(jié)果 (填“偏高”“偏低”或“不變”)。 3．【xx年高考安徽卷第28題】(14分) 某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。 （1）請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)： 編號 實驗目的 碳粉/g 鐵粉/g 醋酸/% ① 為以下實驗作參照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸濃度的影響 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 （2）編號①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了 腐蝕，請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時，碳粉表面發(fā)生了 (“氧化”或“還原”)反應，其電極反應式是 。 （3）該小組對圖2中0～t1時壓強變大的原因提出了如下假設，請你完成假設二： 假設一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體； 假設二： ； …… （4）為驗證假設一，某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一，寫出實驗步驟和結(jié)論。 實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)： 4．（xx安徽卷）（14分）某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O轉(zhuǎn) 化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究 有關因素對該反應速率的影響，探究如下： （1）在25C下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，作對比實驗，完成以下實驗設計表（表中不要留空格）。 實驗編號 初始pH 廢水樣品體積mL 草酸溶液體積mL ② ① 蒸餾水體積mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時間變化關系如圖所示。 （2）上述反應后草酸被氧化為 （填化學式）。 （3）實驗①和②的結(jié)果表明 ；實驗①中0~t1時間段反應速率v（Cr3+）= molL-1min-1 (用代數(shù)式表示)。 （4）該課題組隊鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三： 假設一：Fe2+起催化作用； 假設二： ； 假設三： ； …… （5）請你設計實驗驗證上述假設一，完成下表中內(nèi)容。 （除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、Al2Fe(SO4)424H2O、Al2(SO4)3等，溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定。） 實驗方案（不要求寫具體操作過程） 預期實驗結(jié)果和結(jié)論 5．（xx北京卷）（15分）某學生對SO2與漂粉精的反應進行實驗探究： 操作 現(xiàn)象 取4g漂粉精固體，加入100mL水 部分固體溶解，溶液略有顏色 過濾，測漂粉精溶液的pH pH試紙先變藍（約為12），后褪色 i. 液面上方出現(xiàn)白霧； ii. 稍后，出現(xiàn)渾濁，溶液變?yōu)辄S綠色； iii. 稍后，產(chǎn)生大量白色沉淀，黃綠色褪去 （1）C12和Ca（OH）2制取漂粉精的化學方程是 。 （2）pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是 。 （3）向水中持續(xù)通入SO2，未觀察到白霧。推測現(xiàn)象i的白霧由HC1小液滴形成，進行如下實驗： a．用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變化； b．用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧，產(chǎn)生白色沉淀。 ① 實驗a目的是 。 ②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HC1，理由是 。 （4）現(xiàn)象ii中溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因：隨溶液酸性的增強，漂粉精的有效成分和C1-發(fā)生反應。通過進一步實驗確認了這種可能性，其實驗方案是 。 （5）將A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X ①向沉淀X中加入稀HC1，無明顯變化。取上層清液，加入BaC12溶液，產(chǎn)生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質(zhì)是 。 ②用離子方程式解釋現(xiàn)象iii中黃綠色褪去的原因： 。 6．（xx福建卷）（15分） 固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復雜。某學習小組以Mg(NO3)2為研究對象，擬通過實驗探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想： 甲：Mg(NO3)2、NO2、O2 乙：MgO、NO2、O2 丙：Mg3N2、O2 ?。篗gO、NO2、N2 （1）實驗前，小組成員經(jīng)討論認定猜想丁不成立，理由是_____________。 查閱資料得知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O 針對甲、乙、丙猜想，設計如下圖所示的實驗裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）： （2）實驗過程 ①取器連接后，放人固體試劑之前，關閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管（A），觀察到E 中有氣泡連續(xù)放出，表明________ ②稱取Mg(NO3)2固體3 .79 g置于A中，加熱前通人N2以驅(qū)盡裝置內(nèi)的空氣，其目的是________；關閉K，用酒精燈加熱時，正確操作是先________然后固定在管中固體部位下加熱。 ③觀察到A 中有紅棕色氣體出現(xiàn)，C、D 中未見明顯變化。 ④待樣品完全分解，A 裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質(zhì)量為1 . 0g ⑤取少量剩余固體于試管中，加人適量水，未見明顯現(xiàn)象。 （3）實驗結(jié)果分析討論 ① 根據(jù)實驗現(xiàn)象和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認猜想_______是正確的。 ② 根據(jù)D 中無明顯現(xiàn)象，一位同學認為不能確認分解產(chǎn)物中有O2，因為若有O2，D中將發(fā)生氧化還原反應：_____________________（填寫化學方程式），溶液顏色會退去；小組討論認定分解產(chǎn)物中有O2存在，未檢側(cè)到的原因是_____________________。 ③ 小組討論后達成的共識是上述實驗設計仍不完善，需改進裝里進一步研究。 7．（xx四川卷）（15分） 為了探究AgNO3的氧化性和熱穩(wěn)定性，某化學興趣小組設計了如下實驗。 Ⅰ．AgNO3的氧化性 將光亮的鐵絲伸入AgNO3溶液中，一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe的氧化產(chǎn)物，將溶液中的Ag+除盡后，進行了如下實驗?？蛇x用第試劑KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。 （1）請完成下表： 操作 現(xiàn)象 結(jié)論 取少量除盡Ag+后的溶液于試管中，加入KSCN溶液，振蕩 ① 存在Fe3+ 取少量除盡Ag+后的溶液于試管中，加入 ② ，振蕩 ③ 存在Fe2+ 【實驗結(jié)論】Fe的氧化產(chǎn)物為存在Fe2+和Fe3+ Ⅱ． AgNO3的熱穩(wěn)定性性 用下圖所示的實驗裝置A加熱AgNO3固體，產(chǎn)生紅棕色氣體，在裝置D中收集到無色氣體。當反應結(jié)束以后，試管中殘留固體為黑色。 （2）裝置B的作用是 。 （3）經(jīng)小組討論并驗證該無色氣體為O2，其驗證方法是 。 （4）【查閱資料】Ag2O和粉末的Ag均為黑色；Ag2O可溶于氨水。 【提出假設】試管中殘留的黑色固體可能是：ⅰAg；ⅱ．Ag2O；ⅲ．Ag和Ag2O 【實驗驗證】該小組為驗證上述設想，分別取少量黑色固體，進行了如下實驗。 實驗編號 操作 現(xiàn)象 a 加入足量氨水，振蕩 黑色固體不溶解 b 加入足量稀硫酸，振蕩 黑色固體溶解，并有氣體產(chǎn)生 【實驗評價】根據(jù)上述實驗，不能確定固體產(chǎn)物成分的實驗是 ① （填實驗編號）。 【實驗結(jié)論】根據(jù)上述實驗結(jié)果，該小組得出的AgNO3固體熱分解的產(chǎn)物有 ② 。