高三化学一轮复习《探究性实验》专题训练届word版含答案.docx
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高三化学一轮复习《探究性实验》专题训练届word版含答案.docx
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高三化学一轮复习《探究性实验》专题训练届word版含答案
2021届高三化学一轮复习《探究性实验》专题训练
1、
(2020年北京延庆)某实验小组在电压12V电流3A的条件下电解2mol/L的氯化铜溶液并探究其产物的性质。
(1)根据电解原理,预测:
阴极发生的实验现象是______。
阳极发生的电极反应式为______。
电解氯化铜溶液总的化学方程式为______。
(2)小组同学在实际电解过程中,意外的观察到下表的实验现象:
条件
电极
现象
电压12V
电流3A
阴极
3min后,附近溶液变成棕褐色。
30min后,溶液变成深棕褐色。
电极底部表面有少量红色金属生成,还有少量白色物质。
阳极
开始出现少量气泡,后来气泡增多。
实验小组学生对阴极区产生异常现象的原因进行了探究:
资料1:
CuCl是白色的难溶物,用Cu还原CuCl2溶液可以得到CuCl沉淀,它易溶于浓盐酸,用水稀释CuCl的浓盐酸溶液则又析出CuCl白色沉淀。
资料2:
[CuCl2•CuCl2(H2O)]-(棕褐色)⇌CuCl+Cu2++3Cl-+H2O。
Ⅰ.探究阴极表面产生的白色物质:
①根据资料写出Cu还原CuCl2溶液反应的化学方程式______。
②学生为了确定阴极产物进行实验A:
取2mol/L的CuCl2溶液,加入铜粉,充分振荡,几分钟后,试管底有白色沉淀生成,过滤出白色固体,加入浓盐酸,固体溶解,加水稀释,又析出白色沉淀。
如果要确认阴极产生的白色沉淀是CuCl,还需要进行对照实验B,该实验的设计方案是______。
实验结论:
通过实验A和实验B的对比,可以确定阴极产生的白色固体是CuCl。
Ⅱ.探究阴极区域溶液呈现棕褐色的原因:
猜想1:
可能是Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致。
实验C:
向2mol/L的CuCl2溶液中加入,溶液呈现绿色,没有变成棕褐色。
实验结论:
溶液颜色呈现棕褐色______(填“是”或者“不是”)由于Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致。
猜想2:
棕褐色溶液可能与+1价Cu有关。
实验D:
用铜粉和2mol/L的CuCl2溶液反应制备[CuCl2•CuCl2(H2O)]-,取少量该标准溶液与实验中得到的棕褐色溶液进行对照实验。
步骤一:
配制标准[CuCl2•CuCl2(H2O)]-棕褐色溶液进行稀释,实验流程如图所示:
步骤二:
取阴极附近的棕褐色溶液,重复上述实验进行对照:
请画出对照实验的流程图:
实验结论:
通过对照实验,确认棕褐色溶液与+1价Cu有关。
答案及解析
(1)析出红色铜;2Cl--2e-=Cl2↑;CuCl2
Cu+Cl2↑;
(2)ⅠCu+CuCl2=2CuCl↓;
②取阴极白色物质于试管中,加入浓盐酸,固体溶解,加水稀释,又析出白色沉淀;
Ⅱ.猜想1:
可能是Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致
实验C:
向2mol/L的CuCl2溶液中加入NaCl固体,溶液呈现绿色,没有变成棕褐色;
实验结论:
溶液颜色呈现棕褐色不是由于Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致;
猜想2:
棕褐色溶液可能与+1价Cu有关。
实验D:
用铜粉和2mol/L的CuCl2溶液反应制备[CuCl2•CuCl2(H2O)]-,取少量该标准溶液与实验中得到的棕褐色溶液进行对照实验。
步骤一:
配制标准[CuCl2•CuCl2(H2O)]-棕褐色溶液进行稀释,实验流程如图所示:
,
步骤二:
取阴极附近的棕褐色溶液,重复上述实验进行对照:
,
通过对照实验,确认棕褐色溶液与+1价Cu有关;
故答案为:
不是;
。
(1)根据电解原理,电极氯化铜溶液,阴极发生的反应是铜离子得到电子生成铜,阳极是氯离子失电子发生氧化反应生成氯气;
(2)Ⅰ.①根据资料用Cu还原CuCl2溶液可以得到CuCl沉淀可得;
②取试验中阴极的白色物质与实验A做对照试验;
Ⅱ.猜想1:
可能是Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致
实验应向氯化铜溶液加入高浓度的Cl-,溶液没有变成棕褐色,说明该猜想不成立;
猜想2:
棕褐色溶液可能与+1价Cu有关
取阴极附近的棕褐色溶液重复步骤一,得到与步骤一相同的现象说明该猜想成立。
本题考查化学实验基本操作方法的综合应用,为高考常见题型,题目难度较大,侧重于学生的分析能力、实验能力的考查,注意把握实验的原理和目的,为解答该类题目的关键,注意物质的性质,结合题给信息解答,试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力。
2、(2020年北京石景山区)某实验小组对KSCN的性质进行探究,设计如下实验:
试管中试剂
实验
滴加试剂
现象
2mL0.1mol/L
KSCN溶液
Ⅰ
ⅰ.先加
1mL0.1mol/LFeSO4溶液
ⅱ.再加硫酸酸化的KMnO4溶液
ⅰ.无明显现象[来源:
学科网]
ⅱ.先变红,后褪色
Ⅱ
ⅲ.先加1mL0.05mol/LFe2(SO4)3溶液
ⅳ.再滴加0.5mL0.5mol/LFeSO4溶液
ⅲ.溶液变红
ⅳ.红色明显变浅
(1)SCN-存在两种结构式,分别为N≡C—S-和S=C=N-,SCN-是二者的互变异构的混合物,请写出N≡C—S-的电子式。
(2)用离子方程式表示FeSO4溶液显酸性的原因。
(3)①用离子方程式表示实验Ⅰ溶液变红的原因____________________________。
②针对实验Ⅰ中红色褪去的原因,小组同学认为是
SCN-被酸性KMnO4氧化为SO42-,并设计如
右图实验装置证
实了猜想是成立的。
其中
X溶液是,Y溶液是,检验产物
SO42-的操作及现象是。
(4)针对实验Ⅱ“红色明显变浅”的现象,实验小组进行探究。
甲同学查资料得知:
当加入强电解质后,增大了离子间相互作用,离子之间牵制作用增强,即“盐效应”。
“盐效应”使Fe3++SCN-
[Fe(SCN)]2+平衡体系中的Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少,溶液红色变浅。
乙同学认为SCN-可以与Fe2+反应生成无色络合离子,进一步使Fe3++SCN-
[Fe(SCN)]2+平衡左移,红色明显变浅,而Mg2+与SCN-难络合,于是乙设计了如下实验:
由此推测,实验Ⅱ“红
色明显变浅”的原因是。
(5)工业上测定钛铁合金中钛含量的其中一步反应原理是:
以KSCN为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti(Ⅲ),反应的化学方程式为:
Ti2(SO4)3+2NH4Fe(SO4)2===
2Ti(SO4)2+(NH4)2SO4+2FeSO4,则达到滴定终点的实验现象是。
答案
(1)
……………………………………………………………………………………………………………………………………………(2分)
(2)Fe2++2H2O
Fe(OH)2+2H+………………………………………………………………………………………………………(2分)
(3)①MnO4—+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,Fe3++3SCN—
Fe(SCN)3(3分)
②0.1mol/LKSCN溶液,硫酸酸化的KMnO4溶液;……………………………………………………(各1分)
一段时间后取少量反应后的KSCN溶液,先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液,出
现白色沉淀………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………(2分)
(4)(注:
本题答案可以是开放性的,逻辑合理就行)…………………………………………………(总3分)
水溶液的稀释使溶液变浅;“盐效应”使Fe3+跟SC
N—结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少;SCN—与Fe2+反应生成无色络合离子,三者可能均有(不答水稀释可以不扣分)
(5)无色变为红色或溶液变红……………………………………………………………………………………………………………(2分)
3(2020年北京朝阳期末)某学习小组探究稀HNO3、浓HNO3与铜的反应。
装置(尾气处理装置略)
现象
Ⅰ中开始无明显现象,渐有小气泡生成,越来越剧烈,液面上方出现浅红棕色气体,溶液呈蓝色。
Ⅱ中反应剧烈,迅速生成大量红棕色气体,溶液呈绿色。
(1)试管Ⅰ中Cu与稀HNO3反应的化学方程式是。
(2)Ⅱ中反应的速率比Ⅰ中的快,原因是。
(3)针对Ⅱ中溶液呈绿色的原因,提出假设:
假设1:
Cu2+的浓度较大所致;
假设2:
溶解了生成的NO2。
探究如下:
取Ⅱ中绿色溶液,分为两等份。
①取一份于右图所示装置中,(填“操作”和“现象”),
证实Ⅱ中溶解了NO2。
②向另一份溶液加入(填化学试剂),溶液变为蓝色。
证实假设1不成立
,假设2成立。
(4)对于稀HNO3与铜生成NO、浓HNO3与铜生成NO2的原因,提出两种解释:
解释1.HNO3浓度越稀,溶液中NO3-的数目越少,被还原时,每个NO3-从还原剂处获得较多电子的机会(填“增多”或“减少”),因此被还原为更低价态。
解释2.推测下列平衡导致了产物的不同,并通过如下实验证实了推测的合理性。
①B中盛放的试剂是。
②C中盛放Cu(NO3)2和。
③该小组证实推测的合理性所依据的实验现象是。
答案
(1)
(2)硝酸浓度大
(3)①向上拉动活塞a,试管内液面上方出现红棕色气体
②
(或CuO等)
(4)解释1.增多
解释2.①水②浓硝酸③C中溶液变绿
4、(2020年北京东城一模)某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。
已知:
物质
BaSO4
BaCO3
AgI
AgCl
溶解度/g(20℃)
2.4×10-4
1.4×10-3
3.0×10-7
1.5×10-4
(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化
实验操作:
试剂A
试剂B
试剂C
加入盐酸后的现象
实验Ⅰ
BaCl2
Na2CO3
Na2SO4
……
实验Ⅱ
Na2SO4
Na2CO3
有少量气泡产生,沉淀部分溶解
①实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是
加入盐酸后,。
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是。
③实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:
。
(2)探究AgCl和AgI之间的转化
实验Ⅲ:
实验Ⅳ:
在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:
a>c>b>0)。
装置
步骤
电压表
读数
ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K
a
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全
b
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl(s)
c
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量NaCl(s)
a
注:
其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
①实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是(填序号)。
a.AgNO3溶液b.NaCl溶液c.KI溶液
②实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是。
③结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:
。
④实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是。
(3)综合实验Ⅰ~Ⅳ,可得出结论:
。
答案
(1)①沉淀不溶解或无明显现象
②BaCO3+2H+===Ba2++CO2↑+H2O
③BaSO4在溶液中存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+
(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,
与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动
(2)①b
②2I--2e-===I2
③由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱
④实验ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,则c>b说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI+Cl-AgCl+I-
(3)溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现
5、(2020年朝阳期中)文献记载:
HNO3与铁反应能产生H2,某小组进行如下实验。
实验Ⅰ:
20℃,将过量铁粉溶于0.5mol·L-1HNO3中,立即有无色气体生成,充分反应后,溶液几乎无色。
(1)检验气体:
方法如下图所示。
确认气体是H2,不含NO。
实验证据是。
(2)检验溶液:
取上层清液,等分两份
①向一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,(填现象),说明含有Fe2+。
②向另一份加入NaOH溶液,产生灰绿色沉淀;加热至沸,有刺激性气味气体逸出,用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝。
综合①、②,说明实验Ⅰ中发生的反应有Fe+2H+=Fe2++H2↑,另外还有。
(3)对H2产生的原因提出假设:
HNO3中H+的氧化性大于
,验证如下:
实验Ⅱ:
将铜粉溶于0.5mol/LHNO3中。
证实假设不成立,实验证据是。
(4)重新假设:
H+的还原速率大于
的还原速率。
改变条件重复实验Ⅰ,向2mL0.5mol·L-1HNO3中加入过量铁粉,结果如下:
实验序号
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
温度
20℃
40℃
60℃
生成H2体积
6.0mL
3.4mL
2.6mL
现象
溶液几乎无色
溶液略显黄色
溶液显黄色
经检验,实验Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中,NO3-的还原产物与实验Ⅰ相同。
①根据实验现象,能否确定假设成立?
。
②从反应速率的角度解释温度升高H2体积减少的原因。
(5)改用3mol/LHNO3与过量铁粉反应,HNO3的还原产物主要是NO。
综上所述,有利于金属与硝酸反应生成氢气的条件是。
答案
(1)气体遇空气未见红棕色;点燃肥皂泡,发出爆鸣声
(2)①产生蓝色沉淀
②4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O
(3)没有H2产生,溶液变蓝
(4)①不能确定
②温度升高,H+、NO3-的还原速率均增大,NO3-的还原速率增大的更多,H+同时被消耗,H+得电子的机会减少,导致产生H2的体积减少
(5)较低温度、低浓度硝酸
6、锰的化合物在工业、医疗等领域有重要应用。
某兴趣小组模拟制备KMnO4及探究锰(Ⅱ)盐能否被氧化为高锰(Ⅶ)酸盐。
Ⅰ.KMnO4的制备:
MnO2
K2MnO4→…
KMnO
反应原理
步骤一:
3MnO2+6KOH+KClO3
3K2MnO4+KCl+3H2O
步骤二:
3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3
实验操作
步骤一:
将一定比例的MnO2、KOH和KClO3固体混合加热,得到墨绿色的固体,冷却后加水溶解得到碱性K2MnO4溶液放入烧杯C中。
步骤二:
连接装置,检查气密性后装药品。
打开分液漏斗活塞,当C中溶液完全变为紫红色时,关闭活塞停止反应,分离、提纯获取KMnO4晶体。
装置图如图:
(1)检查装置A气密性:
关闭分液漏斗活塞,在B中加入蒸馏水至液面超过长导管口,用热毛巾捂住圆底烧瓶,若 ,则说明装置气密性良好。
(2)B中试剂选择的理由 。
(3)反应结束后,未能及时分离KMnO4晶体,发现C中紫红色溶液变浅。
该小组同学认为是碱性K2MnO4溶液中的Cl﹣将生成的MnO4﹣还原,导致颜色变浅,指出含有Cl﹣的判断依据 。
Ⅱ.该小组继续探究Mn2+能否氧化为MnO4﹣,进行了下列实验:
装置图
试剂X
实验现象
①0.5mL0.1mol•L﹣1NaOH溶液
生成浅棕色沉淀,一段时间后变为棕黑色
②0.5mL0.1mol•L﹣1NaOH
和15%H2O2混合液
立即生成棕黑色沉淀
③0.5mL0.1mol•L﹣1HNO3溶液
无明显现象
④0.5mL0.1mol•L﹣1HNO3溶液和少量PbO2
滴加HNO3无明显现象,加入PbO2立即变为紫红色,稍后紫红色消失,生成棕黑色沉淀
已知:
iMnO2为棕黑色固体,难溶于水;
iiKMnO4在酸性环境下缓慢分解产生MnO2。
(4)实验①中生成棕黑色沉淀可能的原因 。
(5)实验②中迅速生成棕黑色沉淀的离子方程式 。
(6)对比实验③和④,实验③的作用 。
(7)甲同学猜测实验④中紫红色消失的原因:
酸性条件下KMnO4不稳定,分解产生了MnO2,乙认为不成立,理由是 ;乙认为是溶液中的Mn2+将MnO4﹣还原,并设计了实验方案证明此推测成立,其方案为 。
探究结果:
酸性条件下下,某些强氧化剂可以将Mn2+氧化为MnO4﹣。
答案:
(1)导管口有气泡产生,移开热毛巾后,有一段液柱回升;
(2)饱和碳酸氢钠溶液不与二氧化碳反应且除去HCl,同时生成二氧化碳;
(3)反应产物中含Cl﹣,且操作中未除去Cl﹣;
(4)空气中的氧气在碱性环境中将Mn2+氧化为MnO2(或2Mn2++O2+4OH﹣=2MnO2+2H2O);
(5)Mn2++H2O2+2OH﹣=MnO2+2H2O;
(6)排除HNO3将Mn2+氧化的可能;
(7)资料表明缓慢分解产生MnO2,而实验④中紫红色很快消失并产生棕黑色沉淀;取5mL0.1mol•L﹣1MnSO4溶液于试管中,加入0.5mL0.1mol•L﹣1HNO3溶液,无明显现象,再滴加几滴KMnO4溶液,立即生成棕黑色沉淀。
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