高考化学热点试题热点21性质探究型实验综合题含解析答案

这是一份高考化学热点试题热点21性质探究型实验综合题含解析答案，共14页。试卷主要包含了铜盐是五颜六色的等内容，欢迎下载使用。


性质探究型实验是现在高考的一个趋势，主要考查学生的化学实验探究能力和科学表达能力。试题往往以一个具体的化学问题或化学现象为背景，在实验结果不知晓的情况下，由实验者自行设计实验方案进行探究，因此就会涉及结果假设、实验方案设计、现象预测、得出结果等不同的过程。性质探究型实验一般有以下几种命题形式：
（1）探究化学实验中的反常现象或反常结果；
（2）探究对经典问题或教材实验的质疑；
（3）探究未知物的成分；
（4）探究物质的性质及形成原因；
（5）探究化学反应的条件及现象；
（6）探究化学反应机理及历程；
1．某小组在实验室用NaClO溶液和NH3反应制备肼(N2H4)，并进行相关性质探究实验。
Ⅰ.实验室制备N2H4
(1)装置D中反应的化学方程式是 。
(2)装置C中盛放的试剂是 。
(3)制备N2H4的离子方程式 。
Ⅱ.测定产品中水合肼(N2H4·H2O)的含量
(4)称取产品6.0g，加入适量NaHCO3固体(调节溶液的pH保持在6.5左右)，加水配成250mL溶液，移取25.00mL置于锥形瓶中，并滴加2~3滴淀粉溶液，用0.3000ml/L的碘标准溶液滴定(已知：N2H4·H2O +2I2 = N2↑+ 4HI + H2O)。
①滴定到达终点的现象是 。
②重复上述滴定实验2~3次，测得消耗碘标准溶液的平均值为20.00mL，产品中水合肼的质量分数为 。
Ⅲ.探究肼的化学性质。将制得的肼分离提纯后，进行如下实验。
【查阅资料】AgOH在溶液中不稳定，易分解生成黑色的Ag2O，Ag2O可溶于氨水。
【提出假设】黑色固体可能是Ag、Ag2O中的一种或两种。
【实验验证】
(5)设计如下方案，进行实验。
③综合上述实验，肼具有的性质是
(6)N2H4是一种二元弱碱，在水中的电离与NH3相似，写出肼的第一步电离方程式
2．铜盐是五颜六色的。某学习小组发现固体(白色)、固体(棕黄色)、固体(深褐色)。和溶液呈蓝色，溶液时而呈绿色，时而呈蓝色，于是对颜色不同的原因展开了探究。
【查阅资料】
1.固体铜盐的颜色与阴离子极化能力有关，随化学键共价性增强，吸收光的能量下降，因此颜色加深。
2.在溶液中存在如下平衡：
【提出假设】
1.铜盐的颜色不同与离子种类有关。
2.溶液呈绿色的原因是溶液中既有黄色的，又有蓝色的，根据光学原理蓝色和黄色的混合色为绿色。
【设计方案】
回答下列问题：
(1)解释的颜色深于的原因 。
(2)配制溶液的方法是 。
(3)根据表中信息，补充试剂和数据：饱和 、a= 。
(4)实验4和5中溶液颜色差异的原因 (用平衡移动原理解释)。
(5)以上实验说明影响溶液颜色的因素主要有 。(答两点即可)
【实验结论】假设1，2成立。
(6)溶液呈现不同颜色的根本原因与、和 微粒(写结构式)的浓度有关。
3．某小组同学探究与新制悬浊液的反应。
资料：为白色固体，难溶于水，能溶于浓盐酸；能与氨水反应生成，该物质在空气中会立即被氧化成而使溶液显蓝色。
(1)装置B的作用是控制气体的流速，则B中试剂是 。
(2)通入前，实验Ⅰ、Ⅱ中产生蓝色絮状沉淀的离子方程式为 。
(3)实验Ⅰ通入后产生砖红色沉淀，该反应的化学方程式为 。分析实验Ⅰ一段时间后砖红色沉淀消失的可能原因 。
(4)同学们对实验Ⅱ中白色沉淀的成分继续探究。
①甲同学取少量白色沉淀，洗净后加入氨水，得到蓝色溶液，此过程中反应的离子方程式为：、 。
②乙同学用另一种方法证明了该白色沉淀为，实验方案如下：
填写下表空格：
(5)实验Ⅰ和实验Ⅱ中与新制悬浊液均发生了 反应，反应现象的不同与 有关。
4．某小组同学探究铜和浓硝酸的反应，进行如下实验：
实验1：分别取3mL浓硝酸与不同质量的铜粉充分反应，铜粉完全溶解，溶液颜色如表：
(1)写出铜和浓硝酸反应的离子反应方程式： 。
(2)小组同学认为溶液呈绿色的可能原因是：
猜想1：硝酸铜浓度较高，溶液呈绿色；
猜想2：NO2溶解在硝酸铜溶液中，溶液呈绿色。
依据实验1中的现象，判断猜想1不合理，理由是： 。
(3)取⑤中溶液， (填操作和现象)，证实猜想2成立。
(4)小组同学进行如下实验也证实了猜想2成立。
实验2：向①中溶液以相同流速分别通入N2和空气，观察现象。
结合上述实验现象，下列推测合理的是 (填字母序号)。
a.①中溶液通入N2时，N2被缓慢氧化为NO2
b.①中溶液里某还原性微粒与绿色有关，通入空气时较快被氧化
c.空气中的CO2溶于水显酸性，促进了溶液变蓝色
d.加热溶液①后，可能观察到溶液变蓝的现象
(5)小组同学继续探究实验2中现象的差异，并查阅文献知：
i.“可溶性铜盐中溶解亚硝酸(HNO2)”可能是实验①中溶液显绿色的主要原因
ii.NO2在溶液中存在：
反应1：2NO2+H2OHNO3+HNO2(慢)
反应2：2HNO2NO2+NO+H2O(快)
解释实验2中“通入氮气变蓝慢，通入空气变蓝快”的原因 。
(6)小组同学为确认亚硝酸(HNO2)参与了形成绿色溶液的过程，继续进行实验。
实验3：取3份等体积的①中绿色溶液，分别加入不同物质，观察现象。
①实验中加入的固体物质可能是 (写出一种，填化学式)。
②加入H2O2后溶液迅速变蓝，原因是的H2O2可能参与了下列反应(用化学方程式表示)：H2O2+2NO2=2HNO3， ， 。
5．Mg与冷水反应时，Mg表面会附着固体导致反应较缓慢。某兴趣小组为了探究部分离子对Mg与水反应的影响，进行了如下的实验。
Ⅰ.探究和对Mg与水反应的促进作用
(1)表中能够说明对Mg与水反应起促进作用的证据是 。
(2)实验b、d所得固体中含碱式碳酸镁[用表示]。Mg与溶液反应生成碱式碳酸镁的离子方程式为 。
(3)综合实验a~d可以得到的结论是：和都能加快Mg与水的反应； (补充两点)。
Ⅱ.探究对Mg与水反应的促进作用
该小组用Mg与溶液反应，实验发现浓度过低或过高对反应速率没有影响，当浓度为时，Mg与水反应较快，产生大量的气泡，同时生成白色固体X，经检验白色固体X中含碱式氯化锬[用表示]，反应过程中溶液pH的变化曲线如图所示。

(4)将碱式氯化镁加热至600℃，它会分解生成氧化镁和两种气体，写出其分解的化学方程式 ；写出实验室检验白色固体X中含碱式氯化镁的实验操作 。
(5)饱和溶液的pH为 ，试从平衡的角度分析所得溶液最终pH大于该值的原因 。(已知，)
操作
现象
结论
ⅰ.取少量黑色固体于试管中，加入足量① ，振荡
黑色固体部分溶解
黑色固体有Ag2O
ⅱ.取少量黑色固体于试管中，加入足量稀硝酸，振荡
②
黑色固体是Ag和Ag2O
序号
温度/℃
V(氯化铜)/mL
V(饱和硫酸铜)/mL
V(饱和___________)/mL
V(饱和氯化钠)/mL
V(水)/mL
溶液颜色
1
25
4.0
无色
2
25
4.0
无色
3
25
4.0
蓝色
4
25
4.0
绿色
5
25
2.0
a
蓝绿色
6
25
2.0
2.0
蓝绿色
7
25
2.0
2.0
黄绿色
8
50
4.0
黄绿色
序号
物质a
C中实验现象
通入前
通入后
Ⅰ
溶液
产生蓝色絮状沉淀
开始时有砖红色沉淀出现，一段时间后，砖红色沉淀消失，静置，试管底部有少量紫红色固体，溶液呈绿色
Ⅱ
溶液
产生蓝色絮状沉淀
开始时有黄色沉淀出现，一段时间后，黄色沉淀消失，静置，生成大量白色沉淀，溶液呈绿色
试剂1

试剂2
蒸馏水
现象1

现象2

编号
①
②
③
④
⑤
铜粉质量/g
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
溶液颜色
绿色
草绿色
蓝绿色偏绿
蓝绿色偏蓝
蓝色
通入气体
氮气
空气
现象
液面上方出现明显的红棕色气体，25min后溶液变为蓝色
液面上方出现明显的红棕色气体，5min后溶液变为蓝色
加入物质
______固体
3滴30%H2O2溶液
3滴水
现象
溶液绿色变深
溶液迅速变为蓝色
溶液颜色几乎不变
实验序号
a
b
c
d
盐溶液(均为)
时产生气体体积/mL
1.5
0.7
<0.1
1.4
气体的主要成分
时镁条表面情况
大量固体附着(固体可溶于盐酸)
参考答案：
1．(1)
(2)NaOH溶液
(3)2NH3+ClO−=N2H4+Cl-+H2O
(4) 当加入最后半滴碘标准溶液时，溶液恰好变为蓝色，且半分钟内不褪色 25%
(5) 氨水 黑色固体溶解，并有气体产生，遇空气变为红棕色 还原性和碱性
(6)N2H4+H2ON2H+OH-
【分析】制备N2H4时，首先在装置A中利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，此时关闭装置B的止水夹，将氯气通入装置C中的NaOH溶液，反应得到NaClO溶液，装置D中利用氯化铵和氢氧化钙固体共热制取氨气，通入装置C中和NaClO溶液反应得到N2H4，由于氨气极易溶于水，所以导管不能伸入液面以下，防止发生倒吸；制备完成后，打开B上方止水夹，关闭BC装置之间的止水夹，可以在装置B中利用排饱和食盐水的方法收集多余氯气，长颈漏斗可以平衡压强。
【详解】（1）装置D是用氯化铵和氢氧化钙反应制备氨气，反应方程式为：；
（2）根据题意，制备N2H4需要用NaClO溶液与NH3反应，NaClO溶液通过氢氧化钠来制备，所以装置C中盛放NaOH溶液，和氯气反应得到NaClO；
（3）根据电子守恒可知反应过程中CIO-与NH3的系数比为1:2，再结合元素守恒可得离子方程式为2NH3+ClO−=N2H4+Cl−+H2O；
（4）①N2H4可以氧化碘单质，所以达到滴定终点时碘单质稍过量，而淀粉遇碘变蓝，所以滴定终点的现象为：当加入最后半滴碘标准溶液时，溶液恰好变为蓝色，且半分钟内不褪色；
②根据反应方程式， 25.00mL待测液中，n(N2H4·H2O)= ×0.3000ml/L×0.02L=0.0030ml，则250 mL溶液中有0.030ml N2H4·H2O，产品中水合腓的质量分数为；
（5）①操作i的结论为黑色固体有Ag2O，现象为黑色固体部分溶解，根据题目所给信息可知Ag2O可溶于氨水，所以①为加入足量氨水；
②操作ii证明有Ag，Ag可以被稀硝酸氧化，同时生成NO气体，所以现象②为黑色固体溶解，并有气体产生，该气体遇见空气变为红棕色；
③肼具有还原性将Ag+还原为Ag，同时肼具有碱性，与Ag+反应生成AgOH，而AgOH不稳定，易分解生成黑色的Ag2O；
（6）类比氨在水中的电离方程式，肼的第一步电离方程式为。
2．(1)电负性氯大于溴，溴化铜中化学键共价性更强，吸收光的能量低，颜色更深；
(2)将氯化铜固体溶解在浓盐酸中，加水稀释至所需浓度
(3) 硫酸钠 2.0
(4)稀释后，Cl-和浓度下降，平衡逆移，颜色以蓝绿色为主
(5)离子浓度，温度
(6)
【分析】
本题为实验探究题，分组讨论了硫酸根离子、氯离子和溶液的浓度对铜离子在溶液中的颜色的影响，同时还分析了温度对溶液颜色的影响，以此解题。
【详解】（1）根据题给信息可知，固体铜盐的颜色与阴离子极化能力有关，随化学键共价性增强，吸收光的能量下降，因此颜色加深，故答案为：电负性氯大于溴，溴化铜中化学键共价性更强，吸收光的能量低，颜色更深；
（2）铜离子可以水解，在配制氯化铜溶液时可以加入盐酸防止铜离子水解，故答案为：将氯化铜固体溶解在浓盐酸中，加水稀释至所需浓度；
（3）本题分别探究了硫酸根离子和氯离子对铜离子在溶液中颜色的影响，根据表格中的信息可知，为了作对比实验，需要补充的试剂为饱和硫酸钠溶液；根据表格中数据可以发现，表格中每组数据溶液的体积都为4mL，则a=2.0mL；
（4）对比实验4和5可知，其中5相当于在4的基础上的稀释，则实验4和5中溶液颜色差异的原因是：稀释后，Cl-和浓度下降，平衡逆移，颜色以蓝绿色为主；
（5）根据以上实验可知，上述实验探究了溶液的温度，溶液看中硫酸根离子和氯离子的浓度对溶液颜色的影响，故答案为：离子浓度，温度；
（6）根据第4问分析可知，溶液呈现不同颜色的根本原因与、和的浓度有关。
3．(1)饱和NaHSO3溶液
(2)Cu2++2OH-=Cu(OH)2
(3) 2Cu(OH)2+SO2+2NaOH=Na2SO4+Cu2O+3H2O 溶液中溶解的SO2增多，溶液的酸性增强，使Cu2O溶解，砖红色沉淀消失
(4) 浓盐酸 白色沉淀溶解 出现白色沉淀
(5) 氧化还原 配制Cu(OH)2所用铜盐的阴离子种类
【分析】A制备二氧化硫，通过观察B中气泡的速度控制A中产生二氧化硫的速度，C中二氧化硫和新制悬浊液的反应，D中氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，防止污染空气。
【详解】（1）B的作用是控制二氧化硫气体的流速，B中试剂不能吸收二氧化硫，所以B中试剂是饱和NaHSO3溶液。
（2）通入SO2前，实验Ⅰ、Ⅱ中铜离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀，反应的离子方程式为：Cu2++2OH-=Cu(OH)2。
（3）实验Ⅰ通入SO2后产生砖红色氧化亚铜沉淀，铜元素化合价由+2价降低为+1价，S元素化合价由+4价升高为+6价，该反应的化学方程式2Cu(OH)2+SO2+2NaOH=Na2SO4+Cu2O+3H2O；Cu2O在酸性溶液中溶解转化为Cu和Cu2+，实验Ⅰ一段时间后, 溶液中溶解的SO2增多，溶液的酸性增强，使Cu2O溶解，砖红色沉淀消失。
（4）①甲同学取少量白色沉淀，洗净后加入氨水，得到蓝色溶液，在空气中会立即被氧化成而使溶液显蓝色，此过程中反应的离子方程式为：、；
②CuCl为白色固体，难溶于水，能溶于浓盐酸；取白色固体加浓盐酸，白色固体溶解，在加蒸馏水，又出现白色沉淀，则说明白色固体是CuCl。
（5）实验Ⅰ和实验Ⅱ中SO2 与新制Cu(OH)2悬浊液均发生了氧化还原反应，反应现象的不同与配制Cu(OH)2所用铜盐的阴离子种类有关。
4．(1)
(2)实验编号①~⑤中铜粉均溶解，随着硝酸铜浓度的增大，溶液颜色反而由绿色变为蓝色，与假设不符
(3)通入NO2气体，溶液颜色变绿
(4)bd
(5)通入氮气时，二氧化氮和一氧化氮气体被吹出，由于反应1较慢，亚硝酸浓度下降较慢；通入空气时，一氧化氮与空气中的氧气发生反应，溶液中一氧化氮浓度降低，对溶液颜色变化影响程度较大的反应2快速向正反应方向移动，亚硝酸浓度降低快，溶液颜色变化快
(6) NaNO2（或其他亚硝酸盐）
【详解】（1）铜和浓硝酸反应生成NO2气体和水，；
（2）根据题意，实验编号①~⑤中铜粉均溶解，则随着铜粉质量的增加，溶液中硝酸铜的浓度浓度不断增大，但溶液颜色由绿色逐渐变为蓝色，与假设不符，故假设1不合理；
（3）猜想2认为，溶解在混合溶液中使溶液呈绿色，故向⑤中溶液通入NO2，若溶液变为绿色，则猜想2成立；
（4）a．向①中溶液通入氮气溶液较慢变为蓝色，通入空气溶液较快变为蓝色； 氮气化学性质稳定，在上述溶液中不能被氧化为NO2，a错误；
b．①中溶液里某还原性微粒与绿色有关，通入空气时较快被氧化，空气中的氧气具有氧化性，能够氧化溶液中的还原性微粒，b正确；
c．酸性物质不能促进溶液变为蓝色，c错误；
d．加热溶液①，加快反应速率，可能观察到溶液变蓝的现象，d正确；
故答案为：bd；
（5）向溶液中通入N2时，NO2和NO气体被吹出，由于反应1进行较慢，亚硝酸的浓度下降较慢；通入空气时，NO与空气中的氧气发生反应，溶液中NO的浓度降低，对溶液颜色变化影响程度较大的反应2快速向正反应方向移动，亚硝酸浓度降低快，溶液颜色变化快；
（6）①根据实验2可知，亚硝酸参与了绿色的形成过程，故向①的溶液中加入NaNO2或其他亚硝酸盐能够使溶液绿色变深；
②加入过氧化氢后，溶液迅速不变蓝，说明过氧化氢能够与亚硝酸发生反应，使溶液中亚硝酸浓度降低，亚硝酸具有还原性，过氧化氢具有氧化性，故过氧化氢将亚硝酸氧化为硝酸：，同时溶液中的一氧化氮也被过氧化氢氧化为硝酸：。
5．(1)时实验a产生的气体体积远大于实验c
(2)
(3)同浓度时的作用大于；和共同存在时促进作用并未叠加
(4) 取适量白色固体X灼烧，将产生的气体通入溶液中，溶液变浑浊
(5) 10.48 ，增大，平衡正向移动，溶液中增大，导致pH大于该值
【详解】（1）实验a和实验c两溶液里阴离子相同，30分钟内，实验a产生的气体体积远大于实验c，因此可说明对Mg与水反应起促进作用；
（2）Mg与溶液反应生成碱式碳酸镁的离子方程式为；
（3）实验a、实验b与实验c对比，同浓度时的促进作用大于，实验a和实验d对比，和共同存在时促进作用并未叠加。
（4）碱式氯化镁加热至600℃，它会分解生成氧化镁和两种气体，其分解的化学方程式；取适量白色固体X灼烧，将产生的气体通入溶液中，溶液变浑浊。
（5）设饱和溶液中，则，，可得，，则；反应过程中存在，促使该沉淀溶解平衡正向移动，溶液中浓度增大，pH大于该值。