专题71 探究性综合实验(学生版)-十年(2013-2022)高考化学真题分项汇编(全国通用)

1．【2022年北京卷】某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应
资料：i ．Mn 2+在一定条件下被Cl 2或ClO -氧化成MnO 2(棕黑色)、24MnO -(绿色)、4MnO -
(紫色)。

ii ．浓碱条件下，4MnO -可被OH -还原为24MnO -。

iii ．Cl 2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO 的氧化性随碱性增强而减弱。

实验装置如图(夹持装置略)
序号
物质a
C 中实验现象
通入Cl 2前
通入Cl 2后
I
水
得到无色溶液
产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变
化
II
5%NaOH 溶液
产生白色沉淀，在空气中缓慢变成
棕黑色沉淀
棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫
色，仍有沉淀
专题71 探究性综合实验
（1）B 中试剂是___________。

（2）通入Cl 2前，II 、III 中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为___________。

（3）对比实验I 、II 通入Cl 2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是___________。

（4）根据资料ii ，III 中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因： 原因一：可能是通入Cl 2导致溶液的碱性减弱。

原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将24MnO -氧化为4MnO -。

①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因___________，但通过实验测定溶液的碱性变化很小。

②取III 中放置后的1 mL 悬浊液，加入4 mL40%NaOH 溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。

溶液紫色变为绿色的离子方程式为___________，溶液绿色缓慢加深，原因是MnO 2被___________(填“化学式”)氧化，可证明III 的悬浊液中氧化剂过量；
③取II 中放置后的1 mL 悬浊液，加入4 mL 水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是___________。

④从反应速率的角度，分析实验III 未得到绿色溶液的可能原因___________。

2．（2021·广东真题）含氯物质在生产生活中有重要作用。

1774年，舍勒在研究软锰矿(主要成分是2MnO )
的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色气体。

1810年，戴维确认这是一种新元素组成的单质，并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。

（
1）实验室沿用舍勒的方法制取2Cl 的化学方程式为_______。

（2）实验室制取干燥2Cl 时，净化与收集2Cl 所需装置的接口连接顺序为_______。

（3）某氯水久置后不能使品红溶液褪色，可推测氯水中_______已分解。

检验此久置氯水中Cl -存在的操
作及现象是_______。

（4）某合作学习小组进行以下实验探究。

①实验任务。

通过测定溶液电导率，探究温度对AgCl 溶解度的影响。

②查阅资料。

电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。

温度一定时，强电解质稀溶液的电导率随
溶液中离子浓度的增大而增大；离子浓度一定时，稀溶液电导率随温度的升高而增大。

25℃时，
()10sp K AgCl =1.810-⨯。

③提出猜想。

猜想a ：较高温度的AgCl 饱和溶液的电导率较大。

猜想b ：AgCl 在水中的溶解度()()()s 45>s 35>s 25℃℃℃。

④设计实验、验证猜想。

取试样℃、℃、℃(不同温度下配制的AgCl 饱和溶液)，在设定的测试温度
下，进行表中实验1~3，记录数据。

⑤数据分析、交流讨论。

25℃的AgCl 饱和溶液中，()
-c Cl =_______mol/L 。

实验结果为321A A A >>。

小组同学认为，此结果可以证明③中的猜想a 成立，但不足以证明猜想b 成
立。

结合②中信息，猜想b 不足以成立的理由有_______。

⑥优化实验。

小组同学为进一步验证猜想b ，在实验1~3的基础上完善方案，进行实验4和5。

请在
答题卡上完成表中内容。

⑦实验总结。

根据实验1~5的结果，并结合②中信息，小组同学认为猜想b 也成立。

猜想b 成立的判
断依据是_______。

3．（2020年新课标℃）为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：
（1）由FeSO4·7H2O固体配制0.10 mol·L−1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、_________(从下列图中选择，写出名称)。

（2）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。

盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。

根据下表数据，盐桥中应选择____________作为电解质。

（3）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。

可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。

（4）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L−1。

石墨电极上未见Fe析出。

可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=________。

（5）根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_______，铁电极的电极反应式为_______。

因此，验证了Fe2+氧化性小于________，还原性小于________。

（6）实验前需要对铁电极表面活化。

在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。

检验活化反应完成的方法是_______。

4．[2019北京] 化学小组实验探究SO 2与AgNO 3溶液的反应。

（1）实验一：用如下装置（夹持、加热仪器略）制备SO 2，将足量SO 2通入AgNO 3溶液中，迅速反应，
得到无色溶液A 和白色沉淀B 。

①浓H 2SO 4与Cu 反应的化学方程式是____________________________________。

②试剂a 是____________。

（2）对体系中有关物质性质分析得出：沉淀B 可能为Ag 2SO 3、Ag 2SO 4或二者混合物。

（资料：Ag 2SO 4
微溶于水；Ag 2SO 3难溶于水） 实验二：验证B 的成分
①写出Ag 2SO 3溶于氨水的离子方程式：__________。

②加入盐酸后沉淀D 大部分溶解，剩余少量沉淀F 。

推断D 中主要是BaSO 3，进而推断B 中含有
Ag 2SO 3。

向滤液E 中加入一种试剂，可进一步证实B 中含有Ag 2SO 3。

所用试剂及现象是__________。

（3）根据沉淀F 的存在，推测2-4SO 的产生有两个途径：
途径1：实验一中，SO 2在AgNO 3溶液中被氧化生成Ag 2SO 4，随沉淀B 进入D 。

途径2：实验二中，2-3SO 被氧化为2-4SO 进入D 。

实验三：探究2-4SO 的产生途径
①向溶液A 中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，证明溶液中含有________：取上层清液继续滴加BaCl 2
溶液，未出现白色沉淀，可判断B 中不含Ag 2SO 4。

做出判断的理由：_______。

②实验三的结论：__________。

（4）实验一中SO 2与AgNO 3溶液反应的离子方程式是_________________。

（5）根据物质性质分析，SO 2与AgNO 3溶液应该可以发生氧化还原反应。

将实验一所得混合物放置一
段时间，有Ag 和2-4SO 生成。

（6）根据上述实验所得结论：__________________。

5．[2018海南]某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。

回答下列问题：
（1）选用如图所示装置及药品制取CO 2。

打开弹簧夹，制取CO 2。

为了得到干燥．纯净的CO 2，产生的
气流应依次通过盛有_________的洗气瓶(填试剂名称)。

反应结束后，关闭弹簧夹，可观察到的现象是__________________________。

不能用稀硫酸代替稀盐酸，其原因是__________________________。

（2）金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表：
①为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分，取适量滤液于2支试管中，向一支试管中滴加1滴酚酞溶液，
溶液变红：向第二支试管中滴加澄清石灰水，溶液变浑浊。

据此推断，白色物质的主要成分是________(填标号)。

A ．Na 2O
B ．Na 2O 2
C ．NaOH
D ．Na 2CO 3
②为检验黑色固体的成分，将其与浓硫酸反应，生成的气体具有刺激性气味。

据此推断黑色固体是
________________。

③本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为_______________________。

6．[2018北京卷] 实验小组制备高铁酸钾（K 2FeO 4）并探究其性质。

资料：K 2FeO 4为紫色固体，微溶于KOH 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O 2，在
碱性溶液中较稳定。

（1）制备K 2FeO 4（夹持装置略）
①A 为氯气发生装置。

A 中反应方程式是________________（锰被还原为Mn 2+）。

②将除杂装置B 补充完整并标明所用试剂。

③C 中得到紫色固体和溶液。

C 中Cl 2发生的反应有 3Cl 2+2Fe(OH)3+10KOH 2K 2FeO 4+6KCl+8H 2O ，另外还有________________。

（2）探究K 2FeO 4的性质
①取C 中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a ，经检验气体中含有Cl 2。

为证明是
否K 2FeO 4氧化了Cl －而产生Cl 2，设计以下方案：
i ．由方案℃中溶液变红可知a 中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K 2FeO 4将Cl －
氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。

ii ．方案℃可证明K 2FeO 4氧化了Cl －。

用KOH 溶液洗涤的目的是________________。

②根据K 2FeO 4的制备实验得出：氧化性Cl 2________24FeO -（填“＞”或“＜”）
，而方案℃实验表明，Cl 2和24FeO -
的氧化性强弱关系相反，原因是________________。

③资料表明，酸性溶液中的氧化性24FeO -＞4MnO -
，验证实验如下：将溶液b 滴入MnSO 4和足量
H 2SO 4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色该现象能否证明氧化性24FeO -＞4MnO -。

若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。

学.科网 理由或方案：________________。

7．[2017新课标Ⅲ]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。

某化学兴趣小
组对绿矾的一些性质进行探究。

回答下列问题：
（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。

再向试管中通
入空气，溶液逐渐变红。

由此可知：______________、_______________。

（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。

将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。

按下图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是____________________。

②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒
重，记为m3 g。

a．点燃酒精灯，加热b．熄灭酒精灯c．关闭K1和K2
d．打开K1和K2，缓缓通入N2e．称量A f．冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=________________（列式表示）。

若实验时按
a、d次序操作，则使x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。

实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C、D中的溶液依次为_________（填标号）。

C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为
_______________。

a．品红b．NaOH c．BaCl2d．Ba(NO3)2e．浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。

8．[2017北京]某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

（1）检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，_______（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_______________。

（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是___________________（用离子方程式表示）。

针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。

同时发现有白色沉淀产生，且溶
液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
（资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN）
②对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；
假设b：空气中存在O2，由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；
NO 具有氧化性，可产生Fe3+；
假设c：酸性溶液中
3
假设d：根据_______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。

实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。

实验Ⅱ：装置如图。

其中甲溶液是________，操作及现象是________________。

（3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因：______。

9．【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。

实验
试剂
现象
滴管
试管 2 mL
0.2 mol·L −1 Na 2SO 3
溶液
饱和Ag 2SO 4溶液 ℃.产生白色沉淀 0.2 mol·L −1 CuSO 4
℃.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀 0.1 mol·L −1 Al 2（SO 4）3溶液
℃.开始无明显变化，
继续滴加产生白色
沉淀
（1）经检验，现象℃中的白色沉淀是Ag 2SO 3。

用离子方程式解释现象℃：____________。

（
2）经检验，现象℃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℃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。

稀硫酸10．【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________________。

11．【2015安徽理综化学】（14分）某研究小组将纯净的SO 2气体通入0.1mol·L -1的Ba （NO 3）2溶液中，得
到了BaSO 4沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO 2，该小组突出了如下假设: 假设一：溶液中的NO 3- 假设二：溶液中溶解的O 2 （1） 验证假设一
该小组涉及实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象
（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH 随通入SO 2体积的变化曲线入下图
实验1中溶液pH 变小的原因是____;V
1时，实验2中溶液pH 小于实验1的原因是（用离子方程式
表示）_________。

（3）验证假设二
请设计实验验证假设二，写出实验步骤，预期现象和结论。

（4）若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别通入足量的O 2和KNO 3，氧化相同的H 2SO 3溶液（溶
液体积变化忽略不计），充分反映后两溶液的pH 前者_______(填大于或小于)后者，理由是________ 12．【2014年高考安徽卷第28题】(14分) 某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因
素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。

从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。

（1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。

t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是。

（3）该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：；
……
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。

请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。

13．【2014年高考广东卷第33题】（17分）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。

（1）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。

限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：____________
②设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定____________________________________（要求所测得
的数据能直接体现反应速率大小）。

③设计实验装置，完成图20的装置示意图。

④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案
（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所
拟定的数据；数据用字母表示）。

物理量
实验序号
V[0.1mol·L-1Fe2(SO4)3]/mL……
1a……
2a……
（2）利用图21（a）和21（b）中的信息，按图21（c）装置（连能的A、B瓶中已充有NO2气体）进行实验。

可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________（填“深”或“浅”），其原因是
______________________________________________________。

14．【2013年高考安徽卷第28题】（14分）某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。

光照下，草酸（H2C2O4）能将其中的Cr2O
2-
7转化为Cr3+。

某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。

为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25°C下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号初始pH
废水样品
体积
mL
草酸溶液
体积
mL
蒸馏水体
积mL
①4601030
②5601030
②
①
测得实验①和②溶液中的Cr 2O 2-7
浓度随时间变化关系如图所示。

（2）上述反应后草酸被氧化为 （填化学式）。

（3）实验①和②的结果表明 ；实验①中0~t 1时间段反应速率（Cr 3+）= mol·L -1·min -1 (用代数式表示)。

（4）该课题组队铁明矾[Al 2Fe(SO 4)4·24H 2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假
设三：
假设一：Fe 2+起催化作用； 假设二： ； 假设三： ； ……
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。

（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K 2SO 4、FeSO 4、Al 2Fe(SO 4)4·24H 2O 、Al 2(SO 4)3等，
溶液中Cr 2O 2-7 的浓度可用仪器测定。

）
15．【2013年高考北京卷第28题】（15分）某学生对SO 2与漂粉精的反应进行实验探究：
（1）C12和Ca （OH ）2制取漂粉精的化学方程是 。

（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i的白雾由HC1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。

①实验a目的是。

②由实验a、b不能判断白雾中含有HC1，理由是。

（4）现象ii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C1-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
①向沉淀X中加入稀HC1，无明显变化。

取上层清液，加入BaC12溶液，产生白色沉淀。

则沉淀
X中含有的物质是。

②用离子方程式解释现象iii中黄绿色褪去的原因：。