题型集训35探究型综合实验.docx
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题型集训35探究型综合实验
题型集训35 探究型综合实验
1.[2015·广东理综,33(3)]设计实验,探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
限选试剂与仪器:
固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)
(1)实验目的:
探究________对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
(2)设计实验方案,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据,数据用字母表示;表中“V(溶液)”表示所配制溶液的体积)。
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
……
1
100
……
2
100
……
(3)按实验序号1所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为Y,则NH4Cl水解反应的平衡转化率为________(只列出算式,忽略水自身电离的影响)。
2.(2015·安徽理综,28)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,该小组提出了如下假设:
假设一:
溶液中的NO
假设二:
溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组设计实验验证了假设一,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pH随通入SO2体积的变化曲线如下图。
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。
(4)若假设二成立,请预测:
在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者________(填“大于”或“小于”)后者,理由是__________________。
1.(2014·广东理综,33)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,完成如图所示的装置示意图。
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-1
Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
(2)利用图(a)和图(b)中的信息,按下图(c)装置(连通的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________________________。
2.(2013·四川理综,9)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,可选用试剂:
KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
(1)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
______
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入________,振荡
______
存在Fe2+
【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2+和Fe3+。
Ⅱ.AgNO3的热稳定性
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。
当反应结束后,试管中残留固体为黑色。
(2)装置B的作用是________。
(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是________。
(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。
【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是:
ⅰ.Ag;ⅱ.Ag2O;ⅲ.Ag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放入试管中,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
加入足量稀硝酸,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________(填实验编号)。
【实验结论】根据上述实验结果,该小组得出AgNO3固体热分解的产物有_____________。
3.(2013·重庆理综,9)某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。
(1)MgCO3的分解产物为_____________________________。
(2)装置C的作用是__________________________,处理尾气的方法为__________________。
(3)将研究小组分为两组,按上图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。
步骤
操作
甲组现象
乙组现象
1
取黑色粉末加入稀盐酸
溶解,无气泡
溶解,有气泡
2
取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液
蓝色沉淀
蓝色沉淀
3
取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液
变红
无现象
4
向步骤3溶液中滴加新制氯水
红色褪去
先变红,后褪色
①乙组得到的黑色粉末是____________。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为_______________________。
③乙组步骤4中,溶液变红的原因为____________;溶液褪色可能的原因及其验证方法为_____。
④从实验安全考虑,上图装置还可采取的改进措施是___________________________
1.(2015·北京40校能力测试)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
Ⅰ.利用如图装置探究金属的防护措施,实验现象是锌电极不断溶解,铁电极表面有气泡产生。
(1)写出负极的电极反应:
________________________________。
(2)某学生认为,铁电极可能参与反应,并对产物作出假设:
假设1:
铁参与反应,被氧化生成Fe2+;
假设2:
铁参与反应,被氧化生成Fe3+;
假设3:
_________________________________________。
(3)为了探究假设1、2,他进行如下操作:
①取0.01mol/LFeCl3溶液2mL于试管中,加入过量铁粉;
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,未见蓝色沉淀生成;
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液,未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是_____________________________。
Ⅱ.利用如图装置做电解50mL0.5mol/L的CuCl2溶液实验。
实验记录:
A.阳极上有黄绿色气体产生,该气体使湿润的碘化钾淀粉试纸先变蓝后褪色(提示:
Cl2氧化性大于IO
且含IO
的溶液是无色的);
B.电解一段时间后,阴极表面除有铜吸附外,还出现了少量气泡和浅蓝色固体。
(1)分析实验记录A中试纸颜色变化,用离子方程式解释:
①___________________________;②_______________________________。
(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是________(写化学式),试分析生成该物质的原因________________。
2.(2015·岳阳质检)已知:
乙二酸(HOOC—COOH,可简写为H2C2O4),俗称草酸,157℃时开始分解。
(1)探究草酸的酸性
25℃H2C2O4 K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5;H2CO3 K1=4.5×10-7 K2=4.7×10-11
下列化学方程式可能正确的是________。
A.H2C2O4+CO
===HCO
+HC2O
B.HC2O
+CO
===HCO
+C2O
C.2C2O
+CO2+H2O===2HC2O
+CO
D.H2C2O4+CO
===C2O
+H2O+CO2↑
(2)探究草酸分解产物
实验中观察到B中CuSO4粉末变蓝,C中澄清石灰水变浑浊,D的作用是____________________,证明有CO气体生成的现象是________________________________________________________________________。
(3)探究催化剂对化学反应速率的影响
在甲、乙两支试管中各加入4mL0.01mol/LKMnO4酸性溶液和2mL0.1mol/LH2C2O4溶液,再向乙试管中加入一粒黄豆大的MnSO4固体,摇匀。
填写下表:
反应现象
实验结论
试管中发生反应的离子方程式
(4)用酸性KMnO4溶液滴定Na2C2O4,求算Na2C2O4的纯度
实验步骤:
准确称取2.0gNa2C2O4固体,配成100mL溶液;取出20.00mL于锥形瓶中,再向瓶中加入足量稀H2SO4;用0.0160mol/L酸性高锰酸钾溶液滴定,滴定至终点时消耗高锰酸钾溶液25.00mL。
①高锰酸钾溶液应装在________滴定管中。
(填“酸式”或“碱式”)
②Na2C2O4的纯度是________。
3.(2015·合肥检测)
(1)实验室用Na2SO3粉末和70%浓硫酸制取干燥纯净的SO2气体,请选择下列合适的装置,并按气流方向填写接口连接顺序:
________→________→________→________→________→i。
实验中不采用98%浓硫酸的原因是_________________________。
(2)为了探究SO2的性质,某研究性学习小组提出如下猜想并进行实验探究。
猜想1:
SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的漂白性
猜想2:
SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的还原性
①下面是对上述猜想进行的实验探究。
实验步骤
预期的现象和结论
步骤1:
将SO2气体通入酸性高锰酸钾溶液
现象:
____________
步骤2:
____________
现象:
____________;
结论:
____________
②SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色的原理用离子方程式表示为____________________________。
4.(2014·成都诊断)某课题组探究草酸锰(MnC2O4)受热分解的产物。
Ⅰ.探究气态产物。
取少量草酸锰按如图所示的装置进行实验,加热使固体完全分解。
(1)B、G瓶盛装的试剂、实验现象、作用均相同。
B、D瓶盛装的试剂相同,但是作用不相同,D装置的作用是________________。
(2)C瓶盛装的是氢氧化钠溶液,用离子方程式表示C装置的作用:
____________________________。
B瓶中出现浑浊,D装置在实验过程中没有出现浑浊,G瓶中变浑浊。
F装置中黑色粉末变红色。
通过上述实验证明草酸锰受热分解的气态产物为________。
Ⅱ.探究固体产物
(3)[提出假设]
根据氧化还原反应原理,提出如下假设:
假设1 固体产物为Mn。
假设2 固体产物为MnO。
假设3 固体产物为________。
[查阅资料]
①在金属活动性顺序表中,锰介于铝与锌之间。
②氧化锰(MnO)是灰绿色粉末。
不溶于水,可溶于酸。
③高锰酸钾溶液能将Mn2+氧化成二氧化锰。
(4)[设计实验]设计如下实验方案验证固体产物:
实验
操作过程及实验现象
Ⅰ
将少量固体产物加入稀盐酸中,无气泡产生
Ⅱ
取少量固体产物溶于稀硫酸中,滴加高锰酸钾溶液,产生黑色沉淀
[实验评价]上述实验中,能证明固体成分的实验是________(填序号)。
理由是___________________
(5)[实验结论]根据上述实验结论,写出草酸锰受热分解的化学反应方程式:
_______________________
(6)[实验反思]某同学将一定量的草酸锰在空气中灼烧,固体质量与灼烧时间的关系曲线如图所示。
在amin之后固体质量增加的原因是____________________________________________________。
5.(2015·湖北重点中学联考)有资料认为:
NO、NO2不能与Na2O2反应。
某小组学生提出质疑,从理论上分析Na2O2和NO2都有氧化性。
根据化合价升降原则提出假设并进行探究:
假设Ⅰ:
Na2O2能氧化NO2
假设Ⅱ:
NO2能氧化Na2O2
(1)甲同学设计了下图实验装置,并进行如下实验:
①试管A中发生反应的化学方程式是____________________________________________________________
②待试管B中收集满气体,向试管B中加入适量Na2O2粉末,塞紧塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带余烬的木条迅速伸进试管内,看见木条复燃。
甲同学认为假设Ⅱ正确;乙同学认为该装置不能达到实验目的,为达到实验目的,在A、B之间增加一个装置,该装置的作用是__________
③乙同学用改进后装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失:
但带余烬的木条未复燃,得出结论:
假设Ⅰ正确。
NO2和Na2O2反应的化学方程式是__________________________
(2)丙同学认为NO易被O2氧化,更易被Na2O2氧化。
查阅资料:
①2NO+Na2O2===2NaNO2
②6NaNO2+3H2SO4===3Na2SO4+2HNO3+4NO↑+2H2O;
③酸性条件下,NO或NO2都能与MnO
反应生成NO
和Mn2+
丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。
①A装置中盛装Cu片的仪器名称是____,B中观察到的主要现象是_____,F装置的作用是_________。
②在反应前,打开弹簧夹,通入一段时间N2,目的是__________________________________。
③充分反应后,检验D装置中产物是NaNO2,还是NaNO3的实验方法是______________________
题型集训35 探究型综合实验
【三年高考真题演练】
[2015年高考真题]
1.解析
(1)根据所给的仪器:
100mL容量瓶是配制一定物质的量浓度的NH4Cl溶液,pH计用来测量溶液的pH,从而判断NH4Cl的水解程度,温度计用来测定恒温水浴槽(可控制温度)的温度,因此此实验的目的是探究温度对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
(2)实验时,只需改变温度这一变量,控制其他量相同,故所配制NH4Cl溶液的浓度应相同,用天平准确称取两份均为mgNH4Cl固体分别放置于烧杯中溶解,然后利用100mL容量瓶准确配制一定浓度的NH4Cl溶液,将所配制的两份NH4Cl溶液放置于不同温度的恒温水浴槽中一段时间后,用pH计测两份NH4Cl溶液的pH,并填写在相应的表格中,表格见答案所示。
(3)按实验序号1所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为Y,n(NH4Cl)=
mol,则水解的n(NH4Cl)=n(H+)=c(H+)·V=10-Ymol·L-1×0.1L=0.1×10-Ymol,NH
水解反应的平衡转化率为:
=
。
答案
(1)温度
(2)
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
NH4Cl质量(g)
pH
温度(℃)
……
1
100
m
Y
T1
……
2
100
m
Z
T2
……
(3)
2.解析
(1)实验1中,在没有O2的条件下,SO2与BaCl2溶液不反应,所以无沉淀产生;实验2中SO2被NO
氧化成SO
,进一步与Ba2+结合生成BaSO4沉淀;
(2)实验1,SO2溶于水后生成H2SO3,H2SO3电离出H+(H2SO3HSO
+H+),使溶液显酸性,随SO2的不断通入,pH减小;SO2通入Ba(NO3)2溶液中,发生反应:
3SO2+2NO
+2H2O===3SO
+2NO+4H+生成强酸,则通V1体积的SO2时,实验2中溶液pH小于实验1。
(3)通过对比假设一的验证过程,可设计如下实验步骤:
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
实验1:
作为参照实验
实验3:
将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假设二成立,否则不成立
(4)2H2SO3+O2===4H++2SO
;3H2SO3+2NO
===2NO↑+4H++H2O+3SO
,由此可知氧化相同的亚硫酸,用O2氧化比用KNO3氧化产生的H+浓度大。
答案
(1)无明显现象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水后生成H2SO3
3SO2+2NO
+2H2O===3SO
+2NO+4H+(或3H2SO3+2NO
===2NO↑+3SO
+4H++H2O)
(3)
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
实验1作为参照实验
实验3:
将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假设二成立,否则不成立
(4)小于 反应的离子方程式表明,足量的O2和NO
分别氧化相同量的H2SO3,生成H+的物质的量前者多于后者
(本题部分小题属于开放性试题,合理答案均给分)
[两年经典高考真题]
1.解析
(1)①过氧化氢在Fe3+催化下分解成水和O2,根据O元素的化合价变化,可得:
;②在不同H2O2浓度下,需测定相同时间内,产生氧气的体积的多少,或生成相同体积氧气所需时间的多少。
③可用如图所示装置测定。
④根据“控制变量法”的要求,两个对比实验应使反应混合物中Fe2(SO4)3的浓度相同,H2O2的浓度不同。
(2)由图(a)知,过氧化氢的分解反应为放热反应,由图(b)知NO2转化为N2O4的反应为放热反应,故图(c)中,右侧烧杯温度高于左侧烧杯温度,即B瓶中的温度高于A瓶。
温度升高,平衡2NO2(g)N2O4(g),向逆反应方向进行,B瓶中的二氧化氮浓度增大,颜色比A瓶颜色深。
答案
(1)①
②生成相同体积的氧气所需的时间(或相同时间内,生成氧气的体积)
③
④
V(H2O2)/mL
V(H2O)/mL
V(O2)mL
t/s
1
b
2b
e
d
2
2b
b
e
f
或
V(H2O2)/mL
V(H2O)/mL
t/s
V(O2)mL
1
b
2b
e
d
2
2b
b
e
f
(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
2.解析 Ⅰ.
(1)Fe3+遇KSCN溶液,溶液变红色。
由于氯水与Fe2+反应,现象不明显,应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验,如有蓝色沉淀出现,则证明Fe2+存在,否则不存在。
Ⅱ.
(2)B装置为安全瓶,可以防止倒吸。
(3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性,使带有火星的木条复燃。
(4)a实验中,加入氨水黑色固体不溶解,证明原物质不含Ag2O,同时也证明原物质为Ag;b实验中,只能证明原黑色固体含有Ag,因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中,所以不能证明是否含有Ag2O。
由上述实验的综合分析可知,AgNO3固体热分解时的产物分别为:
Ag、NO2和O2,化学方程式为:
2AgNO3
2Ag+2NO2↑+O2↑
答案
(1)溶液呈红色 K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀
(2)防倒吸
(3)用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明无色气体为O2
(4)b Ag、NO2、O2
3.解析
(1)MgCO3
MgO+CO2↑
(2)CO2+Zn
ZnO+CO
装置C的作用是吸收剩余的CO2气体,以防止对观察澄清石灰水是否变浑浊造成影响;由于最后出来的气体中含有CO,所以用点燃法除去CO。
(3)由于该黑色粉末是纯净物,乙组中,步骤1固体溶解并有气泡,说明得到的是铁粉;甲组中根据“蓝色沉淀”,证明溶解后含Fe2+;根据“变红”,证明溶解后还含有Fe3+,所以得到的是Fe3O4。
甲组中根据加入氯水红色褪去,说明氯水能氧化SCN-,而乙组中,由于Fe2+的还原性大于SCN-,所以Fe2+首先被氧化成Fe3+,溶液变红,当氯水过量时,又把SCN-氧化,红色褪去。
因为Fe3+并没有发生变化,可用再加入KSCN溶液的方法观察是否恢复红色来验证。
(4)由于CO2气体易和NaOH发生反应,所以为了防止倒吸,应在B、C之间添加防倒吸装置。
答案
(1)MgO CO2
(2)除CO2 点燃
(3)①Fe ②Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O
③Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+遇SCN-显红色 假设SCN-被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出现红色,则假设成立(其他合理答案均可得分)
④在装置B、C之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均可得分)
【两年模拟试题精练】
1.解析 Ⅰ.
(1)Zn的金属性强于Fe,Zn为负极,发生氧化反应,不断溶解:
Zn-2e-===Zn2+。
(2)注意铁可能参与反应,只要对产物作出假设。
铁被氧化的常见价态为+2、+3价,假设3为铁参与反应,被氧化生成Fe2+、Fe3+。
(3)由②可知Fe2+与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀,由③可知正极附近无Fe2+生成,由④可知正极附近无Fe3+生成。
Ⅱ.
(1)变蓝色说明有I2生成,反应为Cl2+2I-===I2+2Cl-,蓝色褪去,说明Cl2将I2氧化为IO
,反应为:
5Cl2+I2+6H2O===10Cl-+2IO
+12H+。
(2)由颜色可判断该固体可能为Cu(OH)2,随着反应进行,Cu2+浓度减小,溶液中的H+放电:
2H2O+2e-===H2
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- 题型 集训 35 探究 综合 实验