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1、- 1 -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/mL 4 60 10
2、 30 5 60 10 30 5 60测得实验和溶液中的 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 0 t1 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、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 ) 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- 2 -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)
4、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
5、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(FeSO47H2O) 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 价向所得溶液中滴
6、入 KSCN 溶液;向稀酸性 KMnO4溶液中滴入所得溶液 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:- 3 -(1)实验开始时, 点燃 B 处酒精喷灯之前应先打开 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
7、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,查阅资料:a.Ag(NH3 +2H2O Ag+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
8、 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 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 :- 4 -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
9、 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
10、质量守恒定律得关系式:Cr2 2Cr3+,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/mL 2
11、0 20(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- 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 ,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
12、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:HCAH+C 、H2OAH+OH-;Mg 和 H+反应生成 Mg2+,M
13、g2+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
14、实验有加热装置 ,反应产生气体, 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 2FeSO47H2O Fe2O3+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)2FeSO47H2O Fe2O3+SO2+SO3+14H2O (4)未进行尾气处理2.【解析】(
