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1、第1讲探究型实验题热点一探究型实验题1对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。如：(1)常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。(2)常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。(3)熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。2物质性质的探究(1)在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。(2)无机物、有机物性质的探
2、究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。(2012安徽理综，28)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)CO(aq)PbCO3(s)SO(aq)。某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式：K_。(2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上
3、述转化，在_溶液中PbSO4转化率较大，理由是_。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：_；假设三：_。(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，定量研究：取26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图：某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由
4、：_。解析突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。(1)反应的平衡常数是用各反应物和生成物的浓度来表示的，固体和纯液体的浓度是一定值，不出现在表达式中，故K(或)。(2)在溶液中Na2CO3能完全电离生成CO，而NaHCO3是弱酸的酸式盐，溶液中的HCO微弱电离生成CO，故两者同浓度时，Na2CO3溶液中CO浓度大，PbSO4转化率较大。(3)根据原题的描述可知，PbSO4在转化时能生成PbCO3，也能生成碱式碳酸铅，故所得产物有三种可能情况：一是全部为碳酸铅，二是全部为碱式碳酸铅，三是两者都有。(4)因为PbCO3分解生成PbO和CO2，碱式碳酸铅分解生成PbO、CO2和H2O，故只
5、要分析产物中是否有H2O生成就可以判断假设一是否成立。同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)。答案(1)(或)(2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO)大(3)全部为2PbCO3Pb(OH)2PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2(4)实验步骤(不要求写具体操作过程)预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立同意，若全部为PbCO3时，
6、26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案均可)【典例2】某同学用如图1所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应，结果通入CO2可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO2看不到浑浊现象。经思考后该同学改用如图2所示的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体通入澄清石灰水中，都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO2时产生的现象明显且快。(1)对比分析两组实验，你认为用图1所示的装置实验时，通入SO2不能出现浑浊的原因可能是_。
7、(2)用图2所示的装置实验时，以相同速率通入CO2和SO2，SO2产生浑浊、澄清的现象比CO2快的原因是_。(3)用图1所示的装置进行SO2与澄清石灰水反应的实验若存在缺陷，其改进方法是(若你认为该装置没有缺陷，此空可以不填)_。解析对比图1实验和图2实验：气体进入澄清石灰水的速率前者快，后者慢；现象前者是只有通入CO2时石灰水才出现先变浑浊后澄清的现象，后者是通入SO2时石灰水先变浑浊后澄清的速率快。由图2实验现象可知，CO2、SO2与石灰水反应的现象相同，仅有速率差异。根据图2实验从而想到图1实验现象不同的原因仍为反应速率问题，即SO2溶解和与澄清石灰水反应较快，沉淀存在时间极短而不易观察
8、。答案(1)SO2在水中溶解度大且气体发生装置产生SO2的速率快，SO2直接与Ca(OH)2反应生成了可溶于水的酸式盐Ca(HSO3)2而观察不到沉淀(2)SO2溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO3转化为Ca(HSO3)2的速率也快(3)用导管将尾气通入NaOH溶液中题组一未知产物的探究1实验室中需要22.4 L(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式Zn2H2SO4(浓)ZnSO4SO22H2O计算后，取65.0 g锌粒与98%的浓H2SO4(1.84 gcm3)110 mL充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。(1)化学小组所制得的气体中混有的主
9、要杂质气体可能是_(填分子式)。产生这种结果的主要原因是_(用化学方程式和必要的文字加以说明)。(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如下装置，对所制取的气体进行探究。装置B中加入的试剂_，作用是_。装置D加入的试剂_，装置F加入的试剂_。可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是_。U形管G的作用为_。答案(1)H2随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H2，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也给分)除去混合气体中的SO2浓硫酸无水硫酸铜装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥
10、管F中无水硫酸铜变蓝色 防止空气中H2O进入干燥管F而影响杂质气体的检验解析(1)从物质的量关系来看，发生反应Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O，H2SO4略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)该实验的目的是为了通过加热还原CuO验证H2的存在，通过F装置进一步确认有H2O生成；具体的实验装置及作用是A产生待研究的气体，B除去气体中的SO2(可以利用SO2的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液)，C验证SO2已除尽，D干燥气体，E若有H2，则加热E玻璃管，CuO固体由黑色变为红色，F利用无水硫酸
11、铜吸水变蓝进一步确定气体中H2的存在，G防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。2工业上制取漂白粉的化学反应方程式为2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。实验室中有一瓶密封不严的漂白粉，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该固体中可能存在的其他物质。(1)提出合理假设。假设1：该漂白粉未变质，含有CaCl2，并含_；假设2：该漂白粉全部变质，含有CaCl2，并含_；假设3：该漂白粉部分变质，含有CaCl2，又含有Ca(ClO)2、CaCO3。(2)设计实验方案，进行实验。请在下表中写出实验步骤、预期现象和结论。限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、
12、自来水、1 molL1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2和Cl，表格可以不填满。)实验步骤预期现象和结论取少量上述漂白粉于试管中，_答案(1)Ca(ClO)2CaCO3(2)实验步骤预期现象和结论加入适量1 molL1盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设1成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有CaCO3，假设2或3成立向步骤反应后的试管中滴入12滴品红溶液，振荡(或另外取样操作)(1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设3成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设2成立解
13、析(1)漂白粉中存在的物质是CaCl2、Ca(ClO)2，变质后Ca(ClO)2会转化成CaCO3。如果漂白粉未变质，该固体中含有CaCl2和Ca(ClO)2；如果全部变质，该固体中含有CaCl2和CaCO3；如果部分变质，该固体中含有CaCl2、Ca(ClO)2和CaCO3。(3)根据题意，设计实验过程如下：实验步骤预期现象和结论加入适量1 molL1盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设1成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有CaCO3，假设2或3成立向步骤反应后的试管中滴入12滴品红溶液，振荡(或另外取样操作)(1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设3成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设2成立题组二物质性质的探究3MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。(1)欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1 gcm3)配制浓度为3%的H2O2溶液(密度近似为1 gcm3)100 mL。简述其配制方法：_
