高考真题之实验探究专题练习.docx
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高考真题之实验探究专题练习
高考真题之实验探究专题练习
(整理自2012-2014四川、安徽高考)
1.硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。
某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.【查阅资料】
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。
Ⅱ.【制备产品】
实验装置如上图所示(省略夹持装置):
实验步骤:
(1)检查装置气密性,按图示加入试剂。
仪器a的名称是①;E中的试剂是②(选填下列字母编号)。
A.稀H2SO4B.NaOH溶液C.饱和NaHCO3溶液
(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。
过滤C中混合物,滤液经(填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。
Ⅲ.【探究与反思】
(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。
(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
(2)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验步骤
(2)进行了改进,改进后的操作是。
(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高而显著增大,所得产品通过方法提纯。
为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ.AgNO3的氧化性
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。
为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验。
可选用第试剂KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
⑴请完成下表:
操作
现象
结论
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡
①
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入②,振荡
③
存在Fe2+
【实验结论】Fe的氧化产物为存在Fe2+和Fe3+
Ⅱ.AgNO3的热稳定性性
用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气体,在装置D中收集到无色气体。
当反应结束以后,试管中残留固体为黑色。
⑵装置B的作用是。
⑶经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是。
⑷【查阅资料】Ag2O和粉末的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。
【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是:
ⅰAg;ⅱAg2O;ⅲAg和Ag2O
【实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体,进行了如下实验。
实验编号
操作
现象
a
加入足量氨水,振荡
黑色固体不溶解
b
加入足量稀硫酸,振荡
黑色固体溶解,并有气体产生
【实验评价】根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是①(填实验编号)。
【实验结论】根据上述实验结果,该小组得出的AgNO3固体热分解的产物有②。
【解析】
(1)Fe3+的检验用KSCN,现象是溶液变红;Fe2+的检验用K3[Fe(CN)6,现象为生成蓝色沉淀。
(2)B装置是安全瓶,防止C中的液体倒吸到A中。
(3)验证集气瓶中氧气的方法是:
用玻璃片盖住集气瓶口并取出,正放在桌面上,然后将带余烬的木条放入集气瓶,若复燃证明是O2。
(4)a实验中黑色固体不溶解,说明一定是Ag,若含Ag2O,则会部分溶解;b实验中的现象说明黑色固体是Ag或Ag、Ag2O的混合物,不能确定其成分。
【答案】
(1)溶液变红 K3[Fe(CN)6溶液 生成蓝色沉淀
(2)安全瓶
(3)用玻璃片盖住集气瓶口并取出,正放在桌面上,然后将带余烬的木条伸入集气瓶,若复燃证明是O2 (4)b Ag
【考点】化学实验设计与评价:
物质的检验、装置的作用,元素化合物的性质。
2、甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子张氮、氢原子个数比,设计了如下实验流程:
试验中,先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气,再连接洗气瓶和气体收集装置,立即加热氧化铜。
反应完成后,黑色的氧化铜转化为红色的铜。
下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置,D为盛,有浓硫酸的洗气瓶。
甲小组测得:
反应前氧化铜的质量为
、氧化铜反应后剩余固体的质量为
生成氮气在标准状况下的体积
。
乙小组测得:
洗气前装置D的质量
、洗气后装置后D的质量
、生成氮气在标准状况下的体积
。
请回答下列问题:
(1)写出仪器a的名称:
。
(2)检查A装置气密性的操作时。
(3)甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气,请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中。
实验装置
实验药品
制备原理
甲小组
A
氢氧化钙、硫酸铵
反应的化学方程式为
①
乙小组
②
浓氨水、氢氧化钠
用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用:
③
(4)甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为。
(5)乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比名校小于理论值,其原因是。
为此,乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有药品的实验仪器,重新实验。
根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积,得出合理的实验结果。
该药品的名称是。
解析:
此题估计很多同学都感觉做过,确实是这样的,难度不大。
【解析】
(1)仪器a是圆底烧瓶。
(2)连接导管,将导管的末端插入水中,轻轻加热试管,若导管口有气泡冒出,停止加热后,在导管中形成一段水柱,说明装置气密性良好。
(3)
仿照NH4Cl与碱石灰混合加热制取氨气,即可写出相应的化学方程式为(NH4)2SO4+Ca(OH)2
CaSO4+2H2O+2NH3↑。
浓氨水与固体NaOH混合即可制得氨气,且两种物质混合就无法控制反应随关随停,不需要选用C装置,选用B装置即可。
固体NaOH溶于浓氨水后,放出大量的热,促使NH3的挥发,溶液中OH-浓度的增加,这两个因素都使NH3+H2O
NH3·H2O
NH4++OH-向逆反应方向即生成NH3的方向移动。
3、LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。
某工厂用LiF、PCl5为原料,低温反应制备LiPF6,其流程如下:
已知:
HCl的沸点是-85.0℃,HF的沸点是19.5℃。
(1)第①步反应中无水HF的作用是、。
反应设备不能用玻璃材质的原因是(用化学方程式表示)。
无水HF有腐蚀性和毒性,工厂安全手册提示:
如果不小心将HF沾到皮肤上,可立即用2%的溶液冲洗。
(2)该流程需在无水条件下进行,第③步反应中PF5极易水解,其产物为两种酸,写出PF5水解的化学方程式:
。
(3)第④步分离采用的方法是;第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是。
(4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。
取样品wg。
测得Li的物质的量为nmol,则该样品中LiPF6的物质的量为mol(用含有w、n的代数式表示)。
【答案】(14分)
(1)反应物溶剂SiO2+4HF=SiF4↑+2H2ONaHCO3
(2)PF5+4H2O=H3PO4+5HF
(3)过滤冷凝
(4)
(本题部分小题属于开放试题,合理答案均给分)
【解析】
(1)根据题目中的流程可以看出,固体+液体反应
新物质+饱和溶液,所以无水HF的作用是反应物和溶剂;玻璃的主要成分中含有二氧化硅,能和HF发生反应,反应的方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;HF属于弱酸,必须用弱碱性溶液来除去(比如2%的NaHCO3溶液);
(2)根据题目中的信息“PF5极易水解,其产物为两种酸”,则根据元素组成可知,两种酸分别是H3PO4和HF,所以反应的方程式为PF5+4H2O=H3PO4+5HF;
(3)第④步分离的是固体(LiPF4(s))和液体(HF(l)),所以采用过滤的方法;分离尾气中HF、HCl,可以利用二者沸点的差异(HF分子之间存在氢键)进行分离,所以采用冷凝法;
(4)根据守恒可以得到;设LiPF6为xmol,LiF为ymol;根据Li守恒,有x+y=n,根据质量守恒有152x+26y=w,解得x=
mol。
4.(14分)
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。
从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。
图1
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/g
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。
时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向;此时,碳粉表面发生了(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式为
___________________________。
图2图3
(3)该小组对图2中的0~
时压强变大的原因提出如下假设。
请你完成假设二:
假设一:
发生析氢腐蚀产生气体;
假设二:
;
......
(4)为验证假设一,某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。
请你再设计一种方案验证假设一,写出实验步骤和结论。
(1)
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/g
②
2.0
③
碳粉含量的影响
(2)吸氧
还原2H2O+O2+4
=4OH—(或4H++O2+4
=2H2O)
(3)放热反应,温度升高
(4)
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)
①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)
②通入氩气排净瓶内空气;
③滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化,检验Fe2+等)。
如果瓶内压强增大,假设一成立。
否则假设一不成立。
(本题属于开放性试题,合理答案均给分)
【解析】
(1)探究外界因素对化学反应速率的影响,一般采取控制变量法,即每次只能改变一个变量,所以实验②中铁的量不能发生变化,即质量为2.0g;实验③和实验①相比,只有碳粉的质量发生了变化,所以实验③室探究碳粉的质量对化学反应速率的影响;
(2)因为压强的大小与气体的物质的量成正比,从所给的图像可看出,气体的量开始增加,后来逐渐减小,故
~
发生了吸氧腐蚀;原电池装置中,活泼金属(Fe)做负极,不活泼的C作正极,正极发生还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4
=4OH—或4H++O2+4
=2H2O;
(3)从体积的影响因素着手,温度升高,体积增大;
(4)基于假设一可知,产生氢气,发生了哪些变化,具体参考答案。
5、二氧化铈
是一种重要的稀土氧化物。
平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含
以及其他少量可溶于稀酸的物质)。
某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如下:
(1)洗涤滤渣A的目的是为了去除(填离子符号),检验该离子是否洗涤的方法是。
(2)第②步反应的离子方程式是,滤渣B的主要成分是。
(3)萃取是分离稀土元素的常用方法,已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP(填“能”或“不能”)与水互溶。
实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒等。
(4)取上述流程中得到的
产品0.536g,加硫酸溶解后,用0.1000mol•
标准溶液滴定终点是(铈被还原为
),消耗25.00mL标准溶液,该产品中
的质量分数为。
【答案】
(1)Fe3+;取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加2-3滴KSCN,如果不出现红色,则洗涤干净。
(2)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2
+4H2O;SiO2
(3)不能;分液漏斗
(4)97.01%
【解析】
(1)主要除去的应是Fe2O3溶于盐酸所产生的Fe3+
(2)根据流程中的反应,不难确定最后的不溶物为SiO2
(3)萃取剂应与原溶剂互不相溶。
(4)根据电子守恒可确定Ce(OH)4与FeSO4的关系式为
Ce(OH)4~FeSO4
n(Ce(OH)4)=n(FeSO4)=0.1000mol/L×25mL×10-3=0.0025mol,m=0.0025mol×208g/mol=0.52g
w(Ce(OH)4)%=0.52g÷0.536g×100%=97.01%
6.(14分)
某酸性工业废水中含有
。
光照下,草酸
能将其中的
转化为
。
某课题组研究发现,少量铁明矾Al2Fe(SO4)4·24H2O即可对该反应堆起催化作用。
为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
测得实验①和②溶液中的
浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明;实验①中
时间段反应速率
(
)=
(用代数式表示)。
(4)该课题组队铁明矾Al2Fe(SO4)4·24H2O中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:
起催化作用;
假设二:
;
假设三:
;
…………
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2Fe(SO4)4·24H2O、Al2(SO4)3等。
溶液中
的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
【答案】
(2)CO2
(3)溶液的PH越小(或H+浓度越大),该反应的反应速率越快;2(C0-C1)/t1
(4)Al3+起催化作用;
SO42-起催化作用
(5)①分别取2支相同的试管,分别编号为1和2;
②向1、2试管中均加入同浓度同体积的废水样品,并调节相同的PH
③向1、2试管中分别加入同浓度同体积的FeSO4和K2SO4溶液
④再向1、2试管中均加入同浓度同体积的草酸溶液,控制相同的光照强度
⑤相同的反应时间后,用仪器分别测量1、2试管中Cr2O72-的浓度
预期现象与结论:
如果1试管中Cr2O72-的浓度明显小于2试管中Cr2O72-的浓度,则说明假设一正确。
【解析】本题主要考察对比试验的设计中条件的控制及题目有用信息的提取,与2011安徽高考28题试验探究题颇有相似之处
7、亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。
为检验某食品中亚硫酸盐含量(通常1kg样品中含SO2的质量计),某研究小组设计了如下两种实验流程:
(1)气体A的主要成分是,为防止煮沸时发生暴沸,必须先向烧瓶中加入
;通入N2的目的是。
(2)写出甲方案第①步反应的离子方程式:
。
(3)甲方案第②步滴定前,滴定管需用NaOH标准溶液润洗,其操作方法是
。
(4)若用盐酸代替稀硫酸处理样品,则按乙方案实验测定的结果(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
(5)若取样品wg,按乙方案测得消耗0.01000mol·L—1I2溶液VmL,则1kg样品中含SO2的质量是g(用含w、V的代数式表示)。
28.(13分)工业上从废铅酸电池的铅膏回收铅的过程中,可用碳酸盐溶液与铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应:
PbSO4(s)+CO32—(aq)
PbCO3(s)+SO42—(aq)。
某课题组用PbSO4为原料模拟该过程,探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。
(1)上述反应的平衡常数表达式:
K=。
(2)室温时,向两份相同的样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化,在溶液中PbSO4转化率较大,理由是。
(3)查阅文献:
上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2],它和PbCO3受热都易分解生成PbO。
该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:
全部为PbCO3;
假设二:
;
假设三:
。
(4)为验证假设一是否成立,课题组进行如下研究。
①定性研究:
请你完成下表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期的实验现象和结论
取一定量样品充分干燥,……
②定量研究:
取26.7mg的干燥样品,加热,测的固体质量随温度的变化关系如下图。
某同学由图中信息得出结论:
假设一不成立。
你是否同意该同学的结论,并简述理由:
。
27、
(1)SO2碎瓷片将生成的SO2全部赶出(防止SO2在水溶液中被O2氧化)
(2)SO2+H2O2=SO42—+2H+
(3)在碱式滴定管中加入1—2mL标准NaOH溶液,将滴定管横过来并转动,让NaOH溶液浸过滴定管内壁,从下面放掉浸洗液,重复操作2—3次
(4)无影响
(5)0.64v/w
28、
(1)K=[SO42—]/[CO32—]
(2)相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者c(CO2-3)较大
(3)全部为PbCO3·Pb(OH)2PbCO3与PbCO3·Pb(OH)2的混合
物
(4)
实验步骤
预期的实验现象和结论
取一定量样品充分干燥,然后将样品加热分解,将产生的气体依次通过盛有无水硫酸铜的干燥管和盛有澄清石灰水的烧瓶
若无水硫酸铜不变蓝色,澄清石灰水变浑浊,说明样品全部是PbCO3
②同意若全部为PbCO3,26.7g完全分解后,其固体质量为22.3g
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