专题24化学探究实验设计与评价三年高考(20142016)化学试题(附解析)

专题24 化学探究实验设计与评价1．【2016年高考北京卷】（16分）以Na 2SO 3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。

（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag 2SO 3。

用离子方程式解释现象Ⅰ：____________。

（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO 42−，含有Cu +、Cu 2+和SO 32−。

已知：Cu +−−−→稀硫酸Cu +Cu 2+，Cu 2+I -−−→CuI ↓（白色）+I 2。

①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu +的实验现象是_____________。

②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu 2+和SO 32−。

a.白色沉淀A 是BaSO 4，试剂1是____________。

b.证实沉淀中含有Cu +和SO 32−的理由是___________。

（3）已知：Al 2（SO 3）3在水溶液中不存在。

经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO 42−，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO 4溶液褪色。

①推测沉淀中含有亚硫酸根和________。

②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：i.被Al （OH ）3所吸附；ii.存在于铝的碱式盐中。

对假设ii设计了对比实验，证实了假设ii成立。

a.将对比实验方案补充完整。

步骤二：_____________（按上图形式呈现）。

（4）根据实验，亚硫酸盐的性质有___________。

盐溶液间反应的多样性与__________有关。

【答案】（1）2Ag＋+SO32—＝Ag2SO4↓。

（2）①加入稀硫酸后，有红色固体生成；②a. HCl 和BaCl2溶液。

b.在I-的作用下，Cu2+转化为白色沉淀CuI，SO32-转化为SO42-。

（3）①Al3+、OH-。

②a、，b、V1明显大于V2。

（4）还原性、水解溶液显碱性；两种盐溶液中阴阳离子的性质和反应条件。

【解析】②分析实验流程知实验原理为2Cu2＋+4I－==2CuI+I2、I2+SO32-+H2O=SO42—+2I－+2H＋，SO42-+Ba2+== BaSO4↓，则a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。

b.证实沉淀中含有Cu+和SO32−的理由是棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀（CuI），证明含有Cu＋，白色沉淀A为硫酸钡，证明含有SO32—。

（3）①根据题意可知实验Ⅲ的白色沉淀中无SO42−，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色，则①推测沉淀中含有亚硫酸根和氢氧化铝。

②a、铝的酸式盐与氢氧化钠反应消耗的氢氧化钠的含量大于氢氧化铝，所以反应应该设计一个定量对比试验，根据白色固体消耗氢氧化钠的量不同来证实假设ⅱ成立，即实验方案设计步骤二为：，且V1明显大于V2，可说明沉淀中亚硫酸根存在于碱式盐中。

（4）根据实验白色沉淀能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明亚硫酸盐具有还原性，另外亚硫酸根水解呈碱性。

根据实验现象考点盐溶液间反应的多样性与盐的性质和溶液的酸碱性有关。

【考点定位】本题主要是考查化学实验方案的分析、评价和设计等【名师点晴】控制变量思想方法，探究实验异常现象成为近几年实验探究命题的热点，突出对实验能力的考查。

该题为实验探究题，装置图、流程图很简单，但探究过程较复杂，准确全面获取信息、通过控制变量思想进行逻辑分析是解题的关键，凭感觉做题，不容易准确获取题中信息。

该类试题的解题策略为：（1）确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。

（2）定多变: 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。

（3）数据有效；解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。

2．【2016年高考四川卷】（13分）CuCl广泛应用于化工和印染等行业。

某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。

【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器略）。

请回答下列问题：（1）仪器X的名称是__________。

（2）实验操作的先后顺序是a→______→c（填操作的编号）a．检查装置的气密性后加入药品b．熄灭酒精灯，冷却c．在“气体入口”处干燥HCl d．点燃酒精灯，加热e．停止通入HCl，然后通入N2（3）在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是_______。

（4）装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是________________。

（5）反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，根据资料信息分析：①若杂质是CuCl2，则产生的原因是________________。

②若杂质是CuO，则产生的原因是________________。

【答案】（1）干燥管（2）c d b（3）先变红，后褪色（4）Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O（5）①加热时间不足或温度偏低②通入HCl的量不足【解析】（3）B中有白色变为蓝色，说明有水生成，产物中还有Cl2，所以C中石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色，答案为：先变红，后褪色。

（4）D中是Cl2和NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。

（5）①根据题给信息知若杂质是CuCl2，说明CuCl2没有反应完全，原因为加热时间不足或温度偏低，答案为：加热时间不足或温度偏低；②若杂质是氧化铜，说明CuCl2水解生成Cu2(OH)2Cl2，进一步分解生成CuO，原因是通入HCl的量不足，答案为：通入HCl的量不足。

【考点定位】考查化学实验探究，化学实验方案的分析、评价，元素及化合物知识。

【名师点睛】本题以热分解CuCl2·2H2O制备CuCl为载体考查化学实验探究、化学实验方案的分析、评价，元素及化合物知识。

解答本题首先要根据题给资料明确实验的原理，理清题给装置图中每一个装置的作用和相关反应，结合CuCl2·2H2O、CuCl易水解，CuCl 易被氧化的性质知实验过程中要注意防止空气的干扰，确定装置的连接顺序；（5）小题要根据杂质的成分结合题给资料分析杂质产生的原因。

3．【2015福建理综化学】（15分）某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。

实验一制取氯酸钾和氯水利用右图所示的实验装置进行实验。

（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。

该实验操作过程需要的玻璃仪器有______。

（2）若对调B和C装置的位置，_____(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。

实验二氯酸钾与碘化钾反应的探究（3）在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3 。

该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行)：①系列a实验的实验目的是_______。

②设计1号试管实验的作用是___________。

③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为_________________。

实验三测定饱和氯水中氯元素的总量（4）该小组设计的实验方案为：使用右图装置，加热15.0ml饱和氯水试样，测定产生气体的体积。

此方案不可行的主要原因是_______。

(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)（5）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节)：______资料：i.次氯酸会破坏酸碱指示剂；ii.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。

【答案】（15分）（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)；（2）能；（3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；②硫酸浓度为0的对照实验；③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O（4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)。

（5）量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量(或其他合理答案)。

实验研究的目的就是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；②设计1号试管实验的作用是硫酸溶液没有加入，即硫酸的浓度是0，可以进行对照实验，比较硫酸不同浓度的影响。

③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色，证明产生了I2；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。

（4）该小组设计的实验方案为：使用右图装置，加热15.0ml饱和氯水试样，测定产生气体的体积。

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分解产生HCl和氧气等。

（5）由于次氯酸会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不用酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，向该溶液中加入足量的足量的H2O2溶液，发生氧化还原反应产生Cl-，H2O2被氧化变为O2，然后加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，发生沉淀反应形成AgCl沉淀，称量沉淀质量可根据物质的元素组成确定其中含有的氯元素的质量。

【考点定位】考查化学仪器的的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写的知识。

【名师点睛】化学是一门实验性的学科，物质的制备、混合物的分离提纯、物质的含量的测定及实验时仪器的选择使用，实验方法的设计与评价的问题，都是化学实验必不可少的。

因此掌握一些基本化学基础和仪器的使用方法、实验技巧是非常必要的。

混合物分离方法有过滤、蒸馏、分液、蒸发、萃取、结晶等。

将溶质从溶液中分离出来，可以根据溶质在溶剂中的溶解性的不同进行。

对于溶解度受温度的影响变化较大的物质，采用冷却热饱和溶液的方法即结晶的方法分离；对于溶解度受温度的影响变化较小的物质，采用蒸发溶剂的方法得到。

然后使用过滤器，利用漏斗、玻璃棒、烧杯进行分离。

对于实验装置的评价，可以根据对反应的影响分析，如果对调，可以除去杂质，使更多的反应物变为生成物，就可以提高反应物的转化率和产物的产率，因此了解反应原理和物质的成分是评价的依据。

要根据电荷守恒、电子守恒及原子守恒进行有电子转移的离子方程式的书写，会对实验数据进行观察、分析、比较，找到他们的相同点和区别，从而得到设计各个实验及比较的目的。