特色训练探究性实验专项突破.doc

特色训练11　探究性实验专项突破
1．(2023·江南十校联考)硫代硫酸钠是一种常见的化工原料。将SO2通入按一定比例配成的Na2S和Na2CO3的混合溶液中，便可得到Na2S2O3，该反映的化学方程式为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。
(1)在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用，其目的是________________________________________________________________________。
(2)用该方法获得的Na2S2O3·5H2O晶体中常混有一定量的杂质。某爱好小组欲对其中所含杂质的成分进行探究(不考虑副反映和杂质所带的结晶水)。
【提出假设】
假设1：晶体中只含Na2CO3杂质；
假设2：晶体中只含Na2S杂质；
假设3：________________________________________________________________________。
【查阅资料】
①SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O；
②Na2S2O3在中性、碱性溶液中较稳定，而在酸性溶液中能迅速反映：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。
【判断与思考】
某同学取少量制得的晶体溶于足量稀H2SO4中，并将产生的气体通入CuSO4溶液中，未见黑色沉淀，据此认为假设2不成立。你认为其结论是否合理？________(填“合理”或“不合理”)，请说明理由：________________________________________________________________________。
【设计方案进行实验】
基于假设1，完毕下表中的实验方案、现象及结论(仪器自选)。
限选实验试剂：3 mol·L－1 H2SO4溶液、1 mol·L－1 NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、饱和NaHCO3溶液、品红溶液、澄清石灰水。
实验方案
现象及结论

(3)已知：2Na2S2O3＋I2===2NaI＋Na2S4O6。为测定所制得晶体的纯度，该小组以淀粉作指示剂，用0.010 mol·L－1的碘水进行多次取样滴定，测得Na2S2O3·5H2O的含量约为102%。若所用试剂及操作均无不妥，产生该结果最也许的因素是________________________________________________________________________。
解析　Na2S2O3与稀H2SO4反映生成的SO2对H2S和CO2的检查都有干扰，在检查时应充足考虑到：晶体中也许具有的杂质(Na2S)在滴定期参与反映或晶体部分失去结晶水，是解答第(3)小题的关键。
答案　(1)赶走水中的溶解氧(或空气)
(2)晶体中含Na2S和Na2CO3两种杂质　不合理　Na2S2O3与稀H2SO4反映生成的SO2与H2S发生反映，也许无H2S逸出
实验方案
现象及结论
取适量晶体于烧瓶中，加入足量3 mol·L－1 H2SO4溶液，塞上带导气管的橡皮塞，将产生的气体导出并依次通过盛有酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水的洗气瓶
若品红溶液不褪色、澄清石灰水变浑浊，说明晶体中含Na2CO3杂质
(其他合理答案也可)
(3)晶体中具有的杂质(如Na2S等)在滴定期参与反映或晶体部分失去结晶水(其他合理答案也可)
2．(2023·安徽高三联考)发酵粉是一种生产面制品和膨化食品的化学膨松剂，由小苏打、臭粉(碳酸氢铵)、明矾中的两种物质组成。某研究性学习小组为探究某品牌发酵粉的化学成分，进行如下实验。
【提出假设】
(1)假设1：由小苏打和臭粉组成；
假设2：由小苏打和明矾组成；
假设3：由________________组成。
【方案与流程】
实验流程如图所示。

(2)气体A的化学式为________，该发酵粉的成分为________(填化学式)，环节②操作过程中观测到的实验现象是
________________________________________________________________________。
(3)若环节①和②操作不变(现象也相同)，将环节③中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液，观测到有白色沉淀生成，能否拟定发酵粉的成分并说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)另一品牌的发酵粉的化学组成和假设2中的情况一致，请你设计实验验证其组成成分，并写出实验环节、预期现象和结论。
实验环节(不规定写具体操作过程)
预期现象和结论
1.取适量样品溶于足量稀盐酸后，将溶液提成两份

解析　(2)加入熟石灰并加热，产生的气体为NH3，故该发酵粉中具有臭粉；发酵粉充足加热，臭粉完全分解，产生刺激性气味的气体，固体减少但不会消失；这时加入稀盐酸，也产气愤体，可知发酵粉中也具有小苏打。(4)另一品牌的发酵粉具有小苏打和明矾，将样品溶于足量盐酸后，溶液中的溶质为NaCl、KAl(SO4)2和HCl，根据Na＋、SO的检查方法，可用焰色反映实验检查Na＋，用BaCl2溶液检查SO。本题只规定在已知发酵粉成分的基础上进行“验证”，答题时注意这一点。
答案　(1)臭粉和明矾
(2)NH3　NH4HCO3和NaHCO3　产生无色刺激性气味的气体，固体明显减少但不消失(或其他合理答案)
(3)不能，由于碳酸钠和硫酸铝钾均能与氯化钡溶液反映产生白色沉淀
(4)
实验环节(不规定写具体操作过程)
预期现象和结论

2.取其中一份溶液进行焰色反映实验
若焰色反映火焰呈黄色，且滴加BaCl2溶液后溶液变浑浊，则说明该品牌发酵粉的重要成分与假设2一致(或其他合理答案)
3.向另一份溶液中滴加BaCl2溶液
3.用纯碱和双氧水混合可制作新型液体洗涤剂，它具有杀菌消毒去油污的能力且不会污染水源。
(1)检查这种新型洗涤剂中金属阳离子的操作和现象是________________________________________________________________________。
(2)这种洗涤剂中的双氧水可以将废水中的氰化物转化为无毒物，同时生成NH3，写出反映的离子方程式________________________________________________________________________。
(3)假如配制洗涤剂的水中具有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的因素(写出其中一种即可，用离子方程式和简要文字表述)：________________________________________________________________________。
(4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型洗涤剂的不良影响，取该洗涤剂100 mL，加入25 g FeCl3固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完毕气体成分的探究过程：0.10 mol·L－1 NaOH溶液、8.0 mol·L－1 NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol·L－1 KMnO4溶液、BaCl2稀溶液、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。
①提出假设：对该气体成分提出合理假设。
假设1：气体是O2；
假设2：气体是________；
假设3：气体是CO2。
②设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完毕实验环节、预期现象与结论：
实验环节
预期现象与结论
将气体依次通入盛有________、
________的洗气瓶中，________
__________________________

解析　(1)检查钠离子可运用焰色反映，用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色。(2)双氧水具有强氧化性，可以将氰离子中的碳元素氧化为＋4价：H2O2＋CN－＋H2O===HCO＋NH3。(3)铁离子会加快H2O2的分解：2H2O2Fe3＋,2H2O＋O2↑，且Fe3＋与CO水解生成Fe(OH)3沉淀：2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑。削弱洗涤剂的去污能力，甚至失去杀菌作用。(4)①分析假设1、3，可知假设2应为：CO2和O2。②检查CO2用澄清石灰水，检查氧气用带火星的木条，澄清石灰水浓度太小，用NaOH溶液吸取后再用带火星木条检查O2。若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设1成立；若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设2成立；若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设3成立。
答案　(1)用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色
(2)H2O2＋CN－＋H2O===HCO＋NH3
(3)①2H2O2Fe3＋,2H2O＋O2↑，铁离子会加速H2O2分解，使洗涤剂失去杀菌作用
②2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑，Fe3＋与CO水解互相促进反映，使洗涤剂失去去污能力
(4)①CO2和O2
②
实验环节
预期现象与结论
澄清石灰水
8.0 mol·L－1 NaOH
溶液并将带火星的木条放在最后一个洗气瓶的出口处
若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设1成立；
若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设2成立；
若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设3成立。
4.(2023·安徽省高三联考)某化学活动小组设计如图所示(部分夹持装置已略去)实验装置，以探究潮湿的Cl2与Na2CO3反映得到的固体物质。

(1)写出装置A中发生反映的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)写出试剂Y的名称：________________。
(3)已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄棕色的气体，其为含氯氧化物。可以拟定的是C中含氯化合物(盐)只有一种，且具有NaHCO3，现对C的成分进行猜想和探究。
①提出合理假设。
假设1：存在两种成分：NaHCO3和________；
假设2：存在三种成分：NaHCO3和________、________。
②设计方案，进行实验。请写出实验环节以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。
实验环节
预期现象和结论
环节1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于a、b试管中。

环节2：

环节3：

(4)已知C中有0.1 mol Cl2参与反映。若假设1成立，可推知C中反映的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析　(1)先制备氯气，由MnO2可以拟定试剂X为浓盐酸，发生反映的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)氯气中除了具有水蒸气外还具有一定量的氯化氢气体，必须除去，试剂Y为饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液)。(3)根据反映物Cl2、Na2CO3、H2O，从组成的角度来看，生成物也许有NaHCO3、NaCl、NaClO、NaClO3等，拟定的是C中含氯盐只有一种，只能是NaCl，排除NaClO、NaClO3。D中收集到的气体是氯的一种氧化物，且在D中没有其他气体，则Na2CO3只是转化成NaHCO3。这样就可以假设有两种也许：NaHCO3和NaCl与Na2CO3、NaHCO3和NaCl。再将产物探究转化为离子的验证即可拟定固体种类，即验证Cl－、CO，检查CO可用BaCl2或CaCl2溶液；检查Cl－用AgNO3溶液，但要注意CO的干扰，应先滴加过量的稀HNO3溶液，再滴加AgNO3溶液。(4)两者等物质的量反映的通式为：xCl2＋xNa2CO3＋H2O===xNaHCO3＋xNaCl＋ClmOn，Cl2与Na2CO3的物质的量之比为1∶1，由氧原子守恒，可得m∶n＝2∶1，可推出氯的一种氧化物为Cl2O。
答案　(1)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液)
(3)NaCl　Na2CO3　NaCl
实验环节
预期现象和结论

环节2：向a试管中滴加BaCl2溶液
①若无明显现象，证明固体中不含碳酸钠
②若溶液变浑浊，证明固体中含碳酸钠
环节3：向b试管中滴加过量的稀HNO3溶液，再滴加AgNO3溶液
若溶液变浑浊，结合环节2中①，则假设1成立；结合环节2中②，则假设2成立
(4)2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O
5.(2023·安徽六校测试)如图是目前流行广、出现频率较高的一幅Mg2＋、Al3＋与OH－反映生成沉淀的关系图，横坐标为碱溶液的体积，纵坐标为沉淀的物质的量，某研究性学习小组同学对该图提出了质疑，并提成两个阶段进行进一步的探究，请你参与他们的实验并回答相关问题。

[第一阶段]
【提出假设】
假设一：Mg2＋和Al3＋同时开始沉淀
假设二：Al3＋完全沉淀后Mg2＋才沉淀
假设三：Mg2＋完全沉淀后Al3＋才沉淀
假设四：________________________________________________________________________
假设五：(略)
【理论探究】
查阅资料：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33
理论计算：设混合溶液中Mg2＋和Al3＋浓度均为0.01 mol·L－1，计算结果见下表。

开始沉淀所需c(OH－)
完全沉淀所需c(OH－)
Mg2＋
4.24×10－5 mol·L－1
1.34×10－3 mol·L－1
Al3＋
5.1×10－11 mol·L－1
5.1×10－10 mol·L－1
计算结果表白假设________是对的的。
【实验探究】
理论计算的结论只有通过实验验证才是可靠的。该小组同学设计了如下方案进行实验探究：
(1)实验环节：取MgCl2、AlCl3浓度均为0.01 mol·L－1的混合溶液20 mL，向其中逐滴滴入0.02 mol·L－1 NaOH溶液30 mL，边加边振荡。
实验现象：有白色沉淀生成。离子反映方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验环节：________________________________________________________________________。
(3)实验环节：________________________________________________________________________。
实验现象：沉淀完全溶解。
结论：计算结果与实验事实相符。
[第二阶段]
(1)该研究性学习小组同学在第一阶段取得成果的基础上继续进行实验探究。需要他们进一步探究的问题是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)探究过程如下：
实验操作
实验现象
取MgCl2、AlCl3浓度均为0.01 mol·L－1的混合溶液10 mL，向其中逐滴滴入0.02 mol·L－1 NaOH溶液至过量，边滴加边振荡
随着氢氧化钠溶液的滴入，溶液中白色沉淀先逐渐增多，然后逐渐减少，直至溶液接近澄清(没有澄清)，再随着氢氧化钠溶液的继续滴入，沉淀又开始逐渐增长，直至不变
根据实验现象分析，第二阶段探究的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在最接近澄清时，溶液中溶质的重要成分为(填化学式)________________________________________________________________________。
解析　[第一阶段](1)由前面几种假设知，其他的两种情况是一种先部分形成沉淀，另一种就开始出现沉淀。(2)由理论计算的数据知，Al3＋沉淀完全时所需要的c(OH－)小于Mg2＋开始产生沉淀时所需要的c(OH－)，故假设二对的。(3)加入NaOH溶液后，将得到的沉淀过滤并洗涤后，沉淀完全溶解在NaOH溶液中，则证明沉淀是Al(OH)3而不是Mg(OH)2。　
[第二阶段](1)当Al3＋所有转化为Al(OH)3后，应探究的是再加入NaOH溶液，是Al(OH)3先溶解还是Mg2＋先形成沉淀。(2)由现象知Al(OH)3大部分溶解完后Mg2＋才开始形成沉淀。(3)当溶液最接近澄清时，溶液中溶质重要是NaCl、MgCl2、NaAlO2。
答案　[第一阶段]
【提出假设】
Al3＋部分沉淀后Mg2＋开始沉淀(或Mg2＋部分沉淀后Al3＋开始沉淀)
【理论探究】
二
【实验探究】
(1)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)过滤、洗涤沉淀
(3)向沉淀中加入足量的氢氧化钠溶液
[第二阶段]
(1)Al3＋完全沉淀后再加氢氧化钠溶液，是Al(OH)3先溶解还是Mg(OH)2先沉淀(其他合理答案均可)
(2)随着NaOH溶液的加入，Al(OH)3沉淀大部分溶解后开始生成Mg(OH)2沉淀(其他合理答案均可)
(3)NaCl、MgCl2、Na[Al(OH)4](或NaAlO2)