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專題52 探究實驗 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．某探究性實驗小組的同學將打磨過的鎂條投入到滴有酚酞的飽和NaHCO3溶液中，發(fā)現(xiàn)反應迅速，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液的淺紅色加深。該小組同學對白色不溶物的成分進行了探究和確定。 Ⅰ、提出假設： 甲同學：可能只是MgCO3； 乙同學：可能只是Mg(OH)2； 丙同學：可能是xMgCO3yMg(OH)2 Ⅱ、定性實驗探究： （1）取沉淀物少許于試管中，加入稀鹽酸時固體溶解，產生大量氣泡，則__________同學假設錯誤（選填“甲”、“乙”或“丙”）。 Ⅲ、定量實驗探究：取一定量已干燥過的沉淀樣品，利用下列裝置測定其組成（部分固定夾持類裝置未畫出），經實驗前后對比各裝置的質量變化來分析沉淀的組成，得出丙同學的假設是正確的。請回答下列問題： （2）實驗中合理的連接順序為：e→______→ → → → → g→h（各裝置只使用一次）。 （3）實驗一段時間后，當B裝置中______________（填實驗現(xiàn)象），停止加熱，說明固體已分解完全；打開f處的活塞，緩緩通入空氣數(shù)分鐘的目的是__________________， （4）指導老師認為在上述實驗裝置中末端還需再連接一個D裝置，若無此裝置，會使測出的x ：y的值______（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。 （5）若改進實驗后，最終裝置B質量增加m克，裝置D質量增加了n克，則x ：y=___________。（用含m、n的代數(shù)式表示） 【答案】乙同學fabdc或fbadc無氣泡冒出排出裝置中的CO2和水蒸氣偏大9n/22m 【解析】 【詳解】 2．某化學興趣小組探究NO和Na2O2的反應，設計了如下圖所示實驗裝置，其中E為實驗前壓癟的氣囊。 資料：除淺黃色的AgNO2難溶于水外，其余亞硝酸鹽均易溶于水。 （1）寫出A中反應的化學方程式：____________________________。 （2）將裝置B補充完整，并標明試劑_____________。 （3）用無水CaCl2除去水蒸氣的目的是_____________________________。 （4）反應一段時間后，D處有燙手的感覺，其中固體由淡黃色變?yōu)榘咨敝令伾辉僮兓瘯r，氣囊E始終沒有明顯鼓起。 ①學生依據(jù)反應現(xiàn)象和氧化還原反應規(guī)律推斷固體產物為NaNO2。寫出該反應的化學方程式：_________________________________。 ②設計實驗證明的NaNO2生成，實驗方案是___________________________。（寫出操作、現(xiàn)象和結論） 【答案】Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 防止水蒸氣與過氧化鈉反應，干擾實驗 2NO+Na2O2=2NaNO2 取少量D管中的固體與試管中，加水溶解，再加入AgNO3溶液，若生成淺黃色沉淀，則有亞硝酸鈉生成。 【解析】 【分析】在整個實驗裝置中，A為NO2的發(fā)生裝置，B為NO的轉化裝置，C為除雜（除去NO中的水份）裝置，D為NO與過氧化鈉的反應裝置，E既可進行尾氣吸收，又可對反應的產物進行判斷，據(jù)此分析解答。 【詳解】 3．實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質。 資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。 （1）K2FeO4作為高效、多功能水處理劑的原因是______________________________。 （2）制備K2FeO4（夾持裝置略） ①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是_____________________________。 ②該裝置有明顯不合理設計，如何改進？____________________________。 ③改進后，B中得到紫色固體和溶液。B中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有____________________________。 （3）探究K2FeO4的性質（改進后的實驗） ①取B中紫色溶液，加入稀硫酸，產生黃綠色氣體，得溶液a，經檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產生Cl2，設計以下方案： 方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌B中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產生。 a．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由_________________________產生（用方程式表示）。 b．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是______________。 ②根據(jù)K2FeO4的制備實驗和方案Ⅱ實驗表明Cl2和的氧化性強弱關系相反，原因是_____________。 【答案】K2FeO4具有強氧化性，能夠消毒殺菌；同時FeO42?被還原成Fe3+，F(xiàn)e3+水解形成Fe（OH）3膠體，能夠吸附水中懸浮雜質 2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O 應該增加盛裝飽和食鹽水的洗氣瓶，吸收蒸發(fā)出來的HCl氣體 Cl2+2OH?=Cl?+ClO?+H2O Fe3+ 4FeO42?+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO?的干擾 溶液的酸堿性不同 【解析】 【分析】 （1）K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；在酸性或中性溶液中快速產生O2，說明K2FeO4具有強氧化性，而FeO42?被還原成Fe3+，F(xiàn)e3+水解形成Fe（OH）3膠體，能夠吸附水中懸浮雜質，所以可以用來凈水； （2）本實驗采用氯氣與氫氧化鐵在堿性條件下制備K2FeO4，而采用濃鹽酸與高錳酸鉀溶液反應制備的氯氣中混有氯化氫雜質，應先除去； （3）通過Cl2、Fe(OH)3與KOH之間的反應制備K2FeO4，溶液中可能存在副反應Cl2+2OH?=Cl?+ClO?+H2O，因此制備出的K2FeO4中可能混有次氯酸鉀和氯化鉀等雜質。 方案I，取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色說明溶液中存在Fe3+，但Fe3+不一定是與K2FeO4將Cl－氧化，根據(jù)題干已知K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產生O2，同時產生Fe3+，氯氣是由酸性條件下次氯酸根與氯離子發(fā)生歸中反應生成的。 方案II可以證明K2FeO4將Cl－氧化，方案II中采氫氧化鉀溶液洗滌高鐵酸鉀，使K2FeO4穩(wěn)定析出，并除去ClO?，防止酸性條件下ClO?與Cl?發(fā)生反應產生Cl2，干擾實驗。 【詳解】 擾，并在洗滌時保證K2FeO4的穩(wěn)定性，避免FeO42?在酸性或中性溶液中快速產生O2。 ②實驗中用在堿性條件下Cl2制備FeO42?，可以得出氧化性為Cl2＞FeO42?，而方案Ⅱ則得出相反的結論，主要是因為在酸性環(huán)境中氧化性FeO42?＞Cl2。 4．某化學小組欲進行如下實驗探究金屬與濃硫酸反應。試回答下列問題。 （1）利用上圖裝置研究銅與濃硫酸反應,反應化學方程式為_________;B裝置的目的是______;x溶液為___________。 （2）將上述實驗中的銅改為黃銅(銅鋅合金),實驗后階段可觀察到倒立漏斗邊緣有氣體冒出,且越來越快。該氣體可能為____，氣體產生越來越快的原因可能是_____(至少兩點)。驗證該氣體的實驗方案如下: ①裝置連接順序:x→_________； ②能證明上述假設成立的實驗現(xiàn)象是__________。 （3）取少量鎂粉加入盛濃硫酸的燒杯,在通風櫥中實驗。充分反應后溶液中有灰白色懸浮物,設計方案研究該懸浮物的組成,請幫助完善。(假設鎂的化合物都溶于稀酸) _____ 寫出產生該灰白色懸浮物主要反應的化學方程式_____。 【答案】 Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O 檢驗產物SO2 NaOH溶液(其他合理答案均可得分) H2 反應后期，c(H+)增大,與Zn反應生成H2速率加快;黃銅為銅鋅合金，與硫酸形成原電池產生H2速率加快;反應放熱 c→d→e→f→a→b→g E中(硬質玻璃管)黑色粉末變紅，H中(球形干燥管)固體由白色變?yōu)樗{色 3Mg+4H2SO4(濃)==3MgSO4+S+4H2O 【解析】（1）濃硫酸具有強氧化性，在加熱條件下與Cu反應生成CuSO4、SO2和H2O，故化學方程式為：