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【备战2017】高考化学一轮复习同步(精讲+精练+精析):专题20 化学实验探究试题(含解析)

资料类别: 化学/同步

所属版本: 通用

所属地区: 全国

上传时间:2016/10/11

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专题20  化学实验探究
从2015年考试大纲和考试说明以及近几年各省市高考化学实验试题,可以发现:高考化学实验试题所考查的内容,涉及了化学原理、概念、物质性质、实验操作、实验技能、实验方法、实验设计和评价等方方面面的内容。即只要与中学化学实验相关的所有知识都能成为高考化学考查的考点内容。 
实验题检测内容的特点:
(1)源于课本
从近5年高考化学卷实验试题以及近4年理科综合能力测试实验试题看,几乎每一道试题都能在课本相应的地方找到出处。而且,有些试题所涉及的实验直接取材于课本中的演示实验或学生实验。这种命题方式有良好的导向作用:一方面引导中学化学教学重视课本实验教学;另一方面,很好地体现公平、公正的高考命题原则(正如教育部考试中心命题组专家所言:“教材是创设高考试题的丰富素材,教材人人都有,试题贴近教材能够体现公平、公正的命题原则”)。
(2)突出基础
随着命题指导思想由知识立意向能力立意转化,高考化学对实验能力的考核要求也将越来越高。然而,不论试题要求怎样变化,基于中学阶段教学的基础性,实验试题考查的内容仍将强调基础,突出基础性。分析近年高考化学实验题,就可明确这一特征。象近年高考化学实验试题,虽然试题具有形式比较新、反应装置新、化学反应新、设问角度新、题目立意高、隐蔽性强等特点,但从答题内容看,回答问题所需的知识仍然属于基础的化学知识和技能,而且大都源于中学化学教材,很好地体现基础性。体现在:
a、运用化学实验基础知识进行物质的鉴别、对实验现象的观察与解释;
b、利用常见或常用的化学仪器或装置来完成题目规定的化学实验;
c、根据考生所应掌握的实验基础知识、基本技能和有关化学知识来进行实验方案的设计或对给定的实验方案作出评价。
(3)强调综合
从近年试题走向可以看出,试题很好地体现化学学科的特点,即以实验为中心,将化学实验与其他化学知识有机地结合于一体,着重考查学生的能力和素质,特别是思维能力的考查。而且化学实验试题所考查的知识从简单到复杂、从单一到综合。体现在:
a、将实验原理、实验现象、基本操作及其原理有机地进行考查;
b、将已有知识或已有知识与新信息优化组合,进行相应的实验设计或对所给的实验方案作出评价;
c、将化学实验与化学基本原理、化学理论、计算、推理融为一体;
d、将化学实验与物理、生物等学科知识综合在一起,对实验进行跨学科综合考查。
(4)联系实际
重视S.T.S.E(科学、技术、社会、环境)教育是当今教育的一个发展趋势,也是《高中化学课程标准》对高中化学教学的一个要求。分析近年的高考化学实验题,可以发现在实验题中渗透了STSE(科学、技术、社会、环境)知识(特别在近年上海高考试题中得到很好的体现)。此类试题往往从以下角度来选材命题:
a、以学生实施研究性学习活动中可能的课题作为背景,如食品检验、假酒中甲醇含量的测定、空气中某污染成分的测定、胃药中碳酸盐、氢氧化铝含量的测定;
b、选用生活中常见的物品来代替化学仪器或药品而进行的家庭实验;
c、对某个具有一定生活或社会意义的实验目的进行实验设计等。
测试内容可以涉及药品的选取、装置的设计、实验的现象、化学反应原理、实验的基本操作和技能、实验实施的步骤等。试题很好地体现理论联系实际的思想。
基于对2016年考试说和近几年高考试题,以及上述分析,我们对2017年高考做出如下预测。2017年高考实验考查的热点集中在:
①化学实验基本操作(如装置气密性的检查;实验安全问题的处理);
②化学仪器的使用方法(如量筒、滴定管的使用);
③常见气体的实验室制法(包含所用试剂、仪器、反应原理和收集原理);
④物质的分离、提纯和检验等;
⑤化学实验的记录和处理方法;
⑥运用化学知识设计或评价实验方案。
实验部分内容我们分四个方面给大家呈现:化学实验基础(仪器、基本操作)、化学实验基础(物质的检验、分离、提纯)、实验设计与评价、化学实验探究。



☆★考点一:对未知物(产物或剩余物)的探究
通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质,对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究性实验主要考查学生的探究能力,但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。如:①常见物质分离的提纯方法:结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等;②常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法;③熟悉重点的操作:气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。
【例1】三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3](3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol·L-1 HNO3、1.0 mol·L-1 盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3% H2O2、0.1 mol·L-1 KI、0.1 mol·L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。

(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是        。
(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是      ,现象是       。
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
① 提出合理假设
假设1:                              ;
假设2:                              ;
假设3:                              。
② 设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)
③ 实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤	预期现象与结论		步骤1:			步骤2:			步骤3:			……			【答案】
(1)CO和CO2
(2)利用焰色反应  透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰
(3)①全部为铁单质  全部为FeO    同时存在铁单质和FeO
③
实验步骤	预期现象与结论		步骤1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使K2CO3完全溶解。分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体。	固体部分溶解。		步骤2:向试管中加入适量CuSO4溶液,再加入少量上述不溶固体,充分振荡。	(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设2成立。
(2)若蓝色溶液颜色明显改变,且有暗红色固体物质生成,则证明有铁单质存在。		步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN。	结合步骤2中的(2):
(1)若溶液基本无色,则假设1成立。
(2)若溶液呈血红色,则假设3成立。		【解析】


☆★考点二:物质的性质探究
物质性质的探究实验中要注意:①在探究过程中往往可以利用对比实验,即设置几组平行实验来进行对照和比较,从而研究和揭示某种规律,解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。②无机物、有机物性质的探究,必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上,大胆猜想,细心论证。脱离元素化合物知识,独立看待实验问题是不科学的,只有灵活运用已有的元素化合物知识,才能变探究型实验为验证型实验,使复杂问题简单化。
【例2】MnO2是中学化学中常见的一种试剂,可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。
(1)欲探究MnO2的催化效果,需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1 g·cm-3)配制浓度为3%的H2O2溶液(密度近似为1 g·cm-3)100 mL。简述其配制方法:__________________________________。
(2)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性,可行的是__________。
A.把MnO2固体加入到FeSO4溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变血红
B.把MnO2固体加入到FeCl3溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变血红
C.把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中,再加入BaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成
D.把MnO2固体加入到稀盐酸中,观察是否有黄绿色气体生成
(3)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力,他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同,恒定实验温度在298 K,设计如下对比实验:
实验	酸或碱	现象		A	1滴0.2 mol·L-1 NaOH溶液	不变色		B	1滴水	缓慢变浅棕褐色		C	1滴0.1 mol·L-1硫酸	迅速变棕褐色		从上述对比实验中,可以得出的结论是_____________________________________。
写出在酸性条件下,MnO2氧化I-的离子方程式_______________________________。
(4)利用二氧化锰的氧化性,让其与浓盐酸反应制取氯气,下列仪器可作为该反应的反应容器的是__________(填序号)。
 
【答案】
(1)用量筒量取10.0 mL 30%的H2O2溶液放入烧杯中,再加入90 mL水,搅拌均匀
(2)A 
(3)酸性越强,MnO2氧化性越强 MnO2+2I-+4H+===Mn2++I2+2H2O 
(4)AD

☆★考点三:化学反应原理探究
化学反应原理探究包括化学反应速率与化学平衡、电化学、元素周期律、氧化还原反应、电解溶液等基本理论。在解题过程中必须以课本上的基本理论为依托,进行发散思维,开展相关的探究。
【例3】某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后,设计了一套实验方案进行实验探究,并记录了有关实验现象如下表。
实验操作	实验现象		1、用砂纸擦后的镁带与沸水反应,再向反应后溶液中滴加酚酞	(A)浮于水面,熔成一个小球,在水面上无定向移动,随之消失,溶液变红色
(B)产生气体,可在空气中燃烧,溶液变成浅红色
(C)反应不十分强烈,产生的气体可以在空气中燃烧
(D)剧烈反应,产生可燃性气体
(E)生成白色胶状沉淀,进而沉淀消失
(F)生成淡黄色沉淀		2、向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水			3、钠与滴有酚酞试液的冷水反应			4、镁带与2 mol·L-1的盐酸反应			5、铝条与2 mol·L-1的盐酸反应			6、向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量			请你帮助该同学整理并完成实验报告
(1)实验目的:_________________________________________________________。
(2)实验用品:仪器:①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。
药品:钠、镁带、铝条、2 mol·L-1的盐酸、新制的氯水、饱和的H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。
(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象
1________、2________、3________、4________、5________、6________。(用A­F表示)
写出实验操作2、6的离子反应方程式
实验2_______________________________________________________________。
实验6_______________________________________________________________。
(4)实验结论:_______________________________________________________。
【答案】
(1)探究同周期元素性质的递变规律
(2)试管 烧杯 酒精灯
(3)B F A D C E Cl2+H2S===2HCl+S↓     Al3++4OH-===AlO+2H2O
(4)金属性:Na>Mg>Al 非金属性:Cl>S



1.【2016年高考北京卷】(16分)
以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验	试剂	现象			滴管	试管			
2 mL	0.2 mol·L−1 Na2SO3溶液	饱和Ag2SO4溶液	Ⅰ.产生白色沉淀				0.2 mol·L−1 CuSO4	Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀				0.1 mol·L−1 Al2(SO4)3溶液	Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀		(1)经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ:____________。
(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42−,含有Cu+、Cu2+和SO32−。
已知:Cu+Cu +Cu2+,Cu2+CuI↓(白色)+I2。
①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是_____________。
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和SO32−。
 
a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是____________。
b.证实沉淀中含有Cu+和SO32−的理由是___________。
(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42−,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:
i.被Al(OH)3所吸附;
ii.存在于铝的碱式盐中。
对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii成立。
a.将对比实验方案补充完整。
 
步骤二:_____________(按上图形式呈现)。
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有___________。盐溶液间反应的多样性与__________有关。
【答案】(1)2Ag++SO32—=Ag2SO4↓。(2)①加入稀硫酸后,有红色固体生成;②a. HCl和BaCl2溶液。
b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO32-转化为SO42-。 (3)①Al3+、OH-。
②a、,b、V1明显大于V2。
(4)还原性、水解溶液显碱性;两种盐溶液中阴阳离子的性质和反应条件。
【考点定位】本题主要是考查化学实验方案的分析、评价和设计等   
【名师点晴】控制变量思想方法,探究实验异常现象成为近几年实验探究命题的热点,突出对实验能力的考查。该题为实验探究题,装置图、流程图很简单,但探究过程较复杂,准确全面获取信息、通过控制变量思想进行逻辑分析是解题的关键,凭感觉做题,不容易准确获取题中信息。该类试题的解题策略为:(1)确定变量:解答这类题目时首先要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变: 在探究时,应该先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效;解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法做出正确判断。
2.【2015浙江理综化学】(15分)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。
实验(一)   碘含量的测定

取0.0100 mol·Lˉ1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00 mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E) 反映溶液中c(Iˉ)的变化,部分数据如下表:
V(AgNO3)/mL	15.00	19.00	19.80	19.98	20.00	20.02	21.00	23.00	25.00		E/mV	-225	-200	-150	-100	50.0	175	275	300	325		实验(二)   碘的制取
另制海带浸取原液,甲、乙两种实验方案如下:

已知:3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。
请回答:
(1)实验(一) 中的仪器名称:仪器A         , 仪器 B                   。
(2)①根据表中数据绘制滴定曲线:

②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为     mL,计算得海带中碘的百分含量为       %。
(3)①分液漏斗使用前须检漏,检漏方法为                   。
②步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是               。
③下列有关步骤Y的说法,正确的是                   。
A.应控制NaOH溶液的浓度和体积
B.将碘转化成离子进入水层
C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质
D.NaOH溶液可以由乙醇代替
④实验(二) 中操作Z的名称是                      。
(4)方案甲中采用蒸馏不合理,理由是                     。
【答案】(1)坩埚    500mL容量瓶     (2) ①  ② 20.00mL     0.635%        (3)①向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水       ②液体分上下两层,下层呈紫红色      ③AB    ④过滤     (4)主要由于碘易升华,会导致碘的损失


【考点定位】本题主要是考查定量实验、实验设计与评价、实验流程分析与应用,涉及仪器识别、仪器选择与使用、物质的分离与提纯实验操作等
【名师点晴】本题考查了学生对化学实验基本操作的掌握,对常见仪器或试剂的主要用途和使用方法的掌握情况。考察了应用所学知识进行必要的分析、类推或计算一些具体的化学问题的能力。高考化学试题中对考生设计简单实验能力的考查赋予较多的关注,其中就包括对定量实验的设计的考查,它要求学生能够通过题给实验情境中适当迁移,准确把化学实验基础知识和基本操作技能运用到某些类似的定量实验中去,解决一些原理和操作较简单的定量问题。它充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想,在一定程度上考查了学生的创新思维能力。“用正确的化学实验基本操作,完成规定的‘学生实验’的能力”也是《考试大纲》中对学生实验能力的基本要求。现行高中教材中通过配制一定物质的量浓度的溶液、酸碱中和滴定等基本定量实验的完成,训练学生的基本操作技能,为学生将来参加社会实践或进一步学习打下必要的良好基础,这也是构成人才科学素质的重要组成部分。高考中对定量实验涉及的计量仪器的考查主要包括托盘天平、量筒、容量瓶、滴定管、温度计和pH试纸等,从考查的要求看,主要是识记层次,考查学生对常见计量仪器的结构、用途、读数和使用方法的认识。
3.【2015福建理综化学】(15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一  制取氯酸钾和氯水
利用右图所示的实验装置进行实验。

(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有______。
(2)若对调B和C装置的位置,_____(填“能”或 “不能”)提高B中氯酸钾的产率。
实验二  氯酸钾与碘化钾反应的探究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3 。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):

①系列a实验的实验目的是_______。
②设计1号试管实验的作用是___________。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为_________________。

实验三  测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:使用右图装置,加热15.0ml饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是_______。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操
作过程的细节):______
资料:i.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
      ii.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
【答案】(15分)(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可);(2)能;
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响;
②硫酸浓度为0的对照实验;
③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)。
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)。


【考点定位】考查化学仪器的的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写的知识。
【名师点睛】化学是一门实验性的学科,物质的制备、混合物的分离提纯、物质的含量的测定及实验时仪器的选择使用,实验方法的设计与评价的问题,都是化学实验必不可少的。因此掌握一些基本化学基础和仪器的使用方法、实验技巧是非常必要的。混合物分离方法有过滤、蒸馏、分液、蒸发、萃取、结晶等。将溶质从溶液中分离出来,可以根据溶质在溶剂中的溶解性的不同进行。对于溶解度受温度的影响变化较大的物质,采用冷却热饱和溶液的方法即结晶的方法分离;对于溶解度受温度的影响变化较小的物质,采用蒸发溶剂的方法得到。然后使用过滤器,利用漏斗、玻璃棒、烧杯进行分离。对于实验装置的评价,可以根据对反应的影响分析,如果对调,可以除去杂质,使更多的反应物变为生成物,就可以提高反应物的转化率和产物的产率,因此了解反应原理和物质的成分是评价的依据。要根据电荷守恒、电子守恒及原子守恒进行有电子转移的离子方程式的书写,会对实验数据进行观察、分析、比较,找到他们的相同点和区别,从而得到设计各个实验及比较的目的。在进行物质含有元素的含量测定时,从物质含有的成分、可能发生的反应及对元素含量测定可能会造成哪些影响判断分析,这样才可以得到正确的结论和评价。本题较为全面的考查了考生的实验基本技能和实验知识的掌握。
4.【2015安徽理综化学】(14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组突出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
验证假设一
该小组涉及实验验证了假设一,请在下表空白处填写相关实验现象
实验步骤	实验现象	结论		实验1:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体		假设一成立		实验2:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体				(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线入下图

实验1中溶液pH变小的原因是____;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_________。
(3)验证假设二
请设计实验验证假设二,写出实验步骤,预期现象和结论。
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)


		(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别通入足量的O2和KNO3,氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反映后两溶液的pH前者_______(填大于或小于)后者,理由是________
【答案】(1)无明显现象、有白色沉淀生成(2)SO2溶于水后生成H2SO3 ;
3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO;
(3)
实验步骤	实验现象	结论		实验1:作为参考实验		假设二成立		实验3:将纯净的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中	有白色沉淀生成			(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者

【考点定位】本题属于实验设计和评价题,考查学生对实验的设计探究能力,多属于开放性试题,可能出现多种正确答案,属于综合性较强的较难题型,
【名师点睛】解决本题首先应具备的知识基础是掌握基本的化学实验原理及方法,比如物质的分离与提纯的原理和方法,物质的检验的原理和方法,数据的处理的方法和误差分析等方法。解决本题型的关键在于审题仔细,找出要探究的具体问题,像题目中的“研究、验证、探究”等字眼后面的一般就是我们需要把握的探究问题。在设计实验时还有遵循以下原则,比如科学性原则、单一变量原则和对照原则等原则,比如此题在设计实验时用实验1作为对照实验,有利于更好的得出结论。实验探究一般步骤为,提出假设,设计实验,根据实验现象得出结论。
5.【2014年高考广东卷第33题】(17分)H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:30% H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目:____________

②设计实验方案:在不同H2O2浓度下,测定  ____________________________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
③设计实验装置,完成图20的装置示意图。
④参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。
         物理量
实验序号	V[0.1mol·L-1Fe2(SO4)3]/mL		……		1	a		……		2	a		……		
(2)利用图21(a)和21(b)中的信息,按图21(c)装置(连能的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________(填“深”或“浅”),其原因是______________________________________________________。

【答案】(1)①
②生成相同体积的氧气所需的时间
③
④测定反应时间
	H2O2的体积(mL)	0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3的体积(mL)	加入蒸馏水的体积(mL)	生成O2的体积(mL)	反应时间(min)		实验1	b	a		c	d			实验2	c	a	b	d			(2)深;因为过氧化氢分解是放热反应,2NO2(g)N2O4(g)也是放热反应,所以B瓶温度高于A瓶,温度升高,平衡逆向移动,二氧化氮浓度增大,颜色加深。

【命题意图】:本题以探究浓度对反应速率的影响,考查学生对简单实验的分析、设计能力,对常见仪器的用途的考查,准确把化学实验基础知识和基本操作技能运用到某些类似的定量实验中去,对氧化还原反应的分析,单线桥或双线桥表示电子转移,对图像的分析判断,化学平衡移动原理的应用,它充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想,在一定程度上考查了学生的创新思维能力。


1.【2016届雅安三诊】(15分)某学生研究小组欲探究CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合产生的蓝绿色沉淀组成,小组进行下列实验探究。
【提出假设】
假设1:沉淀为Cu(OH)2
假设2:沉淀为       
假设3:沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO3•mCu(OH)2]
【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。
【物质成分探究】
步骤1:将所得悬浊液过滤,用蒸馏水洗涤,再用无水乙醇洗涤
步骤2:甲同学取一定量固体,用气密性良好的右图装置(夹持仪器未画出)进行定性实验。

请回答下列问题:
(1)假设2中的沉淀为          。
(2)假设1中沉淀为Cu(OH)2的理论依据是        。
(3)无水乙醇洗涤的目的____      __。
(4)若反应后A中蓝绿色固体变黑,C中无明显现象,证明假设______(填写序号)成立。
(5)乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用      试剂后,便可验证上述所有假设。
(6)乙同学更换B试剂后验证假设3成立的实验现象是                 。
(7)在假设3成立的前提下,某同学考虑用Ba(OH)2代替Ca(OH)2,测定蓝绿色固体的化学式,若所取蓝绿色固体质量为27.1g,实验结束后装置B的质量增加2.7g,C中的产生沉淀的质量为19.7g。则该蓝绿色固体的化学式为          。
【答案】(1)CuCO3(2分)
(2)碳酸根水解,溶液中含有较多的OH—(2分,或者答双水解,相互促进,或者写出双水解离子方程式或化学方程式均可)
(3)利用乙醇的易挥发,带走洗涤的水(2分)
(4)假设1(1分)
(5)无水CuSO4 (2分)
(6)A中蓝绿色固体变黑色,B中固体变蓝,C中有白色沉淀产生(3分)
(7)2 CuCO3•3Cu(OH)2或3Cu(OH)2•2 CuCO3或Cu5 (OH)6(CO3)2(3分)
=0.25mol:0.3mol:0.1mol=5:6:2,所以其化学式为2 CuCO3•3Cu(OH)2或3Cu(OH)2•2 CuCO3或Cu5 (OH)6(CO3)2。
考点:2016届邯郸一模】(13分)碳铵是一种较常使用的化肥,它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问,时行了如下探究。
【定性实验】检验溶液中的阴、阳离子
取少量固体放入试管中,加入盐酸,把生成的气体通入澄清石灰水中,有白色沉淀生成.再另取少量碳铵放入试管中,加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,石蕊试纸变蓝色.
(1)根据实验现象,推测碳铵中所含有阴离子可能是_______和_______;
(2)根据实验现象,碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是__________ __________;
【定量试验】测定碳铵中C元素和N元素质量比.该兴趣小组准确称取ag碳铵,加热使之分解,并把产物通入碱石灰中,如图所示.
             
(3)碳铵固体应放在________中进行加热.
A.试管   B.蒸发皿   C.烧瓶    D.坩埚
(4)从安全的角度考虑,尾气处理的装置可以选用________;

(5)若灼烧后没有固体残余,称量U形管在实验前后的质量差为bg.由此测得N元素的质量是_____g。
(6)为了测定碳铵中碳元素的质量,他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水,加入过量BaCl2,然后测定生成沉淀质量.请你评价该方案是否合理;________(填“合理”“不合理”),理由是________。
【答案】(13分)(1)HCO3-、CO32- (各1分,共2分)
(2)NH4++OH-NH3↑+H2O    或NH4++HCO3-+2OH-NH3↑+CO32-+2H2O (2分) 
(3)A(2分)      (4)A(2分)      (5) (2分)
(6)本小题属于开放性试题,若考生只回答“合理”或“不合理”不给分;若考生回答“合理”或“不合理”且理由能做出相应解释,可酌情给分(3分)。例如:考生回答
①不合理,因为碳铵中可能含有HCO3-,不能与BaCl2产生沉淀,所测得碳元素质量分数不准确。 
②合理,因为碳铵中只含有CO32-,加入BaCl2能完全生成沉淀,可准确测得碳元素的质量”。

考点:考查性质实验方案的设计,侧重分析与实验能力的综合考查。
3.【山东省烟台市莱州市第一中学2015届高三上学期期末考试】(13分)实验室为探究铁与浓硫酸的反应,并验证SO2的性质,设计如图所示装置进行实验。

请回答下列问题:
(1)实验时A中导管a插入浓硫酸中,可使B中的溶液不发生倒吸。其原因是_______。
(2)B中酸性KMnO4逐渐褪色,则B中反应的离子方程式是_______________________;C中反应的化学方程式是_________________。
(3)D装置的作用是________;实验结束时需从a导管通入大量空气,其目的是___________。
(4)欲探究A装置中反应后铁元素的价态,设计实验方案如下:将反应后试管中的溶液稀释。取少许溶液,滴入3~5滴________溶液,若溶液呈红色,则证明含有Fe3+,否则不含Fe3+;取少许溶液,滴入3~5滴________溶液,若溶液褪色,则证明含有Fe2+,否则不含Fe2+。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3+,则A中反应的化学方程式是___________________________________________。
【答案】(1)A装置试管中气体压强减小时,空气从导管a进入A装置,a导管起平衡气压的作用
(2)5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+  2H2S+SO2=2H2O+3S↓
(3)验证SO2的漂白性和生成物的不稳定性;使装置中残留的SO2气体完全被E装置吸收,以防止污染环境  (4)KSCN  酸性KMnO4    2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+6H2O+3SO2↑
(4)检验铁离子一般用KSCN溶液。亚铁离子具有还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以可以用酸性KMnO4检验亚铁离子。铁在加热的条件下与浓硫酸反应的化学方程式为2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+6H2O+3SO2↑。
考点:考查铁与浓硫酸反应的实验设计与探究   
4.【山西省大同一中、同煤一中2015届高三上学期期末联合考试】(13分)铜是一种有色金属与人类关系非常密切。铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。某同学对Cu的常见化合物的性质进行实验探究,研究的问题和过程如下:
(1)为探究不同价态铜的稳定性,进行如下实验:
向Cu2O中加适量稀硫酸,得到蓝色溶液和一种红色固体,该反应的离子化学方程式为_________;由此可知,在酸性溶液中,+2价Cu比+1价Cu更           (填“稳定” 或“不稳定”)。
(2)硫酸铜是一种应用广泛的化工原料,实验室中可通过不同途径制取硫酸铜溶液和胆矾(CuSO4·5H2O),其中一种流程如图:

① 杂铜(含少量有机物)灼烧后的产物除氧化铜还含少量铜,原因可能是________(填字母代号)。
a.该条件下铜无法被氧气氧化               b.灼烧不充分.铜未被完全氧化
c.氧化铜在加热过程中分解生成铜           d.灼烧过程中部分氧化铜被还原
② 若将杂铜换为纯净的铜粉,可直接向其中加入稀硫酸和Fe2(SO4)3溶液,不断通入氧气。反应完全后向其中加入过量_______________(填化学式,下同),调节pH至        ,生成沉淀      ,过滤得硫酸铜溶液。已知:
	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH		Fe3+	2.7[	3.7		Fe2+	7.6	9.6		Cu2+	4.7	6.7		(3) 通过下述图1装置也可制取硫酸铜溶液(已知: 2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O)。

烧瓶内发生反应的化学方程式为__________________;
图2是图1的改进装置,
其优点有①____________________,②_________________ 。
(4) 为测定CuSO4·5H2O晶体的纯度,进行下列实验:取a g试样配成l00 mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用b mol·L-1EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Cu2+(离子方程式为Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+),滴定至终点,平均消耗EDTA溶液l2.00 mL。(常温时,5%的Na2H2Y水溶液,其pH为4—6。)
① CuSO4·5H2O晶体的纯度是            。
② 下列滴定方式中,最合理的是(夹持部分略去)             (填序号)。

【答案】(13分)
⑴ Cu2O + 2H+ = Cu2+ + Cu↓ + H2O       稳定    (2分)
⑵ ① b d  (2分)     ② CuO (Cu(OH)2 等)  3.7~ 4.7     Fe(OH)3  (3分)
⑶ Cu + H2SO4 + 2HNO3   CuSO4 + 2NO2↑+ 2H2O 
    3Cu + 3 H2SO4 + 2HNO3 =  3CuSO4 + 2NO↑+ 4H2O        (各1分,共2分)
可以防止NO等氮氧化物逸散到空气中,污染空气;防止碱液倒吸入反应装置中。
(各1分,共2分)
⑷ 15b/a ×100%      b       (各1分,共2分)

考点:考查实验方案的分析评价,方程式的书写,数据的分析   
5.【安徽省江南十校2015届高三上学期期末大联考】(14分)氢化钙(CaH2)是二种常用的储氢材料,也是登山运动员常用的能源提供剂,需要密封保存,遇水反应生成氢氧化钙和氢气。某研究性学习小组模拟生产企业制取氢化钙。
【实验】
用锌粒和稀硫酸反应制得干燥、纯净的氢气,再与金属钙在加热的条件下直接化合,即可制得CaH2。
(1)下列有关该实验的说法正确的是                    。
a.其他条件相同时,粗锌制取氢气的速率比纯锌快
b.加热时,必须通入氮气作为保护气,以防止空气的干扰
c.可以用浓硫酸或碱石灰对H2进行干燥除杂
d.开始实验时,应先通入H2,后给金属钙加热
e.已停止实验时,应先停止通入H2 ,后停止加热。
【提出假设】
(2)由于实验中操作不当,金属钙或氢化钙都可能被氧化。该小组甲同学对反应后的固体产物成分提出如下假设。
假设l:含有Ca 和CaH2。 
假设2:含有CaH2和CaO。
假设3:含有               。
【设计实验方案,验证假设】
 (3)定性实验用化学方法鉴别Ca与CaH2,请设计实验完成下表中内容。
实验步骤(不要求写具体操作过程)	预期现象和结论		取少量固体样品,…			(4)定量实验  测定Ca 和CaH2 混合物中CaH2 的质量分数。
①取m1g样品与水完全反应,利用如图装置测定生成的气体体积时,在     时进行收集(填字母)
a.刚开始有气泡时     b.气泡连续均匀时    c.气体经过验纯后,再收集
②如果装置气密性良好,操作正确,乙同学认为:由于液体加入,导致气体的体积测定偏大,则计算出氢化钙的质量分数         (天“偏高”、“偏低”“无影响”)
【反思与交流】

(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是氢化钙是固体,携带方便。既然金属钙与水反应也能生成氢气,为什么还要讲金属钙制备成氢化钙呢?你的观点是        。
【答案】(1)acd   (2)CaH2或CaH2、CaO、Ca   (3)取少量固体在干燥条件下与氧气反应,将产生的产物通入装有无水硫酸铜的干燥管,观察无水硫酸铜变蓝色   (4)a;偏高
(5)等质量的钙和CaH2,CaH2产生的氢气多
考点:考查氢化钙制备实验方案设计与探究   
6.【北京市朝阳区2014~2015学年度高三年级第一学期期末统一考试】(12分)SO2是常见的大气污染物,燃煤是产生SO2的主要原因。工业上有多种方法可以减少SO2的排放。
(1) 往煤中添加一些石灰石,可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。该反应的化学方程式是     。
(2) 可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。
① 分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液,当生成等物质的量NaHSO3时,两种吸收液体积比V(Na2SO3): V(NaOH)=        。
② NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效,可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤,使NaOH溶液再生,再生过程的离子方程式是     。     
(3)甲同学认为BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。为此甲同学设计如下实验(夹持装置和加热装置略,气密性已检验):
   
已知:Na2SO3(固体) + H2SO4(浓)Na2SO4 + SO2↑+ H2O
反应开始后,A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成;B中有白色沉淀。甲同学认为B中白色沉淀是SO2与BaCl2溶液反应生成的BaSO3,所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。
乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO4,产生BaSO4的原因是:
① A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾,进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。
②                       。
为证明SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀,乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验(夹持装置和加热装置略,气密性已检验):
反应开始后,A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成;B、C试管中除了有气泡外,未见其它现象;D中红色褪去。
③ 试管B中试剂是             溶液;滴加浓硫酸之前的操作是         。
④ 通过甲乙两位同学的实验,得出的结论是              。
【答案】(1)  2CaCO3 + 2SO2 +O22CaSO4+2CO2  (2分)   (2) ① 1:2(2分)
②Ca2+ +OH- + HSO3- =CaSO3↓+ H2O(2分)   (3)②A中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。 (2分,答出O2给1分)③ 饱和NaHSO3(1分);打开弹簧夹,通入N2,一段时间后关闭弹簧夹。(1分,“打开...关闭...”才给分)
④ SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀(1分);不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。(1分)
考点:考查SO2性质实验方案设计与探究   
7.【福建省福州市2015届高三上学期期末质量检测】(9分)盐酸常用于清除金属表面的铜锈铁锈。某同学欲将除锈后的盐酸中的金属元素分步沉淀,查资料获知常温下水溶液中各离子沉淀的pH范围:
   离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH		Fe3+	1. 0	3. 0		Fe2+	5. 8	8. 8		Cu2+	4.2	6.7		(1)若以离子浓度降至1×10-5 mol·L-1为沉淀完全,根据上表数据推算出ksp[Fe(OH)3]=               
(2)根据上述数据该同学设计了以下实验流程:		

A可能是        ;试剂B的化学式是          ;沉淀②化学式是          。       
【答案】(共9分):(1)1.0×10-38(3分)
(2)双氧水(氯气或氧气或臭氧也给2分)(2分)NaOH(或其它可溶性碱) (2分)Cu(OH)2(2分)
【解析】
试题分析:(1)根据表格的数据可知Fe3+沉淀完全的溶液的pH=3. 0, c(OH-)=10-11,离子浓度降至1×10-5 mol·L-1为沉淀完全,则ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)∙c3(OH-)=1×10-5×(10-11)3=1×10-38; (2)向含有Fe3+、Fe2+、Cu2+的盐酸溶液中加入双氧水等氧化剂,会把Fe2+氧化为Fe3+,得到含有Fe3+、Cu2+的盐酸溶液,然后向该溶液中加入NaOH溶液,调整溶液的pH=4,这时首先得到Fe(OH)3沉淀,过滤,得到的滤液中再加入NaOH只溶液的pH≥6.7,溶液中的Cu2+就会形成Cu(OH)2沉淀,因此沉淀②是Cu(OH)2。
考点:考查沉淀溶解平衡常数的计算、溶液中杂质离子除去的试剂的选择、沉淀的成分的确定的知识。



1.(18分)铁、铝与冷浓硫酸可发生钝化现象,故工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
[探究一]
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)m g放入稀硫酸中,铁钉表面现象为            。取出铁钉用蒸馏水洗涤后干燥,置于冷浓硫酸中,10分钟后移入稀硫酸溶液中,观察,开始一段时间铁钉表面无明显变化,其原因是               。
(2)另称取铁钉放入足量冷浓硫酸中,加热,充分反应后,过滤得到、溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除铁单质外外还可能含有Fe3+、Fe2+。若要确认其中的Fe2+,可选择试剂为_________________,现象是_______________________________________________。
②乙同学根据氧化还原反应原理,认为气体中必然含有SO2,取336ml(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应离子方程式为:________________________________________。
然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体Y中SO2的体积分数为            。
[探究二]
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验状置(图中夹持仪器省略)加以验证。

(3)装置的连接顺序是________________________________。 
(4)除了C中的现象证明Q存在为,认为气体Y中还含有Q的理由是            (用化学方程式表示)。
(5)混合气体可能由H2、Q、SO2中的一种或多种气体组成,经测定其含氧量为50%,则该气体可能:①仅由SO2组成;②由H2和Q组成;③由H2和SO2组成;④由Q、SO2组成;⑤由H2、Q和SO2组成;其中可能正确的有(  )
A.①       B.②③④    C.①②⑤      D.③④⑤
【答案】
(1)有气泡冒出     铁钉表面被钝化(或其他合理答案)
(2)①酸性高锰酸钾溶液    酸性高锰酸钾溶液褪色 (或其他合理答案)      
②  SO2+Br2+H2O=4H++SO42-+2 Br -    66.7%
(3)B A C E D F E    
(4)
(5)c
考点:常见金属及其性质;实验的基本操作;气体制备实验的设计与评价;有关化学方程式的计算
2.(17分)为探究Fe(NO3)2等硝酸盐热分解产物和产物的性质,某化学小组开展如下探究:
【查阅资料】2KNO32KNO2+O2↑    Fe(NO3)2FexOy+NO2↑+O2↑
实验一:探究Fe(NO3)2热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液,进行以下探究实验。
(1)【提纯猜想】
猜想一:铁元素只显+2价;
猜想二:铁元素              ;
猜想三:铁元素既有+2价又有+3价。
【实验操作】①向一份溶液中滴入KSCN溶液;向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。
(2)【实验现象】实验①                      ;实验②                     。
(3)【实验结论】猜想二成立,则Fe(NO3)2分解的化学方程式是                  。
实验二:
(4)探究Fe(NO3)2热分解气体产物的性质。小组乙同学进行料如下实验,请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用品:浓H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、带火星的木条、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸馏水。
实验步骤	预期现象和结论		步骤1:取少量Fe(NO3)2固体于试管中,加热分解。	                                     ,说明分解产生的气体中含有NO2。		步骤2:将产生的气体依次通过盛有足量   
                、浓硫酸的洗气瓶,     
                   在最后一个出口检验。	                                      ,说明分解产生的气体中含O2。		实验三:KNO3中混有Fe(NO3)2,为确定其中铁元素的含量,小组丙同学进行如下实验:①取混合物样品10g,充分加热分解;②将固体产物溶解、过滤,取沉淀进行洗涤、干燥,称得其质量为3.2g。则混合物中铁元素的质量分数为                   。(保留三位有效数字,相对原子质量:Fe-56   O-16)
【答案】(17分)(1)只显+3价(1分)
(2)溶液出现血红色(2分,其它合理解释也给分)  溶液紫红色不褪色(2分)
(3)4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑(2分,化学式错不给分,系数错扣1分,不写条件扣1分)
(4)
实验步骤	预期现象和结论		步骤1:取少量Fe(NO3)2固体于试管中,加热分解。	有红棕色气体产生(2分,其它合理表述也给分),说明分解产生的气体中含有NO2。		步骤2:将产生的气体依次通过盛有足量 4mol/LNaOH溶液(2分)、浓硫酸的洗气瓶,用带火星的木条(2分)在最后一个出口检验。	带火星的木条复燃(1分),说明分解产生的气体中含O2。		(5)22.4%

【考点定位】本题考查探究实验方案的设计和定量实验的计算,涉及提出猜想、验证猜想、设计实验方案、配平化学方程式、混合物中铁元素质量分数的测定等知识。
 














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D

碱石灰

无水CaCl2
    B

A

澄清石灰水
C

蓝绿色固体

N2






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