高考理综高三一轮高考化学复习 第10章 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

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)＋CO2－3(aq) PbCO3(s)＋SO2－4(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[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；

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。

①定性研究：请你完成下表中内容。

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：__________________________________________________________________。 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 ＝c SO 2－

4c CO 2－

3(或[SO 2－

4]

[CO 2－3]

)。 (2)在溶液中Na 2CO 3能完全电离生成CO 2－

3，而NaHCO 3是弱酸的酸式盐，溶液中的HCO －

3微弱电离生成CO 2－

3，故两者同浓度时，Na 2CO 3溶液中CO 2－3浓度大，PbSO 4转化率较大。

(3)根据原题的描述可知，PbSO 4在转化时能生成PbCO 3，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)①因为PbCO 3分解生成PbO 和CO 2，碱式碳酸铅分解生成PbO 、CO 2和H 2O ，故只要分析产物中是否有H 2O 生成就可以判断假设一是否成立。

②同意，若全部为PbCO 3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PbCO 3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)

c SO 2－

4c CO 2－3(或[SO 2－

4]

[CO 2－3]

) (2)Na 2CO 3 Na 2CO 3溶液中的c(CO 2－

3)大 (3)全部为2PbCO 3·Pb(OH)2 PbCO 3和2PbCO 3·Pb(OH)2 (4)①

3终得到固体的质量与全部为PbCO 3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CO 2、SO 2与澄清石灰水的反应，结果通入CO 2可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO 2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SO 2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SO 2不能出现浑浊的原因可能是___________________________________________________________。

(2)用图2所示的装置实验时，以相同速率通入CO 2和SO 2，SO 2产生浑浊、澄清的现象比CO 2快的原因是_________________________________________________。

(3)用图1所示的装置进行SO 2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CO 2时石灰水才出现先变浑浊后澄清的现象，后者是通入SO 2时石灰水先变浑浊后澄清的速率快。由图2实验现象可知，CO 2、SO 2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SO 2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。

答案 (1)SO 2在水中溶解度大且气体发生装置产生SO 2的速率快，SO 2直接与Ca(OH)2反应生成了可溶于水的酸式盐[Ca(HSO 3)2]而观察不到沉淀 (2)SO 2溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO 3转化为Ca(HSO 3)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)SO 2气体。化学小组同学依据化学方程式Zn ＋2H 2SO 4(浓)=====△

ZnSO 4

＋SO 2↑＋2H 2O 计算后，取65.0 g 锌粒与98%的浓H 2SO 4(ρ＝1.84 g·cm －3

)110 mL 充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。

(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。