专题10 综合探究性实验高考冲刺化学大题百题精练解析版.docx
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专题10综合探究性实验高考冲刺化学大题百题精练解析版
2019年高考冲刺化学大题百题精练
专题十综合探究性实验
1.某研究性学习小组利用下图装置探究草酸钙晶体(
)的热分解。
已知:
CO能与
溶液反应生成黑色的钯粉。
(1)A的作用是____________________;D中可观察到的现象是_________________。
(2)B中长玻璃管的作用是______________________________________________。
(3)E、F位置___________(填“能”或“不能”)互换,理由是________________________________。
(4)写出
溶液与CO反应的化学方程式_______________________________________________。
(5)为探究草酸钙晶体加热分解产物的成份并测x,进行如下实验:
①按上图连接好仪器,______________________________(填实验操作名称)。
②将29.2g草酸钙晶体放入C中,从a处通入一段时间空气。
③加热草酸钙晶体直到质量不再减少,从a处一直通空气直至冷却。
④测得C中残留固体质量11.2g,D增重3.6g,E增重8.8g(澄清石灰水足量)。
⑤数据处理:
计算可得x=_______________;写出上述实验中草酸钙晶体受热分解的化学方程式________________________________________________。
【答案】除去空气中的CO2,防止对分解产物的检验产生干扰无水CuSO4变蓝平衡气压(合理答案均计分)不能若互换则原F中可能产生的CO2对原E中CO2的检验会造成干扰
检查装置气密性1
【解析】
【分析】
加热草酸钙晶体产物可能有CO、CO2和水,为了防止空气中的CO2和水对分解产物的检验产生干扰,需要对空气预处理;根据无水硫酸铜遇水变蓝,可用检验H2O的存在;CO2通入石灰水变浑浊,可用石灰水检验CO2;由题目提供的信息可知CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉,可用PdCl2溶液检验CO。
据此解答。
【详解】
(1)空气中含有二氧化碳,利用氢氧化钠吸收二氧化碳,除去空气中的CO2,防止对分解产物的检验产生干扰;装置D中的无水硫酸铜遇水变蓝,可用检验H2O的存在;
(2)装置B中长玻璃管与外界相通,其作用是平衡气压;
(3)若互换则原F中可能产生的CO2,对原E中CO2的检验会造成干扰,所以不能互换;
(4)由题目提供的信息可知CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉,可知PdCl2把CO氧化为CO2,反应的方程式为
;
(5)①连接好仪器,需要检查装置气密性;
⑤残留固体质量11.2g,说明生成CaO11.2g,n(CaO)=
=0.2mol,D增重3.6g,说明生成H2O3.6g,n(H2O)=
=0.2mol,E增重8.8g(澄清石灰水足量),说明生成CO28.8g,n(CO2)=
=0.2mol,m(CO)=29.2g-11.2g-3.6g-8.8g=5.6g,n(CO)=
=0.2mol,生成
物质的量之比为1:
1:
1:
1,所以x为1。
根据以上分析可知反应的方程式为
。
2.资料显示:
浅绿色的FeSO4·7H2O加热失水为FeSO4·H2O时呈白色,成FeSO4时为无色固体。
FeSO4经加热可分解为FeO和SO3,经强热可分解为Fe2O3、SO3和SO2。
SO3的熔点为16.8℃,沸点为44.8℃。
化学兴趣小组对上述资料进行实验探究。
第一步:
用绿矾制无水硫酸亚铁。
(1)把药品装在仪器(写名称)____中进行加热,已将结晶水除净的依据是(选填序号)___。
A.观察无水蒸汽产生B.经恒重操作最后两次称量所得到的质量完全相同
C.晶体完全变为无色D.经恒重操作最后两次质量差不超过天平感量误差
第二步:
取一定量无水硫酸亚铁置于如图(部分夹持仪器略去)所示A的试管中进行加热。
(2)实验过程中C、D、E中除有少许气泡外无其它明显现象。
若将B试管中产生的少量固体溶于水,检验该溶液中的阴离子的方法是:
___。
实验过程中还有一处明显的现象是:
________________。
第三步:
将第二步实验的装置中A、B部分改为如图所示的
、
,C,D,E不变(C,E中都装有足量溶液)。
同样取一定量无水硫酸亚铁置于
的石英玻璃管中进行加热,反应完毕后,从石英玻璃仪器中滞留气体排尽。
观察到C中产生白色沉淀,D试管中溶液褪色。
(3)实验中
的玻璃管中的现象是:
______,说出
装置的一个作用是:
________。
最后将C中液体完全取出进行过滤、洗涤、干燥。
称得所得固体质量为23.300g,所得溶液加水稀释定容为1L,取出20.00mL置于锥形瓶中,用已知浓度的标准NaOH溶液测定该1L溶液中一种溶质的浓度。
(4)上述实验过程中用到的定量仪器有_______,用到的指示剂是_______。
(5)将所得溶液加水定容时,加水所用的仪器名称为_____,若去称量
玻璃管中残留固体的质量应接近于____g。
【答案】坩埚D取样,滴入氯化钡溶液产生白色沉淀,含有硫酸根离子A的试管中无色固体变为黑色粉末无色固体变为红色粉末防止C中溶液倒吸入
玻璃管中(或防止SO3冷凝成液态或固态)1000mL容量瓶、滴定管、电子天平酚酞溶液胶头滴管16.000g
【解析】
【分析】
根据题意,绿矾(FeSO4·7H2O)加热失水为FeSO4·H2O时呈白色,成FeSO4时为无色固体。
FeSO4经加热可分解为FeO和SO3,经强热可分解为Fe2O3、SO3和SO2。
检验SO42-的方法是:
取样,滴入氯化钡溶液产生白色沉淀,含有硫酸根离子;C中分解生成的SO3与BaCl2溶液反应生成硫酸钡沉淀和盐酸,以此进行分析解答。
【详解】
(1)灼烧固体需要在坩埚中进行;加热失水后最终所得固体成分为FeSO4,若最后两次称量质量差不超过天平感量误差,则可确定将结晶水已除净,故选D,其它选项均不正确;
因此,本题正确答案是:
坩埚;D;
(2)FeSO4经加热可分解为FeO和SO3,经强热可分解为Fe2O3、SO3和SO2。
实验过程中C、D、E中除有少许气泡外无其它明显现象,说明没生成SO2。
B试管中产生的少量固体为SO3,溶于水得到硫酸,检验SO42-的方法是:
取样,滴入氯化钡溶液产生白色沉淀,含有硫酸根离子;FeSO4经加热可分解为FeO和SO3,FeO为黑色粉末,则A的试管中无色固体变为黑色粉末,
因此,本题正确答案是:
取样,滴入氯化钡溶液产生白色沉淀,含有硫酸根离子;A的试管中无色固体变为黑色粉末;
(3)FeSO4经强热可分解为Fe2O3、SO3和SO2。
实验中
的玻璃管中的现象是:
无色固体变为红色粉末;
装置的试管有热水浴加热,可以起到安全瓶的作用:
防止C中溶液倒吸入
玻璃管中,也可以防止SO3冷凝成液态或固态,
因此,本题正确答案是:
无色固体变为红色粉末;防止C中溶液倒吸入
玻璃管中(或防止SO3冷凝成液态或固态);
(4)C中分解生成的SO3与BaCl2溶液反应生成硫酸钡沉淀和盐酸,过滤出沉淀,洗涤、干燥、称量。
所得溶液含有盐酸,加水稀释定容为1L,取出20.00mL置于锥形瓶中,用已知浓度的标准NaOH溶液测定,以上操作用到的定量仪器有1000mL容量瓶、滴定管、电子天平;用NaOH滴盐酸可选用酚酞为指示剂。
因此,本题正确答案是:
1000mL容量瓶、滴定管、电子天平;酚酞溶液;
(5)定容时加水所用的仪器名称为胶头滴管;
由反应式2FeSO4
Fe2O3+SO3↑+SO2↑可知,生成等物质的量的Fe2O3和SO3,
根据SO3~BaSO4,可计算出n(Fe2O3)=n(SO3)=n(BaSO4)=
=0.1000mol,
玻璃管中残留固体为Fe2O3,其质量应为0.1000mol×160g/mol=16.000g。
因此,本题正确答案是:
胶头滴管;16.000g。
3.某实验小组研究溶液中AgNO3和Na2S的反应。
(1)用离子方程式解释AgNO3溶液pH<7的原因是____________________。
(2)实验小组同学认为黑色沉淀中可能含有Ag2O、Ag2S或Ag,设计实验验证。
已知:
i.浓硝酸能将Ag2S转化为Ag+和SO42—(Ag2SO4可溶于硝酸);
ii.Ag2O能溶解在浓氨水中形成银氨溶液[Ag(NH2)2OH],而Ag2S和Ag均不能。
①设计并实施如下实验,证实沉淀中含有Ag2S,试剂1和试剂2分别是_________、________。
现象1中出现的现象是_______________________________。
②设计并实施如下实验,证实沉淀中不含有Ag2O,将实验操作补充完整。
实验操作
实验现象
步骤i
其少量银氨溶液,向其中滴加盐酸
出现白色沉淀
步骤ii
取少量洗涤后的黑色沉淀,____________
没有沉淀出现
写出步骤i中反应的化学方程式:
_________________________。
③经检验,沉淀中不含有Ag。
(3)实验小组同学认为AgNO3溶液具有氧化性,在一定条件下能够氧化Na2S,设计实验进行研究(实验装置如图所示),测得电压为a(a>0)。
对AgNO3溶液中氧化S2—的物质进行推测:
假设1:
0.1mol/LAgNO3溶液(pH=4)中的Ag+氧化了S2—;
假设2:
0.1mol/LAgNO3溶液(pH=4)中的NO3—氧化了S2—
利用下图装置继续研究(已知:
电压大小反映了物质氧化性与还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱的差异越大,电压越大)。
①将pH=4的0.1mol/LAgNO3溶液替换为_____溶液,记录电压为b(b>0)
②上述实验证实了氧化S2—的物质中一定包含了Ag+,其证据是_________实验结论:
AgNO3溶液与Na2S溶液的反应类型与反应条件有关。
【答案】Ag++H2O
AgOH+H+浓硝酸Ba(NO3)2溶液黑色沉淀溶解,有红棕色刺激性气味的气体生成加入浓氨水,充分振荡后过滤,向滤液中滴加足量盐酸Ag(NH3)2OH+3HCl=AgCl↓+2NH4Cl+H2OpH=4的0.1mol/LNaNO3a>b
【解析】
【分析】
硝酸银为强酸弱碱盐,其水溶液因银离子水解而呈碱性。
检验沉淀为Ag2S,就要检验银离子和硫元素的存在,硫元素的存在可以通过检验硫酸根离子来间接检验。
氧化银能溶于氨水得银氨溶液。
设计实验时要考虑控制变量法。
【详解】
(1)银离子水解使硝酸银溶液显酸性,故其pH<7,离子方程式为:
Ag++H2O
AgOH+H+;
(2)①检验Ag2S,先用浓硝酸检验银并且将硫离子氧化成硫酸根离子,再用钡离子检验硫酸根离子,所以试剂1是浓硝酸,试剂2是硝酸钡溶液,浓硝酸和Ag2S反应生成红棕色NO2,反应现象为:
黑色沉淀溶解,有红棕色刺激性气味的气体生成;
②已知Ag2O能溶解在浓氨水中形成银氨溶液[Ag(NH3)2OH],而Ag2S和Ag均不能,参考步骤i,取少量洗涤后的黑色沉淀,加入浓氨水,充分振荡后过滤,向滤液中滴加足量盐酸,根据是否有白色沉淀生成判断沉淀中是否有Ag2O,步骤i用盐酸与银氨溶液的反应方程式为:
Ag(NH3)2OH+3HCl=AgCl↓+2NH4Cl+H2O;
(3)①根据控制变量法的原理,将pH=4的0.1mol/LAgNO3溶液替换为pH=4的0.1mol/LNaNO3溶液;
②由题意,pH=4的0.1mol/LAgNO3溶液的强化性强于pH=4的0.1mol/LNaNO3溶液,氧化性越强电压差越大,则a>b;
4.某研究小组设计如下所示实验装置(夹持装置已略去)分别探究NO与铜粉、Na2O2的反应。
已知:
①NO与Na2O2可发生反应2NO+Na2O2===2NaNO2。
②NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化为NO3-
③在溶液中存在平衡FeSO4+NO
Fe(NO)SO4(棕色)
I.关闭K3,打开K2,探究NO与铜粉的反应并检验NO。
(1)反应开始前,打开K1,通入一段时间N2,其目的是______________________。
(2)装置B中盛放的试剂为水,其作用是______________________。
(3)装置F中的实验现象为___________。
装置H中收集的气体为___________(填化学式)。
Ⅱ.关闭K2,打开K3,探究NO与Na2O2的反应并制备NaNO2。
(4)装置G的作用是______________________。
(5)若省略装置C,则进入装置G中的气体除N2、NO外,可能还有___________(填化学式)。
(6)测定反应后装置E中NaNO2的含量。
已知;在酸性条件下,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+,为测定样品中亚硝酸钠的含量,该小组同学称取ag样品溶于水配制成250mL溶液,取25.00mL所得溶液于锥形瓶中,用0.100mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点时,消耗bmL酸性KMnO4溶液。
①滴定过程中发生反应的离子方程式为______________________。
②滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用是___________。
③样品中NaNO2的质量分数为___________用含有a、b的代数式表示)
【答案】排尽装置中的空气,防止NO被空气中的氧气氧化为二氧化氮吸收挥发出的硝酸溶液由浅绿色变为棕色NO、N2吸收未参与反应的NO,防止污染空气NO2和O25NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O作氧化剂和滴定剂17.25b/a%
【解析】
【详解】
(1)NO易与O2反应生成NO2,反应开始前,打开K1,通入一段时间N2,其自的是排尽装置中的空气,防止NO被空气中的氧气氧化为二氧化氮。
(2)硝酸易挥发,会随NO一起出来干扰后续的实验,所以装置B中盛放的试剂为水为了溶解挥发的硝酸。
(3)由于在溶液中存在平衡FeSO4+NO
Fe(NO)SO4(棕色),装置F中的实验现象为溶液由浅绿色变为棕色,D装置红色粉末变为黑色,NO和Cu发生了反应,生成CuO和N2,又因为NO是气体,不可能完全反应,故H收集的气体是一氧化氮和N2。
(4)根据信息NO能与酸性高锰酸钾溶液反应,装置G的作用吸收未参与反应的NO,防止污染空气。
(5)C是干燥装置,若省略装置C,那么水蒸气会与Na2O2反应生成NaOH和O2,NO和O2反应生NO2,则进入装置G中的气体除N2、NO外,可能还有NO2和O2。
(6)①在酸性条件下,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+,化学反应方程式:
5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O。
②滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用即作为滴定反应的反应物,作氧化剂,自身也可作指示剂判断反应终点,当锥形瓶滴入最后一滴KMnO4溶液,恰好变为淡紫色,且半分钟不变色,即可。
③n(MnO4-)=0.1mol·L-1×b×10-3L,n(NO2-)=n(MnO4-)×5/2×250/25=2.5×10-3bmol,NaNO2的质量分数=n(NO2-)×M(NaNO2)/a=172.5×10-3b/a。
5.某小组同学对FeCl3与KI的反应进行探究。
(初步探究)室温下进行下表所列实验。
序号
操作
现象
实验Ⅰ
取5mL0.1mol·L-1KI溶液,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液5~6滴(混合溶液pH=5)
溶液变为棕黄色
实验Ⅱ
取2mL实验Ⅰ反应后的溶液,滴加2滴0.1mol·L-1KSCN溶液
溶液呈红色
(1)证明实验Ⅰ中有I2生成,加入的试剂为__________。
(2)写出实验Ⅰ反应的离子方程式:
_________________。
(3)结合上述实验现象可以证明Fe3+与I-发生可逆反应,原因是_____________________。
(深入探究)20min后继续观察实验现象:
实验Ⅰ溶液棕黄色变深;实验Ⅱ溶液红色变浅。
(4)已知在酸性较强的条件下,I-可被空气氧化为I2,故甲同学提出假设:
该反应条件下空气将I-氧化为I2,使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。
甲同学设计实验:
________,20min内溶液不变蓝,证明该假设不成立,导致溶液不变蓝的因素可能是_____________(写出两条)。
(5)乙同学查阅资料可知:
FeCl3与KI的反应体系中还存在I-+I2
I3-,I3-呈棕褐色。
依据资料从平衡移动原理解释实验Ⅱ中20min后溶液红色变浅的原因:
____________。
(6)丙同学针对20min后的实验现象继续提出假设:
FeCl3与KI的反应、I-与I2的反应达到平衡需要一段时间,有可能20min之前并未达到平衡。
为验证该假设,丙同学用4支试管进行实验,得到了颜色由浅到深的四个红色溶液体系,具体实验方案为__________________。
【答案】淀粉溶液或CCl42Fe3++2I-
2Fe2++I2实验Ⅱ通过检验KI过量(或Fe3+不足量)的情况下仍有Fe3+剩余,说明正反应不能进行到底向试管中加入5mL0.1mol·L-1KI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5c(I-)低、c(H+)低由于I-+I2
I3-,使c(I2)减小,2Fe3++2I-
2Fe2++I2正向移动,c(Fe3+)减小,Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3逆向移动,红色变浅向1支试管中加入2mL0.1mol·L-1KI溶液,再滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液2~3滴,滴加2滴0.1mol·L-1KSCN溶液,之后每间隔5min,另取1支试管重复上述实验,观察4支试管中溶液颜色的变化
【解析】
【分析】
(1)根据碘单质的特征反应回答;
(2)结合Fe3+与I-生成碘单质,书写并配平氧化还原反应方程式;
(3)根据铁离子与KSCN溶液的显色反应解释;
(4)已知在酸性较强的条件下,I-可被空气氧化为I2,设计实验可以在酸性弱的条件下观察反应现象分析判断,导致溶液不变蓝的因素可能是离子浓度低的原因;
(5)根据I-+I2⇌I3-、2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2,Fe3+3SCN-⇌Fe(SCN)3,结合平衡移动的原理分析解答;
(6)根据FeCl3与KI的反应、I-与I2的反应达到平衡需要一段时间,有可能20min之前并未达到平衡,为验证该假设,可以用4支试管分四次做实验,得到颜色由浅到深的四个红色溶液体系。
【详解】
(1)取5mL0.1mol•L-1KI溶液,滴加0.1mol•L-1FeCl3溶液5~6滴(混合溶液pH=5),溶液变为棕黄色,证明实验Ⅰ中有I2生成,检验碘单质可以选用淀粉溶液,溶液变蓝色说明生成了碘单质,故答案为:
淀粉溶液;
(2)实验Ⅰ中Fe3+与I-发生氧化还原反应生成碘单质和亚铁离子,反应的离子方程式为:
2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2,故答案为:
2Fe3++2I-=I2+2Fe2+;
(3)实验Ⅱ取2mL实验Ⅰ反应后的溶液,滴加2滴0.1mol•L-1KSCN溶液,溶液变红色,说明KI过量的前提下仍含铁离子,说明反应不能进行彻底,证明反应为可逆反应,故答案为:
实验Ⅰ中KI过量的前提下反应后仍含铁离子,说明反应不能进行彻底,证明反应为可逆反应;
(4)已知在酸性较强的条件下,I-可被空气氧化为I2,故甲同学提出假设:
该反应条件下空气将I-氧化为I2,使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。
甲同学可以设计如下实验:
向试管中加入5mL0.1molKI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5,20min内溶液不变蓝,证明该假设不成立;导致溶液不变蓝的因素可能是I-浓度低、H+浓度低,故答案为:
向试管中加入5mL0.1molKI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5;c(I-)低、c(H+)低;
(5)实验Ⅱ中20min后溶液红色变浅的原因:
由于存在化学平衡I-+I2⇌I3-,碘离子过量,则碘单质浓度减小为主要因素,使得2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡正向进行,铁离子浓度减小,导致Fe3+3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向进行,溶液红色变浅,故答案为:
由于存在化学平衡I-+I2⇌I3-,使c(I2)减小,2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡正向进行,c(Fe3+)减小,Fe3+3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向进行,溶液红色变浅;
(6)丙同学针对20min后的实验现象继续提出假设:
FeCl3与KI的反应、I-与I2的反应达到平衡需要一段时间,有可能20min之前并未达到平衡。
为验证该假设,丙同学用4支试管进行实验,得到了颜色由浅到深的四个红色溶液体系,具体实验方案为:
向1支试管中加入2mL0.1mol/LKI溶液,再滴入0.1mol/L的FeCl3溶液2-3滴,滴加2滴KSCN溶液,之后每间隔5min另取1支试管重复上述实验,观察4支试管中溶液颜色变化,故答案为:
向1支试管中加入2mL0.1mol/LKI溶液,再滴入0.1mol/L的FeCl3溶液2-3滴,滴加2滴KSCN溶液,之后每间隔5min另取1支试管重复上述实验,观察4支试管中溶液颜色变化。
【点睛】
本题的难点和易错点为(6),要注意理解题意,FeCl3与KI的反应、I-与I2的反应达到平衡需要一段时间,有可能20min之前并未达到平衡,验证该假设,可以用4支试管分四次做实验。
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