【新教材】高考化学二轮复习 高考非选择题专项练：实验综合题B18页含解析

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1、新教材适用高考化学高考非选择题专项练(八)实验综合题B【题型特点】评价探究类综合性实验题能力要求高,主要考查在化学实验背景下发现问题和解决问题的能力和根据图表信息形成结论的能力。该类试题主要由提出假设、制订方案、实验验证、得出结论等一系列步骤组成。在审题过程中要注意审“目的”、审“图表”、审“操作”,答题时要注意抓住关键词、语言的组织与表达,做到严谨规范,切不可似是而非。在解题过程中,要注意以下几个问题:(1)纵观全题,对题目中所设置的问题做到心中有数。(2)仔细读题,看清提出的问题和做出的猜想,结论要与提出的问题相吻合。(3)重视给定资料,善于在资料中搜寻信息,资料中必有未学过的知识,在后面

2、的题目中必要用到。(4)设计实验方案要遵循四个原则:科学性、安全性、可行性、简约性。(5)实验结论及解释的关键是紧扣实验目的、实验方案进行思考、解答。要注意语言的表述,要详细,可以兼顾其他步骤模仿来写。(6)解答反思与评价类问题的关键是紧扣实验目的,从合理性、科学性、安全性、可行性、简约性、经济性等方面进行分析、思考,并提出改进的具体建议。1.(2014合肥二模)某学习小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH吸收液对其尾气进行吸收处理。(1)少量SO2被NaOH溶液吸收的化学方程式为 ;吸收液主要吸收尾气中的,防止空气污染。(2)当尾气吸收一段时间后,探究吸收液中可

3、能存在的阴离子(不考虑空气中CO2的影响)。提出假设:假设1:可能存在S假设2: 假设3:既存在S,也存在ClO-;设计实验并验证:请在下表中写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:1 molL-1NaOH、0.01 molL-1KMnO4(酸性)、淀粉KI溶液、紫色石蕊试液。实验步骤预期现象和结论步骤1:取少量吸收液于两支试管中步骤2:若有现象,则假设1正确步骤3:若有现象,则假设2正确质疑与讨论:你认为假设3是否合理?,理由是 ;写出上述实验步骤2中反应的离子方程式: 。【解析】(1)少量二氧化硫被氢氧化钠吸收生成亚硫酸钠,用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气,则氯气中含HCl,亚硫酸钠能

4、与氯气、HCl反应,因此亚硫酸钠溶液可吸收氯气、HCl。(2)根据假设1和3可知假设2是可能存在ClO-。假设1的验证即确定吸收液含S,而S可被高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,反应方程式是2Mn+5S+6H+2Mn2+5S+3H2O;假设2的验证即确定吸收液含ClO-,可根据ClO-有漂白性及水解使溶液呈碱性设计实验,结合所给试剂可用紫色石蕊试液,现象是溶液先变蓝色后褪色。ClO-与S可发生氧化还原反应而不能共存,因此假设3不合理。答案:(1)2NaOH+SO2(少量)Na2SO3+H2O反应生成的过量氯气和挥发出来的氯化氢气体(2)可能存在ClO-实验步骤预期现象和结论步骤2:取步骤1

5、中的一支试管滴加2滴0.01 molL-1KMnO4(酸性)溶液紫红色褪去步骤3:取步骤1中的一支试管滴加2滴紫色石蕊试液先变蓝后褪色不合理S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2Mn+5S+6H+2Mn2+5S+3H2O2.(2014六安模拟)工业上用电解含Na2SO4的饱和食盐水制备烧碱,某学生对该烧碱固体是否变质进行探究。(1)该学生首先对烧碱固体中杂质的成分进行了猜想:假设一:杂质为Na2SO4和NaCl假设二: (2)在本实验中,可以证明烧碱固体已经变质的试剂是。A.酚酞试液B.稀盐酸C.BaCl2溶液D.CaCl2溶液(3)请设计实验方案验证假设一

6、(所需的实验仪器及药品自选)。实验步骤预期的实验现象及结论(4)该学生设计了如下实验装置测定烧碱固体的变质率(就是已变质的烧碱的质量分数,烧碱中的Na2SO4和NaCl忽略不计)。主要步骤如下(装置中残留的空气中的CO2忽略不计);.按图组装仪器,并检查装置的气密性.将ag试样放入锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,得到试样溶液.称量盛有碱石灰的U形管的质量,得到bg.从分液漏斗滴入6 molL-1的硫酸,直到不再产生气体时为止. .再次称量盛有碱石灰的U形管的质量,得到cg.重复步骤和的操作,直到U形管的质量基本不变,为dg烧碱固体的变质率为;如果没有装置B,测定结果将(填“偏大”“偏小”或“无影响

7、”)。【解析】(1)烧碱久置于空气中,烧碱与二氧化碳反应生成碳酸钠。(2)证明烧碱变质,即检验碳酸钠,可用盐酸,若加入盐酸有气体生成,则含碳酸钠,不能用酚酞,因为氢氧化钠与酚酞作用呈红色,也不能用氯化钙和氯化钡,二者都与硫酸钠反应。(3)验证假设一即检验S、Cl-,S一般用Ba(NO3)2检验,Cl-一般用AgNO3检验,但先检验S并沉淀S,否则S与AgNO3反应生成Ag2SO4。(4)测定变质烧碱的质量分数的原理是测定生成的二氧化碳的质量进而求碳酸钠的质量,应该是从导管A处缓缓鼓入一定量的空气,将装置中产生的二氧化碳全部吹入U形管,否则测得的质量分数偏小,装置B的作用是吸收空气中的水及二氧化

8、碳,否则测得的质量分数偏大,二氧化碳质量为(d-b)g,则碳酸钠质量为106 g,则生成碳酸钠消耗的氢氧化钠质量为g,变质率为100%。答案:(1)杂质为Na2SO4、NaCl和Na2CO3(2)B(3)实验步骤预期的实验现象及结论取少量的烧碱固体放入试管,加适量水溶解,然后加入过量的Ba(NO3)2溶液,振荡,充分反应,过滤。取步骤中的滤液少许,加入过量稀硝酸,然后加入几滴硝酸银溶液,振荡产生白色沉淀,说明烧碱固体中含有Na2SO4。产生白色沉淀,说明烧碱固体中含有NaCl(说明:所提供的答案应该是最佳的实验设计。其他答案如果也比较合理,如取两次固体配成溶液然后分别检验Na2SO4和NaCl

9、,也可)(4).从导管A处缓缓鼓入一定量的空气100%偏大3.(2014安庆三模)实验室中常向Na2S和Na2CO3混合溶液中通入SO2来制备Na2S2O3,其反应原理为2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2,实验装置如下图所示(夹持仪器省略)。(1)A中发生的化学反应方程式为 。(2)甲同学发现加热A后,液面下的铜丝变黑。假定黑色物质为单一的成分,该同学对其成分提出了以下假设:假设1: ;假设2:可能是CuS假设3:可能是Cu2O乙同学指出假设3一定不成立,因为 。为确定假设1和假设2哪个正确,乙同学又进行了实验验证。请完成实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:硝酸、

10、硫酸、NaOH溶液、H2O2溶液。实验步骤预期现象和结论(3)反应制得的Na2S2O3在化学定量分析中常用作基准物质。如实验室用Na2S2O3标准溶液测量某工业废水中Ba2+的浓度,过程如下:已知:2S2+I2S4+2I-写出BaCrO4固体与过量HI溶液反应的离子方程式 ;以淀粉为指示剂,则到达滴定终点的现象是 。【解析】(1)装置A是制取二氧化硫:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O。(2)根据A中的反应物可推测假设1可能是CuO,Cu2O是红色的,因此假设3错误。假设的验证即利用CuO溶于硫酸和CuS不溶于硫酸的性质设计实验进行检验,不能用硝酸。(3)二者发生氧化还原反应

11、:2BaCrO4+6I-+16H+3I2+2Cr3+2Ba2+8H2O;由于是用Na2S2O3滴定I2,因此终点现象是溶液由蓝色变为无色,而且半分钟内不变色。答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O(2)可能是CuO(其他答案合理均可)Cu2O是红色的实验步骤预期现象和结论取少量铜丝上的黑色固体,加入稀硫酸,观察现象若黑色固体溶解,溶液变成蓝色,则假设1正确;若黑色固体不溶解,溶液颜色无明显变化,则假设2正确(3)2BaCrO4+6I-+16H+3I2+2Cr3+2Ba2+8H2O锥形瓶内溶液由蓝色变为无色,半分钟内不变色4.(2014皖北协作区二模)环保部门的技术人员

12、常用草酸测定酸性工业废水中Mn的浓度。某课题组研究发现:少量的摩尔氏盐FeSO4(NH4)2SO46H2O可加快溶液紫红色的褪去。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:(1)请完成以下表格(表中不要留有空格):实验编号实验目的温度废水样品2.0 mL H2C2O4的浓度273 K4.0 mL0.10 molL-1298 K4.0 mL0.10 molL-1探究浓度对反应速率的影响273 K0.20 molL-1(2)请配平该反应的离子方程式:(3)假如实验中的试剂均一次性加入(体积变化忽略不计),10 s末时实验中收集到标准状况下气体3.36 mL,请用H2C2O4表示该段时间内的

13、反应速率:v=。(4)某课题组对摩尔氏盐FeSO4(NH4)2SO46H2O中起加快溶液紫红色褪去作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:假设一:N起还原作用或起催化剂作用。假设二: 。假设三: 。(5)请你设计实验验证上述假设一是否成立,完成下表中的内容。实验方案(不要求写具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量的废水样品于试管中,【解析】(1)本题是采取控制变量的方法探究反应速率的影响因素,实验的温度不同,其他相同,因此实验是探究温度对反应速率的影响,实验的温度相同,草酸用量相同,浓度不同,由于是探究浓度对反应速率的影响,因此废水的体积相同,即4.0 mL。(2)该反应的Mn的化

14、合价变化了5,C的化合价变化了1,因此Mn与H2C2O4的计量数之比为25,再结合质量守恒配平。(3)n(CO2)=0.1510-3mol,则消耗的n(H2C2O4)=0.07510-3mol,v(H2C2O4)=0.07510-3mol10 s=0.00 125 molL-1s-1。(4)根据摩尔氏盐的组成分析可知加快紫红色褪去的原因可能还有Fe2+起还原性作用或Fe2+起催化剂作用或S起催化剂作用(不能填S的还原作用,因为S几乎没有还原性)。(5)验证假设一可做对比实验,即向废水样品中通入适量的氨气(提供N),观察,若样品颜色无变化,说明假设一不正确;反之,正确,但不能加氯化铵或硫酸铵,因

15、为这样会引入阴离子,而引入的离子可能对反应有催化作用答案:(1)探究温度对反应速率的影响4.0 mL(2)256H+2810(3)0.00 125 molL-1s-1(4)Fe2+起还原作用或Fe2+起催化剂作用S起催化剂作用(5)然后通入适量的氨气,观察若样品颜色无变化,说明假设一不正确;反之,正确(若其他答案合理也可)【方法规律】氧化还原反应方程式的书写技巧氧化还原反应方程式的书写分三步走,如本题的(2):(1)写出主要的物质,如氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,并根据得失电子相等配平,2Mn+5H2C2O42Mn2+10CO2;(2)根据电荷守恒配平,2Mn+5H2C2O42Mn2+1

16、0CO2的左边带2个单位的负电荷,右边带4个单位正电荷,因此在左边加6个H+,即2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2+10CO2;(3)根据质量守恒定律整体配平,显然右边加8个水分子:2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2+8H2O+10CO2。【加固训练】草酸亚铁晶体(FeC2O42H2O)用作分析试剂及显影剂和用于新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。回答下列问题:.兴趣小组对草酸亚铁晶体的分解产物进行实验和探究。探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。(1)提出假设假设一: ;假设二:全部是FeO;假设三:FeO和Fe的混合物。(2)设计实验方案证明假设三。限选试剂:稀盐酸、新制的氯水、0.

17、1 molL-1CuSO4溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水。实验步骤现象与结论步骤1:向试管中加入少量固体产物,再加入足量,充分振荡若溶液颜色明显改变,且有生成,则证明有铁单质存在步骤2:将步骤1中得到的浊液过滤,并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色步骤3:取步骤2得到的少量固体于试管中,滴加.兴趣小组在文献中查阅到,FeC2O42H2O受热分解时,固体质量随温度变化的曲线如下图所示,写出加热到400时,FeC2O42H2O晶体受热分解的化学方程式为 ;根据图像,如有1.0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热,最终残留黑色固体的质量大于0.4 g。某同学由此得出结论:假设二不成立。你是否同意该同学的结

18、论,并简述理由: 。【解析】.(1)根据假设二、三可知假设一是全部是Fe。(2)验证假设三即检验Fe和FeO,而Fe的检验根据现象“溶液颜色明显改变”,可用硫酸铜溶液与固体作用;步骤3是用步骤2的固体做实验,若假设三正确,则该固体含铜和FeO,可用稀盐酸溶解,而后用KSCN和新制的氯水检验Fe2+,步骤为加过量稀盐酸,静置,取上层清液,滴加几滴KSCN溶液,再滴加适量新制的氯水,充分振荡,若滴加适量新制的氯水后溶液呈红色,则证明有FeO。.1.0 g FeC2O42H2O含FeO:(1 g180 gmol-1)72 gmol-1=0.4 g,即FeC2O42H2O加热到400所得固体是FeO,

19、FeC2O4中C的化合价为+3价,因此分解生成的气体是CO、CO2,反应为FeC2O42H2OFeO+CO+CO2+2H2O;若FeC2O42H2O敞口加热,所得固体质量大于0.4 g,但该同学的结论不一定正确,是因为实验没有在密闭容器中进行,生成的FeO会被空气中的氧气进一步氧化,生成铁的其他氧化物而使质量增大。答案:.(1)全部是Fe(2)实验步骤现象与结论步骤1:0.1 molL-1硫酸铜溶液(暗)红色固体步骤3:过量稀盐酸,静置,取上层清液,滴加几滴KSCN溶液,再滴加适量新制的氯水,充分振荡若滴加适量新制的氯水后溶液呈红色,则证明有FeO(其他答案合理即可).FeC2O42H2OFe

20、O+CO+CO2+2H2O不同意,实验没有在密闭容器中进行,FeO会被空气中的氧气进一步氧化,生成铁的其他氧化物5.某兴趣小组同学在复习非金属元素及其化合物的性质时知道氯气与氢氧化钠溶液可发生反应;二氧化硫通入氯水,氯水褪色,他们认为氯气与亚硫酸钠溶液可能发生与类似的反应,于是他们将一定量的氯气通入滴有酚酞的亚硫酸钠溶液,发现溶液由粉红色变为无色。(1)亚硫酸钠溶液使酚酞溶液变红的原因是 (用离子方程式表示)。(2)该小组同学对溶液褪色的原因进行探究:【提出假设】假设1:褪色的原因是亚硫酸钠被氧化;假设2:褪色的原因是酚酞被氧化;假设3:。【实验验证】可供选择的实验试剂有:一小瓶氯气、3 mo

21、lL-1HCl、3 molL-1HNO3、1 molL-1Na2SO3、1 molL-1BaCl2、溴水、1 molL-1AgNO3、品红溶液、酚酞的酒精溶液等。请完成下表:序号操作可能出现的现象结论取少量褪色后的溶液于试管中,并加盐酸酸化,然后滴加几滴溶液若则假设1成立向一小瓶氯气中滴加过量的,然后加硝酸酸化,再滴加几滴溶液若瓶内气体变为无色,产生 假设2成立,根据可判断假设3是否成立【思考与交流】步骤与酸的酸化能否互换 ,理由是 。可否向褪色后的溶液中加酚酞溶液,根据溶液变红色,来验证假设2 。【解析】(1)亚硫酸钠溶液使酚酞溶液变红是因为其发生了水解。(2)是通过检验生成物中有Na2SO

22、4来验证,而Na2SO4可用BaCl2检验;是通过检验氯气与酚酞反应,根据瓶内气体变为无色来验证,之后检验Cl-进一步验证,因此用酚酞的酒精溶液,不能用水溶液(引入Cl-)。答案:(1)S+H2OHS+OH-(2)【提出假设】褪色的原因是氯气将亚硫酸钠和酚酞都氧化【实验验证】序号操作可能出现的现象结论取少量褪色后的溶液于试管中,并加盐酸酸化,然后滴加几滴1 molL-1BaCl2溶液若产生白色沉淀则假设1成立向一小瓶氯气中滴加过量的酚酞的酒精溶液,然后加硝酸酸化,再滴加几滴1 molL-1AgNO3溶液若瓶内气体变为无色,产生白色沉淀假设2成立,根据可判断假设3是否成立【思考与交流】不能步骤的

23、目的是验证生成物有Na2SO4,若褪色后的溶液含Na2SO3,可被硝酸氧化为Na2SO4,与BaCl2反应产生沉淀而干扰实验,若氯气将酚酞氧化,则被还原为Cl-,步骤中需验证是否生成Cl-,若用盐酸酸化,则引入Cl-不能,因为若假设1成立,则加入酚酞,溶液不会变为红色6.(2014宣城二模)为探究电解法处理工业酸性含铬废水(主要成分为Cr2)的可行性,某同学以硫酸酸化的K2Cr2O7溶液代替含铬废水进行了下图所示电解实验:(1)该电解池的阳极电极反应式为 。(2)处理过程中存在反应:Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,该反应中的氧化剂是,反应过程中消耗H+,电解液pH增大,

24、Cr3+与Fe3+自动沉淀而被除去。请以Cr3+为例,简述其被除去的理由 (用离子方程式配以简要的文字解释)。(3)假设Cr3+与Fe3+已沉淀完全,为检验“含铬废水”中Cr2是否除尽进行以下实验:该溶液中除了一定存在的H+、K+、S和少量OH-之外,对还可能存在的离子提出合理假设。假设1:只存在Fe2+;假设2: ;假设3:既不存在Fe2+,也不存在Cr2。设计实验方案,进行验证。请写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:3 molL-1H2SO4、0.01 molL-1KMnO4、新制氯水、KSCN溶液、淀粉KI溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1:过滤电解液,取少量滤液于试管中,滴加

25、3 molL-1H2SO4至溶液呈酸性,然后用A、B两支试管各分12 mL步骤2:步骤3:【解析】(1)该电池的阳极是铁,失去电子,发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+。(2)该反应的氧化剂是K2Cr2O7,Cr3+水解:Cr3+3H2OCr(OH)3+3H+,由于K2Cr2O7氧化Fe2+的过程中,H+浓度减小,使水解平衡正向移动,得到Cr(OH)3沉淀,从而除去Cr3+。(3)根据题意及假设1、3可猜测假设2是只存在Cr2。根据题给限选试剂Fe2+的检验用高锰酸钾溶液,Cr2的检验可运用其氧化性,用淀粉KI检验。答案:(1)Fe-2e-Fe2+(2)K2Cr2O7Cr3+水解:Cr3+3H2

26、OCr(OH)3+3H+,由于K2Cr2O7氧化Fe2+的过程中,H+浓度减小,使水解平衡正向移动,得到Cr(OH)3沉淀,从而除去Cr3+(3)只存在Cr2实验步骤预期现象和结论步骤2:向A中滴加几滴0.01 molL-1的高锰酸钾溶液若溶液褪色,则假设1成立,若没有现象,则继续步骤3步骤3:向B试管中滴加淀粉KI溶液若溶液变蓝色,则假设2成立,若没有现象,则假设3成立(其他答案合理也可)【讲评建议】本题较难,在讲解本题时,应提醒学生注意以下几点:解答第(2)小题,由于语言表达能力欠缺而只写出水解反应方程式或没有能够写出要点“K2Cr2O7氧化Fe2+的过程中,H+浓度减小,使水解平衡正向移动”,教学中要加强对学生语言表达能力的训练。解答第(3)小题,由于缺乏一定的分析问题的能力,没有能够根据假设1、3猜测出假设2是只存在Cr2。解答第(3)小题,假设的验证实际上就是Fe2+或Cr2的检验,Fe2+的检验可用高锰酸钾溶液或KSCN和氯水,但由于没有认真审题(限选试剂)而答成用氢氧化钠溶液;KSCN和氯水的加入顺序反了(应该先加KSCN),教学中应该加强对学生分析问题、解决问题的能力的培养,加强对基础知识如物质的检验的巩固,培养认真审题的习惯。