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精品文档高考化学高考非选择题专项练(七)实验综合题A【题型特点】实验综合题(实验探究题)是安徽省高考化学试题的压轴题,一般以工业废弃物如废水、废渣等材料为背景或以化学反应为情境,综合考查学生的思维能力、分析问题、解决问题的能力、提出假设并进行实验验证的实验能力。涉及的考点有采取控制变量的方法研究化学反应速率和化学平衡的影响因素、对物质的成分或性质、出现的现象、本质等提出假设、设计实验进行探究(多以表格的形式考查学生设计实验、写出实验步骤得出结论的能力)并对实验进行评价与分析,综合性强。实验目的解题策略以探究化学反应速率或化学平衡的影响因素为目的这种题型考查的是采取控制变量的方法研究化学反应速率和化学平衡的影响因素,解题时需分析有哪些影响因素,从而提出假设,假设的验证则需控制变量(即只能有一个变量),根据设计的实验得出实验现象并根据现象得出结论以探究物质的组成或性质等为目的这种题型其实是以物质的性质和反应为情境,对某种反应的反应实质或物质的成分等提出假设,然后设计实验进行验证,实验的设计主要是根据物质的性质去做,但要防止物质在检验时的相互干扰1.(2014合肥一模)某校化学实验活动小组通过实验来探究一包黑色粉末是氧化铜、氧化亚铁或二者的混合物,探究过程如下:(1)提出假设假设1,黑色粉末是FeO。假设2,黑色粉末是(写化学式)。假设3,黑色粉末是FeO和CuO的混合物。(2)设计探究实验。实验小组选用稀硫酸、氯水、硫氰化钾溶液作试剂进行实验,请将实验操作步骤及现象填入下表。实验操作步骤现象结论取少量粉末加入足量稀硫酸假设1成立假设2成立假设3成立(3)查阅资料得知,通过调节溶液的酸碱性可使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下表:物质Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀pH6.07.51.4沉淀完全pH13143.7若经过实验分析确定,该黑色物质为氧化铜和氧化亚铁的混合物,实验小组欲利用该黑色粉末制取较纯净的硫酸铜,设计如下实验方案:回答:试剂1是(填化学式)溶液;加入试剂2的目的是调节溶液的pH,该物质是(填名称),将溶液pH调节到(填范围);操作1的名称是。【解析】(1)根据假设1、3可推知假设2为黑色固体是CuO。(2)假设1的验证可利用其与酸反应后溶液的颜色为浅绿色判断;假设2、3用酸溶解后,溶液都为蓝色,若要具体验证假设2、3还需检验用酸溶解后的溶液中有没有Fe2+,即酸溶后,再加KSCN、氯水,若溶液只呈蓝色,则假设2正确,若溶液呈蓝色,再加KSCN、氯水后溶液呈红色,则假设3正确。(3)本小题的目的是用CuO、FeO制备硫酸铜,因此需除去FeO,而Cu2+、Fe2+开始沉淀和沉淀完全的pH相近,因此欲得到纯净的硫酸铜,则需把Fe2+氧化为Fe3+,再调节pH除去Fe3+,即试剂1是氧化剂,可以是H2O2,试剂2作用是调节pH,但不能引入杂质,可用CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3中的一种,调节pH到3.76.0(保证Fe3+完全沉淀,而Cu2+没有沉淀),操作1后是过滤,因此操作1是蒸发浓缩、冷却结晶以析出硫酸铜晶体。答案:(1)CuO(2)实验操作步骤现象黑色粉末溶解,溶液呈浅绿色取少量粉末加入足量稀硫酸,加几滴KSCN溶液,再加几滴氯水黑色粉末溶解,溶液只呈蓝色黑色粉末溶解,溶液先呈蓝色,后呈红色(3)H2O2氧化铜(或氢氧化铜或碱式碳酸铜)3.76.0加热浓缩、冷却结晶2.某校化学小组的同学以碳棒为电极电解氯化铜溶液时发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外,还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物,设计了如下过程:.有关资料铜的化合物颜色、性质如下:.探究实验(1)提出假设:红色物质一定有铜,还可能有Cu2O;白色物质为铜的化合物,其化学式可能为CuCl。(2)实验验证:取电解CuCl2溶液后的阴极碳棒,洗涤、干燥,连接下列装置进行实验,验证阴极产物实验结束后,碳棒上的白色物质变为红色,无水硫酸铜不变色。碳棒上的红色物质是否有Cu2O(填“是”或“否”),理由是 ;在c装置后将气体通入中,若出现白色沉淀,可说明提出假设中的白色物质一定存在;写出装置b中发生反应的化学方程式: 。(3)问题讨论:电解CuCl2溶液后的阴极上发生的反应为Cu2+2e-Cu和 ;用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液,观察阴极碳棒表面出现的现象,发现有红色物质附着,无白色物质,加入后继续电解,出现白色物质。【解析】(2)实验验证:由碳棒上的白色物质变为红色,无水硫酸铜不变色推出碳棒上的红色物质不含有Cu2O;从资料看,白色物质只能为CuCl,检验氯离子只能通入硝酸银溶液中;写出化学方程式为2CuCl+H22Cu+2HCl。(3)问题讨论:由上面分析可知阴极产物有氯化亚铜,则电极反应为Cu-e-+Cl-CuCl;要想出现白色物质,只要加入含有可溶性氯离子的物质即可。答案:(2)否无水硫酸铜不变色说明没有氧元素硝酸银溶液2CuCl+H22Cu+2HCl(3)Cu-e-+Cl-CuClNaCl溶液(或其他含氯离子的合理答案)3.(2014马鞍山三模)已知:KI溶液在酸性条件下能被空气中O2氧化。某小组欲探究不同条件对该反应速率的影响。(1)该小组设计了如下实验用表(硫酸、KI溶液体积均为5 mL,淀粉溶液用量相同),请你完成下表:实验编号T/Kc(KI)/molL-1c(H2SO4)/molL-1实验目的29810.1实验和探究温度对该反应速率的影响;实验和探究反应物浓度对该反应速率的影响3081_10.2(2)该反应的离子方程式为 。(3)探究外界条件对反应速率的影响时,应该观察记录_ ;为此,该实验中三种溶液混合的顺序不合理的是。a.先将KI溶液与淀粉溶液混合,然后再加入硫酸溶液b.先将KI溶液与硫酸溶液混合,然后再加入淀粉溶液c.先将硫酸溶液与淀粉溶液混合,然后再加入KI溶液(4)该小组实验过程中发现,敞口放置在空气中的KI溶液渐呈黄色,加入淀粉溶液后呈蓝色,他们查阅资料知,其反应方程式为O2+4KI+2H2O2I2+4KOH。他们对此反应方程式有疑问:单质碘为何与KOH共存?经过仔细思考后,他们根据温度、溶液酸碱性和敞口放置等因素提出了如下假设,请你完成假设三:假设一:常温下,碘与KOH溶液不反应;假设二:溶液碱性较弱,碘不与KOH溶液反应;假设三: 。(5)请你设计实验验证上述假设二,完成下表中内容。限选试剂:1 molL-1盐酸、1 molL-1KOH溶液、碘水、淀粉溶液实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验现象和结论【解析】(1)是探究温度对反应速率的影响,因此其他条件相同,即的硫酸浓度与相同,是0.1 molL-1,是探究反应物浓度对反应速率的影响,因此其他条件相同,即的温度与相同,是298 K。(2)该反应是在酸性条件下氧气将I-氧化:4H+4I-+O22I2+2H2O。(3)由于生成了能使淀粉溶液变蓝色的I2,因此反应速率快慢是依据溶液出现蓝色所需的时间长短来判断,淀粉的加入应该在反应之前,若反应后加入淀粉,则溶液出现蓝色所需的时间滞后,因此选b。(4)根据题意,敞口放置,则空气中的二氧化碳会与氢氧化钾反应而消耗了氢氧化钾,即假设三是KOH可能与空气中的CO2发生了反应。(5)假设二的验证可做对比实验,即取碘水、淀粉溶液与氢氧化钾作用,根据现象得出结论,具体是取少量碘水滴入几滴淀粉溶液,再逐滴加入1 molL-1KOH溶液,若开始蓝色不变,随着碱液增多,蓝色消失,说明假设二正确。答案:(1)0.1298(2)4H+4I-+O22I2+2H2O(3)溶液出现蓝色所需的时间b(4)KOH可能与空气中的CO2发生了反应(5)实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验现象和结论取少量碘水滴入几滴淀粉溶液,再逐滴加入1 molL-1KOH溶液,观察现象若开始蓝色不变,随着碱液增多,蓝色消失,说明假设二正确(其他合理答案均可)【加固训练】某研究性学习小组在网上搜集到如下信息:硫化钠,俗称臭碱,是一种强还原剂,在工业上用途广泛。他们对硫化钠与次氯酸钠的反应进行探究。【实验】在次氯酸钠溶液中加入硫化钠溶液,发现溶液始终澄清。(1)下列有关硫化钠的说法正确的是。a.硫化钠溶液不宜久置,应现用现配b.硫化钠溶液中通入SO2有淡黄色浑浊,可证明SO2有氧化性c.硫化钠在空气中潮解并不断放出H2S气体,说明酸性:H2CO3H2Sd.配制硫化钠溶液时加入少量氢氧化钾e.向硫化钠溶液中滴加稀硝酸有臭鸡蛋气味的气体生成【提出假设】(2)反应后的溶液中肯定存在Cl-、S和OH-,为探究溶液中可能还存在的其他阴离子(不考虑离子水解及空气中CO2的影响),该学习小组提出如下假设:假设1:还存在S2-假设2:还存在ClO-假设3: 【设计实验方案,验证假设】(3)请写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:1 molL-1的CuSO4溶液、1 molL-1NaOH溶液、淀粉KI溶液、紫色石蕊试液、酚酞试液。实验步骤预期现象和结论步骤1:取少许反应后溶液于试管中,滴加若,则假设成立步骤2:另取少许反应后溶液于试管中,滴加若 ,则假设成立。若 ,则假设3成立【思考与交流】(4)实验时某同学发现所用硫化钠溶液呈黄色,联想到工业盐酸呈黄色的原因,该同学认为所用硫化钠溶液中混有少量FeCl3。你是否同意该同学的观点?(填“同意”或“不同意”),请简述理由: 。【解析】(1)a.氧气可氧化硫离子为S,因此硫化钠不宜久置,正确;b.硫化钠溶液中通入二氧化硫生成S,表明二氧化硫有氧化性,正确;c.在空气中产生H2S,表明酸性:H2CO3H2S,正确;加入氢氧化钾则引入钾离子,d错误;硝酸有氧化性,硫化钠有还原性,二者发生氧化还原反应,e错误。(2)S2-、ClO-不能共存,根据假设1、2可知假设3既不存在S2-,也不存在ClO-。(3)步骤1:取少量反应后的溶液于试管中,滴加1 molL-1的CuSO4溶液,溶液出现黑色沉淀,则假设1成立;步骤2:另取少量反应后的溶液于试管中,滴加12滴淀粉KI溶液,若溶液变蓝色,则假设2成立;若步骤1没有出现黑色沉淀,步骤2溶液没有变蓝色,则假设3成立。(4)不同意,硫化钠有还原性,氯化铁有氧化性,二者发生氧化还原反应而不能共存。答案:(1)a、b、c(2)既不存在S2-也不存在ClO-(3)其他合理答案也可,步骤1和步骤2可以对调。实验步骤预期现象和结论步骤1:1 molL-1的CuSO4溶液若溶液中出现黑色沉淀,则假设1成立步骤2:12滴淀粉KI溶液若溶液变蓝,则假设2成立。若步骤1中没有出现黑色沉淀,步骤2中溶液不变蓝色,则假设3成立(4)不同意因为硫化钠具有强还原性,氯化铁具有强氧化性,二者发生氧化还原反应不能共存4.(2014蚌埠二模)氯酸钾热分解是实验室制取氧气的一种方法,某探究小组查阅资料得知,氯酸钾在不同条件下分解结果如下:实验反应体系第一放热峰温度()第二放热峰温度()1KClO3400(无气体放出)480(有少量气体放出)2KClO3+MnO2350(有大量气体放出)已知实验1在480时反应方程式为KClO4KCl+2O2,请写出在400时的化学反应方程式 (提示:反应中只有氯元素的化合价改变)。该小组同学利用实验2来制取氧气时,在实验中发现生成的气体略带颜色并有刺激性气味。【提出问题】实验中生成的气体中除了氧气外还含有什么物质?【查阅资料】1.二氧化氯常温下是黄色有强烈刺激性气味的气体。2.二氧化氯具有强氧化性,在溶液中能够把二价锰氧化成四价锰,使之形成不溶于水的二氧化锰(2ClO2+5Mn2+6H2O5MnO2+12H+2Cl-),而氯气不能。【提出假设】假设1:含有氯气;假设2:含有二氧化氯。【设计实验】甲同学设计实验验证假设1成立。实验步骤实验现象实验结论将产生的气体接触湿润的淀粉碘化钾试纸假设1正确乙同学设计实验验证假设2成立。实验步骤实验现象实验结论假设2正确【思考与交流】你同意他们的实验方案吗?理由是 。【解析】根据480KClO4的分解反应方程式及400的反应中只有氯元素化合价变化可知KClO3发生的反应是歧化反应,即生成KCl和KClO4,反应是4KClO33KClO4+KCl。【设计实验】甲同学是用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气,即若含氯气,则试纸变蓝色;验证假设2即检验生成的气体中含ClO2,根据题给资料上的信息,ClO2的检验可将气体通入硫酸锰溶液中,若产生黑色沉淀,则气体中含ClO2。【思考与交流】甲、乙两位同学的实验方案均有片面性,有漏洞,因为他们都没有考虑另外一种可能:气体中既含ClO2又含Cl2,若是ClO2和Cl2的混合物,则会产生与甲或乙同学同样的实验现象,而且ClO2也能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,即甲同学不能证明气体是哪种,乙同学的实验只能证明含ClO2,但不能证明是否含Cl2。答案:4KClO33KClO4+KCl试纸变蓝将制得的气体通入一定量的硫酸锰溶液中溶液中出现黑色浑浊不同意;实验方案都有片面性,ClO2也能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,故甲同学不能证明气体是哪种,而乙同学的实验只能证明含ClO2,但不能证明是否含Cl2(其他合理答案也可以)5.(2014马鞍山一模)王老师在用酒精喷灯做“铁与水蒸气反应”后,该校高一化学研究性小组同学对得到的黑色固体物质进行了如下实验:(1)甲同学认为:该黑色固体为四氧化三铁。请写出黑色固体溶于稀盐酸的化学方程式 ;(2)乙同学提出:根据上述实验现象甲同学的观点不可靠,理由是 ;(3)深红色溶液C放置一段时间后,发现红色褪去。关于溶液褪色的原因,同学们纷纷猜想:假设一:氯水有强氧化性,将溶液中的SCN-氧化;假设二:空气中有还原性物质,将 ;假设三:氯水有极强的氧化性,将 。基于假设一,为验证合理与否,可选用试剂:浓硫酸、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1盐酸、1.0 molL-1NaOH、0.1 molL-1FeCl3、0.1 molL-1CuSO4、20% KSCN、蒸馏水。实验操作预期现象结论取少量褪色后的溶液, 说明假设一是合理的(4)乙同学用酒精灯加热做铁与水蒸气反应的实验,也得到了黑色固体,它不能被磁铁吸引,当加入盐酸溶解该固体时,溶液呈浅绿色,再滴加KSCN溶液不变色。由此她认为生成该固体的化学方程式为 。【解析】(1)四氧化三铁与盐酸反应为Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O。(2)该固体除含四氧化三铁外,若含铁、FeO也会产生上述现象。(3)红色褪去可能是没有了SCN-或没有了Fe3+,因此假设二是Fe3+被还原,假设三是溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。若假设一正确,则溶液中有Fe3+,没有SCN-,因此可做对比实验,再向褪色后的溶液中加KSCN看溶液是否变红。(4)根据该同学的实验,该黑色固体是FeO,生成FeO的反应为Fe+H2O(g)FeO+H2。答案:(1)Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O(2)该黑色固体不一定仅仅是Fe3O4,当黑色固体为Fe3O4和FeO或Fe3O4和Fe或Fe3O4、FeO和Fe时,也都有上述现象(回答合理即可)(3)溶液中的Fe3+还原为Fe2+溶液中的+3价铁氧化为更高的价态(回答合理均可)实验操作预期现象只答对其中一方面即可取少量褪色后的溶液,滴加20%KSCN溶液如果溶液变红色或取少量褪色后溶液,加入0.1 molL-1FeCl3溶液或如果溶液不变红色(4)Fe+H2O(g)FeO+H2【方法规律】实验探究题的解题思路(1)根据题目所含的信息如物质的性质、发生的化学反应等采取发散性思维从不同的角度、不同的层面提出假设,如本题的红色褪去可从Fe3+和KSCN的性质两方面思考:没有了Fe3+,可能是Fe3+被还原或被氧化;没有了KSCN,可能是被氧化,从而提出假设。(2)假设的验证则是围绕实验目的去设计实验,往往可采取做对比实验等方法,需注意的是实验设计要科学、合理、可行,要排除干扰。(3)反思与评价或表达与交流的解答的关键是紧扣实验目的,从合理性、科学性、安全性、可行性、简约性、经济性等方面进行分析、思考,并提出改进的具体建议或以书面方式对探究过程和结果作出比较明确的表述,如本题的(4)属于表达与交流,根据题意得出结论。6.(2014合肥联考)安徽省从2013年12月1日零时起,车用汽油升级为“国”标准,汽油中的硫含量下降三分之二,对二氧化硫的排放有了大大的改善,SO2可以用Fe(NO3)3溶液吸收,某化学兴趣小组对SO2和Fe(NO3)3溶液的反应做了相应探究。探究:(1)某同学进行了下列实验:取12.8 g铜片和20 mL 18 molL-1的浓硫酸放在三颈瓶中共热,直至反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,同时根据所学的知识同学们认为还有较多的硫酸剩余。配制1.0 molL-1的Fe(NO3)3溶液,需准确称量一定质量的Fe(NO3)3固体,在烧杯中溶解恢复到室温后,将溶液转移到容量瓶中,再经过洗涤、定容、摇匀可配得溶液,请回答将溶液转移至容量瓶中的操作方法_ 。装置A中反应的化学方程式是 。该同学设计求余酸的物质的量实验方案是测定产生气体的量。其方法有多种,请问下列方案中不可行的是(填字母)。A.将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重B.将产生的气体缓缓通入足量Na2S溶液后,测量所得沉淀的质量C.用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)探究:(2)为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应进行的操作是 。(3)装置B中产生了白色沉淀,分析B中产生白色沉淀的原因,提出下列三种猜想:猜想1:SO2与Fe3+反应;猜想2:在酸性条件下SO2与N反应;猜想3: ;按猜想1,装置B中反应的离子方程式是 ,证明该猜想1中生成的还原产物,某同学取少量溶液滴加几滴酸性高锰酸钾溶液,紫红色褪去,请分析该同学做法是否正确(填“正确”或“不正确”),理由是 。按猜想2,只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列某种溶液,在相同条件下进行实验。应选择的替换溶液是(填序号)。a.1.0 molL-1稀硝酸b.pH=1的FeCl3溶液c.6.0 molL-1NaNO3和0.2 molL-1盐酸等体积混合的溶液【解析】(1)转移溶液时要用玻璃棒引流,而且玻璃棒的下端在容量瓶的刻度线下,不能靠在瓶口。A项碱石灰不仅吸收二氧化硫,也吸收水蒸气,因此根据其增重量不能求气体的量,该方案不可行;B项根据沉淀的量可求二氧化硫的量,可行;C项根据生成的气体的量可求二氧化硫的量,可行,选A。(2)加硫酸前通入氮气排出空气;(3)根据猜想1、2可写出猜想3,即SO2和Fe3+在酸性条件下都与N反应。猜想1是二氧化硫被Fe3+氧化为S,反应方程式见答案;该同学做法不正确,因为二氧化硫也能被高锰酸钾氧化。猜想2是N氧化二氧化硫,因此应该排除Fe3+干扰,而且N浓度为3 molL-1,pH=1,选c。答案:(1)用玻璃棒引流,玻璃棒的底部要在容量瓶的刻度线以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2+2H2OA(2)打开弹簧夹,向装置中通入一段时间的N2,关闭弹簧夹(3)猜想3:SO2和Fe3+在酸性条件下都与N反应Ba2+SO2+2Fe3+2H2OBaSO4+4H+2Fe2+(可分步写成SO2+ 2Fe3+2H2OS+4H+2Fe2+,Ba2+SBaSO4)不正确二氧化硫也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色c【讲评建议】本题难度较大,在讲解本题时,请提醒学生注意以下几点:解答第(1)小题的,写具体操作步骤时只答引流。解答第(1)小题的,缺乏分析问题的能力而不知道采取什么方案,因此错选,教学中应该加强对学生分析问题、解决问题的能力的培养。解答第(2)小题,由于没有做过实验或缺乏思维的严密性而答成通入氮气(忽视打开弹簧夹)。解答第(3)小题的,缺乏思维的深刻性而忽视二氧化硫的干扰,因为二氧化硫也能被酸性高锰酸钾氧化。解答第(3)小题的,不知道如何控制变量而答错。
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