2022届高考化学一轮复习训练题：-第30讲-探究性综合实验题课时集训.doc

第30讲　探究性综合实验题
课时集训
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知识点
基础
能力
物质成分、性质探究型实验
1
5
反应规律、原理探究型实验
2,3
4

1.(2017·湖南六市高三联考)下面是某校化学研究性学习小组探究过量的Fe与浓硫酸反应的实验:
Ⅰ.甲同学设计如下实验,反应得到的混合气体中含有SO2、H2、H2O

已知:BaSO3受热易分解
(1)写出过量Fe粉与浓硫酸反应产生等体积的SO2与H2的总化学方程式:　 。 
(2)若按气体从左到右的流向,为达到实验目的,各装置连接顺序是
A→　　　　　　　　　　　(不可重复使用)。 
(3)A中导管的作用为　 , 
装置E中的干燥管中盛放的物质为碱石灰,其作用是  　。 
(4)证明有H2存在的实验现象是　 。 
Ⅱ.为测定混合气体中SO2的体积分数,乙同学设计了如下实验方案:
混合气体V L (标准状况)溶液固体m g
(5)W溶液可以是下列溶液中的　　　　(填字母代号)。 
A.H2O2溶液 B.NaOH溶液
C.KMnO4溶液(硫酸酸化) D.氯水
该混合气体中二氧化硫的体积分数为　　　　 (用含V、m的代数式表示)。 
(6)丙同学使用c mol/L x mL I2的淀粉溶液(过量)吸收混合气体,充分反应后,用0.100 0 mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定I2的淀粉溶液,达到滴定终点时消耗Na2S2O3溶液的体积为20 mL,该混合气体中二氧化硫的体积分数为　　　　(用含V、c、x的代数式表示)。 
解析:(1)根据原子守恒可知过量Fe粉与浓硫酸反应产生等体积的SO2与H2的总化学方程式为2Fe+3H2SO4(浓)2FeSO4+SO2↑+H2↑+2H2O。
(2)由于通过溶液会带出来水蒸气,首先检验水蒸气,利用品红溶液检验SO2,氢气和氧化铜反应之前需要干燥氢气,且SO2有毒,还需要防止空气中水蒸气,所以若按气体从左到右的流向,为达到实验目的,各装置连接顺序是A→D→B→C→F→E。
(3)反应中产生气体,因此A中导管的作用为安全管,平衡气压;装置E中的干燥管中盛放的物质为碱石灰,其作用是防止空气中的水分干扰实验,吸收多余的SO2。
(4)氢气还原氧化铜生成铜和水,则证明有H2存在的实验现象是F中黑色固体粉末变为红色,E中无水硫酸铜变蓝。
(5)由于亚硫酸钡不稳定,因此应该转化为硫酸钡,所以W应该具有氧化性,能把SO2氧化,且不能引入硫酸根,所以选择双氧水或氯水。硫酸钡是m g,则根据硫原子守恒可知SO2是 mol,所以该混合气体中二氧化硫的体积分数为×100%=%。
(6)根据方程式I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI、I2+2S22I-+S4可知该混合气体中二氧化硫的体积分数为×100%=
%。
答案:(1)2Fe+3H2SO4(浓)2FeSO4+SO2↑+H2↑+2H2O
(2)D→B→C→F→E
(3)安全管,平衡气压　防止空气中的水分干扰实验,吸收多余的SO2
(4)F中黑色固体粉末变为红色,E中无水硫酸铜变蓝
(5)AD　%　(6)%
2.(2018·北京朝阳区模拟)根据要求完成下列实验过程(a、b为弹簧夹,加热及固定装置已略去)。

(1)验证碳、硅非金属性的相对强弱(已知酸性:亚硫酸>碳酸)。
①连接仪器、　　　　　　　　　、加药品后,打开a、关闭b,然后滴入浓硫酸,加热。 
②铜与浓硫酸反应的化学方程式是  　　　　。装置A中试剂是　　　　。 
③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是  　。 
(2)验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
①在(1)①操作后打开b,关闭a。
②H2S溶液中有浅黄色浑浊出现,化学方程式是  　。 
③BaCl2溶液中无明显现象,将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。
滴加的溶液
氯水
氨水
沉淀的化学式

写出其中SO2显示还原性生成沉淀的离子方程式:  　。 
解析:铜与浓H2SO4发生反应,其化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+
SO2↑+2H2O,故发生装置中产生的气体为SO2,打开弹簧夹a、关闭弹簧夹b,SO2气体通入NaHCO3溶液,发生反应产生CO2气体,要验证C与Si非金属性的强弱,可将CO2气体通入Na2SiO3溶液发生反应:H2O+CO2+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓,只要有白色胶状沉淀生成,则说明H2CO3的酸性强于H2SiO3,即C的非金属性强于Si。但SO2气体也能与Na2SiO3溶液反应,产生相同的实验现象。干扰实验的验证,故装置A的作用是除去CO2中的SO2气体,A中盛放的试剂是酸性KMnO4溶液。打开弹簧夹b、关闭弹簧夹a,SO2通入BaCl2溶液无明显现象,但加入氨水后,会生成BaSO3沉淀;加入氯水后发生反应:Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4,BaCl2与H2SO4反应得到BaSO4白色沉淀。SO2通入H2S溶液中发生反应,其化学方程式为2H2S+SO23S↓+2H2O,该反应体现了SO2的氧化性。
答案:(1)①检查装置的气密性
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
酸性KMnO4溶液
③A中酸性KMnO4溶液没有完全褪色,盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色胶状沉淀
(2)②2H2S+SO23S↓+2H2O
③BaSO4　BaSO3
Cl2+SO2+2H2O+Ba2+BaSO4↓+4H++2Cl-
3.导学号 96656197硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,在酸性条件下易分解,在空气中易被氧化。某化学兴趣小组通过如图装置(省略夹持装置)制备Na2S2O3。

(1)实验开始的步骤,组装好仪器,　 , 
按图示加入试剂,关闭K1、打开K2,先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
(2)C中的烧瓶发生如下反应:2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2,反应开始后,C中先有浑浊产生,后又变澄清,此浑浊物是　　　　;为了保证Na2S2O3的产量,实验中通入C的SO2不能过量,用离子方程式表示其原因　  　。 
(3)该实验制得的产品中含有Na2SO4杂质,为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验开始的步骤进行了改进,改进后的操作是  　。 
(4)B装置可以起到安全瓶,防止倒吸的作用,另外在实验结束后拆除装置时还可以防止污染空气,具体操作方法是  　。 
(5)制取Na2S2O3的另一种方法是直接将硫粉和亚硫酸钠溶液混合共热制取。为探究制取硫代硫酸钠最佳条件,设计如下对比实验(每次实验时亚硫酸钠质量均为63 g,反应时间为30 min):
实验
序号
溶液pH
亚硫酸钠与
水的质量比
反应温度
硫粉质量
亚硫酸
钠转化率
1
10
1.5∶1
100 ℃
18 g
80.7%
2
10
1.1∶1
100 ℃
18 g
94.6%
①实验1、2的目的是探究　　　　　　对亚硫酸钠转化率的影响; 
②若要完成上表中列出的各项条件对亚硫酸钠转化率的影响探究,除实验1、2外,至少还需进行　　　　次对比实验; 
③实验表明:亚硫酸钠转化率不受硫粉质量多少的影响,原因为　 。 
解析:(1)组装好仪器后需要检验装置气密性,再按图示加入试剂。
(2)因SO2的水溶液显酸性且有弱氧化性,在酸性条件下,S2-能被SO2氧化为S,则反应开始后,C中先有浑浊产生,此浑浊物是硫;Na2S2O3在酸性条件下不稳定,易转化为S和SO2,故实验中通入C的SO2不能过量,否则易发生的离子反应方程式为S2+2H+S↓+SO2↑+H2O。
(3)因Na2SO3易被空气中的氧气氧化为Na2SO4,为减小杂质Na2SO4的生成,可先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶中加入Na2S和Na2CO3溶液。
(4)利用在a处连接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2、打开K1,可借助B装置处理尾气,防止SO2污染空气。
(5)①实验1、2两组实验,溶液的pH相同,亚硫酸钠浓度不同,可见实验的目的是探究亚硫酸钠浓度对亚硫酸钠转化率的影响;②要探究溶液pH、反应温度、硫粉质量对亚硫酸钠转化率的影响,其他条件应在相同情况下进行溶液pH不同对比实验、反应温度不同对比实验、硫粉质量不同对比实验,除实验1、2外,至少还需进行3次对比实验;③硫为固体,不影响平衡的移动。
答案:(1)检查装置气密性　
(2)硫　S2+2H+S↓+SO2↑+H2O
(3)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3溶液
(4)在a处连接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2、打开K1
(5)①亚硫酸钠浓度　②3　③硫为固体,不影响平衡的移动

4.(2018·辽宁大连高三模拟)高锰酸钾俗称灰锰氧,用途广泛,常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂等。
Ⅰ.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4(K1=5.4×10-2)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”,并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积的变化)。
限选试剂和仪器:0.200 0 mol·L-1H2C2O4溶液、0.010 0 mol·L-1KMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽
物理量

编号　　
V(0.200 0 mol·L-1
H2C2O4溶液)/mL
甲

V(0.010 0 mol·L-1
KMnO4溶液)/mL
T/℃
乙

①
2.0
0
4.0
50

②
2.0
0
4.0
25

③
1.0
a
4.0
25

回答下列问题:
(1)配制100 mL 0.200 0 mol·L-1的H2C2O4溶液,除用到托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒等仪器外,还必须用到的玻璃仪器是　　　
　　　　　　　　。 
(2)在酸性条件下KMnO4的氧化性会增强,用来酸化KMnO4溶液的最佳试剂是　　　　。 
a.硝酸　　　　b.硫酸　　　　c.盐酸
(3)上述实验①②是探究　　　　对化学反应速率的影响;若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响,则表格中“甲”应填写　　　　,a为　　　　;乙是实验需要测定的物理量,则表格中“乙”应填写　　　　。 
(4)将酸性KMnO4溶液逐滴滴入一定体积的H2C2O4溶液中(温度相同,并不断振荡;忽略滴入KMnO4时溶液总体积变化),记录的结果如表:
滴入KMnO4溶液的次序
KMnO4溶液紫色褪去所需的时间/s
先滴入第1滴
60
褪色后,再滴入第2滴
15
褪色后,再滴入第3滴
3
褪色后,再滴入第4滴
1
请分析KMnO4溶液褪色时间变化的可能原因:  　。 
Ⅱ.某化学小组利用如图装置进行实验证明氧化性:KMnO4>Cl2>Br2。限选试剂:NaBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸

(5)装置b中盛放的试剂是　　　　;实验中观察到的现象为　   
　; 
此实验装置的不足之处是　 。 
解析:(1)配制100 mL 0.200 0 mol·L-1的H2C2O4溶液需要的仪器:托盘天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管。
(2)高锰酸钾能氧化盐酸,硝酸本身具有强氧化性,故选硫酸。
(3)实验①②只有温度不同,所以探究的是温度对化学反应速率的影响。为了达到实验目的,应该让混合后溶液的体积相同,而H2C2O4的浓度不同,所以实验③需要补充蒸馏水,则甲为V(蒸馏水)/mL,a为1.0,乙为t(溶液褪色时间)/s。
(4)反应中生成了Mn2+,应是反应生成的Mn2+对反应有催化作用,且c(Mn2+)越大,催化效果越好。
(5)需要判断氧化性KMnO4>Cl2>Br2,首先要制取Cl2、Br2,再利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性来进行判断,用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,用Cl2和NaBr反应制取Br2,装置b中盛放的试剂是NaBr溶液,实验现象为a中有黄绿色气体产生,b中溶液变为棕(橙)黄色;Cl2是有毒气体,需要尾气处理装置。
答案:(1)100 mL容量瓶、胶头滴管　(2)b
(3)温度　V(蒸馏水)/mL　1.0　t(溶液褪色时间)/s
(4)反应生成的Mn2+对反应有催化作用,且c(Mn2+)越大,催化效果越好
(5)NaBr溶液　a中有黄绿色气体产生,b中溶液变为棕(橙)黄色　没有尾气吸收装置
5.导学号 96656198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

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S,含有Cu+、Cu2+和S。
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S。

a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是　　　　。 
b.证实沉淀中含有Cu2+和S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S,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)实验验证的亚硫酸盐的性质有  　。 
盐溶液间反应的多样性与  　有关。 
解析:(1)Na2SO3溶液与Ag2SO4饱和溶液反应的离子方程式为2Ag++
SAg2SO3↓。
(2)①由Cu+Cu+Cu2+知,若沉淀中含有Cu+,加入稀硫酸会发生歧化反应生成单质铜,现象是析出红色固体。
②由A是BaSO4,结合H++N有氧化性,S存在时会干扰S的检验,故试剂1是HCl和BaCl2溶液;由实验现象推知,上层清液中有S,结合洗净的棕黄色沉淀加入KI溶液后转化为白色沉淀,则白色沉淀为CuI,是Cu2+、S、I-之间发生反应的结果。
(3)①由白色沉淀在强酸和强碱中均溶解知,白色沉淀中含Al(OH)3,即Al3+和OH-。
②若为铝的碱式盐,则步骤一中最后一步操作中的反应分 2步,第1步铝的碱式盐与NaOH反应转化为Al(OH)3,第2步Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2而溶解。根据上述分析,步骤二应取2 mL 0.1 mol·L-1
Al2(SO4)3溶液与氨水做实验,其他操作与步骤一相同,消耗稀NaOH溶液的体积记录为V2,若V1>V2,则假设ⅱ成立。
(4)根据实验,亚硫酸盐具有还原性,水解呈碱性;盐溶液间反应的多样性与盐的性质和溶液的酸碱性有关。
答案:(1)2Ag++SAg2SO3↓
(2)①析出红色固体　②a.HCl和BaCl2溶液
b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,S转化为S
(3)①Al3+、OH-
②a.

b.V1明显大于V2
(4)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