新編高考化學二輪復習 高考非選擇題專項練：實驗綜合題B18頁含解析

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1、新編高考化學備考資料 高考非選擇題專項練(八) 實驗綜合題B 【題型特點】 　　評價探究類綜合性實驗題能力要求高,主要考查在化學實驗背景下發(fā)現問題和解決問題的能力和根據圖表信息形成結論的能力。該類試題主要由提出假設、制訂方案、實驗驗證、得出結論等一系列步驟組成。在審題過程中要注意審“目的”、審“圖表”、審“操作”,答題時要注意抓住關鍵詞、語言的組織與表達,做到嚴謹規(guī)范,切不可似是而非。 在解題過程中,要注意以下幾個問題: (1)縱觀全題,對題目中所設置的問題做到心中有數。 (2)仔細讀題,看清提出的問題和做出的猜想,結論要與提出的問題相吻合。 (3)重視給定資料,善于在資料

2、中搜尋信息,資料中必有未學過的知識,在后面的題目中必要用到。 (4)設計實驗方案要遵循四個原則:科學性、安全性、可行性、簡約性。 (5)實驗結論及解釋的關鍵是緊扣實驗目的、實驗方案進行思考、解答。要注意語言的表述,要詳細,可以兼顧其他步驟模仿來寫。 (6)解答反思與評價類問題的關鍵是緊扣實驗目的,從合理性、科學性、安全性、可行性、簡約性、經濟性等方面進行分析、思考,并提出改進的具體建議。 1.(2014·合肥二模)某學習小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時,利用剛吸收過少量SO2的NaOH吸收液對其尾氣進行吸收處理。 (1)少量SO2被NaOH溶液吸收的化學方程式為?

3、 　 ; 吸收液主要吸收尾氣中的　　　　,防止空氣污染。 (2)當尾氣吸收一段時間后,探究吸收液中可能存在的陰離子(不考慮空氣中CO2的影響)。 ①提出假設: 假設1:可能存在S 假設2:? 假設3:既存在S,也存在ClO-; ②設計實驗并驗證: 請在下表中寫出實驗步驟以及預期現象和結論。限選實驗試劑:

4、1 mol·L-1NaOH、0.01 mol·L-1KMnO4(酸性)、淀粉KI溶液、紫色石蕊試液。 實驗步驟 預期現象和結論 步驟1:取少量吸收液于兩支試管中 步驟2: 若有　　　　現象,則假設1正確 步驟3: 若有　　　　現象,則假設2正確 ③質疑與討論: 你認為假設3是否合理?　　　　,理由是? 　 ; 寫出上述實驗步驟2中反應的離子方程式:?

5、 　 。 【解析】(1)少量二氧化硫被氫氧化鈉吸收生成亞硫酸鈉,用二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣,則氯氣中含HCl,亞硫酸鈉能與氯氣、HCl反應,因此亞硫酸鈉溶液可吸收氯氣、HCl。 (2)①根據假設1和3可知假設2是可能存在ClO-。②假設1的驗證即確定吸收液含S,而S可被高錳酸鉀溶液氧化而使高錳酸鉀溶液褪色,反應方程式是2Mn+5S+6H+2Mn2++5S+3H2O;假設2的驗證即確定吸收液含ClO-,可根據ClO-有漂白性及水解使溶液呈堿性設計實驗,結合所

6、給試劑可用紫色石蕊試液,現象是溶液先變藍色后褪色。③ClO-與S可發(fā)生氧化還原反應而不能共存,因此假設3不合理。 答案:(1)2NaOH+SO2(少量)Na2SO3+H2O 反應生成的過量氯氣和揮發(fā)出來的氯化氫氣體 (2)①可能存在ClO- ② 實驗步驟 預期現象和結論 步驟2:取步驟1中的一支試管滴加2滴0.01 mol·L-1KMnO4(酸性)溶液 紫紅色褪去 步驟3:取步驟1中的一支試管滴加2滴紫色石蕊試液 先變藍后褪色 ③不合理　S具有強還原性,ClO-具有強氧化性,兩者發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存 2Mn+5S+6H+2Mn2++5S+3H2O 2

7、.(2014·六安模擬)工業(yè)上用電解含Na2SO4的飽和食鹽水制備燒堿,某學生對該燒堿固體是否變質進行探究。 (1)該學生首先對燒堿固體中雜質的成分進行了猜想: 假設一:雜質為Na2SO4和NaCl 假設二:? (2)在本實驗中,可以證明燒堿固體已經變質的試劑是　　　　。 A.酚酞試液　　　　　　　 B.稀鹽酸 C.BaCl2溶液 D.CaCl2溶液 (3)請設計實驗方案驗證假設一(所需的實驗儀器及藥品自選)。 實驗步驟 預期的實驗現象及結論

8、(4)該學生設計了如下實驗裝置測定燒堿固體的變質率(就是已變質的燒堿的質量分數,燒堿中的Na2SO4和NaCl忽略不計)。 主要步驟如下(裝置中殘留的空氣中的CO2忽略不計); ⅰ.按圖組裝儀器,并檢查裝置的氣密性 ⅱ.將ag試樣放入錐形瓶中,加適量蒸餾水溶解,得到試樣溶液 ⅲ.稱量盛有堿石灰的U形管的質量,得到bg ⅳ.從分液漏斗滴入6 mol·L-1的硫酸,直到不再產生氣體時為止 ⅴ.? ⅵ.再次稱量盛有堿石灰的U形管的質量,得到cg ⅶ.重復步驟

9、ⅴ和ⅵ的操作,直到U形管的質量基本不變,為dg ①燒堿固體的變質率為　　　　; ②如果沒有裝置B,測定結果將　　　　(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 【解析】(1)燒堿久置于空氣中,燒堿與二氧化碳反應生成碳酸鈉。 (2)證明燒堿變質,即檢驗碳酸鈉,可用鹽酸,若加入鹽酸有氣體生成,則含碳酸鈉,不能用酚酞,因為氫氧化鈉與酚酞作用呈紅色,也不能用氯化鈣和氯化鋇,二者都與硫酸鈉反應。 (3)驗證假設一即檢驗S、Cl-,S一般用Ba(NO3)2檢驗,Cl-一般用AgNO3檢驗,但先檢驗S并沉淀S,否則S與AgNO3反應生成Ag2SO4。 (4)測定變質燒堿的質量分數的原理是測定生成的二氧

10、化碳的質量進而求碳酸鈉的質量,ⅴ應該是從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣,將裝置中產生的二氧化碳全部吹入U形管,否則測得的質量分數偏小,裝置B的作用是吸收空氣中的水及二氧化碳,否則測得的質量分數偏大,二氧化碳質量為(d-b)g,則碳酸鈉質量為×106 g,則生成碳酸鈉消耗的氫氧化鈉質量為g,變質率為×100%。 答案:(1)雜質為Na2SO4、NaCl和Na2CO3　(2)B (3) 實驗步驟 預期的實驗現象及結論 ①取少量的燒堿固體放入試管,加適量水溶解,然后加入過量的Ba(NO3)2溶液,振蕩,充分反應,過濾。 ②取步驟①中的濾液少許,加入過量稀硝酸,然后加入幾滴硝酸銀溶液,振蕩

11、 ①產生白色沉淀,說明燒堿固體中含有Na2SO4。 ②產生白色沉淀,說明燒堿固體中含有NaCl (說明:所提供的答案應該是最佳的實驗設計。其他答案如果也比較合理,如取兩次固體配成溶液然后分別檢驗Na2SO4和NaCl,也可) (4)ⅴ.從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣 ①×100%　②偏大 3.(2014·安慶三模)實驗室中常向Na2S和Na2CO3混合溶液中通入SO2來制備Na2S2O3,其反應原理為2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2,實驗裝置如下圖所示(夾持儀器省略)。 (1)A中發(fā)生的化學反應方程式為?

12、 　 。 (2)甲同學發(fā)現加熱A后,液面下的銅絲變黑。假定黑色物質為單一的成分,該同學對其成分提出了以下假設: 假設1:　 ; 假設2:可能是CuS 假設3:可能是Cu2O 乙同學指出假設3一定不成立,因為　 。 為確定假設1和假設2哪個正確,乙同學又進行了實驗

13、驗證。請完成實驗步驟以及預期現象和結論。 限選實驗試劑:硝酸、硫酸、NaOH溶液、H2O2溶液。 實驗步驟 預期現象和結論 (3)反應制得的Na2S2O3在化學定量分析中常用作基準物質。如實驗室用Na2S2O3標準溶液測量某工業(yè)廢水中Ba2+的濃度,過程如下: 已知:2S2+I2S4+2I- ①寫出BaCrO4固體與過量HI溶液反應的離子方程式? 　 ; ②以淀粉為指示劑,則到達滴定終點的現象是?

14、 　 。 【解析】(1)裝置A是制取二氧化硫:Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。 (2)根據A中的反應物可推測假設1可能是CuO,Cu2O是紅色的,因此假設3錯誤。假設的驗證即利用CuO溶于硫酸和CuS不溶于硫酸的性質設計實驗進行檢驗,不能用硝酸。 (3)①二者發(fā)生氧化還原反應:2BaCrO4+6I-+16H+3I2+2Cr3++2Ba2++8H2O; ②由于是用Na2S2O3滴定I2,因此終點現象是溶

15、液由藍色變?yōu)闊o色,而且半分鐘內不變色。 答案:(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O (2)可能是CuO(其他答案合理均可)　Cu2O是紅色的 實驗步驟 預期現象和結論 取少量銅絲上的黑色固體,加入稀硫酸,觀察現象 若黑色固體溶解,溶液變成藍色,則假設1正確; 若黑色固體不溶解,溶液顏色無明顯變化,則假設2正確 (3)①2BaCrO4+6I-+16H+3I2+2Cr3++2Ba2++8H2O ②錐形瓶內溶液由藍色變?yōu)闊o色,半分鐘內不變色 4.(2014·皖北協(xié)作區(qū)二模)環(huán)保部門的技術人員常用草酸測定酸性工業(yè)廢水中Mn的濃度。某課題組研究發(fā)現:少量的摩爾

16、氏鹽FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O可加快溶液紫紅色的褪去。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響,探究如下: (1)請完成以下表格(表中不要留有空格): 實驗 編號 實驗目的 溫度 廢水樣品 2.0 mL H2C2O4 的濃度 ① 273 K 4.0 mL 0.10 mol·L-1 ② 298 K 4.0 mL 0.10 mol·L-1 ③ 探究濃度 對反應 速率的影響 273 K 0.20 mol·L-1 (2)請配平該反應的離子方程式: (3)假如實驗中的試劑均一次性加入(體積變化忽略不計),10 s末時實驗①中收集

17、到標準狀況下氣體3.36 mL,請用H2C2O4表示該段時間內的反應速率:v=　　　　。 (4)某課題組對摩爾氏鹽FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O中起加快溶液紫紅色褪去作用的成分提出如下假設,請你完成假設二和假設三: 假設一:N起還原作用或起催化劑作用。 假設二:　 。 假設三:　 。 (5)請你設計實驗驗證上述假設一是否成立,完成下表中的內容。 實驗方案(不要求寫

18、具體操作過程) 預期的實驗 現象和結論 取一定量的廢水樣品于試管中,　　　　　　　? 【解析】(1)本題是采取控制變量的方法探究反應速率的影響因素,實驗①②的溫度不同,其他相同,因此實驗②是探究溫度對反應速率的影響,實驗①③的溫度相同,草酸用量相同,濃度不同,由于是探究濃度對反應速率的影響,因此廢水的體積相同,即4.0 mL。 (2)該反應的Mn的化合價變化了5,C的化合價變化了1,因此Mn與H2C2O4的計量數之比為2∶5,再結合質量守恒配平。 (3)n(CO2)=0.15×10-3mol,則消耗的n(H2C2O4)=0.075×10-3mol,v(H2C2O4)=0.075

19、×10-3mol÷÷10 s=0.00 125 mol·L-1·s-1。 (4)根據摩爾氏鹽的組成分析可知加快紫紅色褪去的原因可能還有Fe2+起還原性作用或Fe2+起催化劑作用或S起催化劑作用(不能填S的還原作用,因為S幾乎沒有還原性)。 (5)驗證假設一可做對比實驗,即向廢水樣品中通入適量的氨氣(提供N),觀察,若樣品顏色無變化,說明假設一不正確;反之,正確,但不能加氯化銨或硫酸銨,因為這樣會引入陰離子,而引入的離子可能對反應有催化作用 答案:(1)探究溫度對反應速率的影響　4.0 mL (2)2　5　6　H+　2　8　10 (3)0.00 125 mol·L-1·s-1 (4)

20、Fe2+起還原作用或Fe2+起催化劑作用 S起催化劑作用 (5)然后通入適量的氨氣,觀察　若樣品顏色無變化,說明假設一不正確;反之,正確(若其他答案合理也可) 【方法規(guī)律】氧化還原反應方程式的書寫技巧 氧化還原反應方程式的書寫分三步走,如本題的(2): (1)寫出主要的物質,如氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物,并根據得失電子相等配平,2Mn+5H2C2O4——2Mn2++10CO2; (2)根據電荷守恒配平,2Mn+5H2C2O4——2Mn2++10CO2的左邊帶2個單位的負電荷,右邊帶4個單位正電荷,因此在左邊加6個H+,即2Mn+5H2C2O4+6H+——2Mn2++10CO

21、2; (3)根據質量守恒定律整體配平,顯然右邊加8個水分子:2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++8H2O+10CO2↑。 【加固訓練】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)用作分析試劑及顯影劑和用于新型電池材料磷酸亞鐵鋰的生產。回答下列問題: Ⅰ.興趣小組對草酸亞鐵晶體的分解產物進行實驗和探究。探究分解得到的固體產物中鐵元素的存在形式。 (1)提出假設 假設一:　 ; 假設二:全部是FeO; 假設三:FeO和Fe的混合物。 (2)設計實驗方案證明假設三。 限選

22、試劑:稀鹽酸、新制的氯水、0.1 mol·L-1CuSO4溶液、20% KSCN溶液、蒸餾水。 實驗步驟 現象與結論 步驟1:向試管中加入少量固體產物,再加入足量　　　　,充分振蕩 若溶液顏色明顯改變,且有 　　　　生成,則證明有鐵單質存在 步驟2:將步驟1中得到的濁液過濾,并用蒸餾水洗滌至洗滌液無色 步驟3:取步驟2得到的少量固體于試管中,滴加　　　? 　　　　　　　　? Ⅱ.興趣小組在文獻中查閱到,FeC2O4·2H2O受熱分解時,固體質量隨溫度變化的曲線如下圖所示,寫出加熱到400℃時,FeC2O4·2H2O晶體受熱分解的化學方程式為?

23、 　 ; 根據圖像,如有1.0 g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱,最終殘留黑色固體的質量大于0.4 g。某同學由此得出結論:假設二不成立。你是否同意該同學的結論,并簡述理由:? 　

24、 。 【解析】Ⅰ.(1)根據假設二、三可知假設一是全部是Fe。 (2)驗證假設三即檢驗Fe和FeO,而Fe的檢驗根據現象“溶液顏色明顯改變”,可用硫酸銅溶液與固體作用;步驟3是用步驟2的固體做實驗,若假設三正確,則該固體含銅和FeO,可用稀鹽酸溶解,而后用KSCN和新制的氯水檢驗Fe2+,步驟為加過量稀鹽酸,靜置,取上層清液,滴加幾滴KSCN溶液,再滴加適量新制的氯水,充分振蕩,若滴加適量新制的氯水后溶液呈紅色,則證明有FeO。 Ⅱ.1.0 g FeC2O4·2H2O含FeO:(1 g÷180 g·mol-1)×72 g·mol-1=0.4 g,即

25、FeC2O4·2H2O加熱到400℃所得固體是FeO,FeC2O4中C的化合價為+3價,因此分解生成的氣體是CO、CO2,反應為FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O;若FeC2O4·2H2O敞口加熱,所得固體質量大于0.4 g,但該同學的結論不一定正確,是因為實驗沒有在密閉容器中進行,生成的FeO會被空氣中的氧氣進一步氧化,生成鐵的其他氧化物而使質量增大。 答案:Ⅰ.(1)全部是Fe (2) 實驗步驟 現象與結論 步驟1:0.1 mol·L-1硫酸銅溶液 (暗)紅色固體 步驟3:過量稀鹽酸,靜置,取上層清液,滴加幾滴KSCN溶液,再滴加適量新制的氯水,充分振蕩

26、 若滴加適量新制的氯水后溶液呈紅色,則證明有FeO (其他答案合理即可) Ⅱ.FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 不同意,實驗沒有在密閉容器中進行,FeO會被空氣中的氧氣進一步氧化,生成鐵的其他氧化物 5.某興趣小組同學在復習非金屬元素及其化合物的性質時知道①氯氣與氫氧化鈉溶液可發(fā)生反應;②二氧化硫通入氯水,氯水褪色,他們認為氯氣與亞硫酸鈉溶液可能發(fā)生與①②類似的反應,于是他們將一定量的氯氣通入滴有酚酞的亞硫酸鈉溶液,發(fā)現溶液由粉紅色變?yōu)闊o色。 (1)亞硫酸鈉溶液使酚酞溶液變紅的原因是? ?

27、 　 (用離子方程式表示)。 (2)該小組同學對溶液褪色的原因進行探究: 【提出假設】 假設1:褪色的原因是亞硫酸鈉被氧化; 假設2:褪色的原因是酚酞被氧化; 假設3:　　　　　　　　。 【實驗驗證】可供選擇的實驗試劑有: 一小瓶氯氣、3 mol·L-1HCl、3 mol·L-1HNO3、1 mol·L-1Na2SO3、1 mol·L-1BaCl2、溴水、1 mol·L-1AgNO3、品紅溶液

28、、酚酞的酒精溶液等。 請完成下表: 序號 操　作 可能出現的現象 結　論 ① 取少量褪色后的溶液于試管中,并加鹽酸酸化,然后滴加幾滴　　　溶液 若　　　 則假設1成立 ② 向一小瓶氯氣中滴加過量的　　　　,然后加硝酸酸化,再滴加幾滴　　　　溶液 若瓶內氣體變?yōu)闊o色,產生　 ? 假設2成立,根據①②可判斷假設3是否成立 【思考與交流】步驟①與②酸的酸化能否互換　 , 理由是　 。 ②可否向褪色后的溶液

29、中加酚酞溶液,根據溶液變紅色,來驗證假設2　 。 【解析】(1)亞硫酸鈉溶液使酚酞溶液變紅是因為其發(fā)生了水解。(2)①是通過檢驗生成物中有Na2SO4來驗證,而Na2SO4可用BaCl2檢驗;②是通過檢驗氯氣與酚酞反應,根據瓶內氣體變?yōu)闊o色來驗證,之后檢驗Cl-進一步驗證,因此用酚酞的酒精溶液,不能用水溶液(引入Cl-)。 答案:(1)S+H2OHS+OH- (2)【提出假設】褪色的原因是氯氣將亞硫酸鈉和酚酞都氧化 【實驗驗證】 序號 操　作 可能出現的現象 結　論 ① 取少量褪色后的溶液于試管中,并加鹽酸酸化,然后滴加幾滴1 mol·L-1BaCl2溶液 若產生

30、白色沉淀 則假設1成立 ② 向一小瓶氯氣中滴加過量的酚酞的酒精溶液,然后加硝酸酸化,再滴加幾滴1 mol·L-1AgNO3溶液 若瓶內氣體變?yōu)闊o色,產生白色沉淀 假設2成立,根據①②可判斷假設3是否成立 【思考與交流】不能　步驟①的目的是驗證生成物有Na2SO4,若褪色后的溶液含Na2SO3,可被硝酸氧化為Na2SO4,與BaCl2反應產生沉淀而干擾實驗,若氯氣將酚酞氧化,則被還原為Cl-,步驟②中需驗證是否生成Cl-,若用鹽酸酸化,則引入Cl- 不能,因為若假設1成立,則加入酚酞,溶液不會變?yōu)榧t色 6.(2014·宣城二模)為探究電解法處理工業(yè)酸性含鉻廢水(主要成分為Cr2)

31、的可行性,某同學以硫酸酸化的K2Cr2O7溶液代替含鉻廢水進行了下圖所示電解實驗: (1)該電解池的陽極電極反應式為　 。 (2)處理過程中存在反應:Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,該反應中的氧化劑是　　　　,反應過程中消耗H+,電解液pH增大,Cr3+與Fe3+自動沉淀而被除去。請以Cr3+為例,簡述其被除去的理由? ?

32、 (用離子方程式配以簡要的文字解釋)。 (3)假設Cr3+與Fe3+已沉淀完全,為檢驗“含鉻廢水”中Cr2是否除盡進行以下實驗: ①該溶液中除了一定存在的H+、K+、S和少量OH-之外,對還可能存在的離子提出合理假設。 假設1:只存在Fe2+; 假設2:　 ; 假設3:既不存在Fe2+,也不存在Cr2。 ②設計實驗方案,進行驗證。請寫出實驗步驟以及預期現象和結論。限選實驗試劑:3 mol·L-1H2SO4、0.01 mol·L-1KMnO4

33、、新制氯水、KSCN溶液、淀粉KI溶液。 實驗步驟 預期現象和結論 步驟1:過濾電解液,取少量濾液于試管中,滴加3 mol·L-1H2SO4至溶液呈酸性,然后用A、B兩支試管各分1～2 mL 步驟2: 步驟3: 【解析】(1)該電池的陽極是鐵,失去電子,發(fā)生氧化反應:Fe-2e-Fe2+。 (2)該反應的氧化劑是K2Cr2O7,Cr3+水解:Cr3++3H2OCr(OH)3+3H+,由于K2Cr2O7氧化Fe2+的過程中,H+濃度減小,使水解平衡正向移動,得到Cr(OH)3沉淀,從而除去Cr3+。 (3)①根據題意及假設1、3可猜測假設2是只存在Cr2。②根據題給限

34、選試劑Fe2+的檢驗用高錳酸鉀溶液,Cr2的檢驗可運用其氧化性,用淀粉KI檢驗。 答案:(1)Fe-2e-Fe2+ (2)K2Cr2O7 Cr3+水解:Cr3++3H2OCr(OH)3+3H+,由于K2Cr2O7氧化Fe2+的過程中,H+濃度減小,使水解平衡正向移動,得到Cr(OH)3沉淀,從而除去Cr3+ (3)①只存在Cr2 ② 實驗步驟 預期現象和結論 步驟2:向A中滴加幾滴 0.01 mol·L-1的高錳酸鉀溶液 若溶液褪色,則假設1成立,若沒有現象,則繼續(xù)步驟3 步驟3:向B試管中滴加淀粉KI溶液 若溶液變藍色,則假設2成立,若沒有現象,則假設3成立 (其他

35、答案合理也可) 【講評建議】本題較難,在講解本題時,應提醒學生注意以下幾點: 解答第(2)小題,由于語言表達能力欠缺而只寫出水解反應方程式或沒有能夠寫出要點“K2Cr2O7氧化Fe2+的過程中,H+濃度減小,使水解平衡正向移動”,教學中要加強對學生語言表達能力的訓練。 解答第(3)小題①,由于缺乏一定的分析問題的能力,沒有能夠根據假設1、3猜測出假設2是只存在Cr2。 解答第(3)小題②,假設的驗證實際上就是Fe2+或Cr2的檢驗,Fe2+的檢驗可用高錳酸鉀溶液或KSCN和氯水,但由于沒有認真審題(限選試劑)而答成用氫氧化鈉溶液;KSCN和氯水的加入順序反了(應該先加KSCN),教學中應該加強對學生分析問題、解決問題的能力的培養(yǎng),加強對基礎知識如物質的檢驗的鞏固,培養(yǎng)認真審題的習慣。