《高考真题》高考化学母题题源系列专题18 化学实验设计与探究 原卷版.docx

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《高考真题》高考化学母题题源系列专题18化学实验设计与探究原卷版

专题18化学实验设计与探究

【母题来源】2019年高考北京卷

【母题题文】化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。

（1）实验一：

用如下装置（夹持、加热仪器略）制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B。

①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是____________________________________。

②试剂a是____________。

（2）对体系中有关物质性质分析得出：

沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。

（资料：

Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3难溶于水）

实验二：

验证B的成分

①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：

__________。

②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。

推断D中主要是BaSO3，进而推断B中含有Ag2SO3。

向滤液E中加入一种试剂，可进一步证实B中含有Ag2SO3。

所用试剂及现象是__________。

（3）根据沉淀F的存在，推测

的产生有两个途径：

途径1：

实验一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，随沉淀B进入D。

途径2：

实验二中，

被氧化为

进入D。

实验三：

探究

的产生途径

①向溶液A中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，证明溶液中含有________：

取上层清液继续滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，可判断B中不含Ag2SO4。

做出判断的理由：

_______。

②实验三的结论：

__________。

（4）实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是_________________。

（5）根据物质性质分析，SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。

将实验一所得混合物放置一段时间，有Ag和

生成。

（6）根据上述实验所得结论：

__________________。

【参考答案】

（1）①Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O②饱和NaHSO3溶液

（2）①Ag2SO3+4NH3·H2O=2Ag（NH3）2++

+4H2O

②H2O2溶液，产生白色沉淀

（3）①Ag+Ag2SO4溶解度大于BaSO4，没有BaSO4沉淀时，必定没有Ag2SO4

②途径1不产生

，途径2产生

（4）2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+

（6）实验条件下：

SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和

的速率碱性溶液中

更易被氧化为

【试题解析】

（1）①铜和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为：

Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O。

②试剂a为饱和NaHSO3溶液，用于观察气体流速，且在SO2饱和NaHSO3溶液中溶解度很小，可防止倒吸。

（2）①Ag2SO3溶于氨水得到Ag（NH3）2+，离子方程式为：

Ag2SO3+4NH3·H2O=2Ag（NH3）2++

+4H2O；

②沉淀D洗涤干净后，加入过量稀盐酸，BaSO3与稀盐酸反应生成BaCl2和SO2、H2O，则滤液E中含有BaCl2和溶解在水中的SO2形成的H₂SO3，可向E中加入H2O2溶液，H2O2将H2SO3氧化生成

，

和Ba2+反应产生白色BaSO4沉淀，进一步证实B中含有Ag2SO3。

（3）向溶液A中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，该沉淀为AgCl，证明溶液A中含有Ag+；取上层清液继续滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，证明溶液A中不含

，由于Ag2SO4微溶于水，则B中不含Ag2SO4，从而确定途径1不产生

，途径2产生

。

（4）由（3）推知，实验一中SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3，离子方程式为2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+。

（6）对比分析（4）（5）可知，SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和

的速率，再结合实验二可知，碱性溶液中

更易被氧化为

。

【命题意图】本题是一个探究性试题，主要考查实验方案设计与评价、物质的分离和提纯、常见离子的检验等知识，考查考生实验理解能力、根据要求进行实验设计的能力和对问题的综合分析能力。

【命题方向】实验方案设计与探究的综合考查是高考的热点，该类试题的一般考查为：

考查化学实验基础知识、元素及化合物及相关

理论知识，还涉及对探究方法的考查；将化学基本理论、探究性实验、定性与定量实验放在一起综合考查学生分析问题、解决问题的能力；结合题目给定的信息，对知识进行迁移应用，解决相关问题。

2020年实验方案设计与探究的考查

仍为热点，涉及气体制备

、物质的提纯和分离、离子的检验、实验方案的设计等，将继续以生产、生活为背景，题目中会提供制备物质的性质。

【得分要点】探究实验异常现象成为近几年实验探究命题的热点，突出对实验能力的考查。

该类试题的解题策略为：

（1）确定变量：

解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。

（2）定多变：

在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。

（3）数据有效；解

答时注意选择数据（或设置实验）要有效，且变量统一，否则无法做出

正确判断。

另外探究性题型中考虑问题的思路不能局限于个别问题、不能局限于固定的知识，需要全面考虑。

尤其注意最后一空为开放性答案，要注重多角度思考。

易错点一　不能速解装置图评价题

1.查实验装置中的仪器的使用和连接是否正确；

2.查所用反应试剂是否符合实验原理；

3.查气体收集方法是否正确；

4.查尾气吸收装置、安全装置是否正确；

5.查实验目的与相应操作是否相符，现象、结论是否统一。

易错点二　物质制备和实验设计中的易错点

1.净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。

2.进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等）。

3.防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等）。

4.防吸水（实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的。

如NaOH固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量）。

5.冷凝回流：

有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置（如长玻璃管、冷凝管等）。

6.易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却。

7.仪器拆卸的科学性与安全性（也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑）。

8.其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。

易错点三　不能正确评价实验方案

评价实验方案的三角度

1．【辽宁省沈阳市东北育才学校2019届高三下学期第八次模拟】实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。

资料：

K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

Ⅰ制备K2FeO4（夹持装置略）

（1）A的作用_____________。

（2）在答题纸上将除杂装置B补充完整并标明所用试剂：

________。

（3）在C中得到紫色固体的化学方程式为：

______________。

Ⅱ探究K2FeO4的性质：

取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生气体和溶液a。

为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：

方案Ⅰ

取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色

方案Ⅱ

用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶解，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生

（4）由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有_____离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由___________________________产生（用离子方程式表示）。

（5）根据方案Ⅱ得出：

氧化性Cl2________FeO42-（填“>”或“<”），而K2FeO4的制备实验实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，原因是__________________________。

2．【安徽省江淮十校2019届高三第三次联考】某小组欲探究Cl2与KI溶液的反应，设计实验装置如图。

已知：

I2在水中溶解度很小，在KI溶液中溶解度显著增大，其原因为I2（s）+I－（aq）

I3－（aq）

完成下列填空：

（1）仪器A使用前必须进行的操作是_______________，仪器B的名称是___________。

（2）该实验设计装置存在明显缺陷是_______________，改进之后，进行后续实验。

（3）C中的试剂是___________；当E装置中出现___________________时，停止加热。

（4）当氯气开始进入D时，D中看到的现象是____________；不断向D中通入氯气，看到溶液颜色逐渐加深，后来出现深褐色沉淀，试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因_________________。

（5）持续不断地向D中通入氯气，看到D中液体逐渐澄清，最终呈无色。

实验小组猜想，D中无色溶液里的含碘物质可能是HIO3。

①按照实验小组的猜想，用化学方程式解释“D中液体逐渐澄清，最终呈无色”的原因_________________。

②为了验证猜想是否正确，实验小组又进行如下实验：

ⅰ．取反应后D中溶液5.00mL（均匀）于锥形瓶中，加入KI（过量）和足量稀硫酸。

ⅱ．向上述锥形瓶中滴加淀粉指示剂，溶液变蓝，用0.6250mol/L的Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去，消耗Na2S2O3溶液VmL。

已知：

2HIO3+10KI+5H2SO4=6I2+5K2SO4+6H2O、I2+2S2O32－=2I－+S2O62－,若V=___________时，说明实验小组的猜想正确。

（6）欲检验某溶液中是否含有I－，可使用的试剂为溴水和四氯化碳。

合理的实验操作为____________。

3．【上海市崇明区2019届高三下学期等级考试二模】资料显示：

浅绿色的FeSO4·7H2O加热失水为FeSO4·H2O时呈白色，成FeSO4时为无色固体。

FeSO4经加热可分解为FeO和SO3，经强热可分解为Fe2O3、SO3和SO2。

SO3的熔点为16.8℃，沸点为44.8℃。

化学兴趣小组对上述资料进行实验探究。

第一步：

用绿矾制无水硫酸亚铁。

（1）把药品装在仪器（写名称）____中进行加热，已将结晶水除净的依据是（选填序号）_______。

A．观察无水蒸汽产生B．经恒重操作最后两次称量所得到的质量完全相同

C．晶体完全变为无色D．经恒重操作最后两次质量差不超过天平感量误差

第二步：

取一定量无水硫酸亚铁置于如图（部分夹持仪器略去）所示A的试管中进行加热。

（2）实验过程中C、D、E中除有少许气泡外无其它明显现象。

若将B试管中产生的少量固体溶于水，检验该溶液中的阴离子的方法是：

_______。

实验过程中还有一处明显的现象是：

________________。

第三步：

将第二步实验的装置中A、B部分改为如图所示的

、

，C，D，E不变（C，E中都装有足量溶液）。

同样取一定量无水硫酸亚铁置于

的石英玻璃管中进行加热，反应完毕后，从石英玻璃仪器中滞留气体排尽。

观察到C中产生白色沉淀，D试管中溶液褪色。

（3）实验中

的玻璃管中的现象是：

__________，说出

装置的一个作用是：

________________。

最后将C中液体完全取出进行过滤、洗涤、干燥。

称得所得固体质量为23.300g，所得溶液加水稀释定容为1L，取出20.00mL置于锥形瓶中，用已知浓度的标准NaOH溶液测定该1L溶液中一种溶质的浓度。

（4）上述实验过程中用到的定量仪器有___________，用到的指示剂是_______。

（5）将所得溶液加水定容时，加水所用的仪器名称为_________，若去称量

玻璃管中残留固体的质量应接近于________g。

4．【湖南省益阳市2019届高三4月模考】我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中记载：

信州铅山县有苦泉，流以为涧。

挹其水熬之，则成胆矾。

熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。

某化学兴趣小组为探究胆矾（

）的热分解产物，设计如图所示装置进行实验：

已知：

的熔点为16.8℃，沸点为46.8℃；

的熔点为-72℃，沸点为-10℃.

请回答下列问题：

（1）仪器a的名称是____，a中的棒香能复燃，说明热分解产物含有_________（填化学式）。

（2）A中固体由蓝色变为黑色，B中的现象是________________。

（3）C中冰水的作用是_________________________。

（4）D中品红溶液褪色，E中有

、

生成，写出E中生成

的总的离子方程式：

____。

（5）若生成

和

的物质的量之比为1：

1，则胆矾热分解的化学方程式为_____________________。

（6）小组同学用滴定法测定某胆矾样品中

的含量，取mg样品配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用0.1000mol/L的EDTA（

）标准溶液滴定至終点，平均消耗EDTA溶液VmL（滴定反应：

）。

①样品中

的质量分数为________%（用含m、V的代数式表示）。

②下列操作会导致

含量的测定结果偏高的是________（填选项字母）。

a．未润洗锥形瓶

b．滴定终点时仰视读数

c．滴定终点时滴定管尖嘴中有气泡

5．【四川省泸州市2019届高三第三次教学质量诊断性考试】黄色超氧化钾（KO2）可作为宇宙飞船舱的氧源。

某学习小组设计以下实验探究KO2的性质，请回答相关问题：

I.探究KO2与水的反应

实验操作

现象

结论与解释

（1）取少量KO2固体于试管中，滴加少量水，将带火星的木条靠近试管口，反应结束后，溶液分成两份

快速产生气泡，木条复燃

产生的气体是______

（2）一份滴加酚酞试液

先变红后褪色

可能的产物是______

（3）另一份滴加FeCl3溶液

观察到__________

II.探究KO2与SO2的反应

（4）正确的操作依次是___________________。

①打开K1通入N2，排尽装置内原气体后关闭

②拆卸装置至实验完成

③检查装置气密性，然后装入药品

④打开分液漏斗活塞K2

（5）A装置发生的化学方程式为____________________。

（6）用上述装置验证“KO2与SO2反应生成O2”还存在不足，你的改进措施是_________________。

（7）改进后再实验，待KO2完全反应后，将装置C中固体加水溶解，配成50.00mL溶液，等分为M、N两份。

①向M溶液中加入足量的盐酸酸化的BaCl2溶液，充分反应后，将沉淀过滤、洗涤、__，称重为2.33g。

②将N溶液移入_______（填仪器名称）中，用0.40mol/L酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗酸性KMnO4溶液20.00mL。

③依据上述现象和数据，请写出该实验总反应的化学方程式___________________________。

6．【北京市东城区2019年高三二模】某小组研究SCN-分别与Cu2+和Fe3+的反应。

实验中：

c（KSCN）=0.1mol/L；c[Fe2（SO4）3]=0.025mol/L；c（CuSO4）=0.05mol/L。

Ⅰ.KSCN溶液与CuSO4溶液反应，实验如下。

资料：

ⅰ.Cu2+可与SCN-反应生成CuSCN白色沉淀和（SCN）2。

ⅱ.（SCN）2称为“拟卤素”，在水溶液中呈黄色；（SCN）2的化学性质与Cl2相似，可与水、碱等发生反应。

（1）a中CuSO4溶液显酸性的原因是__________________（用离子方程式表示）。

（2）a→b中试管内溶液pH减小，可能的原因是______________________。

（3）b→c产生沉淀的原因是______________________。

Ⅱ.同学们根据相同条件下氧化性：

Fe3+＞Cu2+，预测Fe3+与SCN-也可发生类似a中的氧化还原反应，进行如下实验。

（4）向Fe2（SO4）3溶液中滴入少量KSCN溶液，观察到______________________，表明发生了反应：

Fe3++3SCN-

Fe（SCN）3。

（5）基于（4）继续实验：

用Fe2（SO4）3溶液、KSCN溶液与石墨电极、电压表、盐桥等组装成原电池，电压表指针几乎不偏转。

该实验的目的是______________________。

（6）查阅资料并讨论后得出：

溶液中离子在反应时所表现的氧化性强弱与相应还原产物的价态和状态有关。

由此分析a中反应发生的原因：

生成CuSCN沉淀使Cu2+的氧化性增强，并补充实验进一步证明。

补充的实验是__________________。

（7）取（4）中反应后溶液，逐滴加入K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，并且沉淀量逐渐增多。

该实验结果与（5）中实验结果不一致，解释原因：

______________________。

（8）为进一步证实（7）中的解释，在以上实验的基础上补充实验，其操作及现象是___________。

7．【湖南省长沙市雅礼中学2019届高三下学期一模】文献表明：

工业上，向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁;相同条件下，草酸根（C2O42-）的还原性强于Fe2+。

为检验这一结论，雅礼中学化学研究性小组进行以下实验：

资料:

i.草酸（H2C2O4）为二元弱酸。

ii.三水三草酸合铁酸钾[K3Fe（C2O4）3・3H2O]为翠绿色晶体，光照易分解。

其水溶液中存在[Fe（C2O4）3]3-

Fe3++3C2O42-K=6.3×10-21

iii.FeC2O4・2H2O为黄色固体，溶于水，可溶于强酸。

（实验1）用以下装置制取无水氯化亚铁

（1）仪器a的名称为___________。

（2）欲制得纯净的FeCl2，实验过程中点燃A、C酒精灯的先后顺序是_______________。

（3）若用D的装置进行尾气处理，存在的问题是__________、___________。

（实验2）通过Fe3+和C2O42-在溶液中的反应比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱。

（4）取实验2中少量晶体洗浄，配成溶液，漓加KSCN溶液，不变红。

继续加入硫酸，溶液变红，说明晶体中含有+3价的铁元素。

加硫酸后溶液变红的原因是__________________。

（5）经检验，翠绿色晶体为K3Fe（C2O4）3・3H2O。

设计实验，确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是_________________________。

（6）取实验2中的翠绿色溶液光照一段时间，产生黄色浑浊且有气泡产生。

补全反应的离子方程式：

_____Fe（C2O4）3]3-+____H2O

____FeC2O4·2H2O↓+__________+_______

（实验3）研究性小组又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱，并达到了预期的目的。

（7）描述达到期目的可能产生的现象：

_____________________。