版高考化学一轮复习 专题12 实验化学加试第三单元 化学实验原理的探究及反应条件的控制学案 苏教版.docx
《版高考化学一轮复习 专题12 实验化学加试第三单元 化学实验原理的探究及反应条件的控制学案 苏教版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版高考化学一轮复习 专题12 实验化学加试第三单元 化学实验原理的探究及反应条件的控制学案 苏教版.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
版高考化学一轮复习专题12实验化学加试第三单元化学实验原理的探究及反应条件的控制学案苏教版
第三单元化学实验原理的探究及反应条件的控制
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
（1）硫代硫酸钠和强酸反应的原理及实验现象
（2）浓度、温度对硫代硫酸钠与酸反应速率的影响
b
c
2.催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
（1）不同的催化剂对同一反应的催化效果
（2）变量控制在实验研究中的应用
c
c
3.反应条件对化学平衡的影响
（1）氯化钴溶液的变色原理
（2）浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响
（3）不同条件下（酸、碱性）乙酸乙酯水解的速率和程度
b
b
b
考点一 “原理探究”型实验方案的设计
控制变量法：
物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，有利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。
常涉及的题型有：
（1）外因（浓度、温度、压强等）对化学反应速率、化学平衡的影响；
（2）物质性质的递变规律。
1.变量探究实验题的解题策略
解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。
注意：
选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
思路总结
2.规律探究实验题的解题策略
物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。
研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应（如置换反应）规律，物质的酸（碱）性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。
解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：
（1）同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。
（2）物质的酸（碱）性强弱的判断。
（3）钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。
可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。
1.碘在科研与生活中有重要应用。
某兴趣小组用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20
mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：
S2O
＋2I－===2SO
＋I2（慢）
I2＋2S2O
===2I－＋S4O
（快）
（1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。
为确保能观察到蓝色，S2O
与S2O
初始的物质的量需满足的关系为n（S2O
）∶n（S2O
）________________。
（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
实验
序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
表中Vx＝______________mL，理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
（3）已知某条件下，浓度c（S2O
）～反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O
）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）。
答案
（1）Na2S2O3 <2
（2）2.0 保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他物质的浓度不变
（3）
解析
（1）淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3消耗尽。
由题给离子反应可得关系式：
S2O
～I2～2S2O
，则有n（S2O
）∶n（S2O
）<2∶1时，能观察到蓝色。
（2）实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等（即为20.0mL），从而可知Vx＝2.0。
（3）降低温度时，化学反应速率减慢，c（S2O
）变化减慢；加入催化剂时，化学反应速率加快，c（S2O
）变化加快；c（S2O
）～t的变化曲线如图所示。
2.已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐。
Ⅰ.甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。
方案一：
取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。
方案二：
取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。
请你对两方案作出评价：
方案一：
________（填“合理”或“不合理”），理由是_________________________
________________________________________________________________________。
方案二：
________（填“合理”或“不合理”），理由是_________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0mol·L－1Na2SO3溶液的实际浓度。
（1）分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？
________（填字母）。
a.浓硝酸 b.65%硫酸 c.浓盐酸
（2）实验前后测得C装置增重3.2g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为________________。
（3）该实验装置还存在一个明显的缺陷是______________________________________
________________________________________________________________________。
答案 Ⅰ.不合理 亚硫酸钠部分变质时加入稀盐酸也会产生气泡 不合理 亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀
Ⅱ.
（1）b
（2）0.83mol·L－1
（3）缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置（或其他合理答案）
解析 Ⅰ.加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na2SO3可能没有变质，也可能有部分变质。
亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。
Ⅱ.制备二氧化硫气体选用硫酸。
C装置增重3.2g，产生的n（SO2）＝0.05mol，所以n（Na2SO3）＝0.05mol，c（Na2SO3）＝0.05mol÷0.06L≈0.83mol·L－1。
该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。
3.（2014·广东理综，33）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。
（1）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－1Fe2（SO4）3]/mL
……
1
a
……
2
A
……
（2）利用下图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连接的A、B瓶中已充有NO2气体）进行实验。
可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的________（填“深”或“浅”），其原因是
________________________________________________________________________。
答案
（1）①
（答案合理即可）
②生成相同体积的氧气所需要的时间（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
c
e
d
2
c
b
e
f
或
V（H2O2）/mL
V（H2O）/mL
t/s
V（O2）/mL
1
b
c
e
d
2
c
b
e
f
（2）深 双氧水分解放热，使B瓶的温度升高，2NO2（g）N2O4（g）平衡向左移动，NO2浓度增大，气体颜色加深
解析
（1）①分析化合价并应用化合价变化规律解决问题。
双氧水中氧元素的化合价为－1价，发生分解反应生成氧气，氧气中氧元素的化合价为0价，水中氧元素的化合价为－2价，所以是自身的氧化还原反应，用双线桥法表示其电子转移的方向和数目：
。
②做实验题时，首先要明确实验原理。
该实验是探究双氧水的分解速率，所以应测定不同浓度双氧水分解时产生氧气的速率，即可以测定相同时间内生成氧气的体积。
③根据题目给出的限选仪器可以选用导管、水槽、量筒组成气体收集装置。
④探究时一定要注意变量的控制，即只改变一个变量，才能说明该变量对反应的影响。
表格中给出了硫酸铁的量，且体积均相等。
而探究的是不同浓度的双氧水分解的速率，所以必须要有不同浓度的双氧水，但题给试剂中只有30%的双氧水，因此还需要蒸馏水，要保证硫酸铁的浓度相同，必须保证两组实验中双氧水和蒸馏水的总体积相同，且两组实验中双氧水和蒸馏水的体积不同两个条件。
同时还要记录两组实验中收集相同体积氧气所需时间或相同时间内收集氧气的体积大小。
（2）通过分析能量变化图像的起点和终点可判断该反应是吸热反应还是放热反应，通过分析温度对平衡移动的影响，可以判断平衡移动的方向和结果。
由本小题给出的能量变化图像可知，双氧水的分解和二氧化氮生成四氧化二氮的反应都属于放热反应，由此可知（c）装置中右边烧杯的温度应高于左边烧杯的温度，温度升高，使平衡2NO2（g）N2O4（g）向左移动，所以B瓶中二氧化氮浓度增大，气体颜色加深。
4.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
Ⅰ.用砂纸打磨后的镁条与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞
Ⅱ.向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
Ⅲ.钠与滴有酚酞溶液的冷水反应
Ⅳ.镁条与2mol·L－1的盐酸反应
Ⅴ.铝条与2mol·L－1的盐酸反应
Ⅵ.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量
A.浮于水面，熔成一个小球，在水面上不定向移动，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
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、镁条、铝条、2mol·L－1的盐酸、新制的氯水、新制的饱和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：
Ⅰ________、Ⅱ________、Ⅲ________、Ⅳ________、Ⅴ________、Ⅵ________。
（用A～F表示）
写出实验操作Ⅱ、Ⅵ的离子反应方程式：
实验Ⅱ________________________________________________________________________；
实验Ⅵ________________________________________________________________________。
（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＋＋3OH－===Al（OH）3↓、Al（OH）3＋OH－===AlO
＋2H2O
（4）金属性：
Na＞Mg＞Al，非金属性：
Cl＞S
解析 本题通过实验探究同周期元素性质的递变规律。
在元素周期表中，从左至右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，金属单质与H2O（或酸）反应，置换出H2越来越难，最高价氧化物对应水化物碱性减弱酸性增强；非金属单质与H2化合越来越易，右边的非金属单质可从化合物中置换出左边的非金属单质，如Cl2＋H2S===2HCl＋S↓。
考点二 “猜想判断”型实验方案的设计
猜想型实验题的思维流程
1.漂白粉是生产生活中常用的消毒剂和杀菌剂。
实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该样品中可能存在的其他固体物质。
（1）提出合理假设。
假设1：
该漂白粉未变质，只含有________；
假设2：
该漂白粉全部变质，只含有________；
假设3：
该漂白粉部分变质，既含有__________，又含__________。
（2）设计实验方案，进行实验。
请写出实验步骤、预期现象和结论。
限选用的仪器和药品：
试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1mol·L－1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。
（提示：
不必检验Ca2＋和Cl－）
实验步骤
预期现象和结论
①
取少量上述漂白粉于试管中，____________
②
答案
（1）Ca（ClO）2 CaCO3 Ca（ClO）2 CaCO3
（2）
①
加入适量1mol·L－1盐酸溶解后，再将产生的气体通入澄清石灰水中
若澄清石灰水未变浑浊，则假设1成立；
若澄清石灰水变浑浊，则假设2或假设3成立
②
向步骤①反应后的试管中滴入1～2滴品红溶液，振荡（或另外取样操作）
若品红溶液褪色，则假设3成立；
若品红溶液不褪色，则假设2成立
2.工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏（主要成分为PbSO4）发生反应：
PbSO4（s）＋CO
（aq）PbCO3（s）＋SO
（aq）。
某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。
（1）上述反应的平衡常数表达式：
K＝________。
（2）室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在________溶液中PbSO4转化率较大，理由是______________
________________________________________________________________________。
（3）查阅文献：
上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb（OH）2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。
该课题组对固体产物（不考虑PbSO4）的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：
全部为PbCO3；
假设二：
________________________________________________________________________；
假设三：
________________________________________________________________________。
（4）为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。
①定性研究：
请你完成下表中内容。
实验步骤（不要求写出具体操作过程）
预期的实验现象和结论
取一定量样品充分干燥
②定量研究：
取26.7mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。
某同学由图中信息得出结论：
假设一不成立。
你是否同意该同学的结论，并简述理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（2）Na2CO3 Na2CO3溶液中的c（CO
）大
（3）全部为2PbCO3·Pb（OH）2 为PbCO3和2PbCO3·Pb（OH）2的混合物
（4）①
实验步骤（不要求写出具体操作过程）
预期的实验现象和结论
充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管
若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；
若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立
②同意，若全部为PbCO3时，26.7mg完全分解后最终固体质量应为22.3mg（或：
不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的）（本题属于开放性试题，合理答案均可）
解析
（1）根据PbSO4（s）＋CO
（aq）PbCO3（s）＋SO
（aq）知，化学平衡常数表达式为K＝
。
（2）Na2CO3溶液中c（CO
）较大，根据平衡移动原理，可知Na2CO3溶液中PbSO4转化率较大。
（3）根据题中信息，提出另外两种假设。
假设二：
全部为碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb（OH）2]；假设三：
为PbCO3和2PbCO3·Pb（OH）2的混合物。
（4）①因为PbCO3受热分解不产生水，而2PbCO3·Pb（OH）2受热分解产生水，所以可利用此不同设计实验方案。
②因为PbCO3
PbO＋CO2↑，所以可以利用固体加热前后质量的改变量来确定结论。
3.（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·L－1BaCl2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·L－1Ba（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。
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____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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
，由此可知氧化相同物质的量的亚硫酸，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，答案合理即可）
1.纳米CdSe（硒化镉）可用作光学材料。
在一定条件下，由Na2SO3和Se（硒，与S为同族元素）反应生成Na2SeSO3（硒代硫酸钠）；再由CdCl2形成的配合物与Na2SeSO3反应制得CdSe纳米颗粒。
流程图如下：
注：
①CdCl2能与配位剂L形成配合物[Cd（L）n]Cl2
[Cd（L）n]Cl2===[Cd（L）n]2＋＋2Cl－；
[Cd（L）n]2＋Cd2＋＋nL。
②纳米颗粒通常指平均粒径为1～100nm的粒子。
请回答：
（1）图1加热回流
升级会员 