高三化学一轮复习《探究性实验》专题训练(2021届)word版含答案

2021届高三化学一轮复习《探究性实验》专题训练1、（2020年北京延庆）某实验小组在电压12V电流3A的条件下电解2mol/L

的氯化铜溶液并探究其产物的性质。

（1）根据电解原理，预测：阴极发生的实验现象是______。阳极发生的电极反

应式为______。电解氯化铜溶液总的化学方程式为______。

（2）小组同学在实际电解过程中，意外的观察到下表的实验现象：

条件电极现象

电压12V 电流3A 阴极

3min后，附近溶液变成棕褐色。30min后，溶液变成深

棕褐色。电极底部表面有少量红色金属生成，还有少量

白色物质。

阳极开始出现少量气泡，后来气泡增多。

实验小组学生对阴极区产生异常现象的原因进行了探究：

资料1：CuCl是白色的难溶物，用Cu还原CuCl2溶液可以得到CuCl沉淀，它易溶于浓盐酸，用水稀释CuCl 的浓盐酸溶液则又析出CuCl白色沉淀。

资料2：[CuCl2?CuCl2（H2O）]-（棕褐色）?CuCl+Cu2++3Cl-+H2O。

Ⅰ．探究阴极表面产生的白色物质：

①根据资料写出Cu还原CuCl2溶液反应的化学方程式______。

②学生为了确定阴极产物进行实验A：取2mol/L的CuCl2溶液，加入铜粉，充分振荡，几分钟后，试管底有白色沉淀生成，过滤出白色固体，加入浓盐酸，固体溶解，加水稀释，又析出白色沉淀。

如果要确认阴极产生的白色沉淀是CuCl，还需要进行对照实验B，该实验的设计方案是______。

实验结论：通过实验A和实验B的对比，可以确定阴极产生的白色固体是CuCl。

Ⅱ．探究阴极区域溶液呈现棕褐色的原因：

猜想1：可能是Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致。

实验C：向2mol/L的CuCl2溶液中加入，溶液呈现绿色，没有变成棕褐色。

实验结论：溶液颜色呈现棕褐色______（填“是”或者“不是”）由于Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致。

猜想2：棕褐色溶液可能与+1价Cu有关。

实验D：用铜粉和2mol/L的CuCl2溶液反应制备[CuCl2?CuCl2（H2O）]-，取少量该标准溶液与实验中得到的棕褐色溶液进行对照实验。

步骤一：配制标准[CuCl2?CuCl2（H2O）]-棕褐色溶液进行稀释，实验流程如图所示：

步骤二：取阴极附近的棕褐色溶液，重复上述实验进行对照：请画出对照实验的流程图：

实验结论：通过对照实验，确认棕褐色溶液与+1价Cu有关。

答案及解析（1）析出红色铜；2Cl--2e-=Cl2↑；CuCl2Cu+Cl2↑；

（2）ⅠCu+CuCl2=2CuCl↓；

②取阴极白色物质于试管中，加入浓盐酸，固体溶解，加水稀释，又析出白色沉淀；Ⅱ．猜想1：可能是Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致

实验C：向2mol/L的CuCl2溶液中加入NaCl固体，溶液呈现绿色，没有变成棕褐色；

实验结论：溶液颜色呈现棕褐色不是由于Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致；

猜想2：棕褐色溶液可能与+1价Cu有关。

实验D：用铜粉和2mol/L的CuCl2溶液反应制备[CuCl2?CuCl2（H2O）]-，取少量该标准溶液与实验中得到的棕褐色溶液进行对照实验。

步骤一：配制标准[CuCl2?CuCl2（H2O）]-棕褐色溶液进行稀释，实验流程如图所示：

，

步骤二：取阴极附近的棕褐色溶液，重复上述实验进行对照：

，

通过对照实验，确认棕褐色溶液与+1价Cu有关；

故答案为：不是；。

（1）根据电解原理，电极氯化铜溶液，阴极发生的反应是铜离子得到电子生成铜，阳极是氯离子失电子发生氧化反应生成氯气；

（2）Ⅰ．①根据资料用Cu还原CuCl2溶液可以得到CuCl沉淀可得；

②取试验中阴极的白色物质与实验A做对照试验；

Ⅱ．猜想1：可能是Cu2+与高浓度的Cl-发生络合反应所致

实验应向氯化铜溶液加入高浓度的Cl-，溶液没有变成棕褐色，说明该猜想不成立；

猜想2：棕褐色溶液可能与+1价Cu有关

取阴极附近的棕褐色溶液重复步骤一，得到与步骤一相同的现象说明该猜想成立。

本题考查化学实验基本操作方法的综合应用，为高考常见题型，题目难度较大，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，注意把握实验的原理和目的，为解答该类题目的关键，注意物质的性质，结合题给信息解答，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力。

2、（2020年北京石景山区）某实验小组对KSCN的性质进行探究，设计如下实验：

ⅰ.先加1mL 0.1 mol/L FeSO4

溶液

ⅱ.再加硫酸酸化的KMnO4溶液

ⅲ.先加1mL 0.05 mol/L Fe(SO)溶液

（1）SCN－存在两种结构式，分别为N≡C—S－和S=C=N－，SCN－是二者的互变异构的混合物，请写出N≡C—S 2mL 0.1mol/L

KSCN溶液

e -

盐桥

Y 溶液

石墨

石墨

X 溶液

（2）用离子方程式表示FeSO 4溶液显酸性的原因 。

（3）①用离子方程式表示实验Ⅰ溶液变红的原因____________________________。 ②针对实验Ⅰ中红色褪去的原因，小组同学认为是 SCN －被酸性KMnO 4氧化为SO 42－，并设计如 右图实验装置证实了猜想是成立的。其中 X 溶液是 ，Y 溶液是 ，检验产物 SO 42－的操作及现象是 。

（4）针对实验Ⅱ“红色明显变浅”的现象，实验小组进行探究。

甲同学查资料得知：当加入强电解质后，增大了离子间相互作用，离子之间牵制作用增强

，即“盐效应”。“盐效应”使Fe 3++SCN －[Fe(SCN)]2+平衡体系中的Fe 3+跟SCN －结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少，溶液红

色变浅。

乙同学认为SCN －可以与Fe 2+反应生成无色络合离子，进一步使Fe 3++SCN －[Fe(SCN)]2+平衡左移，红色

明显变浅，而Mg 2+与SCN －难络合，于是乙设计了如下实验：

由此推测，实验Ⅱ“红色明显变浅”的原因是 。

（5）工业上测定钛铁合金中钛含量的其中一步反应原理是：以KSCN 为指示剂，用NH 4Fe(SO 4)2标准溶液滴定Ti （Ⅲ），反应的化学方程式为：Ti 2(SO 4)3+2NH 4Fe(SO 4)2=== 2Ti(SO 4)2+(NH 4)2SO 4+2FeSO 4，则达到滴定终点的实验现象是 。 答案（1）……………………………………………………………………………………………………………………………………………

（2分）

（2）Fe 2++2H 2 2 + 2H +………………………………………………………………………………………………………（2分）

（3）① MnO 4—+ 5Fe 2+ + 8H + = Mn 2++ 5Fe 3+ + 4H 2O ，Fe 3+ +3SCN 3（3分）

② 0.1 mol/L KSCN 溶液，硫酸酸化的KMnO 4溶液；……………………………………………………（各1分） 一段时间后取少量反应后的KSCN 溶液，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，出现白色沉淀………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………

（2分）

（4）（注：本题答案可以是开放性的，逻辑合理就行）…………………………………………………（总3分）

水溶液的稀释使溶液变浅；“盐效应”使Fe3+跟SC N—结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少；SCN—与Fe2+反应生成无色络合离子，三者可能均有（不答水稀释可以不扣分）

（5）无色变为红色或溶液变红……………………………………………………………………………………………………………（2分）

3（2020年北京朝阳期末）某学习小组探究稀HNO3、浓HNO3与铜的反应。

装置（尾气处理装置略）现象

Ⅰ中开始无明显现象，渐有小气泡生成，越来越

剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色。

Ⅱ中反应剧烈，迅速生成大量红棕色气体，溶液

呈绿色。

（1）试管Ⅰ中Cu与稀HNO3反应的化学方程式是。

（2）Ⅱ中反应的速率比Ⅰ中的快，原因是。

（3）针对Ⅱ中溶液呈绿色的原因，提出假设：

假设1：Cu2+的浓度较大所致；

假设2：溶解了生成的NO2。

探究如下：取Ⅱ中绿色溶液，分为两等份。

①取一份于右图所示装置中， (填“操作”和“现象”)，

证实Ⅱ中溶解了NO2。

②向另一份溶液加入（填化学试剂），溶液变为蓝色。证实假设1不成立，假设2成立。（4）对于稀HNO3与铜生成NO、浓HNO3与铜生成NO2的原因，提出两种解释：

解释1．HNO3浓度越稀，溶液中NO3-的数目越少，被还原时，每个NO3-从还原剂处获得较多电子的机会（填“增多”或“减少”），因此被还原为更低价态。

解释2．推测下列平衡导致了产物的不同，并通过如下实验证实了推测的合理性。

3NO2 + H2O2HNO3 + NO

① B 中盛放的试剂是 。

② C 中盛放Cu(NO 3)2和 。

③ 该小组证实推测的合理性所依据的实验现象是 。

答案 （1）

()33223Cu 8HNO 3Cu NO 2NO 4H O +=+↑+

（2）硝酸浓度大

（3）① 向上拉动活塞a ，试管内液面上方出现红棕色气体 ② ()2Cu OH （或CuO 等） （4）解释1．增多

解释2．① 水 ② 浓硝酸 ③ C 中溶液变绿

4、（2020年北京东城一模）某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。 已知： 物质

BaSO 4

BaCO 3 AgI

AgCl

溶解度/g （20℃） 2.4×10-4 1.4×10-3

3.0×10-7 1.5×10-4

（1）探究BaCO 3和BaSO 4之间的转化

实验操作：

试剂A 试剂B 试剂C 加入盐酸后的现象 实验Ⅰ BaCl 2

Na 2CO 3 Na 2SO 4 ……

实验Ⅱ

Na 2SO 4

Na 2CO 3

有少量气泡产生，沉淀部分溶解

① 实验Ⅰ说明BaCO 3全部转化为BaSO 4，依据的现象是加入盐酸后， 。 ② 实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是 。

③ 实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化，结合BaSO 4的沉淀溶解平衡解释原因： 。 （2）探究AgCl 和AgI 之间的转化

实验Ⅲ：

实验Ⅳ：在试管中进行溶液间反应时，同学们无法观察到AgI 转化为AgCl ，于是又设计了如下实

验（电压表读数：a ＞c ＞b ＞0）。

装置

步骤

电压表 读数 ⅰ.如图连接装置并加入试剂，闭合K

a

充分振荡后

3滴0.1 mol/L 乙溶液

2 mL 0.1 mol/L 甲溶液

0.1 mol/L KI(aq)

充分振荡后

3滴0.1 mol/L A 溶液

2 mL 0.1 mol/L B 溶液

1 mol/L C 溶液

充分振荡后， 过滤，取洗净

后的沉淀

足量稀盐酸

强，原电池的电压越大；离子的氧化性（或还原性）强弱与其浓度有关。

①实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI，甲溶液可以是（填序号）。

a. AgNO3溶液

b. NaCl溶液

c. KI溶液

②实验Ⅳ的步骤ⅰ中，B中石墨上的电极反应式是。

③结合信息，解释实验Ⅳ中b＜a的原因：。

④实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl，理由是。

（3）综合实验Ⅰ～Ⅳ，可得出结论：。

答案

（1）①沉淀不溶解或无明显现象

② BaCO3 + 2H+ === Ba2+ + CO2↑+ H2O

③ BaSO4在溶液中存在BaSO4(s) Ba2+(aq)+ SO42-(aq)，当加入浓度较高的Na2CO3溶液，CO32-与

Ba2+结合生成BaCO3沉淀，使上述平衡向右移动

（2）① b

② 2I- - 2e- === I2

③由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小，I-还原性减弱

④实验ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响，则c＞b说明加入Cl-使c(I-)增大，证明发生了

AgI + Cl- AgCl + I-

（3）溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀，反之则不易；溶解度差别越大，由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现

5、（2020年朝阳期中）文献记载：HNO3与铁反应能产生H2，某小组进行如下实验。

实验Ⅰ：20℃，将过量铁粉溶于0.5 mol·L-1 HNO3中，立即有无色气体生成，充分反应后，溶液几乎无色。

（1）检验气体：方法如下图所示。

确认气体是H2，不含NO。实验证据是。

（2）检验溶液：取上层清液，等分两份

①向一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液，（填现象），说明含有Fe2+。

②向另一份加入NaOH溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸，有刺激性气味气体逸出，用湿润红色石

蕊试纸检验，试纸变蓝。综合①、②，说明实验Ⅰ中发生的反应有Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑，另

外还有。

（3）对H2产生的原因提出假设：HNO3中H+ 的氧化性大于NO3﹣，验证如下：

实验Ⅱ：将铜粉溶于0.5mol/L HNO3中。证实假设不成立，实验证据是。

（4）重新假设：H+ 的还原速率大于NO3﹣的还原速率。改变条件重复实验Ⅰ，向2 mL 0.5 mol·L-1 HNO3中加入过量铁粉，结果如下：

经检验，实验Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中，NO3-的还原产物与实验Ⅰ相同。

①根据实验现象，能否确定假设成立？。

②从反应速率的角度解释温度升高H2体积减少的原因。

（5）改用3 mol/L HNO3与过量铁粉反应，HNO3的还原产物主要是NO。综上所述，有利于金属与硝酸反应生成氢气的条件是。

答案（1）气体遇空气未见红棕色；点燃肥皂泡，发出爆鸣声

（2）①产生蓝色沉淀

② 4Fe + NO3- + 10H+ = 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O

（3）没有H2产生，溶液变蓝

（4）①不能确定

②温度升高，H+、NO3－的还原速率均增大，NO3－的还原速率增大的更多， H+同时被消耗，H+得电子的

机会减少，导致产生H2的体积减少

（5）较低温度、低浓度硝酸

6、锰的化合物在工业、医疗等领域有重要应用。某兴趣小组模拟制备KMnO4及探究锰（Ⅱ）盐能否被氧化

为高锰（Ⅶ）酸盐。 Ⅰ．KMnO 4的制备：MnO 2K 2MnO 4→…

KMnO

反应原理

步骤一：3MnO 2+6KOH+KClO 3

3K 2MnO 4 +KCl+3H 2O 步骤二：3K 2MnO 4 +2CO 2 ＝2KMnO 4 +MnO 2 +2K 2CO 3 实验操作

步骤一：将一定比例的MnO 2、KOH 和KClO 3固体混合加热，得到墨绿色的固体，冷却后加水溶解得到碱性K 2MnO 4溶液放入烧杯C 中。

步骤二：连接装置，检查气密性后装药品。打开分液漏斗活塞，当C 中溶液完全变为紫红色时，关闭活塞停止反应，分离、提纯获取KMnO 4晶体。 装置图如图：

（1）检查装置A 气密性：关闭分液漏斗活塞，在B 中加入蒸馏水至液面超过长导管口，用热毛巾捂住圆底烧瓶，若 ，则说明装置气密性良好。 （2）B 中试剂选择的理由 。

（3）反应结束后，未能及时分离KMnO 4晶体，发现C 中紫红色溶液变浅。该小组同学认为是碱性K 2MnO 4溶液中的Cl ﹣将生成的MnO 4﹣还原，导致颜色变浅，指出含有Cl ﹣的判断依据 。 Ⅱ．该小组继续探究 Mn 2+能否氧化为MnO 4﹣，进行了下列实验： 装置图 试剂X

实验现象

①0.5mL 0.1 mol ?L ﹣1 NaOH 溶液 生成浅棕色沉淀，一段时间后变为

棕黑色

②0.5mL0.1mol ?L ﹣1NaOH 和15%H 2O 2混合液

立即生成棕黑色沉淀

③0.5mL 0.1 mol ?L ﹣1 HNO 3溶液 无明显现象

④0.5mL 0.1 mol ?L ﹣1 HNO 3溶液滴加HNO 3无明显现象，加入PbO 2

立

和少量PbO 2

即变为紫红色，稍后紫红色消失，生成棕黑色沉淀

已知：

i MnO 2为棕黑色固体，难溶于水； iiKMnO 4在酸性环境下缓慢分解产生MnO 2。

（4）实验①中生成棕黑色沉淀可能的原因 。 （5）实验②中迅速生成棕黑色沉淀的离子方程式 。 （6）对比实验③和④，实验③的作用 。

（7）甲同学猜测实验④中紫红色消失的原因：酸性条件下KMnO 4不稳定，分解产生了MnO 2，乙认为不成立，理由是 ；乙认为是溶液中的Mn 2+将MnO 4﹣还原，并设计了实验方案证明此推测成立，其方案为 。

探究结果：酸性条件下下，某些强氧化剂可以将Mn 2+氧化为MnO 4﹣。 答案：（1）导管口有气泡产生，移开热毛巾后，有一段液柱回升；

（2）饱和碳酸氢钠溶液不与二氧化碳反应且除去HCl ，同时生成二氧化碳； （3）反应产物中含Cl ﹣，且操作中未除去Cl ﹣；

（4）空气中的氧气在碱性环境中将Mn 2+氧化为MnO 2（或2Mn 2++O 2+4OH

﹣＝2MnO 2+2H 2O ）； （5）Mn 2++H 2O 2+2OH ﹣＝MnO 2+2H 2O ； （6）排除HNO 3将Mn 2+氧化的可能；

（7）资料表明缓慢分解产生MnO 2，而实验④中紫红色很快消失并产生棕黑色沉淀；取5mL 0.1 mol ?L ﹣1 MnSO 4溶液于试管中，加入0.5mL 0.1 mol ?L ﹣1 HNO 3溶液，无明显现象，再滴加几滴KMnO 4溶液，立即生成棕黑色沉淀。