专题探究类实验题教师版.docx

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专题探究类实验题教师版

专题探究类实验题

热点一　物质性质的验证与探究

第1步

明确实验干什么

审题干及设问，明确实验目的。

第2步↓

题干信息有什么

审题干明确物质的特性及其他有效信息。

第3步↓

思考实验原理是干什么

根据实验目的、题干信息及已有知识，设想探究、验证物质性质的实验原理。

第4步↓

问题问什么

细审试题设问，斟酌命题意图，确定答题方向。

第5步↓

规范解答

结合第3步、第4步，用学科语言、化学用语有针对性的回答问题。

1．某化学小组拟采用如下装置（夹持和加热仪器已略去）来电解饱和食盐水，同时检验氯气的氧化性。

若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是________________，对应的现象为________________________________________________________________________。

答案　淀粉KI溶液　溶液变为蓝色

2．高锰酸钾是一种典型的强氧化剂，无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用。

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已略）。

设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。

当向D中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为红棕色，说明氯的非金属性大于溴。

打开活塞，将D中的少量溶液加入E中，振荡E。

观察到的现象是________________________________。

该现象________（填“能”或“不能”）说明溴的非金属性强于碘，原因是____________________________

________________________________________________________________________。

答案　E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色　不能　过量的Cl2也可将I－氧化为I2

解析　打开活塞，将装置D中含溴单质的少量溶液加入含碘化钾和苯的装置E中，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色。

振荡观察到的现象是E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色。

但是若通入的氯气过量，Cl2也能将I－转化为I2：

Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，则不能说明溴的非金属性比碘强。

3．根据要求完成下列实验过程（a、b为弹簧夹，加热及固定装置已略去）。

（1）验证碳、硅非金属性的相对强弱（已知酸性：

亚硫酸>碳酸）。

①连接仪器、________________、加药品后，打开a、关闭b，然后滴入浓硫酸，加热。

②铜与浓硫酸反应的化学方程式是___________________________________________

________________________________________________________________________。

装置A中试剂是_______________________________________________________。

③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是__________________________________

________________________________________________________________________。

（2）验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。

①在

（1）①操作后打开b，关闭a。

②H2S溶液中有浅黄色浑浊出现，化学方程式是______________________________________

________________________________________________________________________。

③BaCl2溶液中无明显现象，将其分成两份，分别滴加下列溶液，将产生的沉淀的化学式填入下表相应的位置。

滴加的溶液

氯水

氨水

沉淀的化学式

写出其中SO2显示还原性生成沉淀的离子方程式：

_______________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）①检验装置气密性

②Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O　酸性KMnO4溶液

③A中酸性KMnO4溶液没有完全褪色，盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色沉淀

（2）②2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O

③

滴加的溶液

氯水

氨水

沉淀的化学式

BaSO4

BaSO3

Cl2＋SO2＋2H2O＋Ba2＋===BaSO4↓＋4H＋＋2Cl－

4．[2015·全国卷Ⅰ，26

（1）

（2）]草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。

草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。

草酸晶体（H2C2O4·2H2O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。

回答下列问题：

（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。

装置C中可观察到的现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

由此可知草酸晶体分解的产物中有________。

装置B的主要作用是______________________

__________________________________________________________。

（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、________。

装置H反应管中盛有的物质是________。

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

审题流程　第1步　明确实验目的：

探究草酸分解的产物。

第2步　新信息：

“钙盐难溶于水、受热脱水、升华、170℃以上分解”。

第3步　实验原理，第

（1）问CO2能使澄清的石灰水变浑浊，注意：

挥发的草酸蒸气也可能使澄清石灰水变浑浊。

第

（2）问由装置A、B出来的气体有CO2、CO，容易想到用CO还原氧化铜，检验产物中有CO2，注意必须先除去原产物中的CO2，并检验是否除尽。

第4步　命题意图：

考查提取有效信息，并整合迁移应用的能力，CO、CO2的性质；物质检验、除杂、实验装置的连接，实验现象分析等。

第5步　规范解答：

容易出错的地方有，第

（1）问，C中的现象易漏掉“气泡”；B装置的作用，涉及了3处踩分点，易忽略草酸的干扰。

第

（2）问，实验装置的连接，易遗漏第一处D装置，和尾气处理装置；验证CO，必须有CuO和澄清的石灰水两方面现象的描述，容易漏掉一处。

答案　

（1）有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊　CO2　冷凝（水蒸气、草酸等），防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验

（2）①F、D、G、H、D、I　CuO（或氧化铜）

②前面D中澄清石灰水无现象，H中黑色粉末变红色，其后面的D中澄清石灰水变浑浊

解析　

（1）装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成，若有CO2气体生成，澄清石灰水变浑浊。

装置B中冰水的作用是降低温度，使生成的水和草酸（题给信息：

受热脱水、升华）冷凝。

若草酸进入装置C，会生成草酸钙沉淀，干扰CO2检验。

（2）检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。

因为分解产物中有CO2，所以先要除去CO2，可用浓NaOH溶液吸收CO2，并用澄清石灰水检验CO2是否除尽，再用无水氯化钙干燥CO，然后通过灼热的CuO，再用澄清石灰水检验生成的CO2气体，没有反应掉的CO可用排水法收集。

若前面澄清石灰水无现象，H中黑色的CuO变红色，后面的澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中有CO。

热点二　以“气体制备”为纽带的综合实验探究

1．物质制备流程

2．操作先后流程

（1）装配仪器时：

先下后上，先左后右。

（2）加入试剂时：

先固后液。

（3）实验开始时：

先检查装置气密性，再加药品，然后点酒精灯。

（4）净化气体时：

一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。

（5）防倒吸实验：

往往是最后停止加热或停止通气。

（6）防氧化实验：

往往是最后停止通气。

3．有气体参与实验中应注意的事项

（1）爆炸：

可燃性气体的点燃、不纯气体受热、气体导管堵塞导致。

（2）炸裂：

玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致。

（3）倒吸：

气体在用液体吸收或与液态试剂反应时，由于极易溶解或反应导致。

（4）堵塞：

生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致。

（5）空气污染：

生成的气体有毒，缺少尾气处理措施或措施不当导致。

1．实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是（　　）

答案　B

解析　A项，收集装置应长进短出；C项，气体发生装置中长颈漏斗未液封；D项，收集装置全密封，无法排气。

2．用二氧化氯（ClO2）可制备用途广泛的亚氯酸钠（NaClO2），实验室可用下列装置（略去部分夹持仪器）制备少量的亚氯酸钠。

装置C中发生反应：

2NaClO3＋SO2===2ClO2＋Na2SO4（Ⅰ）

装置D中发生反应：

2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋2H2O＋O2（Ⅱ）

（1）仪器组装完毕，关闭两个弹簧夹，打开A中活塞，向A中注入水可检验装置气密性，装置气密性良好的现象是________________________。

实验开始时，打开A的活塞，两个弹簧夹的开关操作是__________________，F中盛有的液体为____________。

（2）装置B中进行的是用硫酸与亚硫酸钠制备二氧化硫的反应，该处使用的是70%～80%的硫酸，而不是98%的浓硫酸或极稀的硫酸，原因是__________________________________

________________________________________________________________________。

（3）装置C的作用是________________，装置E的作用是________________。

（4）在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以装置D中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量所需要的试剂是________。

a．稀盐酸b．品红溶液c．石蕊溶液d．酚酞溶液

（5）一次实验制备中，通过检验发现制备的NaClO2中含有NaOH、Na2SO3，出现这些杂质的可能原因是_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

检验产物中含有Na2SO3杂质的实验操作和现象是_______________________________

________________________________________________________________________。

（供选择的试剂有：

Ba（OH）2溶液、H2O2溶液、AgNO3溶液、品红溶液、H2SO4溶液）

答案　

（1）水滴入的速度逐渐变慢，最后停止滴入　打开两个弹簧夹　NaOH溶液

（2）70%～80%的硫酸能提供反应所需的足够的H＋

（3）制备气体ClO2、观察反应快慢并调节反应进行的快慢　安全瓶（防止液体倒吸）

（4）cd

（5）制备的SO2和装置D中的NaOH同时过量　取少量溶液于试管中，加入Ba（OH）2溶液，有白色沉淀生成，滴加稀盐酸，有无色刺激性气体产生

解析　

（1）若装置气密性良好，水滴入的速度会越来越慢，直到最后停止滴入。

弹簧夹甲打开后的作用是调节装置内气压与大气压平衡，弹簧夹乙打开后，可以使装置F中的NaOH溶液吸收尾气。

（2）硫酸与亚硫酸钠反应制备二氧化硫的反应为离子反应，70%～80%的硫酸能提供该反应所需的足够的H＋。

（3）装置C的作用是制备ClO2气体，并可通过观察气泡判断反应的快慢，由此可调节反应进行的快慢；装置E可起到安全瓶的作用，即防止液体倒吸入装置D中。

（4）检验碱液的存在可用酸碱指示剂。

（5）过量的SO2和过量的NaOH反应生成Na2SO3；Na2SO3与Ba（OH）2反应生成白色沉淀BaSO3，滴加稀盐酸，有无色刺激性气体产生。

3．纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、化学建材、油墨、涂料、密封胶与胶粘剂等行业。

在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2可以制得纳米级碳酸钙。

某校学生实验小组设计如图所示装置制取该产品。

D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去。

可选用的药品有a.石灰石　b．饱和氯化钙溶液

c．6mol·L－1盐酸　d．氯化铵固体　e．氢氧化钙固体

（1）A中制备气体时，所需的药品是________（填字母）。

（2）B中盛有________溶液，其作用是_________________________________________。

（3）写出制取氨气的化学方程式：

___________________________________________。

（4）在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入的气体是________________（写化学式）。

（5）检验D出口处是否有氨气逸出的方法是___________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）写出制纳米级碳酸钙的化学方程式：

___________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）ac

（2）饱和NaHCO3　除去CO2中的HCl

（3）2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2H2O＋2NH3↑

（4）NH3

（5）将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处，若试纸变蓝，则证明有氨气逸出；若试纸不变蓝，则证明没有氨气逸出

（6）CaCl2＋CO2＋H2O＋2NH3===2NH4Cl＋CaCO3↓

解析　

（1）由图可知，A制备的气体为CO2，所以选择药品为石灰石和6mol·L－1盐酸。

（2）制出的CO2中不能有HCl，否则会在C中与NH3反应，除去HCl应该用饱和NaHCO3溶液。

（4）NH3的溶解度大于CO2，所以先通入NH3使溶液呈碱性，CO2才能被充分的吸收参与反应。

（5）检验NH3时将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处，若试纸变蓝，则证明有氨气逸出；如果试纸不变蓝，则证明没有氨气逸出。

4．（2015·海南，17）工业上，向500～600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。

现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。

回答下列问题：

（1）制取无水氯化铁的实验中，A中反应的化学方程式为___________________

_____________________________________________________，

装置B中加入的试剂是____________________________________________________。

（2）制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取________。

尾气的成分是____________。

若仍用D装置进行尾气处理，存在的问题是____________、____________________。

（3）若操作不当，制得的FeCl2会含有少量FeCl3，检验FeCl3常用的试剂是________。

欲制得纯净的FeCl2，在实验操作中应先____________________________________________，

再________________________。

答案　

（1）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　浓硫酸

（2）HCl　HCl和H2　发生倒吸　没有处理氢气

（3）KSCN溶液　点燃A处的酒精灯（赶尽装置内的空气）　点燃C处的酒精灯

解析　

（1）根据装置示意图，制取无水氯化铁的实验中，装置A为制取氯气的实验装置，发生反应为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水；装置B的作用是除去混杂在氯气中的水蒸气，故B中加入的试剂为浓硫酸。

（2）根据题给信息，在制取无水氯化亚铁实验中，装置A是用于制取HCl气体；经浓H2SO4干燥后，在硬质玻璃管中发生反应：

Fe＋2HCl===FeCl2＋H2，则尾气的成分是氯化氢和氢气；若仍用D装置进行尾气处理，则因氯化氢极易溶于水，故会产生倒吸，且氢气与NaOH溶液不反应，可燃性气体氢气也不能被吸收。

（3）检验氯化铁溶液常用的试剂是KSCN溶液；欲制得纯净的氯化亚铁，应防止装置中氧气的干扰，在实验过程中应先点燃A处的酒精灯，利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气，再点燃C处的酒精灯。

5．（2014·山东理综，31）工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下装置（略去部分夹持仪器）模拟生产过程。

烧瓶C中发生反应如下：

Na2S（aq）＋H2O（l）＋SO2（g）===Na2SO3（aq）＋H2S（aq）　（Ⅰ）

2H2S（aq）＋SO2（g）===3S（s）＋2H2O（l）　（Ⅱ）

S（s）＋Na2SO3（aq）

Na2S2O3（aq）　（Ⅲ）

（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若__________________________________________________，则整个装置气密性良好。

装置D的作用是______________________________________________________________。

装置E中为______________溶液。

（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为____________。

（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择________。

a．蒸馏水b．饱和Na2SO3溶液

c．饱和NaHSO3溶液d．饱和NaHCO3溶液

实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是______________________________。

已知反应（Ⅲ）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是__________________________。

反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有________。

a．烧杯b．蒸发皿c．试管d．锥形瓶

（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。

利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：

_______________________________________________

________________________________________________________________________。

已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解：

S2O

＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O

供选择的试剂：

稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液

答案　

（1）液柱高度保持不变　防止倒吸　NaOH（合理即可）

（2）2∶1

（3）c　控制滴加硫酸的速度（合理即可）　溶液变澄清（或浑浊消失）　ad

（4）取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质（合理即可）

解析　

（1）若装置不漏气，则长颈漏斗中会形成一段液柱并且液柱高度保持不变；装置D为安全瓶，可防止倒吸；装置E是尾气处理装置，用来吸收过量的SO2，故所盛溶液可以是NaOH溶液等。

（2）若生成3molNa2S2O3，根据方程式的关系可知需要3molS和3molNa2SO3；生成3molS需2molH2S；而生成2molH2S需2molNa2S且同时生成2molNa2SO3；故需要的Na2S为2mol、Na2SO3为1mol，其物质的量之比为2∶1。

（3）装置B中的溶液不能和SO2反应。

蒸馏水能溶解SO2；Na2SO3溶液能与SO2反应：

SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3；NaHCO3溶液也能与SO2反应：

NaHCO3＋SO2===CO2＋NaHSO3。

为使SO2缓慢进入烧瓶C，应使生成SO2的速率减慢，可通过控制滴加硫酸的速度来实现；因反应（Ⅲ）相对较慢，C中反应达到终点时S消耗完，现象是溶液变澄清。

蒸发皿加热时不需垫石棉网，试管是小型玻璃仪器，加热时也不需垫石棉网；烧杯、锥形瓶在加热时需垫石棉网。

（4）Na2S2O3和Na2SO3的存在对SO

的检验有干扰，要先除去。

根据题给信息，可先加入过量的稀盐酸将二者除去。

热点三　以“化工流程”为载体的综合实验探究

化工流程的命题来源很广，与各个知识模块的结合点较多，因此分析工业生产化工流程题时，应将流程路线、试题设问和理论知识有机结合起来，它常常结合工艺流程考查基本化学实验问题，可以说它是无机框图题的创新。

流程的呈现形式有：

①操作流程；②物质变化流程；③装置流程。

解题时首先要明确原料和产品（包括副产品），即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的（如沉淀反应、除杂、分离）——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。

由于化工流程常与溶液的配制、物质的分离及定量测定等基本操作有机结合起来，所以只有复习时牢固掌握实验基础知识，才能有效结合题中的信息，准确答题。

1．某化学实验室产生的废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ba2＋、Cl－四种离子，现设计下列方案对废液进行处理，以回收金属并制备氯化钡、氯化铁晶体。

（1）沉淀1中含有的金属单质是__________。

（2）氧化时加入H2O2溶液发生反应的离子方程式为

____________