【四川】2020版化学《高考专题辅导》题型强化卷(四)-探究性实验题的答题技巧.docx

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题型强化卷(四)
探究性试验题的答题技巧

(20分钟　30分)
1.(14分)(2021·安徽高考)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2转化为Cr3+。某课题组争辩发觉,少量铁明矾
[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步争辩有关因素对该反应速率的影响,探究如下:

(1)在25℃下,把握光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调整不同的初始pH和肯定浓度草酸溶液用量,做对比试验,完成以下试验设计表(表中不要留空格)。
试验
编号
初始pH
废水样品体
积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60

测得试验①和②溶液中的Cr2浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为　　　　　　　　(填化学式)。
(3)试验①和②的结果表明　　　　　　　　;试验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3+)= ________________________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二:　______________________________;
假设三:　______________________________;
……
(5)请你设计试验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述试验供应的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的浓度可用仪器测定)
试验方案
(不要求写具体操作过程)
预期试验结果和结论

2.(16分)(2021·湖南十三校联考)资料显示:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下试验方案并验证产物、探究反应原理。
(1)提出假设:
试验Ⅰ:用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中,快速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液由浅红变红。
该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜想:
猜想1:白色不溶物可能为　　　　___________。
猜想2:白色不溶物可能为MgCO3。
猜想3:白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。
(2)设计定性试验确定产物并验证猜想:
试验序号
试验
试验现象
结论
试验Ⅱ
将试验Ⅰ中收集到的气体点燃
能安静燃烧,产生淡蓝色火焰
①气体成分为　　　　　 
试验Ⅲ
②取试验Ⅰ中的白色不溶物,洗涤,加入足量　　　 _____
③ _____________________
 _______________________
白色不溶物可能含有MgCO3
试验Ⅳ
取试验Ⅰ中的澄清溶液,向其中加入少量CaCl2稀溶液
产生白色沉淀
④溶液中存在　　　　　 
(3)为进一步确定试验Ⅰ的产物,设计定量试验方案,如图所示:

称取试验Ⅰ中所得干燥、纯洁的白色不溶物22.6 g,充分加热至不再产生气体为止,并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。试验前后装置A增重1.8 g,装置B增重8.8 g,试确定白色不溶物的化学式为　　　　　　　　　　　。
(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气泡和白色不溶物的缘由　_____________________________________。

(20分钟　30分)
1.(12分)将绿矾(FeSO4·7H2O)隔绝空气条件下加强热分解,已知产物全部为氧化物,为探究绿矾分解的反应产物,某同学进行了以下试验:
【试验一】为探究固体产物中铁元素的价态,该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应溶液,进行以下猜想和试验:
猜想
试验操作
预期现象
猜想一:铁元素只显　　　价
①向所得溶液中滴入KSCN溶液;
②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液
KSCN溶液无明显现象
稀酸性KMnO4溶液颜色　　　　 
猜想二:铁元素只显　　　价
KSCN溶液呈　　　　色;
稀酸性KMnO4溶液颜色　　　 
猜想三:铁元素既有+2价又有+3价
KSCN溶液呈　　　　色;
稀酸性KMnO4溶液颜色　　　　 
【试验二】为进一步探究该反应的产物,进行了如下图所示的试验:

(1)试验开头时,点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO2,其目的是
　_______________________;
(2)装置图中C的作用是　____________________________________;
(3)该组同学称取了55.6 g绿矾按如图装置进行试验,待绿矾分解完全后,测得D瓶中沉淀的质量为23.3 g,依据这些数据,可以得知,绿矾分解的化学方程式为
_______________________________________________________________　;
(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是
_______________________________________________________________　。
2.(18分)有文献记载:在强碱性条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比试验。
装　置
试验
序号
试管中的药品
现　象

试验
Ⅰ
2 mL银氨溶液和数滴较浓NaOH溶液
有气泡产生;一段时间后,溶液渐渐变黑;试管壁附着有银镜
试验
Ⅱ
2 mL银氨溶液和数滴浓氨水
有气泡产生;一段时间后,溶液无明显变化
该同学欲分析试验Ⅰ和试验Ⅱ的差异,查阅资料:
a.Ag(NH3+2H2OAg++2NH3·H2O
b.AgOH不稳定,极易分解为黑色的Ag2O
(1)配制银氨溶液所需的药品是　______________________。
(2)经检验,试验Ⅰ的气体中有NH3,黑色物质中有Ag2O。
①用潮湿的红色石蕊试纸检验NH3,产生的现象是 ______________________
________________________________________________________________　。
②产生Ag2O的缘由是 _______________________________________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________________　。
(3)该同学对产生银镜的缘由提出假设:可能是NaOH还原Ag2O。试验及现象:向AgNO3溶液中加入　　　　,消灭黑色沉淀;水浴加热,未消灭银镜。
(4)重新假设:在NaOH存在下,可能是NH3还原Ag2O。用如图所示装置进行试验。现象:消灭银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。

(5)该同学认为在(4)的试验中会有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假设:在NaOH存在下,可能是Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下试验:

①有部分Ag2O溶解在氨水中,该反应的化学方程式是
________________________________________________________________。
②试验结果证明假设成立,依据的现象是 ____________________________
______________________________________________________________　。
(6)用HNO3清洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式是　_______________。
答案解析
1.【解析】(1)由“调整不同的初始pH和肯定浓度草酸溶液用量,做对比试验”可知试验①②是为了对比pH的不同对速率的影响,试验②③是为了对比草酸浓度的不同对速率的影响,所以在试验③中草酸溶液和蒸馏水的总体积为40 mL即可(但不能与试验②的用量相同)。
(2)H2C2O4中C的化合价为+3,被含Cr2的酸性溶液氧化后只能上升为+4价,故产物为CO2。
(3)图像中曲线的斜率越大,说明反应速率越快,所以由试验①②条件对比可知,pH越小该反应速率越快。Cr2氧化H2C2O4后,本身被还原为Cr3+,由质量守恒定律得关系式:Cr2～2Cr3+,故
v(Cr3+)=2v(Cr2)=。
(4)加入铁明矾后的混合液中含Fe2+、Al3+、S,所以假设二、假设三分别为Al3+起催化作用、S起催化作用。
(5)用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替试验①中的铁明矾,把握其他反应条件与试验①相同,进行对比试验。在此条件下,溶液中只相差Fe2+,若反应进行相同时间后,溶液中c(Cr2)大于试验①中的c(Cr2),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2)相同,则假设一不成立。
答案:(1)
试验
编号
初始pH
废水样品体
积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水体
积/mL
③

20
20
(合理即可)　(2)CO2
(3)溶液的pH对该反应的速率有影响　　
(4)Al3+起催化作用　S起催化作用
(5)
试验方案(不要求写具体操作过程)
预期试验结果和结论
用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替试验①中的铁明矾,把握其他反应条件与试验①相同,进行对比试验
反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2)大于试验①中的c(Cr2),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2)相同,则假设一不成立
(本题为开放性题目,其他答案合理均可)
2.【解析】(1)由题意可知,还可能是Mg(OH)2;
(2)淡蓝色火焰,可知为氢气;加入盐酸,产生气泡,沉淀完全溶解,则可能为MgCO3;加入Ca2+,是为了检验溶液中的C;
(3)n(H2O)=0.1 mol,n(CO2)=0.2 mol,H2O是由Mg(OH)2分解产生,CO2是由MgCO3分解产生,说明有0.2 mol的MgCO3和0.1 mol的Mg(OH)2;(4)理解HC的电离平衡和水解平衡。
答案:(1)Mg(OH)2
(2)①氢气　②稀盐酸　③产生气泡,沉淀完全溶解
④C
(3)2MgCO3·Mg(OH)2或Mg(OH)2·2MgCO3或Mg3(OH)2(CO3)2
(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCH++C、H2OH++OH-;Mg和H+反应生成Mg2+,Mg2+跟OH-、C生成难溶物Mg(OH)2·2MgCO3,则H+、OH-和C的浓度均减小,促使两平衡均向右移动;故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量H2

1.【解析】【试验一】由题意知绿矾分解的产物全为氧化物,则铁元素可能为+2价,也可能为+3价,或者既有+2价又有+3价。+2价铁具有还原性,可使酸性高锰酸钾溶液褪色,+3价铁与KSCN溶液生成红色物质,利用这些性质可以检验铁元素的价态。
【试验二】(1)FeSO4具有还原性,能够被空气中的氧气氧化,试验开头时通CO2的目的是赶走装置内的空气防止FeSO4·7 H2O被氧化。(2)本试验有加热装置,反应产生气体,气体与氯化钡溶液反应产生白色沉淀,导气管内压强减小,简洁发生倒吸,C为防倒吸装置。
(3)55.6 g绿矾的物质的量为=0.2 mol,那么分解前硫元素的物质的量为0.2 mol,白色沉淀为硫酸钡,其物质的量为=0.1 mol,所以除了SO3以外还应有SO2,其物质的量也为0.1 mol,因此答案是2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。(4)二氧化硫对环境有污染,应添加尾气处理装置。
答案:【试验一】猜想一:+2　褪为无色　猜想二:+3　红　无变化　猜想三:红　褪为无色
【试验二】(1)赶走装置内的空气　(2)防止产生倒吸
(3)2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O　(4)未进行尾气处理
2.【解析】(2)当银氨溶液中加入强碱并加热时,Ag(NH3+2H2OAg++2NH3·H2O,氨水逸出NH3,平衡右移,Ag+与OH-反应并马上转化成Ag2O。
(5)由于假设可能是Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应,因此Ag2O溶解在氨水中确定有Ag(NH3)2OH生成。
答案:(1)AgNO3溶液和氨水
(2)①试纸变蓝
②在NaOH存在下,加热促进NH3·H2O分解,逸出NH3,促使Ag(NH3+2H2OAg++2NH3·H2O平衡正向移动,c(Ag+)增大,Ag+与OH-反应马上转化为Ag2O:2OH-+2Ag+Ag2O↓+H2O
(3)过量NaOH溶液
(4)

(5)①Ag2O+4NH3·H2O2Ag(NH3)2OH+3H2O
②与溶液接触的试管壁上析出银镜
(6)Ag+2HNO3(浓)AgNO3+NO2↑+H2O

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