精品高考化学二轮训练：下篇-专题2-实验方案的设计与探究类综合实验题(含答案解析).pdf

高考化学复习备考精品资料专练四实验方案的设计与探究类综合实验题题型狂练1(2012 安徽，28)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)CO32(aq)PbCO3(s)SO42(aq)。某课题组用 PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式：K_。(2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和 NaHCO3溶液均可实现上述转化，在_溶液中 PbSO4转化率较大，理由是 _。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3 Pb(OH)2，它和 PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑 PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：_；假设三：_。(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，_ _ 定量研究：取 26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：_。解析突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。(1)反应的平衡常数是用各反应物和生成物的浓度来表示的，固体和纯液体的浓度是一定值，不出现在表达式中，故Kc（SO42）c（CO32）。(2)在溶液中 Na2CO3能完全电离生成 CO32，而 NaHCO3是弱酸的酸式盐，溶液中的 HCO3微弱电离生成 CO32，故两者同浓度时 Na2CO3溶液中 CO32浓度大，PbSO4转化率较大。(3)根据原题的描述可知，PbSO4在转化时能生成PbCO3，也能生成碱式碳酸铅，故所得产物有三种可能情况：一是全部为碳酸铅，二是全部为碱式碳酸铅，三是两者都有。(4)因为 PbCO3分解生成 PbO 和 CO2，碱式碳酸铅分解生成PbO、CO2和H2O，故只要分析产物中是否有H2O 生成就可以判断假设一是否成立。同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg 完全分解后最终固体产量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)答案(1)c（SO42）c（CO32）(2)Na2CO3Na2CO3溶液中的 c(CO32)大(3)全部为 2PbCO3Pb(OH)2PbCO3和 2PbCO3Pb(OH)2(4)实验步骤(不要求写具体操作过程)预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg 完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案即可)2(2013 安庆二模)某化学兴趣小组同学在做“证明海带中存在碘元素”的实验时，对教材上的描述：“海带灼烧后的灰烬中碘元素以I形式存在”产生了疑问。久置 KI 固体被氧化变质，呈浅黄色(有 I2)，KI 固体直接加热时，为什么不被氧化呢？因此，小组同学针对I被氧化条件除了氧气之外还需要什么条件进行了实验探究。提出假设 根据久置 KI 固体会被氧化而变质，结合空气的成分，首先排除_和稀有气体的影响。然后对KI 变质条件提出合理假设：假设一：需要 H2O 的参与；假设二：需要 CO2的参与；假设三：_。实验验证 (1)为了验证假设二，小组同学设计了以下实验方案：取 10 mLKI 溶液(浓度较大)于 5 支试管中，向试管中通入CO2气体或者滴加盐酸，一段时间后对比试管中的颜色深浅，之后向试管中滴入淀粉溶液，再次对比试管中的颜色深浅，具体实验现象见下表：试管序号1 2 3 4 5 通入 CO2时间/min 0 1 5 滴加盐酸/滴0 3 6 溶液中颜色对比无色浅黄色黄色(依次加深)滴加淀粉溶液后的颜色对比无色浅蓝色蓝色(依次加深)小组同学通过实验现象深入思考了CO2在反应过程中的作用，得出结论：CO2气体同盐酸一样在KI 被氧化的过程中提供 _环境。写出此实验中 CO2与 KI 反应的化学方程式：_ _。(2)为了验证 I被氧化是否必须要有H2O 的参与，小组同学设计了以下实验验证：实验步骤预期现象和结论取一份纯净的 KI 固体，分成两等份一份加入到装有 _的集气瓶 A 中；一份加入到装有 _的集气瓶 B 中；几天后观察_ 交流提高 由于空气中 CO2和水蒸气的含量很低，导致在加热 KI 的过程中这两种气体很容易被“驱散”，不能很好地与KI 接触，KI 自然就不能被氧化。长时间保存碘化钾需要避光、_。解析由题给信息可知，空气中的N2很稳定，不易发生反应，不能氧化碘化钾；根据假设一和假设二可知，假设三只能是需要CO2和 H2O 的共同参与。由表中实验数据和现象可知，没有加入盐酸也没有通二氧化碳的试管没有变化，再由通入二氧化碳和加入盐酸的实验现象可知，酸性越强氧化得到的碘单质越多，所以通入二氧化碳也是提供酸性环境的作用。答案提出假设 N2CO2、H2O 的共同参与实验验证(1)酸性4KIO22CO2=2K2CO32I2(2)干燥的 CO2和 O2混合气体潮湿的 CO2和 O2混合气体若集气瓶 A 中的KI 固体颜色变黄，则氧化KI 可以不需要 H2O 参加若集气瓶 A 中的 KI 固体颜色不变，而集气瓶 B 的 KI 固体颜色变黄，则氧化 KI 必须要有 H2O 参加交流提高 密封且放置在干燥处3某同学欲在实验室中对Fe3与 I的反应进行探究，实现Fe2与 Fe3的相互转化。(1)该同学最初的实验操作和现象如下：编号操作现象先向 2 mL 0.1 mol/L FeCl2溶液中滴加 KSCN 溶液，再滴加新制氯水先向 2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加 KSCN 溶液，再滴加 0.1 mol/L KI 溶液滴加 KSCN 溶液后，溶液变成红色；滴加 KI 溶液后，红色无明显变化实验的现象为 _。FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为_ _。(2)该同学分析了导致实验现象的可能原因，并对实验方案进行了改进。改进后的实验操作和现象如下：编号操作现象向 2 mL 0.1 mol/L KI 溶液中滴加1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液，再滴加 KSCN 溶液滴加 FeCl3溶液后，溶液变成黄色；滴加 KSCN 溶液后，溶液变成红色根据实验，该同学认为Fe3有可能与 I发生氧化还原反应，请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由_。(3)该同学认为需要进一步设计实验证明根据实验中现象得出的结论。请补全下表中的实验方案。编号操作预期现象及结论向 2 mL 0.1 mol/L KI 溶液中滴加 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液，_ _ _(4)上述实验结果表明，Fe3有可能与I发生氧化还原反应。进一步查阅资料知，参加反应的Fe3与 I的物质的量相同。该同学结合上述实验结论，分析了实验中加入KSCN 后溶液变红的原因，认为Fe3与 I反应的离子方程式应写为 _。解析(1)Fe2遇 KSCN 溶液后无明显变化，加入新制氯水后，Fe2被氧化为 Fe3，Fe3与 KSCN 反应生成红色的 Fe(SCN)3。滴入氯水后的反应是2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(2)滴加 FeCl3溶液后，溶液变成黄色，可能生成了I2。(3)要进一步证明(2)中的结论，则可加入淀粉溶液或CCl4检验 I2的生成。(4)少量的 Fe3与 I发生氧化还原反应后滴加KSCN 溶液仍出现红色，则Fe3与 I的反应可能是可逆反应：2Fe32I2Fe2I2。答案(1)滴加 KSCN 溶液后，溶液无明显变化；再滴加新制氯水后，溶液变成红色2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)溶液变成黄色，推测生成了I2(其他合理答案亦可)(3)编号操作预期现象及结论再滴加淀粉溶液(或 CCl4，或铁氰化钾溶液)预期现象：溶液变蓝(或溶液分层，下层溶液为紫色；或生成蓝色沉淀)结论：Fe3能与 I发生氧化还原反应，生成 I2(或 Fe2)(4)2Fe32I2Fe2I2