高考化学备考 中等生百日捷进提升系列 专题27 性质验证型实验探究评价题（含解析）

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求专题二十八 性质验证型实验探究评价题解题方法策略考试方向性质验证型实验探究题基于对元素及化合物的性质进行研究，考查元素及化合物的性质（氧化性、还原性居多）和实验基本操作（如气密性的检验、实验基本过程等）。在复习备考中要对元素及化合物的性质进行梳理，从理论的角度进行升入分析，迁移和应用。经典题例析【例题1】【2015新课标卷】二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：电解时发生反应的化学方程式为 。溶液X中大量存在的阴离子有_。除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。a水b碱石灰C浓硫酸d饱和食盐水（3）用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入 3 mL 稀硫酸：在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：用0.1000 molL-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2+2S2O32-2I+S4O62-)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。玻璃液封装置的作用是 。V中加入的指示剂通常为 ，滴定至终点的现象是 。测得混合气中ClO2的质量为 g。（4）用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是_（填标号)。a明矾 b碘化钾c盐酸 d硫酸亚铁【答案】(1) 2：1 （2）NH4Cl2HCl3H2NCl3 Cl、OH c（3）2ClO210I8H2Cl5I24H2O 吸收残余的二氧化氯气体（避免碘的逸出）淀粉溶液；溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变 0.02700 （4）d去超标的亚氯酸盐，最适宜的是硫酸亚铁，且产生的氧化产物铁离子能净水。【考点定位】本题主要是考查阅读题目获取信息能力、氧化还原反应滴定及应用、电解原理、对工艺流程及装置理解分析等，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力，注意基础知识的全面掌握。【名师点晴】本题从知识上考查了重要物质的化学性质、化学实验基本操作、实验现象的判断与分析、化学探究实验方案的设计与评价、化学方程式的书写、氧化还原反应原理等知识。考查了学生对基础知识的记忆、理解和运用，运用所学知识分析具体问题的能力。也涉及到运用所学知识分析问题、解决问题的能力，同时把元素化合物、基本化学原理和化学实验联系在一起，充分体现了学生对基础知识的掌握和分析问题、解决问题的思维能力，凸显了理科综合考试中的综合性与实用性的特点。【例题2】【2015重庆理卷】ClO2与Cl2的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过题9图1装置（夹持装置略）对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。（1） 仪器D的名称是 。安装F中导管时，应选用题9图2中的 。（2） 打开B的活塞，A中发生反应：2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O。 为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜 （填“快”或“慢”）。（3）关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是 。（4）已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为 ，在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是 。（5）已吸收ClO2气体的稳定剂和稳定剂，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如题9图3所示。若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是 ，原因是 。【答案】（1）锥形瓶 b (2)慢 （3）吸收Cl2 （4）4H+5ClO2-=Cl+4ClO2+2H2O 验证是否有ClO2 生成 （5）稳定剂，稳定剂可以缓慢释放ClO2 ，能较长时间维持保鲜所需的浓度 【考点定位】本题主要考查ClO2的制备、吸收、释放和应用的基本实验操作等知识【名师点晴】化学实验是每年高考考查的重点，该题给出了常见的仪器、药品、反应原理和一些操作步骤，既有常见仪器的名称，又有仪器的组装；另外，该题还给出了限定的实验装置、反应条件、实验现象和有关数据，要求学生根据实验原理及试题中所给予的信息，结合元素化合物知识，说明装置中某些仪器的作用，写出有关离子方程式，进行数据分析，指出实验中必须注意的某些问题，将中学基本实验仪器名称与组装，ClO2的制备、吸收、释放和应用的基本实验操作，试剂的选择与装置的作用，离子方程式的书写，图像的分析与判断等联系起来，考查了学生对中学化学实验基本操作技能掌握的情况，主要考查了学生的观察能力与分析综合及评价的能力，符合教学大纲的要求。 解题方法与策略实验方案设计要求学生联系所学过的实验知识，实验技能以及实际条件，进行知识类比、迁移、重组。合理、周密地思考才能设计出正确的实验方案。（1）思考问题的顺序：思考完成实验的最佳途径：由原料到产品，制取方法不止一种，选择适当的实验途径、实验用品是实验成败的关键。思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等问题例如，制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置的末端接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。思考合理组装仪器例如：涉及到气体的制备和处理时，实验的操作程序及装置的连接顺序应为：发生除杂质干燥尾气处理。（2）操作顺序：组装仪器a自下而上，从左到右b气体净化时，先洗气装置，后干燥装置检查气密性(制备气体时的操作)装药品进行实验操作记录实验现象拆卸、洗涤仪器拆卸时应该“自右而左、从上到下”（3）物质制备应遵循的原则：条件合适，操作方便；设计合理，步骤简单；原料易得，价格低廉产物纯净，产量较高；易于分离，污染物少这类试题一般解题方法为：理清题意，明确实验目的审题析题答题常见的性质验证实验有：验证物质具有的酸性、碱性强弱；验证物质所具有的氧化性或还原性的强弱；验证物质所具有的金属性或非金属性的强弱。关注信息，突破解题瓶颈（1）根据试题所给出的限定的实验方案、实验操作、实验装置、实验现象等信息，再结合实验目的，分析有关信息，推出物质所具有的性质；（2）在分析时，要关注推理的严谨性，避免顾此失彼。规范作答，重视实验细节实验方案份操作、现象、结论三部分叙述。操作：用试管取（收集）少量（适量），滴加（通入）；现象：出现（产生）；结论：如果，说明或若，则或出现现象证明（说明）。跟踪训练1二氧化硫为无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一。某化学兴趣小组欲制备并探究SO2的某些性质。【SO2的制备】用亚硫酸钠与较浓的硫酸反应制备SO2的装置图如下(夹持仪器省略)：（1）图中的装置错误的是 ；B中发生反应的化学方程式为 ；D的作用是 。【SO2的性质】探究SO2气体性质的装置如图所示：（2）装置中的现象是 ，说明SO2具有(填“氧化”或“还原”)性。写出装置中通入足量SO2的离子方程式 。（3）在上述装置中通入过量的SO2，为了验证中发生了氧化还原反应，取中溶液分成两份，并设计了如下实验：方案一：往第一份试液中加入少量酸性KMnO4溶液，紫红色褪去；方案二：往第二份试液加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。上述方案不合理的方案是 ，原因是 ，写出解释该原因的离子方程式 。（4） SO2可以用来制备硫代硫酸钠，硫代硫酸钠可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等实验室可通过Na2S、Na2CO3和SO2共同反应来制取Na2S2O3。写出如图所示装置中三颈瓶中由反应制取Na2S2O3的化学方程式 。【答案】（1）集气瓶C中导管长短反了(1分)；Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2 (2分)；吸收尾气中的SO2，防止污染环境(1分) （2）有浅黄色沉淀生成；氧化(各1分，共2分) 2S2- + 5SO2 + 2H2O 3S + 4HSO3- (2分) （3）方案一(1分)；SO2过量,SO2可使酸性KMnO4溶液褪色(2分)5SO2+2MnO4- +2H2O = 5SO42- +2Mn2+ +4H+ (2分) （4）2Na2S+Na2CO3+4SO2 =3Na2S2O3+CO2 (2分)【考点定位】本题主要是考查SO2制备及性质实验方案设计与评价【名师点晴】SO2性质的多面性：二氧化硫通入下列溶液中的现象与其体现的性质比较溶液石蕊试液加有酚酞的NaOH溶液酸性KMnO4溶液溴水品红溶液氢硫酸(H2S溶液)现象变红褪色褪色褪色褪色生成浅黄色沉淀SO2的性质溶于水显酸性溶于水显酸性还原性还原性漂白性氧化性2某同学利用下图所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验，并继续研究铁及其化合物的部分性质。 请回答下列问题:（1）该同学欲确定反应一段时间后硬质试管中固体物质的成分，设计了如下实验方案：待硬质试管冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B；取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意) _；若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)_。 A一定有Fe3O4，可能有Fe B只有Fe(OH)3 C一定有Fe3O4和Fe D一定有Fe(OH)3，可能有Fe E只有Fe3O4（2）该同学按上述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应。若按如图所示的操作，可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象。 请写出与上述现象相关的反应的化学方程式_、_。（3）一段时间后，该同学发现（2）中未变红的溶液变成红色，说明Fe2+ 具有_性。由此可知,实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因是_，并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量_。（4）乙同学为了获得持久白色的Fe(OH)2沉淀，准备用如图所示装置，用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO4溶液反应。获得不含O2的蒸馏水的方法是_。反应开始时，打开止水夹的目的是_；一段时间后，关闭止水夹，在试管_（填“A”或“B”）中观察到白色的沉淀。（5）同学们在学习了铁的性质后知道Fe3+和CO32-不能大量共存的原理，那么Fe2+和CO32-是否发生相似的反应呢？某学习小组查阅“部分酸碱盐溶解性表”，在“部分酸碱盐溶解性表”中存在“碳酸亚铁”。他们设计实验探究碳酸亚铁的性质。实验如下：将一定量新制备的硫酸亚铁溶液和过量的碳酸氢铵溶液混合产生大量沉淀和气体。放置一段时间未见沉淀有明显变化。试写出反应离子方程式： 。探究碳酸亚铁的热稳定性（加热仪器省略）连接仪器、装药品。打开K，先通入一段时间氮气，然后，用酒精喷灯在A处加热玻璃管，观察B瓶溶液变浑浊。待固体分解完后，继续通入氮气至玻璃管冷却。 先通入氮气的目的是 。B瓶现象能说明 。停止加热之前，是否拆开A、B之间橡胶管？答： ；理由是 。若不通入氮气直接加热分解则分解的固体产物可能是 ； ； 理由是 【答案】（1）A；C（各1分）；（2）FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；（3）还原性，Fe2+易被氧化变质，铁粉；（4）加热煮沸；除去装置A、B中的空气（O2），B；（5）Fe2+2HCO3-=FeCO3+CO2+H2O(2分)；除去装置中的空气，分解产物有CO2；否，通入N2压强不会减小，不会倒吸；Fe2O3、FeO、Fe3O4，Fe2O3和Fe3O4的混合物，FeCO3(FeO)被空气中的氧气氧化（2分）。【考点定位】本题主要是考查铁及其化合物的制备、性质及检验的知识。【名师点睛】本题全面考查了铁元素的单质及化合物的性质，包括铁单质与水蒸气的反应、铁单质与铁盐的反应、铁盐、亚铁盐的性质、Fe(OH)2的制备方法、物质的保存、物质成分的检验、化学方程式和离子方程式的书写、Fe2+、Fe3+的检验、化学实验操作方法等知识，是一个综合性很强的题目。一般物质制备时胶头滴管要悬空垂直滴加，而由于Fe2+有强的还原性，溶液被空气中的氧气氧化导致变质，因此制取Fe(OH)2时，要将配制NaOH溶液、FeSO4溶液中的氧气驱赶掉，同时将盛有NaOH溶液的胶头滴管深入到液面以下在进行滴加。因此要注意常规操作及一些特殊情况，才可以观察到正常现象，得到正确的结论。3NH3是重要的化工原料。（1）用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 。（2）某学生用下图装置对NH3与NaClO的反应进行实验探究：操作现象液面上方出现白雾资料：氨和次氯酸钠溶液反应能生成肼。肼常温下是无色液体，沸点：113，与水混溶，它的水溶液是一种二元弱碱。向水中持续通入NH3，未观察到白雾。推测现象中的白雾由N2H4小液滴形成，进行实验：用湿润的红色石蕊试纸检验白雾，试纸变蓝。该实验不能判断白雾中含有N2H4，理由是 。进一步实验确认了A中生成了N2H4。写出A中反应的化学方程式（N2不参与反应） ；此反应中若有5.6L氨气（标准状况下）参加反应，则转移电子的数目为_。【答案】（1）ACG或ADG （2）白雾中混有NH3，NH3也可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝 2NH3 + NaClON2H4 + NaCl + H2O （2分） 0.25NA【考点定位】本题主要是考查氨气制备及性质实验方案设计与探究【名师点晴】防倒吸装置：易溶于水的气体（HCl、HBr、NH3）进行尾气吸收时均需要使用防倒吸装置：4亚氯酸钠（NaClO2）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，回答下列问题：实验：制取NaClO2晶体按如图装置进行制取。已知：NaClO2饱和溶液在低于38时析出NaClO23H2O，高于38时析出NaClO2，高于60时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。（1）装置C的作用是 ；（2）已知装置B中的产物有ClO2气体，则装置B中反应的化学方程式为 ；装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为 ；反应后的溶液中阴离子除了ClO2、ClO3、Cl、ClO、OH外还可能含有的一种阴离子是 ；检验该离子的方法是 ；（3）请补充从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤。减压，55蒸发结晶； ； ； 得到成品。（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是 ；实验：样品杂质分析与纯度测定（5）测定样品中NaClO2的纯度。测定时进行如下实验：准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：ClO2+4I+4H+=2H2O+2I2+Cl，将所得混合液稀释成100 mL待测溶液。取25.00 mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c molL1 Na2S2O3标准液滴定至终点，测得消耗标准液体积的平均值为V mL（已知：I2+2S2O32= 2I+S4O62）。请计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为 。【答案】（1）防止D瓶溶液倒吸到B瓶中（2分）；（2）2NaClO3 +Na2SO3+H2SO4= 2ClO2+2Na2SO4+H2O（2分）；2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2（2分）； SO42(1分)、取少量反应后的溶液，先加足量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42（1分） （3）趁热过滤（1分）；用3860热水洗涤（1分）；低于60干燥（1分）；（3） NaClO3和NaCl；（1分） （5）cV103 mol（2分）【考点定位】考查亚氯酸钠的制备的实验操作、性质验证及滴定方法的应用和物质含量的测定的知识。【名师点睛】在制备物质时要综合考虑物质的性质选择合适的反应和制备条件，同时要考虑操作的安全性和环境保护知识。用亚硫酸钠与氯酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应制取亚氯酸钠，反应过程会产生SO2、ClO2都会造成大气污染，可以利用它们可以与碱发生反应产生可溶性的盐用NaOH溶液作吸收试剂进行尾气处理，为保证实验过程安全，再制取气体与气体反应制取固体NaClO2的装置之间要加一个安全瓶；结合溶液反应温度与产物的关系严格控制实验条件，方能制取目标产物。在氧化还原反应方程式书写时要结合反应过程中的电子守恒和元素的原子守恒配平；当测定物质含量，发生的反应有多个时，先根据方程式得到相应的关系式，利用已知物质与待求物质之间物质的量关系计算，就可以使计算大大简单，注意反应过程是全部溶液进行实验还是取出其中的一部分进行实验是本题的关键。5某铁矿石（只含金属氧化物和SiO2）溶于过量盐酸后，过滤所得滤液可用来制氧化铁涂料。（1）向上述滤液中可加入 来证明含有Fe2+。 A酸性KMnO4溶液 BNaOH溶液 C溴水 DKSCN溶液+氯水（2）若某铁矿石的质量为3.31g，溶于适量盐酸后，然后加过量碱溶液，生成沉淀，再灼烧沉淀，得2.40g Fe2O3已知该铁矿石中铁的氧化物的质量分数为70%试计算：该铁矿石中铁的质量分数 该铁矿石中铁的氧化物的化学式 （3）若滤液为1L AlCl3和FeCl3混合溶液，向其中加入含a mol NaOH的溶液时，产生的沉淀量可达最大值；继续加入NaOH溶液，沉淀开始溶解，当前后加入的NaOH总量达到b mol时，沉淀不再减少，则原溶液中Fe3+的物质的量浓度为 【答案】（1）C （2）50.8% Fe3O4 （3）【考点定位】本题主要是考查铁及其化合物的性质 【名师点睛】离子检验是常考题型。根据离子的性质不同而在实验中所表现的现象不同，可把检验离子的方法归纳为三种类型：生成沉淀；生成气体；显现特殊颜色。常见的离子检验方法和试剂如下：离子试剂现象注意沉淀法氯离子，溴离子，碘离子硝酸银溶液和稀硝酸溶液氯化银白色沉淀，溴化银淡黄色沉淀，碘化银黄色沉淀亚硫酸根的干扰硫酸根离子稀盐酸和氯化钡溶液白色沉淀先用盐酸酸化亚铁离子氢氧化钠溶液白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色无铁离子氢氧化钠溶液红褐色沉淀无铝离子氢氧化钠溶液先白色沉淀后溶解锌离子也可以气体法铵根离子氢氧化钠溶液和湿润的红色石蕊试纸产生有刺激性气味的气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝要加热碳酸根离子稀盐酸和石灰水石灰水变浑浊亚硫酸根或碳酸氢根干扰亚硫酸根离子稀硫酸和品红溶液产生有刺激性气味的气体，能使品红溶液褪色亚硫酸氢根干扰显色法碘离子氯水，四氯化碳下层为紫色亚铁离子硫氰化钾和氯水先无变化，后出现红色先加硫氰化钾，后加氯水铁离子硫氰化钾或苯酚红色或紫色钠离子铂丝和稀盐酸火焰为黄色钾离子铂丝和稀盐酸火焰为紫色透过蓝色钴玻璃观察6【2014福建卷】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验：实验一 焦亚硫酸钠的制取采用右图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置II中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为：Na2