2017年高考化學高考題和高考模擬題分項版匯編(打包25套)新人教版.zip
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專題21 化學實驗設計與探究
1.【2017新課標3卷】(14分)
綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進行探究。回答下列問題:
(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:______________、_______________。
(2)為測定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設為裝置A)稱重,記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為 m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。
①儀器B的名稱是____________________。
②將下列實驗操作步驟正確排序___________________(填標號);重復上述操作步驟,直至A恒重,記為m3 g。
a.點燃酒精燈,加熱 b.熄滅酒精燈 c.關(guān)閉K1和K2
d.打開K1和K2,緩緩通入N2 e.稱量A f.冷卻到室溫
③根據(jù)實驗記錄,計算綠礬化學式中結(jié)晶水數(shù)目x=________________(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作,則使x__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
(3)為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開K1和K2,緩緩通入N2,加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。
①C、D中的溶液依次為______(填標號)。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為______。
a.品紅 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.濃H2SO4
②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式_____________________。
【答案】(1)樣品中沒有Fe3+ Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+
(2)①干燥管 ② dabfce ③ 偏小
(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色 ②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑
③樣品的質(zhì)量是(m2-m1)g,加熱后剩余固體是硫酸亞鐵,質(zhì)量為(m3-m1)g,生成水的質(zhì)量為
(m2-m3)g,
FeSO4·xH2OFeSO4 + xH2O
152 18x
(m3-m1)g (m2-m3)g
則:,解得:;
若實驗時按a、d次序操作,在加熱過程中部分硫酸亞鐵被空氣氧化為硫酸鐵,導致m3增加,使測得生成的水偏小,生成的硫酸亞鐵偏大,因此x偏小。
(3)①最終得到紅色粉末,說明有氧化鐵生成,即分解過程發(fā)生了氧化還原反應,根據(jù)化合價變化可知一定有SO2生成,這說明硫酸亞鐵分解生成氧化鐵、SO2和三氧化硫。三氧化硫溶于水生成硫酸,硫酸和鋇離子結(jié)合生成白色沉淀硫酸鋇,由于硝酸鋇在酸性溶液中有氧化性,能氧化SO2,所以應該用氯化鋇,檢驗SO2用品紅溶液,所以C、D的溶液依次為氯化鋇溶液和品紅溶液,實驗現(xiàn)象是C中溶液變渾濁,產(chǎn)生白色沉淀,D中品紅溶液褪色。
②根據(jù)以上分析可知硫酸亞鐵高溫分解生成氧化鐵、SO2和SO3,根據(jù)電子守恒和原子守恒得此反應的方程式為2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
【名師點睛】以綠礬為載體考查無機物的性質(zhì)實驗方案的探究,通常解答綜合性實驗設計與評價題的基本流程:原理→反應物質(zhì)→儀器裝置→現(xiàn)象→結(jié)論→作用意義→聯(lián)想。具體分析為:①實驗是根據(jù)什么性質(zhì)和原理設計的?實驗的目的是什么?②所用各物質(zhì)名稱、狀態(tài)、代替物(根據(jù)實驗目的和相關(guān)的化學反應原理,進行全面的分析比較和推理,并合理選擇)。③有關(guān)裝置:性能、使用方法、適用范圍、注意問題、是否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等。④有關(guān)操作:技能、操作順序、注意事項或操作錯誤的后果。⑤實驗現(xiàn)象:自下而上,自左而右全面觀察。⑥實驗結(jié)論:直接結(jié)論或?qū)С鼋Y(jié)論。
2.【2017北京卷】(16分)某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。
(1)檢驗產(chǎn)物
①取出少量黑色固體,洗滌后,_______(填操作和現(xiàn)象),證明黑色固體中含有Ag。
②取上層清液,滴加K3溶液,產(chǎn)生藍色沉淀,說明溶液中含有_______________。
(2)針對“溶液呈黃色”,甲認為溶液中有Fe3+,乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+,乙依據(jù)的原理是___________________(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續(xù)實驗:
①取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生,且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān),對比實驗記錄如下:
序號
取樣時間/min
現(xiàn)象
ⅰ
3
產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色
ⅱ
30
產(chǎn)生白色沉淀;較3 min時量少;溶液紅色較3 min時加深
ⅲ
120
產(chǎn)生白色沉淀;較30 min時量少;溶液紅色較30 min時變淺
(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)
② 對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設:
假設a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;
假設b:空氣中存在O2,由于________(用離子方程式表示),可產(chǎn)生Fe3+;
假設c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;
假設d:根據(jù)_______現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag+,可產(chǎn)生Fe3+。
③ 下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。
實驗Ⅰ:向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,不同時間取上層清液滴加KSCN溶液,3 min時溶液呈淺紅色,30 min后溶液幾乎無色。
實驗Ⅱ:裝置如圖。其中甲溶液是________,操作及現(xiàn)象是________________。
(3)根據(jù)實驗現(xiàn)象,結(jié)合方程式推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因:______。
【答案】(1)①加硝酸加熱溶解固體,再滴加稀鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀 ②Fe2+ (2)Fe+2Fe3+=3Fe2+
②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀
③0.05 mol·L-1 NaNO3溶液 FeSO4溶液(或FeCl2溶液)
分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液,同時滴加KSCN溶液,后者紅色更深
(3)溶液中存在反應:①Fe+2Ag+=Fe2++2Ag ,②Ag++Fe2+=Ag+Fe3+,③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反應開始時,c(Ag+)大,以反應①、②為主,c(Fe3+)增大。約30分鐘后,c(Ag+)小,以反應③為主,c(Fe3+)減小。
【名師點睛】該題是一個探究性試題,主要考查部分基礎(chǔ)化學反應原理、物質(zhì)的檢驗、實驗分析、有鹽橋的原電池結(jié)構(gòu)、實驗設計等知識,考查考生實驗理解能力、根據(jù)要求進行實驗設計的能力和對問題的綜合分析能力。注意控制變量思想方法的應用,探究實驗異?,F(xiàn)象成為近幾年實驗探究命題的熱點,突出對實驗能力的考查。該題為實驗探究題,裝置圖、流程圖很簡單,但探究過程較復雜,準確全面獲取信息、通過控制變量思想進行邏輯分析是解題的關(guān)鍵,憑感覺做題,不容易準確獲取題中信息。該類試題的解題策略為:(1)確定變量:解答這類題目時首先要認真審題,理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些。(2)定多變:在探究時,應該先確定其他的因素不變,只變化一種因素,看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系;這樣確定一種以后,再確定另一種,通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。(3)數(shù)據(jù)有效;解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設置實驗)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法做出正確判斷。另外探究性題型中考慮問題的思路不能局限于個別問題、不能局限于固定的知識,需要全面考慮。如本題最后的一問解答以及中間涉及的Fe與Fe3+反應在本題中的理解。證明一個問題時,為了防止干擾,一般都需要做對比試驗、空白試驗。
3.【2016新課標2卷】某班同學用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)?;卮鹣铝袉栴}:
(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol/L的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是________。
(2)甲組同學取2mL FeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應的離子方程式為_______。
(3)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹,該組同學在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入幾滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是______。
(4)丙組同學取10 mL0.1mol/LKI溶液,加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3 支試管中進行如下實驗:
①第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置,CCl4層呈紫色;
②第二只試管中加入1滴K3 溶液,生成藍色沉淀:
③第三支試管中加入1滴KSCN溶液,溶液變紅。
實驗②檢驗的離子是_____(填離子符號);實驗①和③說明:在I- 過量的情況下,溶液中仍含有______(填離子符號),由此可以證明該氧化還原反應為______。
(5)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl3溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為________;一段時間后.溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是______;生成沉淀的原因是______(用平衡移動原理解釋)。
【答案】(1)防止Fe2+被氧化(2)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響)
(4)Fe2+;Fe3+;可逆反應
(5)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,F(xiàn)e3+催化H2O2分解產(chǎn)生O2;
H2O2分解反應放熱,促進Fe3+的水解平衡正向移動。
(5)H2O2溶液中加入幾滴酸化的FeCl3溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為
H2O2+2Fe2++2H+= 2Fe3++ 2H2O,鐵離子的溶液呈棕黃色;一段時間后.溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱。隨后有紅褐色沉淀生成,產(chǎn)生氣泡的原因是H2O2分解放出氧氣,而反應放熱,促進Fe3+的水解平衡正向移動。
【考點定位】考查鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì),離子的檢驗,H2O2的性質(zhì),鹽類的水解等知識。
【名師點睛】本題以常見的鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì)、H2O2的性質(zhì)為基礎(chǔ),考查了探究實驗方案的設計與評價,學生讀題不會感到陌生,有利于考查學生的基礎(chǔ)知識,涉及鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì),離子的檢驗,H2O2的性質(zhì),鹽類的水解等知識。①人們常用KSCN溶液檢驗Fe3+的存在,若向溶液中加入幾滴KSCN溶液,溶液呈血紅色,則該溶液中含義Fe3+;②人們常用K3 溶液檢驗Fe2+的存在,若向溶液中加入幾滴K3 溶液,生成藍色沉淀,則該溶液中含義Fe2+。
4.【2016北京卷】以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象,探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應的多樣性。
實驗
試劑
現(xiàn)象
滴管
試管
2 mL
0.2 mol·L?1 Na2SO3溶液
飽和Ag2SO4溶液
Ⅰ.產(chǎn)生白色沉淀
0.2 mol·L?1 CuSO4溶液
Ⅱ.溶液變綠,繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀
0.1 mol·L?1 Al2(SO4)3溶液
Ⅲ.開始無明顯變化,繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀
(1)經(jīng)檢驗,現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ:_____。
(2)經(jīng)檢驗,現(xiàn)象Ⅱ的棕黃色沉淀中不含SO42?,含有Cu+、Cu2+和SO32?。
已知:Cu+Cu +Cu2+,Cu2+CuI↓(白色)+I2。
①用稀硫酸證實沉淀中含有Cu+的實驗現(xiàn)象是_____________。
②通過下列實驗證實,沉淀中含有Cu2+和SO32?。
KI溶液 洗凈的棕黃色沉淀 取上層清液 分成兩份 淀粉溶液 試劑1 無明顯現(xiàn)象
白色沉淀A
a.白色沉淀A是BaSO4,試劑1是____________。
b.證實沉淀中含有Cu2+和SO32?的理由是___________。
(3)已知:Al2(SO4)3在水溶液中不存在。經(jīng)檢驗,現(xiàn)象Ⅲ的白色沉淀中無SO42?,該白色沉淀既能溶于強酸,又能溶于強堿,還可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推測沉淀中含有亞硫酸根和________。
②對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設:
i.被Al(OH)3所吸附;
ii.存在于鋁的堿式鹽中。
對假設ii設計了對比實驗,證實了假設ii成立。
a.將對比實驗方案補充完整。
步驟二:_____________(按上圖形式呈現(xiàn))。
(4)根據(jù)實驗,亞硫酸鹽的性質(zhì)有______。鹽溶液間反應的多樣性與___有關(guān)。
【答案】(1)2Ag++SO32—=Ag2SO4↓。(2)①加入稀硫酸后,有紅色固體生成;②a. HCl和BaCl2溶液。
b.在I-的作用下,Cu2+轉(zhuǎn)化為白色沉淀CuI,SO32-轉(zhuǎn)化為SO42-。 (3)①Al3+、OH-。
②a、,b、V1明顯大于V2。
(4)還原性、水解溶液顯堿性;兩種鹽溶液中陰陽離子的性質(zhì)和反應條件。
②分析實驗流程知實驗原理為2Cu2++4I-==2CuI+I2、I2+SO32-+H2O=SO42—+2I-+2H+,
SO42-+Ba2+== BaSO4↓,則
a.白色沉淀A是BaSO4,試劑1是鹽酸酸化的BaCl2溶液。
b.證實沉淀中含有Cu+和SO32?的理由是棕黃色沉淀與KI溶液反應生成白色沉淀(CuI),證明含有Cu+,白色沉淀A為硫酸鋇,證明含有SO32—。
(3)①根據(jù)題意可知實驗Ⅲ的白色沉淀中無SO42?,該白色沉淀既能溶于強酸,又能溶于強堿,還可使酸性KMnO4溶液褪色,則
①推測沉淀中含有亞硫酸根和氫氧化鋁。
②a、鋁的酸式鹽與氫氧化鈉反應消耗的氫氧化鈉的含量大于氫氧化鋁,所以反應應該設計一個定量對比試驗,根據(jù)白色固體消耗氫氧化鈉的量不同來證實假設ⅱ成立,即實驗方案設計步驟二為:
,且V1明顯大于V2,可說明沉淀中亞硫酸根存在于堿式鹽中。
(4)根據(jù)實驗白色沉淀能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,說明亞硫酸鹽具有還原性,另外亞硫酸根水解呈堿性。根據(jù)實驗現(xiàn)象可得鹽溶液間反應的多樣性與鹽的性質(zhì)和溶液的酸堿性有關(guān)。
【考點定位】本題主要是考查化學實驗方案的分析、評價和設計等
【名師點晴】控制變量思想方法,探究實驗異?,F(xiàn)象成為近幾年實驗探究命題的熱點。該題為實驗探究題,裝置圖、流程圖很簡單,但探究過程較復雜,準確全面獲取信息、通過控制變量思想進行邏輯分析是解題的關(guān)鍵,憑感覺做題,不容易準確獲取題中信息。該類試題的解題策略為:(1)確定變量:解答這類題目時首先要認真審題,理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些。(2)定多變: 在探究時,應該先確定其他的因素不變,只變化一種因素,看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系;這樣確定一種以后,再確定另一種,通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。(3)數(shù)據(jù)有效;解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設置實驗)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法做出正確判斷。
5.【2016江蘇卷】鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。
(2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結(jié)果如圖所示。
①當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是__________。
②當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于50%時,隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是_____________。
(3)納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物。
①一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中BH4–(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B(OH)4-,其離子方程式為 。
②納米鐵粉與水中NO3-反應的離子方程式為4Fe+NO3–+10H+===4Fe2++NH4++3H2O
研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會導致NO3-的去除率下降,其原因是 。
③相同條件下,納米鐵粉去除不同水樣中NO3-的速率有較大差異(見圖),產(chǎn)生該差異的可能原因是 。
【答案】(2)①活性炭對Cu2+和Pb2+有吸附作用
②鐵的質(zhì)量分數(shù)增加,鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少
(3)①2Fe2++BH4-+4OH-===2Fe+ B(OH)4-+2H2↑ ②納米鐵粉與H+反應生成H2
③Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3-的反應(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3-的反應速率)
(3)①一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中BH4–(B元素的化合價為+3)與
Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B(OH)4-,根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒,可得反應的離子方程式為2Fe2++BH4-+4OH-===2Fe+ B(OH)4-+2H2↑;
②納米鐵粉與水中NO3-反應的離子方程式為4Fe+ NO3-+10H+===4Fe2++NH4++3H2O,若pH偏低,則溶液的酸性增強,會發(fā)生反應:Fe+2H+===Fe2++ H2↑;導致NO3-的去除率下降;
③根據(jù)圖像可知,相同條件下,納米鐵粉去除不同水樣中NO3-的速率有較大差異,可能是由于Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3-的反應(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3-的反應速率)。
【考點定位】本題主要是考查鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉處理污水的實驗設計與探究
【名師點晴】化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的,所以有化學實驗即科學探究之說法。縱觀近幾年高考,主要以考察探究性實驗和物質(zhì)制備實驗為主。這些探究性和制備性實驗的試題,綜合性強,理論和實踐的聯(lián)系緊密,有的還提供一些新的信息,這就要求學生必須認真、細致的審題,聯(lián)系所學過的知識和技能,進行知識的類比、遷移、重組,全面細致的思考才能得出正確的結(jié)論。在解答此類題時還應注意:(1)認真審題,明確實驗目的,找出實驗原理。(2)根據(jù)實驗原理選擇儀器和藥品,并設計出合理的實驗裝置和操作步驟。(3)準確地記錄實驗過程中的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),并運用分析、計算、圖表、推理等方法處理有關(guān)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),得出正確的結(jié)論。
6.【2015安徽卷】(14分)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2,該小組突出了如下假設:
假設一:溶液中的NO3-
假設二:溶液中溶解的O2
(1)驗證假設一
該小組涉及實驗驗證了假設一,請在下表空白處填寫相關(guān)實驗現(xiàn)象
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
實驗1:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體
假設一成立
實驗2:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa(NO3)2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體
(2)為深入研究該反應,該小組還測得上述兩個實驗中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線入下圖
實驗1中溶液pH變小的原因是____;V1時,實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是(用離子方程式表示)_________。
(3)驗證假設二
請設計實驗驗證假設二,寫出實驗步驟,預期現(xiàn)象和結(jié)論。
實驗步驟、預期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)
(4)若假設二成立,請預測:在相同條件下,分別通入足量的O2和KNO3,氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計),充分反映后兩溶液的pH前者_______(填大于或小于)后者,理由是________
【答案】(1)無明顯現(xiàn)象、有白色沉淀生成(2)SO2溶于水后生成H2SO3;
3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO (3)
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
實驗1:作為參考實驗
假設二成立
實驗3:將純凈的SO2氣體通入未經(jīng)脫O2處理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中
白色沉淀生成
(4)小于,反應的離子方程式表明,足量的O2和NO3-分別氧化相同的H2SO3,生成的H+的物質(zhì)的量前者多余后者
【解析】(1)根據(jù)強酸制弱酸的原理,亞硫酸是弱酸不能制備鹽酸,故實驗1無現(xiàn)象,SO2溶于水后生成H2SO3,亞硫酸顯酸性,電離出H+,和NO3-結(jié)合生成硝酸,具有強氧化性,將SO32-氧化成SO42-,故生成白色的BaSO4沉淀;(2)SO2溶于水后生成H2SO3,亞硫酸顯酸性,故pH值減?。?
3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO;(3)
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
實驗1:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體
無現(xiàn)象
假設二成立
實驗2:在盛有富含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體
有白色沉淀生成
(4)小于,反應的離子方程式表明,足量的O2和NO3-分別氧化相同的H2SO3,生成的H+的物質(zhì)的量前者多余后者(其它合理答案也正確)
【考點定位】本題屬于實驗設計和評價題,考查學生對實驗的設計探究能力,多屬于開放性試題,可能出現(xiàn)多種正確答案,屬于綜合性較強的較難題型。
7.【2015北京卷】(15分)為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系,某同學通過改變濃度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反應中Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化。實驗如下:
(1)待實驗I溶液顏色不再改變時,再進行實驗II,目的是使實驗I的反應達到 。
(2)iii是ii的對比試驗,目的是排除有ii中 造成的影響。
(3)i和ii的顏色變化表明平衡逆向移動,F(xiàn)e2+向Fe3+轉(zhuǎn)化。用化學平衡移動原理解釋原因: 。
(4)根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律,該同學推測i中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,導致I-的還原性弱于Fe2+,用下圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。
①K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),b作 極。
②當指針歸零(反應達到平衡)后,向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測,該現(xiàn)象是 。
(5)按照(4)的原理,該同學用上圖裝置進行實驗,證實了ii中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因,
①轉(zhuǎn)化原因是 。
②與(4)實驗對比,不同的操作是 。
(6)實驗I中,還原性:I->Fe2+;而實驗II中,還原性:Fe2+>I-,將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是 。
【答案】(1)化學平衡狀態(tài)
(2)溶液稀釋對顏色變化
(3)加入Ag+發(fā)生反應:Ag++I-=AgI↓,c(I-)降低;或增大c(Fe2+)平衡均逆向移動
(4)①正 ②左管產(chǎn)生黃色沉淀,指針向左偏轉(zhuǎn)。
(5)①Fe2+隨濃度增大,還原性增強 ,使Fe2+還原性強于I-
②向U型管右管中滴加1mol/L FeSO4溶液。
(6)該反應為可逆氧化還原反應,在平衡時,通過改變物質(zhì)的濃度,可以改變物質(zhì)的氧化、還原能力,并影響平衡移動方向
【解析】
(4)①K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),b極為Fe3+得電子,作正極;②當指針歸零(反應達到平衡)后,向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液,產(chǎn)生黃色沉淀,I-離子濃度減小,2Fe3+ + 2I-2Fe2+ + I2平衡左移,指針向左偏轉(zhuǎn)。
(5)①Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因是Fe2+濃度增大,還原性增強 ;
②與(4)實驗對比,不同的操作是當指針歸零后,向U型管右管中滴加1mol/L FeSO4溶液。 將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是在其它條件不變時,物質(zhì)的氧化性和還原性與濃度有關(guān),濃度的改變可影響物質(zhì)的氧化還原性,導致平衡移動。
考點:化學平衡移動、電化學知識
8.【2015新課標1卷】(14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色,熔點為101℃,易溶于水,受熱脫水、升華,170℃以上分解?;卮鹣铝袉栴}:
(1)甲組同學按照如圖所示的裝置,通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是_________,由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有_______。裝置B的主要作用是________。
(2)乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中含有CO,為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。
①乙組同學的實驗裝置中,依次連接的合理順序為A、B、______。裝置H反應管中盛有的物質(zhì)是_______。
②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是_______。
(3)設計實驗證明:
①草酸的酸性比碳酸的強______。
②草酸為二元酸______。
【答案】(1)有氣泡逸出,澄清石灰水變渾濁;CO2;冷凝(水蒸氣、草酸等),避免草酸進入裝置C反應生成沉淀,干擾CO2的檢驗。
(2)①F、D、G、H、D、I; CuO(氧化銅);
②H中的粉末有黑色變?yōu)榧t色,其后的D中的石灰水變渾濁;
(3)①向盛有少量NaHCO3溶液的試管中滴加草酸溶液,有氣泡產(chǎn)生。
②用氫氧化鈉標準溶液滴定草酸溶液,消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是草酸的兩倍
(2)問考查實驗原理和物質(zhì)性質(zhì)綜合應用能力。由裝置A、B出來的氣體含有CO2、CO,容易想到用灼熱氧化銅來氧化CO,進而檢驗其產(chǎn)物CO2。但要注意到原產(chǎn)物中有CO2,故要設計除去CO2和驗證CO2除盡的環(huán)節(jié)。最終確認連接順序F(除CO2)、D(驗證CO2被除盡)、G(干燥,這是氣體進入加熱裝置的常規(guī)要求)、H(氧化CO)、D(驗證H中生成的CO2來證明CO的存在)、I(尾氣處理);H中要裝CuO(氧化銅);
【考點定位】CO、CO2的性質(zhì);化學實驗基本知識;化學實驗知識的簡單應用。難度為較難等級
9.【2015四川卷】(13分)(NH4) 2SO4是常見的化肥和化工原料,受熱易分解。某興趣小組擬探究其分解產(chǎn)物。
(NH4)2SO4在260℃和400℃時分解產(chǎn)物不同。
該小組擬選用下圖所示裝置進行實驗(夾持和加熱裝置略)
實驗1:連接裝置A-B-C-D,檢查氣密性,按圖示加入試劑(裝置B盛0.5000mol/L鹽酸70.00mL)。通入N2排盡空氣后,于260℃加熱裝置A一段時間,停止加熱,冷卻,停止通入N2。品紅溶液不褪色,取下裝置B,加入指示劑,用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余鹽酸,終點時消耗NaOH溶液25.00 mL。經(jīng)檢驗滴定后的溶液中無SO42-。
(1)儀器X的名稱是________________。
(2)滴定前,下列操作的正確順序是_________(填字母編號)。
a.盛裝0.2000mol/L NaOH溶液
b.用0.2000mol/L NaOH溶液潤洗
c.讀數(shù)、記錄
d.查漏、清洗
e.排盡滴定管尖嘴的氣泡并調(diào)整液面
(3)裝置B內(nèi)溶液吸收氣體的物質(zhì)的量是__________mol
實驗2:連接裝置A-D-B,檢查氣密性,按圖示重新加入試劑。通入N2排盡空氣后,于400℃加熱裝置A至(NH4)2SO4完全分解無殘留物,停止加熱,冷卻,停止通入N2。觀察到裝置A、D之間的導氣管內(nèi)有少量白色固體。經(jīng)檢驗,該白色固體和裝置D內(nèi)溶液中有SO32-,無SO42-。進一步研究發(fā)現(xiàn),氣體產(chǎn)物中無氮氧化物。
(4)檢驗裝置D內(nèi)溶液中有SO32-,無SO42-的實驗操作和現(xiàn)象是__________.
(5)裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是____________.
(6)(NH4)2SO4在400℃分解的化學方程式是______________________.
【答案】(1)圓底燒瓶 (2)dbaec (3)0.03 mol
(4)取少量裝置D內(nèi)溶液于試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀鹽酸后沉淀完全溶解,放出無色刺激性氣體 (5)NH3
(6)3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑
【考點定位】實驗設計與評價
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