（全国通用版）2019版高考化学大一轮复习 第44讲 化学探究实验题考题类型及解题策略优选学案.doc

第44讲化学探究实验题考题类型及解题策略题型特点考情分析命题趋势化学实验探究题是新课标高考的热点题型，具有情境新颖、取材广泛、考查灵活的特点。试题集探究性与开放性于一体，以探究物质的性质、物质的组成等为主线，具有较好的考查学生思维能力及化学素养的功能。2017，北京卷，28t2016，全国卷甲，28t2016，北京卷，28t2016，浙江卷，27t探究实验题近几年逐渐成为一种热门的实验题型，预计2019年高考会加大对探究实验题的考查力度。分值：410分1化学反应原理的实验探究题主要利用对比、归纳、分析等方法，在探究过程中常可以通过对比实验，即设置几组平行实验来对照、比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应原理。解题策略(1)变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。(2)规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。2物质组成的实验探究题通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质作出合理的假设在假设的基础上应用化学反应原理设计实验步骤进行实验操作记录实验现象得出实验结论。定量测定数据的方法(1)沉淀法：先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。(2)测气体体积法：对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。(3)测气体质量法：将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。(4)滴定法：即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。(5)热重法：只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成，是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。3物质性质的实验探究题基本思路和方法根据物质的组成(或成分)提出各物质(或离子)性质的假设根据这些性质找到可能存在的反应确定检验的试剂和仪器确定实验的顺序叙述实验的操作和预期的现象，得出结论。例1(2016北京卷)以na2so3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0.2 moll1 na2so3溶液饱和ag2so4溶液.产生白色沉淀0.2 moll1 cuso4溶液.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀0.1 moll1 al2(so4)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ag2so3。用离子方程式解释现象：_2agso=ag2so3_。(2)经检验，现象的棕黄色沉淀中不含so，含有cu、cu2和so。已知：cucucu2，cu2cui(白色)i2。用稀h2so4证实沉淀中含有cu的实验现象是_析出红色固体_。通过下列实验证实，沉淀中含有cu2和so。a白色沉淀a是baso4，试剂1是_hcl和bacl2溶液_。b证实沉淀中含有cu2和so的理由是_在i的作用下，cu2转化为白色沉淀cui，so转化为so_。(3)已知：al2(so3)3在水溶液中不存在。经检验，现象的白色沉淀中无so，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。推测沉淀中含有亚硫酸根和_al3、oh_。对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：.被al(oh)3所吸附；.存在于铝的碱式盐中。对假设设计了对比试验，证实了假设成立。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假设成立的实验证据是_v1明显大于v2_。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_还原性、水解呈碱性_。盐溶液间反应的多样性与_两种盐溶液中阴阳离子的性质和反应条件_有关。解析 (1)饱和溶液中的ag与na2so3反应会生成更难溶的ag2so3。(2)根据现象和已知信息知，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。a.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so被氧化为so，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so反应生成so与i，所以加入淀粉无明显现象。(3)根据题意知，现象的白色沉淀中无so，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，推测沉淀中含有亚硫酸根、al3和oh。与al(oh)3相比，铝的碱式盐中每个铝离子所对应的氢氧根离子不足3个，因此可设计定量实验，记录数据v1，设计对比实验，记录数据v2，对比v1与v2即可得出结论。(4)i2被还原，酸性kmno4溶液褪色，均显示了亚硫酸盐的还原性，亚硫酸盐与al3发生双水解反应生成氢氧化铝，证明了亚硫酸盐在水溶液中水解而显碱性，根据实验流程及现象可知，盐溶液间反应的多样性和盐的性质及反应条件有关。1(2017北京卷)某小组在验证反应“fe2ag=fe22ag”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 moll1 硝酸银溶液(ph2)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)检验产物取出少量黑色固体，洗涤后，_加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀_(填操作和现象)，证明黑色固体中含有ag。取上层清液，滴加k3fe(cn)6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_fe2_。(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_2fe3fe=3fe2_(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：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：序号取样时间/min现象3产生大量白色沉淀；溶液呈红色30产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深120产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅(资料：ag与scn生成白色沉淀agscn)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_4fe2o24h=4fe32h2o_(用离子方程式表示)，可产生fe3；假设c：酸性溶液中的no具有氧化性，可产生fe3；假设d：根据_加入kscn溶液后产生白色沉淀_现象，判断溶液中存在ag，可产生fe3。下述实验可证实假设a、b、c不是产生fe3的主要原因。实验可证实假设d成立。实验：向硝酸酸化的_0.05_moll1_nano3_溶液(ph2)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：装置如图，其中甲溶液是_feso4溶液_，操作及现象是_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)根据实验现象，结合方程式推测实验中fe3浓度变化的原因：溶液中存在反应：2agfe=fe22ag，agfe2=fe3ag，fe2fe3=3fe2。反应开始时，c(ag)大，以反应为主，c(fe3)增大。约30 min后，c(ag)小，以反应为主，c(fe3)减小。解析 (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。可利用k3 fe(cn)6检验fe2的存在。(2)过量的铁粉会与fe3反应。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。实验可证实假设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ag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 moll1 nano3溶液(ph2)；实验利用原电池装置证明反应agfe2=agfe3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为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2fe32i2fe2i2”反应中fe3和fe2的相互转化。实验如下：(1)待实验溶液颜色不再改变时，再进行实验，目的是使实验的反应达到_化学平衡状态_。(2)是的对比实验，目的是排除中_溶液稀释对颜色变化_造成的影响。(3)和的颜色变化表明平衡逆向移动，fe2向fe3转化。用化学平衡移动原理解释原因：加入ag发生反应：agi=agi，c(i)降低，或增大c(fe2)，平衡均逆向移动。(4)根据氧化还原反应的规律，该同学推测中fe2向fe3转化的原因：外加ag使c(i)降低，导致i的还原性弱于fe2。用下图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。k闭合时，指针向右偏转，b作_正_极。当指针归零(反应达到平衡)后，向u形管左管中滴加0.01 moll1 agno3溶液。产生的现象证实了其推测。该现象是_左管产生黄色沉淀，指针向左偏转_。(5)按照(4)的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了中fe2向fe3转化的原因。转化原因是_fe2随浓度增大，还原性增强，使fe2的还原性强于i_。与(4)实验对比，不同的操作是_向u形管右管中加入1_moll1_feso4溶液_。(6)实验中，还原性：ife2；而实验中，还原性：fe2i。将(3)和(4)、(5)作对比，得出的结论是_该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动方向_。解析 (1)实验溶液颜色不再改变，则达到化学平衡状态。(2)为空白对照实验，目的是排除中溶液被稀释，c(fe2)降低造成溶液颜色变化的影响。(3)中加入agno3，c(i)降低，平衡2fe32i2fe2i2逆向移动；中加入feso4，c(fe2)增大，平衡2fe32i2fe2i2逆向移动。(4)k闭合时，指针向右偏转，fe3得到电子，b为正极。向u形管左管滴加0.01 mol/l agno3溶液，左侧有黄色沉淀生成，同时平衡2fe32i2fe2i2逆向移动，a为正极，电流计指针向左偏转。(5)c(fe2)增大，fe2的还原性强于i，因此平衡逆向移动。不同于(4)的操作是(4)中通过向左管滴加agno3溶液使平衡逆向移动，而(5)中是通过向右管滴加feso4溶液使平衡逆向移动。课时达标第41讲1(2016天津卷)水中溶氧量(do)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质量表示，单位：mgl1。我国地表水环境质量标准规定，生活饮用水源的do不能低于5 mgl1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)，测定某河水的do。.测定原理：碱性条件下，o2将mn2氧化为mno(oh)2：2mn2o24oh=2mno(oh)2酸性条件下，mno(oh)2将i氧化为i2：mno(oh)2ihmn2i2h2o(未配平)用na2s2o3标准溶液滴定生成的i2：2s2oi2=s4o2i.测定步骤：a安装装置，检验气密性。充n2排尽空气后，停止充n2。b向烧瓶中加入200 ml水样。c向烧瓶中依次迅速加入1 ml mnso4无氧溶液(过量)、2 ml碱性ki无氧溶液(过量)，开启搅拌器，至反应完全。d搅拌并向烧瓶中加入2 ml h2so4无氧溶液，至反应完全，溶液为中性或弱酸性。e从烧瓶中取出40.00 ml溶液，以淀粉作指示剂，用0.0100 moll1 na2s2o3溶液进行滴定，记录数据。fg处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。回答下列问题：(1)配制以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为_将溶剂水煮沸后冷却_。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是_。滴定管注射器 量筒(3)搅拌的作用是_使溶液混合均匀，快速完成反应_。(4)配平反应的方程式，其化学计量数依次为_1,2,4,1,1,3_。(5)步骤f为_重复步骤e的操作23次_。(6)步骤e中达到滴定终点的标志为_溶液蓝色褪去(半分钟内不变色)_。若某次滴定消耗na2s2o3溶液4.50 ml，水样的do_9.0_mgl1(保留一位小数)。作为饮用水源，此次测得do是否达标？_是_(填“是”或“否”)。(7)步骤d中加入h2so4溶液反应后，若溶液ph过低，滴定时会产生明显的误差。写出产生此误差的原因：_2hs2o=sso2h2o、so2i22h2o=4hso2i、4h4io2=2i22h2o(任写其中两个)_(用离子方程式表示，至少写出两个)。解析 (1)可将溶剂水煮沸除去水中的溶解氧，然后再冷却至室温即可。(2)在橡胶塞处加水样，为了防止空气中的o2进入三颈烧瓶中，可用注射器向三颈烧瓶中注入水样。(3)开启搅拌器，能使mn2与o2在碱性条件下快速完成生成mno(oh)2的反应。(4)根据反应前后元素化合价变化利用升降法可配平反应为mno(oh)22i4h=mn2i23h2o。(5)为了减小实验误差，步骤e操作还需重复23次。(6)i2与淀粉混合，溶液中出现蓝色，随着反应的进行，当溶液中i2恰好完全反应时，溶液中蓝色褪去，且保持30 s内颜色不再发生变化，即达到滴定终点。根据三个反应可以找出关系式：o22mno(oh)22i24s2o，40.00 ml水样中含氧量为0.0100 moll14.5103 l32 gmol10.36 mg，根据正比关系可求出1 l水样中的溶解o2为9.0 mg，即do9.0 mg/l5 mg/l，故该水源作为饮用水源，do达标。(7)若步骤d中溶液酸性过强，则s2o发生自身氧化还原反应生成so2和单质s，so2还能与i2在溶液中继续反应生成h2so4和hi，酸性较强时i易被空气中的o2氧化等，均能给实验带来较大的误差，影响测定结果。22017年1月9日，中国中医科学院青蒿素专家屠呦呦研究员获得2016年度国家科学技术奖最高奖。青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，易溶于丙酮、氯仿和苯，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156157 ，热稳定性差，青蒿素是高效的抗疟药。已知：乙醚的沸点为35 。从青蒿中提取青蒿素的方法主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺为：请回答下列问题：(1)操作的名称是_蒸馏_。(2)操作的主要过程可能是_b_(填字母)。a加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶b加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤c加入乙醚进行萃取分液(3)用下列实验装置测定青蒿素分子式的方法如下：将28.2 g青蒿素样品放在硬质玻璃管c中，缓缓通入空气数分钟后，再充分燃烧，精确测定装置e和f实验前后的质量，根据所测数据计算。装置d的作用是_将可能生成的co氧化为co2_，装置e中吸收的物质是_h2o(水蒸气)_，装置f中盛放的物质是_碱石灰_。实验装置可能会产生误差，造成测定含氧量偏低，改进方法是_在装置f后连接一个防止空气中的co2和水蒸气进入f的装置_。用合理改进后的装置进行实验，称得：装置实验前/g实验后/ge22.642.4f80.2146.2则测得青蒿素的实验式是_c15h22o5_。(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有naoh、酚酞的水溶液中，青蒿素的溶解量较小，加热并搅拌，青蒿素的溶解量增大，且溶液红色变浅，说明青蒿素与_c_(填字母)具有相同的性质。a乙醇b乙酸c乙酸乙酯d葡萄糖解析 (2)青蒿素在水中几乎不溶，a项错误；获得的精品应是固体，c项错误。(3)青蒿素分子式的测定原理：燃烧一定质量的青蒿素样品，使其完全转化为co2和h2o，然后测量co2和h2o的质量，据此求出样品中c、h、o三种元素的质量，进而可确定青蒿素的实验式(最简式)，若已知青蒿素的相对分子质量，则可确定其分子式。测定的含氧量偏低是由于外界空气中的co2和水蒸气进入装置f中引起测定的含碳量偏高而造成的，因此改进方法是在装置f后再连接一个防止空气中co2和水蒸气进入f的装置(如盛有碱石灰的干燥管)。由实验数据可知，m(h2o)42.4 g22.6 g19.8 g，m(co2)146.2 g80.2 g66 g，则n(h2o)1.1 mol，n(co2)1.5 mol，n(h)2.2 mol，n(c)1.5 mol，m(h)2.2 g，m(c)18.0 g，m(o)m(样品)m(c)m(h)28.2 g18.0 g2.2 g8.0 g，n(o)0.5 mol，所以n(c)n(h)n(o)1.52.20.515225，即青蒿素的实验式是c15h22o5。3(2018河南郑州三模)资料显示：o2的氧化性随溶液ph的增大而逐渐减弱。室温下，某学习小组利用下图装置探究不同条件下ki与o2的反应，实验记录如下：装置序号烧杯中的液体5分钟后现象2 ml 1 moll1ki溶液5滴淀粉溶液无明显变化2 ml 1 moll1ki溶液5滴淀粉溶液2 ml 0.2 moll1 hcl溶液溶液变蓝2 ml 1 moll1ki溶液5滴淀粉溶液2 ml 0.2 moll1 kcl溶液无明显变化2 ml 1 moll1ki溶液5滴淀粉溶液2 ml 0.2 moll1 ch3cooh溶液溶液变蓝，颜色较浅回答下列问题：(1)实验的目的是_验证cl是否影响ki与o2的反应_。(2)实验中发生反应的离子方程式是_4io24h=2i22h2o_。(3)实验比实验溶液颜色深的原因是_其他条件相同时，hcl是强电解质，其溶液中c(h)较醋酸溶液中的大，o2的氧化性较强_。为进一步探究ki与o2的反应，用上述装置继续进行实验：序号烧杯中的液体5小时后现象2 ml混有koh的ph8.5的1 moll1 ki溶液5滴淀粉溶液溶液略变蓝2 ml混有koh的ph10的1 moll1ki溶液5滴淀粉溶液无明显变化对于实验的现象，甲同学猜想“ph10时o2不能氧化i”，他设计了下列装置进行实验以验证猜想。(4)烧杯a中的溶液为_ph10的koh溶液_。(5)实验结果表明此猜想不成立。支持该结论的实验现象是：通入o2后，_电流表指针偏转，烧杯b中的溶液逐渐变成蓝色_。(6)乙同学向ph10的“koh淀粉溶液”中滴加碘水，溶液先变蓝后迅速褪色，经检测褪色后的溶液中含有io，用离子方程式表示褪色的原因是_3i26oh=io5i3h2o_。(7)该小组同学对实验过程进行了整体反思，推测实验和实验的现象产生的原因分别可能是_中性条件下，o2的氧化性比较弱，短时间内难以生成“一定量”碘单质使溶液颜色发生变化；ph10的koh溶液中i被氧化生成i2，i2迅速发生歧化反应变为io和i_。解析 (1)对比实验可知，实验中溶液变蓝肯定是加入了hcl溶液引起的，但hcl溶液中还有cl，无法确定是h的影响还是cl的影响，因此设计了实验，加入含cl而不含h的溶液，以验证cl是否影响ki与o2的反应。(3)由实验和实验不难看出，二者的不同之处是所加的酸不同，一个是强酸，一个是弱酸，而两种酸的浓度相同，所以两溶液中的c(h)不同，则实验现象的差别必然是由c(h)的不同引起的，且c(h)越大，溶液蓝色越深，说明o2的氧化性随c(h)的增大而增强。(4)甲同学设计的是原电池装置，可通过电流表指针是否发生偏转来判断反应是否发生，因此烧杯a中的溶液应是ph10的koh溶液。(5)实验结果表明猜想不成立，说明ph10时o2能氧化i，其中负极上的反应为4i4e=2i2，正极上的反应为o22h2o4e=4oh，因此可看到电流表指针偏转，烧杯b中的溶液逐渐变蓝色。(6)由题中信息可知，i2在koh溶液中发生了歧化反应，除生成io外，还生成i，故反应的离子方程式是3i26oh=io5i3h2o。4某实验小组同学依据资料深入探究fe