1、题型强化卷(三)探究性实验题的答题技巧【考题体验组】 (20分钟30分)1.(14分)(2013安徽高考)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2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
2、验和溶液中的Cr2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0t1时间段反应速率v(Cr3+)= molL-1min-1(用代数式表示)。(4)该课题组对铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O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、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的浓度可用仪器测定)实验方案(不要求写具体操作过程
3、)预期实验结果和结论2.(16分)(2013湖南十三校联考)资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。(1)提出假设：实验：用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中,迅速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液由浅红变红。该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：猜测1：白色不溶物可能为。猜测2：白色不溶物可能为MgCO3。猜测3：白色不溶物可能是碱式碳酸镁xMgCO3yMg(OH)2。(2)设计定性实验确定产物并验证猜测：实验序号实验实验现象结论实验将实验中收集到的气体点燃能安静燃烧,产生淡
4、蓝色火焰气体成分为_实验取实验中的白色不溶物,洗涤,加入足量_白色不溶物可能含有MgCO3实验取实验中的澄清溶液,向其中加入少量CaCl2稀溶液产生白色沉淀溶液中存在_(3)为进一步确定实验的产物,设计定量实验方案,如图所示：称取实验中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6 g,充分加热至不再产生气体为止,并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验前后装置A增重1.8 g,装置B增重8.8 g,试确定白色不溶物的化学式为。(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气泡和白色不溶物的原因 。【新题预测组】 (20分钟30分)1.(12分)将绿矾(FeSO47H
5、2O)隔绝空气条件下加强热分解,已知产物全部为氧化物,为探究绿矾分解的反应产物,某同学进行了以下实验：【实验一】为探究固体产物中铁元素的价态,该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应溶液,进行以下猜想和实验：猜想实验操作预期现象猜想一：铁元素只显价向所得溶液中滴入KSCN溶液;向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液KSCN溶液无明显现象稀酸性KMnO4溶液颜色猜想二：铁元素只显价KSCN溶液呈色;稀酸性KMnO4溶液颜色猜想三：铁元素既有+2价又有+3价KSCN溶液呈色;稀酸性KMnO4溶液颜色【实验二】为进一步探究该反应的产物,进行了如下图所示的实验：(1)实验开始时,点燃B处酒精喷灯之前应先
6、打开A处活塞通CO2,其目的是 _;(2)装置图中C的作用是_;(3)该组同学称取了55.6 g绿矾按如图装置进行实验,待绿矾分解完全后,测得D瓶中沉淀的质量为23.3 g,根据这些数据,可以得知,绿矾分解的化学方程式为 ;(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是 。2.(18分)有文献记载：在强碱性条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。装置实验序号试管中的药品现象实验2 mL银氨溶液和数滴较浓NaOH溶液有气泡产生;一段时间后,溶液逐渐变黑;试管壁附着有银镜实验2 mL银氨溶液和数滴浓氨水有气泡产生;一段时间后,溶液无明显变化该同学欲分析实验和实验的差异,查阅
7、资料：a.Ag(NH3+2H2OAg+2NH3H2Ob.AgOH不稳定,极易分解为黑色的Ag2O(1)配制银氨溶液所需的药品是 。(2)经检验,实验的气体中有NH3,黑色物质中有Ag2O。用湿润的红色石蕊试纸检验NH3,产生的现象是 。产生Ag2O的原因是 。(3)该同学对产生银镜的原因提出假设：可能是NaOH还原Ag2O。实验及现象：向AgNO3溶液中加入,出现黑色沉淀;水浴加热,未出现银镜。(4)重新假设：在NaOH存在下,可能是NH3还原Ag2O。用如图所示装置进行实验。现象：出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。(5)该同学认为在(4)的实验中会有
8、Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假设：在NaOH存在下,可能是Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验：有部分Ag2O溶解在氨水中,该反应的化学方程式是 。实验结果证实假设成立,依据的现象是 。(6)用HNO3清洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式是 。答案解析【考题体验组】1.【解析】(1)由“调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验”可知实验是为了对比pH的不同对速率的影响,实验是为了对比草酸浓度的不同对速率的影响,所以在实验中草酸溶液和蒸馏水的总体积为40 mL即可(但不能与实验的用量相同)。(2)H2C2O4中C的化合价为+3,被含Cr2的酸性
9、溶液氧化后只能升高为+4价,故产物为CO2。(3)图像中曲线的斜率越大,说明反应速率越快,所以由实验条件对照可知,pH越小该反应速率越快。Cr2氧化H2C2O4后,本身被还原为Cr3+,由质量守恒定律得关系式：Cr22Cr3+,故v(Cr3+)=2v(Cr2)=。(4)加入铁明矾后的混合液中含Fe2+、Al3+、S,所以假设二、假设三分别为Al3+起催化作用、S起催化作用。(5)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。在此条件下,溶液中只相差Fe2+,若反应进行相同时间后,溶液中c(Cr2)大于实验中的c(Cr2),则假
10、设一成立;若两溶液中的c(Cr2)相同,则假设一不成立。答案：(1)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/mL2020(合理即可)(2)CO2(3)溶液的pH对该反应的速率有影响(4)Al3+起催化作用S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(Cr2)大于实验中的c(Cr2),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2)相同,则假设一不成立(本题为开放性题目,其他答案合理均可)2.【解析】(1)由题意可知,
11、还可能是Mg(OH)2;(2)淡蓝色火焰,可知为氢气;加入盐酸,产生气泡,沉淀完全溶解,则可能为MgCO3;加入Ca2+,是为了检验溶液中的C;(3)n(H2O)=0.1 mol,n(CO2)=0.2 mol,H2O是由Mg(OH)2分解产生,CO2是由MgCO3分解产生,说明有0.2 mol的MgCO3和0.1 mol的Mg(OH)2;(4)理解HC的电离平衡和水解平衡。答案：(1)Mg(OH)2(2)氢气稀盐酸产生气泡,沉淀完全溶解C(3)2MgCO3Mg(OH)2或Mg(OH)22MgCO3或Mg3(OH)2(CO3)2(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCH+C、H2OH+OH-;
12、Mg和H+反应生成Mg2+,Mg2+跟OH-、C生成难溶物Mg(OH)22MgCO3,则H+、OH-和C的浓度均减小,促使两平衡均向右移动;故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量H2【新题预测组】1.【解析】【实验一】由题意知绿矾分解的产物全为氧化物,则铁元素可能为+2价,也可能为+3价,或者既有+2价又有+3价。+2价铁具有还原性,可使酸性高锰酸钾溶液褪色,+3价铁与KSCN溶液生成红色物质,利用这些性质可以检验铁元素的价态。【实验二】(1)FeSO4具有还原性,能够被空气中的氧气氧化,实验开始时通CO2的目的是赶走装置内的空气防止FeSO47 H2O被氧化。(2)本实验有加热装置,反应产
13、生气体,气体与氯化钡溶液反应产生白色沉淀,导气管内压强减小,容易发生倒吸,C为防倒吸装置。(3)55.6 g绿矾的物质的量为=0.2 mol,那么分解前硫元素的物质的量为0.2 mol,白色沉淀为硫酸钡,其物质的量为=0.1 mol,所以除了SO3以外还应有SO2,其物质的量也为0.1 mol,因此答案是2FeSO47H2OFe2O3+SO2+SO3+14H2O。(4)二氧化硫对环境有污染,应添加尾气处理装置。答案：【实验一】猜想一：+2褪为无色猜想二：+3红无变化猜想三：红褪为无色【实验二】(1)赶走装置内的空气(2)防止产生倒吸(3)2FeSO47H2OFe2O3+SO2+SO3+14H2
14、O(4)未进行尾气处理2.【解析】(2)当银氨溶液中加入强碱并加热时,Ag(NH3+2H2OAg+2NH3H2O,氨水逸出NH3,平衡右移,Ag+与OH-反应并立即转化成Ag2O。(5)由于假设可能是Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应,因此Ag2O溶解在氨水中肯定有Ag(NH3)2OH生成。答案：(1)AgNO3溶液和氨水(2)试纸变蓝在NaOH存在下,加热促进NH3H2O分解,逸出NH3,促使Ag(NH3+2H2OAg+2NH3H2O平衡正向移动,c(Ag+)增大,Ag+与OH-反应立即转化为Ag2O：2OH-+2Ag+=Ag2O+H2O(3)过量NaOH溶液(4)(5)Ag2O+4NH3H2O=2Ag(NH3)2OH+3H2O与溶液接触的试管壁上析出银镜(6)Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2O
