1、高考化学真题分类汇编化学实验设计与探究2015年高考化学真题分类汇编专题16：化学实验设计与探究1【2015新课标卷理综化学】（14分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1=5.4102，K2=5.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色，熔点为101，易溶于水，受热脱水、升华，170以上分解。回答下列问题：（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_，由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置B的主要作用是_。（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、
2、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_。装置H反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_。（3）设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。【答案】（1）有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊；CO2；冷凝（水蒸气、草酸等），避免草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验。（2） F、D、G、H、D、I； CuO（氧化铜）；H中的粉末有黑色变为红色，其后的D中的石灰水变浑浊；（3） 向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生。用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液，消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍【
3、考点定位】CO、CO2的性质；化学实验基本知识；化学实验知识的简单应用。难度为较难等级【名师点晴】相信每个考生看到这道高考题的第一感都是：题目情景绝对的新颖！ 这个实验是我没有做过的！其实破题的关键是要分析出草酸分解的产物，那个反应（H2C2O42H2O = CO2CO3 H2O ）高中化学里并不常见，我们要学会从题文中捕捉信息来猜想关键产物（CO2来自澄清石灰水的联想，CO来自第二小问），进而用氧化还原反应原理（化合价升降）来验证。知道发生装置中产生的气体是CO2、CO、H2O(g)、少量草酸蒸气（由“受热脱水、升华”这句联想），后续的实验分析和设计大家基本就会了，一道刚刚谋面的新题就变成你
4、的常规题了。可以看出：对你所研究体系的成分进行仔细分析，是好多难题的突破良方。2【2015新课标卷理综化学】(15 分）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：电解时发生反应的化学方程式为 。溶液X中大量存在的阴离子有_。除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。a水 b碱石灰 C浓硫酸 d饱和食盐水（3）用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量：在锥
5、形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入 3 mL 稀硫酸：在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：用0.1000 molL-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2+2S2O32-2I+S4O62-)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。玻璃液封装置的作用是 。V中加入的指示剂通常为 ，滴定至终点的现象是 。测得混合气中ClO2的质量为 g。（4）用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下
6、列物质最适宜的是_（填标号)。a明矾 b碘化钾 c盐酸 d硫酸亚铁【答案】(1) 2：1 （2）NH4Cl2HCl3H2NCl3 Cl、OH c（3）2ClO210I8H2Cl5I24H2O 吸收残余的二氧化氯气体（避免碘的逸出）淀粉溶液；溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变 0.02700 （4）d【考点定位】本题考查阅读题目获取信息能力、氧化还原反应滴定及应用、电解原理、对工艺流程及装置理解分析等，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力，注意基础知识的全面掌握。【名师点晴】本题从知识上考查了重要物质的化学性质、化学实验基本操作、实验现象的判断与分析、
7、化学探究实验方案的设计与评价、化学方程式的书写、氧化还原反应原理等知识。考查了学生对基础知识的记忆、理解和运用，运用所学知识分析具体问题的能力。也涉及到运用所学知识分析问题、解决问题的能力，同时把元素化合物、基本化学原理和化学实验联系在一起，充分体现了学生对基础知识的掌握和分析问题、解决问题的思维能力，凸显了理科综合考试中的综合性与实用性的特点。【注】本题分类与专题4、163【2015浙江理综化学】(15分)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。实验(一) 碘含量的测定取0.0100 molL1的AgNO3标准溶液装入滴定管，取100.00 mL海带浸取原液至滴定池，用电势
8、滴定法测定碘含量。测得的电动势(E) 反映溶液中c(I)的变化，部分数据如下表：V(AgNO3)/mL15.0019.0019.8019.9820.0020.0221.0023.0025.00E/mV22520015010050.0175275300325实验(二) 碘的制取另制海带浸取原液，甲、乙两种实验方案如下：已知：3I26NaOH5NaINaIO33H2O。请回答：（1）实验(一) 中的仪器名称：仪器A ， 仪器 B 。（2）根据表中数据绘制滴定曲线：该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为 mL，计算得海带中碘的百分含量为 %。（3）分液漏斗使用前须检漏，检漏方法为 。步骤X中，萃取
9、后分液漏斗内观察到的现象是 。下列有关步骤Y的说法，正确的是 。A应控制NaOH溶液的浓度和体积 B将碘转化成离子进入水层C主要是除去海带浸取原液中的有机杂质 DNaOH溶液可以由乙醇代替实验(二) 中操作Z的名称是 。（4）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是 。【答案】（1）坩埚 500mL容量瓶 （2） 20.00mL 0.635% （3）向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水 液体分上下两层，下层呈紫红色 AB 过滤 （4）主要由于碘易升华，会导致碘的损失【解析】（1）A、B两种仪器的名称分别为坩埚、500mL容量瓶(须注明容量瓶的容量)。（2）根据表
10、中数据描出各点，然后连成光滑的曲线即可。从图像可知，有20.00mL附近滴定曲线发生突变，可判断滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为20.00mL；根据关系式Ag+I可计算求得海带中碘的百分含量=。（3）分液漏斗的检漏方法为：向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水。步骤X中，加入CCl4的作用是萃取碘水中的I2，萃取后I2溶解在CCl4中而呈紫色，由于CCl4的密度比水大，沉在下层，所以观察到的实验现象是：液体分上下两层，下层呈紫红色。步骤Y加入NaOH 的目的是把I2转化为离子(I和IO3)进入水层而与CCl4分离，并非浸取有机杂质，也不能用乙醇代替，
11、但NaOH的用量要控制，用量过多会使后续酸化操作步骤消耗硫酸过多，故选AB。Z步骤为过滤操作。（4）I2的CCl4溶液采用蒸馏的方法虽然可以把CCl4蒸馏出去，但同时碘易升华，导致碘的损失。【考点定位】本题主要是考查定量实验、实验设计与评价、实验流程分析与应用，涉及仪器识别、仪器选择与使用、物质的分离与提纯实验操作等4【2015重庆理综化学】（15分）ClO2与Cl2的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过题9图1装置（夹持装置略）对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。（1）仪器D的名称是 。安装F中导管时，应选用题9图2中的 。（2）打开B的活塞，A中发生反应：2N
12、aClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O。 为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜 （填“快”或“慢”）。（3）关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是 。（4）已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为 ，在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是 。（5）已吸收ClO2气体的稳定剂和稳定剂，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如题9图3所示。若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是 ，原因是 。【答案】9.(15分)
13、（1）锥形瓶 b (2)慢 （3）吸收Cl2 （4）4H+5ClO2-=Cl+4ClO2+2H2O 验证是否有ClO2 生成 （5）稳定剂，稳定剂可以缓慢释放ClO2 ，能较长时间维持保鲜所需的浓度【解析】（1）根据仪器特征，仪器D的名称是锥形瓶；根据操作分析，F装置应是Cl2和KI反应，所以应该长管进气，短管出气，选b。 (2) 为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度要慢。 （3）F装置中能发生Cl2+2KI=2KCl+I2，碘遇淀粉变蓝，所以F中溶液的颜色若不变，则装置C的作用是吸收Cl2。 (4) 在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，再根据化合价
14、升降相等和电荷守恒以及原子守恒配平，该反应的离子方程式为4H+5ClO2-=Cl+4ClO2+2H2O; 在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是验证是否有ClO2 生成. (5) 根据图3可知，稳定剂可以缓慢释放ClO2 ，能较长时间维持保鲜所需的浓度,所以稳定剂好。55【2015四川理综化学】(13分)(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料，受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。查阅资料 (NH4)2SO4在260和400时分解产物不同。实验探究该小组拟选用下图所示装置进行实验（夹持和加热装置略）实验1：连接装置A-B-C-D，检查气密性，按图示加入试剂（装置
15、B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL）。通入N2排尽空气后，于260加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N2。品红溶液不褪色，取下装置B，加入指示剂，用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。 （1）仪器X的名称是_。（2）滴定前，下列操作的正确顺序是_(填字母编号)。 a盛装0.2000mol/L NaOH溶液 b用0.2000mol/L NaOH溶液润洗 c读数、记录 d查漏、清洗 e排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面（3）装置B内溶液吸收气体的物质的量是_mol实验2：连接装置A-D-B，检查
16、气密性，按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后，于400加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO32-，无SO42-。进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物。（4）检验装置D内溶液中有SO32-，无SO42-的实验操作和现象是_.（5）装置B内溶液吸收的气体是_.（6）(NH4)2SO4在400分解的化学方程式是_.【答案】（1）圆底烧瓶（2）dbaec（3）0.03 mol（4）取少量装置D内溶液于试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀；加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解，放
17、出无色刺激性气体（5）NH3（6）3(NH4)2SO44NH3+ N2+3SO2 + 6H2O【解析】（1）仪器X为圆底烧瓶。（2）滴定操作步骤为：首先查漏、水洗，再用待装的溶液润洗，再装液，再排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面，最后记录读数。（3）由题意知：品红溶液不褪色，说明无SO2，滴定后的溶液中无SO42-，说明无SO3则装置B中吸收的气体为NH3。n(HCl)= n(NH3) +n(NaOH)，则得答案为0.03 mol（4）取装置D内溶液少许于试管中，加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸，若产生白色沉淀且加入盐酸后白色沉淀能完全溶液，则说明原溶液中有SO32-，无SO42-（5）NH3（6
18、）3(NH4)2SO44NH3+ N2+3SO2 + 6H2O【考点定位】实验设计与评价【名师点睛】考纲明确要求考生能根据实验试题要求：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。实验方案设计与评价取材于教材、高于教材，注重创新是近年高考化学试题的一大特点。近年高考综合实验试题往往是在教材实验、演示实验或考生已有实验知识的基础上进行改进，创设新情境，提出新问题，考查考生的创新意识。主要体现在以下几个方面：(1)根据题干给予的新信息，预测实验现象等。(2)药品使用创新、仪器功能拓展、实验操作改进创新和实
19、验操作新途径开辟等。(3)面对新情境，能够正确提取并处理信息(准确提炼规律、严密推理分析、做出合理解释等)。(4)面对新问题，能够全面深入思考，合理优化结构，准确深刻评价等。6【2015福建理综化学】（15分）某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一 制取氯酸钾和氯水利用右图所示的实验装置进行实验。（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有_。（2）若对调B和C装置的位置，_(填“能”或 “不能”)提高B中氯酸钾的产率。实验二 氯酸钾与碘化钾反应的探究（3）在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3 。该小组设计了系列实验研究
20、反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行)：系列a实验的实验目的是_。设计1号试管实验的作用是_。若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为_。实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量（4）该小组设计的实验方案为：使用右图装置，加热15.0ml饱和氯水试样，测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是_。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)（5）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节)：_资料：.次氯酸会破坏酸碱指示剂； .次氯酸或氯水可被SO2、H2
21、O2、FeCl2等物质还原成Cl-。【答案】（15分）（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)；（2）能；（3）研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；硫酸浓度为0的对照实验；ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O（4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)。（5）量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量(或其他合理答案)。【考点定位】考查化学仪器的的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写的知识。7【2015安徽理综化学】（14分）某研究小组将
22、纯净的SO2气体通入0.1molL-1的Ba（NO3）2溶液中，得到了BaSO4沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组突出了如下假设:假设一：溶液中的NO3-假设二：溶液中溶解的O2（1） 验证假设一该小组涉及实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体假设一成立实验2：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线入下图.实
23、验1中溶液pH变小的原因是_;V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）_。（3）验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤，预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）（4）若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别通入足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反映后两溶液的pH前者_(填大于或小于)后者，理由是_【答案】（1）无明显现象、有白色沉淀生成（2）SO2溶于水后生成H2SO3 ;3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H+2NO;（3）实验步骤实验现象结论实验1：作为参考实验假设二成立实验3：将纯净
24、的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中有白色沉淀生成（4）小于，反应的离子方程式表明，足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3，生成的H+的物质的量前者多余后者【解析】（1）根据强酸制弱酸的原理，亚硫酸是弱酸不能制备盐酸，故实验1无现象，SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸显酸性，电离出，和NO3-结合生成硝酸，具有强氧化性，将SO32-氧化成SO42-，故生成白色的BaSO4沉淀；（2）SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸显酸性，故pH值减小；3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H+2NO;（3）实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含O2的
25、25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体无现象假设二成立实验2：在盛有富含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体有白色沉淀生成（4）小于，反应的离子方程式表明，足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3，生成的H+的物质的量前者多余后者（其它合理答案也正确）【考点定位】本题属于实验设计和评价题，考查学生对实验的设计探究能力，多属于开放性试题，可能出现多种正确答案，属于综合性较强的较难题型，8【2015广东理综化学】（17分）NH3及其盐都是重要的化工原料。（1）用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和
26、尾气处理装置依次为 （2）按图13装置进行NH3性质实验。先打开旋塞1，B瓶中的现象是 ，原因是 ，稳定后，关闭旋塞1。再打开旋塞2，B瓶中的现象是 。（3）设计实验，探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。限制试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽（可控制温度）实验目的：探究 对溶液中NH4Cl水解程度的影响。设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中V(溶液)表示所配制溶液的体积）。物理量实验序号V（溶液）/mL11002100按实验序
27、号I所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为Y，则NH4Cl水解反应得平衡转化率为 （只列出算式，忽略水自身电离的影响）。【答案】（1）A、C、G。（2）产生白烟；打开旋塞1，氯化氢与氨气混合反应生成了白色氯化铵固体小颗粒，形成白烟。烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中，形成红色溶液。（3）温度（或浓度）物理量实验序号V（溶液）/mLNH4Cl质量(g)温度（）pH1100mT1Y2100mT2Z或物理量实验序号V（溶液）/mLNH4Cl质量(g)温度（）pH1100mTY2100m2TZ(10-Y5.35)/m【解析】（1）NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3是固体混合物加热制取气体的反应
28、，有水生成，试管口应向下倾斜，发生装置选A，NH3密度比空气小，用向下排空气法收集，收集装置选C，氨气极易溶于水，要用防倒吸装置，但不能距离水太远，也不能插入液面以下，选G，故选A、C、G。（2）先打开旋塞1，B瓶中的现象是产生白色的烟；原因是先打开旋塞1，氯化氢与氨气挥发出来，氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒，氯化铵小颗粒形成白烟。再打开旋塞2，B瓶中的现象是烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中，是因为气体参与反应后使得烧瓶内的压强变小，打开旋塞2后，大气压就会把烧杯中的溶液压到烧瓶中来，同时由于A中的HCl不可能全部进入B中，A中HCl过量，就算不能完全进入瓶，中的氨气也应能完全反应，形成
29、氯化铵，石蕊溶液进入B中，B中的NH4Cl溶于石蕊溶液，溶液显酸性，所以石蕊试液显红色。（3）主要采用控制变量的方法，根据给出的仪器，有可控制温度水浴槽，那么可以完成温度对NH4Cl水解程度的影响，天平可以称出不同质量NH4Cl，那么可以配制出不同浓度的溶液，就可以探究浓度对NH4Cl水解程度的影响，故答案为温度或浓度。如果探究温度的影响那么控制浓度相同，改变温度，如果探究浓度相同，那么就要控制温度相同，不管哪一种探究都需要配制一定浓度的NH4Cl溶液，那么需要称量NH4Cl的质量，但不管探究的是哪种因素的影响，都需要使用pH计通过测量水解后溶液的pH来判断其水解程度，所以在表格中都应有一项为pH值。若探究温度对NH4Cl水解程度的影响时数据为：物理量实验序号V（溶液）/mLNH4Cl质量(g)温度（）pH1100mT1Y2100mT2Z 若探究浓度对NH4Cl水解程度的影响时数据为：物理量实验序号V（溶液）/mLNH4Cl质量(g)温度
