高三化学一轮 练出高分 10.1探究型实验题 新人教版

2014届高三化学一轮练出高分 10.1探究型实验题新人教版1．有一固体混合物X，可能含有氯化钠、碳酸钾、亚硝酸钠、硫酸铝、碱式碳酸镁、碳酸氢钠等物质。

为探究X的成分，设计方案并进行了如下实验：
Ⅰ.将X粉末充分加热，有气体产生。

Ⅱ.取一定量X粉末，加入足量的蒸馏水，粉末全部溶解，得到无色溶液。

Ⅲ.用铂丝蘸取少量Ⅱ中所得溶液，在火焰上灼烧，产生黄色火焰；透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。

Ⅳ.取Ⅱ中无色溶液，滴入KMnO4酸性溶液，紫红色不褪去。

Ⅴ.取Ⅱ中溶液，用惰性电极电解，开始时阳极产生的气体能使湿润的淀粉­碘化钾试纸变蓝色。

电解过程中测得溶液pH变化如右图所示。

(1)根据实验Ⅳ可判断，一定不存在的物质是__________。

(2)X的成分是________(填化学式)。

(3)实验Ⅴ中，0→t1时间内，两个电极上的电极反应式为
阳极：_______________________________________________________________；
阴极：_____________________________________________________________。

(4)0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因是_____________________________
(用离子方程式表示)。

答案(1)NaNO2(2)NaCl与NaHCO3
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)
(4)HCO－3＋OH－===CO2－3＋H2O
解析根据Ⅰ、Ⅱ推断，无碱式碳酸镁含有NaHCO3，根据共存情况，无Al2(SO4)3；
根据Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ推断无K2CO3、NaNO2，一定含有NaCl，所以该粉末是由NaCl和NaHCO3组成的。

用惰性电极电解NaCl和NaHCO3的混合液时，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(当Cl－全部放电后4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)。

由于OH－＋HCO－3 ===H2O＋CO2－3，所以pH升高。

2．SO2是一种大气污染物，某兴趣小组欲探究SO2的性质及绿色实验方法，设计如下方案：
(1)B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性。

其中C、D分别为碘水和硫化氢的水溶液，则B中所盛试剂为__________，C中反应的离子方程式为______________________________________________________________________。

(2)为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如上右图A2的制取装置来代替A1装置，与A1装置相比，A2装置的优点是_____________________________________ (任写一点即可)。

(3)E中用氨水吸收尾气中的SO2，“吸收液”中可能含有OH－、SO2－3、SO2－4、HSO－3等阴离子。

已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO2也易溶于水。

现有仪器和试剂为小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2 mol·L－1盐酸、2 mol·L－1HNO3、1 mol·L－1 BaCl2溶液、1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液、品红溶液、蒸馏水。

请设计实验证明“吸收液”中存在SO2－3和HSO－3，完成下表的实验操作、预期现象和结论：
实验操作预期现象与结论
步骤1：取适量“吸收液”于小烧杯中，用胶头滴管取1 mol·L－1 BaCl2溶液向小烧杯滴加直至过量。

若出现白色浑浊，则溶液中存在SO2－3或SO2－4。

步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗
涤，再用适量水把附在滤纸上的固体
冲入另一小烧杯中；向冲下的固体
______________。

步骤3：
2224
(2)①不用加热，安全性能高；②易于控制反应进行，反应更充分
(3)
实验操作预期现象与结论
步骤2：滴入1滴(或少量)品红，再滴入过量2 mol·L－1盐酸，振荡若品红褪色(或有气泡)，则“吸收液”中存在SO2－3。

步骤3：用试管取适量滤液，向其中(或小烧杯中)滴入过量的 1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液[或滴入1滴(或少量)品红溶液，再滴入2～若出现白色沉淀(或品红溶液褪色，或有气泡)，则“吸收液”中存在HSO－3。

3滴
(或过量)的2 mol·L －1
盐酸]，振荡
解析 (1)B 、C 、D 分别验证SO 2的漂白性、还原性和氧化性，所以B 中试剂应为品红溶液。

(2)A 2装置不需加热，且容易控制。

(3)吸收液――→BaCl 2过量⎣⎢⎢⎡
沉淀―
―→HCl ――→品红证明SO 2－3滤液―
―→Ba OH 2 ――→过滤 ――→HCl ――→品红证明HSO －
3
3．(1)已知Na 2S 2O 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋S↓＋SO 2↑＋H 2O 。

甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。

设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL)：
实验编号 实验温度/℃
c (Na 2S 2O 3)
/mol·L －1
c (H 2SO 4)
/mol·L －1
① 25 0.1 0.1 ② 25 0.2 0.1 ③ 25 0.1 0.2 ④ 50 0.2 0.1 ⑤
50
0.1
0.1
填实验编号)；探究浓度对化学反应速率的影响，应选择__________(填实验编号)；若同时选择①②③溶液变浑浊的同时，探究__________对化学反应速率的影响。

(2)已知Na 2S 2O 3溶液与Cl 2反应时，1 mol Na 2S 2O 3转移8 mol 电子。

该反应的离子方程式是____________________________________________________________， 甲同学设计如下实验流程探究Na 2S 2O 3的化学性质。

(Ⅰ)甲同学设计实验流程的目的是证明Na 2S 2O 3溶液具有碱性和________性。

(Ⅱ)加入BaCl 2溶液生成白色沉淀B 的离子方程式是________________________。

(Ⅲ)乙同学认为应将上述流程中②③所加试剂顺序颠倒，你认为甲、乙两同学的设计更合理的是________(填“甲”或“乙”)，理由是______________________。

答案 (1)①⑤或②④ ①②或①③或④⑤ 改变不同反应物的浓度对反应速率的影响
(2)S 2O 2－
3＋4Cl 2＋5H 2O===2SO 2－
4＋8Cl －
＋10H ＋
(Ⅰ)还原 (Ⅱ)SO 2－
4＋Ba 2＋
===BaSO 4↓ (Ⅲ)乙 可以排除BaS 2O 3的干扰
解析 (1)探究温度对反应速率的影响，应控制Na 2S 2O 3、H 2SO 4的浓度相同，所以应选择①⑤或②④组；探究浓度对化学反应速率的影响，应控制温度相同，所以应选择①②或①③或④⑤；在①②③中，温度相同，改变的是不同反应物的浓度。

(2)由于S 2O 2－
3＋4Cl 2＋5H 2O===2SO 2－
4＋8Cl －
＋10H ＋
，所以Na 2S 2O 2－
3具有还原性，由于其溶液pH ＝8，则证明S 2O 2－
3水解呈碱性；要证明S 2O 2－
3的还原性，应先加BaCl 2溶液，再加足量氯水，这样可以排除BaS 2O 3的干扰。

4．聚合硫酸铁(SPFS)是一种新型的饮用水处理剂和城市污水净化剂，其化学组成可表示为[Fe 2(OH)n (SO 4)3－n
2]m 。

某研究小组将聚合硫酸铁在一定条件下加热完全分解，
对所得气体产物和固体产物进行实验探究。

请利用实验室常用仪器、用品和以下试剂完成验证和探究过程(已知SO 3的熔点为16.8 ℃)。

试剂：1.0 mol·L －1
的盐酸、1.0 mol·L －1
的KMnO 4溶液、0.1 mol·L －1
的BaCl 2溶液、20%的KSCN 溶液、品红溶液、蒸馏水、冰水。

(1)聚合硫酸铁中铁元素的化合价是________。

(2)固体产物成分的探究 实验设计
根据上面的信息，可以确定固体产物的成分是________；步骤1中发生反应的离子方程式为______________________________________________________________。

(3)气体产物成分的探究(不考虑水蒸气) 提出假设
假设1：所得气体的成分是SO 3； 假设2：所得气体的成分是SO 2、O 2； 假设3：所得气体的成分是________。

设计实验方案，验证假设
按下表的实验步骤写出预期现象与结论。

实验操作预期现象与结论步骤1：将少量气体产物通入盛有
适量品红溶液的试管中，观察溶液的颜色变化，然后加热再观察溶液的颜色变化①若____________，则________成立
②若____________，则________成立
步骤2：将气体产物缓缓通过浸在冰水中的U形管(如图)，然后在U
形管中加入适量0.1 mol·L－1的BaCl2溶液，充分振荡结合上述步骤1的有关结论__________(填①或②)
①若____________，则____成立
②若____________，则____成立
23232322
预期现象与结论
①若品红溶液不褪色，则假设1成立
②若品红溶液褪色，加热后又恢复红色，则假设2或3成立
结合步骤1中的②
①若无白色沉淀生成，则假设2成立
②若有白色沉淀生成，则假设3成立
解析(1)根据元素化合价的代数和为零得2x－n－2(3－
2
)＝0，x＝＋3价。

(2)根据现象该固体为Fe2O3，和H＋反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。

(3)假设的三种情况是①SO3，②SO2、O2，③SO3、SO2、O2。

若假设②③成立，若把气
体通入到品红溶液中，品红褪色，则假设②、③成立；若品红不褪色，则假设①成立，根据步骤2中，生成白色沉淀，则假设③成立，若无白色沉淀，则假设②成立。

5．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
Ⅰ先向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水。

②FeCl 2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Ⅱ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：
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Ⅲ中现象得出的结论。

请补全下表中的实验方案：
参加反应的Fe 3＋
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Ⅲ中加入KSCN 后溶液变红的原因，认为Fe
3＋
与I －
反应的离子方程式应写为
_______________________________________________________________________。

答案 (1)①滴加KSCN 后溶液无明显变化，加入氯水后溶液变成血红色 ②2Fe
2＋
＋Cl 2===2Fe 3＋
＋2Cl －
(2)溶液变成黄色，推测生成了I 2(其他合理答案也可) (3)
结论：Fe3＋能与I－发生氧化还
原反应，生成I2和Fe2＋
(4)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2
解析(1)Fe2＋和SCN－不反应，加入新制氯水发生反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋
2Fe3＋，Fe3＋和SCN－反应生成血红色溶液。

(2)I2溶解在水中，呈黄色(因浓度较小)，所以可测Fe3＋把I－氧化成I2。

(3)因为Fe3＋把I－氧化成I2，I2遇淀粉变蓝，在CCl4中呈紫色，生成的Fe2＋与铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。

(4)当把Fe3＋和I－等物质的量反应后，加入KSCN溶液仍变血红，说明该反应为可逆反应，即2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。