2025年高三化学高考实验探究能力模拟试题

2025年高三化学高考实验探究能力模拟试题一、实验题（本题共15分）某研究性学习小组设计了一套实验装置，用于探究铁与水蒸气反应的产物及反应条件对产物的影响。请回答下列问题：（一）实验装置与原理实验装置：如图所示，装置A为水蒸气发生器，装置B为反应管，装置C为产物收集装置，装置D为尾气处理装置。![实验装置图]（此处省略图片，实际考试中会提供装置图）装置A中盛放的试剂是______（填名称），装置B中盛放的试剂是______（填化学式）。装置C的作用是______，装置D中发生反应的离子方程式为______。反应原理：铁与水蒸气在高温下反应生成两种产物，一种是黑色固体，另一种是气体。写出该反应的化学方程式：______。（二）实验操作与现象实验步骤：①检查装置气密性；②向装置A中加入试剂并加热；③待装置B中固体变为黑色后，停止加热；④冷却后，取装置B中固体进行成分检验。步骤①中检查装置气密性的方法是______。步骤②中，装置A加热时产生水蒸气的速率过快，可能导致的后果是______。实验现象：装置B中固体由银白色逐渐变为黑色，且有光泽。装置C中收集到无色气体，该气体能______（填实验现象），证明其具有可燃性。（三）产物成分探究提出假设：假设1：黑色固体为Fe₃O₄；假设2：黑色固体为FeO；假设3：黑色固体为Fe₃O₄和FeO的混合物。设计实验方案验证假设，完成下表：实验步骤预期现象结论取少量黑色固体于试管中，加入足量稀硫酸固体溶解，无气泡产生______向上述溶液中滴加KSCN溶液______假设1或3成立另取少量黑色固体于试管中，加入足量浓盐酸，加热固体溶解，产生黄绿色气体______数据分析：称取反应后装置B中固体10.0g，加入足量稀硫酸溶解，配成250mL溶液。取25.00mL溶液，用0.1mol/LKMnO₄溶液滴定（还原产物为Mn²⁺），消耗KMnO₄溶液20.00mL。写出滴定过程中发生反应的离子方程式：______。计算黑色固体中FeO的质量分数（写出计算过程）。（四）实验拓展与评价实验改进：若将装置B中的铁改为铁粉，反应速率明显加快，原因是______。若要探究温度对反应产物的影响，可采取的措施是______。误差分析：若装置C中收集的气体体积偏小，可能的原因是______（填字母）。A.装置漏气B.装置B中固体未完全反应C.气体中混有水蒸气实验结论：综合实验现象和数据分析，黑色固体的成分为______，写出该反应的化学方程式：______。二、工业流程题（本题共15分）以废铁屑为原料制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的工艺流程如下：（一）工艺流程预处理：废铁屑用稀硫酸浸泡，除去表面油污和铁锈，反应的离子方程式为______。氧化反应：向预处理后的铁屑中加入过量浓硝酸，加热，生成Fe³⁺和NO₂气体，该反应的化学方程式为______。沉淀反应：向上述溶液中加入KOH溶液，调节pH至10，生成红褐色沉淀，离子方程式为______。氧化转化：将沉淀与KClO溶液混合，在碱性条件下反应生成K₂FeO₄，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。（二）条件探究温度影响：探究反应温度对K₂FeO₄产率的影响，实验结果如下表：温度/℃产率/%2065.23078.54082.35075.16060.8该反应的最佳温度为______，温度高于40℃时产率下降的原因可能是______。pH影响：在不同pH条件下，K₂FeO₄的稳定性如下表：pH1h后浓度/mol·L⁻¹2h后浓度/mol·L⁻¹100.0850.072110.0920.088120.0900.085K₂FeO₄在碱性条件下稳定性较高的原因是______。（三）纯度测定测定原理：K₂FeO₄在酸性条件下发生反应：4FeO₄²⁻+20H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O。取1.00g样品，加入足量稀硫酸，收集到标准状况下O₂体积为112mL，计算样品中K₂FeO₄的纯度（写出计算过程）。误差分析：若实验过程中O₂体积测量偏大，可能的原因是______（填字母）。A.装置漏气B.收集气体时未冷却至室温C.样品中含有杂质KClO三、综合实验题（本题共20分）某化学兴趣小组设计实验探究SO₂与Fe³⁺的反应原理及影响因素。（一）实验装置装置设计：装置A：SO₂发生装置（试剂：亚硫酸钠固体和70%硫酸）；装置B：混合反应装置（FeCl₃溶液）；装置C：尾气处理装置。装置A中发生反应的化学方程式为______。装置B中盛放FeCl₃溶液的仪器名称是______，该装置中需控制SO₂通入速率的原因是______。（二）反应原理探究提出假设：假设1：SO₂与Fe³⁺发生氧化还原反应，生成Fe²⁺和SO₄²⁻；假设2：SO₂与Fe³⁺发生络合反应，生成[Fe(SO₂)]³⁺。设计实验验证假设，完成下表：实验步骤预期现象结论向FeCl₃溶液中通入SO₂，溶液由黄色变为浅绿色取少量溶液，滴加BaCl₂溶液产生白色沉淀向FeCl₃溶液中滴加KSCN溶液，再通入SO₂溶液先变红，后褪色______反应方程式：根据实验结果，写出SO₂与Fe³⁺反应的离子方程式：______。（三）影响因素探究pH影响：向pH=1的FeCl₃溶液中通入SO₂，反应速率明显快于pH=3的溶液，原因是______。浓度影响：探究FeCl₃浓度对反应速率的影响，实验数据如下表：c(FeCl₃)/mol·L⁻¹反应时间/min0.1150.280.35该实验的结论是______。（四）数据处理与误差分析速率计算：在0.2mol/LFeCl₃溶液中通入SO₂，2min内溶液中c(Fe³⁺)由0.2mol/L降至0.08mol/L，计算该反应的平均速率v(Fe³⁺)=______。误差分析：若装置B中溶液体积为100mL，通入SO₂的体积为2.24L（标准状况），反应后溶液中c(Fe²⁺)=0.1mol/L，则SO₂的转化率为______（忽略溶液体积变化）。（五）实验评价与反思实验优点：该实验设计的优点是______（答出一点即可）。改进建议：若要探究SO₂与Fe³⁺反应的平衡常数，可采取的措施是______。四、实验方案设计题（本题共10分）设计实验验证草酸（H₂C₂O₄）的酸性强于碳酸，写出实验方案（包括实验原理、仪器药品、实验步骤、预期现象和结论）。（一）实验原理反应方程式：______。（二）仪器药品仪器：______（填名称）。药品：______（填化学式）。（三）实验步骤①______；②______；③______。（四）预期现象与结论现