2017年全国部分省、市高考化学试题分类分析19—实验设计与探究

作者: 来源: 发布时间:2017年08月15日 点击数:

12017新课标3卷】

绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:

1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:_____________________________

2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。

            偏小

3ca         生成白色沉淀、褪色  2FeSO4FeSO4              +    xH2O

                 152                18x

              m3m1g        m2m3g

则:,解得:

若实验时按ad次序操作,在加热过程中部分硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁,导致m3增加,使测得生成的水偏小,生成的硫酸亚铁偏大,因此x偏小。

3最终得到红色粉末,说明有氧化铁生成,即分解过程发生了氧化还原反应,根据化合价变化可知一定有SO2生成,这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、SO2和三氧化硫。三氧化硫溶于水生成硫酸,硫酸和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡,由于硝酸钡在酸性溶液中有氧化性,能氧化SO2,所以应该用氯化钡,检验SO2用品红溶液,所以CD的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液,实验现象是C中溶液变浑浊,产生白色沉淀,D中品红溶液褪色。

根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2SO3,根据电子守恒和原子守恒得此反应的方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3

以绿矾为载体考查无机物的性质实验方案的探究,通常解答综合性实验设计与评价题的基本流程:原理反应物质仪器装置现象结论作用意义联想。具体分析为:实验是根据什么性质和原理设计的?实验的目的是什么?所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理,进行全面的分析比较和推理,并合理选择)有关装置:性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。有关操作:技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。实验现象:自下而上,自左而右全面观察。实验结论:直接结论或导出结论。

22017北京卷】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol�L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。

1)检验产物

取出少量黑色固体,洗涤后,_______(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag

取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_______________

2)针对溶液呈黄色,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是___________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:

取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

序号

取样时间/min

现象

3

产生大量白色沉淀;溶液呈红色

30

产生白色沉淀;较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深

120

产生白色沉淀;较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅

(资料:Ag+SCN-生成白色沉淀AgSCN

Fe3+产生的原因作出如下假设:

假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+

假设b:空气中存在O2,由于________(用离子方程式表示),可产生Fe3+

假设c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+

假设d:根据_______现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+

下列实验可证实假设abc不是产生Fe3+的主要原因。实验可证实假设d成立。

实验:向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。

实验:装置如图。其中甲溶液是________,操作及现象是________________

3)根据实验现象,结合方程式推测实验~Fe3+浓度变化的原因:______

【答案】1加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀 Fe2+ 2Fe+2Fe3+=3Fe2+

4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O      加入KSCN溶液后产生白色沉淀

0.05 mol�L-1 NaNO3溶液        FeSO4溶液(FeCl2溶液

分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深

3)溶液中存在反应:Fe+2Ag+=Fe2++2Ag Ag++Fe2+=Ag+Fe3+Fe+2Fe3+=3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应①、②为主,c(Fe3+)增大。约30分钟后,c(Ag+)小,以反应为主,c(Fe3+)减小。

该题是一个探究性试题,主要考查部分基础化学反应原理、物质的检验、实验分析、有盐桥的原电池结构、实验设计等知识,考查考生实验理解能力、根据要求进行实验设计的能力和对问题的综合分析能力。注意控制变量思想方法的应用,探究实验异常现象成为近几年实验探究命题的热点,突出对实验能力的考查。该题为实验探究题,装置图、流程图很简单,但探究过程较复杂,准确全面获取信息、通过控制变量思想进行逻辑分析是解题的关键,凭感觉做题,不容易准确获取题中信息。该类试题的解题策略为:(1)确定变量:解答这类题目时首先要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变:在探究时,应该先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效;解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法做出正确判断。另外探究性题型中考虑问题的思路不能局限于个别问题、不能局限于固定的知识,需要全面考虑。如本题最后的一问解答以及中间涉及的FeFe3+反应在本题中的理解。证明一个问题时,为了防止干扰,一般都需要做对比试验、空白试验。

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