通用版2019版高考化学微一轮复习第32讲探究型综合实验题学案

1、第32讲探究型综合实验题考纲要求1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2.能对常见的物质进行检验。3.能根据要求，做到：了解控制实验条件的方法；得出合理结论。考点一物质成分、性质探究型实验题1同一化学反应，可能会由于条件的不同、反应物用量不同等生成不同的产物，或生成几种产物的混合物。对可能的产物提出假设，并利用学过的物质检验、鉴别等实验方法进行确定，这就是物质成分的探究。2同一化学物质，从其组成、结构等不同的角度，或在不同的条件下，可能会表现出不同的化学性质，通过设计实验来确定物质的化学性质，这就是物质性质的探究。考向一物质成分的探究 1(2018安徽太和中学月考)新型纳米材料Fe粉

2、末具有超强磁性，可用作高密度磁记录的介质和高效催化剂等。某校化学小组学生利用如图所示装置进行探究实验，已知该校实验室的酒精灯火焰的温度约为500 。【查阅资料】在不同温度下，Fe粉末与水蒸气反应的固体产物不同，温度低于570 时，生成FeO，高于570 时，生成Fe3O4。【探究一】(1)甲同学用左图装置进行Fe粉末与水蒸气的反应，湿棉花的作用是_；写出该反应的化学方程式： _。【探究二】乙同学用右图装置进行Fe粉与水蒸气反应并验证产物。(2)实验前必须对整套装置进行的操作是_；试管a中的物质是_。(3)水槽中的试管里收集的气体是_；如果要点燃该气体，必须进行的操作是_。【探究三】乙同学为探究

3、实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：步骤实验操作实验现象取少量反应后的黑色粉末X，加入少量盐酸，微热黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色，产生少量气泡向实验得到的溶液中滴加2滴KSCN溶液，振荡溶液没有出现红色(4)实验现象不能确定是否存在Fe3O4主要原因是_ (用离子方程式表示)。【探究反思】(5)乙同学称取5.60 g Fe粉，用右图装置反应一段时间后，停止加热，在干燥器中冷却后，称得6.88 g，取冷却后的固体与足量FeCl3溶液充分反应，测定消耗FeCl3的物质的量，最终确定产物的成分。若此装置中Fe粉与水蒸气反应的产物为Fe3O4，则消耗FeCl3的物质的量应为_mol。解析

4、：(1)加热试管使湿棉花中的水蒸发，湿棉花主要是提供反应物水蒸气，与Fe粉发生反应：FeH2O(g)FeOH2；(2)反应生成氢气，所以实验前必须检查装置气密性；试管a中的物质是水。(3)收集的气体是H2；为了防止爆炸，点燃气体前，必须对气体进行验纯。(4)步骤只能说明生成亚铁离子，步骤说明没有铁离子，也有可能是生成了铁离子，但因为铁粉过量，与铁离子反应生成了亚铁离子，所以不能确定是否存在Fe3O4，Fe2Fe3=3Fe2。(5)增加的质量就是氧元素的质量，即n(O)0.08 mol，根据关系式Fe3O44O3Fe计算，消耗0.06 mol铁，即剩余0.04 mol铁与氯化铁反应，消耗0.08

5、 mol氯化铁。答案：(1)提供水蒸气作反应物FeH2O(g)FeOH2(2)检查气密性水(3)氢气验纯(4)Fe2Fe3=3Fe2或FeFe3O48H=4Fe24H2O(5)0.082.某研究性学习小组研究由Fe2制备Fe(OH)2，设计了两个实验方案。实验装置图如下(夹持装置已略去)。方案一：按图1进行实验。往100 mL大试管中加40 mL煤油，放入3粒米粒大小的金属钠，塞上橡胶塞，通过长颈漏斗加入新制FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，夹紧弹簧夹。(1)简述钠发生反应的现象：_。(2)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的离子方程式：_。方案二：按图2进行实验，d为植物油。最终在两极间的溶液中首先

6、观察到白色沉淀。(3)提供的试剂或电极材料：碳棒铁棒CuCl2溶液NaCl溶液稀硫酸a为_，c为_。(填序号)加入d之前对c进行加热煮沸处理的目的是_。写出电解的化学方程式：_。.该研究性学习小组发现上述实验中出现的白色沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色。继续进行以下研究。(1)甲同学查阅资料得到Fe(OH)2部分的信息：资料名称氢氧化亚铁化学辞典，顾翼东编，1989年版白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体。与空气接触易被氧化，将细粉喷于空气中，则立即燃烧出火花普通化学教程(下册)白色。能强烈吸收O2，迅速变成棕色的Fe(OH)3。这时氧化的中间产物为土绿色，其中含有Fe2、Fe3大学普通化学(下册

7、)傅鹰著白色沉淀，此沉淀易被氧化成微绿色的Fe3(OH)8。根据资料信息，并依据白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的配色原理，甲同学认为灰绿色(或绿色)的物质应是_。(2)乙同学不同意甲同学的观点，认为灰绿色或绿色的物质应是Fe(OH)2被溶液中的微量氧气氧化生成的Fe3(OH)8。设计实验证明该观点：_。解析：.(1)钠的密度在煤油和水之间，与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH和FeSO4反应生成Fe(OH)2，所以反应的现象为钠在煤油和FeSO4溶液之间跳动，有气泡生成。(3)利用电解原理生成Fe(OH)2，所以阳极为金属铁，生成Fe2，阴极为惰性电极碳棒，电解质溶液电解生成OH，则

8、符合条件的电解质溶液为NaCl溶液。生成的Fe(OH)2易被氧气氧化，所以加热煮沸可除去NaCl溶液中溶解的氧气。.(1)根据资料信息及配色原理可知，灰绿色物质应是氢氧化亚铁晶体，化学式为Fe(OH)2nH2O。(2)Fe3(OH)8可写成FeOFe2O34H2O，可利用检验Fe3的方法来检验。答案：.(1)有气泡生成，钠在煤油和FeSO4溶液界面上下跳动，最终完全溶解(2)2NaFe22H2O=Fe(OH)22NaH2(3)除去溶液中的氧气Fe2H2OFe(OH)2H2.(1)淡绿色六方晶体Fe(OH)2nH2O(2)取适量所得灰绿色(或绿色)物质加入稀盐酸，沉淀溶解后，加入KSCN溶液，观

9、察溶液的颜色变化，若溶液变红，则该物质应为Fe3(OH)8，反之则不是。【题后悟道】物质的检验(1)物质检验的原则一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)。(2)根据实验时生成物所表现的现象不同，检验离子的方法可归纳为三类生成气体，如NH(加碱)、CO或HCO(加酸)等的检验。生成沉淀，如Cl、SO、Fe2、Fe3等的检验。显特殊颜色，如Cu2的检验，Na、K的焰色反应。(3)根据气体性质特点，常见气体的检验方法可归纳为四类观察颜色试纸检验：如Cl2能使湿润KI淀粉试纸变蓝，NH3能使湿润红色石蕊试纸变蓝。溶液检验：如澄清石灰水、品红溶液检验CO2、SO2。点燃法：如O2、H2、CH

10、4的检验。考向二物质性质的探究 3某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨气的性质后讨论：既然氨气具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列实验：.制取氨气(1)实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体混合物的方法来制取氨气。写出实验室制取氨气的化学方程式：_。(2)实验室还可用向_(填一种试剂)中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。(3)有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。你认为能否达到目的？_(填“能”或“否”)，理由是_。.实验探究该小组中某同学设计了如图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画

11、出)探究氨气的还原性(生成Cu和无污染的物质)：(1)写出氨气与CuO反应的化学方程式：_。(2)为达到上述实验目的，预期的实验现象_；_。(3)该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结果的准确性，对该装置的改进措施是_。解析：.(2)可以用CaO，固体NaOH，碱石灰等碱性物质与浓氨水作用制取NH3。(3)由于NH3极易溶于水(1700)，所以即使用排饱和NH4Cl溶液来收集NH3，也将会有相当多的NH3溶解损失。.(1)2NH33CuO3CuN23H2O。(2)如果NH3能够还原CuO，则CuOCu，B玻璃管中黑色固体变红色。有H2O生成，C中无水CuSO4由白色变为蓝色。(3)由于C装置

12、是为了检验H2O的生成。所以A中制取的NH3需要进行干燥，可在A、B装置间添加盛碱石灰的干燥管。答案：.(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)NaOH固体(或生石灰或碱石灰等)(3)否氨气极易溶于水，氯化铵对氨气在水中的溶解影响不大.(1)3CuO2NH33CuN23H2O(2)黑色氧化铜变红无水硫酸铜变蓝(3)在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管4某学习小组在通过反应Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O研究反应速率的影响因素后，对Na2S2O3产生了兴趣，查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠，俗称海波，可视为一个S原子取代了Na2SO4中的一个

13、O原子。该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质，并通过实验验证自己的预测。【提出假设】(1)部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似，化学性质也相似，因此室温时Na2S2O3溶液的pH_7(填“”“”或“”)。(2)部分学生由S元素化合价推测Na2S2O3与SO2性质相似，均具有较强的_。【实验探究】取适量Na2S2O3晶体，溶于水中制成Na2S2O3溶液，进行如表探究(填写表中空格)。实验操作实验现象现象解释(用离子方程式表示)探究(3)溶液pH8(4)探究向新制氯水(pHH2CO3H2SiO3，则B中应盛装的试剂为_，C中产生的现象为_。请判断_(填“能”或“不

14、能”)据此实验现象判断非金属性：ClCSi。(3)若C中盛装的是Na2S溶液，A中盛装浓盐酸，B中盛装KMnO4粉末。(KMnO4与浓盐酸常温下快速反应生成氯气)。反应开始后观察到C中出现淡黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比S_(填“强”“弱”或“无法比较”)，写出反应的离子方程式：_。解析：.同一周期元素，金属性随着原子序数增大而减弱，元素的金属性越强，其单质与酸或水反应越剧烈，金属性KNaMgAl，则K与盐酸反应最剧烈，Al与盐酸反应速率最慢。.(1)检查装置气密性的方法：关闭分液漏斗A的旋塞，用热毛巾捂热锥形瓶B，试管C中有气泡冒出，移开热毛巾，C中水柱上升一段；倒置的干燥管有缓冲作用，能

15、防止倒吸。(2)要证明酸性强弱，应该采用强酸制取弱酸的方法，盐酸酸性最强，所以A中盛放盐酸，盐酸和碳酸钙制取二氧化碳，二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸，则B中盛放碳酸钙、C中盛放硅酸钠溶液，硅酸难溶于水，所以看到的现象是有白色沉淀生成。最高价含氧酸的酸性越强，元素的非金属性越强，盐酸不是最高价含氧酸，所以不能由此判断非金属性ClC。(3)浓盐酸具有还原性，酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，两者发生氧化还原反应生成氯气，氯气具有强氧化性，能氧化Na2S溶液中的S2生成S，离子方程式为Cl2S2=2ClS，非金属元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化

16、性，则氧化性：Cl2S，所以非金属性ClS。答案：.钾铝.(1)关闭分液漏斗A的旋塞，用热毛巾捂热锥形瓶B，试管C中有气泡冒出，移开热毛巾，C中水柱上升一段防倒吸(2)碳酸钙有白色沉淀生成不能(3)强Cl2S2=2ClS2某小组同学为探究H2O2、H2SO3、Br2的氧化性强弱，设计如下实验(夹持仪器已略去，装置的气密性已检查)。实验记录如下：实验操作实验现象打开活塞a，滴加氯水，关闭活塞aA中溶液变为红棕色吹入热空气A中红棕色明显变浅；B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀，混合液颜色无明显变化停止吹入空气，打开活塞b，逐滴加入H2O2溶液开始时颜色无明显变化；继续滴加H2O2溶液，一段时间后，混

17、合液逐渐变成红棕色请回答下列问题：(1)A中反应的离子方程式是_。(2)实验操作中吹入热空气的目的是_。(3)装置C的作用是_，C中盛放的药品是_(4)实验操作，混合液逐渐变成红棕色，其对应的离子方程式为_。(5)由上述实验得出的结论是_。(6)实验反思：有同学认为实验操作吹入的热空气，会干扰(5)中结论的得出，你认为是否干扰，理由是_。实验操作，开始时颜色无明显变化的原因是(写出一条即可)：_。解析：(2)吹入热空气的目的是吹出Br2。(6)解题时注意审题，的实验现象是A中红棕色明显变浅，B中混合液颜色无明显变化，说明Br2被吹出，在B中与H2SO3发生了反应。答案：(1)2BrCl2=Br

18、22Cl(2)吹出单质Br2(3)吸收尾气NaOH溶液(4)H2O22Br2H=Br22H2O(5)氧化性：H2O2Br2H2SO3(6)不干扰，无论热空气是否参与氧化H2SO3，只要观察到产生白色沉淀的同时混合液颜色无变化，即能证明Br2氧化了H2SO3H2SO3有剩余(H2O2浓度小或Br与H2O2反应慢等因素都可)【题后悟道】规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探究是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。如同

19、周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。考向二反应原理探究型3某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3。某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以

20、下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/ mL蒸馏水体积/mL46010305601030560测得实验和溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。(2)上述反应后草酸被氧化为_(填化学式)。(3)实验和的结果表明_；实验中Ot1时间段反应速率v(Cr3)_mol L1min1(用代数式表示)。(4)该课题组对铁明矾Al2Fe(SO4)224H2O中起催化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：Fe2起催化作用；假设二：_；假设三：_；(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4

21、、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的浓度可用仪器测定实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论解析：首先看清实验目的，确定条件改变的唯一变量，再根据图给信息进行综合分析；对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。(1)要保证其他量不变，草酸用量为唯 一变量，必须保证溶液的体积为100 mL，所以加入草酸和水的体积之和应为40 mL，两者的具体体积没有要求，只需与中数据不同即可。(2)此反应中铬的化合价由6价变为3价，化合价降低，所以碳的化合价应升高，草酸中碳的化合价为3价，反应后只能变为4价，即生成CO2。(3)通过图象可以明显看到

22、，实验的反应速率比实验的快，故pH越小，反应速率越快，说明溶液pH对该反应的速率有影响；在Ot1时间段，Cr2O的浓度改变了(c0c1)molL1，其反应速率为(c0c1)/t1 molL1min1，所以v(Cr3)2(c0c1)/t1 molL1min1。(4)铁明矾中除结晶水外，共有三种离子，均可能起催化作用，除Fe2外，还有Al3和SO。(5)要想验证假设一正确，必须确定Al3和SO不起催化作用，所以可选择K2SO4Al2(SO4)324H2O，为了确保Al3和SO的浓度与原来的相同，所以取和铁明矾相同物质的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O。答案：(1)2020(2)CO2(3

23、)溶液pH对该反应的速率有影响2(c0c1)/t1(4)Al3起催化作用SO起催化作用(5)实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论用等物质的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替实验中的铁明矾，控制其他反应条件与实验相同，进行对比实验反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O)大于实验中的c(Cr2O)，则假设一成立；若两溶液中的c(Cr2O)相同，则假设一不成立4.(2018安徽示范高中第一次联考)某化学实验小组为探究氯气漂白原理，设计了以下实验装置：(1)将a中浓盐酸滴入试管中，发生反应的化学方程式为_。(2)仪器c的名称为_，c中固体也可用_代替。(3)当试管e中充满黄

24、绿色气体时，观察到品红试纸颜色_(填“有”或“没有”)变化，将注射器中的水注入e中，观察到品红试纸颜色_(填“有”或“没有”)变化，由观察的现象得出该实验的结论为_。(4)注射器在实验中除了可向试管e中加水，还有_的作用。解析：本实验中用KMnO4和浓盐酸反应制得Cl2，经过干燥，和e中的品红试纸接触，通过试纸不变色的现象说明干燥的氯气无漂白性；将注射器中的水注入e后，品红试纸褪色，说明是生成的HClO有漂白性。答案：(1)2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O(2)干燥管P2O5或硅胶(3)没有有干燥的氯气不能使品红试纸褪色，氯气溶于水后，和水反应生成HClO具有

25、强氧化性，能使品红试纸褪色(4)储存尾气，防止尾气污染【技法归纳】原理探究型实验的变量控制变量探究实验在解题时，一定要学会运用“控制变量法”，要善于对比提供的试剂或反应条件，每次探究只让一个条件变化。 1(2017高考课标卷，T13)由下列实验及现象不能推出相应结论的是()实验现象结论A向2 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变还原性：FeFe2B将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生CO2具有氧化性C加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸石蕊试纸变蓝NH4HCO3显碱性D向2支盛有2 mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液一支试管中产生黄色沉淀，另一支中无明显现象 Ksp(AgI)Ksp(AgCl)解析：C项碳酸氢铵受热分解产生的氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，而不是碳酸氢铵显碱性。答案：C2(2015高考全国卷，T26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其