专题81 性质原理探究性综合实验 十年(2015-2024)高考化学真题分类汇编(原卷版)_第1页
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2015-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题81性质原理探究性综合实验考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1探究物质的性质2024·湖北卷、2021•广东选择性、2022•北京卷、2021•北京卷、2019•北京卷、2018•海南卷、2017•北京、2016·北京理综、2016·全国II卷试题往往以一个具体的化学问题或化学现象为背景,在实验结果不知晓的情况下,由实验者自行设计实验方案进行探究,可以是物质组成的探究、可以是物质性质的探究、也可以是化学反应原理和反应规律的探究。解答过程中,对于题中的异常现象要根据已有的知识进行大胆的猜想﹑推测,并仔细推敲其是否合理。考点2探究反应的产物2024·北京卷、2023•湖北省选择性考试、2023•北京卷、2020•北京卷考点1探究物质的性质1.(2024·湖北卷,18,14分)学习小组为探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相关性质,室温下进行了实验I~Ⅳ。实验I实验Ⅱ实验Ⅲ无明显变化溶液变为红色,伴有气泡产生溶液变为墨绿色,并持续产生能使带火星木条复燃的气体已知:[Co(H2O)6]2+为粉红色、[Co(H2O)6]3+为蓝色、[Co(CO3)2]2-为红色、[Co(CO3)2]3-为墨绿色。回答下列问题:(1)配制1.00mol·L-1的CoSO4溶液,需要用到下列仪器中的(填标号)。a.

b.

c.

d.(2)实验I表明[Co(H2O)6]2+(填“能”或“不能”)催化H2O2的分解。实验Ⅱ中HCO3-大大过量的原因是。实验Ⅲ初步表明[Co(CO3)2]3-能催化H2O2的分解,写出H2O2在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式、。(3)实验I表明,反应2[Co(H2O)6]2++H2O2+2H+2[Co(H2O)6]3++2H2O难以正向进行,利用化学平衡移动原理,分析Co3+、Co2+分别与CO32-配位后,正向反应能够进行的原因。实验Ⅳ:(4)实验Ⅳ中,A到B溶液变为蓝色,并产生气体;B到C溶液变为粉红色,并产生气体。从A到C所产生的气体的分子式分别为、。2.(2021•广东选择性,17)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为_______。(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为_______。

(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中_______已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是_______。(4)某合作学习小组进行以下实验探究。①实验任务。通过测定溶液电导率,探究温度对AgCl溶解度的影响。②查阅资料。电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,Ksp(AgCl)=1.8。③提出猜想。猜想a:较高温度的AgCl饱和溶液的电导率较大。猜想b:AgCl在水中的溶解度s(45℃)s(35℃)s(25℃)。④设计实验、验证猜想。取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的AgCl饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表中实验1~3,记录数据。实验序号试样测试温度/℃电导率/1Ⅰ:25℃的AgCl饱和溶液25A12Ⅱ:35℃的AgCl饱和溶液35A23Ⅲ:45℃的AgCl饱和溶液45A3⑤数据分析、交流讨论。25℃的AgCl饱和溶液中,c(Cl-)=______________mol·L-1。实验结果为A3A2A1。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想成立,但不足以证明猜想成立。结合②中信息,猜想不足以成立的理由有_______。⑥优化实验。小组同学为进一步验证猜想,在实验1~3的基础上完善方案,进行实验4和5。请在答题卡上完成表中内容。实验序号试样测试温度/℃电导率/4Ⅰ_______B15______________B2⑦实验总结。根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想也成立。猜想成立的判断依据是_______。3.(2022•北京卷,19)(14分)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应资料:i.Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、MnO42-(绿色)、MnO42(紫色)。ii.浓碱条件下,MnO4-可被OH-还原为MnO42-。iii.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关,NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。实验装置如图(夹持装置略)序号物质aC中实验现象通入Cl2前通入Cl2后I水得到无色溶液产生棕黑色沉淀,且放置后不发生变化II5%NaOH溶液产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀III40%NaOH溶液产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀(1)B中试剂是___________。(2)通入Cl2前,II、III中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为___________。(3)对比实验I、II通入Cl2后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是___________。(4)根据资料ii,III中应得到绿色溶液,实验中得到紫色溶液,分析现象与资料不符的原因:原因一:可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。原因二:可能是氧化剂过量,氧化剂将MnO42-氧化为MnO4-。①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因___________,但通过实验测定溶液的碱性变化很小。②取III中放置后的1mL悬浊液,加入4mL40%NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为___________,溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被___________(填“化学式”)氧化,可证明III的悬浊液中氧化剂过量;③取II中放置后的1mL悬浊液,加入4mL水,溶液紫色缓慢加深,发生的反应是___________。④从反应速率的角度,分析实验III未得到绿色溶液的可能原因___________。4.(2021•北京卷,17)某小组探究卤素参与的氧化还原反应,从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。(1)浓HCl与MnO2混合加热生成Cl2,氯气不再逸出时,固液混合物A中存在盐酸和MnO2。①反应的离子方程式为_______。②电极反应式:i还原反应:MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2Oii氧化反应:_______。③根据电极反应式,分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。i随H+浓度降低或Mn2+浓度升高,MnO2氧化性减弱;ii随Cl-浓度降低,_______。④补充实验,证实了③中的分析,则a为_______,b为_______。实验操作试剂产物I较浓H2SO4有Cl2IIa有Cl2IIIa+b无Cl2(2)利用H+浓度对MnO2氧化性的影响,探究卤素离子的还原性,相同浓度的KCl、KBr、KI溶液,能与MnO2反应的最低H+浓度由大到小的顺序是_______,从原子结构角度说明理由______________。(3)根据(1)中的结论推测,酸性条件下,加入某种化合物可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2,经实验证实了推测,该化合物是_______。(4)Ag分别与1mol·L1的盐酸、氢溴酸、氢碘酸混合,Ag只与氢碘酸发生置换反应,试解释原因_______。(5)总结:物质氧化性、还原性变化的一般规律是_______。5.(2019•北京卷,10)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是____________________________________。②试剂a是____________。(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)实验二:验证B的成分①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式:__________。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是__________。(3)根据沉淀F的存在,推测的产生有两个途径:途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。途径2:实验二中,被氧化为进入D。实验三:探究的产生途径①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有________:取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由:_______。②实验三的结论:__________。(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是_________________。(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和生成。(6)根据上述实验所得结论:__________________。6.(2018•海南卷,17)某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。回答下列问题:(1)选用如图所示装置及药品制取CO2。打开弹簧夹,制取CO2。为了得到干燥.纯净的CO2,产生的气流应依次通过盛有_________的洗气瓶(填试剂名称)。反应结束后,关闭弹簧夹,可观察到的现象是__________________________。不能用稀硫酸代替稀盐酸,其原因是__________________________。(2)金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表:步骤现象将一小块金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入盛有CO2的集气瓶中。充分反应,放置冷却产生大量白烟,集气瓶底部有黑色固体产生,瓶壁上有白色物质产生在集气瓶中加入适量蒸馏水,振荡.过滤滤纸上留下黑色固体,滤液为无色溶液①为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分,取适量滤液于2支试管中,向一支试管中滴加1滴酚酞溶液,溶液变红:向第二支试管中滴加澄清石灰水,溶液变浑浊。据此推断,白色物质的主要成分是________(填标号)。A.Na2OB.Na2O2C.NaOHD.Na2CO3②为检验黑色固体的成分,将其与浓硫酸反应,生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是________________。③本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为_______________________。7.(2017•北京,28)某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物①取出少量黑色固体,洗涤后,_______(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_______________。(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是___________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:序号取样时间/min现象ⅰ3产生大量白色沉淀;溶液呈红色ⅱ30产生白色沉淀;较3min时量少;溶液红色较3min时加深ⅲ120产生白色沉淀;较30min时量少;溶液红色较30min时变浅(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)②对Fe3+产生的原因作出如下假设:假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;假设b:空气中存在O2,由于________(用离子方程式表示),可产生Fe3+;假设c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;假设d:根据_______现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。实验Ⅰ:向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。实验Ⅱ:装置如图。其中甲溶液是________,操作及现象是________________。(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:______。8.(2016·北京理综,28)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。实验试剂现象滴管试管2mL0.2mol·L−1Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液Ⅰ.产生白色沉淀0.2mol·L−1CuSO4Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀0.1mol·L−1Al2(SO4)3溶液Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀(1)经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ:____________。(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42−,含有Cu+、Cu2+和SO32−。已知:Cu+Cu+Cu2+,Cu2+CuI↓(白色)+I2。①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是________________________。②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和SO32−。a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是____________。b.证实沉淀中含有Cu+和SO32−的理由是___________。(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42−,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。①推测沉淀中含有亚硫酸根和________。②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:i.呗Al(OH)3所吸附;ii.存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii成立。a.将对比实验方案补充完整。步骤二:_____________(按上图形式呈现)。(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有___________。盐溶液间反应的多样性与__________有关。9.(2016·全国II卷,28)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol/L的溶液.在FeCl2液中需加入少量铁属,其目的是______________________________。(2)甲组同学取2mlFeCl2溶液.加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5ml煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是______。(4)丙组同学取10mL0.1mol/LKI溶液,加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层呈紫色;②第二只试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀:③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验②检验的离子是_____(填离子符号);实验①和③说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有______(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为_________________。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl3溶液,溶液·变成棕黄色,发生反应的离子方程式为________;一段时间后.溶液中有气泡出现,并放热.随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是____________________________;生成沉淀的原因是_______________________________________(用平衡移动原理解释)。考点2探究反应的产物1.(2024·北京卷,19)某小组同学向pH=1的的溶液中分别加入过量的Cu粉、粉和粉,探究溶液中氧化剂的微粒及其还原产物。(1)理论分析依据金属活动性顺序,Cu、Zn、Mg中可将Fe3+还原为Fe的金属是。(2)实验验证实验金属操作、现象及产物I过量Cu一段时间后,溶液逐渐变为蓝绿色,固体中未检测到单质Ⅱ过量Zn一段时间后有气泡产生,反应缓慢,pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,无气泡冒出,此时溶液为3~4,取出固体,固体中未检测到单质Ⅲ过量Mg有大量气泡产生,反应剧烈,pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,持续产生大量气泡,当溶液为3~4时,取出固体,固体中检测到单质①分别取实验I、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,证明都有生成,依据的现象是。②实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成,用平衡移动原理解释原因。③对实验Ⅱ未检测到Fe单质进行分析及探究。i.a.甲认为实验Ⅱ中,当Fe3+、H+浓度较大时,即使与Fe2+反应置换出少量Fe,Fe也会被Fe3+、H+消耗。写出Fe与Fe3+、H+反应的离子方程式____________________。b.乙认为在pH为3~4的溶液中即便生成Fe也会被H+消耗。设计实验(填实验操作和现象)。证实了此条件下可忽略H+对Fe的消耗。c.丙认为产生的红褐色沉淀包裹在粉上,阻碍了与Fe2+的反应。实验证实了粉被包裹。ii.查阅资料:0.5mol·L-1Fe3+开始沉淀的pH约为1.2,完全沉淀的pH约为3。结合a、b和c,重新做实验Ⅱ,当溶液pH为3~4时,不取出固体,向固-液混合物中持续加入盐酸,控制pH,(填实验操作和现象),待pH为3~4时,取出固体,固体中检测到单质。(3)对比实验Ⅱ和Ⅲ,解释实验Ⅲ的固体中检测到单质的原因。2.(2023•湖北省选择性考试,18)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题:(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图,仪器A的名称为_______,装置B的作用为_______。(2)铜与过量H2O2反应的探究如下:实验②中Cu溶解的离子方程式为_____________________;产生的气体为_______。比较实验①和②,从氧化还原角度说明的作用是_______。(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X为铜的氧化物,提纯干燥后的X在惰性氛围下加热,mgX完全分解为ng黑色氧化物Y,。X的化学式为_______。(4)取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后,调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂,用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00mL。(已知:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)标志滴定终点的现象是_______,粗品中X的相对含量为_______。3.(2023•北京卷,19)资料显示,I2可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被I2氧化的产物及铜元素的价态。已知:I2易溶于KI溶液,发生反应I2+I-I3-(红棕色);I2和I3-氧化性几乎相同。I.将等体积的KI溶液加入到mmol铜粉和nmolI2(n>m)的固体混合物中,振荡。实验记录如下:c(KI)实验现象实验Ⅰ0.01mol·L-1极少量I2溶解,溶液为淡红色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为淡红色实验Ⅱ0.1mol·L-1部分I2溶解,溶液为红棕色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为红棕色实验Ⅲ4mol·L-1I2完全溶解,溶液为深红棕色;充分反应后,红色的铜粉完全溶解,溶液为深红棕色(1)初始阶段,被氧化的反应速率:实验Ⅰ(填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。(2)实验Ⅲ所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有[]2+(蓝色)或[]-(无色),进行以下实验探究:步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液,加入C,多次萃取、分液。步骤b.取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深。ⅰ.步骤a的目的是。ⅱ.查阅资料,-=2↓,[]+(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤的溶液中发生的变化:。(3)结合实验Ⅲ,推测实验

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