原创备战高考化学 专题20 化学实验探究原创备战高考化学解析版.docx

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原创备战高考化学专题20化学实验探究原创备战高考化学解析版

化学专题20化学实验探究

从2015年考试大纲和考试说明以及近几年各省市高考化学实验试题，可以发现：

高考化学实验试题所考查的内容，涉及了化学原理、概念、物质性质、实验操作、实验技能、实验方法、实验设计和评价等方方面面的内容。

即只要与中学化学实验相关的所有知识都能成为高考化学考查的考点内容。

实验题检测内容的特点：

（1）源于课本

从近5年高考化学卷实验试题以及近4年理科综合能力测试实验试题看，几乎每一道试题都能在课本相应的地方找到出处。

而且，有些试题所涉及的实验直接取材于课本中的演示实验或学生实验。

这种命题方式有良好的导向作用：

一方面引导中学化学教学重视课本实验教学；另一方面，很好地体现公平、公正的高考命题原则（正如教育部考试中心命题组专家所言：

“教材是创设高考试题的丰富素材，教材人人都有，试题贴近教材能够体现公平、公正的命题原则”）。

（2）突出基础

随着命题指导思想由知识立意向能力立意转化，高考化学对实验能力的考核要求也将越来越高。

然而，不论试题要求怎样变化，基于中学阶段教学的基础性，实验试题考查的内容仍将强调基础，突出基础性。

分析近年高考化学实验题，就可明确这一特征。

象近年高考化学实验试题，虽然试题具有形式比较新、反应装置新、化学反应新、设问角度新、题目立意高、隐蔽性强等特点，但从答题内容看，回答问题所需的知识仍然属于基础的化学知识和技能，而且大都源于中学化学教材，很好地体现基础性。

体现在：

a、运用化学实验基础知识进行物质的鉴别、对实验现象的观察与解释；

b、利用常见或常用的化学仪器或装置来完成题目规定的化学实验；

c、根据考生所应掌握的实验基础知识、基本技能和有关化学知识来进行实验方案的设计或对给定的实验方案作出评价。

（3）强调综合

从近年试题走向可以看出，试题很好地体现化学学科的特点，即以实验为中心，将化学实验与其他化学知识有机地结合于一体，着重考查学生的能力和素质，特别是思维能力的考查。

而且化学实验试题所考查的知识从简单到复杂、从单一到综合。

体现在：

a、将实验原理、实验现象、基本操作及其原理有机地进行考查；

b、将已有知识或已有知识与新信息优化组合，进行相应的实验设计或对所给的实验方案作出评价；

c、将化学实验与化学基本原理、化学理论、计算、推理融为一体；

d、将化学实验与物理、生物等学科知识综合在一起，对实验进行跨学科综合考查。

（4）联系实际

重视S.T.S.E（科学、技术、社会、环境）教育是当今教育的一个发展趋势，也是《高中化学课程标准》对高中化学教学的一个要求。

分析近年的高考化学实验题，可以发现在实验题中渗透了STSE（科学、技术、社会、环境）知识（特别在近年上海高考试题中得到很好的体现）。

此类试题往往从以下角度来选材命题：

a、以学生实施研究性学习活动中可能的课题作为背景，如食品检验、假酒中甲醇含量的测定、空气中某污染成分的测定、胃药中碳酸盐、氢氧化铝含量的测定；

b、选用生活中常见的物品来代替化学仪器或药品而进行的家庭实验；

c、对某个具有一定生活或社会意义的实验目的进行实验设计等。

测试内容可以涉及药品的选取、装置的设计、实验的现象、化学反应原理、实验的基本操作和技能、实验实施的步骤等。

试题很好地体现理论联系实际的思想。

基于对2016年考试说和近几年高考试题，以及上述分析，我们对2017年高考做出如下预测。

2017年高考实验考查的热点集中在：

①化学实验基本操作（如装置气密性的检查；实验安全问题的处理）；

②化学仪器的使用方法（如量筒、滴定管的使用）；

③常见气体的实验室制法（包含所用试剂、仪器、反应原理和收集原理）；

④物质的分离、提纯和检验等；

⑤化学实验的记录和处理方法；

⑥运用化学知识设计或评价实验方案。

实验部分内容我们分四个方面给大家呈现：

化学实验基础（仪器、基本操作）、化学实验基础（物质的检验、分离、提纯）、实验设计与评价、化学实验探究。

☆★考点一：

对未知物（产物或剩余物）的探究

通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。

虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。

如：

①常见物质分离的提纯方法：

结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等；②常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法；③熟悉重点的操作：

气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。

【例1】三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe（C2O4）3]3H2O可用于摄影和蓝色印刷。

某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。

请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。

限选试剂：

浓硫酸、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1盐酸、1.0mol·L-1NaOH、3%H2O2、0.1mol·L-1KI、0.1mol·L-1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。

（1）将气体产物依次通过澄清石灰水（A）、浓硫酸、灼热氧化铜（B）、澄清石灰水（C），观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是。

（2）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。

验证固体产物中钾元素存在的方法是，现象是。

（3）固体产物中铁元素存在形式的探究。

①提出合理假设

假设1：

；

假设2：

；

假设3：

。

②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答）

③实验过程

根据②中方案进行实验。

在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

实验步骤

预期现象与结论

步骤1：

步骤2：

步骤3：

……

【答案】

（1）CO和CO2

（2）利用焰色反应透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰

（3）①全部为铁单质全部为FeO同时存在铁单质和FeO

③

实验步骤

预期现象与结论

步骤1：

取适量固体产物于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡使K2CO3完全溶解。

分离不溶固体与溶液，用蒸馏水充分洗涤不溶固体。

固体部分溶解。

步骤2：

向试管中加入适量CuSO4溶液，再加入少量上述不溶固体，充分振荡。

（1）若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化，则假设2成立。

（2）若蓝色溶液颜色明显改变，且有暗红色固体物质生成，则证明有铁单质存在。

步骤3：

继续步骤2中的

（2），进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。

取少量固体于试管中，滴加过量HCl后，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN。

结合步骤2中的

（2）：

（1）若溶液基本无色，则假设1成立。

（2）若溶液呈血红色，则假设3成立。

【解析】

☆★考点二：

物质的性质探究

物质性质的探究实验中要注意：

①在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，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机理。

②无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。

脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。

【例2】MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。

某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。

（1）欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液（密度近似为1g·cm－3）配制浓度为3%的H2O2溶液（密度近似为1g·cm－3）100mL。

简述其配制方法：

__________________________________。

（2）该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是__________。

A．把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红

B．把MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红

C．把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成

D．把MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成

（3）该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298K，设计如下对比实验：

实验

酸或碱

现象

A

1滴0.2mol·L－1NaOH溶液

不变色

B

1滴水

缓慢变浅棕褐色

C

1滴0.1mol·L－1硫酸

迅速变棕褐色

从上述对比实验中，可以得出的结论是_____________________________________。

写出在酸性条件下，MnO2氧化I－的离子方程式_______________________________。

（4）利用二氧化锰的氧化性，让其与浓盐酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是__________（填序号）。

【答案】

（1）用量筒量取10.0mL30%的H2O2溶液放入烧杯中，再加入90mL水，搅拌均匀

（2）A　

（3）酸性越强，MnO2氧化性越强　MnO2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O　

（4）AD

☆★考点三：

化学反应原理探究

化学反应原理探究包括化学反应速率与化学平衡、电化学、元素周期律、氧化还原反应、电解溶液等基本理论。

在解题过程中必须以课本上的基本理论为依托，进行发散思维，开展相关的探究。

【例3】某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套实验方案进行实验探究，并记录了有关实验现象如下表。

实验操作

实验现象

1、用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞

（A）浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色

（B）产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色

（C）反应不十分强烈，产生的气体可以在空气中燃烧

（D）剧烈反应，产生可燃性气体

（E）生成白色胶状沉淀，进而沉淀消失

（F）生成淡黄色沉淀

2、向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水

3、钠与滴有酚酞试液的冷水反应

4、镁带与2mol·L－1的盐酸反应

5、铝条与2mol·L－1的盐酸反应

6、向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量

请你帮助该同学整理并完成实验报告

（1）实验目的：

_________________________________________________________。

（2）实验用品：

仪器：

①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。

药品：

钠、镁带、铝条、2mol·L－1的盐酸、新制的氯水、饱和的H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。

（3）请你写出上述的实验操作与对应的现象

1________、2________、3________、4________、5________、6________。

（用AF表示）

写出实验操作2、6的离子反应方程式

实验2_______________________________________________________________。

实验6_______________________________________________________________。

（4）实验结论：

_______________________________________________________。

【答案】

（1）探究同周期元素性质的递变规律

（2）试管　烧杯　酒精灯

（3）B　F　A　D　C　E　Cl2＋H2S===2HCl＋S↓Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O

（4）金属性：

Na＞Mg＞Al　非金属性：

Cl＞S

1．【2016年高考北京卷】（16分）

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

2mL

0.2mol·L−1Na2SO3溶液

饱和Ag2SO4溶液

Ⅰ.产生白色沉淀

0.2mol·L−1CuSO4

Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀

0.1mol·L−1Al2（SO4）3溶液

Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀

（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。

用离子方程式解释现象Ⅰ：

____________。

（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42−，含有Cu+、Cu2+和SO32−。

已知：

Cu+

Cu+Cu2+，Cu2+

CuI↓（白色）+I2。

①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是_____________。

②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2+和SO32−。

a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是____________。

b.证实沉淀中含有Cu+和SO32−的理由是___________。

（3）已知：

Al2（SO3）3在水溶液中不存在。

经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42−，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。

①推测沉淀中含有亚硫酸根和________。

②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：

i.被Al（OH）3所吸附；

ii.存在于铝的碱式盐中。

对假设ii设计了对比实验，证实了假设ii成立。

a.将对比实验方案补充完整。

步骤二：

_____________（按上图形式呈现）。

（4）根据实验，亚硫酸盐的性质有___________。

盐溶液间反应的多样性与__________有关。

【答案】

（1）2Ag＋+SO32—＝Ag2SO4↓。

（2）①加入稀硫酸后，有红色固体生成；②a.HCl和BaCl2溶液。

b.在I-的作用下，Cu2+转化为白色沉淀CuI，SO32-转化为SO42-。

（3）①Al3+、OH-。

②a、

，b、V1明显大于V2。

（4）还原性、水解溶液显碱性；两种盐溶液中阴阳离子的性质和反应条件。

【考点定位】本题主要是考查化学实验方案的分析、评价和设计等

【名师点晴】控制变量思想方法，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。

该题为实验探究题，装置图、流程图很简单，但探究过程较复杂，准确全面获取信息、通过控制变量思想进行逻辑分析是解题的关键，凭感觉做题，不容易准确获取题中信息。

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。

2．【2015浙江理综化学】（15分）某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。

实验

（一）碘含量的测定

取0.0100mol·Lˉ1的AgNO3标准溶液装入滴定管，取100.00mL海带浸取原液至滴定池，用电势滴定法测定碘含量。

测得的电动势（E）反映溶液中c（Iˉ）的变化，部分数据如下表：

V（AgNO3）/mL

15.00

19.00

19.80

19.98

20.00

20.02

21.00

23.00

25.00

E/mV

－225

－200

－150

－100

50.0

175

275

300

325

实验

（二）碘的制取

另制海带浸取原液，甲、乙两种实验方案如下：

已知：

3I2＋6NaOH＝5NaI＋NaIO3＋3H2O。

请回答：

（1）实验

（一）中的仪器名称：

仪器A，仪器B。

（2）①根据表中数据绘制滴定曲线：

②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为mL，计算得海带中碘的百分含量为%。

（3）①分液漏斗使用前须检漏，检漏方法为。

②步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是。

③下列有关步骤Y的说法，正确的是。

A．应控制NaOH溶液的浓度和体积

B．将碘转化成离子进入水层

C．主要是除去海带浸取原液中的有机杂质

D．NaOH溶液可以由乙醇代替

④实验

（二）中操作Z的名称是。

（4）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是。

【答案】

（1）坩埚500mL容量瓶

（2）①

②20.00mL0.635%（3）①向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水②液体分上下两层，下层呈紫红色③AB④过滤（4）主要由于碘易升华，会导致碘的损失

【考点定位】本题主要是考查定量实验、实验设计与评价、实验流程分析与应用，涉及仪器识别、仪器选择与使用、物质的分离与提纯实验操作等

【名师点晴】本题考查了学生对化学实验基本操作的掌握，对常见仪器或试剂的主要用途和使用方法的掌握情况。

考察了应用所学知识进行必要的分析、类推或计算一些具体的化学问题的能力。

高考化学试题中对考生设计简单实验能力的考查赋予较多的关注，其中就包括对定量实验的设计的考查，它要求学生能够通过题给实验情境中适当迁移，准确把化学实验基础知识和基本操作技能运用到某些类似的定量实验中去，解决一些原理和操作较简单的定量问题。

它充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想，在一定程度上考查了学生的创新思维能力。

“用正确的化学实验基本操作，完成规定的‘学生实验’的能力”也是《考试大纲》中对学生实验能力的基本要求。

现行高中教材中通过配制一定物质的量浓度的溶液、酸碱中和滴定等基本定量实验的完成，训练学生的基本操作技能，为学生将来参加社会实践或进一步学习打下必要的良好基础，这也是构成人才科学素质的重要组成部分。

高考中对定量实验涉及的计量仪器的考查主要包括托盘天平、量筒、容量瓶、滴定管、温度计和pH试纸等，从考查的要求看，主要是识记层次，考查学生对常见计量仪器的结构、用途、读数和使用方法的认识。

3．【2015福建理综化学】（15分）某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。

实验一制取氯酸钾和氯水

利用右图所示的实验装置进行实验。

（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。

该实验操作过程需要的玻璃仪器有______。

（2）若对调B和C装置的位置，_____（填“能”或“不能”）提高B中氯酸钾的产率。

实验二氯酸钾与碘化钾反应的探究

（3）在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。

该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下（实验在室温下进行）：

①系列a实验的实验目的是_______。

②设计1号试管实验的作用是___________。

③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为_________________。

实验三测定饱和氯水中氯元素的总量

（4）该小组设计的实验方案为：

使用右图装置，加热15.0ml饱和氯水试样，测定产生气体的体积。

此方案不可行的主要原因是_______。

（不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因）

（5）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案（不必描述操

作过程的细节）：

______

资料：

i.次氯酸会破坏酸碱指示剂；

ii.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。

【答案】（15分）

（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管（不填“胶头滴管”也可）；

（2）能；

（3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；

②硫酸浓度为0的对照实验；

③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O

（4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测算试样含氯总量（或其他合理答案）。

（5）量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量（或其他合理答案）。

【考点定位】考查化学仪器的的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写的知识。

【名师点睛】化学是一门实验性的学科，物质的制备、混合物的分离提纯、物质的含量的测定及实验时仪器的选择使用，实验方法的设计与评价的问题，都是化学实验必不可少的。

因此掌握一些基本化学基础和仪器的使用方法、实验技巧是非常必要的。

混合物分离方法有过滤、蒸馏、分液、蒸发、萃取、结晶等。

将溶质从溶液中分离出来，可以根据溶质在溶剂中的溶解性的不同进行。

对于溶解度受温度的影响变化较大的物质，采用冷却热饱和溶液的方法即结晶的方法分离；对于溶解度受温度的影响变化较小的物质，采用蒸发溶剂的方法得到。

然后使用过滤器，利用漏斗、玻璃棒、烧杯进行分离。

对于实验装置的评价，可以根据对反应的影响分析，如果对调，可以除去杂质，使更多的反应物变为生成物，就可以提高反应物的转化率和产物的产率，因此了解反应原理和物质的成分是评价的依据。

要根据电荷守恒、电子守恒及原子守恒进行有电子转移的离子方程式的书写，会对实验数据进行观察、分析、比较，找到他们的相同点和区别，从而得到设计各个实验及比较的目的。

在进行物质含有元素的含量测定时，从物质含有的成分、可能发生的反应及对元素含量测定可能会造成哪些影响判断分析，这样才可以得到正确的结论和评价。

本题较为全面的考查了考生的实验基本技能和实验知识的掌握。

4．【2015安徽理综化学】（14分）某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L-1的Ba（NO3）2溶液中，得到了BaSO4沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组突出了如下假设:

假设一：

溶液中的NO3-

假设二：

溶液中溶解的O2

（1）验证假设一

该小组涉及实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象

实验步骤

实验现象

结论

实验1：

在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体

假设一成立

实验2：

在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体

（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线入下图

实验1中溶液pH变小的原因是____;V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）_________。

（3）验证假设二

请设计实验验证假设二，写出实验步骤，预期现象和结论。

实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）

（4）若假设二成立，请预测：

在相同条件下，分别通入足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反映后两溶液的pH前者_______（填大于或小于）后者，理由是________

【答案】

（1）无明显现象、有白色沉淀生成

（2）SO2溶于水后生成H2SO3;

3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO;

（3）

实验步骤

实验现象

结论

实验1：

作为参考实验

假设二成立

实验3：

将纯净的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中

有白色沉淀生成

（4）小于，反应的离子方程式表明，足量的O2