（福建專用）2014版高三化學 題型強化卷（三） 探究性實驗題的答題技巧（含解析）

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1、探究性實驗題的答題技巧 【考題體驗組】 (20分鐘　30分) 1.(14分)(2013·安徽高考)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬 即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響,探究如下： (1)在25℃下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗,完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。 實驗 編號 初始pH 廢水樣品體 積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ① 4 60

2、 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。 (2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為　　　　　　　　(填化學式)。 (3)實驗①和②的結(jié)果表明　　　　　　　　;實驗①中0～t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3+)=? mol·L-1·min-1(用代數(shù)式表示)。 (4)該課題組對鐵明礬中起催化作用的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三： 假設(shè)一：Fe2+起催化作用; 假設(shè)二：　 ; 假設(shè)三：　

3、 ; …… (5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容。 (除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的濃度可用儀器測定) 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 2.(16分)(2013·湖南十三校聯(lián)考)資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。某同學設(shè)計了如下實驗方案并驗證產(chǎn)物、探究反應(yīng)原理。 (1)提出假設(shè)： 實驗Ⅰ：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜,將其放入盛有

4、適量滴有酚酞的飽和碳酸氫鈉溶液的試管中,迅速反應(yīng),產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物,溶液由淺紅變紅。 該同學對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物做出如下猜測： 猜測1：白色不溶物可能為　　　　。 猜測2：白色不溶物可能為MgCO3。 猜測3：白色不溶物可能是堿式碳酸鎂。 (2)設(shè)計定性實驗確定產(chǎn)物并驗證猜測： 實驗序號 實驗 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 實驗Ⅱ 將實驗Ⅰ中收集到的氣體點燃 能安靜燃燒,產(chǎn)生淡藍色火焰 ①氣體成分為 _________ 實驗Ⅲ ②取實驗Ⅰ中的白色不溶物,洗滌,加入足量________ ③___________________ _________________

5、___ 白色不溶物可能含有MgCO3 實驗Ⅳ 取實驗Ⅰ中的澄清溶液,向其中加入少量CaCl2稀溶液 產(chǎn)生白色沉淀 ④溶液中存在 ________ (3)為進一步確定實驗Ⅰ的產(chǎn)物,設(shè)計定量實驗方案,如圖所示： 稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物22.6 g,充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止,并使分解產(chǎn)生的氣體全部進入裝置A和B中。實驗前后裝置A增重1.8 g,裝置B增重8.8 g,試確定白色不溶物的化學式為　　　　　　　　　　　。 (4)請結(jié)合化學用語和化學平衡移動原理解釋Mg和飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物的原因　

6、 。 【新題預(yù)測組】 (20分鐘　30分) 1.(12分)將綠礬(FeSO4·7H2O)隔絕空氣條件下加強熱分解,已知產(chǎn)物全部為氧化物,為探究綠礬分解的反應(yīng)產(chǎn)物,某同學進行了以下實驗： 【實驗一】為探究固體產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài),該同學將固體產(chǎn)物溶于足量的稀硫酸得到相應(yīng)溶液,進行以下猜想和實驗： 猜想 實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象 猜想一：鐵元素只顯 　　　價 ①向所得溶液中滴入KSCN溶液; ②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液 KSCN溶液無明顯現(xiàn)象稀酸性KMnO4溶液顏色　　　　? 猜想二：鐵元素只顯 　　　價 KSCN溶液呈　　　　色; 稀酸性KMnO

7、4溶液顏色　　　? 猜想三：鐵元素既有 +2價又有+3價 KSCN溶液呈　　　　色; 稀酸性KMnO4溶液顏色　　　? 【實驗二】為進一步探究該反應(yīng)的產(chǎn)物,進行了如下圖所示的實驗： (1)實驗開始時,點燃B處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO2,其目的是　 __________________________________; (2)裝置圖中C的作用是　_____________________________; (3)該組同學稱取了55.6 g綠礬按如圖裝置進行實驗,待綠礬分解完全后,測得D瓶中沉淀的質(zhì)量為23.3 g,根據(jù)這些數(shù)據(jù),可以得知,綠礬分解的化學方程式為

8、 　 ; (4)該組同學設(shè)計的裝置存在著一個明顯的缺陷是　 。 2.(18分)有文獻記載：在強堿性條件下,加熱銀氨溶液可能析出銀鏡。某同學進行如下驗證和對比實驗。 裝　置 實驗序號 試管中的藥品 現(xiàn)　象 實驗Ⅰ 2 mL銀氨溶液和數(shù)滴較濃NaOH溶液 有氣泡產(chǎn)生; 一段時間后,溶液逐漸變黑; 試管壁附著有銀鏡 實驗Ⅱ 2 mL銀氨溶液和數(shù)滴濃氨水 有氣泡產(chǎn)生; 一段時間后,溶液無明顯變化 該同學欲分析實驗Ⅰ和實驗Ⅱ的差異,

9、查閱資料： a.Ag(NH3+2H2OAg++2NH3·H2O b.AgOH不穩(wěn)定,極易分解為黑色的Ag2O (1)配制銀氨溶液所需的藥品是　 。 (2)經(jīng)檢驗,實驗Ⅰ的氣體中有NH3,黑色物質(zhì)中有Ag2O。 ①用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3,產(chǎn)生的現(xiàn)象是? 　。 ②產(chǎn)生Ag2O的原因是? ? 　。 (3)該同學對產(chǎn)生銀鏡的原因提出假設(shè)：可能是NaOH還原Ag2O。實驗及現(xiàn)象：向AgNO3溶液

10、中加入　　　　,出現(xiàn)黑色沉淀;水浴加熱,未出現(xiàn)銀鏡。 (4)重新假設(shè)：在NaOH存在下,可能是NH3還原Ag2O。用如圖所示裝置進行實驗。現(xiàn)象：出現(xiàn)銀鏡。在虛線框內(nèi)畫出用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置簡圖(夾持儀器略)。 (5)該同學認為在(4)的實驗中會有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假設(shè)：在NaOH存在下,可能是Ag(NH3)2OH也參與了NH3還原Ag2O的反應(yīng)。進行如下實驗： ①有部分Ag2O溶解在氨水中,該反應(yīng)的化學方程式是　 。 ②實驗結(jié)果證實假設(shè)成立,依據(jù)的現(xiàn)象是?

11、　。 (6)用HNO3清洗試管壁上的Ag,該反應(yīng)的化學方程式是　 。 答案解析 【考題體驗組】 1.【解析】(1)由“調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗”可知實驗①②是為了對比pH的不同對速率的影響,實驗②③是為了對比草酸濃度的不同對速率的影響,所以在實驗③中草酸溶液和蒸餾水的總體積為40 mL即可(但不能與實驗②的用量相同)。 (2)H2C2O4中C的化合價為+3,被含Cr2的酸性溶液氧化后只能升高為+4價,故產(chǎn)物為CO2。 (3)圖像中曲線的斜率越大,說明反應(yīng)速率越快,所以由實驗①②條件對照可知,pH越小該反應(yīng)速率越快

12、。Cr2氧化H2C2O4后,本身被還原為Cr3+,由質(zhì)量守恒定律得關(guān)系式：Cr2～2Cr3+,故 v(Cr3+)=2v(Cr2)=。 (4)加入鐵明礬后的混合液中含F(xiàn)e2+、Al3+、S,所以假設(shè)二、假設(shè)三分別為Al3+起催化作用、S起催化作用。 (5)用等物質(zhì)的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替實驗①中的鐵明礬,控制其他反應(yīng)條件與實驗①相同,進行對比實驗。在此條件下,溶液中只相差Fe2+,若反應(yīng)進行相同時間后,溶液中c(Cr2)大于實驗①中的c(Cr2),則假設(shè)一成立;若兩溶液中的c(Cr2)相同,則假設(shè)一不成立。 答案：(1) 實驗 編號 初始pH 廢水樣品

13、體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水體 積/mL ③ 20 20 (合理即可)　(2)CO2 (3)溶液的pH對該反應(yīng)的速率有影響　　 (4)Al3+起催化作用　S起催化作用 (5) 實驗方案(不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 用等物質(zhì)的量的 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替實驗①中的鐵明礬,控制其他反應(yīng)條件與實驗①相同,進行對比實驗 反應(yīng)進行相同時間后,若溶液中c(Cr2)大于實驗①中的c(Cr2),則假設(shè)一成立;若兩溶液中的c(Cr2)相同,則假設(shè)一不成立 (本題為開放性題目,其他答案合理均可) 2.【解析】(1)由題

14、意可知,還可能是Mg(OH)2;(2)淡藍色火焰,可知為氫氣;加入鹽酸,產(chǎn)生氣泡,沉淀完全溶解,則可能為MgCO3;加入Ca2+,是為了檢驗溶液中的C;(3)n(H2O)=0.1 mol,n(CO2)=0.2 mol,H2O是由Mg(OH)2分解產(chǎn)生,CO2是由MgCO3分解產(chǎn)生,說明有0.2 mol的MgCO3和0.1 mol的Mg(OH)2;(4)理解HC的電離平衡和水解平衡。 答案：(1)Mg(OH)2 (2)①氫氣?、谙←}酸?、郛a(chǎn)生氣泡,沉淀完全溶解 ④C (3)2MgCO3·Mg(OH)2或Mg(OH)2·2MgCO3或Mg3(OH)2(CO3)2 (4)NaHCO3溶液中

15、存在如下平衡：HCH++C、H2OH++OH-;Mg和H+反應(yīng)生成Mg2+,Mg2+跟OH-、C生成難溶物Mg(OH)2·2MgCO3,則H+、OH-和C的濃度均減小,促使兩平衡均向右移動;故Mg和飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量H2 【新題預(yù)測組】 1.【解析】【實驗一】由題意知綠礬分解的產(chǎn)物全為氧化物,則鐵元素可能為+2價,也可能為+3價,或者既有+2價又有+3價。+2價鐵具有還原性,可使酸性高錳酸鉀溶液褪色,+3價鐵與KSCN溶液生成紅色物質(zhì),利用這些性質(zhì)可以檢驗鐵元素的價態(tài)。 【實驗二】(1)FeSO4具有還原性,能夠被空氣中的氧氣氧化,實驗開始時通CO2的目的是趕走裝置內(nèi)的空氣

16、防止FeSO4·7 H2O被氧化。(2)本實驗有加熱裝置,反應(yīng)產(chǎn)生氣體,氣體與氯化鋇溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀,導氣管內(nèi)壓強減小,容易發(fā)生倒吸,C為防倒吸裝置。 (3)55.6 g綠礬的物質(zhì)的量為=0.2 mol,那么分解前硫元素的物質(zhì)的量為0.2 mol,白色沉淀為硫酸鋇,其物質(zhì)的量為=0.1 mol,所以除了SO3以外還應(yīng)有SO2,其物質(zhì)的量也為0.1 mol,因此答案是2FeSO4·7H2OFe2O3+ SO2↑+SO3↑+14H2O。(4)二氧化硫?qū)Νh(huán)境有污染,應(yīng)添加尾氣處理裝置。 答案：【實驗一】猜想一：+2　褪為無色　猜想二：+3　紅　無變化　猜想三：紅　褪為無色 【實驗二】(1

17、)趕走裝置內(nèi)的空氣　(2)防止產(chǎn)生倒吸 (3)2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O　(4)未進行尾氣處理 2.【解析】(2)當銀氨溶液中加入強堿并加熱時,Ag(NH3+2H2OAg++2NH3·H2O,氨水逸出NH3,平衡右移,Ag+與OH-反應(yīng)并立即轉(zhuǎn)化成Ag2O。 (5)由于假設(shè)可能是Ag(NH3)2OH也參與了NH3還原Ag2O的反應(yīng),因此Ag2O溶解在氨水中肯定有Ag(NH3)2OH生成。 答案：(1)AgNO3溶液和氨水 (2)①試紙變藍 ②在NaOH存在下,加熱促進NH3·H2O分解,逸出NH3,促使Ag(NH3+2H2OAg++2NH3·H2O平衡正向移動,c(Ag+)增大,Ag+與OH-反應(yīng)立即轉(zhuǎn)化為Ag2O：2OH-+2Ag+====Ag2O↓+H2O (3)過量NaOH溶液 (4) (5)①Ag2O+4NH3·H2O====2Ag(NH3)2OH+3H2O ②與溶液接觸的試管壁上析出銀鏡 (6)Ag+2HNO3(濃)====AgNO3+NO2↑+H2O