2019版高考化學大一輪復習 第44講 化學探究實驗題考題類型及解題策略優(yōu)選學案

1、第44講化學探究實驗題考題類型及解題策略題型特點考情分析命題趨勢化學實驗探究題是新課標高考的熱點題型，具有情境新穎、取材廣泛、考查靈活的特點。試題集探究性與開放性于一體，以探究物質的性質、物質的組成等為主線，具有較好的考查學生思維能力及化學素養(yǎng)的功能。2017，北京卷，28T2016，全國卷甲，28T2016，北京卷，28T2016，浙江卷，27T探究實驗題近幾年逐漸成為一種熱門的實驗題型，預計2019年高考會加大對探究實驗題的考查力度。分值：410分1化學反應原理的實驗探究題主要利用對比、歸納、分析等方法，在探究過程中?？梢酝ㄟ^對比實驗，即設置幾組平行實驗來對照、比較，從而研究和揭示某種規(guī)律

2、，解釋某種現象形成的原因或證明某種反應原理。解題策略(1)變量探究實驗題的解題策略解答變量探究類試題關鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個條件對研究對象的影響規(guī)律。注意：選擇數據要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。(2)規(guī)律探究實驗題的解題策略物質性質遞變規(guī)律的探究也是中學化學實驗探究的一個重要內容。研究同周期、同主族元素性質的遞變規(guī)律，物質的氧化還原反應(如置換反應)規(guī)律，物質的酸(堿)性強弱規(guī)律，電解質溶液的導電規(guī)律等，都是開展有關規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經典情境。2物質組成的實驗探究題通過化學反應原理猜測可能生成哪些物質作出合理的假設在假設的基礎上應用化學反應原理設計實

3、驗步驟進行實驗操作記錄實驗現象得出實驗結論。定量測定數據的方法(1)沉淀法：先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質量，再進行相關計算。(2)測氣體體積法：對于產生氣體的反應，可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。(3)測氣體質量法：將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實驗前后吸收劑的質量，求得所吸收氣體的質量，然后進行相關計算。(4)滴定法：即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應滴定等獲得相應數據后再進行相關計算。(5)熱重法：只要物質受熱時發(fā)生質量變化，都可以用熱重法來研究物質的組成，是在控制溫度的條件下，測量物質的質量與溫度關系的方法。通過分析熱重

4、曲線，我們可以知道樣品及其可能產生的中間產物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產物等與質量相聯(lián)系的信息。3物質性質的實驗探究題基本思路和方法根據物質的組成(或成分)提出各物質(或離子)性質的假設根據這些性質找到可能存在的反應確定檢驗的試劑和儀器確定實驗的順序敘述實驗的操作和預期的現象，得出結論。例1(2016北京卷)以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象，探究鹽的性質和鹽溶液間反應的多樣性。實驗試劑現象滴管試管0.2 molL1 Na2SO3溶液飽和Ag2SO4溶液.產生白色沉淀0.2 molL1 CuSO4溶液.溶液變綠，繼續(xù)滴加產生棕黃色沉淀0.1 molL1 Al2(SO4

5、)3溶液.開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產生白色沉淀(1)經檢驗，現象中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現象：_2AgSO=Ag2SO3_。(2)經檢驗，現象的棕黃色沉淀中不含SO，含有Cu、Cu2和SO。已知：CuCuCu2，Cu2CuI(白色)I2。用稀H2SO4證實沉淀中含有Cu的實驗現象是_析出紅色固體_。通過下列實驗證實，沉淀中含有Cu2和SO。a白色沉淀A是BaSO4，試劑1是_HCl和BaCl2溶液_。b證實沉淀中含有Cu2和SO的理由是_在I的作用下，Cu2轉化為白色沉淀CuI，SO轉化為SO_。(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。經檢驗，現象的白色沉淀中無SO

6、，該白色沉淀既能溶于強酸，又能溶于強堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色。推測沉淀中含有亞硫酸根和_Al3、OH_。對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設：.被Al(OH)3所吸附；.存在于鋁的堿式鹽中。對假設設計了對比試驗，證實了假設成立。a將對比實驗方案補充完整。步驟一：步驟二：_(按如圖形式呈現)。b假設成立的實驗證據是_V1明顯大于V2_。(4)根據實驗，亞硫酸鹽的性質有_還原性、水解呈堿性_。鹽溶液間反應的多樣性與_兩種鹽溶液中陰陽離子的性質和反應條件_有關。解析 (1)飽和溶液中的Ag與Na2SO3反應會生成更難溶的Ag2SO3。(2)根據現象和已知信息知，取少量洗滌干凈的棕黃色沉淀

7、，滴加稀硫酸，若有紅色固體析出，則證明有Cu。a.根據沉淀A是BaSO4，知加入的試劑1含Ba2，可以選用鹽酸酸化的BaCl2溶液。b.由白色沉淀A為BaSO4可知原沉淀中的SO被氧化為SO，則加入KI時反應生成了I2，說明原沉淀中有Cu2，即加入KI時Cu2與I反應生成白色沉淀CuI和I2，I2又與SO反應生成SO與I，所以加入淀粉無明顯現象。(3)根據題意知，現象的白色沉淀中無SO，該白色沉淀既能溶于強酸，又能溶于強堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色，推測沉淀中含有亞硫酸根、Al3和OH。與Al(OH)3相比，鋁的堿式鹽中每個鋁離子所對應的氫氧根離子不足3個，因此可設計定量實驗，記錄數據V1

8、，設計對比實驗，記錄數據V2，對比V1與V2即可得出結論。(4)I2被還原，酸性KMnO4溶液褪色，均顯示了亞硫酸鹽的還原性，亞硫酸鹽與Al3發(fā)生雙水解反應生成氫氧化鋁，證明了亞硫酸鹽在水溶液中水解而顯堿性，根據實驗流程及現象可知，鹽溶液間反應的多樣性和鹽的性質及反應條件有關。1(2017北京卷)某小組在驗證反應“Fe2Ag=Fe22Ag”的實驗中檢測到Fe3，發(fā)現和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05 molL1 硝酸銀溶液(pH2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。(1)檢驗產物取出少量黑色固體，洗滌后，_加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產生白色沉淀_(填操作和現

9、象)，證明黑色固體中含有Ag。取上層清液，滴加K3Fe(CN)6溶液，產生藍色沉淀，說明溶液中含有_Fe2_。(2)針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3，乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3，乙依據的原理是_2Fe3Fe=3Fe2_(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續(xù)實驗：取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發(fā)現有白色沉淀產生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：序號取樣時間/min現象3產生大量白色沉淀；溶液呈紅色30產生白色沉淀，較3 min時量少；溶液紅色較3 min時加深120產生白色沉淀，較30 min時量少；溶液紅色較30 min時變

10、淺(資料：Ag與SCN生成白色沉淀AgSCN)對Fe3產生的原因作出如下假設：假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3；假設b：空氣中存在O2，由于_4Fe2O24H=4Fe32H2O_(用離子方程式表示)，可產生Fe3；假設c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可產生Fe3；假設d：根據_加入KSCN溶液后產生白色沉淀_現象，判斷溶液中存在Ag，可產生Fe3。下述實驗可證實假設a、b、c不是產生Fe3的主要原因。實驗可證實假設d成立。實驗：向硝酸酸化的_0.05_molL1_NaNO3_溶液(pH2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液。3 min時溶液呈淺紅色，30

11、 min后溶液幾乎無色。實驗：裝置如圖，其中甲溶液是_FeSO4溶液_，操作及現象是_分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深_。(3)根據實驗現象，結合方程式推測實驗中Fe3濃度變化的原因：溶液中存在反應：2AgFe=Fe22Ag，AgFe2=Fe3Ag，Fe2Fe3=3Fe2。反應開始時，c(Ag)大，以反應為主，c(Fe3)增大。約30 min后，c(Ag)小，以反應為主，c(Fe3)減小。解析 (1)黑色固體溶于熱的硝酸溶液后，向其中加入稀鹽酸，產生白色沉淀，可證明黑色固體中含有Ag。可利用K3 Fe(CN)6檢驗Fe2的存在。(2)過量的鐵粉

12、會與Fe3反應?？諝庵械腛2會與Fe2發(fā)生氧化還原反應，產生Fe3；加入KSCN溶液后產生白色沉淀，說明溶液中存在Ag，Ag可與Fe2反應產生Fe3。實驗可證實假設a、b、c不是產生Fe3 的主要原因，只要將原實驗反應體系中的Ag替換，其他微粒的種類及濃度保持不變，做對比實驗即可，所以可選用0.05 molL1 NaNO3溶液(pH2)；實驗利用原電池裝置證明反應AgFe2=AgFe3能發(fā)生，所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和現象：分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。2為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系，某同學通過改變濃度研究“2Fe

13、32I2Fe2I2”反應中Fe3和Fe2的相互轉化。實驗如下：(1)待實驗溶液顏色不再改變時，再進行實驗，目的是使實驗的反應達到_化學平衡狀態(tài)_。(2)是的對比實驗，目的是排除中_溶液稀釋對顏色變化_造成的影響。(3)和的顏色變化表明平衡逆向移動，Fe2向Fe3轉化。用化學平衡移動原理解釋原因：加入Ag發(fā)生反應：AgI=AgI，c(I)降低，或增大c(Fe2)，平衡均逆向移動。(4)根據氧化還原反應的規(guī)律，該同學推測中Fe2向Fe3轉化的原因：外加Ag使c(I)降低，導致I的還原性弱于Fe2。用下圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。K閉合時，指針向右偏轉，b作_正_極。當指針歸零(反應達

14、到平衡)后，向U形管左管中滴加0.01 molL1 AgNO3溶液。產生的現象證實了其推測。該現象是_左管產生黃色沉淀，指針向左偏轉_。(5)按照(4)的原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了中Fe2向Fe3轉化的原因。轉化原因是_Fe2隨濃度增大，還原性增強，使Fe2的還原性強于I_。與(4)實驗對比，不同的操作是_向U形管右管中加入1_molL1_FeSO4溶液_。(6)實驗中，還原性：IFe2；而實驗中，還原性：Fe2I。將(3)和(4)、(5)作對比，得出的結論是_該反應為可逆氧化還原反應，在平衡時，通過改變物質的濃度，可以改變物質的氧化、還原能力，并影響平衡移動方向_。解析 (1)實

15、驗溶液顏色不再改變，則達到化學平衡狀態(tài)。(2)為空白對照實驗，目的是排除中溶液被稀釋，c(Fe2)降低造成溶液顏色變化的影響。(3)中加入AgNO3，c(I)降低，平衡2Fe32I2Fe2I2逆向移動；中加入FeSO4，c(Fe2)增大，平衡2Fe32I2Fe2I2逆向移動。(4)K閉合時，指針向右偏轉，Fe3得到電子，b為正極。向U形管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，左側有黃色沉淀生成，同時平衡2Fe32I2Fe2I2逆向移動，a為正極，電流計指針向左偏轉。(5)c(Fe2)增大，Fe2的還原性強于I，因此平衡逆向移動。不同于(4)的操作是(4)中通過向左管滴加AgNO3溶液使

16、平衡逆向移動，而(5)中是通過向右管滴加FeSO4溶液使平衡逆向移動。課時達標第41講1(2016天津卷)水中溶氧量(DO)是衡量水體自凈能力的一個指標，通常用每升水中溶解氧分子的質量表示，單位：mgL1。我國地表水環(huán)境質量標準規(guī)定，生活飲用水源的DO不能低于5 mgL1。某化學小組同學設計了下列裝置(夾持裝置略)，測定某河水的DO。.測定原理：堿性條件下，O2將Mn2氧化為MnO(OH)2：2Mn2O24OH=2MnO(OH)2酸性條件下，MnO(OH)2將I氧化為I2：MnO(OH)2IHMn2I2H2O(未配平)用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2：2S2OI2=S4O2I.測定步驟：

17、a安裝裝置，檢驗氣密性。充N2排盡空氣后，停止充N2。b向燒瓶中加入200 mL水樣。c向燒瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4無氧溶液(過量)、2 mL堿性KI無氧溶液(過量)，開啟攪拌器，至反應完全。d攪拌并向燒瓶中加入2 mL H2SO4無氧溶液，至反應完全，溶液為中性或弱酸性。e從燒瓶中取出40.00 mL溶液，以淀粉作指示劑，用0.0100 molL1 Na2S2O3溶液進行滴定，記錄數據。fg處理數據(忽略氧氣從水樣中的逸出量和加入試劑后水樣體積的變化)?；卮鹣铝袉栴}：(1)配制以上無氧溶液時，除去所用溶劑水中氧的簡單操作為_將溶劑水煮沸后冷卻_。(2)在橡膠塞處加入水樣及有關試劑

18、應選擇的儀器是_。滴定管注射器 量筒(3)攪拌的作用是_使溶液混合均勻，快速完成反應_。(4)配平反應的方程式，其化學計量數依次為_1,2,4,1,1,3_。(5)步驟f為_重復步驟e的操作23次_。(6)步驟e中達到滴定終點的標志為_溶液藍色褪去(半分鐘內不變色)_。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL，水樣的DO_9.0_mgL1(保留一位小數)。作為飲用水源，此次測得DO是否達標？_是_(填“是”或“否”)。(7)步驟d中加入H2SO4溶液反應后，若溶液pH過低，滴定時會產生明顯的誤差。寫出產生此誤差的原因：_2HS2O=SSO2H2O、SO2I22H2O=4HSO2I、4H4

19、IO2=2I22H2O(任寫其中兩個)_(用離子方程式表示，至少寫出兩個)。解析 (1)可將溶劑水煮沸除去水中的溶解氧，然后再冷卻至室溫即可。(2)在橡膠塞處加水樣，為了防止空氣中的O2進入三頸燒瓶中，可用注射器向三頸燒瓶中注入水樣。(3)開啟攪拌器，能使Mn2與O2在堿性條件下快速完成生成MnO(OH)2的反應。(4)根據反應前后元素化合價變化利用升降法可配平反應為MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O。(5)為了減小實驗誤差，步驟e操作還需重復23次。(6)I2與淀粉混合，溶液中出現藍色，隨著反應的進行，當溶液中I2恰好完全反應時，溶液中藍色褪去，且保持30 s內顏色不再發(fā)生變化，即

20、達到滴定終點。根據三個反應可以找出關系式：O22MnO(OH)22I24S2O，40.00 mL水樣中含氧量為0.0100 molL14.5103 L32 gmol10.36 mg，根據正比關系可求出1 L水樣中的溶解O2為9.0 mg，即DO9.0 mg/L5 mg/L，故該水源作為飲用水源，DO達標。(7)若步驟d中溶液酸性過強，則S2O發(fā)生自身氧化還原反應生成SO2和單質S，SO2還能與I2在溶液中繼續(xù)反應生成H2SO4和HI，酸性較強時I易被空氣中的O2氧化等，均能給實驗帶來較大的誤差，影響測定結果。22017年1月9日，中國中醫(yī)科學院青蒿素專家屠呦呦研究員獲得2016年度國家科學技術

21、獎最高獎。青蒿素是烴的含氧衍生物，為無色針狀晶體，易溶于丙酮、氯仿和苯，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶，熔點為156157 ，熱穩(wěn)定性差，青蒿素是高效的抗瘧藥。已知：乙醚的沸點為35 。從青蒿中提取青蒿素的方法主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工藝為：請回答下列問題：(1)操作的名稱是_蒸餾_。(2)操作的主要過程可能是_B_(填字母)。A加水溶解，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶B加95%的乙醇，濃縮、結晶、過濾C加入乙醚進行萃取分液(3)用下列實驗裝置測定青蒿素分子式的方法如下：將28.2 g青蒿素樣品放在硬質玻璃管C中，緩緩通入空氣數分鐘后，再充分燃燒，精確測定裝置E和

22、F實驗前后的質量，根據所測數據計算。裝置D的作用是_將可能生成的CO氧化為CO2_，裝置E中吸收的物質是_H2O(水蒸氣)_，裝置F中盛放的物質是_堿石灰_。實驗裝置可能會產生誤差，造成測定含氧量偏低，改進方法是_在裝置F后連接一個防止空氣中的CO2和水蒸氣進入F的裝置_。用合理改進后的裝置進行實驗，稱得：裝置實驗前/g實驗后/gE22.642.4F80.2146.2則測得青蒿素的實驗式是_C15H22O5_。(4)某學生對青蒿素的性質進行探究。將青蒿素加入含有NaOH、酚酞的水溶液中，青蒿素的溶解量較小，加熱并攪拌，青蒿素的溶解量增大，且溶液紅色變淺，說明青蒿素與_C_(填字母)具有相同的性

23、質。A乙醇B乙酸C乙酸乙酯D葡萄糖解析 (2)青蒿素在水中幾乎不溶，A項錯誤；獲得的精品應是固體，C項錯誤。(3)青蒿素分子式的測定原理：燃燒一定質量的青蒿素樣品，使其完全轉化為CO2和H2O，然后測量CO2和H2O的質量，據此求出樣品中C、H、O三種元素的質量，進而可確定青蒿素的實驗式(最簡式)，若已知青蒿素的相對分子質量，則可確定其分子式。測定的含氧量偏低是由于外界空氣中的CO2和水蒸氣進入裝置F中引起測定的含碳量偏高而造成的，因此改進方法是在裝置F后再連接一個防止空氣中CO2和水蒸氣進入F的裝置(如盛有堿石灰的干燥管)。由實驗數據可知，m(H2O)42.4 g22.6 g19.8 g，m

24、(CO2)146.2 g80.2 g66 g，則n(H2O)1.1 mol，n(CO2)1.5 mol，n(H)2.2 mol，n(C)1.5 mol，m(H)2.2 g，m(C)18.0 g，m(O)m(樣品)m(C)m(H)28.2 g18.0 g2.2 g8.0 g，n(O)0.5 mol，所以n(C)n(H)n(O)1.52.20.515225，即青蒿素的實驗式是C15H22O5。3(2018河南鄭州三模)資料顯示：O2的氧化性隨溶液pH的增大而逐漸減弱。室溫下，某學習小組利用下圖裝置探究不同條件下KI與O2的反應，實驗記錄如下：裝置序號燒杯中的液體5分鐘后現象2 mL 1 molL1

25、KI溶液5滴淀粉溶液無明顯變化2 mL 1 molL1KI溶液5滴淀粉溶液2 mL 0.2 molL1 HCl溶液溶液變藍2 mL 1 molL1KI溶液5滴淀粉溶液2 mL 0.2 molL1 KCl溶液無明顯變化2 mL 1 molL1KI溶液5滴淀粉溶液2 mL 0.2 molL1 CH3COOH溶液溶液變藍，顏色較淺回答下列問題：(1)實驗的目的是_驗證Cl是否影響KI與O2的反應_。(2)實驗中發(fā)生反應的離子方程式是_4IO24H=2I22H2O_。(3)實驗比實驗溶液顏色深的原因是_其他條件相同時，HCl是強電解質，其溶液中c(H)較醋酸溶液中的大，O2的氧化性較強_。為進一步探究

26、KI與O2的反應，用上述裝置繼續(xù)進行實驗：序號燒杯中的液體5小時后現象2 mL混有KOH的pH8.5的1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液溶液略變藍2 mL混有KOH的pH10的1 molL1KI溶液5滴淀粉溶液無明顯變化對于實驗的現象，甲同學猜想“pH10時O2不能氧化I”，他設計了下列裝置進行實驗以驗證猜想。(4)燒杯a中的溶液為_pH10的KOH溶液_。(5)實驗結果表明此猜想不成立。支持該結論的實驗現象是：通入O2后，_電流表指針偏轉，燒杯b中的溶液逐漸變成藍色_。(6)乙同學向pH10的“KOH淀粉溶液”中滴加碘水，溶液先變藍后迅速褪色，經檢測褪色后的溶液中含有IO，用離子方程式表示

27、褪色的原因是_3I26OH=IO5I3H2O_。(7)該小組同學對實驗過程進行了整體反思，推測實驗和實驗的現象產生的原因分別可能是_中性條件下，O2的氧化性比較弱，短時間內難以生成“一定量”碘單質使溶液顏色發(fā)生變化；pH10的KOH溶液中I被氧化生成I2，I2迅速發(fā)生歧化反應變?yōu)镮O和I_。解析 (1)對比實驗可知，實驗中溶液變藍肯定是加入了HCl溶液引起的，但HCl溶液中還有Cl，無法確定是H的影響還是Cl的影響，因此設計了實驗，加入含Cl而不含H的溶液，以驗證Cl是否影響KI與O2的反應。(3)由實驗和實驗不難看出，二者的不同之處是所加的酸不同，一個是強酸，一個是弱酸，而兩種酸的濃度相同，

28、所以兩溶液中的c(H)不同，則實驗現象的差別必然是由c(H)的不同引起的，且c(H)越大，溶液藍色越深，說明O2的氧化性隨c(H)的增大而增強。(4)甲同學設計的是原電池裝置，可通過電流表指針是否發(fā)生偏轉來判斷反應是否發(fā)生，因此燒杯a中的溶液應是pH10的KOH溶液。(5)實驗結果表明猜想不成立，說明pH10時O2能氧化I，其中負極上的反應為4I4e=2I2，正極上的反應為O22H2O4e=4OH，因此可看到電流表指針偏轉，燒杯b中的溶液逐漸變藍色。(6)由題中信息可知，I2在KOH溶液中發(fā)生了歧化反應，除生成IO外，還生成I，故反應的離子方程式是3I26OH=IO5I3H2O。4某實驗小組同學依據資料深入探究