高考化学真题分类汇编化学实验设计与探究.docx
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高考化学真题分类汇编化学实验设计与探究
2015年高考化学真题分类汇编
专题16:
化学实验设计与探究
1.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】(14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。
草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是_________,由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。
装置B的主要作用是________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、______。
装置H反应管中盛有的物质是_______。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_______。
(3)设计实验证明:
①草酸的酸性比碳酸的强______。
②草酸为二元酸______。
【答案】
(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊;CO2;冷凝(水蒸气、草酸等),避免草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验。
(2)①F、D、G、H、D、I;CuO(氧化铜);
②H中的粉末有黑色变为红色,其后的D中的石灰水变浑浊;
(3)①向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生。
②用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液,消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍
【考点定位】CO、CO2的性质;化学实验基本知识;化学实验知识的简单应用。
难度为较难等级
△
【名师点晴】相信每个考生看到这道高考题的第一感都是:
题目情景绝对的新颖!
这个实验是我没有做过的!
其实破题的关键是要分析出草酸分解的产物,那个反应(H2C2O4·2H2O===CO2↑+CO↑+3H2O)高中化学里并不常见,我们要学会从题文中捕捉信息来猜想关键产物(CO2来自澄清石灰水的联想,CO来自第二小问),进而用氧化还原反应原理(化合价升降)来验证。
知道发生装置中产生的气体是CO2、CO、H2O(g)、少量草酸蒸气(由“受热脱水、升华”这句联想),后续的实验分析和设计大家基本就会了,一道刚刚谋面的新题就变成你的常规题了。
可以看出:
对你所研究体系的成分进行仔细分析,是好多难题的突破良方。
2.【2015新课标Ⅱ卷理综化学】(15分)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂,回答下列问題:
(1)工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为。
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为。
②溶液X中大量存在的阴离子有__________。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是(填标号)。
a.水b.碱石灰C.浓硫酸d.饱和食盐水
(3)用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸:
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中:
Ⅴ.用0.1000mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液
(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫
代硫酸钠溶液。
在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为。
②玻璃液封装置的作用是。
③V中加入的指示剂通常为,滴定至终点的现象是。
④测得混合气中ClO2的质量为g。
(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。
若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是_______(填标号)。
a.明矾b.碘化钾c.盐酸d.硫酸亚铁
【答案】
(1)2:
1
(2)①NH4Cl+2HCl
3H2↑+NCl3②Cl—、OH—③c
(3)①2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O②吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出)
③淀粉溶液;溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变④0.02700
(4)d
【考点定位】本题考查阅读题目获取信息能力、氧化还原反应滴定及应用、电解原理、对工艺流程及装置理解分析等,难度中等,要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力,注意基础知识的全面掌握。
【名师点晴】本题从知识上考查了重要物质的化学性质、化学实验基本操作、实验现象的判断与分析、化学探究实验方案的设计与评价、化学方程式的书写、氧化还原反应原理等知识。
考查了学生对基础知识的记忆、理解和运用,运用所学知识分析具体问题的能力。
也涉及到运用所学知识分析问题、解决问题的能力,同时把元素化合物、基本化学原理和化学实验联系在一起,充分体现了学生对基础知识的掌握和分析问题、解决问题的思维能力,凸显了理科综合考试中的综合性与实用性的特点。
【注】本题分类与专题4、16
3.【2015浙江理综化学】(15分)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。
实验
(一)碘含量的测定
取0.0100mol·Lˉ1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。
测得的电动势(E)反映溶液中c(Iˉ)的变化,部分数据如下表:
V(AgNO3)/mL
15.00
19.00
19.80
19.98
20.00
20.02
21.00
23.00
25.00
E/mV
-225
-200
-150
-100
50.0
175
275
300
325
实验
(二)碘的制取
另制海带浸取原液,甲、乙两种实验方案如下:
已知:
3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。
请回答:
(1)实验
(一)中的仪器名称:
仪器A,仪器B。
(2)
根据表中数据绘制滴定曲线:
②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为mL,计算得海带中碘的百分含量为%。
(3)
分液漏斗使用前须检漏,检漏方法为。
②步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是。
③下列有关步骤Y的说法,正确的是。
A.应控制NaOH溶液的浓度和体积B.将碘转化成离子进入水层
C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质D.NaOH溶液可以由乙醇代替
④实验
(二)中操作Z的名称是。
(4)方案甲中采用蒸馏不合理,理由是。
【答案】
(1)坩埚500mL容量瓶
(2)
20.00mL0.635%(3)①向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水②液体分上下两层,下层呈紫红色③AB④过滤(4)主要由于碘易升华,会导致碘的损失
【解析】
(1)A、B两种仪器的名称分别为坩埚、500mL容量瓶(须注明容量瓶的容量)。
(2)①根据表中数据描出各点,然后连成光滑的曲线即可。
②从图像可知,有20.00mL附近滴定曲线发生突变,可判断滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为20.00mL;根据关系式Ag+~I-可计算求得海带中碘的百分含量=
。
(3)①分液漏斗的检漏方法为:
向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水。
②步骤X中,加入CCl4的作用是萃取碘水中的I2,萃取后I2溶解在CCl4中而呈紫色,由于CCl4的密度比水大,沉在下层,所以观察到的实验现象是:
液体分上下两层,下层呈紫红色。
③步骤Y加入NaOH的目的是把I2转化为离子(I-和IO3-)进入水层而与CCl4分离,并非浸取有机杂质,也不能用乙醇代替,但NaOH的用量要控制,用量过多会使后续酸化操作步骤消耗硫酸过多,故选AB。
④Z步骤为过滤操作。
(4)I2的CCl4溶液采用蒸馏的方法虽然可以把CCl4蒸馏出去,但同时碘易升华,导致碘的损失。
【考点定位】本题主要是考查定量实验、实验设计与评价、实验流程分析与应用,涉及仪器识别、仪器选择与使用、物质的分离与提纯实验操作等
4.【2015重庆理综化学】(15分)ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。
某兴趣小组通过题9图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是。
安装F中导管时,应选用题9图2中的。
(2)打开B的活塞,A中发生反应:
2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。
为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜(填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为,在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如题9图3所示。
若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是,原因是。
【答案】9.(15分)
(1)锥形瓶b
(2)慢(3)吸收Cl2
(4)4H++5ClO2-=Cl-+4ClO2↑+2H2O验证是否有ClO2生成
(5)稳定剂Ⅱ,稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度
【解析】
(1)根据仪器特征,仪器D的名称是锥形瓶;根据操作分析,F装置应是Cl2和KI反应,所以应该长管进气,短管出气,选b。
(2)为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度要慢。
(3)F装置中能发生Cl2+2KI=2KCl+I2,碘遇淀粉变蓝,所以F中溶液的颜色若不变,则装置C的作用是吸收Cl2。
(4)在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,再根据化合价升降相等和电荷守恒以及原子守恒配平,该反应的离子方程式为4H++5ClO2-=Cl-+4ClO2↑+2H2O;在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是验证是否有ClO2生成.
(5)根据图3可知,稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度,所以稳定剂Ⅱ好。
55.【2015四川理综化学】(13分)(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料,受热易分解。
某兴趣小组拟探究其分解产物。
[查阅资料](NH4)2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。
[实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)
实验1:
连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL)。
通入N2排尽空气后,于260℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。
品红溶液不褪色,取下装置B,加入指示剂,用0.2000mol/LNaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00mL。
经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是________________。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是_________(填字母编号)。
a.盛装0.2000mol/LNaOH溶液b.用0.2000mol/LNaOH溶液润洗
c.读数、记录d.查漏、清洗e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是__________mol
实验2:
连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。
通入N2排尽空气后,于400℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。
观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。
经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。
进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是__________.
(5)装置B内溶液吸收的气体是____________.
(6)(NH4)2SO4在400℃分解的化学方程式是______________________.
【答案】
(1)圆底烧瓶
(2)dbaec
(3)0.03mol
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3
(6)3(NH4)2SO4
4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
【解析】
(1)仪器X为圆底烧瓶。
(2)滴定操作步骤为:
首先查漏、水洗,再用待装的溶液润洗,再装液,再排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面,最后记录读数。
(3)由题意知:
品红溶液不褪色,说明无SO2,滴定后的溶液中无SO42-,说明无SO3则装置B中吸收的气体为NH3。
n(HCl)=n(NH3)+n(NaOH),则得答案为0.03mol
(4)取装置D内溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,再加入稀盐酸,若产生白色沉淀且加入盐酸后白色沉淀能完全溶液,则说明原溶液中有SO32-,无SO42-
(5)NH3
(6)3(NH4)2SO4
4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O
【考点定位】实验设计与评价
【名师点睛】考纲明确要求考生能根据实验试题要求:
(1)设计、评价或改进实验方案;
(2)了解控制实验条件的方法;(3)分析或处理实验数据,得出合理结论(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。
实验方案设计与评价取材于教材、高于教材,注重创新是近年高考化学试题的一大特点。
近年高考综合实验试题往往是在教材实验、演示实验或考生已有实验知识的基础上进行改进,创设新情境,提出新问题,考查考生的创新意识。
主要体现在以下几个方面:
(1)根据题干给予的新信息,预测实验现象等。
(2)药品使用创新、仪器功能拓展、实验操作改进创新和实验操作新途径开辟等。
(3)面对新情境,能够正确提取并处理信息(准确提炼规律、严密推理分析、做出合理解释等)。
(4)面对新问题,能够全面深入思考,合理优化结构,准确深刻评价等。
6.【2015福建理综化学】(15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一制取氯酸钾和氯水
利用右图所示的实验装置进行实验。
(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。
该实验操作过程需要的玻璃仪器有______。
(2)若对调B和C装置的位置,_____(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。
实验二氯酸钾与碘化钾反应的探究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。
该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):
系列a实验的实验目的是_______。
设计1号试管实验的作用是___________。
若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为_________________。
实验三测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:
使用右图装置,加热15.0ml饱和氯水试样,测定产生气体的体积。
此方案不可行的主要原因是_______。
(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操
作过程的细节):
______
资料:
.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
【答案】(15分)
(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可);
(2)能;
(3)
研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响;
硫酸浓度为0的对照实验;
ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)。
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)。
【考点定位】考查化学仪器的的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写的知识。
7.【2015安徽理综化学】(14分)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,该小组突出了如下假设:
假设一:
溶液中的NO3-
假设二:
溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组涉及实验验证了假设一,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的pH随通入SO2体积的变化曲线入下图.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。
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)
(4)若假设二成立,请预测:
在相同条件下,分别通入足量的O2和KNO3,氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反映后两溶液的pH前者_______(填大于或小于)后者,理由是________
【答案】
(1)无明显现象、有白色沉淀生成
(2)SO2溶于水后生成H2SO3;
3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO;
(3)
实验步骤
实验现象
结论
实验1:
作为参考实验
假设二成立
实验3:
将纯净的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中
有白色沉淀生成
(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者
【解析】
(1)根据强酸制弱酸的原理,亚硫酸是弱酸不能制备盐酸,故实验1无现象,SO2溶于水后生成
H2SO3,亚硫酸显酸性,电离出H+,和NO3-结合生成硝酸,具有强氧化性,将SO32-氧化成SO42-,故生
成白色的BaSO4沉淀;
(2)SO2溶于水后生成H2SO3,亚硫酸显酸性,故pH值减小;3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO;
(3)
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
无现象
假设二成立
实验2:
在盛有富含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
有白色沉淀生成
(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者(其它合理答案也正确)
【考点定位】本题属于实验设计和评价题,考查学生对实验的设计探究能力,多属于开放性试题,可能出现多种正确答案,属于综合性较强的较难题型,
8.【2015广东理综化学】(17分)NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为
(2)按图13装置进行NH3性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是,原因是,稳定后,关闭旋塞1。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是。
(3)设计实验,探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
限制试剂与仪器:
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I所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为Y,则NH4Cl水解反应得平衡转化率为(只列出算式,忽略水自身电离的影响)。
【答案】
(1)A、C、G。
(2)①产生白烟;打开旋塞1,氯化氢与氨气混合反应生成了白色氯化铵固体小颗粒,形成白烟。
②烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中,形成红色溶液。
(3)①温度(或浓度)
②
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
NH4Cl质量(g)
温度(℃)
pH
……
1
100
m
T1
Y
2
100
m
T2
Z
或
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
NH4Cl质量(g)
温度(℃)
pH
……
1
100
m
T
Y
2
100
m2
T
Z
③(10-Y×5.35)/m
【解析】
(1)NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3是固体混合物加热制取气体的反应,有水生成,试管口应向下倾斜,发生装置选A,NH3密度比空气小,用向下排空气法收集,收集装置选C,氨气极易溶于水,要用防倒吸装置,但不能距离水太远,也不能插入液面以下,选G,故选A、C、G。
(2)①先打开旋塞1,B瓶中的现象是产生白色的烟;原因是先打开旋塞1,氯化氢与氨气挥发出来,氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒,氯化铵小颗粒形成白烟。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中,是因为气体参与反应后使得烧瓶内的压强变小,打开旋塞2后,大气压就会把烧杯中的溶液压到烧瓶中来,同时由于A中的HCl不可能全部进入B中,A中HCl过量,就算不能完全进入B瓶,B中的氨气也应能完全反应,形成氯化铵,石蕊溶液进入B中,B中的NH4Cl溶于石蕊溶液,溶液显酸性,所以石蕊试液显红色。
(3)主要采用控制变量的方法,根据给出的仪器,有可控制温度水浴槽,那么可以完成温度对NH4Cl水解程度的影响,天平可以称出不同质量NH4Cl,那么可以配制出不同浓度的溶液,就可以探究浓度对NH4Cl水解程度的影响,故答案为温度或浓度。
如果探究温度的影响那么控制浓度相同,改变温度,如果探究浓度相同,那么就要控制温度相同,不管哪一种探究都需要配制一定浓度的NH4Cl溶液,那么需要称量NH4Cl的质量,但不管探究的是哪种因素的影响,都需要使用pH计通过测量水解后溶液的pH来判断其水解程度,所以在表格中都应有一项为pH值。
若探究温度对NH4Cl水解程度的影响时数据为:
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
NH4Cl质量(g)
温度(℃)
pH
……
1
100
m
T1
Y
2
100
m
T2
Z
若探究浓度对NH4Cl水解程度的影响时数据为:
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
NH4Cl质量(g)
温度