高三化学专项训练探究性实验.docx

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高三化学专项训练探究性实验

高三化学专项训练——探究性实验

[例1]（08年广东，第21题，12分）

某种催化剂为铁的氧化物。

化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：

将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。

一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。

⑴请指出该结论是否合理并说明理由     　　　。

⑵请完成对铁元素价态的探究：

限选实验仪器与试剂：

烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹、3mol·L－1H2SO4/3％H2O2、6mol·L－1HNO3/0.01mol·L－1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1mol·L－1KI、20％KSCN、蒸馏水。

①提出合理假设

假设1：

　　　　　　　；假设2：

　　　　　　　；假设3：

　　　　　　　。

②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答）

③实验过程

根据②的实验方案，进行实验。

请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。

实验操作

预期现象与结论

步骤1：

步骤2：

步骤3：

2．（2011年河南省五市高中毕业班第二次联合考试）某校化学兴趣小组设计了图示实验装置（图中省略了夹持仪器）来测定某铁碳合金中铁的质量分数。

（1）mg铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：

①常温下碳与浓硫酸不反应；②_____________。

（2）写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式____________。

（3）B中的现象是：

____________；C的作用是：

_______________。

（4）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重，E增重bg。

则铁碳合金中铁的质量分数为_____________。

（5）甲同学认为利用此装置测得铁的质量分数偏大，请你写出可能的原因：

___________。

（6）最后对所得测量结果进行评价，小组内有同学提出，本套装置在设计上存在多处缺陷而导致实验结果不准确，其中会导致铁质量分数测量值偏低的是（任答一条即可）

_____________。

5．（泰州市2011届高三第三次调研测试）某兴趣小组的同学发现，将CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合会产生蓝绿色沉淀。

他们对沉淀的组成很感兴趣，决定采用实验的方法进行探究。

【提出猜想】

猜想1：

所得沉淀为；

猜想2：

所得沉淀为；

猜想3：

所得沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为mCu（OH）2·nCuCO3]。

查阅资料获知，无论是哪一种沉淀受热均易分解（假设均不含结晶水）。

【实验探究】

步骤1：

将所得悬浊液过滤，先用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，风干。

步骤2：

取一定量所得固体，用如下装置（夹持仪器未画出）进行定性实验。

能证明猜想1成立的实验现象是。

【问题讨论】

（1）检查上述虚线框内装置气密性的实验操作是：

关闭K，。

（2）若在上述装置B中盛放无水CaCl2，C中盛放Ba（OH）2溶液，还可测定所得沉淀的组成。

①C中盛放Ba（OH）2溶液，而不使用澄清石灰水的原因是。

②若所取蓝绿色固体质量为27.1g，实验结束后，装置B的质量增加2.7g，C中产生沉淀的质量为19.7g。

则该蓝绿色固体的化学式为。

7．（2011年石家庄市高中毕业班第二次模拟考试试卷）工业制得的氮化铝（AlN）产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、

等杂质。

某同学设计了如下实验分别测定氮化铝（AlN）样品中AlN和Al4C3，的质量分数（忽略NH3在强碱性溶液中的溶解）。

（1）实验原理

①Al4C3与硫酸反应可生成CH4；

②AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式。

（2）实验装置（如图所示）

（3）实验过程

①连接实验装置，检验装置的气密性。

称得D装置的质量为

，滴定管的读数为

mL。

②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞，打开活塞，通过分液漏斗加入稀硫酸，与烧瓶内物质充分反应。

③待反应进行完全后，关闭活塞，打开活塞，通过分液漏斗加入过量（填化学式），与烧瓶内物质充分反应。

④（填入该步应进行的操作）。

⑤记录滴定管的读数为

mL，称得D装置的质量为

，

（4）数据分析

①AlN的质量分数为。

②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

③

的质量分数为。

（该实验条件下的气体摩尔体积为

）。

1、细心审题是关键：

目的、原理要画出来，并自始至终把握实验目的。

2、认真分析是核心：

①原理分析②材料分析③变量分析④结果分析

3、正确表达是保障：

大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要按格式答题，同时要体现出科学、等量、单一变量与对照性等原则，提高实验的得分率。

3、重视实验基础知识

虽然探究性实验主要考察学生的探究能力，但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考察。

4、牢牢掌握元素化合物知识，大胆猜想，细心论证。

5、探究实验要有开放性答案，与唯一答案有区别。

【“假设推理实验题”完成实验步骤答题模版（表述方法）】：

实验步骤

预期现象和结论

步骤I：

取少许固体样品于试管中，加水溶解，再加入╳╳╳溶液（微热/振荡）

或取少许固体样品于试管中，加╳╳溶液，（微热/振荡）

或取╳╳╳溶液少许于试管中，加入加╳╳溶液，（微热/振荡）

或把样品（溶于水后）分为两等份，一份加╳╳╳，另一份加入╳╳╳

若...........,则假设.......................成立

若...........,则假设.......................成立

步骤II：

取步骤1试管内上层清夜少许与另一试管，再加╳╳╳试剂（微热/振荡）

或取步骤1的滤液少许与另一试管，再加╳╳╳试剂（微热/振荡）

向步骤1的试管内加入╳╳╳溶液（微热/振荡）

若...........,结合步骤I中╳╳，则假设.......................成立

若...........,结合步骤I中╳╳,则假设.......................成立

1.（2011安徽卷）地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环节问题。

文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

（1）实验前：

①先用0.1mol

L-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入（写化学式）。

（2）右图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。

请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式。

t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是。

（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：

溶液的pH；

假设二：

；

假设三：

；

……..

（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。

（已知：

溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定）

实验步骤和结论

3.（2011·广东卷）某同学进行实验研究时，欲配制1.0mol•L-1Ba（OH）2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba（OH）2·8H2O试剂（化学式量：

315）。

在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。

为探究原因，该同学查得Ba（OH）2·8H2O在283K、293K和303K时的溶解度（g/100gH2O）分别为2.5、3.9和5.6。

（1）烧杯中未溶物可能仅为BaCO3，理由是。

（2）假设试剂由大量Ba（OH）2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。

在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。

（不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6）

限选试剂及仪器：

稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管

实验步骤

预期现象和结论

步骤1：

取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。

步骤2：

取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。

步骤3：

取适量步骤1中的沉淀于是试管中，。

步骤4：

（3）将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba（OH）2·8H2O的含量。

实验如下：

①配制250ml约0.1mol•L-1Ba（OH）2溶液：

准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水，，将溶液转入，洗涤，定容，摇匀。

②滴定：

准确量取25.00ml所配制Ba（OH）2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将（填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol•L-

1盐酸装入50ml酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。

重复滴定2次。

平均消耗盐酸Vml。

③计算Ba（OH）2·8H2O的质量分数=（只列出算式，不做运算）

（4）室温下，（填“能”或“不能”）配制1.0mol•L-1Ba（OH）2溶液

5.甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用下图所示装置进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）

实验操作和现象：

操作

现象

关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热

A中有白雾生成，铜片表面产生气泡

B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀

C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失

打开弹簧夹，通入N2,

停止加热，一段时间后关闭

___________________

从B、C中分别取少量白色沉淀，加稀盐酸

均未发现白色沉淀溶解

（1）A中反应的化学方程式是_________________。

（2）C中白色沉淀是__________________，该沉淀的生成表明SO2具有___________性。

（3）C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_____________________。

（4）分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。

为证实各自的观点，在原实验基础上：

甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是_____________;

乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是_____________。

进行实验，B中现象：

甲

大量白色沉淀

乙

少量白色沉淀

检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。

结合离子方程式解释实验现象异同的原因：

__________。

（5）合并（4）中两同学的方案进行试验。

B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是_______________。

4.（大纲版）（15分）请回答下列实验室中制取气体的有关问题。

（1）下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

[来

装置B、C、D的作用分别是：

B________________________________________；

C_______________________________；D___________________________________；

（2）在实验室欲制取适量NO气体。

①下图中最适合完成该实验的简易装置是________（填序号）；

②根据所选的装置完成下表（不需要的可不填）：

③简单描述应观察到的实验现象_______________________________________。

 17.（2011福建高考）化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：

查得资料：

该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成。

 Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验：

取适量牙膏样品，加水成分搅拌、过滤。

（1）往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。

氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是___。

（2）往

（1）所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。

观察到的现象是____。

 Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定

 利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。

依据实验过程回答下列问题：

（3）实验过程中需持续缓缓通入空气。

其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：

____________。

 （4）C中反应生成BaCO3的化学方程式是____________。

 （5）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是_____________（填标号）。

a.在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体

b.滴加盐酸不宜过快  c.在A—B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

d.在B—C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

 （6）实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94g。

则样品中碳酸钙的质量分数为_________。

 （7）有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。

实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是_______。

4（共18分）

[实验一]某研究性小组借助A～D的仪器装置完成有关实验。

（1）收集NO气体

用装置A收集NO气体，正确的操作是________（填序号）

a．从①口进气，用排水法集气

b．从①口进气，用排气法集气

c．从②口进气，用排水法集气

d．从②口进气，用排气法集气

[实验二]三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。

某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。

探究过程如下：

查阅资料：

Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO

提出假设

假设1：

红色粉末是Fe2O3

假设2：

红色粉末是Cu2O

假设3：

红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物

设计探究实验

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。

（1）若假设1成立，则实验现象是。

（2）若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。

你认为这种说法合理吗？

（3）若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是，写出该过程发生反应的所有离子方程式。

探究延伸

经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。

（4）实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾（CuS04.5H20）。

经查阅资料得知,在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下：

物质

Cu（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

开始沉淀pH

6.0

7.5

1.4[

沉淀完全pH

13

14

3.7

实验室有下列试剂可供选择：

A.氯水B.H2O2C.NaOHD.Cu2（OH）2CO3

实验小组设计如下实验方案：

试回答：

ⅰ）试剂

为（填字母），写出溶液中发生反应的离子方程式（写出一个即可）

ⅱ）试剂

为（填字母）。

ⅲ）固体X的化学式为。

ⅳ）操作

为。

（2010广东）33.（16分）

某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。

（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：

SO2+2NaOH=_________.

（2）反应Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为_______。

（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl-、OH-和SO42-.请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）.

1提出合理假设。

假设1：

只存在SO32-；假设2：

既不存在SO32-也不存在ClO

；假设3：

_______。

2设计实验方案，进行实验。

请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。

限选实验试剂：

3moL

L-1H2SO4、1moL

L-1NaOH、0.01mol

L-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液.

实验步骤

预期现象和结论

步骤1：

取少量吸收液于试管中，滴加3moL

L-1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中.

步骤2：

步骤3：

25．工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。

为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：

K^S*5U.C#O%

[探究一]

（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移人硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是。

K^S*5U.C#O%

（2）另称取铁钉6.0g放入15.0ml．浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。

①甲同学认为X中除

外还可能含有

。

若要确认其中的

，应先用选填序号）。

K^S*5U.C#O%

a．KSCN溶液和氯水b．铁粉和KSCN溶液c．浓氨水d．酸性

溶液

②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：

然后加入足量

溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。

由于此推知气体Y中

的体积分数为。

K^S*5U.C#O%

[探究二]

分析上述实验中

体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有

和Q气体。

为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是。

（4）认为

气体Y中还含有Q的理由是（用化学方程式表示）。

（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于（选填序号）。

a．A之前b．A-B间c．B-C间d．C-D间

（6）如果气体Y中含有

，预计实验现象应是。

（7）若要测定限定体积气体Y中H2的含量（标准状况下约有28mlH2），除可用测量

体积的方法外，可否选用质量称量的方法？

做出判断并说明理由。

9.（13分）某校研究性学习小组选择使用下列仪器和药品，验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO（实验中使用的N2和O2的用量可自由控制）。

已知：

①NO+NO2+2OH－=2NO2－+H2O；②气体液化温度：

NO2：

21℃、NO：

－152℃

（1）现有甲、乙、丙三位同学分别设计了以下三个实验方案（用仪器的连接顺序表示）。

甲：

A→C→F→D→B乙：

A→B→C→E丙：

A→F→D→B

甲、乙、丙三位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓HNO3反应产生的气体中含有NO（填“能”或“不能”）

甲：

________；乙：

________；丙：

_________

具体说明不能验证的主要原因（能验证的方案，不必回答原因）：

甲方案：

_________________________________________________。

乙方案：

_________________________________________________。

丙方案：

_________________________________________________。

（2）实验开始时首先通入足量的N2，其目的是：

__________________________。

（3）确认气体中含NO的现象是：

________________________________。

（4）如果O2过量，则装置B中发生反应的离子方程式是：

____________________________。

9．

（1）甲：

能（1分）；乙：

不能（1分）；丙：

不能（1分）

乙方案：

混合气体在通过B时，因发生反应：

NO+NO2+2NaOH

2NaNO2+H2O使NO消耗，后续实验无法验证是否有NO（2分）。

丙方案：

混合气体通过F时，NO2与H2O蒸气发生反应：

3NO2+H2O

2HNO3+NO使部分NO2转化为NO，产生干扰，从而不能确认Cu和浓HNO3反应是否有NO生成（2分）。

（2）排尽整个装置中的空气，防止产生的NO被氧化生成NO2（2分）

（3）D装置中通入O2后有红棕色气体产生（2分）

（4）4NO2+O2+4OH－

4NO3－+2H2O（2分）

[56B．]（12分）甲醛是世界卫生组织（WHO）确认的致癌物和致畸物质之一。

我国规定：

室内甲醛含量不得超过0.08mg·m-3。

某研究性学习小组欲利用酸性KMnO4溶液测定空气中甲醛的含量，请你参与并协助他们完成相关学习任务。

【测定原理】：

KMnO4（H+）溶液为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸

4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O

2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

【测定装置】：

部分装置如下图所示

【测定步骤】：

（1）用　　　　　　　　　量取5.00mL1.00×10-3mol·L-1KMnO4溶液于洗气瓶中，并滴入几滴稀H2SO4，加水20mL稀释备用。

（2）将1.00×10-3mol·L-1的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用；

（3）打开a,关闭b,用注射器抽取100mL新装修的房屋室内空气。

关闭　　，打开　　　（填“a”或“b”），再推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。

再重复4次；

（4）将洗气瓶中溶液转移到锥形瓶中（包括洗涤液），再用标准草酸溶液进行滴定，记录滴定所消耗的草酸溶液的体积；

（5）再重复实验2次，（每次所取的高锰酸钾溶液均为5.00mL）。

3次实验所消耗草酸溶液的体积平均值为12.38mL。

【交流讨论】：

（1）计算该居室内空气中甲醛的浓度为　　　　mg·m-3，该居室的甲醛　　　　（填“是”或“否”）超标；

（2）某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时，所测得的数值比实际含量低，请你对其可能的原因（假设称量或量取、溶液配制及滴定实验均无错误）提出合理假设：

　　、

　　　　　　　　　　　　　。

　　（至少答出2种可能性）；

（3）实验结束后，该小组成员在相互交流的过程中一致认为：

①实验原理可以简化

实验中无需用草酸标准液滴定，可多次直接抽取室内空气，再压送到洗气瓶中，直至

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

②实验装置应加以改进

可将插入KMnO4溶液的导管下端改成具有多孔的球泡（右图），有利于提高实

验的准确度，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

3．某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质持讨论：

运用类比的思想，既然氨气具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？

他们设计实验制取氨气并探究上述问题。

请你参与该小组的活动并完成下列研究：

（一）制取氨气

（1）写出实验制取氨气的化学方程式；

（2）在实验室中，还可以用浓氨水与（填写一种试剂）快速制取少量氨气；

（3）有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的