模板02 物质性质和化学反应探究实验(原卷版)-2025年高考化学答题技巧与模板构建

模板02物质性质和化学反应探究实验识识·题型解读考情分析+命题预测/技巧解读明·模板构建答题模板+技巧点拨技法01物质性质探究实验的方法和思路技法02控制变量设计实验的方法和思路通·模板运用真题示例+模板答题+变式训练练·模板演练最新模拟、预测考向本节导航探究性实验以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型，试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起，增加了题目的新颖度和难度，能充分考查学生的发散思维能力和分析问题的能力。实验往往通过对物质化学性质的实验探究、反应产物成分的实验探究、化学反应原理的实验探究，揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。探究性实验以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型，试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起，增加了题目的新颖度和难度，能充分考查学生的发散思维能力和分析问题的能力。实验往往通过对物质化学性质的实验探究、反应产物成分的实验探究、化学反应原理的实验探究，揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。第一步：明确探究目的从题干中信息，明确实验探究的目的或实验原理。第二步：寻找影响因素结合题干信息或已掌握的化学知识，寻找实验的影响因素，如温度、浓度、pH等。第三步：分析原因、推理归纳①对比分析已有实验（明确变量）或根据实验原理、物质性质等设计实验方案验证猜想或假设。②结合物质可能的性质，分析产生实验现象的原因，对比分析推理，归纳得出实验结论；或者根据题目给出的实验结果，反推假设是否合理。技法01物质性质探究实验的方法和思路1．探究型实验的常见类型(1)对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。例如：①常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。②常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。③熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。(2)物质性质的探究①在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。②无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。2．探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：(1)提出问题要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。(2)提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。(3)设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。(4)观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。技法02控制变量设计实验的方法和思路1．实验探究的科学方法及思路变量控制→对照实验→定性观察或定量测定→科学归纳2．解题策略(1)确定变量解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。1．（2024·湖北卷）学习小组为探究、能否催化的分解及相关性质，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：为粉红色、为蓝色、为红色、为墨绿色。回答下列问题：(1)配制的溶液，需要用到下列仪器中的(填标号)。a．

b．

c．

d．(2)实验I表明(填“能”或“不能”)催化的分解。实验Ⅱ中大大过量的原因是。实验Ⅲ初步表明能催化的分解，写出在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式、。(3)实验I表明，反应难以正向进行，利用化学平衡移动原理，分析、分别与配位后，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、。【第一步明确探究目的】探究、能否催化的分解及相关性质。【第二步寻找影响因素】【第三步分析原因、推理归纳】实验Ⅰ中无明显变化证明不能催化的分解实验Ⅱ中溶液变为红色证明易转化为实验Ⅲ中溶液变为墨绿色说明更易与反应生成，并且初步证明在的作用下易被氧化为实验Ⅳ中溶液先变蓝后变红，并且前后均有气体生成证明在酸性条件下，易转化为，氧化性强，可以把氧化为。【答案】（1）bc（2）不能与按物质的量之比4:1发生反应，实验中与的物质的量之比为32:3（3）实验Ⅲ的现象表明，Co3+、Co2+分别与配位时，更易与反应生成（该反应为快反应），导致几乎不能转化为，这样使得的浓度减小的幅度远远大于减小的幅度，根据化学平衡移动原理，减小生成物浓度能使化学平衡向正反应方向移动，因此，上述反应能够正向进行（4）【解析】（1）配制1.00mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到容量瓶、胶头滴管等等，因此选bc。（2）CoSO4溶液中存在大量的，向其中加入30%的后无明显变化，因此，实验I表明不能催化的分解。实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为，实验中与的物质的量之比为32:3，因此，大大过量的原因是：与按物质的量之比4:1发生反应，实验中与的物质的量之比为32:3。实验Ⅲ的实验现象表明在的作用下能与反应生成，然后能催化的分解，因此，在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式为、。（3）实验I表明，反应难以正向进行。实验Ⅲ的现象表明，Co3+、Co2+分别与配位时，更易与反应生成（该反应为快反应），导致几乎不能转化为，这样使得的浓度减小的幅度远远大于减小的幅度，根据化学平衡移动原理，减小生成物浓度能使化学平衡向正反应方向移动，因此，上述反应能够正向进行。（4）实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体，说明发生了；B到C溶液变为粉红色，并产生气体，说明发生了，因此从A到C所产生的气体的分子式分别为和。1．（2023·广东卷）化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式计算获得。（1）盐酸浓度的测定：移取待测液，加入指示剂，用溶液滴定至终点，消耗溶液。①上述滴定操作用到的仪器有。A．

B．

C．

D．②该盐酸浓度为。（2）热量的测定：取上述溶液和盐酸各进行反应，测得反应前后体系的温度值()分别为，则该过程放出的热量为(c和分别取和，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。（3）借鉴（2）的方法，甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。序号反应试剂体系温度/反应前反应后i溶液粉abii粉ac①温度：bc(填“>”“<”或“=”)。②(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。（4）乙同学也借鉴（2）的方法，测量反应的焓变。查阅资料：配制溶液时需加入酸。加酸的目的是。提出猜想：粉与溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在粉和酸的反应。验证猜想：用试纸测得溶液的不大于1；向少量溶液中加入粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和(用离子方程式表示)。实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为。（5）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用。2．(2024·北京卷)某小组同学向的的溶液中分别加入过量的粉、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，中可将还原为的金属是_________。（2）实验验证实验金属操作、现象及产物I过量一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到单质II过量一段时间后有气泡产生，反应缓慢，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过量有大量气泡产：生，反应剧烈，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未检测到单质进行分析及探究。i．a．甲认为实验Ⅱ中，当、浓度较大时，即使与反应置换出少量，也会被、消耗。写出与、反应的离子方程式___________________________．b．乙认为在为3~4的溶液中即便生成也会被消耗。设计实验__________________（填实验操作和现象）。证实了此条件下可忽略对的消耗。c．丙认为产生的红褐色沉淀包裹在粉上，阻碍了与的反应。实验证实了粉被包裹。i．查阅资料：开始沉淀的约为1.2，完全沉淀的约为3。结合a、b和c，重新做实验Ⅱ，当溶液为3~4时，不取出固体，向固-液混合物中持续加入盐酸，控制，__________________（填实验操作和现象），待为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__________________。1.(2024·广东卷)含硫物质种类繁多，在一定条件下可相互转化。（1）实验室中，浓硫酸与铜丝反应，所产生的尾气可用_______(填化学式)溶液吸收。（2）工业上，烟气中的可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收，生成石膏。该过程中，_______(填元素符号)被氧化。（3）工业锅炉需定期除水垢，其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时，发生反应：(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。①用固体配制溶液，以滴定法测定其浓度。i．该过程中用到的仪器有_______。A．B．C．D．ii．滴定数据及处理：溶液，消耗盐酸(滴定终点时，转化为)，则_______。②实验探究：取①中的溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液，分别加入硫酸钙固体，反应后，过滤，取滤液，用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。序号a100.00b80.0x则_______，测得的平均反应速率之比_______。（4）兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立，进行实验。①初步实验将硫酸钙()加入溶液中，在和搅拌条件下，利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。②分析讨论甲同学根据后不改变，认为反应(Ⅰ)已达到平衡；乙同学认为证据不足，并提出如下假设：假设1硫酸钙固体已完全消耗；假设2硫酸钙固体有剩余，但被碳酸钙沉淀包裹。③验证假设，乙同学设计如下方案，进行实验。步骤现象ⅰ．将①实验中的反应混合物进行固液分离/ⅱ．取少量分离出的沉淀置于试管中，滴加______________，沉淀完全溶解ⅲ．继续向ⅱ的试管中滴加_______无白色沉淀生成④实验小结假设1成立，假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。⑤优化方案、建立平衡写出优化的实验方案，并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据：_______。2．（2023·湖北卷）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，用标准溶液滴定，滴定终点时消耗标准溶液15.00mL。(已知：，)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）资料显示，可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被氧化的产物及铜元素的价态。已知：易溶于溶液，发生反应(红棕色)；和氧化性几乎相同。I.将等体积的溶液加入到铜粉和的固体混合物中，振荡。实验记录如下：实验现象实验Ⅰ极少量溶解，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Ⅱ部分溶解，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Ⅲ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(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，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，，(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Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是____________________。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓溶液，__________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________。(4)上述实验结果，仅将氧化为价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了能将氧化为。装置如图所示，分别是_____________。(5)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中被氧化的产物中价态不同的原因：_________。4．某学习小组为探究Mg与酸、碱、盐溶液的反应。完成如下实验：编号操作现象Ⅰ将镁条放入稀硫酸中迅速放出大量气体，试管壁发热Ⅱ将镁条放入pH为的溶液中无明显现象Ⅲ将镁条放入pH为的溶液中放出气体，溶液中有白色沉淀生成回答下列问题：(1)实验前除去镁表面氧化物的方法是。(2)实验Ⅰ的离子方程式为。(3)经实验分析，实验Ⅲ中产生的气体为和混合气体。产生气体的原因是。(4)该组同学们比较实验Ⅱ、Ⅲ后，分析认为：实验Ⅲ能快速反应的原因，与溶液中白色沉淀有关。为探究其成分，设计了如下实验。取出镁条，将沉淀过滤、洗涤、低温烘干，得到纯净固体。将一半固体放入锥形瓶中，按如图连接好装置。滴加稀硫酸到无气体放出为止，在处通入足量空气。最后称量形管增重。将另一半固体高温灼烧，最后剩余固体氧化物为。①最后通入空气的目的是。②固体充分高温灼烧后，需要放在（填仪器名称）中冷却后才能称量。称量时（选填“是”“不是”）采用托盘天平称量。(5)依据以上分析，实验Ⅲ中发生反应的方程式为。通过以上实验得出结论：置换氢气与、温度、与溶液接触面积有关，在溶液中，生成的沉淀能破坏表面覆盖的，从而较快进行。5．某小组探究溶液和溶液的反应。实验Ⅰ：向某浓度的酸性溶液（过量）中加入溶液（含淀粉），一段时间（t秒）后，溶液突然变蓝。资料：在酸性溶液氧化，反应为(1)针对t秒前溶液未变蓝，小组做出如下假设：ⅰ.t秒前未生成，是由于反应的活化能（填“大”或“小”），反应速率慢导致的。ⅱ.t秒前生成了，但由于存在，（用离子方程式表示），被消耗。(2)下述实验证实了假设ⅰ合理。实验Ⅱ：向实验Ⅰ的蓝色溶液中加入，蓝色迅速消失，后再次变蓝。(3)进一步研究溶液和溶液反应的过程，装置如下。实验Ⅲ：K闭合后，电流表的指针偏转情况记录如下表：表盘时间/min0～～偏转位置右偏至Y指针回到“0”处，又返至“X”处；如此周期性往复多次……指针归零①K闭合后，判断b极区发生氧化反应的实验方案为：。②0～时，从a极区取溶液于试管中，滴加淀粉溶液，溶液变蓝；直接向a极区滴加淀粉溶液，溶液未变蓝。由此判断在a极放电的电极反应式是。③结合化学方程式解释～时指针回到“0”处的原因：。(4)综合实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法正确的是。A．对比实验Ⅰ、Ⅱ，t秒后溶液变蓝，Ⅰ中被完全氧化B．对比实验Ⅰ、Ⅲ，t秒前未发生反应C．实验Ⅲ中指针返回X处的原因，可能是氧化6．资料显示，I2-KI溶液可以清洗银镜。某小组同学设计实验探究银镜在I2-KI溶液中的溶解情况。已知：I2微溶于水，易溶于KI溶液，并发生反应I2+I−I(棕色)，I2和I氧化性几乎相同；[Ag(S2O3)2]3−在水溶液中无色。探究1：I2-KI溶液(向1mol·L−1KI溶液中加入I2至饱和)溶解银镜【实验i】(1)黄色固体转化为无色溶液，反应的离子方程式为。(2)能证明②中Ag已全部反应、未被包裹在黄色固体内的实验证据是。探究2：I2-KI溶液能快速溶解银镜的原因【实验ii~iv】向附着银镜的试管中加入相应试剂至浸没银镜，记录如下：序号加入试剂实验现象ⅰi4mL饱和碘水(向水中加入I2至饱和，下同)和少量紫黑色I2固体30min后，银镜少部分溶解，溶液棕黄色变浅；放置24h后，与紫黑色固体接触部分银镜消失，紫黑色固体表面上有黄色固体，上层溶液接近无色；搅拌后，银镜继续溶解ⅱi4mL饱和碘水和0.66gKI固体(溶液中KI约1mol·L−1)15min后银镜部分溶解，溶液棕黄色变浅；放置24h后，试管壁上仍有未溶解的银镜，溶液无色iv4mL1mol·L−1KI溶液放置24h，银镜不溶解，溶液无明显变化(3)ⅰi中，搅拌后银镜继续溶解的原因是。(4)由i、iii可得到的结论是。(5)设计iv的目的是。探究3：I−的作用【实验v】实验装置实验步骤及现象1.按左图搭好装置，接通电路，检流计指针向右微弱偏转，检流计读数为amA；2.向石墨电极附近滴加饱和碘水，指针继续向右偏转，检流计读数为bmA(b>a)；3.向左侧烧杯中加入_____，指针继续向右偏转，检流计读数cmA(c>b)，有_____生成。说明：本实验中，检流计读数越大，说明氧化剂氧化性(或还原剂还原性)越强。(6)步骤1接通电路后，正极的电极反应物为。(7)补全步骤3的操作及现象：，。(8)综合上述探究，从反应速率和物质性质的角度分析i中I2-KI溶液能快速全部溶解银镜的原因：。7．HNO3是重要的化工原料，浓HNO3与Cu反应的装置如图1所示：回答下列问题：(1)仪器a的名称是_______，在该实验中的作用为___________________。(2)关于该实验下列说法错误的是_______。A．该反应需要加热才能进行 B．可通过抽动铜丝控制反应开始和停止C．反应后迅速生成大量红棕色气体 D．烧杯中仅发生中和反应(3)某小组同学发现Cu与浓HNO3反应所得混合溶液为绿色，Cu与稀HNO3反应所得混合溶液为蓝色，针对绿色产生的原因展开探究。【提出猜想】猜想a：Cu(NO3)2浓度大猜想b：NO2溶解在Cu(NO3)2溶液中【实验验证】实验i：配制饱和Cu(NO3)2溶液，溶液呈_______色，证明猜想a不成立。实验ii：取适量Cu与浓HNO3反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入空气后，溶液上方可观察到_____________，5min后，溶液完全变为蓝色，证明猜想b成立。(4)另一组同学查阅资料发现：NO2能与水反应生成HNO2，进而发生下述反应：Cu2++HNO2[Cu(NO2)+H+①由此该组同学认为通过实验说明猜想b成立不严谨，理由是___________________。②写出NO2与水反应生成HNO2的化学方程式___________________。③该组同学改进后设计了新的实验：实验iii：取适量Cu与浓HNO3反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入氮气后，溶液上方现象与实验ii相同，但5min后，溶液仍为绿色。对比实验ii与实验iii，可推测Cu(NO3)2溶液为绿色的原因主要是_______________________________。8．实验小组同学为探究Fe2+性质，进行如下实验。【实验Ⅰ】向2mL0.1mol·L-1FeSO4溶液滴中几滴0.1mol·L-1KSCN溶液，无明显现象，再滴加几滴3%H2O2溶液(用H2SO4酸化至)，溶液颜色变红。(1)甲同学通过上述实验分析Fe2+具有_______(填“氧化”或“还原”)性。乙同学查阅资料发现Fe2+与可发生反应，生成无色的配合物。为证实该性质，利用进行如下实验。(2)FeCO3的制备：用过量NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应得到FeCO3，离子方程式为_______。【实验Ⅱ】验证Fe2+与SCN-发生反应(3)实验b的目的是_______。(4)从沉淀溶解平衡角度解释实验a和b最终溶液颜色不同的原因是_______。丙同学设计实验进一步证明Fe2+可与SCN-反应。【实验Ⅲ】(5)上述实验中，d为c的对照实验。①X为_______。②实验能够证实Fe2+可与SCN-反应，则应观察到的现象是_______。(6)实验Ⅲ中若未加适量水稀释，则无法通过现象得出结论。推测加水稀释的目的可能有：使后续实验颜色变化易于观察；降低cFe3+)，_______。9．草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解生成H2O、CO、CO2和一种黑色固体。某化学兴趣小组设计实验探究草酸亚铁晶体的性质及热分解的产物，其探究过程如下：Ⅰ.探究产物中含有CO、CO2气体，该小组设计将气体依次通过、氢氧化钠溶液、浓硫酸、灼热氧化铜、澄清石灰水，当出现现象时确认一定有CO。

Ⅱ.探究草酸亚铁晶体的性质以及草酸亚铁晶体分解生成的黑色固体成分。(1)向盛有草酸