高考冲刺化学大题百题精练 专题10 综合探究性实验教师版.docx
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高考冲刺化学大题百题精练专题10综合探究性实验教师版
专题十综合探究性实验
1.按图1所示装置进行铁和水蒸气反应的实验。
(1)写出试管A中发生反应的化学方程式:
_____________;
(2)为检验生成的气体产物,需从图2选择必要的装置,其正确的连接顺序为(用接口字母表示)a_____________,描述能证明气体产物的实验现象_____________;
(3)反应停止,待试管A冷却后,取少量其中的固体物质,加入过量的稀盐酸充分反应后,进行如图3实验:
①试剂X的化学式为_____________;
②用离子方程式和必要文字表示加入新制氯水后溶液红色加深的原因:
_____________;
③若在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深红色褪去,现对褪色的原因进行探究.
Ⅰ.提出假设:
假设1:
溶液中的SCN-被氧化.
假设2:
溶液中的Fe3+被氧化.
假设3:
_____________;
Ⅱ.设计方案:
请对所提出的假设2进行验证,写出实验方案._____________;
Ⅲ.方案实施
【答案】
(1)Ca(OH)2
CaO+H2O,3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2;
(2)afgbch,黑色的氧化铜变成红色,白色的无水硫酸铜变成蓝色;(3)①KSCN;②2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,Fe3++SCN-
Fe(SCN)3,Fe3+浓度增大,平衡向右移动,溶液颜色加深;③溶液中的KSCN和铁离子均被氧化成更高价态;用胶头滴管取少量褪色后的溶液于试管中,滴加几滴FeCl3溶液,如果溶液出现红色,则说明假设2正确,若溶液不变红色,则假设2不正确
【解析】
试题分析:
(1)熟石灰为氢氧化钙,加热分解生成氧化钙和水,化学反应方程式为:
Ca(OH)2
CaO+H2O,生成的水在高温下与铁反应生成四氧化三铁和氢气,化学反应方程式为:
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2;;
(2)氢气与氧化铜反应生成铜单质和水,无水硫酸铜遇水变蓝色,故答案为:
afgbch,
2.
(1)用铜与浓硫酸反应制取硫酸铜,实验装置如图所示。
①A中反应体现了浓硫酸的哪些性质?
______________________________;
②装置中导管B的作用你认为可能是(写出一种)_________________________________。
(2)为符合绿色化学的要求,某同学进行如下设计:
将铜粉在___________________________(填仪器名称)中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应,反应后溶液经过_________、_________、过滤、洗涤、干燥,即可得到产品CuSO4·5H2O晶体,干燥时需要控制温度小于100℃,若温度过高,则会导致___________________________。
(3)探究小组用滴定法测定某胆矾晶体中CuSO4的含量。
取ag样品配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1的EDTA(H2Y2﹣)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。
滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
①写出计算CuSO4质量分数的计算式
=________________________;
②下列操作会导致CuSO4含量的测定结果偏低的是_______________。
a.用样品溶液润洗锥形瓶
b.滴定终点时俯视读数
c.滴定终点时滴定管尖嘴中有气泡
(4)常温下CuSO4溶液中Cu2+水解的离子方程式为_________________。
已知该反应的平衡常数K=5.0×10-9,则常温下Cu(OH)2的Ksp=_______________________
【答案】
(1)①强氧化性和酸性;②平衡气压、防止倒吸;若C的导管堵塞时防止装置爆炸、拆除装置前,从B管口向A鼓气使二氧化硫被全部吸收;
(2)坩埚;蒸发浓缩、冷却结晶;CuSO4•5H2O失去部分结晶水;(3)①
×100%;②bc;(4)Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+;2.0×10-20。
CuSO4•5H2O质量分数的表达式=
×100%;②a、用样品溶液润洗锥形瓶,导致标准溶液体积偏大,根据上述表达式可知,测定结果偏高,错误;b、滴定终点时俯视读数,导致标准溶液体积偏小,根据上述表达式可知,测定结果偏小,正确;c、滴定终点时滴定管尖嘴中有气泡,导致标准溶液体积偏小,根据上述表达式可知,测定结果偏小,正确;故选bc;(4)CuSO4溶液中Cu2+水解生成氢氧化铜和硫酸,反应的离子方程式为Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+;该反应的平衡常数K=
=5.0×10﹣9,则常温下Cu(OH)2的Ksp=
=
=
=
=2.0×10-20,故答案为:
Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+;2.0×10-20。
3.硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。
某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量,分别采用以下方案:
【甲方案】如图所示,图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积。
将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO2的含量。
当洗气瓶C中溶液蓝色消失时,立即关闭活塞A。
(1)洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D,可以提高实验的准确度,其理由是______________。
(2)洗气瓶C中溶液蓝色消失后,没有及时关闭活塞A,测得的SO2含量___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【乙方案】实验步骤如下面流程图所示:
(3)步骤①中过量H2O2的作用是___________________。
(4)写出步骤②中反应的化学方程式_____________________。
(5)步骤②中Ba(OH)2是否足量的判断方法是__________________。
(6)通过的尾气体积为VL(已换算成标准状况)时,该尾气中二氧化硫的含量(体积分数)为_______(用含有V、m的代数式表示)。
【答案】
(1)增大气体与溶液的接触面积,有利于SO2与碘水充分反应;
(2)偏低;(3)使SO2完全转;化为SO42-;(4)H2SO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+2H2O;(5)静止分层后,往上层清液中继续滴加Ba(OH)2溶液,若无浑浊现象产生,则Ba(OH)2已经足量,反之不足;(6)22.4m/233V×100%或2240m/233V%
钡的质量,硫酸钡的物质的量为n(BaSO4)=mg÷233g/mol=m/233mol,根据硫元素守恒可知二氧化硫的体积为V(SO2)=m/233mol×22.4L/mol=22.4m/233L,故尾气中二氧化硫的体积分数是22.4m/233L÷VL=22.4m/233V。
4.已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物,化学性质具有一定的相似性;Mg和Na的化学性质也具有一定相似性.
I、用如图所示装置进行Mg与SO2反应的实验.
(1)选择制取SO2的合适试剂.
①10%的H2SO4溶液②70%的H2SO4溶液③Na2SO3固体④CaSO3固体
(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式.装置C中NaOH溶液的作用是.
(3)该装置仍有不足之处,请说明.
Ⅱ、某研究小组进行了“实验室制Si”的研究,它们以课本为基础,查阅资料得到以下可供参考的四条信息:
①Mg在加热的条件下即可与SiO2反应
②金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4
③Si和SiO2均不与稀H2SO4反应
④SiH4在空气中自燃
他们在研究报告中记载着“…选用合适的物质在适宜的条件下充分反应;再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤、洗涤、干燥;最后称量…在用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期值的63%左右”.
(4)该小组“实验室制Si”的化学方程式是.
(5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是(用化学方程式说明):
.
【答案】I、
(1)②③;
(2)2Mg+SO2
2MgO+S;吸收多余的SO2,防止污染环境;
(3)在A和B之间缺少干燥装置;C装置没有与大气相通;未设计一个防倒吸装置;
Ⅱ、(4)2Mg+SiO2
2MgO+Si;
(5)2Mg+Si=Mg2Si、Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑、SiH4+2O2=SiO2+2H2O.
明生成气体,应为SiH4,原因是发生2Mg+Si
Mg2Si,Mg2Si+2H2SO4═2MgSO4+SiH4↑,SiH4+2O2═SiO2+2H2O,金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁,硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃。
5.实验室有一包暗红色粉末样品可能是MgCO3、Fe2O3和FeO的混合物。
经测定后,结论是不存在FeO。
I.某学生想自己设计实验方案,以证明样品中确实没有FeO。
除样品外,实验室只提供以下试剂:
KMnO4溶液、稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、NaOH溶液,请你描述实验操作的步骤、实验现象和结论:
。
Ⅱ.测定混合物中Fe2O3的含量
实验室可用多种方法测定上述样品中Fe2O3的质量分数,某同学称取ag样品用下图所示装置测定Fe2O3的质量分数。
请回答下列问题:
(1)装置B中盛放样品的仪器名称是,A中的试剂是。
(2)装置B中反应的离子方程式为。
(3)实验过程中需要持续通入空气,其作用除可以起到“搅拌”B中反应物以实现充分反应外,还有一个重要作用是。
(4)若后续实验测得C中沉淀的质量为bg,则Fe2O3的质量分数为。
测C中沉淀的操作是、、干燥、称量。
(5)有同学认为将装置C与D交换,测出装置D在吸收反应产生的气体前后的质量差,同样可以测得Fe2O3的质量分数。
请你对此方案作出评价:
。
【答案】I、取少量样品于试管中,加入稀硫酸溶解,再加入少量KMnO4溶液,若溶液紫红色不褪去,说明样品中没有FeO。
II、
(1)锥形瓶NaOH溶液(或其它合理答案)
(2)MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+2H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(3)将B中的CO2全部排至C吸收
(4)
(或
)过滤洗涤
(5)此方案不妥,D的质量差还包括水蒸汽的质量,将使测得的测得Fe2O3的质量分数偏小。
6.实验室用如图所示装置制取溴化亚铁。
D和d中均盛有液溴,E为外套电炉丝的瓷管,e是两只耐高温的瓷皿,其中共盛有56g细铁粉。
实验开始时先将干燥、纯净的CO2气流通入D中,然后将铁粉加热至600℃~700℃,E管中反应开始。
E中的反应为:
2Fe+3Br2=2FeBr3,2FeBr3
2FeBr2+Br2↑,最后将d中液溴滴入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80g。
请回答:
(1)仪器d的名称_________。
(2)导入的CO2不干燥,会在E中发生副反应,其含铁副产物为___________;若所得产物中含此副产物,用化学方法检验。
下列方案合理的是____________。
A.取少量产物于试管中加入稀盐酸,再加入KSCN溶液
B.取少量产物于硬质大试管中,通入氢气,排尽空气后加热,用CuSO4检验生成的水蒸气
C.用磁铁吸引,看产物能否被吸引
D.取少量产物于试管中加入蒸馏水,过滤看是否有黑色不溶物
(3)为防止污染空气,实验时应在F处连接盛有NaOH溶液的尾气吸收装置,反应的化学方程式:
____。
(4)取产品10g配制成250mL溶液,取出25.00mL用酸性KMnO4溶液滴定溶液中的Fe2+,用去0.03000mol/L酸性KMnO4溶液25.00mL,则产品的纯度为______。
(5)利用除去杂质后的FeBr2可以验证Cl2、Fe3+、Br2的氧化性强弱。
将你设计的实验操作、预计的实验现象和实验结论(氧化性强弱)填写在下列表空格内:
实验操作
实验现象
氧化性强弱
①______________
溶液呈血红色
②__________
③______________
④___________
Cl2>Br2
【答案】
(1)分液漏斗;
(2)Fe3O4(或四氧化三铁);B
(3)2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O;(4)81.00%(答81%给分)。
(5)
实验操作
实验现象
氧化性强弱
①取一定量FeBr2溶于水,加入少量(或几滴)氯水(或通入少量氯气),加入KSCN溶液。
②Cl2>Fe3+
Br2>Fe3+
③取少量FeBr2溶于水,加入过量氯水(或通入足量氯气),加入四氯化碳,震荡。
④四氯化碳层呈棕红色
产品的纯度为
=81.00%;已知氧化性Cl2>Br2>Fe3+;氯气先氧化Fe2+再氧化Br—,取一定量FeBr2溶于水,加入少量氯水只生成Fe3+,加入过量氯水,即生成Fe3+,又生成Br2;所以实验步骤和现象为
实验操作
实验现象
氧化性强弱
①取一定量FeBr2溶于水,加入少量(或几滴)氯水(或通入少量氯气),加入KSCN溶液。
②Cl2>Fe3+
Br2>Fe3+
③取少量FeBr2溶于水,加入过量氯水(或通入足量氯气),加入四氯化碳,震荡。
④四氯化碳层呈棕红色
7.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。
实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。
由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品:
浓硝酸、3mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳
已知:
氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应:
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。
装置③、④、⑥中盛放的药品依次是___________。
(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后___________。
(3)装置①中发生反应的化学方程式是___________。
(4)装置②的作用是,发生反应的化学方程式是___________。
(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是___________。
(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。
甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。
同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。
这些方案中可行的是___________。
(填序号字母,多选不给分)
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化
c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
d.向饱和硝酸铜溶液中通人浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化
【答案】
(1)3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
(2)通CO2一段时间,关闭弹簧夹,将装置⑤导管末端伸入倒置的烧瓶内
(3)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(4)将NO2转化为NO;3NO2+H2O=2HNO3+NO
(5)装置③液面上方气体仍为无色,装置④液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd
8.已知稀溴水和氯化铁溶液都呈黄色,现在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴液溴,振荡后溶液呈黄色,现对溶液呈黄色的原因进行探究。
(1)仅限选用的仪器和试剂有:
烧杯、试管、玻璃棒、量筒、滴管、药匙;酸性高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液、四氯化碳、硫氰化钾溶液、硝酸银溶液、淀粉碘化钾溶液,完成以下实验探究过程:
【提出假设】
假设1:
溶液呈黄色不是发生化学反应所致,是溶液中___________引起的(填微粒的化学式,下同)。
假设2:
溶液呈黄色是发生化学反应所致,是溶液中___________引起的。
【设计实验方案】
为了验证上述假设1和假设2的推断,请用简要的文字说明你的实验方案:
假设1方案:
__________________________________。
假设2方案:
__________________________________。
(2)根据高中所学的知识判断,你认为__________(填“假设1”或“假设2”)的推断是正确的;若选用淀粉碘化钾溶液验证你的假设是否可行?
________(填“行”或“否”)。
(3)写出铁离子与碘离子作用的离子方程式____________反应,并以该反应原理设计原电池,将电池装置示意图画在下边方框中。
【答案】
(1)Br2;Fe3+假设1方案:
向黄色溶液加入CCl4,振荡,静置,下层溶液呈橙红色。
假设2方案:
向黄色溶液滴加KSCN溶液,溶液变为(血)红色
(2)假设2;否
(3)
用导线和盐桥形成闭合回路,装置如图。
9.某化学小组用MnO2和浓盐酸共热制取Cl2时,利用刚吸收过SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理.请按要求回答下列问题:
(1)请写出用此法制取Cl2的离子方程式:
.
(2)该尾气吸收处理一段时间后,吸收液中(假设不含酸式盐)肯定存在的阴离子有OH﹣、Cl﹣、;对可能大量存在的其他阴离子(不考虑空气中CO2的影响)设计如下实验进行探究:
①提出假设:
假设1:
只存在SO32﹣;
假设2:
;
假设3:
既存在SO32﹣也存在ClO﹣.
②质疑讨论:
经分析假设3不合理,理由是.
③实验方案设计与分析:
限选试剂:
3moL•L﹣1H2SO4、1moL•L﹣1NaOH、0.01mol•L﹣1KMnO4、紫色石蕊试液.
实验步骤及预期现象和结论
步骤一:
取少量吸收液于试管中,滴加3mol•L﹣1H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于A、B试管中.
步骤二:
在A试管中滴加0.01mol•L﹣1KMnO4,振荡.若溶液褪色,则说明假设1成立.
步骤三:
在B试管中滴加,振荡.若,则说明假设2成立.
(3)假设有224mL(标准状况下)SO2被15mL1mol•L﹣1的NaOH溶液完全吸收,得溶液X.忽略盐类的水解,所得X溶液中溶质正盐的物质的量为.若用0.2000mol•L﹣1KIO3溶液恰好将上述溶液X中所有的硫元素氧化,还原产物为I2,则消耗KIO3溶液的体积为mL.
【答案】
(1)MnO2+4H++2Cl﹣
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)SO42﹣、Cl﹣;①只存在ClO﹣;②SO32﹣具有强还原性,ClO﹣具有强氧化性,两者发生氧化还原反应而不能大量共存;③紫色石蕊溶液;先变红后褪色;(3)0.005mol;20
10.硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体,加热温度不同,气体成分也不同。
气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、两种或三种。
某化学课外活动小组通过设计探究性实验,测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量,并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。
实验用到的仪器如下图所示:
【提出猜想】
Ⅰ.所得气体的成分可能只含SO3一种;
Ⅱ.所得气体的成分可能含有________两种;
Ⅲ.所得气体的成分可能含有________三种。
【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。
(1)请你组装探究实验的装置,按从左至右的方向,各仪器接口的连接顺序为:
①→⑨→⑩→⑥→⑤→________→________→________→________→②(填接口序号)。
(2)若实验结束时B中量筒没有收集到水,则证明猜想________正确。
(3)有两个实验小组进行该实验,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:
实验小组
称取CuSO4的质量/g
装置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
一
6.4
2.56
448
二
6.4
2.56
224
请通过计算,推断出第一小组和第二小组的实验条件下CuSO4分解的化学方程式。
第一小组:
______________________________________________;
第二小组:
_______________________________________________。
【答案】 Ⅱ.SO2、O2 Ⅲ.SO2、SO3、O2
(1)③ ④ ⑧ ⑦
(2)Ⅰ
(3)2CuSO4
2CuO+2SO2↑+O2↑
4CuSO4
4CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑
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