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1、最新教学资料高考化学探究型实验题热点一探究型实验题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。虽然探究性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。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、
2、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。(2013安徽理综，28)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)CO23(aq)PbCO3(s)SO24(aq)。某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式：K_。(2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和 N
3、aHCO3溶 液 均 可 实 现 上 述 转 化，在 _ 溶 液 中PbSO4转 化 率 较 大，理 由 是_ _。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2，它和 PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑 PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：_；假设三：_。(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，定量研究：取26.7 mg 的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图：某
4、同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：_。解析突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。(1)反应的平衡常数是用各反应物和生成物的浓度来表示的，固体和纯液体的浓度是一定值，不出现在表达式中，故KcSO24cCO23(或SO24CO23)。(2)在溶液中Na2CO3能完全电离生成CO23，而 NaHCO3是弱酸的酸式盐，溶液中的HCO3微弱电离生成CO23，故两者同浓度时，Na2CO3溶液中 CO23浓度大，PbSO4转化率较大。(3)根据原题的描述可知，PbSO4在转化时能生成PbCO3，也能生成碱式碳酸铅，故所得产物有三种可能情况：一是全部为碳酸铅，
5、二是全部为碱式碳酸铅，三是两者都有。(4)因为 PbCO3分解生成PbO和 CO2，碱式碳酸铅分解生成PbO、CO2和 H2O，故只要分析产物中是否有H2O生成就可以判断假设一是否成立。同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg 完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)。答案(1)cSO24cCO23(或SO24CO23)(2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO23)大(3)全部为 2PbCO3Pb(OH)2PbCO3和 2PbCO3Pb(OH)2(4)实验步骤(不要求写具
6、体操作过程)预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg 完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案均可)【典例 2】某同学用如图1 所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应，结果通入 CO2可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO2看不到浑浊现象。经思考后该同学改用如图2 所示的装置，将气体收集在注射器中，缓慢
7、地将气体通入澄清石灰水中，都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO2时产生的现象明显且快。(1)对比分析两组实验，你认为用图1 所示的装置实验时，通入SO2不能出现浑浊的原因可能是 _。(2)用图 2 所示的装置实验时，以相同速率通入CO2和 SO2，SO2产生浑浊、澄清的现象比 CO2快的原因是 _。(3)用图 1 所示的装置进行SO2与澄清石灰水反应的实验若存在缺陷，其改进方法是(若你认为该装置没有缺陷，此空可以不填)_。解析对比图 1 实验和图2 实验：气体进入澄清石灰水的速率前者快，后者慢；现象前者是只有通入CO2时石灰水才出现先变浑浊后澄清的现象，后者是通入SO2时石灰水先变浑
8、浊后澄清的速率快。由图2 实验现象可知，CO2、SO2与石灰水反应的现象相同，仅有速率差异。根据图2 实验从而想到图1 实验现象不同的原因仍为反应速率问题，即SO2溶解和与澄清石灰水反应较快，沉淀存在时间极短而不易观察。答案(1)SO2在水中溶解度大且气体发生装置产生SO2的速率快，SO2直接与 Ca(OH)2反应生成了可溶于水的酸式盐Ca(HSO3)2 而观察不到沉淀(2)SO2溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO3转化为 Ca(HSO3)2的速率也快(3)用导管将尾气通入NaOH 溶液中题组一未知产物的探究1实验室中需要22.4 L(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式
9、Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO2 2H2O计算后，取 65.0 g锌粒与 98%的浓 H2SO4(1.84 gcm3)110 mL 充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是_(填分子式)。产生这种结果的主要原因是_(用化学方程式和必要的文字加以说明)。(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如下装置，对所制取的气体进行探究。装置 B中加入的试剂 _，作用是 _。装置 D加入的试剂 _，装置 F加入的试剂 _。可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是 _。U 形管
10、 G的作用为 _。答案(1)H2随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H2，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)NaOH溶液(或酸性 KMnO4溶液，其他合理答案也给分)除去混合气体中的SO2浓硫酸无水硫酸铜装置 E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F 中无水硫酸铜变蓝色防止空气中H2O进入干燥 管 F 而影响杂质气体的检验解析(1)从物质的量关系来看，发生反应Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO2 2H2O，H2SO4略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为ZnH2SO4=ZnSO4 H2。(2)该实验的目的是为了通过加热还原Cu
11、O验证 H2的存在，通过 F装置进一步确认有H2O生成；具体的实验装置及作用是A产生待研究的气体，B除去气体中的SO2(可以利用SO2的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液)，C验证 SO2已除尽，D干燥气体，E若有 H2，则加热E 玻璃管，CuO 固体由黑色变为红色，F利用无水硫酸铜吸水变蓝进一步确定气体中H2的存在，G防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。2工业上制取漂白粉的化学反应方程式为2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。实验室中有一瓶密封不严的漂白粉，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该固体中可能存在的其他物质。(1)提出合理假设。假设 1：该漂白
12、粉未变质，含有CaCl2，并含 _；假设 2：该漂白粉全部变质，含有CaCl2，并含 _；假设 3：该漂白粉部分变质，含有CaCl2，又含有Ca(ClO)2、CaCO3。(2)设计实验方案，进行实验。请在下表中写出实验步骤、预期现象和结论。限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1 mol L1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2和 Cl，表格可以不填满。)实验步骤预期现象和结论取少量上述漂白粉于试管中，_ 答案(1)Ca(ClO)2CaCO3(2)实验步骤预期现象和结论加入适量1 mol L 1盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中(1)若澄清石灰
13、水未见浑浊，则固体中不含 CaCO3，假设 1 成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有 CaCO3，假设 2 或 3 成立向步骤反应后的试管中滴入12 滴品红溶液，振荡(或另外取样操作)(1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设 3 成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设 2 成立解析(1)漂白粉中存在的物质是CaCl2、Ca(ClO)2，变质后 Ca(ClO)2会转化成 CaCO3。如果漂白粉未变质，该固体中含有CaCl2和 Ca(ClO)2；如果全部变质，该固体中含有 CaCl2和 CaCO3；如果部分变质，该固体中含有CaCl2、Ca(Cl
14、O)2和 CaCO3。(3)根据题意，设计实验过程如下：实验步骤预期现象和结论加入适量1 mol L1盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设 1 成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有 CaCO3，假设 2 或 3 成立向步骤反应后的试管中滴入12 滴品红溶(1)若品红溶液褪色，则固体中存在 Ca(ClO)2，假设 3 成立；(2)若液，振荡(或另外取样操作)品红溶液不褪色，则固体中不存在 Ca(ClO)2，假设 2 成立题组二物质性质的探究3MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性
15、质进行了一系列的研究。(1)欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的 H2O2溶液(密度近似为1 g cm3)配制浓度 为3%的H2O2溶 液(密 度 近 似 为1 gcm 3)100 mL。简 述 其 配 制 方 法：_ _。(2)该小组设计了如下4 个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是_。A把 MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN 溶液，观察溶液是否变血红B把 MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN 溶液，观察溶液是否变血红C把 MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成D把 MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气
16、体生成(3)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI 溶液的浓度和 MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298 K，设计如下对比实验：实验酸或碱现象A 1 滴 0.2 mol L 1 NaOH溶液不变色B 1 滴水缓慢变浅棕褐色C 1 滴 0.1 mol L1硫酸迅速变棕褐色从上述对比实验中，可以得出的结论是_。写出在酸性条件下，MnO2氧化 I的离子方程式 _ _。(4)利用二氧化锰的氧化性，让其与浓盐酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是 _(填序号)。答案(1)用量筒量取10.0 mL 30%的 H2O2溶液放入烧杯中，再加入90 mL 水，搅拌均匀
17、(2)A(3)酸性越强，MnO2氧化性越强MnO22I4H=Mn2I22H2O(4)AD 解析(1)需 30%的 H2O2溶液 100 mL3%30%10 mL，质量为10 g，需水 90 g，即 90 mL。(2)B 项 MnO2固体不可能将FeCl3氧化，加入 KSCN 溶液也无实际意义；C项无论 Na2SO3是否被氧化，都能生成白色沉淀；D项 MnO2不能将稀盐酸氧化。(3)根据信息，棕褐色应该是I2溶液的颜色，因而MnO2将 I氧化为单质，本身被还原为 Mn2，据此可写出相应的离子方程式。(4)C 为容量瓶，不能加热；B为烧杯，无法将制得的氯气导入集气瓶。热点二规律探究与变量控制控制变
18、量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。常涉及的题型有：(1)外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。【典例 1】控制变量法是化学实验的一种常用方法，下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据(计算结果精确到小数点后一位)。分析以下数据，回答下列问题：实验序号稀硫酸的体积/mL 锌的质量/g 锌的形状温度/完全溶于酸的时间/s 生成硫酸锌的质量/g
19、1 50.0 2.0 薄片15 200 m12 50.0 2.0 薄片25 100 m23 50.0 2.0 颗粒25 70 m34 50.0 2.0 颗粒35 35 m45 50.0 2.0 粉末25 t15.0 6 50.0 4.0 粉末25 t2m57 50.0 6.0 粉末25 t314.9 8 50.0 8.0 粉末25 t419.3 9 50.0 10.0 粉末25 t5m610 50.0 12.0 粉末25 t619.3(1)实验 1 和实验 2 表明 _对化学反应速率有影响，对同一规律进行研究的实验还有一组是 _(填实验序号)。(2)下列说法正确的是_。At170 B m1m2
20、Cm619.3 D t1t4(3)本实验还可以研究_对化学反应速率的影响。(4)稀硫酸的物质的量浓度是_ molL1，实验6 生成硫酸锌的质量m5_。解析(1)实验 1 与实验 2 的条件只有温度不同，故可表明温度对化学反应速率有影响，同样可知实验3 与实验 4 的反应条件也是温度不同。(2)其他条件相同时，锌采用粉末状比采用颗粒状的反应速率快，故对比实验3、5 的数据可知t170；因实验1、2 采用锌的质量相同且全部溶解在稀硫酸中，故生成的硫酸锌等量，即m1m2；由实验 8、10 的数据可知，在加入8.0 g Zn时，稀硫酸已经耗尽，故m619.3；实验 5 中加入锌的质量小于实验8 的，随
21、着反应的进行，硫酸浓度变小，反应速率变慢，故t1t4。(3)本实验还可以研究硫酸的浓度、催化剂(或压强)等对反应速率的影响。(4)由稀硫酸耗尽时产生硫酸锌的质量可求出50.0 mL稀硫酸中含有n(H2SO4)0.12 mo l，故c(H2SO4)2.4 mol L1；实验 6 中稀硫酸未耗尽，故可由4.0 g Zn(全部转化为ZnSO4)求出m54161/659.9。答案(1)温度实验3 和实验4(2)AC(3)硫酸的浓度和催化剂(或压强)(4)2.4 9.9【典例 2】某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套实验方案进行实验探究，并记录了有关实验现象如下表。实验操作实验
22、现象1.用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞(A)浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色(B)产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色(C)反应不十分强烈，产生的气体可以在空气中燃烧(D)剧烈反应，产生可燃性气体(E)生成白色胶状沉淀，进而沉淀消失(F)生成淡黄色沉淀2.向新制的H2S 饱和溶液中滴加新制的氯水3.钠与滴有酚酞试液的冷水反应4.镁带与 2 mol L1的盐酸反应5.铝条与 2 mol L1的盐酸反应6.向 AlCl3溶液滴加NaOH 溶液至过量请你帮助该同学整理并完成实验报告(1)实验目的：_。(2)实验用品：仪器：_、_、_、试管夹、
23、镊子、小刀、玻璃片、砂纸、胶头滴管等。药品：钠、镁带、铝条、2 mol L1的盐酸、新制的氯水、饱和的H2S 溶液、AlCl3溶液、NaOH 溶液等。(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象1_、2_、3_、4_、5_、6_。(用 A-F表示)写出实验操作2、6 的离子反应方程式实验 2_。实验 6_。(4)实验结论：_。解析本题通过实验探究同周期元素性质的递变规律。在元素周期表中，从左至右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，金属单质与H2O(或酸)反应，置换H2越来越难，最高价氧化物对应水化物碱性减弱酸性增强；非金属单质与H2化合越来越易，右边的非金属单质可从化合物中置换出左边的非金属
24、单质，如 Cl2H2S=2HClS。答案(1)探究同周期元素性质的递变规律(2)试管烧杯酒精灯(3)B F A D C E Cl2H2S=2HCl SAl3 4OH=AlO22H2O(4)金属性：NaMg Al 非金属性：Cl S 1.变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。思路总结2规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探索也是中学化学实验探索的一个重要内容。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
25、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。解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：(1)同周期、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。(2)物质的酸(碱)性强弱的判断。(3)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。1为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸
26、浓度均为1 molL1)反应过程中的热效应，进行实验并测得如下数据：序号35 mL 试剂固体混合前温度/混合后温度/水2.5 g NaHCO320.0 18.5 水3.2 g Na2CO320.0 24.3 盐酸2.5 g NaHCO320.0 16.2 盐酸3.2 g Na2CO320.0 25.1 由此得出的结论正确的是()ANa2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应BNaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应C20.0 时，含 3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1 D 20.0 时，含 2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于1
27、6.2 答案C 解析实验说明Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热反应，A 错误；实验说明NaHCO3溶液与盐酸的反应是吸热反应，B 错误；由实验可知，碳酸钠固体溶于水会放热，而C项缺少了这个放热的过程，因而放出的热量少于实验，则温度低于25.1，该项正确；同理，由实验判断，D项错误。2(2013 课标全国卷，28)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_；(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_；(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等 4 种溶液，可与上述实验中
28、CuSO4溶液起相似作用的是_；(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)；(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6 个盛有过量Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液A B C D E F 4 mol L1 H2SO4/mL 30 V1V2V3V4V5饱和 CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V620 H2O/mL V7V8V9V10100 请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。反应一段时间后，实验 A中的金属呈 _色，实验 E中的金属
29、呈 _色；该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。答案(1)CuSO4Zn=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4与 Zn反应产生的 Cu与 Zn 可形成 Cu-Zn 原电池，加快了氢气产生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可)(5)3010 17.5 灰黑暗红当加入一定量的CuSO4后，生成的单质 Cu会沉积在Zn 的表面，降低了Zn与 H2SO4溶液的接触面积而使反应速率下降解
30、析(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4 Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)由于 Zn 与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu-Zn 原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据 F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V610 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL。当溶液中没有铜析出时，故显示的是锌的颜色：灰黑色，E 中析出较多的铜，则显示了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。