第1讲

探究型实验题

第1讲 探究型实验题

热点一

探究型实验题

探究型实验题热点二 规律探究与变量控制

第1讲 探究型实验题I

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。

第1讲 探究型实验题I

热点一

探究型实验题

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。

第1讲 探究型实验题(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)+CO2 (aq) PbCO3(s)+SO2 (aq)。某 3 4 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。- -

c SO2 [SO2 ] 4 4 2- ) 2- (或 c CO3 [CO3 ] (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

Na2CO3 溶 液 均 可 实 现 上 述 转 化 ， 在 __________ 溶 液 中 PbSO4 转 化 率 较 大 ， 理 由 是Na2CO3 溶液中的 c(CO2 )大 3 ___________________________________。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3· Pb(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;-

全部为2PbCO3· Pb(OH)2 假设二：____________________________; PbCO3和2PbCO3· Pb(OH)2 假设三：_______________________________。

第1讲 探究型实验题(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。 ①定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期的实验现象和结论 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

取一定量样品充分干燥，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

②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， 同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质 并简述理由：___________________________________________________ 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)

第1讲 探究型实验题解析 突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。 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。 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 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 (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 - - c SO22- [SO22-]] (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 4 4 4- 4- 定值，不出现在表达式中，故 K= c SO22- (或 [SO22- ])。 c SO2 - [SO2 - 定值，不出现在表达式中，故 K=c CO32- (或[CO32-] )。 4 4 定值，不出现在表达式中，故 K=c CO2- (或[CO24-]])。 3 c SO4 [SO3 ] c CO3 - - [CO32- )。 定值，不出现在表达式中，故 K= (或 (2)在溶液中 Na22CO33 能完全电离生成 CO22-,而 NaHCO33 是弱酸的酸式盐，溶液中的 c CO2 33-,而 NaHCO 是弱酸的酸式盐，溶液中的 [CO3 ] 3 (2)在溶液中 Na CO 能完全电离生成 CO2 (2)在溶液中 Na2CO3 能完全电离生成 CO3- ,而 NaHCO3 是弱酸的酸式盐，溶液中的 - - 2- HCO3-微弱电离生成 3CO22-,故两者同浓度时，NaNaHCO3 是弱酸的酸式盐，溶液中的 (2)在溶液中 Na2CO CO32-,故两者同浓度时，Na22CO33 溶液中 CO32-浓度大，PbSO44 转 能完全电离生成 CO2 ,而 CO 溶液中 CO2-浓度大，PbSO 转 3 HCO-微弱电离生成 3 3 3 HCO3-微弱电离生成 CO3 - ,故两者同浓度时，Na2CO3 溶液中 CO3 浓度大，PbSO4 转 - 化率较大。 HCO3 微弱电离生成 CO2 ,故两者同浓度时，Na2CO3 溶液中 CO2 浓度大，PbSO4 3 3 化率较大。 化率较大。 (3)根据原题的描述可知，PbSO44 在转化时能生成 PbCO33,也能生成碱式碳酸

铅，故所 转化率较大。 (3)根据原题的描述可知，PbSO 在转化时能生成 PbCO ,也能生成碱式碳酸铅，故所 (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。 (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。 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)①因为 PbCO33 分解生成 PbO 和 CO22,碱式碳酸铅分解生成 PbO、CO22和 H22O,故只 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)①因为 PbCO 分解生成 PbO 和 CO ,碱式碳酸铅分解生成 PbO、CO 和 H O,故只 (4)①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 要分析产物中是否有 H22O 生成就可以判断假设一是否成立。 PbO、CO2 和 H2O,故 (4)①因为 PbCO3 分解生成 PbO 和 CO2,碱式碳酸铅分解生成 要分析产物中是否有 H O 生成就可以判断假设一是否成立。 要分析产物中是否有 H2O 生成就可以判断假设一是否成立。 ②同意，若全部为 PbCOH时，26.7 mg 完全分解后最终固体质量应为 22.3 mg(或：不同 只要分析产物中是否有 33 时，26.7 mg 完全分解后最终固体质量应为 22.3 mg(或：不同 ②同意，若全部为 PbCO 2O 生成就可以判断假设一是否成立。 ②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 完全分解后最终固体质量应为 22.3 mg(或：不 ②同意，若全部为 PbCO3 时，26.7 mg PbCO33时分解所得固体质量相差不大，可能是 意，实验最终得到固体的质量与全部为 PbCO 时分解所得固体质量相差不大，可能是 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)。 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 实验过程中产生的误差引起的)。 实验过程中产生的误差引起的)。 是实验过程中产生的误差引起的)。

第1讲 探究型实验题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

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 ____________________________________________________________________。

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 原因可能是_____________________________________________________________

(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

SO2溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强， CaSO3转 象比 CO2 快的原因是______________________________________________________

化为Ca(HSO3)2的速率也快 ___________________________。(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

用导管将尾气通入NaOH溶液中 你认为该装置没有缺陷，此空可以不填)________________________________。

第1讲 探究型实验题

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。

第1讲 探究型实验题

【题组训练】题组一 1 2 题组二 3

第1讲 探究型实验题题组一 题组一 未知产物的探究△

1

2

题组二

3

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 Zn+ 2H2SO4(浓)=====ZnSO4+SO2↑+2H2O 计算后， 65.0 g 锌粒与 98%的浓 H2SO4(ρ 取 =1.84 g· 3)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 cm 混有杂质。-

H2 (1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________(填分子式)。产生随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应 这种结果的主要原因是____________________________________________________

生成H2,Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ _____________________________________(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。

第1讲 探究型实验题题组一 1 2 题组二 3NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液) 除去混合气体中的SO2 ①装置 B 中加入的试剂_________________________,作用是_____________________。

浓硫酸 无水硫酸铜 ②装置 D 加入的试剂________________,装置 F 加入的试剂________________。③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装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色 现象是___________________________________________________________。

防止空气中H2O进入干燥管F而影响杂质气体的检验 ④U 形管 G 的作用为___________________________________________________。 解析 (1)从物质的量关系来看，发生反应 Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2H2O, 解析 (1)从物质的量关系来看，发生反应 Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,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 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 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。 定程度，反应变为 Zn+H SO ===ZnSO +H ↑。2 4 4 2

(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 (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 H O 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 SO (可2 2

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— 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 干燥气体，E—若有 H ,则加热 E 玻璃管，CuO 固体由黑色变为红色，F—利用无水2

硫酸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 硫酸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。 干扰实验。

第1讲 探究型实验题题组一 1 2 题组二 3

2.工业上制取漂白粉的化学反应方程式为 2Cl2 +2Ca(OH)2===CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O。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。

Ca(ClO)2 假设 1:该漂白粉未变质，含有 CaCl2,并含__________; CaCO3 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。

解析 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+ -

限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1 mol· L

-1

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。)

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。

第1讲 探究型实验题题组一 1 2 题组二 3 (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、自来水、

1 mol· -1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。 L(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

①

取少量上述漂白粉于试管 中，加入适量1 mol·L-1盐 酸溶解后，将产生的气体 导入澄清石灰水中向步骤①反应后的试管中 滴入1~2滴品红溶液，振 荡(或另外取样操作)

(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(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

②

第1讲 探究型实验题题组一 题组二 物质性质的探究 1 2 题组二 3

3.MnO2 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 g· 3)配制 cm 浓 度 为 3% 的 H2O2 溶 液 (密 度 近 似 为 1 g· cm-3 -

)100 mL。 简 述 其 配 制 方 法：

2 2 _____________________________________________________________________

用量筒量取10.0 mL 30%的H O 溶液放入烧杯中，再加入90 mL水，

搅拌均匀 ____________________。

A (2)该小组设计了如下 4 个方案以验证 MnO2 的氧化性，可行的是__________。A.把 MnO2 固体加入到 FeSO4 溶液中，再加入 KSCN 溶液，观察溶液是否变血红 B.把 MnO2 固体加入到 FeCl3 溶液中，再加入 KSCN 溶液，观察溶液是否变血红 C.把 MnO2 固体加入到 Na2SO3 溶液中，再加入 BaCl2 溶液，观察是否有白色沉淀 生成 D.把 MnO2 固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成

第1讲 探究型实验题题组一 1 2 题组二 3(3)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中 MnO2 的氧化能力，他们控制 KI 溶液的浓度和 MnO2 固体的质量相同，恒定实验温度在 298 K,设计如下对比实验： 实验 A B C 酸或碱 1 滴 0.2 mol· L-1

现象 不变色 缓慢变浅棕褐色

NaOH 溶液

1 滴水 1 滴 0.1 mol· 1 硫酸 L-

迅速变棕褐色- +

酸性越强，MnO2氧化性越强 从上述对比实验中，可以得出的结论是_____________________________________。 MnO2+2I +4H === 写出在酸性条件下，MnO2 氧化 I 的离子方程式_____________________________-

Mn +I2+2H2O _____________________。2+

(4)利用二氧

化锰的氧化性，让其与浓盐 酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反

AD 应的反应容器的是_________(填序号)。