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2019-2020年高考化學題型步步銜接 專題18《探究實驗》（含解析） 【母題來源】xx福建理綜化學 【母題題文】（15分）某化學興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進行有關探究實驗。 實驗一 制取氯酸鉀和氯水 利用右圖所示的實驗裝置進行實驗。 （1）制取實驗結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。該實驗操作過程需要的玻璃儀器有______。 （2）若對調(diào)B和C裝置的位置，_____(填“能”或 “不能”)提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。 實驗二 氯酸鉀與碘化鉀反應的探究 （3）在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3 。該小組設計了系列實驗研究反應條件對反應產(chǎn)物的影響，其中系列a實驗的記錄表如下(實驗在室溫下進行)： ①系列a實驗的實驗目的是_______。 ②設計1號試管實驗的作用是___________。 ③若2號試管實驗現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍色；假設氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應的離子方程式為_________________。 實驗三 測定飽和氯水中氯元素的總量 （4）該小組設計的實驗方案為：使用右圖裝置，加熱15.0ml飽和氯水試樣，測定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是_______。(不考慮實驗裝置及操作失誤導致不可行的原因) （5）根據(jù)下列資料，為該小組設計一個可行的實驗方案(不必描述操 作過程的細節(jié))：______ 資料： i.次氯酸會破壞酸堿指示劑； ii.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物質(zhì)還原成Cl-。 【答案】（15分）（1）燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管(不填“膠頭滴管”也可)；（2）能； （3）①研究反應體系中硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響； ②硫酸濃度為0的對照實驗； ③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O （4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案無法測算試樣含氯總量(或其他合理答案)。 （5）量取一定量的試樣，加入足量的H2O2溶液，加熱除去過量的H2O2，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質(zhì)量(或其他合理答案)。 【試題解析】（1）制取實驗結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。根據(jù)進行該實驗操作過程使用的儀器可知：在該實驗操作過程需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管；（2）Cl2與熱的KOH溶液發(fā)生反應產(chǎn)生氯酸鉀和氯化鉀及水，與冷的KOH發(fā)生反應產(chǎn)生的在KCl、KClO和水。因此若對調(diào)B和C裝置的位置，可以除去Cl2中的混有的雜質(zhì)HCl氣體，減少氯氣溶解對反應造成的溶液顯酸性的不利影響，故能提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：KI、KClO3的物質(zhì)的量不變，改變的只有硫酸的體積和水的多少，二者的和相等，及硫酸的濃度不同，而溶液的體積相同?？梢娫搶嶒炑芯康哪康木褪茄芯糠磻w系中硫酸濃度對反應產(chǎn)物的影響；②設計1號試管實驗的作用是硫酸溶液沒有加入，即硫酸的濃度是0，可以進行對照實驗，比較硫酸不同濃度的影響。③若2號試管實驗現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍色，證明產(chǎn)生了I2；假設氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，根據(jù)氧化還原反應中電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得該反應的離子方程式為ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。（4）該小組設計的實驗方案為：使用右圖裝置，加熱15.0ml飽和氯水試樣，測定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行，主要原因是在溶液中存在Cl2的重新溶解及HClO分解產(chǎn)生HCl和氧氣等。（5）由于次氯酸會破壞酸堿指示劑，因此實驗設計時不用酸堿指示劑，可以利用氯水的強氧化性，向該溶液中加入足量的足量的H2O2溶液，發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生Cl-，H2O2被氧化變?yōu)镺2，然后加熱除去過量的H2O2，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，發(fā)生沉淀反應形成AgCl沉淀，稱量沉淀質(zhì)量可根據(jù)物質(zhì)的元素組成確定其中含有的氯元素的質(zhì)量。 【命題意圖】考查化學儀器的的使用、實驗方案的設計與評價、離子方程式的書寫的知識。 【命題方向】化學是一門實驗性的學科，物質(zhì)的制備、混合物的分離提純、物質(zhì)的含量的測定及實驗時儀器的選擇使用，實驗方法的設計與評價的問題，都是化學實驗必不可少的。因此掌握一些基本化學基礎和儀器的使用方法、實驗技巧是非常必要的。 【得分要點】混合物分離方法有過濾、蒸餾、分液、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶等。將溶質(zhì)從溶液中分離出來，可以根據(jù)溶質(zhì)在溶劑中的溶解性的不同進行。對于溶解度受溫度的影響變化較大的物質(zhì)，采用冷卻熱飽和溶液的方法即結(jié)晶的方法分離；對于溶解度受溫度的影響變化較小的物質(zhì)，采用蒸發(fā)溶劑的方法得到。然后使用過濾器，利用漏斗、玻璃棒、燒杯進行分離。對于實驗裝置的評價，可以根據(jù)對反應的影響分析，如果對調(diào)，可以除去雜質(zhì)，使更多的反應物變?yōu)樯晌?，就可以提高反應物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的產(chǎn)率，因此了解反應原理和物質(zhì)的成分是評價的依據(jù)。要根據(jù)電荷守恒、電子守恒及原子守恒進行有電子轉(zhuǎn)移的離子方程式的書寫，會對實驗數(shù)據(jù)進行觀察、分析、比較，找到他們的相同點和區(qū)別，從而得到設計各個實驗及比較的目的。在進行物質(zhì)含有元素的含量測定時，從物質(zhì)含有的成分、可能發(fā)生的反應及對元素含量測定可能會造成哪些影響判斷分析，這樣才可以得到正確的結(jié)論和評價。本題較為全面的考查了考生的實驗基本技能和實驗知識的掌握。 1．【安徽省江南十校xx屆高三上學期期末大聯(lián)考】(14分)氫化鈣(CaH2)是二種常用的儲氫材料，也是登山運動員常用的能源提供劑，需要密封保存，遇水反應生成氫氧化鈣和氫氣。某研究性學習小組模擬生產(chǎn)企業(yè)制取氫化鈣。 【實驗】 用鋅粒和稀硫酸反應制得干燥、純凈的氫氣，再與金屬鈣在加熱的條件下直接化合，即可制得CaH2。 （1）下列有關該實驗的說法正確的是 。 a．其他條件相同時，粗鋅制取氫氣的速率比純鋅快 b．加熱時，必須通入氮氣作為保護氣，以防止空氣的干擾 c．可以用濃硫酸或堿石灰對H2進行干燥除雜 d．開始實驗時，應先通入H2，后給金屬鈣加熱 e．已停止實驗時，應先停止通入H2 ，后停止加熱。 【提出假設】 （2）由于實驗中操作不當，金屬鈣或氫化鈣都可能被氧化。該小組甲同學對反應后的固體產(chǎn)物成分提出如下假設。 假設l：含有Ca 和CaH2。 假設2：含有CaH2和CaO。 假設3：含有 。 【設計實驗方案，驗證假設】 （3）定性實驗用化學方法鑒別Ca與CaH2，請設計實驗完成下表中內(nèi)容。 實驗步驟(不要求寫具體操作過程) 預期現(xiàn)象和結(jié)論 取少量固體樣品，… （4）定量實驗 測定Ca 和CaH2 混合物中CaH2 的質(zhì)量分數(shù)。 ①取m1g樣品與水完全反應，利用如圖裝置測定生成的氣體體積時，在 時進行收集（填字母） a．剛開始有氣泡時 b．氣泡連續(xù)均勻時 c．氣體經(jīng)過驗純后，再收集 ②如果裝置氣密性良好，操作正確，乙同學認為：由于液體加入，導致氣體的體積測定偏大，則計算出氫化鈣的質(zhì)量分數(shù) （天“偏高”、“偏低”“無影響”） 【反思與交流】 （5）登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點是氫化鈣是固體，攜帶方便。既然金屬鈣與水反應也能生成氫氣，為什么還要講金屬鈣制備成氫化鈣呢？你的觀點是 。 【答案】（1）acd （2）CaH2或CaH2、CaO、Ca （3）取少量固體在干燥條件下與氧氣反應，將產(chǎn)生的產(chǎn)物通入裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察無水硫酸銅變藍色 （4）a；偏高 （5）等質(zhì)量的鈣和CaH2，CaH2產(chǎn)生的氫氣多 考點：考查氫化鈣制備實驗方案設計與探究 2．【北京市大興區(qū)xx~xx學年度高三第一學期期末試卷】（13分）某課外小組探究鈉、鋁、鐵、銅單質(zhì)還原性強弱及其相關化學性質(zhì)，做了如下實驗： 實驗1 常溫時取四種金屬少量分別放入裝有蒸餾水的試管中 實驗2 再取少量鋁、鐵、銅分別放入裝有稀硫酸的試管中 （1）實驗1中能發(fā)生反應的離子方程式 。 （2）實驗2中能夠判斷出鋁、鐵、銅還原性強弱的現(xiàn)象是 。 結(jié)論：由實驗1、2得出四種金屬的還原性強弱順序為 ；請從原子結(jié)構(gòu)角度解釋鈉的還原性強于鋁 。 （3）為確認實驗2反應后溶液中的金屬陽離子，再進行實驗： ①取Al反應后的溶液加入過量的NaOH溶液，寫出反應的離子方程式 。 ②一段時間后，取Fe反應后的溶液，檢驗Fe2+方法正確的是 。 a．滴加KSCN溶液，無明顯變化，再加入少量氯水，溶液變紅 b．滴加K3［Fe(CN)6］溶液，有藍色沉淀產(chǎn)生 c．滴加NaOH溶液，產(chǎn)生的白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色 （4）在實驗2中，鋁、鐵反應現(xiàn)象的差異并不是很明顯，有同學建議再設計一種實驗來證明這兩種金屬的還原性關系，請設計一種實驗方案 。 （5）在實驗過程中，還有同學為了驗證鐵與銅的還原性，用鐵、銅、導線、燒杯、氯化鐵溶液設計了原電池裝置。 ①畫出原電池的裝置圖 。 ②該電池的正極反應為 。 【答案】（13分） （1）2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ （2分） （2）鋁、鐵均產(chǎn)生氣泡且鋁稍快些，銅不產(chǎn)生氣泡 （1分） Na>Al>Fe>Cu （1分） Na、Al同屬于第三周期Na原子半徑大于Al （1分） （3）① Al3++4OH-=AlO2-+2H2O （2分） ②b （1分） （4）將鋁條插入硫酸亞鐵溶液溶液中，溶液顏色變淺，鋁條變粗(其它答案合理給分) （2分） （5）① ②2Fe3++2e-=2Fe2+ （1分） 考點：常見金屬的性質(zhì)、原電池原理 3．【福建省泉州市20 1 5屆高三上學期期末單科質(zhì)量檢查】（15分）針對網(wǎng)絡上流傳的隔夜熟肉中因亞硝酸鈉（NaNO2）含量嚴重超標而不能食用的說法，某興趣小組開展如下探究活動： 活動一：查閱資料 NaNO2有毒，具有氧化性和還原性，NaNO2溶液顯堿性，肉類在放置過程中，NaNO3逐漸轉(zhuǎn)化為NaNO2，國家規(guī)定肉制品中NaNO2含量不能超過30mg/kg。 活動二：鑒別NaNO2與食鹽 （1）NaNO2與食鹽的外觀相似，易被當成食鹽誤用，分析以下兩種鑒別方法： ①能否各取少許固體用舌頭品嘗？____________。 ②用稀硫酸、淀粉和KI溶液鑒別，溶液變藍的是NaNO2具有_________性。 活動三：探究NaNO3與NaNO2的相互轉(zhuǎn)化 （2）制取NaNO2與NaNO3混合溶液的裝置示意圖如下 已知：2NO2+2NaOH＝NaNO2+NaNO3+H2 O ①寫出裝置I中發(fā)生反應的化學方程式____________________________。 ②水_____________（選填“能"或“不能”）作為裝置II中的試劑，理由是_____________。 ③裝置III中反應完全后，接下來的操作是____________________________。 （3）將NaNO2與NaNO3混合溶液露置于空氣，隔夜后，測得溶液的pH減小，則溶液中NaNO2的含量_____（選填“增多”、“減少"或“不變”），原因可能是____________________________（用化學方程式解釋）。 活動四：檢測熟肉中NaNO2含量的變化 （4）分別從1000g剛煮熟的肉和1000g隔夜熟肉中提取NaNO3與NaNO2后，配成溶液，再分別用0.00500mol/L的高錳酸鉀(酸性)溶液滴定，剛煮熟的肉消耗12.00mL，隔夜肉消耗16.00mL，（已知：2MnO4一+5 NO2一+6H+＝2 Mn2++5NO3一+3 H2 O） ①滴定終點的判斷依據(jù)為________________________________________________。 ②隔夜熟肉中NaNO2的含量是____________mg/kg。 活動五：綜合其它實驗和查閱資料獲知，熟肉在細菌等作用下，NaNO3部分轉(zhuǎn)化為NaNO2但只要保存得當，隔夜仍可食用。 【答案】（1）①不能（1分）②氧化（1分）（2）①Cu + 4HNO3(濃)＝Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O（2分） ②不能 (1分) NO2與水反應生成NO，會污染空氣（1分） ③先打開a，再關閉b （2分） （3）減小（1分） 2NaNO2 + O2＝2NaNO3 （2分） （4）當?shù)稳胱詈笠坏螛藴室簳r，錐形瓶內(nèi)的溶液變紅，且在30秒內(nèi)不褪色。（2分） 13.8 （2分） 考點：考查亞硝酸鈉性質(zhì)、含量測定等實驗方案設計與探究