重点07探究型实验综合题-2022年高考化学专练(原卷版)

了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案；能综合运用化学实验原理和方法设计实验方案，解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价；探究物质组成、性质实验方案的设计与评价；定量实验的设计与评价。

探究类实验题的一般命题思路：发现问题→提出猜想→设计验证方案→具体实施实验→观察现象、分析数据→总结归纳→得出结论。

在能力考查点的设置上则可以考查学生发现问题的能力、提出问题的能力(作出合理假设或猜想)、探究问题的能力(设计实验进行探究)、分析问题的能力(根据实验现象得出合理结论)等。

在知识点的涵盖上则既可以考查基本概念、基本理论又可以考查元素化合物的有关知识；而且符合新课程改革在学习方法上强调的“探究学习”、“自主学习”的概念。

因此探究类实验题将会是今后命题的一个亮点。

探究类试题一般有以下几种命题形式：探究化学反应机理、探究化学实验中的反常现象、探究对经典问题的质疑、探究未知物的成分、探究物质的性质、探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。

这类题是今后命题的方向，体现新课程的理念。

1．（2021年高考全国甲卷化学试题）胆矾(42CuSO 5H O )易溶于水，难溶于乙醇。

某小组用工业废铜焙烧得到的CuO (杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。

回答下列问题： (1)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有_______(填标号)。

A ．烧杯 B ．容量瓶 C ．蒸发皿 D ．移液管
(2)将CuO 加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为_______，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是_______。

(3)待CuO 完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量22H O ，冷却后用32NH H O 调pH 为3.5～4，再煮沸10min ，冷却后过滤。

滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、_______、乙醇洗涤、_______，得到胆矾。

其中，控制溶液pH 为3.5～4的目的是_______，煮沸10min 的作用是_______。

(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为1m ，加入胆矾后总质量为2m ，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为3m 。

根据实验数据，胆矾分子中结晶水的
重点7 探究型实验综合题
个数为_______(写表达式)。

(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是_______(填标号)。

①胆矾未充分干燥 ②坩埚未置于干燥器中冷却 ③加热时有少胆矾迸溅出来
2．（2021年广东省普通高中学业水平选择性考试化学试题（广东卷））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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(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。

实验序号 试样 测试温度/℃ 电导率/()μS/cm
1 Ⅰ：25℃的AgCl 饱和溶液 25 1A
2 Ⅱ：35℃的AgCl 饱和溶液 35 2A 3
Ⅲ：45℃的AgCl 饱和溶液 45
3A
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。

μS/cm
实验序号试样测试温度/℃电导率/()
4 Ⅰ_______ 1B
5 _______ _______ 2B
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．（2021·上海青浦·一模）碳酸亚铁(FeCO3)是生产补血剂的重要原料，制取碳酸亚铁的过程中涉及以下探究实验
实验一：为探究某固体化合物X(仅含有三种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验
已知：气体甲、气体乙均为单质。

请回答：
（1）气体甲与碘化钾溶液反应的离子方程式为___________。

化合物X含有的元素为___________(写元素符号)。

化合物A的化学式为___________。

实验二：下图装置利用实验一所得溶液B制取FeCO3(白色固体，难溶于水)：
装置丙中，先将导管移出液面通入一段时间气体，再向Na2CO3溶液(pH=11.9)通入一段时间CO2至其pH为7，滴加一定量B溶液产生白色沉淀和无色气体，过滤、洗涤、干燥，得到FeCO3固体。

请回答：
（2）试剂a是___________。

向Na2CO3溶液通入CO2的目的是___________。

丙装置中制取FeCO3的离子方程式为___________。

（3）不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子的原因是___________。

（4）100mL 0.8mol/L B溶液完全反应，最终得到5克FeCO3固体，则产率为___________(结果保留2位小
数)。

4．（2021·上海嘉定·一模）化学社团小组的同学在测试Na2SO3溶液的pH时，遇到了困惑。

为此，决心重新实验，揭开奥秘。

请你也参与交流讨论。

a．查阅资料：①常温下0.1mol•L1的H2SO3溶液的pH约为2.1。

②通常情况下，H2S为无色，有腐蛋臭味的气体，其水溶液称为氢硫酸。

常温下0.1mol•L1的H2S溶液的pH约为4.5。

b．实验操作：
①准确称取纯净的Na2SO3•7H2O晶体31.500g，配成1L水溶液，测得其pH=7.8。

②再次准确称取31.500g上述晶体，继而隔绝空气在600℃以上高温下强热至恒重(只有硫元素的化合价变化成最高价和最低价)，质量为15.750g。

③将②所得的15.750g固体进行元素定性定量分析，组成与Na2SO3无异。

将其溶于水得250.00mL溶液，测得pH=10.3。

c．分析猜想：Na2SO3•7H2O在强热下，失去结晶水，进而发生了分解反应(自身氧化还原反应)
d．交流讨论
（1）实验操作①所得溶液的物质的量浓度为___________；实验操作②中除酒精灯、玻璃棒、三角架及隔绝空气的设备外，还需要的仪器有___________。

（2）给Na2SO3•7H2O加热时为何要隔绝空气，请以简要的文字给以说明。

___________
（3）猜想Na2SO3在高温强热下发生分解反应的化学方程式是___________。

（4）实验①和③中，两次测得的溶液pH相差明显，其合理的解释是(简要的文字和离子方程式给以说明) __________。

（5）请你设计简单的实验方案，给上述分析猜想及解释加以佐证。

并简单叙述实验步骤、现象和结论。

________。

5．（2021·山东·济南外国语学校模拟预测）某校化学实验小组为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，用如图所示装置进行实验(加热装置和夹持装置均已略去，装置气密性良好，F是用于鼓入空气的双连打气球)。

实验操作及现象：
实验操作现象
I.将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体
II.当C 装置中产生白色沉淀时，立刻将B 装置上提
III.将A 装置中铜丝放入稀硝酸中，给A 装置微微加热
A 装置中产生无色气体，E 装置中开始时出现浅红棕色气体
IV .用F 装置向E 装置中鼓入空气 E 装置中气体颜色逐渐加深 V.一段时间后 C 装置中白色沉淀溶解
试回答下列问题：
（1）操作I 中产生气体的化学式为___。

操作I 的目的是___。

D 装置的作用是__。

（2）操作II 中当C 装置中产生白色沉淀时立刻将B 装置上提的原因是__。

（3）操作III 中A 装置中产生无色气体的化学方程式是__。

（4）E 装置内气体颜色逐渐加深的原因是__。

（5）操作V 现象产生的原因是(用两个化学方程式说明)___，__。

6．（2021·河北衡水·模拟预测）查阅文献：铁粉与稀硝酸反应会生成2H 。

化学小组用如图装置做验证实验。

（1）甲同学进行了实验Ⅰ： 实验
现象
ⅰ．室温下，在注射器中加入过量的铁粉与32mL 0.5mol/L HNO
立即有气体产生，溶液几乎无色，反应结束后 收集到无色气体6.0mL 。

ⅱ．将气体通入有空气的容器 无明显变化
ⅲ.点燃气体
有尖锐的爆鸣声，容器壁出现无色液滴。

ⅳ.取反应后溶液，加入足量NaOH 溶液并加热 立刻得到白色沉淀，迅速变为灰绿色。

加热后产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。

①气体产物是2的实验依据是。

②根据实验现象分析，铁粉与30.5mol/L HNO 反应时还有其他还原产物生成，写出生成该还原产物的离子方程式：___________。

（2）乙同学对产生2H 的原因提出假设：
假设1：该浓度的硝酸中H +的氧化性大于NO 3-
假设2：该浓度的硝酸中H +的还原速率大于NO 3-
①乙同学用___________(Cu 或Mg)粉与32mL 0.5mol/L HNO 反应证明了假设1不成立。

实验依据是___________。

②乙同学用其他方案证明了假设2成立。

（3）丙同学仅改变温度条件，重复实验1。

实验中气体成分和溶液成分检验的现象与实验1类似，但收集到的气体体积不同： 序号 反应温度 气体体积 a 40℃ 3.4mL b
30℃
2.6mL
随温度升高，收集到的气体体积减少，原因：___________。

（4）改用-1
33mol L HNO ⋅与过量铁粉反应，有无色气体生成，溶液变为深棕色。

气体接触空气显红棕色，
不可燃。

根据以上结论解释生成还原产物的原因___________。

（5）综上所述，金属与硝酸生成氢气，需要控制哪些条件？___________。

7．（2021·福建·模拟预测）为了探究3FeCl 溶液与2Na S 溶液的反应产物，某化学兴趣小组利用如图装置进行如下实验：
Ⅰ.向盛有-130.1mol L FeCl ⋅溶液的三颈瓶中，滴加一定量-1
20.1mol L Na S ⋅溶液，搅拌，能闻到臭鸡蛋气味，产
生沉淀A 。

Ⅱ．向盛有-1
20.1mol L Na S ⋅溶液的三颈瓶中，滴加少量-130.1mol L FeCl ⋅溶液，搅拌，产生沉淀B 。

已知：①2FeS 为黑色固体，且不溶于水和盐酸。

②()-88sp 23K Fe S =110⨯，()-31sp 2K FeS =6.310⨯，()-38sp 3K Fe OH =110⎡⎤⨯⎣
⎦，-19
sp K (FeS)=410⨯。

③硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。

回答下列问题：
（1）装置中NaOH 溶液的作用是___________。

小组同学猜测，沉淀A 、B 可能为S 、硫化物或它们的混合物。

他们设计如下实验进行探究： 实验一、探究A 的成分
取沉淀A 于小烧杯中，进行如下实验：
（2）试剂X是___________。

由此推断A的成分是___________(填化学式)。

实验二、探究B的成分
取沉淀B于小烧杯中，进行如下实验：
（3）向试管a中加入试剂Y，观察到明显现象，证明溶液中存在2+
Fe。

试剂Y是NaOH溶液，明显现象是___________。

由此推断B的成分是___________(填化学式)。

Fe OH的原因是___________。

（4）请分析Ⅱ中实验未得到()3
8．（2021·浙江宁波·模拟预测）某实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)，并探究其性质。

已知：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液中呈紫色溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

Ⅰ.制备K2FeO4(夹持装置略)
（1）装置A为氯气发生装置，装置C中得到紫色固体和溶液。

请写出C中由Cl2参加反应生成高铁酸钾的化学方程式___。

（2）将装置C中所得混合物进行抽滤，请选择合适的操作并排序___。

a.倾析法转移溶液
b.转移固体至漏斗
c.使用玻璃砂漏斗
d.开大抽气装置水龙头
e.关闭抽气装置水龙头
f.断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管
g.选择比布氏漏斗内径略小又能将全部小孔盖住的滤纸
h.用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，使滤纸与漏斗瓷板紧贴
Ⅱ.探究K2FeO4的性质
（3）取装置C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，经检验气体中含有Cl2。

为证明是否K2FeO4氧化了Cl而产生Cl2，设计以下方案：
①用KOH溶液充分洗涤装置C中所得固体
②再用KOH溶液将固体K2FeO4溶出，得到紫色溶液a取少量a，滴加盐酸，有Cl2产生。

该方案可证明K2FeO4氧化了Cl，①中用KOH溶液洗涤的目的是___。

（4）资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO2
4->MnO
4
-。

验证实验如下：将溶液a滴入MnSO4和足量H2SO4
的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象可证明氧化性FeO2
4->MnO
4
-。

请说明理由___。

Ⅲ.K2FeO4产品纯度的测定
（5）准确称取3.00gK2FeO4样品于锥形瓶中，加入足量KOH溶液和50.00mL0.4200mol•L1Na3AsO3溶液，充分反应后加入稀硫酸酸化，用0.1000mol•L1KBrO3标准溶液滴定剩余的Na3AsO3溶液，恰好完全反应时消耗KBrO3标准溶液的体积为20.00mL。

(K2FeO4摩尔质量为198gmol•L1)
已知测定过程中发生的反应有：
FeO2
4-+AsO3
3
-+H2O→Fe(OH)3+AsO3
4
-+OH(未配平)
AsO3
3-+BrO3
3
-→AsO3
4
-+Br(未配平)
样品中K2FeO4的质量分数为___(保留三位有效数字，杂质不参与化学反应)。

9．（2021·湖北·模拟预测）二氧化氯(ClO2)常用于处理含硫废水。

某学习小组在实验室中探究ClO2与Na2S 的反应。

已知：①ClO2是极易溶于水的黄绿色气体，有毒，沸点为11℃。

②SO2 + NaClO3 + H2SO4→ ClO2 + NaHSO4(未配平)。

③ClO2 + NaOH→NaCl + NaClO3 + H2O(未配平)。

（1）设计如下装置制备ClO2：
①装置A中反应的化学方程式为___________。

②装置B中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。

③欲收集一定量的ClO2，选择上图中的装置，其连接顺序为a→g→h→___________→d。

（2）探究ClO2与Na2S的反应：
将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的ClO2通入如图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。

一段时间后，通过下列实验探究Ⅰ中反应的产物。

操作步骤实验现象结论
取少量Ⅰ中溶液放入试管甲中，滴加
品红溶液和盐酸。

品红溶液始终不褪色①无___________生成。

另取少量Ⅰ中溶液放入试管乙中，加入Ba(OH)2溶液振荡。

②___________ 有SO2
4
生成
③继续在试管乙中加入Ba(OH)2溶
液至过量，静置，取上层清液放入试
管丙中，___________。

有白色沉淀生成有Cl—生成
④ClO2与Na2S反应的离子方程式为___________。

10．（2021·广东顺德·一模）某兴趣小组通过实验制备Fe(NO3)3并进行性质探究。

（1）HNO3的制备：利用下图装置，模拟氨的催化氧化法制备硝酸。

其中，甲为氨气的发生装置，且甲中所用试剂只能从下列物质选取：A．浓氨水B．NH4Cl C．NH4NO3D．CaO
①若选择试剂A和D，则甲中发生反应的化学方程式为_______。

②若只用一种试剂制取氨气，则该试剂的最佳选择为_______ (选填试剂标号)，此时，甲中空白处所需装置应为_______ (选填下列标号)。

③实验结束后从戊中取出少量液体于试管中，滴入紫色石蕊试液，当观察到_______现象时，说明已制得硝酸。

若没有观察到此现象，可能的原因是_______。

（2）Fe(NO3)3溶液的制备：利用硝酸与下列物质反应制备Fe(NO3)3溶液时，最佳选择为_______ (填标号)。

A．Fe B．FeO C．Fe2O3D．Fe3O4 E. Fe(OH)2
（3）Fe(NO3)3溶液性质的探究：取适量0.1mol·L1 Fe(NO3)3溶液，加入到新制的银镜中，发现银镜溶解，且无其它固体析出。

①实验任务：通过设计实验探究Fe(NO3)3溶液溶解银的原因。

②查阅资料：
3
NO-在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生。

③提出猜想：猜想a：Fe3+具有氧化性，能够氧化Ag；
猜想b：Fe(NO3)3溶液呈酸性，在此酸性条件下3
NO-能氧化Ag。

④设计实验、验证猜想
Ⅰ. 甲同学从上述实验的生成物中检测出Fe2+，验证了猜想a成立。

请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式
_______。

Ⅱ. 乙同学设计实验验证猜想b，请帮他完成下表中内容
实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期现象和结论
①_______
②_______ 若银镜消失，猜想b成立；
若银镜不消失，猜想b不成立。

11．（2021·全国·模拟预测）二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂，可用于食物的增白、防腐等，但必须严格遵守国家有关标准使用。

某学习小组设计了如图1装置用于制取SO2并验证其性质。

（1）仪器a的名称为___________。

（2）装置A中反应的化学方程式___________。

（3）烧杯E中的试剂可以是___________。

(填序号)
a．饱和NaHSO3溶液b．饱和Na2CO3溶液c．NaOH溶液d．饱和NaCl溶液
（4）实验时装置D中溶液变为浅绿色，检验氯化铁未反应完的实验操作及现象是___________。

（5）学生甲预测装置C中没有白色沉淀产生，但随着反应的进行，发现装置C中产生了少量白色沉淀。

为进一步探究产生沉淀的原因，分别用煮沸和未煮沸过的蒸馏水配制的Ba(NO3)2和BaCl2溶液，进行如图2实验：
如图2实验中G、H、I烧杯中观察到的现象如表：
烧杯实验现象
G 无白色沉淀产生，pH传感器测得溶液pH=5.3
H 有白色沉淀产生
I 有白色沉淀产生，I中出现白色沉淀比H中快很多
①H中的白色沉淀是___________(写化学式)
②由I中出现白色沉淀的速率比H中快很多，可推得水溶液中的氧化性__________＞___________ 12．（2021·广东珠海·一模）I．下列装置可以完成氨气制备的一系列实验：
（1）大试管中发生反应的化学方程式为___________。

（2）组装制取并收集纯净干燥NH3的装置：a___________(填接口字母)
（3）检验溶液中NH+
的操作和现象是___________。

4
II．化学小组探究“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”反应的实验，过程如下：向0.05mol·L1AgNO3溶液滴入少量HNO3，至pH≈2，再加入过量铁粉，振荡后静置10分钟，试管底部有黑色固体，上层溶液呈浅黄色。

（4）初步探究反应产物：
①甲认为铁粉过量时不可能有Fe3+，理由是___________(用离子方程式表示)。

②乙认为溶液呈浅黄色肯定有Fe3+，对在此实验条件下Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设I：空气中的O2将Fe2+氧化；
具有氧化性，将Fe2+氧化；
假设Ⅱ：PH≈2为酸性溶液，NO-
3
假设Ⅲ：溶液中的Ag+将Fe2+氧化。

乙同学设计实验验证：
13．（2021·全国·模拟预测）某同学欲探究食品添加剂铵明矾NH4Al(SO4)2·12H2O高温分解的情况。

（1）预测产物：下列关于气体产物的预测不合理
．．．的是___________。

A．NH3、N2、SO2、H2O B．NH3、SO3、H2O
C．NH3、SO2、H2O D．NH3、N2、SO3、SO2、H2O
（2）定性检验：取一定量铵明矾，设计下列实验探究产物。

①按图示组装仪器后，首先检查整套装置的气密性，操作是___________。

②夹住止水夹K1，打开止水夹K2，用酒精喷灯充分灼烧。

实验过程中，装置A和导管中未见红棕色气体；试管C中的品红溶液褪色；在支口处可检验到NH3，方法是___________；在装置A与B之间的T型导管中出现白色固体，该白色固体可能是___________(任填一种物质的化学式)。

③分析得出装置A试管中残留的白色固体是两性氧化物，写出它溶于NaOH溶液的离子方程式___________。

④为了防止倒吸，实验结束时必须先___________(填字母序号)，然后熄灭酒精喷灯。

A．取出烧杯中的导管B．打开止水夹K1 C．关闭止水夹K2
（3）分析和结论：实验证明气体产物是(1)D中的5种气体。

相同条件下测得生成N2和SO2的体积比是定值，V(N2)：V(SO2)=___________。

14．（2022·河南新乡·一模）某研究小组为了探究化合物X的组成，设计并完成了如图实验：
已知：①化合物X由三种短周期元素(均不同主族)组成，且阴、阳离子个数之比为2：1；
②气体A为非金属气体单质，单质D常用来制作信号弹和烟火；
③金属化合物C是仅由两种相邻且同周期的金属元素组成的。

请回答下列问题：
（1）白色胶状沉淀F为___________(填化学式)，金属化合物C的组成为___________(写最简比)。

（2）化合物X的一价阴离子与CH4具有相同的空间结构，写出该阴离子的电子式：___________。

（3）③中通入过量CO2的目的是___________。

（4）气体A与单质D制备化合物H的过程中，通常产品中会夹杂单质D。

有同学设计了如图所示的实验装置，检验mg产品中单质D的含量。

①写出化合物H与冷水反应的化学方程式：___________。

②装置中导管a的作用是___________。

③设该状态下的气体的摩尔体积为V m L·mol1，实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。

则产品中单质D的含量为___________(用含m、V m、V1、V2的代数式表示，忽略单质D与冰水的反应)。