突破09 探究性型实验（一）-备战2023年高考化学《化学实验大题》专题突破系列

这是一份突破09 探究性型实验（一）-备战2023年高考化学《化学实验大题》专题突破系列，共8页。试卷主要包含了探究性实验题的分类，探究性实验题的解法思路，预备知识等内容，欢迎下载使用。

 化学实验专题训练(七)
——探究物质的性质
1、探究性实验的基本程序可用下列流程图表示：

2、探究性实验题的分类
(1)探究物质的性质：根据已有的认识，在观察和实验的基础上，通过对化学事实和现象的归纳、类比，作出判断性解释或说明
(2)探究物质的组成：通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质一一的检验来推测出究竟含有哪些物质
3、探究性实验题的解法思路
(1)准确地把握实验目的：关注题头，抓住实验目的。在题头中创设情境，说明探究的课题(目的)
(2)学会合理假设 ：依据题目的提示和限制，对原理、材料、变量、结果进行分析，提出合理的假设
第一种模式：假设1：只有A成立；假设2：只在B成立；假设3：A和B都成立
第二种模式：假设1：只有A成立；假设2：只在B成立；假设3：A和B都不成立
(3)探究实验方案设计的答题模式
①取适量的╳ ╳物质(药品)进行╳ ╳实验(操作)，如果有╳ ╳(现象)，则得出╳ ╳(结论)
②(对另一种情况设计判断)另取等量的╳ ╳物质(药品)进行╳ ╳对照实验(操作)，如果╳ ╳(现象)，则得出╳ ╳(结论)
(4)规范答题格式
①现象与结论的描述要全面，准确
②物质检验4步曲：取样→加试剂→现象→结论
③实验步骤： 取样品于╳ ╳╳ ╳(仪器)中，加入╳ ╳╳ ╳(试剂)
④取样品时要注意：当样品是固体时，一般先取少量试样配成溶液。根据物质的溶解性，可以加蒸馏水溶解，也可以加酸溶解，还可以是加碱溶解
⑤加入试剂要注意：试剂的用量和浓度本质上决定于操作的目的
加指示剂、要观察褪色的
1~2滴
一般的检验
少量
除杂、分离、酸化
过量/足量
⑥“假设推理实验题”完成实验步骤答题模版(表述方法)
实验步骤
预期现象和结论
步骤I：
取少许固体样品于试管中，加水溶解，再加入╳ ╳ 溶液(微热/振荡)
或取少许固体样品于试管中，加╳ ╳溶液，(微热/振荡)
或取╳ ╳ ╳溶液少许于试管中，加入加╳ ╳溶液，(微热/振荡)
或把样品(溶于水后)分为两等份，一份加╳ ╳ ╳，另一份加入╳ ╳
若......则假设..........成立

若..........则假设..........成立
步骤II：
取步骤1试管内上层清夜少许于另一试管，再加╳ ╳ ╳试剂(微热/振荡)
或取步骤1的滤液少许于另一试管，再加╳ ╳ ╳试剂(微热/振荡)
向步骤1的试管内加入╳ ╳ ╳ 溶液(微热/振荡)
若...........,结合步骤I中╳ ╳，则假设....................成立
若..........., 结合步骤I中╳ ╳,则假设.......................成立
4、预备知识
(1)常见物质的热分解反应规律
①难溶性碳酸盐氧化物＋CO2↑
②碳酸的酸式盐碳酸的正盐＋CO2↑＋H2O
③铵盐NH3＋相应的酸(或酸性氧化物＋H2O) (NH4NO3除外)
④草酸晶体CO2＋CO＋H2O
(2)硝酸盐的热分解反应规律：按金属活动顺序表
①K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气：2NaNO32NaNO2 + O2↑
②Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO2和O2：2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 ↑+ O2↑
③Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO2和O2：2AgNO32Ag + 2NO2 ↑+ O2↑
(3)常见物质的性质
类型
思考方向
酸性强弱比较
可通过强酸制弱酸、对应盐的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较
金属性强弱比较
可通过与水或酸反应置换氢的能力、最高价氧化物对应水化物的碱性、置换反应、原电池的正负极、电解池中阴极阳离子的放电顺序等方法来比较
非金属性强弱比较
可通过最高价氧化物对应水化物的酸性、气态氢化物的稳定性、与H2化合的难易程度、相互之间的置换、对应阴离子的还原性等方法来比较
弱酸酸式盐的电离程度与水解程度比较
可通过测得溶液的酸碱性的方法来比较
Ksp的大小比较(以AgCl、AgI为例)
①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加KI溶液产生黄色沉淀；②向浓度均为0.1 mol·L－1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 mol·L－1AgNO3溶液先产生黄色沉淀
一元酸、二元酸判断
可用NaOH溶液进行中和滴定测定消耗V(NaOH)来确定
羟基的数目判断
可通过取一定量试剂与足量Na反应测定放出氢气的量来确定
羧基的数目判断
可通过取一定量试剂与足量NaHCO3反应测定放出CO2的量来确定
【课后作业】
1、三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]•3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究．请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程
限选试剂：浓硫酸、1.0mol•L-1HNO3、1.0mol•L-1盐酸、1.0mol•L-1 NaOH、3% H2O2、0.1mol•L-1KI、0.1mol•L-1CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水
(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)，观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是________________________
(2)该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是______________________________，现象是_______________________
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1：______________；          假设2：________________；假设3：______________________
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤
预期现象与结论
步骤1：






步骤2：






步骤3：













2、实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)

①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________________________________(锰被还原为Mn2＋)
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有_____________________________________
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：
方案Ⅰ
取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生
i.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有________离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由_______________________________产生(用方程式表示)
ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________________
②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________FeO(填“＞”或“＜”)，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO的氧化性强弱关系相反，原因是_______________________
③资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO＞MnO，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO＞MnO。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_______________________________________________________________
3、是中学化学常用试剂，某兴趣小组设计如下实验探究其性质。
Ⅰ、AgNO3的热稳定性

AgNO3受热易分解。用如图装置加热AgNO3固体，试管内有红棕色气体生成，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体a。
(1)检验气体a的方法为_____________________________________________
(2)已知B中只生成一种盐，据此判断AgNO3受热分解的化学方程式为__________________________________
(3)从安全角度考虑，上述实验装置存在一处明显缺陷，改进措施为____________________________________
Ⅱ、AgNO3与盐溶液的反应

(4)甲同学认为试管②中产生银镜是Fe2＋所致，其离子方程式为________________________________；乙同学认为要判断该观点正确，需增加如下实验：取2 mL 0.5 mol·L－1 AgNO3溶液于试管中，向其中滴加几滴________，若只产生白色沉淀，则证明甲同学观点正确
(5)已知：AgSCN为白色沉淀。试管③中红色褪去的原因为__________________________________________(请从平衡移动的角度解释)
(6)设计实验证明Ksp(AgI)＜Ksp(AgSCN)： _________________________________
限选试剂：0.1 mol·L－1 AgNO3溶液、0.1 mol·L－1 KI溶液、0.1 mol·L－1 KSCN溶液
4、某化学实验小组为了探究氨气的还原性和氧化性设计了如下实验方案
[实验一]　探究氨气的还原性
已知：ⅰ.Mg(OH)2可代替消石灰与氯化铵在加热条件下反应生成氨气和碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]
ⅱ.Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O＋H2SO4(稀)===Cu＋CuSO4＋H2O

(1)装置A中发生反应的化学方程式为___________________________________，装置D的作用是__________
(2)反应结束后装置C中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体成分，进行了如下实验：
实验操作
实验现象
实验结论
取10.4 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸，充分搅拌，静置
若无现象
①红色固体为______
若溶液变蓝
②红色固体中肯定含有________，可能含有________
取上述反应后的混合物过滤、洗涤、干燥、称重，得固体6.4 g

③红色固体的成分及其物质的量为________
[实验二]　探究氨气的氧化性
已知：ⅲ.铝可以与氨气反应2Al＋2NH32AlN＋3H2；
ⅳ.氮化铝性质稳定，基本不与水、酸反应，在加热时溶于浓碱可产生氨气。
按如图所示连接好装置，检查装置气密性；在蒸馏烧瓶中加入生石灰，分液漏斗中加入浓氨水，装置G中盛装碱石灰，装置H中加入铝粉，打开装置F处分液漏斗活塞，待装置中空气排尽后再点燃装置H处酒精灯。

(3)用平衡移动原理解释装置F中产生氨气的原因：_______________________________
(4)装置H处反应进行完全的实验现象为____________________________________
(5)为了得到纯净的氮化铝，可将装置H中固体冷却后转移至烧杯中，加入________溶解、________(填操作名称)、洗涤、干燥即可
(6)写出氮化铝与浓氢氧化钠溶液共热反应的离子方程式：_________________________
5、SO2气体为无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一，某学习小组为了探究二氧化硫的某些性质，进行了如下实验。
Ⅰ、如图所示，使用试剂和装置探究二氧化硫的还原性：

(1)装置C的名称为________
(2)装置B中溶液的现象为________________________________________________
(3)学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生，但随着反应的进行，发现装置D中产生了少量白色沉淀。学生乙经过查阅资料发现少量白色沉淀可能是硫酸钡，因为装置或溶液中少量的氧气参与了氧化反应，请写出装置D中反应的化学方程式：_____________________
Ⅱ、经过思考，设计了如下装置，且所配制的溶液均使用无氧蒸馏水，检验SO2 在无氧干扰时，是否与氯化钡反应生成沉淀

(4)加入碳酸钠粉末的目的是______________________________________________
(5)当____________________时，氯化钡溶液中没有沉淀出现，说明二氧化硫不与氯化钡溶液反应，此时滴加双氧水，出现了白色沉淀。
(6)裝置中选用澄清石灰水而不用氢氧化钠溶液的目的是________________________________
6、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

2 mL
0.2 mol·L－1 Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
0.2 mol·L－1 CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L－1 Al2(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SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO
已知：Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2
①用稀H2SO4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SO

a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________
b．证实沉淀中含有Cu2＋和SO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SO，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.被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
步骤一：

步骤二：_______________________________________________(按上图形式呈现)
b．假设ⅱ成立的实验证据是_____________________________________________
(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
7、碳酸亚铁(白色固体，难溶于水)是一种重要的工业原料，可用于制备补血剂乳酸亚铁，也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验，寻找利用复分解反应制备FeCO3的最佳方案：
实验
试剂
现象
滴管
试管

0.8 mol/L FeSO4溶液(pH=4.5)
1 mol/L Na2CO3溶液(pH=11.9)
实验Ⅰ：立即产生灰绿色沉淀，5min后出现明显的红褐色
0.8 mol/L FeSO4溶液(pH=4.5)
1 mol/L NaHCO3溶液(pH=8.6)
实验Ⅱ：产生白色沉淀及少量无色气泡，2min后出现明显的灰绿色
0.8 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0)
1 mol/L NaHCO3溶液(pH=8.6)

实验Ⅲ：产生白色沉淀及无色气泡，较长时间保持白色
(1)实验I中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示，请补全反应：
Fe2++ + + H2O Fe(OH)3 + HCO3−
(2)实验II中产生FeCO3的离子方程式为__________________

(3)为了探究实验III中NH4+所起的作用，甲同学设计了实验IV进行探究：

操作
现象
实验IV
向0.8 mol/L FeSO4溶液中加入________，再加入一定量Na2SO4固体配制成混合溶液（已知Na+对实验无影响，忽略混合后溶液体积变化）。再取该溶液一滴管，与2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合
与实验III现象相同
实验IV中加入Na2SO4固体的目的是__________________
对比实验II、III、IV，甲同学得出结论：NH4+水解产生H+，降低溶液pH，减少了副产物Fe(OH)2的产生。
乙同学认为该实验方案不够严谨，应补充的对比实验操作是：_____________________________________，再取该溶液一滴管，与2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合
(4)小组同学进一步讨论认为，定性实验现象并不能直接证明实验III中FeCO3的纯度最高，需要利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验I、II、III中的沉淀进行过滤、洗涤、干燥后称量，然后转移至A处的广口瓶中。

①补全A中装置并标明所用试剂____________________
②为测定FeCO3的纯度，除样品总质量外，还需测定的物理量是____________________________________
(5)实验反思：经测定，实验III中的FeCO3纯度高于实验I和实验II。通过以上实验分析，制备FeCO3实验成功的关键因素是___________________________________
8、SO2虽是大气污染物之一，但也是重要的工业原料，某同学在实验室设计如下实验，对SO2的部分性质进行了探究。
(1)二氧化硫的水溶性
①SO2易溶于水，常温常压下溶解度为1∶40，其中有H2SO3生成。向SO2的饱和溶液中加入NaHSO3固体，有气体冒出，原因是_______________________________________________(结合有关平衡方程式简要说明)
②欲验证酸性H2SO3＞HClO，选用下面的装置，其连接顺序为A―→__________________(按气流方向用大写字母表示即可)。能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象为___________________________________

(2)二氧化硫的还原性：已知SO2具有还原性，可以还原I2，可以与Na2O2发生反应，按图示装置进行实验。(部分固定装置未画出)

操作步骤
实验现象
解释原因
关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体
若将带火星的木条放在D试管口处，木条不复燃
SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生的化学反应方程式为①________________
若将带火星的木条放在D试管口处，木条复燃
SO2与Na2O2反应有O2生成，发生的化学反应为2SO2＋2Na2O2===2Na2SO3＋O2
关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入E，F中
E中②_______________
E中反应的离子方程式③________________
F中④______________
F中反应为2OH－＋SO2===SO＋H2O
【化学实验专题训练(七)——探究物质的性质】答案
1、(1)CO2和CO
(2)利用焰色反应；透过蓝色钴玻璃，观察到紫色的火焰
(3)全部为铁单质；全部为FeO；同时存在铁单质和FeO
实验步骤
预期现象与结论
步骤1：取适量固体产物与试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡使碳酸钾完全溶解．分离不溶固体与溶液，用蒸馏水充分洗涤不溶固体
固体产物部分溶解
步骤2：向试管中加入适量硫酸铜溶液，再加入少量不溶固体，充分振荡
(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化，则假设2成立
(2)若蓝色溶液颜色明显改变，且有暗红色固体生成，则证明有铁单质存在
步骤3：继续步骤2中的(2)，进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色．取少量固体于试管中，滴加过量HCl，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN
结合步骤2中的(2)：
(1)若溶液基本无色，则假设1成立
(2)若溶液呈血红色，则假设3成立
2、(2018·高考北京卷)
(1)①2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O
②
③Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(2)①i.Fe3＋　4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O ii.排除ClO－的干扰
②＞　溶液酸碱性不同
③理由：FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色一定是MnO的颜色
或方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色
3、(1)将带火星的木条放至末端导管口，木条复燃(合理即可)　
(2)2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑
(3)在A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶(合理即可)　
(4)Ag＋＋Fe2＋===Ag↓＋Fe3＋　0.5 mol·L－1(NH4)2SO4溶液　
(5)溶液中发生反应Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，溶液局部变红；振荡试管时，过量的Ag＋与SCN－反应生成AgSCN沉淀，降低了c(SCN－)，平衡逆向移动，溶液褪色　
(6)实验方案一：向盛有0.1 mol·L－1 AgNO3溶液的试管中滴加0.1 mol·L－1 KSCN溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，则证明Ksp(AgI)＜Ksp(AgSCN)
[或实验方案二：将等体积的0.1 mol·L－1 KSCN溶液和0.1 mol·L－1 KI溶液混合，向混合液中滴加0.1 mol/LAgNO3溶液，若先生成黄色沉淀，则证明Ksp(AgI)＜Ksp(AgSCN)](合理即可)
4、(1)Mg(OH)2＋NH4ClMg(OH)Cl＋NH3↑＋H2O　作安全瓶　
(2)①Cu　②Cu2O　Cu ③0.05 mol Cu、0.05 mol Cu2O　
(3)生石灰与水反应放热，降低了氨气的溶解度，使一水合氨分解，生石灰与水反应将溶剂消耗，使平衡NH3＋H2ONH3·H2O向左移动，有利于氨气逸出　
(4)装置J中几乎没有气泡冒出　
(5)稀盐酸(或稀硫酸等其他合理答案)　过滤　
(6)AlN＋OH－＋H2OAlO＋NH3↑
5、(1)分液漏斗　(2)溶液由棕黄色变为浅绿色
(3)2SO2＋O2＋2BaCl2＋2H2O===2BaSO4↓＋4HCl
(4)产生二氧化碳，排除装置中的氧气
(5)淀粉­碘溶液蓝色褪去
(6)检验二氧化碳是否已排尽装置中的空气

6、(1)2Ag＋＋SO===Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体　②a.HCl和BaCl2溶液　b．在I－作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO
(3)①Al3＋、OH－
②a.
b．V1明显大于V2
(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性　两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
7、(1)4Fe2+ + 8CO32− + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8HCO3−
(2)Fe2+ + 2HCO3− FeCO3↓+ CO2↑ + H2O
(3)硫酸至pH=4.0 控制SO42-浓度，排除干扰 向0.8 mol/L FeSO4溶液中加入Na2SO4固体至c(SO42-)=1.6 mol/L (4)① ②C中U形管的增重
(5)调节溶液pH
8、(1)①SO2的水溶液中存在如下平衡SO2＋H2OH2SO3H＋＋HSO，加入NaHSO3固体增加了c(HSO)，平衡左移，降低了SO2的溶解度　②C→B→E→D→F　D中品红不褪色，F中产生白色沉淀
(2)①Na2O2＋SO2===Na2SO4　 ②溶液蓝色褪去
③SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋　④红色变浅或褪去