精品高考化学二轮复习主观题【专练五】实验方案的设计与探究类综合实验题(含答案).pdf

高考化学复习备考精品资料专练五实验方案的设计与探究类综合实验题命题角度物质组成与性质的探究与验证；物质定量检验方案设计与评价；物质制备实验方案的探究与评价。解题策略实验设计与探究类综合题的解题策略是“化整为零”，把一道实验综合题分解成几个相对独立而又相互关联的小实验，由各个小实验确定各操作步骤，又由各个小实验之间的联系确定操作的先后顺序。解析时应注意：实验方案是否可行，是否简单易行；实验顺序是否要科学，是否减少了副反应的发生和避免实验步骤间的干扰；实验现象是否直观，实验操作是否简便，现象是否明显；实验结论是否可靠，要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确可靠。题型狂练1(2013 北京海淀二模，27)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)2Fe32I2Fe2I22(2013 北京，28)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：操作现象取 4 g 漂粉精固体，加入100 mL 水部分固体溶解，溶液略有颜色过滤，测漂粉精溶液的pH pH 试纸先变蓝(约为 12)，后褪色.液面上方出现白雾；.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去(1)Cl2和 Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是_ _。(2)pH 试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是_。(3)向水中持续通入SO2，未观察到白雾。推测现象的白雾由HCl 小液滴形成，进行如下实验：a用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；b用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。实验 a 的目的是 _。由实验a、b 不能判断白雾中含有HCl，理由是 _ _。(4)现象中溶液变为黄绿色的可能原因：随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl发 生 反 应。通 过 进 一 步 实 验 确 认 了 这 种 可 能 性，其 实 验 方 案 是_ _。(5)将 A 瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。向沉淀 X 中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入 BaCl2溶液，产生白色沉淀。则沉淀 X 中含有的物质是_。用离子方程式解释现象中黄绿色褪去的原因：_ _。解析(1)联系氯的化合物基础知识和生产漂粉精的原理，写出下列化学方程式：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。(2)pH 试纸先变蓝，说明漂粉精溶液呈碱性，后褪色是由于ClO的强氧化性所致。(3)检验白雾中有无HCl 的关键是检验出Cl的存在，故实验 a、b 即围绕 Cl的检验展开。实验 a 的目的是通过湿润碘化钾淀粉试纸是否变蓝判断有无Cl2的干扰。实验b 试图通过 AgCl 的生成来检验Cl的存在，但应考虑到过量SO2和 AgNO3溶液反应生成白色沉淀的可能性。(4)题干具有明显的提示性，出现黄绿色的原因是随着酸性的增强而产生Cl2。故应设计使用无还原性的硫酸来确认其原因的可能与否。(5)A 瓶中所得沉淀的成分可能是CaSO3、CaSO4或二者的混合物，加入稀HCl，无明显变化，排除CaSO3，故 X 为 CaSO4，因 CaSO4微溶于水，在取上层清液加入BaCl2溶液时，产生BaSO4沉淀，进一步证明X 为 CaSO4。溶液呈黄绿色是因Cl2溶于水而产生的现象，随着SO2的持续通入，两者发生反应生成无色物质盐酸和硫酸，化学方程式为：SO2Cl2 2H2O=2HCl H2SO4离子方程式为：SO2Cl22H2O=4HSO242Cl。答案(1)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(2)碱性、漂白性(3)检验白雾中是否含有Cl2，排除 Cl2干扰白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应产生白色沉淀(4)向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色(5)CaSO4SO2Cl22H2O=SO24 2Cl4H3(2013 北碚区一模，20)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类似金刚石的新型无机非金属材料。超细氮化铝粉末被广泛应用于生产领域。其制取原理为：Al2O33CN2=高温2AlN3CO。某化学研究性学习小组成员根据氮化铝的制取原理，进行了如下探究。【问题 1】在制取氮化铝时由于反应不完全，氮化铝产品中所含杂质除了碳以外还可能存在 _(填化学式)。【问题 2】为测定该产品中有关成分的含量，甲同学设计了以下实验：甲同学：称取10.00 g 样品，将其加入过量的氢氧化钠溶液中共热蒸干，AlN 跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36 L(标准状况)。则该样品中AlN 的质量分数为_。【问题 3】乙同学受到甲同学的启发，提出利用图的装置，通过测量AlN 与过量浓NaOH 溶液反应所生成氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数(实验中导管体积忽略不计)。实验结束后，可由锥形瓶中残余固体测定杂质碳的质量分数。(1)广口瓶中的试剂X 可以选用 _。A苯B酒精C植物油DCCl4(2)广口瓶的液体没有装满(上方留有少量空间)，实验测得 NH3的体积将 _(填“偏高”“偏低”或“不变”)。【问题 4】丙同学认为：乙同学的实验方法可能因气体体积测量不准导致误差，建议改用图装置进行同样实验，通过测定烧杯中硫酸的增重来确定样品中AlN的质量分数。你认为测定的结果会_(填“偏高”或“偏低”)，理由是 _。解析【问题 1】根据题目中反应方程式可以发现N2、CO 为气体，不能留在AlN 固体中，只能是碳和Al2O3。【问题 2】由反应关系式AlN NH3得 n(AlN)n(NH3)3.36 L22.4 Lmol10.15 mol，m(AlN)6.15 g，样品中AlN 的质量分数为6.15 g 10.00 g 100%61.5%。【问题 3】(1)广口瓶中的试剂X 的作用是防止NH3与水接触反应，只要不与氨气、水作用，同时密度比水小的液体都行，苯、植物油能满足题意。(2)广口瓶的液体不管是否装满，实验产生的气体体积都等于排出的液体体积。【问题 4】丙同学的方案理论可行，但实际上锥形瓶中产生的NH3首先会将锥形瓶中空气赶出，最后锥形瓶中会留有NH3而无法被硫酸吸收，硫酸增重的量小于NH3的质量，计算的结果会偏低。答案【问题 1】Al2O3【问题 2】61.5%【问题 3】(1)AC(2)不变【问题 4】偏低反应产生的氨气有少部分残留在锥形瓶中未被稀硫酸吸收，因此测得AlN 的质量分数将偏低