探究性实验设计.docx
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探究性实验设计
2013届高考一轮化学复习课时练：
第九章
第四节：
探究性实验设计
一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分）
1．（2012·福州质检）下述实验设计能够达到目的的是（ ）
编号
实验目的
实验设计
A
除去CO2中少量的SO2
将混合气体通过饱和Na2CO3溶液
B
除去Cu粉中混有的CuO
向混合物中滴加适量稀硝酸
C
证明镁的金属活动性比铝强
向AlCl3溶液中投入镁条
D
证明H2CO3酸性比HClO强
将CO2通入Ca（ClO）2溶液中
解析：
除去CO2中少量的SO2应通入饱和的NaHCO3溶液，A选项错误；除去Cu粉中混有的CuO应通入氢气加热还原，B选项错误；可以通过镁和铝分别和盐酸反应的剧烈程度来比较两者的金属活动性强弱，C选项错误；将CO2通入Ca（ClO）2溶液中出现白色沉淀，此实验可以证明H2CO3酸性比HClO强，D选项正确。
答案：
D
2．（2011·湛江模拟）下列有关实验或操作的叙述正确的是（ ）
A．实验室可采用如图所示装置制取氨气
B．向碘水中加入苯或酒精，均可从碘水中萃取碘
C．向AgCl沉淀中滴加少量KI溶液，可说明Ksp（AgCl）＜Ksp（AgI）
D．某溶液用盐酸酸化无明显现象，再滴加氯化钡溶液有白色沉淀产生，说明溶液中有SO
解析：
A项中氯化铵在试管底部分解生成NH3和HCl，在试管口或导管内两者又反应生成氯化铵，不正确。
酒精与水互溶不能作碘水的萃取剂，B不正确。
C项中生成溶解度更小的AgI，说明Ksp（AgCl）＞Ksp（AgI）。
答案：
D
3．（2012·杭州质检）下列实验设计能完成或实验结论合理的是（ ）
A．证明一瓶红棕色气体是溴蒸气还是二氧化氮，可用湿润的碘化钾淀粉试纸检验，观察试纸颜色的变化
B．铝热剂溶于足量稀盐酸再滴加KSCN溶液，未出现血红色，铝热剂中一定不含铁的氧化物
C．测氯水的pH，可用玻璃棒蘸取氯水点在pH试纸上，待其变色后和标准比色卡比较
D．用新制氢氧化铜鉴别乙醇和乙酸
解析：
溴蒸气、二氧化氮均具有强氧化性，均能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，无法区别；铝热剂溶于足量稀盐酸后因发生反应：
Al＋3Fe3＋===3Fe2＋＋Al3＋，再滴加KSCN溶液，不会出现血红色，所以此方法不能检验铝热剂中是否含铁的氧化物；氯水有强氧化性，能使pH试纸退色，所以用pH试纸不能测量氯水的pH值；乙酸能与Cu（OH）2反应，故可根据沉淀是否溶解鉴别乙醇和乙酸。
答案：
D
4．下列实验中，能达到预期目的的是（ ）
A．用过滤法除去Fe（OH）3胶体中的FeCl3
B．用25mL碱式滴定管量取20.00mLNa2CO3溶液
C．向某溶液中滴入BaCl2溶液和稀HNO3，来检验溶液中是否含有SO
D．将Na投入到CuSO4溶液中置换出铜，来证明钠的金属性比铜强
解析：
胶体和溶液都能够透过滤纸，A错；HNO3能够将SO
氧化为SO
带来干扰，也可能有Ag＋的干扰，C错；Na非常活泼，投入到CuSO4溶液中与水剧烈反应，不能置换出Cu。
答案：
B
5．“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，观察下面四个“封管实验”（夹持装置未画出），判断下列说法正确的是（ ）
A．加热时，①上部汇集了固体NH4Cl，说明NH4Cl的热稳定性比较好
B．加热时，②、③溶液均变红，冷却后又都变为无色
C．④中，浸泡在热水中的容器内气体颜色变深，浸泡在冰水中的容器内气体颜色变浅
D．四个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
解析：
A选项说明NH4Cl的热稳定性不好，A选项错误；加热时，②溶液中氨气挥发出来，溶液变无色，③液中二氧化硫挥发出来，溶液变红，冷却后②中氨气又溶于溶液中，溶液变红色，③中二氧化硫溶于品红溶液中，溶液退色，B选项错误；二氧化氮与四氧化二氮的转化是可逆反应，加热利于平衡向生成二氧化氮的方向移动，降温有利于平衡向生成四氧化二氮的方向移动，C选项正确；四个封管实验中只有④为可逆反应，D选项错误。
答案：
C
6．（2011·广东六校联考）下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是（ ）
选项
实验操作
实验目的或结论
A
将某气体通入品红溶液中，溶液退色
该气体中含有SO2
B
室温下，分别向2支试管中加入相同体积、相同浓度的Na2S2O3溶液，再分别加入相同体积不同浓度的稀硫酸
研究催化剂对反应速率的影响
C
下层液体从分液漏斗下端管口放出后，关闭活塞，换一个接收容器，再将上层液体从下端管口放出
取出分液漏斗中的上层液体
D
向某溶液中加入2滴KSCN溶液，溶液不显红色；再向溶液中加入几滴新制的氯水，溶液变为红色
说明该溶液中一定含有Fe2＋
解析：
湿润的Cl2也能使品红溶液退色，A项错误；Na2S2O3在酸性溶液中产生S沉淀，不同浓度的稀硫酸中c（H＋）不同，化学反应速率不同，是研究浓度对反应速率的影响，B项错误，分液时为了防止上下两层液体重新混杂，应采用“下流上倒”进行实验操作，C项错误；KSCN只能与Fe3＋发生显色（血红色）反应，加入氧化剂后方能显色的离子一定是
Fe2＋，D项正确。
答案：
D
7．（2011·湘潭模拟）下列除去杂质的实验方法正确的是（ ）
A．除去K2CO3固体中少量NaHCO3：
置于坩埚中加热
B．除去FeCl3酸性溶液中少量的FeCl2：
加入稍过量双氧水后放置
C．除去乙烷中混有的少量乙烯：
在一定条件下加入适量氢气充分反应
D．除去蛋白质溶液中混入的少量氯化钠：
加入AgNO3溶液后过滤
解析：
NaHCO3受热分解生成Na2CO3，使原固体中混有Na2CO3，A项错误；有机反应不能完全进行，C项错误；AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3，溶液中会引入NaNO3、AgNO3杂质，且Ag＋使蛋白质变性，所以应采用渗析的方法提纯胶体，D项错误。
答案：
B
8．（2011·青浦模拟）下列表示物质制备的方法中正确的是（ ）
A．NaCl（饱和溶液）
HCl
B．Cu
CuSO4溶液
CuSO4·5H2O晶体
C．MnO2
Cl2
D．C6H6
硝基苯
解析：
本题考查的是物质的制备。
因为HCl极易溶于水，所以制备HCl时，用固体氯化钠与浓硫酸，而非氯化钠饱和溶液，A错误；Cu与稀硫酸不反应，所以B错误；MnO2应该与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气，稀盐酸不与MnO2反应，C错误；制取硝基苯，用浓硫酸作催化剂及脱水剂，D正确。
答案：
D
9．（2011·惠州调研）为除去某物质中所含的杂质，所选用的试剂或操作方法正确的是
（ ）
序号
物质
杂质
除杂质应选用的试剂或操作方法
①
KNO3溶液
KOH
滴入稀HNO3，同时用pH试纸测定至溶液呈中性
②
FeSO4溶液
CuSO4
加入过量铁粉并过滤
③
H2
CO2
依次通过盛有NaOH溶液和浓硫酸的洗气瓶
④
NaNO3
CaCO3
溶解、过滤、蒸发、结晶
A．①②③ B．②③④
C．①③④D．①②③④
解析：
KOH与硝酸反应生成KNO3和H2O；CuSO4与铁粉反应生成FeSO4和Cu；CO2可以与NaOH溶液反应；CaCO3不溶于水。
答案：
D
10．（2011·金丽衢十二校联考）绿色化学实验是在绿色化学思想指导下的实验新方法，以减少污染，防止浪费等。
下列符合绿色化学实验的是（ ）
A．用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气
B．将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中
C．用CCl4完成萃取操作练习时，将溴水改成碘水
D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后再清洗玻璃仪器
解析：
品红溶液可以用来检验SO2气体，但不能用来吸收尾气，A项错误；CO还原Fe2O3后的尾气中含有少量CO气体，直接排放到空气中会造成污染，B项错误；溴易挥发，而碘不易挥发，C项正确；锌与稀硫酸制氢气后的废液倒入水槽会污染环境，D项错误。
答案：
C
二、非选择题（本题包括4小题，共50分）
11．（12分）（2012·山东济南模拟）用下图装置可以完成一系列实验（图中夹持装置已略去）。
请回答下列问题：
Ⅰ.
（1）仪器p的名称是________。
若装置A选用浓硫酸和亚硫酸钠固体制取SO2气体（根据需要可以加热），并通过装置B完成表中设计实验，请填写表中空白：
B中棉花的位置
①
②
③
④
所蘸试剂
石蕊试液
品红溶液
淀粉和碘水混合液
氢硫酸
现象
退色
浅黄色
体现SO2的性质
水溶液显酸性
漂白性
氧化性
（2）写出③处反应的离子方程式：
_________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.若用装置A选用浓硫酸和浓盐酸混合来制取HCl气体，装置B中的四处棉花依次做了如下处理：
①处包有某固体物质、②蘸有KI溶液、③蘸有紫色石蕊试液、④蘸有浓NaOH溶液。
回答下列问题：
（1）p中盛装试剂的化学式为_____________________________________________。
（2）反应开始后，观察到②处有棕黄色物质产生，写出②处发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
①处包有的某固体物质可能是________。
a．MnO2 b．KMnO4
c．KCld．Cu
（3）在实验过程中，在③处能观察到________。
（4）反应较长时间后，②处棕黄色褪去，生成无色的IO
，
反应的离子方程式：
___________________________________________________。
解析：
Ⅰ.SO2使石蕊试液变红，使品红溶液退色，将I2还原为I－而使淀粉和碘水混合液退色。
Ⅱ.制取HCl应向浓盐酸中滴加浓硫酸，浓盐酸与KMnO4反应（不需加热）可产生Cl2，②处生成棕黄色物质应是I2，Cl2使石蕊试液先变红后退色，④处NaOH溶液可吸收Cl2。
过量的Cl2可与I2反应生成IO
，而Cl2的还原产物一定是Cl－。
答案：
Ⅰ.
（1）分液漏斗
B中棉花位置
①
②
③
④
所蘸试剂
现象
变红
退色
体现SO2的性质
还原性
（2）I2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO
＋2I－
Ⅱ.
（1）H2SO4
（2）Cl2＋2I－===I2＋2Cl－ b
（3）溶液先由紫色变红色，后退色
（4）5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO
＋12H＋
12．（12分）（2011·日照模拟）铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。
某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解得到溶液A，并产生大量气体B。
[提出猜想]
Ⅰ.所得溶液中的金属离子可能含有Fe2＋和Fe3＋中的一种或两种。
Ⅱ.所得气体B的可能组成是________________（填写化学式）。
实验室提供下列试剂：
0.01mol/L酸性KMnO4溶液、0.1mol/LKI溶液、3%H2O2溶液、淀粉溶液、蒸馏水。
请你协助他们探究所得溶液和气体的成分。
[实验探究]
请你完成以下部分探究实验：
实验操作
预期现象
结论
验证Ⅰ的
部分猜想
含有Fe2＋和
Fe3＋
验证猜想Ⅱ
将所得气体通入
如图所示装置
含有两种气体
[问题讨论]
有同学提出，若另外选用KSCN溶液，则仅利用KSCN和H2O2两种溶液即可完成猜
想Ⅰ的所有探究，请对该观点进行评价并说明理由：
_____________________。
解析：
[提出猜想] 铁与热的浓H2SO4反应时，其还原产物为SO2气体，但随着反应的进行，硫酸的浓度降低，Fe与稀H2SO4反应产生的气体为H2，故气体B的成分为SO2或SO2与H2的混合气体。
[实验探究] Fe3＋具有氧化性，能使KI淀粉溶液变蓝；Fe2＋具有还原性，能使酸性KMnO4溶液退色，SO2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液退色。
[问题讨论] 若溶液中含有Fe3＋，仅用H2O2和KSCN溶液，无法检验溶液中是否含有Fe2＋的存在。
答案：
[提出猜想] SO2或SO2与H2的混合气体
[实验探究]
实验操作
预期现象
结论
验证Ⅰ的
部分猜想
①取适量A溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液
②另取适量A溶液，滴加少量酸性KMnO4溶液
①溶液变为蓝色
②紫红色退去
含有Fe2＋和
Fe3＋
验证猜想Ⅱ
将所得气体通入
如图所示装置
甲中紫红色退去，乙中不退色，试管中收集到气体
含有两种气体
[问题讨论] 不正确，若溶液中含有Fe3＋，则无法检验原溶液中是否含有Fe2＋
13．（12分）（2011·长春调研）为测定某碳酸氢钠样品纯度（含有少量氯化钠），学生设计了如下几个实验方案（每个方案均称取m1g样品），请回答每个方案中的问题。
[方案Ⅰ] 选用重量法进行测定：
可用下图中的装置进行实验。
（1）A装置中NaOH溶液的作用是__________________，若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
（2）该方案需直接测定的物理量是______________________________________。
[方案Ⅱ] 选用气体体积法进行测定：
可用如图中的装置进行实验。
（3）为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为________溶液。
（4）通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象
的原因可能是________。
a．测定气体体积时未冷却至室温
b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面
c．Y型管中留有反应生成的气体
d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥
[方案Ⅲ] 选用滴定法进行测定：
（5）称取m1g样品，配成100mL溶液，取出20mL，用cmol·L－1的标准HCl溶液滴定，
消耗体积为VmL，则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为：
_________________。
解析：
（1）本题是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，若不吸收空气中的二氧化碳会导致测定结果偏高。
（2）需要直接测定的物理量是装置C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量。
（3）二氧化碳能溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差。
（4）a项会使测定结果偏高；b项气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排水集气法测定气体体积，不需要干燥，d项无影响。
（5）根据化学方程式：
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，可知反应消耗的盐酸与碳酸氢钠的物质的量相等，w（NaHCO3）＝
×100%。
答案：
（1）吸收空气中的CO2 偏高
（2）装置C反应前后质量
（3）NaHCO3（其他合理答案也可）
（4）b
（5）
×100%
14．（14分）（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；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。
Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验
取适量牙膏样品，加水充分搅拌、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
利用如图所示装置（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，就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
________________________________________________________________________。
解析：
通入过量CO2时会产生Al（OH）3沉淀和HCO
，再加入过量稀盐酸，沉淀溶解同时有气体产生。
B中生成的CO2气体，在除去了CO2的空气作用下，可全部排入到C中与Ba（OH）2反应，提高实验的准确性。
B中反应发生前，装置内若残留有CO2，会影响测量的准确度；滴加盐酸过快，有可能导致CO2不能被C中Ba（OH）2全部吸收；因水对BaCO3质量不产生影响，Ba（OH）2又是足量的，故挥发出的HCl不会影响CO2的吸收，答案为c、d。
3.94gBaCO3的物质的量是0.02mol，由碳守恒知样品中含有0.02molCaCO3，质量为2g，其质量分数为25%。
直接测量C装置实验前后的质量，可求出生成的CO2的质量，但因从B中出来的还有水蒸气、HCl气体等，会导致测量结果偏高。
答案：
（1）Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－
（2）通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解
（3）把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba（OH）2溶液吸收
（4）Ba（OH）2＋CO2===BaCO3↓＋H2O
（5）c、d
（6）25%
（7）B中的水蒸气、HCl气体等进入装置C中（或其他合理答案）
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