专题27假设猜想型实验探究评价题高考化学备考中等生百日捷进提升系列技能方法解析.docx

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专题27假设猜想型实验探究评价题高考化学备考中等生百日捷进提升系列技能方法解析

假设猜想型实验探究评价题是近几年高考的热点题型，这类问题一般以物质制备或反应后物质的为基础对其进行假设探究，这类试题我们将其拆分为三部分，制备过程，以反应过程为主；假设过程基于反应的原理（质量守恒、氧化还原等）进行；最后性质探究（本质为物质的检验）。

这类问题综合考查元素及化合物性质、化学反应原理、实验基本操作、物质的检验等相关知识，综合性强，难度较大。

【例1】已知三氯化铁的熔点为306℃，沸点为315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。

某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验：

（1）装碱石灰的仪器是____________（填仪器名称），碱石灰的作用______________________。

（2）装置的连接顺序为_________________________。

（3）反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移

至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油（反应过程中不振荡），充分反应后，进行如下实验：

①固体混合物的成分是_____________________。

（填化学式）

②淡黄色溶液中加入试剂X 生成淡红色溶液的离子反应方程式为

_______________________________。

（4）已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。

该小组内的同学们对红色褪去的原因提出了三种假设。

假设I：

H2O2还原Fe3+，使其转变为Fe2+；

假设Ⅱ：

H2O2分解生成O2，O2氧化试剂X；

假设Ⅲ：

__________________________________。

（如果表达中遇到试剂X，请写出其化学式）。

并对假设进行了以下实验研究：

①取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。

②另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。

实验①说明假设__________不正确；实验②的目的是_______________；由实验①②得出假设________是正确的。

【答案】干燥管吸收未反应完的氯气防止污染环境，防止空气中的水蒸汽进入收集器中使氯化铁潮解aghdebcfFeFeCl3Fe3++3SCN-

Fe（SCN）3H2O2氧化KSCNⅠ证明假设Ⅱ不成立Ⅲ

【解析】本题考查实验方案设计与评价，

（1）装碱石灰的仪器为干燥管或球形干燥管，根据实验目的，首先制备氯气，制备的氯气中含有HCl和水蒸气，HCl和水蒸气影响后续实验，因此必须除去，即

a→g→h→d→e，得到纯净的氯气，与铁粉反应，即e→b→c，因为氯气有毒，且FeCl3易潮解，因此c→f，因此碱石灰的作用是除去未反应的氯气，以及防止空气中水蒸气进入收集器；

（2）根据

（1）的分析，连接顺序是aghdebcf；（3）①固体混合物中加入过量的盐酸，出现淡黄色溶液，加入试剂X，出现淡红色溶液，试剂X为KSCN，说明固体混合物中含有FeCl3，加入过量H2O2，出现深红色溶液，推出溶液中Fe3＋浓度增大，即固体混合物中含有Fe，因此固体混合物成分是Fe和FeCl3；②试剂X为KSCN，加入KSCN溶液后，生成淡红色溶液，说明溶液中有Fe3＋，发生的离子反应为Fe3++3SCN-

Fe（SCN）3；

点睛：

本题的难点是连接顺序，实验室不储存气体，应先制备气体，然后判断制出的气体是否含有杂质，杂质能不能干扰实验，如本题铁与HCl发生反应，且FeCl3易溶于水有强烈的吸水性，这些杂质必须除去，应先除去HCl，后除去水蒸气，然后进行反应，因为氯气有毒必须除去，且还要防止空气中水蒸气进入收集器，因此顺序是aghdebcf，连接的顺序是制备气体→除杂装置→干燥装置→反应或收集→尾气处理装置，特别注意题中信息，如本题氯化铁强烈吸水性。

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【例2】已知：

①甲醛（HCHO）与葡萄糖化学性质相似，都具有还原性。

②甲醛易挥发，甲酸钙易溶于水。

为探究过量的甲醛和新制Cu（OH）2反应的产物，进行如下实验：

（1）在下图装置中进行实验，向a中加入0.5mol·L-1CuSO4溶液50mL和5mol·L-1NaOH溶液100mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液50mL，缓慢加热20分钟后冷却至室温。

仪器a、b的名称分别是________________、_______________。

（2）上述实验有副反应发生，产生的气体为CO、H2中的一种或两种。

为确认气体成分，将装置A和如下图所示装置连接后进行实验。

依次连接的合理顺序为A→____→____→____→____→____→G。

副产物中如果有CO，实验现象是：

_____________________________________。

（3）已知HCHO最终被氧化为CO32-，请写出a容器中发生的反应化学方程式：

_________________________________________。

（4）反应后a中有红色固体产生，为探究其组成，提出如下假设：

假设一：

只有Cu2O假设二：

只有Cu

假设三：

CuO和Cu假设四：

_______________；

其中假设三明显不成立，理由是___________________________________。

（5）为了对（4）的猜想进行验证，进行如下实验（以下任步均充分反应）：

已知：

已知：

Cu2O

[Cu（NH3）4]+（无色）

[Cu（NH3）4]2+（蓝色）

①锥形瓶ii中固体加入浓氨水后，完全溶解得到深蓝色溶液，该过程所发生的离子方程式为

__________________________________________；

②将容量瓶ii中的溶液稀释20倍后，溶液的颜色与容量瓶i相近。

由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为_________________________________。

【答案】三颈烧瓶（恒压）滴液漏斗BEFDCF中黑色固体变红色，C中变浑浊（出现白色沉淀）HCHO+4Cu（OH）2+2NaOH→Na2CO3+2Cu2O↓+6H2OCu2O和CuCuO为黑色固体

2Cu+O2+8NH3·H2O===2[Cu（NH3）4]2++4OH－+6H2On（Cu2O）∶n（Cu）＝1︰40

（3）已知HCHO 最终被氧化为CO32-，Cu（OH）2被还原为Cu2O；反应化学方程式为：

HCHO+4Cu（OH）2+2NaOH→Na2CO3+2Cu2O↓+6H2O；正确答案：

HCHO+4Cu（OH）2+2NaOH→Na2CO3+2Cu2O↓+6H2O。

（4）假设四为Cu2O和Cu的混合物；假设三中，CuO为黑色固体，不符合题意；正确答案：

Cu2O和Cu；CuO为黑色固体。

这类实验常用的探究点如下，我们可以根据其进行假设猜想。

（1）与反应物性质有关的探究点

反应物的颗粒大小、状态（气态、液态、固态）、浓度、用量、纯度等都属于反应物的性质，而这些性质的改变往往会对演示实验的效果产生或正或负的影响。

因此，对于某一特定的反应而言，可以将反应物的某一或某几种性质确定为探究点，进行探究，从而得到能使实验效果最佳的反应物性质。

（2）与生成物性质有关的探究点。

在与生成物有关的探究点中，通过对生成物的颜色、状态与气味等的观察，发现与预知结论稍有差异或截然不同的异常现象，是探究性演示实验设计的主要切入点。

因此，及时捕捉这些异常现象，通过设计实验来科学、合理地解释这些异常现象是考题中常出现的题型。

（3）与实验装置有关的探究点

实验装置是实验的重要组成部分，从实验反应装置的简约性、绿色性、安全性等角度出发，设计安全、绿色、简约的实验装置来提高实验的质量，是探究性实验设计的重要内容，对原有实验装置的改进或新实验装置的设计，体现创新意识，培养创新能力。

在教材中的实验有一些存在实验现象不明显或装置过于复杂，且对环境不利等情况，我们可以通过对反应装置的探究来改进实验，使其达到理想的状态。

（4）与实际问题有关的探究点

化学问题或现象在我们身边无处不在，诸如实际生活、工农业生产、医药、环境污染等都或多或少存在一些需要通过化学实验进行解决的问题。

因此，可以从中发掘这些问题或现象作为背景来设计实验，在实际问题的解决中体验科学探究。

（5）与绿色实验有关的探究点

与绿色实验有关的探究点，是一个综合性的问题，可以包括反应物、产物、实验装置等的探究。

这些探究点的选择是出于实验绿色化呼声的需要，也是当前实验设计中较为重视的一项内容。

绿色实验的设计同时也是培养学生的环保意识和创设良好的实验环境的重要手段。

这类试题一般解题方法如下

1．硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）俗称绿矾，加热至高温会发生分解，为确定绿矾分解产生的非金属氧化物，进行如下探究：

（1）假设1：

非金属氧化物为SO2；

假设2：

非金属氧化物为SO3；

假设3：

_________________________________。

（2）现设计如下所示实验装置（图中铁架台略去），检验绿矾的分解产物。

按上述装置进行实验，同学们观察到如下现象：

装置

现象

结论

A

固体呈现红棕色，将其放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液

______________

B

无水硫酸铜变蓝

C

高锰酸钾溶液褪色

（3）结合实验现象，理论上分析可知绿矾分解还生成另一物质SO3。

其理论依据是

________________________________________________。

（4）为证明反应产生了SO3，应在B、C之间补充一个装置，请你在下表中画出实验装置图（气流方向：

左→右），注明药品的名称[可供选择的药品有1mol·L-1NaOH溶液、0.5mol·L-1BaCl2溶液、0.5mol·L-1Ba（NO3）2溶液]。

装置示意图

现象及结论

______

________________，说明分解产物中有SO3

（5）根据上述实验，写出绿矾高温分解的化学方程式：

______________________。

【答案】非金属氧化物为SO2和SO3的混合物分解产生H2O、Fe2O3、SO2在FeSO4中S和O原子个数之比为1∶4，若只生成Fe2O3和SO2，S和O原子个数之比为1∶3.5，元素不守恒，所以生成物必须有SO3（或若1molFeSO4生成0.5molFe2O3和1molSO2，化合价升降不守恒，所以必须生成SO3）

有白色沉淀生成2FeSO4·7H2O

Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O

2．某消毒液的主要成分为NaCl和NaClO，在空气中易吸收CO2而变质，且NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应：

ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O。

某学习小组拟探究该消毒液的变质情况。

（1）取适量消毒液放在试管中，加入足量一定浓度的硫酸，有气体放出。

通过下列装置检验气体的成分可以判断消毒液是否变质。

学习小组研究后认为变质情况可能有三种：

甲：

部分变质；乙：

未变质；丙：

______。

为了验证可能为甲，请完成下列实验方案。

限选试剂：

A．98%的浓硫酸B．1%的品红溶液C．1.0mol·L-1的KI-淀粉溶液

D．1.0mol·L-1的NaOH溶液e.澄清石灰水f.饱和NaCl溶液

所加试剂

预期现象和结论

试管A中加足量______（填序号）；

试管B中加1%品红溶液；

试管C中加______（填序号）。

若A中________，

B中________，

C中________，则甲成立 。

（2）用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。

①在使用滴定管之前首先进行的操作是_____________________；

②量取25.00mL消毒液放入锥形瓶中，加入过量的amol·L-1Na2SO3溶液v1mL；（反应的化学方程式为：

NaClO+Na2SO3=NaCl+Na2SO4）将bmol·L-1的用硫酸酸化的KMnO4溶液装入_________（填仪器名称）中；滴定剩余的Na2SO3溶液，反应的化学方程式为：

_______________。

当溶液由

__________（填滴定终点现象）停止滴定，记录数据。

③重复上述滴定操作2次，平均消耗酸性KMnO4溶液v2mL。

则消毒液中NaClO的浓度为

_______mol·L-1（用含a、b、v1、v2的代数式表示）。

【答案】全部变质cA中溶液变蓝色B中溶液不褪色eC中溶液变浑浊检查滴定管是否漏液（或检漏）酸式滴定管2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O由无色变为浅紫色，且半分钟不褪色（2av1-5bv2）/50

（2）①在使用滴定管之前要查漏，故答案为：

检查滴定管是否漏液；

②用硫酸酸化的KMnO4溶液具有氧化性，能够腐蚀乳胶管，使用时只能装在酸式滴定管中；高锰酸钾与Na2SO3溶液，反应的化学方程式为2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O，当溶液由无色变为浅紫色，且半分钟不褪色，表示达到了滴定终点，故答案为：

检查滴定管是否漏液（或检漏）；酸式滴定管；2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O；由无色变为浅紫色，且半分钟不褪色；

③根据得失电子守恒，亚硫酸钠失去的电子由高锰酸钾和次氯酸钠两种物质得到，Na2SO3的物质的量为v1×10-3L×amol/L=av1×10-3mol，KMnO4的物质的量为v2×10-3L×bmol/L=bv2×10-3mol，

3．亚硝酸钠（NaNO2）外观酷似食盐且有咸味，是一种常用的发色剂和防腐剂，但使用过量会使人中毒。

某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验：

【实验Ⅰ】制取NaNO2

该小组先查阅资料知：

①2NO+Na2O2→2NaNO2；2NO2+Na2O2→2NaNO3；②NO能被酸性高锰酸钾氧化为NO3－，然后设计制取装置如下图（夹持装置略去）：

（1）装置A中用于盛放稀HNO3溶液的仪器名称为________；写出装置A中发生主要反应的离子方程式：

__________。

（2）装置D的作用是____________；

（3）如果没有B装置，C中发生的副反应的化学方程式①_______、②______。

（4）甲同学检查完装置气密性良好后进行实验，发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质。

下列哪种方案可以提高NaNO2纯度________。

A．将B中的药品换为碱石灰B．将稀硝酸换为浓硝酸

C．实验开始前通一段时间CO2D．在A、B之间增加盛有水的洗气瓶

【实验Ⅱ】测定NaNO2样品中NaNO3的含量

步骤：

（1）配置KMnO4标准溶液并酸化，酸化KMnO4的酸应选择________（填化学式）

（2）已知在酸性溶液中，NO2-可将MnO4-还原为Mn2+。

为测定亚硝酸钠的含量，称取4.000g样品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol·L-1酸性KMnO4溶液进行滴定，消耗KMnO420.00mL，酸性KMnO4的作用是______和_______，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数__________。

（结果保留一位小数）

【扩展实验Ⅲ】该学习小组为再了解氧族元素的一些典型化合物的性质，进行了如下实验探究。

经查知:

硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体,受热温度不同,该气体成分也不同。

气体成分可能是SO2、SO3和O2中的一种、两种或三种。

他们通过设计一探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并经计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。

实验用到的仪器如图所示:

（1）提出猜想

①所得气体的成分可能只含________一种;

②所得气体的成分可能含有________两种;

③所得气体的成分可能含有SO2、SO3和O2三种。

（2）实验探究

实验操作过程（略）。

已知实验结束时，硫酸铜完全分解。

请回答下列问题：

①请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，则仪器接口的连接顺序为______（填序号）。

②由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同。

数据如下：

实验

称取CuSO4的质量/g

仪器C增加的质量/g

量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL

第一组

6.4

2.88

224

第二组

6.4

2.56

448

请通过计算，推断出第一组和第二组的实验条件下CuSO4分解反应的化学方程式：

第一组_________________；第二组_________________。

【答案】分液漏斗3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++4H2O+2NO吸收过量余的NO2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑2NO+O2=2NO2ADH2SO4氧化剂指示剂86.3%SO3SO2、O2①③④⑥⑤②

4CuSO4

2SO3↑+2SO2↑+O2↑+4CuO2CuSO4

2SO2↑+O2↑+2CuO

（4）由于获得一氧化氮所用的硝酸具有挥发性，且获得NO的过程中会产生其他氮氧化物。

因此提高NaNO2纯度需要除去硝酸气体和其他氮氧化物。

A．将B中的药品换为碱石灰可以吸收硝酸气体和氮氧化物，正确；B．将稀硝酸换为浓硝酸，硝酸的挥发性增强，不能除去硝酸气体，错误；C．实验开始前通一段时间CO2不能除去硝酸气体和氮氧化物，错误；D．在A、B之间增加盛有水的洗气瓶可以吸收硝酸气体和氮氧化物，正确；故选AD；

【实验Ⅱ】

（1）高锰酸钾具有强氧化性，配置KMnO4标准溶液并酸化，酸化的酸应选择稀硫酸，故答案为：

H2SO4；

（2）NO2-可将MnO4-还原为Mn2+，体现了高锰酸钾的强氧化性，滴定终点的现象为滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液变成紫红色；消耗标准液的体积为20.00mL，25mL样品消耗高锰酸钾的物质的量为0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，则250mL样品溶液会消耗高锰酸钾的物质的量为

0.002mol×

=0.02mol，根据化合价变化可得反应关系式：

2MnO4-～5NO2-，则4.000g样品中含有亚硝酸钠的物质的量为0.02mol×

=0.05mol，质量为69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反应后的固体中亚硝酸钠的质量分数为：

×100%=86.3%，故答案为：

氧化剂；指示剂；86.3%；

【扩展实验Ⅲ】

（1）根据硫酸铜分解可能发生两种情况2CuSO4

2CuO+2SO2↑+O2↑

或 CuSO4

CuO+SO3↑或者两个反应同时发生，故答案为：

①SO3；②SO2、O2；

（2）①气体的制备和收集按照发生装置→除杂装置→干燥气体→气体吸收装置→排水→测量装置来安装实验仪器，按从左至右的方向，先通过硫酸铜分解生成气体，通过碱石灰吸收二氧化硫和三氧化硫，最后利用排水量气法测定氧气的体积，各仪器接口连接顺序为：

①③④⑥⑤②；故答案为：

①③④⑥⑤②；

点睛：

本题的难点和易错点为装置的连接顺序的判断和通过计算书写化学方程式。

关键是正确判断和理解装置C中碱石灰的作用，碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠，能够吸收二氧化硫和三氧化硫以及水蒸气。

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4．FeBr2是一种黄绿色固体，某学习小组制备并探究它的还原性。

I．实验室制备FeBr2实验室用如图所示装置制取溴化亚铁。

其中A为C02发生装置，D和d中均盛有液溴，E为外套电炉丝的不锈钢管，e是两个耐高温的瓷皿，其中盛有细铁粉。

实验开始时，先将铁粉加热至600—700℃，然后将干燥、纯净的C02气流通入D中，E管中反应开始．不断将d中液溴滴入温度为100—120℃的D中．经过几小时的连续反应，在铁管的一端沉积有黄绿色鳞片状溴化亚铁。

（1）若在A中盛固体CaCO3，a中盛6mol/L盐酸．为使导入D中的CO2为干燥纯净的气体，则图中B、C处的装置和其中的试剂应是：

B为____________．C为_________________。

为防止污染空气，实验时应在F处连接盛___________的尾气吸收装置。

（2）反应过程中要不断通入CO2，其主要作用是①_________，②_______________

Ⅱ．探究FeBr2的还原性

（3）实验需要90mL0.1mol/LFeBr2溶液，配制FeBr2溶液除烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒外．还需要的玻璃仪器是_______________________________

（4）取10mL上述FeBr2溶液，向其中滴加少量新制的氯水，振荡后溶液呈黄色。

某同学对产生黄色的原因提出了假设：

假设1：

Br一被C12氧化成Br2溶解在溶液中；

假设2：

Fe2+被C12氧化成Fe3+。

设计实验证明假设2是正确的：

_______________________________________

（5）请用一个离子方程式来证明还原性Fe2+>Br一：

________________________

（6）若在40mL上述FeBr2溶液中通入3×10-3molC12，则反应的离子方程式为

_____________________________________________________________________

【答案】饱和NaHCO3溶液的洗气瓶浓H2SO4的洗气瓶NaOH溶液用CO2把反应器中的空气赶尽将溴蒸气带入E管中Ⅱ100mL容量瓶取适量黄色溶液，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液变血红色，则证明假设2正确2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-；4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-

（2）反应过程中要不断地通入CO2，其主要作用是为：

反应前将容器中的空气赶净，避免空气中的氧气干扰实验；反应过程中要不断通入CO2，还可以将Br2蒸气带入反应器D中，使溴能够与铁粉充分反应，故答案为：

①排净容器里的空气；②将Br2蒸气带入反应器E中；

Ⅱ．（3）配制FeBr2溶液时需要天平、钥匙、烧杯、玻璃棒、100ml的容量瓶，胶头滴管，则除烧杯、量筒、胶头滴管外还需的玻璃仪器是玻璃棒、100ml的容量瓶；故答案为：

100ml的容量瓶；

（4）要证明Fe2+被C12氧化成Fe3+，只需要取适量黄色溶液，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液变血红色，则证明假设2正确，故答案为：

取适量黄色溶液，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液变血红色，则证明假设2正确；

（5）由还原性Fe2+＞Br-，则氯化亚铁溶液中加入1～2滴溴水发生氧化还原反应生成Fe3+，反应为2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-，故答案为：

2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-；

（6）40ml0．1mol/LFeBr2溶液含有FeBr2的物质的量为0.004mol，还原性Fe2+＞Br-，二者以4：

3反应，由电子守恒可知，亚铁离子全部被氧化，溴离子部分被氧化，则反应的离子反应为

4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-，故答案为：

4Fe2++2B