高考化学一轮复习 专项突破五 综合实验题的解题策略试题

专项突破五综合实验题的解题策略

1.工业制得的氮化铝（A1N）产品中常含有少量ALG、A1A.C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定

氮化铝（A1N）样品中A1N和A1G的质量分数（忽略N”在强碱性溶液中的溶解）。

⑴实验原理

①ALG与硫酸反应可生成CH,0

②A1N溶于强酸产生镀盐,溶于强碱生成氨气,请写出A1N与过量NaOH溶液反应的化学方程式：—

⑵实验装置（如图所示）

⑶实验过程

①连接实验装置,检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg,滴定管的读数为amL.

②称取xgA1N样品置于装置B瓶中；塞好胶塞,关闭活塞L、题打开活塞K.,通过分液漏斗加入稀硫酸,

与装置B瓶内物质充分反应。

③待反应进行完全后,关闭活塞，打开活塞，通过分液漏斗加入过量（填化学

式），与装置B瓶内物质充分反应。

④（填入该步应进行的操作）。

⑤记录滴定管的读数为bmL,称得D装置的质量为zgo

⑷数据分析（已知:该实验条件下的气体摩尔体积为％L-mof'）

①AlG的质量分数为（用含a、b、x、。的式子表示）。

②若读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低，则所测气体的体积（填“偏大”“偏小”或

“无影响”）。

③A1N的质量分数为（用含x、y、z的式子表示）。

2.硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。铜不能与稀硫酸直接反应,某化学兴趣小组将适量浓硝酸分

多次加入铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体(装置如图1、2

所示)。

图1图2

⑴图1烧瓶中发生反应的离子方程式

为，

⑵图2是图1的改进装置，其优点有：

①；

②。

⑶为符合绿色化学的要求,该小组进行如下设计：

方案1:以空气为氧化剂。将铜粉在仪器B中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀

硫酸反应.

方案2:将空气或氧气直接通入铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向混合物中加FeSO.

溶液或Fe2(S03溶液，即发生反应。反应完全后向其中加物质甲调节pH至3~4,产生Fe(0H)3沉淀,过滤、

蒸发、结晶，滤渣做催化剂循环使用。[已知Fc(0H)3和Cu(0H),完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4]

请InI答下列问题：

①方案1中仪器B的名称是o

②方案2中物质中是(填字母)。

a.CaOb.CuCO?c.CaCOa

以加入FeSOi为例，用离子方程式解释反应发生的原

因：。

方案3:将3.2g铜丝放入45ml1.5mol-L的稀硫酸中，控温在50℃<(加入18mL10%的溶液,

反应0.5小时后,升温到60°C,持续反应1小时后,过滤、蒸发、结晶、减压抽滤后，用少量95%的酒精

淋洗后晾干，得10.06gCuSOi•5H20O

③上述三种方案中，更符合绿色化学理念的是(填“方案1”“方案2”或“方案3”)，理由

是___________________________________________________________________________________________

3.某兴趣小组的同学发现,将CuSOi溶液与Na£O*溶液混合会产生蓝绿色沉淀。他们对沉淀的组成很感兴

趣，决定采用实验的方法进行探究。

【提出猜想】

猜想1:所得沉淀为;猜想2:所得沉淀为;

猜想3:所得沉淀为碱式碳酸铜［化学式可表示为mCu(0H)2-nCuCCh］.

【查阅资料】

无论是哪一种沉淀,受热均易分解(假设均不含结晶水)。

【实验探究】

步骤1：将所得悬浊液过滤,先用蒸储水洗涤,再用无水乙醵洗涤,风干。

步骤2：取一定量所得固体，用如下装置(夹持仪器未画出)进行定性实验。

能证明猜想］成立的实验现象是。

【问题讨论】

⑴检查上述虚线框内装置气密性的实验操作是：向C中加水至浸没长导管口，关闭K,

⑵若在上述装置B中盛放无水CaCLC中盛放Ba(0H)2溶液,还可测定所得沉淀的组成。

①C中盛放Ba(()H)2溶液,而不使用澄清石灰水的原因是

②若所取蓝绿色固体质后为27.1g,实验结束后,装置B的质最增加2.7g,C中产生沉淀的质晟为19.7g。

则该蓝绿色固体的化学式为。

4.研究催化剂对化学反应的影响有重要意义。为探究催化剂对双氧水分解的催化效果,某研究小组做了

如下实验：

r

「

_

r-.J

⑴甲同学欲用上图所示实验来证明MnO?是HQ?分解反应的催化剂。该实验（填“能”或“不

能“）达到目的，原因是。

⑵为探究UnO?的量对催化效果的影响，乙同学分别量取50mL1%H@加入容器中，在•定质量范围内,

加入不同质量的MnO2,测量所得气体体积的数据如下:

MnO2的质量/g0.10.20.4

40s末O2体积/mL496186

由此得出的结论是:原因是

⑶为分析Fe"和C/对HG分解反应的催化效果，丙同学设计如下实验（三支试管中均盛有10mL5%

H0):

试管IIIIII

5滴0.15滴0.I5滴0.3

滴加试剂mol,L1mol•L1mol,L”

FeCk溶液CuCb溶液NaCl溶液

产生气泡较快产生细缓慢产生组

无气泡产生

情况小气泡小气泡

结论是,实验口的目的

是0

⑷①查阅资料得知:将作为催化剂的FeC13溶液加入H2O2溶液后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两

个反应中H2?均参加了反应，试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的化学方程式分别是

和

____________________________________（按反应发生的顺序写）o

②在上述实验过程中，分别检测出溶液中有二价锦、二价铁和一价铜，由此得出作为乩0?分解反应的催化

剂需要满足的条件

是o

5.某化学小组同学向一定量加入少量淀粉的NaHSOs溶液中加入稍过最的KIO：,溶液,一段时间后，溶液突然

变蓝色。

⑴查阅资料知,NaHSOs与过量KIQ,反应分两步进行，第一步为1°3+3HS033so24+3H'+I,则第二步反应

的离子方程式为o

⑵通过测定溶液变蓝所用时间探究浓度和温度对该反应的反应速率的影响。调节反应物浓度和温度进

行对比实验,记录如下：

溶液变

实验0.02mol-L-10.02mol-L1反应温

H2O/mL蓝的时

编号NaHSCh溶液/mLKIO3溶液/mL度/c

间t/s

①15201315ti

②a30015t2

③15bc30如

实验①②是探究对反应速率的影响,表中a=；实验①③是探究温度对反应速

率的影响,则表中b=,c=0

⑶将NaHSOi溶液与KW溶液混合（预先加入可溶性淀粉为指示剂），用速率检测仪检测出起始阶段反应速

率逐渐增大,一段时间后反应速率又逐渐减小。课题组对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假

设，请你完成假设三：

假设一:反应生成的S°’4对反应起催化作用,S°，4浓度越大反应速率越快；

假设二:反应生成的H对反应起催化作用,H.浓度越大反应速率越快；

假设三:；

⑷请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容（反应速率可用测速仪测定）。

实验步骤（不要求写出具体操

预期实验现象和结论

作过程）

6.某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究。已知Ca（OH）?的分解温度为580℃,

铁粉与水蒸气反应的温度为900根据如图所示实验装置,进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验,实验

中观察到肥皂液中产生了大量的气泡。

⑴实验中CaSH”的作用是0

实验中产生的气体产物是。

⑵为进一步探究还原铁粉与水麦气反应生成的固体产物的成分，研究性学习小组将反应后的固体经处

理后得到黑色氧化物固体,针对黑色氧化物固体,该小组提出如下假设并进行了相关的实验：

假设一:固体为FeO;

假设二：固体为Fe30i；

假设二：o

①限选用下列试剂:盐酸、KSCN溶液、K/FelCN”]溶液、氯水,证明假设一不成立。

操作现象结论

假设一不成立

②为了进一步确定产物的成分，用黑色固体进行了下列实验：

黑色固体0盐及②氨水③NaOHJa■一[过找洗修红旭色

5.8g――驻®固体二|

]红株色粉可胭

加入足量氯水所发生反应的离子方程式是;检验红褐色固体是否

洗涤干净的操作是;

灼烧时盛放固体的仪器是;若假设二成立，黑色固体最终全部转化成的红棕色粉末的质量是—

g。

7.以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细a-氧化铝，既降低环境污染乂可提高铝资源的利用率。已知铝灰

的主要成分为AkO3(含少量杂质Si02、FeO、FezOj,其制备实验流程如下：

K4[Fe(CN)6]

।(NHjSOq溶液

桶硫喷液30%电0?溶液i

।1一」八，厂合成________

适晨丽丽氧化IKFe[Fe(EJ沉淀硫酸铝速溶液|结晶、干

|燥、煨烧|a-AI2O3

⑴铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为。

⑵图中“滤渣”的主要成分为(填化学式)。

⑶加30%的H。溶液发生反应的离子方程式为。

⑷燃烧硫酸铝铉晶体,发生的主要反应为：

4：NHIA1(S0,)2-12H.-0]2Al2O3+2NH31+N21+5SO31+3SQt+53Mt,将产生的气体通过下图所示的装置。

气体一IIW

饱和NnHSO、KMnO,溶液

溶

①集气瓶中收集到的气体是________(填化学式)。

②足量饱和NaHS(h溶液吸收的物质除大部分112(g)外,还有____________—(填化学式)。

③KMnO1溶液褪色(Mn°4被还原为Mn,,发生反应的离子方程式为_。

8.硝酸是氧化性酸,其本质是N03有氧化性,某课外实验小组进行了下列有关N03氧化性的探究（实验

均在通风橱中完成）。

实验装置编号溶液X实验现象

6mol•L1

实验I电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色

稀硝酸

15

电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体，

实验nmol•L1

溶液X

溶液变为绿色

浓硝酸

⑴实验【中,铝片作（填“正”或“负”）极。液面上方产生红棕色气体的化学方程式

是O

⑵实验II中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因

是O

查阅资料:活泼金属与1mol-1/稀硝酸反应有H?和NH4生成,NH4生成的原理是产生压的过程中N03

被还原。

⑶用上图装置进行实验HI:溶液X为1mul•L稀硝酸，观察到电流计指针向右偏转。

①反应后的溶液中含NH4。实验室检验NH4的方法

是___________________________________________________________________________________________

②生成加4的电极反应式是

⑷进一步探究碱性条件bN°3的氧化性,进行实验IV:

NaNO,

7NaOH

混合溶液

①观察到A中有NH?生成,B中无明显现象。A、B产生不同现象的解释是

②A中生成NH的离子方程式是____________________________________

⑸将铝粉加入到NaNO：,溶液中无明显现象,结合实验II【和IV说明理

由O

答案精解精析

1.答案(1)AlN+Na0H+H20NaA102+NIht

⑶③%降NaOH④打开K%通入一段时间空气

0.048(a-b)41(z-y)

⑷①x・VmX100%②偏小③17x义100%

解析(DA1N溶于强碱可生成A102和氨气,据此可写出化学方程式。(3)③A装置用来测A1G与硫酸反

应产生的CH.,D装置用来测核盐与碱反应生成的皿力故应关闭K,,打开除通过分液漏斗加入过量NaOH溶

液。④为使反应产生的NH完全被浓硫酸吸收,应打开心,通入空气。(4)①由原子守恒可得关系

(a-b)X10-3

，vV

Al.C33CHbn(CH..)=mmol,M(A1,C3)=144g/mol,则ALG的质量分数为

(a-b)X10-3ii0.048(a-b)

VmX3X144XXX1OO%=x*VmX100乳②若液面左高右低，会使读数b偏大，则所

测气体体积(a-b)偏小。③由原子守恒可得关系A1N~NH%则A1N的质量分数为

z-y141(z-y)

17X41Xxxi00%=17xX100%o

2.答案(l)Cu+4H*+2N03CU"+2M)2t+2HzU、3Cu+8H'+2N°33Cu"+2NUt+4H2O

⑵①防止倒吸②有害气体能被完全吸收

⑶①生烟

2，v3，2t2t

②b4Fe+02+4U,4Fe+2IL0.2Fe+Cu2Fe+Cu

③方案3方案1需要灼烧,消耗能源多;方案2所得产品中含有杂质；方案3几乎不产生有害气体，且所

得产品纯度较高

解析(1)铜和浓硝酸反应生成俏酸铜、二氧化氮和水,随着反应进行,浓硝酸变成稀硝酸,稀硝酸和铜反

2t

应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H.+2N°3Cu+2N0Jt+2H_,O、

3Cu+8H'+2N033Cu"+2N0t+4HO

⑵反应中会产生NO,由于NO与NaOH溶液不反应，故应向氢氧化钠溶液中通入空气(或氧气)，装置2中在

尾气吸收装置之前连接集气瓶,通入氧气有利于氮氧化物的完全吸收，同时起安全瓶作用，防止倒吸。

⑶①高温灼烧固体应在坨期中进行，方案1将铜粉在地期中反复灼烧。②由于溶液酸性较强:欲使F。”

沉淀，需加入某种试剂减小H.浓度，但又不能引入新杂质。a项,CaO能减小H.浓度，但引入钙离子;b

项,CuCO：,能减小1「浓度,过显的CuCO：,可以过滤除去，不引入新杂质；c项,CaCO：,引入钙离子。

3.答案【提出猜想】CU(()H)2CuCOK两空可互换)

【实验探究】B中白色固体变蓝,C中无明显现象(若猜想1所得沉淀为CuC(X则实验现象为B中无明显

现象,C中澄清石灰水变浑浊)

【问题讨论】(1)用酒精灯微热便质玻璃管,若C中有气泡逸出，撤去酒精灯冷却一段时间后,C中导管内

形成水柱,则证明装置的气密性良好

⑵①室温下,Ba(0H)2溶解度大于Ca(OH)2,可充分吸收C()2；BaC%的摩尔质量大于CaCO,测量误差小

②3CU(OH)2・2CuCO：＜

解析【提出猜想】将CuSCh溶液与Na£03溶液混合会产生蓝绿色沉淀，由盐类水解规律和复分解反应规

律,可推断出产物还可能为氢氧化铜或碳酸铜。【实验探究】如果是碱式碳酸铜，则分解产生二氧化碳、

水和氧化铜，因此无水硫酸铜变盛,澄清石灰水变浑浊；如果是氢氧化铜，则分解产生水和氧化铜，因此无

水硫酸铜变蓝,澄清石灰水无明显变化;如果是碳酸铜，分解产生二氧化碳和氧化铜，则无水硫竣铜无明

显变化，澄清石灰水变浑浊。【问题讨论】(1)检查题图虚线框内装置气密性的实验操作是：向C中加水

至浸泡长导管口，关闭K,用酒精灯微热硬质玻璃管,若C中有气泡逸出，撒去酒精灯冷却一段时间后,C中

导管内形成水柱,则证明装置的气密性良好。(2)②由题给数据得01(40)=2.7g,m(C02)=4.4g,则

m(CuO)=20g,n(ILO)=O.15mol,n(C02)=0.1mol,n(CuO)=O.25mol,据此可得蓝绿色固体的化学式为

3CU(OH)2•2CuC0；io

4.答案(1)不能没有确认Mnj的质量和化学性质是否改变

(2)在一定质量范围内，MnS质量越大，反应速率越快

固体质量越大,其表面积也越大

(3)F屋和C「'对IbO?的分解均有催化作用，且Fe"比CM'催化效果好对比实验，证明C1对IL&的分解没

有催化作用

(4)®2FeCl3+H2022FeCL+0」f+2HC1

2EeCl2+H202+2HCl2FeC13+2H20

②具有氧化性,且其氧化性强于%02；催化剂被还原后所得物质又能被H2O2氧化生成催化剂

解析(1)催化剂能改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后不变。甲同学的实验没有确

认二氧化镭在反应前后的质量用化学性质没有变化,所以不能达到H的。

⑵分析表中数据可知，在•定质量范围内,Mn02质量越大，反应速率越快;原因是固体质量越大，其表面枳

也越大。

⑶分析产生气泡的情况可知,Fe*和Cu"对HA的分解均有催化作用，且F).比催化效果好;实验IH为

对比实验，目的是证明C1对HQ,的分解没有催化作用。

⑷①这两个氧化还原反应的化学方程式分别是2FeC13+H2022FeCl2+02t+2HC1和2FeC12+H202+2HC1

2FeCl3+2H,0o②由题意可知，反应过程中，催化剂先被还原,后被氧化,所以可以作为H4分解反应的催化

剂需要满足的条件是具有氧化性,且其氧化性强于山。"催化剂被还原后所得物质乂能被IhO2氧化生成催

化剂。

5.答案(1)1°3+5r+6H,3l2+3E2O

⑵KI。；溶液的浓度15201（）

⑶反应生成的I对反应起催化作用，I浓度越大反应速率越快;或反应生成的L对反应起催化作用，12浓

度越大反应速率越快;或该反应是放热反应,温度升高导致反应速率加快,答案合理即可）

⑷

实验步骤（不要求写出具体操作过程）预期实验现象和结论

在烧杯甲中将NallSO,溶液与过量KIS,溶液混合,用测速仪测定其起始时

若反应速率v（甲）乙），则假设

的反应速率v（甲）；在烧杯乙中进吁同一反应,不同的是烧杯乙中预先加

一不成立;若v（甲）＜v（乙），则假

入少最Na2sol或K?SOi粉末,其他反应条件均完全相同，测定其起始阶段

设一成立

的相同时间内的反应速率v（乙）

解析（1）笫二步反应生成碘,属于归中反应：I03+5「+6H+3l2+3H2（）。

⑵实验①②温度不变,探究KI0,溶液的浓度对反应速率的影响，因此a=15;实验①③浓度不变,探究温度

对反应速率的影响，因此表中b=20,c=10o

⑷设计实验验证假设一即生成的S0：，4对反应起催化作用，可通过加入硫酸盐作对比实验进行。

6.答案（1）提供反应所需的水蒸气出

⑵固体为FeQ和FcO

①取适量固体于试管中，加入盐酸,加热溶解,再加入KSCN溶液，振荡溶液出现红色

②2FeJCk2F/+2C「取最后一次洗涤液于试管中，先用稀硝酸酸化,再加入AgNO：,溶液,若没有浑浊，则

洗涤干净增烟6

能析（1）反应物水蒸气可以由高温分解Ca（0H）2得到;Fe与水蒸气反应得到铁的氧化物和压,（2）因为氧

化铁呈红色，而产物呈黑色,故固体产物为FeO或