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高三化学第二轮：
（重难点专题）实验探究10例
新课程改革在学习方法上将探究学习和自主学习作为学习的主要形式，在试题中出现对学生学习能力、探究能力（创新能力）评价的探究实验题成为近两年高考中的亮点。
探究实验题的特点
试题创设的情景、设问比较新颖，但又贴近学习与日常生活，趣味性较浓。
选择的情景往往紧扣课本。
一般设计成实验报告的形式。
探究实验题的结构特点一般是：
⑴探究的课题（目的）。
⑵提供的信息，必须的材料，或限制条件。
⑶探究的过程，包括：
假设或猜想、探究方案、实验报告及一系列的探究问题等。
⑷结论及分析。
探究实验题的解法
发现问题（猜想或假设）→解决问题（设计实验、实验验证、得出结论）。
探究实验题的分类
⑴探究物质的性质。
⑵探究化学反应机理（或条件、现象等）。
⑶探究物质的组成、测量物质的含量。
⑷探究化学实验中的反常现象。
⑸探究对经典问题的质疑。
⑹探究化学规律。
探究实验题的实例
⑴探究物质的性质
[例1]（08年广东，第21题，12分）
某种催化剂为铁的氧化物。
化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：
将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。
一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。
⑴请指出该结论是否合理并说明理由 。
⑵请完成对铁元素价态的探究：
限选实验仪器与试剂：
烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹、3mol·L－1H2SO4/3％H2O2、6mol·L－1HNO3/0.01mol·L－1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1mol·L－1KI、20％KSCN、蒸馏水。
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的实验方案，进行实验。
请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作
预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
步骤3：
[例2]（09年汕头一模，第20题，11分）
硫代硫酸钠（Na2S2O3）可看成是一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子而形成。
某校化学研究性学习小组运用类比学习的思想，通过实验探究Na2S2O3的化学性质。
请填写以下空白:
【提出问题】Na2S2O3是否与Na2SO4相似具备下列性质呢？
猜想①：
。
猜想②：
溶液呈中性，且不与酸反应。
猜想③：
无还原性，不能被氧化剂氧化。
【实验探究】基于上述猜想②、③，设计实验方案。
请填写下列表格中的
（1）
（2）（3）。
实验操作
实验现象
或预期实验现象
现象解释
（用离子方程式表示）
猜想②
（1）
溶液pH＝8
———
向pH=2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液
（2）
S2O32—+2H＋=S↓+SO2↑+H2O
猜想③
向新制氯水（pH<2）中滴加少量Na2S2O3溶液
氯水颜色变浅
（3）
【实验结论】Na2S2O3能与酸反应，具有还原性，与Na2SO4的化学性质不相似。
【问题讨论】
⑴甲同学向探究“猜想③”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化。
你认为该方案是否正确并说明理由
。
⑵请重新设计一个实验方案，证明Na2S2O3被氯水氧化。
该实验方案是
。
⑵探究化学反应机理（或条件、现象等）
[例3]（09年韶关一模，第21题，14分）
某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应，从不同角度设计了如下实验方案，并进行实验。
方案一：
先用pH试纸测定NaOH溶液的pH，再滴加盐酸，并不断振荡溶液，同时测定混合溶液的pH，如果测得的pH逐渐变小且小于7，则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
⑴用pH试纸测定溶液的pH时，正确的操作是：
。
⑵简述强调“测得的pH小于7”的理由：
。
方案二：
先在NaOH溶液中滴加几滴酚酞溶液，溶液显红色，然后再滴加盐酸，可观察到红色逐渐消失，则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
该组同学在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液时，发现了一个意外现象：
氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液，溶液变成了红色，过了一会儿红色就消失了。
该小组对这种意外现象的原因作了如下猜想：
①可能是酚酞溶液与空气中的氧气反应，使红色消失；
②可能是氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应，使红色消失。
⑴为验证猜想①，该组同学将配制的氢氧化钠溶液加热，并在液面上方滴一些植物油，然后在冷却后的溶液中滴入酚酞溶液。
实验中“加热”和“滴入植物油”目的是。
实验结果表明酚酞溶液红色消失与空气中的氧气无关。
⑵为验证猜想②，该组同学做了如下实验：
取了一定量的Na2CO3溶液，在其中滴入酚酞溶液，发现溶液也呈现红色。
请用离子方程式解释这一现象产生的原因：
。
由此说明酚酞溶液红色消失与空气中的二氧化碳无关。
⑶该小组同学通过查阅资料得知：
当氢氧化钠溶液浓度大于2mol/L时，就会出现上述意外现象。
请设计实验证明该方案中取用的NaOH溶液浓度过大：
。
方案三：
化学反应中通常伴随有能量的变化，可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。
如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化，则证明发生了化学反应。
该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10mL混合，用温度计测定室温下混合前后温度的变化，并记录了每次混合前后温度的升高值
编号
盐酸
NaOH溶液
△t/℃
1
3.65﹪
2.00﹪
3.5
2
3.65﹪
4.00﹪
x
3
7.30﹪
8.00﹪
14
△t（如下表）。
⑴表中x=。
⑵某同学在没使用温度计的情况下，通过右图所示装置完成了实验。
则该同学根据
（填实验现象）判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应。
[例4]（09年肇庆高三第一学期末，第20题，12分）
同学们利用右下图装置探究SO2与Na2O2的反应。
⑴同学们认为该反应类似CO2与Na2O2的反应有氧气生成，当通入气体后，如果把带火星的木条伸到导管口，预期现象为带火星的木条复燃。
可是，当他们把带火星的木条伸到导管口后，木条并没有复燃，你分析其原因是，改进的方法是。
⑵反应完毕后，硬质玻璃管中的固体变为白色。
大家认为固体成分有多种可能：
假设Ⅰ：
全部为Na2SO3；假设Ⅱ：
为Na2SO3和Na2O2的混合物；
假设Ⅲ：
；假设Ⅳ：
为Na2SO3和Na2SO4的混合物；
假设Ⅴ：
为Na2O2和Na2SO4的混合物。
假设Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的共同理由是。
⑶现有下列实验用品：
几支试管、带胶塞的导管（单孔）、滴管、药匙、品红溶液、蒸馏水、Ba（NO3）2溶液、BaCl2溶液、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸，请你从中选出合适的用品对“假设Ⅳ”进行验证，完成下表（可以不填满）：
实验步骤编号
实验操作
预期现象和结论
①
，用药匙取少量白色固体于试管中。
②
向①的试管中加入，塞紧带导管的胶塞，并将导管。
③
④
⑶探究物质的组成、测量物质的含量
[例5]（09年天河区二模，第21题，9分）
某溶液中可能含有SO32－、SO42－、HCO3－三种离子中的两种或三种。
为探究其组成，小明取出两份相同的样品溶液于试管中，向一份中加入过量的盐酸，产生无色气泡；向另一份中滴加过量的氯化钡溶液，产生白色沉淀。
请设计合理实验，在小明实验的基础上做进一步的实验，对小明的实验给出结论。
仅限选择的仪器、用品和试剂：
烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、量筒、集气瓶、铁架台、漏斗、滤纸、酒精灯、带单孔胶塞的导管；lmol/L硫酸；2mol/L盐酸；2mol/L硝酸、；lmol/L氯化钡、澄清石灰水、品红溶液、蒸馏水。
完成下列探究过程：
⑴提出假设：
假设l：
溶液中存在SO32－、SO42－假设2:
假设3:
假设4：
溶液中存在SO32－、SO42－、HCO3－
⑵基于假设4,设计出实验方案，将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中。
[提示]
I、在答题卡上按照下表的方式作答，注意前后内容的对应。
Ⅱ、注意文字简洁，超出答题卡空间视为无效。
III、可不填满，也可增加步骤。
步骤编号
实验操作
预期现象和结论
①
②
③
……
……
……
[例6]（09年惠州调研，第21题，12分）
某研究性学习小组的同学拟分析某市空气的质量情况，测定该市空气中SO2的含量并制定下列研究方案：
Ⅰ．资料表明，SO2具有较强的还原性，能与酸性KMnO4溶液（紫色，其还原产物Mn2＋在水溶液中接近无色）发生反应：
5SO2＋2MnO4－＋2H2O＝5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋。
Ⅱ．设计实验方案：
方案一：
利用SO2使品红溶液褪色作定性分析，其原理为；
方案二：
利用SO2的还原性，使SO2和已知浓度及体积的酸性KMnO4溶液反应进行定量分析。
Ⅲ．选择分析地点：
某工业区、某公园、某居民小区、某商业区、某交通枢纽。
Ⅳ．选择分析时间：
晴天、风速较小时；晴天、风速较大时；雨前；雨后。
Ⅴ．对测定的结果进行初步分析并向相关单位提出建议。
请你参与该研究性学习小组的活动并发表你的见解：
⑴该小组的同学拟用下列装置通过方案二定量分析空气中SO2的含量：
①通入空气前应进行的实验操作是；
②当看到实验的现象为时，应停止通空气；
③实验过程中需测量并记录的数据：
。
⑵下图是该小组同学根据实验测得的县城不同地区空气中SO2含量：
①工厂区、交通枢纽SO2含量明显高于其他地区的原因是；
②请你向当地有关部门提出一条减少厂区SO2排放的建议；
⑶下表是该小组同学测得的不同天气情况下的县城空气中SO2的平均含量。
请你分析雨后或风速较大时SO2平均含量较低的原因：
①：
；②：
。
天气情况
平均风速（m/s）
空气中SO2的平均含量（mg/L）
雨前
2.0
0．03
雨后
2.2
0．01
晴
23
0．015
晴
0.9
0．03
⑷探究化学实验中的反常现象
[例7]
某学生在学习中发现把酚酞滴入碱溶液中出现了这样三种情况：
⑴红色很快（半分钟内）消失；⑵红色过一段时间后消失；⑶红色永不消失。
为了进一步研究此实验“反常”的原因，该学生为主的研究性学习小组进行了下列实验：
将2.0mol/L、1.0mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L、0.1mol/L、0.01mol/L等六种NaOH溶液各5ml于6个试管中，分别滴入1～2滴酚酞试液，实验结果于下表：
时间NaOH
（min）
颜色变化
（目测）
2．0
mol/L
1.0
mol/L
0.5
mol/L
0.25
mol/L
0.1
mol/L
0.01
mol/L
明显变色
立即
0．5
3
6
18
颜色不变
褪成无色
1
2．5
6
18
颜色不变
颜色不变
分析实验数据回答下列问题：
⑴实验证明，，生成的红色酚酞才是稳定的。
⑵取5ml0.01mol/L的NaOH-酚酞红色溶液，滴加1～2滴试剂H2O2，溶液红色很快消失。
在该溶液中滴入稀NaOH溶液，不再出现红色，表明.
⑶取少量已褪成无色的NaOH-酚酞溶液，逐滴滴加稀盐酸观察，溶液会重新出现红色；
当盐酸过量时，红色又会消失。
说明：
.
⑷从上面实验现象与分析，我们可以进行如下猜测：
酚酞是一种弱有机酸，在水溶液中存在着一个平衡体系：
当溶液碱性增强，平衡，酚酞；当溶液碱性更强时,平衡，酚酞便。
⑸探究对经典问题的质疑
[例8]（09中山2月四校联考，第20题，8分）
根据下表序
（1）提供的探究样例，设计实验探究方案（要求方案尽可能简单）
序号
探究问题的两种不同猜想
设计实验探究方案
⑴
向品红溶液中通入一种常见气体后，品红溶液褪色。
甲：
通入的是氯气。
乙：
通入的是二氧化硫。
实验设计：
将褪色后的溶液加热，若红色再现，则通入的是二氧化硫，乙正确；若不再变红，则通入的气体是氯气，甲正确。
⑵
在含有酚酞的氢氧化钠溶液中，滴加新制氯水，边滴边振荡，直到红色刚好褪去。
甲：
氯水中的HCl、HClO中和NaOH所致。
乙：
氯水中的HClO具有强氧化性，使红色酚酞溶液褪色。
实验设计：
。
⑶
加热稀氨水，溶液中的c（OH一）的变化。
甲：
c（OH一）将增大。
升高温度有利于电离平衡移动，使氨水中c（OH一）增大。
乙：
c（OH一）将减小。
受热时温度升高氨气逸出，使c（OH一）减小。
实验设计：
。
⑷
在少量Mg（OH）2悬浊液中，滴加适量饱和NH4Cl溶液，固体溶解。
甲：
NH4Cl水解产生的H+与Mg（OH）2电离出来的OH一发生中和反应而使Mg（OH）2溶解。
乙：
NH4Cl电离出的NH4+与Mg（OH）2电离出的OH一结合成弱电解质NH3·H2O，使Mg（OH）2的溶解平衡向右移动，使Mg（OH）2溶解。
实验设计：
（提示：
选择合适试剂加入到Mg（OH）2悬浊液中）
。
⑹探究化学规律
[例9]（09年天河区二模，第20题，12分）
某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案经老师批准后进行试验，实验现象记录如下表（实验方案4、5盐酸浓度因记录表中数据模糊，分别用a、b表示）：
实验方案
实验现象
1．用砂纸打磨后的镁条与沸水反应，再向反应液中滴加酚酞
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．镁条与amol/L的盐酸反应
5．铝条与bmol/L的盐酸反应
6．向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
．浮于水面，熔成小球，四处游动，逐渐缩小，溶液变红色
I
．放出无色气体，气体可燃，溶液变浅红色
．反应不十分强烈，产生的气体可燃
．剧烈反应，产生的气体可燃
．生成白色絮状沉淀，继而沉淀消失
．生成淡黄色沉淀
请根据记录回答下列问题：
⑴该同学的实验目的为；
⑵请比较a、b的大小关系（选择“大于”、“小于”、“等于”、“任意关系”填空）：
ab
⑶完成实验方案3除需要烧杯、小刀、玻璃片、胶头滴管等外，还必须用到的一种仪器名称是；
⑷请根据记录表填写实验现象序号对应的实验方案编号：
I
；
⑸请分别写出下列实验方案中各现象对应的离子方程式：
实验方案2：
实验方案6：
⑹该实验结论是。
[例10]（09年肇庆高三第一学期末，第21题，11分）
同学们为了探究镁条与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率（观察镁条消失的时间）的影响，他们准备了以下化学用品：
0.20mol/L与0.40mol/L的HCl溶液、0.2mol/L与0.40mol/L的CH3COOH溶液、4条镁条（形状、大小、质量相同）、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298K和308K。
⑴该实验缺少的仪器是。
⑵酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以下面实验设计表：
实验
编号
温度（K）
盐酸浓度
（mol·L-1）
醋酸浓度（mol·L-1）
实验目的
①
298
0.20
a.实验①和②是探究对镁与盐酸反应速率的影响；
b.实验①和③是探究对镁与盐酸反应速率的影响；
c.实验①和④是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别。
②
308
0.20
③
298
0.40
④
0.20
⑶（4分）预测：
相同温度、相同浓度时，刚开始时两者产气的速率盐酸醋酸（“填：
=、>、<”），镁条最先消失的是；如果镁条足量时，选pH相同、等体积的盐酸和醋酸，产气最多的是。
⑷若⑵中实验①镁条消失的时间是20s，则镁条剩余质量与时间关系图如右图。
假设：
该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍；温度相同时，醋酸是相同浓度盐酸平均速度的1/2，请你在此图中大致画出“实验②”（用实线）、“实验④中醋酸实验”（用虚线）的镁条质量与时间关系曲线。
1、[答案]
⑴该结论不正确。
稀HNO3有强氧化性，若该铁的价态为+2价，则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变血红色。
⑵①假设1：
催化剂中铁元素的价态为+3价。
假设2：
催化剂中铁元素的价态为+2价。
假设3：
催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价。
③
实验操作
预期现象与结论
步骤1：
将适量稀H2SO4加入少许样品于试管中，加热溶解；
溶液呈黄绿色，说明溶液中含Fe2+或Fe3+。
步骤2：
取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液。
若KMnO4溶液的紫红色褪去为无色溶液，则说明催化剂中铁元素的价态含+2价；若不褪色，则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价。
步骤3：
另取少量溶液，滴加KSCN溶液。
若溶液变为血红色，则说明催化剂中铁元素的价态含+3价；若溶液无明显变化，则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价。
2、[答案]（11分）
【提出问题】与BaCl2溶液反应有沉淀生成（1分）
【实验探究】⑴用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，点滴到pH试纸的中央，将试纸呈现的颜色与标准比色卡对照（2分）
⑵有淡黄色沉淀和无色刺激性气味气体产生（2分）
⑶S2O32—+4Cl2+5H2O＝2SO42—+8Cl—+10H＋（2分）
【问题讨论】⑴不正确，因氯水过量，氯水中同样含有Cl－（2分）
⑵取少量反应后的溶液，向其中滴入氯化钡溶液，若观察到有白色沉淀产生，则说明Na2S2O3能被氯水氧化（2分）
3、[答案]（14分）
方案一：
⑴在白瓷板（表面皿）或玻璃片上放一小片pH试纸，将被测液滴到试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡比较；⑵排除因盐酸的加入，稀释氢氧化钠溶液而引起pH减小
方案二：
⑴赶走溶液中少量氧气，隔绝氧气（空气）⑵CO32－+H2O HCO3－+OH－
⑶做对比实验，取上述NaOH溶液稀释，加入酚酞溶液出现红色且不褪去
方案三：
⑴7⑵U形管中左边液面下降（每空2分）
4、[答案]（12分）
⑴（3分）通入的SO2量太大，产生的氧气太少（1分，类似意思均给分）；将右边导出气体的导管通入装有烧碱（或强碱）溶液的试管中（或通过装烧碱溶液的洗气瓶，1分），再用带火星的木条伸入试管口（或洗气瓶导管末端，1分）⑵（3分）全部为Na2SO4（1分）；Na2O2和新产生的O2有强氧化性（1分），能将Na2SO3氧化为Na2SO4（1分）；⑶（6分）
实验步骤编号
实验操作
预期现象和结论
①
待硬质玻管冷却到室温后（1分）
②
过量的稀盐酸（1分）通入装少量品红溶液的试管（1分）
若品红褪色则固体中含有Na2SO3（1分）
③
取②充分反应后的溶液滴入适量BaCl2溶液（1分）
若有白色沉淀生成则固体中含有Na2SO4（1分）
（方法有多种，合理均给分。
但如果加入稀硝酸、或硝酸钡则可能将SO32-氧化为SO42-，这时检验就不准确了，则从此步骤起后面步骤均不给分。
讲评时：
要学生设计验证其它假设实验方案）
5、[答案]（9分）⑴假设2：
溶液中存在SO32—和HCO3—（1分）；
假设3、溶液中存在HCO3—和SO42—（2和3顺序不限。
）（1分）；⑵（7分）
步骤编号
实验操作
预期现象和结论
①
用胶头滴管取少量溶液加入试管A中，再用滴管取过量的lmol/L氯化钡溶液并滴入其中，充分反应后，静置，然后过滤，将沉淀和滤液分别装入另外的两个试管B,C中（2分）
产生白色沉淀，说明原溶液中含有SO42—或SO32—或两者都有（1分）
②
往装有沉淀的试管B中加入过量的2mol/L盐酸，将产生的气体通入品红溶液（1分）
沉淀部分溶解,并产生气体.
品红褪色，说明原溶液中一定含有SO42—和SO32—（1分）
③
往装有滤液的试管C中加入2mol/L盐酸；
将产生的气体通入澄清石灰水（1分）
出现无色气泡,
澄清石灰水变浑浊，说明原溶液中含有HCO3—（1分）
④
其它方案合理给分
6、[答案]（12分）⑴SO2和品红溶液反应生成无色物质（2分）；
⑴①检查装置的气密性（2分）；②KMnO4溶液刚好褪色（2分）、
③通人空气至酸性KMnO4溶液刚好褪色所需要的时间（2分）
⑵①工厂尾气、汽车尾气中SO2含量较高（1分）②提高脱硫技术（或改用更洁净的能源或提高尾气的处理技术或对尾气进行综合利用等合理答案均可）（1分）
⑶①：
可能是下雨时SO2和水反应降低了雨后空气中SO2的含量（1分）；②：
风速越大，气体扩散速度越大，空气中SO2浓度越小（1分）。
7、[答案]
⑴只有当NaOH溶液浓度小于0.1mol/L（远小于2.0mol/LNaOH），即溶液pH小于13时。
⑵酚酞已被双氧水氧化破坏。
⑶酚酞与稀NaOH溶液反应显红色，与浓NaOH溶液反应红色消失。
⑷向右移动,由无色变为红色；向左移，由红色转变成无色。
8、[答案]（8分）
⑵向上述刚好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液，若红色复出，则是因为HCl和HClO的酸性所致,甲正确；若红色不再复出，则是因为HClO的强氧化性所致，乙正确（3分）。
⑶在试管中注入滴有酚酞的氨水，加热试管，观察溶液颜色变化，如果颜色变浅，则加热使氨水中的c（OH一）减小，乙正确；如颜色变深，则加热使氨水中的c（OH一）增大，甲正确（3分）。
⑷向Mg（OH）2沉淀中加入中性的醋酸铵浓溶液，加入后若Mg（OH）2不溶解，甲正确；加入后若Mg（OH）2溶解，则乙正确（2分）。
9、[答案]（12分）
⑴探究第三周期元素金属性，非金属性性质递变规律。
（验证Na、Mg、Al金属性强弱及S、Cl非金属性强弱，证明第三周期元素的递变规律。
）（1分）；
⑵C（1分）；⑶镊子（1分）；⑷（4分）3、1、5、4；
⑸H2S+Cl2=2H++2Cl－+S↓；Al3++3OH－=Al（OH）3↓，Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O；（每个方程式各1分，共3分）；
⑹第三周期元素随原子序数的增大，元素的金属性逐渐减弱，而非金属逐渐增强。
（2分）。
10、[答案]（11分）
⑴（1分）秒表（或计时器、或手表、或闹钟）；
⑵（4分）④2980.20a.不同温度b.：
不同浓度
⑶（3分）>（1分）盐酸（1分）醋酸（1分）
⑷（3分）见右图（实线和虚线的起点、终点正确和趋势正确各1分，虚线介于两实线之间1分）。
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