2019届高考化学专题24 化学探究实验设计与评价

专题24 化学探究实验设计与评价

2017年高考题

1.【2017年高考北京卷28题】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

产生Fe；

假设c:酸性溶液中的具有氧化性，可产生Fe3+；

假设d:根据现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。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

(2)2Fe3++Fe3Fe2+②4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀

③0.05 mol·L-1 NaNO3FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深

(3)溶液中存在反应:①2Ag++Fe Fe2++2Ag，②Ag++Fe2+Fe3++Ag，③Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始时，c(Ag+)大，以反应①、②为主，c(Fe3+)增大。约30 min后，c(Ag+)小，以反应③为主，c(Fe3+)减小

【解析】本题考查综合实验探究。

(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+的存在。(2)过量的铁粉会与Fe3+反应。②空气中的O2会与Fe2+发生氧化还原反应，产生Fe3+；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag+，Ag+可与Fe2+反应产生Fe3+。③实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主

要原因，只要将原实验反应体系中的替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比

实验即可，所以可选用0.05 mol·L-1 NaNO3溶液(pH≈2)；实验Ⅱ利用原电池装置证明反应Ag+ + Fe2+Ag + Fe3+能发生，所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和现象:分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。

2.【2016年高考江苏卷19题】某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。

已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如:

3NaClO 2NaCl+NaClO3

②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH 3·H2O+Cl-+2H2O

③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原：4+N2H4·H2O

4Ag↓+N2↑+4+4NH3↑+H2O

(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为。

(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为。HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO 的缺点是。

(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并。

(4)若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10% 氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应)，还因为。

(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:(实验中须使用的试剂有:2 mol·L-1水合肼溶液，1 mol·L-1 H2SO4)。

【答案】(1)水浴加热

(2)4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O 2↑会释放出氮氧化物(或NO、NO

2

)，造成环

境污染

(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中

(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl-，不利于AgCl 与氨水反应

(5)向滤液中滴加2 mol·L-1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥

【解析】本题考查银的回收实验。(1)加热温度在低于100 ℃时，可采用水浴加热的方式。

(2)在溶液中，NaClO氧化Ag生成AgCl、NaOH和O2，根据得失电子守恒及原子守恒配平反应的化学方程式。HNO3氧化Ag时会产生氮氧化物，污染环境。(3)为提高Ag的回收率，需要将洗涤后的滤液也一起合并到过滤Ⅱ的滤液中。(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，增加氨水的用量；由已知信息①知冷却后的溶液中因NaClO的分解，会含有一定浓度的Cl-，不利于AgCl和氨水反应的正向进行。(5)由已知信息③知，水合肼可以和银氨溶液发生反应生成Ag和NH3。生成的NH3用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收，当溶液中不再产生气泡时，说明反应已进行完全，静置，过滤出生成的Ag，洗涤、干燥，得Ag。

2016~2013年高考题

0.2 mol·

Na

Ⅰ:。

(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含，含有Cu+、Cu2+和。

已知:Cu+Cu+Cu2+，Cu2+CuI↓(白色)+I2。

①用稀H2SO4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Cu2+和。

a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是。

b.证实沉淀中含有Cu2+和的理由是。

(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无，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。

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设计了对比试验，证实了假设ii成立。

a.将对比实验方案补充完整。

步骤一:

步骤二:(按如图形式呈现)。

b.假设ii成立的实验证据是。

(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++Ag 2SO3↓

(2)①析出红色固体

②a.HCl和BaCl2溶液 b.在I-的作用下，Cu2+转化为白色沉淀CuI，转化为

(3)①Al3+、OH-

②a.

b.V1明显大于V2

(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件

【解析】本题考查了亚硫酸钠溶液和不同的金属盐溶液的相关反应，以及反应后生成产物的判断和检验等，意在考查考生接受、吸收、整合信息的能力。充分利用已知信息，理清现象与结论之间的关联；找到探究点，对已有的实验方案进行微调整；结合实验目的，得出实验结论。(1)饱和溶液中的Ag+与Na2SO3反应会生成更难溶的Ag2SO3。(2)①根据现象Ⅱ和已知信息知，取少量洗涤干净的棕黄色沉淀，滴加稀硫酸，若有红色固体析出，则证明有Cu+。

②a.根据沉淀A是BaSO4，知加入的试剂1含Ba2+，可以选用盐酸酸化的BaCl2溶液。b.由白色沉淀A为BaSO4可知原沉淀中的被氧化为，则加入KI时反应生成了I2，说明原沉淀中有Cu2+，即加入KI时Cu2+与I-反应生成白色沉淀CuI和I2，I2又与反