化学实验探究题常见题型分类解析

安徽省灵璧中学 汤 伟

化学实验探究题常见题型分类解析

安徽省灵璧中学 汤 伟

化学实验探究题能够较好地考查同学们综合应用知识的能力。如何解答此类问题？下面笔者对化学实验探究题型做出分析，供参考。

一、对已知物质性质的探究

该类试题注重考查考生能否将所学知识融会贯通，灵活应用所学知识。解答该类试题的关键是要熟记所学物质的相关性质及实验现象。

例1 某班同学用实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：

（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁粉，其目的是______________________________________。

（2）甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________。

（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨。该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红。煤油的作用是________________。

（4）丙组同学取10 mL 0.1 mol·L-1KI溶液，与6 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液混合。分别取2 mL混合溶液于3支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色；

②第二只试管中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成蓝色沉淀；

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是____________（填离子符号）；实验①和③说明：在I-过量的情况下，溶液中仍含有____________（填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为____________。

解析 （1）Fe2+具有较强的还原性，能被空气中的O2氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁粉，目的是防止Fe2+被空气中的O2氧化。

（2）Cl2可将Fe2+氧化成Fe3+，自身得电子生成Cl-，反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++ 2Cl-。

（3）实验时必须防止空气中的O2将Fe2+氧化，所以煤油的作用是隔绝空气。

（4）根据Fe2+的检验方法，向溶液中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成蓝色沉淀，则溶液中一定含有Fe2+，即实验②检验的离子是Fe2+；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3+遇KSCN溶液显血红色，实验①和③说明Fe3+与I-间的反应为可逆反应。

答案 （1）防止Fe2+被氧化 （2）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（3）隔绝空气（排除氧气对实验的影响） （4）Fe2+Fe3+可逆反应

二、对未知产物的探究

根据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生成了哪些物质。正确解答此类试题的关键：把握反应原理，根据现象和原理进行合理猜测。

例2 氮的氧化物（NOx）是大气污染物，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。如下图所示，某同学在实验室中对NH3与NO2的反应进行了探究：将NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2（两端用夹子K1、K2夹好）。在一定温度下进行实验。

操作步骤 实验现象 解释原因打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢进入Y管中①Y管中___________②反应的化学方程式___________将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠 生成的气态水凝集打开K2③__________④__________

三、对变化规律的探究

对物质性质规律的探究是中学化学实验的一个重要内容。中学化学教材中学习了众多的变化规律，如同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应规律，物质的酸（碱）性强弱规律等，这些规律都是通过实验探究和相关理论结合得出的，现在它们仍然是命题的经典情境。解答该类问题的关键点是注意控制变量法的应用，即在其他条件相同的前提下，研究一个条件的变化对对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。

例3 以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。

实验试剂现象滴管 试管饱和Ag2SO4溶液 Ⅰ.产生白色沉淀2 mL 0.2 mol·L-1Na2SO3溶液0.2 mol·L-1CuSO4溶液0.1 mol·L-1Al2（SO4）3溶液Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀

（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：____________。

①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是____________。

a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是___________。

（3）已知：Al2（SO3）3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。

①推测沉淀中含有亚硫酸根和____________。

②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：ⅰ.被Al（OH）3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。

a.将对比实验方案补充完整。

步骤一：

步骤二：________________（按上图形式呈现）。

b.假设ⅱ成立的实验证据是________________。

（4）根据实验，亚硫酸盐的性质有____________。盐溶液间反应的多样性与___________有关。

解析 （1）易知现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3，可以得出离子方程式为。（2）根据Cu+的相关性质，可以得出加入稀硫酸后会有红色固体铜析出；确认白色沉淀为BaSO4，一般选取盐酸酸化的BaCl2检验，即试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液；证实沉淀中含有Cu2+和的理由是棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀（CuI），证明含有Cu2+，白色沉淀A为 BaSO4，证明含有。（3）①根据题意可知实验Ⅲ的白色沉淀中无，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色，则可推测沉淀中含有亚硫酸根和氢氧化铝。铝的碱式盐与氢氧化钠反应消耗的氢氧化钠的量大于氢氧化铝，所以反应应该设计一个定量对比试验，根据白色固体消耗氢氧化钠的量不同来证实假设ⅱ成立，即实验方案设计步骤二为

若V1明显大于V2，可说明沉淀中亚硫酸根存在于碱式盐中。

（4）根据实验，白色沉淀能使酸性KMnO4溶液褪色，说明亚硫酸盐具有还原性，另外亚硫酸根水解可使水溶液呈碱性。盐溶液间反应的多样性与盐的性质、溶液的酸碱性有关。

（3）①Al3+、OH-

②a.见解析 b.V1明显大于V2。

（4）溶解性、还原性、在水溶液中呈碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件

四、对实验方案设计与评价的探究

实验探究中还常常遇到一些实验方案的选取或设计类型的问题，如何正确评价一个实验方案的优缺点？我们要能够从多个角度分析，解题的关键点是实验设计要科学、简约、环保等。

例4 某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同学用15.0 g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：

回答下列问题：

（1）在下列装置中，第一次浸出必须用______________，第二次浸出应选用____________。（填标号）

（2）第二次浸出时，向盛有滤渣1的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造成________________。滤渣2的主要成分是________________。

解析 （1）根据题意，第一次浸出时会因为ZnS与硫酸反应产生有毒H2S气体，该气体需要进行尾气的处理，所以选D装置；第二次反应为CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，不会产生有毒气体，可以选取装置A。（2）第二次浸出时，向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液，若顺序相反，显然会造成H2O2与固体颗粒接触分解。滤渣2的主要成分为SiO2（还有少量的S）。

答案 （1）D A （2）H2O2与固体颗粒接触分解 SiO2