专题35综合实验.docx
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专题35综合实验
题型集训35 探究型综合实验
两年高考真题演练
1.（2015·安徽理综，28）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，该小组提出了如下假设：
假设一：
溶液中的NO
假设二：
溶液中溶解的O2
（1）验证假设一
该小组设计实验验证了假设一，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pH随通入SO2体积的变化曲线如下图。
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。
（4）若假设二成立，请预测：
在相同条件下，分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反应后两溶液的pH前者________（填“大于”或“小于”）后者，理由是________________________________________________________________________。
2．[2015·广东理综，33（3）]设计实验，探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
限选试剂与仪器：
固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽（可控制温度）
（1）实验目的：
探究________对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
（2）设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中“V（溶液）”表示所配制溶液的体积）。
物理量
实验序号
V（溶液）/mL
……
1
100
……
2
100
……
（3）按实验序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为Y，则NH4Cl水解反应的平衡转化率为________（只列出算式，忽略水自身电离的影响）。
3．[2014·广东理综，33
（1）]H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。
某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。
限选试剂与仪器：
30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2（SO4）3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：
_____________________________________________________。
②设计实验方案：
在不同H2O2浓度下，测定________（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。
③设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。
④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。
物理量
实验序号
V[0.1mol·L－1
Fe2（SO4）3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
题型集训35 探究型综合实验
一年模拟试题精练1.（2015·北京40校能力测试）某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
利用如图装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。
（1）写出负极的电极反应：
_____________________________。
（2）某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：
假设1：
铁参与反应，被氧化生成Fe2＋；
假设2：
铁参与反应，被氧化生成Fe3＋；
假设3：
_______________________________________。
（3）为了探究假设1、2，他进行如下操作：
①取0.01mol/LFeCl3溶液2mL于试管中，加入过量铁粉；
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成蓝色沉淀；
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，未见蓝色沉淀生成；
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是_________________________。
2．（2015·岳阳质检）已知：
乙二酸（HOOC—COOH，可简写为H2C2O4），俗称草酸，157℃时开始分解。
（1）探究草酸的酸性
25℃H2C2O4 K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5；H2CO3 K1＝4.5×10－7 K2＝4.7×10－11
下列化学方程式可能正确的是________。
A．H2C2O4＋CO
===HCO
＋HC2O
B．HC2O
＋CO
===HCO
＋C2O
C．2C2O
＋CO2＋H2O===2HC2O
＋CO
D．H2C2O4＋CO
===C2O
＋H2O＋CO2↑
（2）探究草酸分解产物
实验中观察到B中CuSO4粉末变蓝，C中澄清石灰水变浑浊，D的作用是____________________，证明有CO气体生成的现象是________________________________________________________________________。
（3）探究催化剂对化学反应速率的影响
在甲、乙两支试管中各加入4mL0.01mol/LKMnO4酸性溶液和2mL0.1mol/LH2C2O4溶液，再向乙试管中加入一粒黄豆大的MnSO4固体，摇匀。
填写下表：
反应现象
实验结论
试管中发生反应
的离子方程式
3.（2015·合肥检测）
（1）实验室用Na2SO3粉末和70%浓硫酸制取干燥纯净的SO2气体，请选择下列合适的装置，并按气流方向填写接口连接顺序：
________→________→________→________→________→i。
实验中不采用98%浓硫酸的原因是____________________。
（2）为了探究SO2的性质，某研究性学习小组提出如下猜想并进行实验探究。
猜想1：
SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的漂白性
猜想2：
SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的还原性
1下面是对上述猜想进行的实验探究。
实验步骤
预期的现象和结论
步骤1：
将SO2气体通入酸性高锰酸钾溶液
现象：
____________
步骤2：
____________
现象：
____________；
结论：
____________
②SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色的原理用离子方程式表示为________________________________________________________________________。
参考答案
题型集训35 探究型综合实验
【两年高考真题演练】
1.解析
（1）实验1中，在没有O2的条件下，SO2与BaCl2溶液不反应，所以无沉淀产生；实验2中SO2被NO
氧化成SO
，进一步与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀；
（2）实验1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3电离出H＋（H2SO3HSO
＋H＋），使溶液显酸性，随SO2的不断通入，pH值减小；SO2通入Ba（NO3）2溶液中，发生反应：
3SO2＋2NO
＋2H2O===3SO
＋2NO＋4H＋生成强酸，则通V1体积的SO2时，实验2中溶液pH小于实验1。
（3）通过对比假设一的验证过程，可设计如下实验步骤：
实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：
实验1：
作为参照实验
实验3：
将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立
（4）2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO
；3H2SO3＋2NO
===2NO↑＋4H＋＋H2O＋3SO
，由此可知氧化相同的亚硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化产生的H＋浓度大。
答案
（1）无明显现象 有白色沉淀
（2）SO2溶于水后生成H2SO3
3SO2＋2NO
＋2H2O===3SO
＋2NO＋4H＋（或3H2SO3＋2NO
===2NO↑＋3SO
＋4H＋＋H2O）
（3）
实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：
实验1：
作为参照实验
实验3：
将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立
（4）小于 反应的离子方程式表明，足量的O2和NO
分别氧化相同量的H2SO3，生成H＋的物质的量前者多于后者
（本题部分小题属于开放性试题，合理答案均给分）
2.解析
（1）根据所给的仪器：
100mL容量瓶是配制一定物质的量浓度的NH4Cl溶液，pH计用来测量溶液的pH，从而判断NH4Cl的水解程度，温度计用来测定恒温水浴槽（可控制温度）的温度，因此此实验的目的是探究温度对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
（2）实验时，只需改变温度这一变量，控制其他量相同，故所配制NH4Cl溶液的浓度应相同，用天平准确称取两份均为mgNH4Cl固体分别放置于烧杯中溶解，然后利用100mL容量瓶准确配制一定浓度的NH4Cl溶液，将所配制的两份NH4Cl溶液放置于不同温度的恒温水浴槽中一段时间后，用pH计测两份NH4Cl溶液的pH，并填写在相应的表格中，表格见答案所示。
（3）按实验序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为Y，n（NH4Cl）＝
mol，则水解的n（NH4Cl）＝n（H＋）＝c（H＋）·V＝10－Ymol·L－1×0.1L＝0.1×10－Ymol，NH
水解反应的平衡转化率为：
＝
。
答案
（1）温度
（2）
物理量
实验序号
V（溶液）
/mL
NH4Cl
质量（g）
pH
温度（℃）
……
1
100
m
Y
T1
……
2
100
m
Z
T2
……
（3）
3.解析 ①过氧化氢在Fe3＋催化下分解成水和O2，根据O元素的化合价变化，可得：
；②在不同H2O2浓度下，需测定相同时间内，产生氧气的体积的多少，或生成相同体积氧气所需时间的多少。
③可用如图所示装置测定。
④根据“控制变量法”的要求，两个对比实验应使反应混合物中Fe2（SO4）3的浓度相同，H2O2的浓度不同。
答案
②生成相同体积的氧气所需的时间（或相同时间内，生成氧气的体积）
③
④
V（H2O2）/mL
V（H2O）/mL
V（O2）mL
t/s
1
B
2b
e
d
2
2b
b
e
f
或
V（H2O2）/mL
V（H2O）/mL
t/s
V（O2）mL
1
b
2b
e
d
2
2b
b
e
f
【一年模拟试题精练】
1.解析
（1）Zn的金属性强于Fe，Zn为负极，发生氧化反应，不断溶解：
Zn－2e－===Zn2＋。
（2）注意铁可能参与反应，只要对产物作出假设。
铁被氧化的常见价态为＋2、＋3价，假设3为铁参与反应，被氧化生成Fe2＋、Fe3＋。
（3）由②可知Fe2＋与K3[Fe（CN）6]生成蓝色沉淀，由③可知正极附近无Fe2＋生成，由④可知正极附近无Fe3＋生成。
答案
（1）Zn－2e－===Zn2＋
（2）铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋
（3）正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋
2.解析
（1）由电离平衡常数可知酸性的关系为：
H2C2O4>HC2O
>H2CO3>HCO
，A项中，HC2O
与HCO
不能大量共存，要反应生成C2O
和H2CO3，A项错误，B、D项正确；C项，因为H2CO3酸性弱于HC2O
，由溶液中的复分解反应，较强酸制较弱酸，可知不能发生。
（2）C中澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，氢氧化钠溶液可吸收CO2。
若有CO，则CO还原CuO生成Cu和CO2，F中有红色固体生成，同时G中澄清石灰水变浑浊。
（3）MnO
被H2C2O4还原为Mn2＋，紫红色褪去，由于乙中加入MnSO4，Mn2＋起催化作用，褪色速率快，反应中转移电子数为5e－。
H2C2O4被氧化为CO2，H2C2O4―→2CO2，转移电子数为2e－：
5H2C2O4＋2MnO
―→2Mn2＋＋10CO2↑，溶液呈酸性，利用H＋平衡电荷，原子守恒补H2O配平。
答案
（1）BD
（2）吸收CO2气体 F中黑色粉末变成光亮的红色，G中澄清石灰水变浑浊
（3）两支试管中紫色KMnO4溶液均褪色，乙试管中溶液褪色较快
MnSO4（Mn2＋）是此反应的催化剂，加入催化剂可以使化学反应速率加快
2MnO
＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O
3.解析
（1）因为Na2SO3与70%浓硫酸反应不需要加热，故选A装置而不选B装置，通过浓硫酸进行干燥，然后用排空气法收集气体，故连接顺序为a→g→h→f→e→i；实验中不采用98%浓硫酸的原因是该反应是离子反应而不是氧化还原反应，硫酸浓度太高反而会导致反应速率变慢。
（2）①若猜想1正确，褪色后的溶液加热后会恢复紫色；若猜想2正确，则加热后不会恢复紫色。
②SO2被氧化为SO
，而MnO
被还原为Mn2＋，则离子方程式为5SO2＋2MnO
＋2H2O===5SO
＋2Mn2＋＋4H＋。
答案
（1）a g h f e 硫酸浓度太高会导致反应速率变慢
（2）①
实验步骤
预期的现象和结论
酸性高锰酸钾溶液褪色
将褪色后的
溶液加热
溶液颜色不恢复 说明SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色不是因为SO2的漂白性，而是还原性
②5SO2＋2MnO
＋2H2O===5SO
＋2Mn2＋＋4H＋
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