綜合試驗探究題

【考向分析】

通過探討近幾年的高考試題，在綜合試驗探究題中主要是以常見氣體或有機物或無機物為載

體，考查物質的制備試驗，同時兼顧基本操作的考查和化學計算實力的考查，如計算產品的

產率，并分析產生誤差的緣由等。該類題目涉及的學問面廣，單個學問點的難度并不大，但

由于多個學問點在一起，客觀上增加了解題的難度。高考對非選擇試驗題的考查，主要包括

設計與評價試驗方案，探究物質的性質，試驗條件的限制和試驗綠色化要求等，近幾年化學

試驗綜合題常將定性試驗與定量試驗相結合，將試驗基礎與試驗操作相結合，立足于對考生

綜合試驗實力的考查。

【考點歸納】

1.解答綜合性試驗題的基本思路

評價型試驗題包括的題型很多，其中比較典型的有物質性質探究型、組成成分探究型、

物質制備和應用探究型等。答題時，應留意試驗是依據什么性質和原理設計的，試驗的目的

是什么。所用各物質名稱、狀態(tài)、代替物(依據試驗目的和相關的化學反應原理，進行全面

的分析比較和推理，并合理選擇)。有關裝置的性能、運用方法、適用范圍、留意問題、是

否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等。有關操作的技能、操作依次、留意事項或操作錯誤的后果。

試驗現(xiàn)象應自下而上，自左而右全面視察。試驗結論多是干脆結論或導出結論。

2.試驗方案的設計及評價

(1)設計要點。試驗方案的設計要明確以下要點：①題目有無特別要求；②題給的藥品、裝

置的數量；③留意試驗過程中的平安性操作；④會畫簡潔的試驗裝置圖；⑤留意儀器的規(guī)格;

⑥要防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水、冷凝、冷卻、水浴加熱時實行相

應措施；⑦同一儀器在不同位置的相應作用等；⑧要嚴格依據“操作(試驗步驟)+現(xiàn)象+結

論”的格式敘述。

(2)評價角度。①操作可行性評價：試驗原理是否科學、合理，操作是否簡潔、可行，基本

儀器的運用、基本操作是否正確。②經濟效益評價：原料是否廉價、轉化率是否高，產物產

率是否高。③環(huán)保評價：原料是否對環(huán)境有污染，產物是否對環(huán)境有污染，污染物是否進行

無毒、無污染處理。

3.綜合試驗設計題的解題策略

(1)巧審題，明確試驗的目的和原理。試驗原理是解答試驗題的核心，是試驗設計的依據和

起點。試驗原理可從題給的化學情景(或題首所給試驗目的)并結合元素化合物等有關學問獲

得。在此基礎上，遵循牢靠性、簡捷性、平安性的原則，確定符合試驗目的、要求的方案。

(2)想過程，理清試驗操作的先后依次。依據試驗原理所確定的試驗方案中的試驗過程，確

定試驗操作的方法步驟，把握各步試驗操作的要點，理清試驗操作的先后依次。

(3)看準圖，分析各項試驗裝置的作用。有很多綜合試驗題圖文結合，思索容量大。在分析

解答過程中，要仔細細致地分析圖中所示的各項裝置，并結合試驗目的和原理，確定它們在

該試驗中的作用。

(4)細分析，得出正確的試驗結論。試驗現(xiàn)象(或數據)是化學原理的外在表現(xiàn)。在分析試驗

現(xiàn)象(或數據)的過程中，要擅長找出影響試驗成敗的關鍵以及產生誤差的緣由，或從有關數

據中歸納出定量公式，繪制改變曲線等。

【過關練習】

1.堿式碳酸銀［Ni,(0H)，(C03),是一種綠色粉末晶體，常用作催化劑和陶瓷著色劑，

300℃以上時分解生成3種氧化物。為確定其組成，某同學在試驗室中進行了有關的試驗探

究?；卮鹣铝袉栴}：

麻式

K,__碳酸鑲］［

堿石發(fā)

濃疏酸

ABCDE

(1)甲、乙兩裝置可分別選取下列裝置_____、(填字母，裝置可重復選取)。

(2)稱取肯定量的堿式碳酸銀樣品，放入硬質玻璃管內；安裝好試驗儀器，檢查裝置氣密性;

加熱硬質玻璃管，當裝置C中(填試驗現(xiàn)象)時，停止加熱；打開活塞K,緩緩通入

空氣，其目的是o

⑶裝置A的作用是,若沒有裝置E,則會使x/z(填寫“偏大”或“偏小”或

“無影響”)。

(4)試驗前后測得下表所示數據:

裝置B中樣品質量/g裝置C質量/g裝置D質量/g

試驗前3.77132.0041.00

試驗后2.25133.0841.44

已知堿式碳酸鎂中Ni化合價為+2價，則該堿式碳酸鎮(zhèn)分解的化學方程式為

(5)實行上述試驗裝置進行該試驗時，必需當心操作，且保證裝置氣密性良好，否則濃硫酸

倒吸，可導致加熱的硬質玻璃管炸裂。為防止?jié)饬蛩岬刮胗操|玻璃管中，提出你的改進措

施：o

2.已知FeSO&在不同條件下分解得到的產物不同，可能是FeO和S03,也可能是FeQs、S03

和S02?某探討小組探究在酒精噴燈加熱條件下FeSO,分解的氣體產物。已知SOs的熔點是

16.8℃,沸點是44.8℃o

(1)裝置II的試管中不裝任何試劑，其作用是,試管浸泡

在50℃的水浴中，目的是o

(2)裝置III和裝置IV的作用是探究本試驗氣體產物成分。請完成試驗設計，填寫檢驗試劑、

預期現(xiàn)象與結論。

限選試劑：A.3mol?『曉。、B.6mol,L-1NaOH>C.0.5mol,L-1BaC12>D.0.5mol,L

1

Ba(N03)2>E.0.01mol?L/酸性KMnO,溶液。(填所選試劑的序號)

檢驗試劑預期現(xiàn)象和結論

產生大量白色沉淀，證明氣體產物中含有

裝置III的試管中加入—

so3

裝置IV的試管中加入—

(3)裝置V的作用是防止尾氣污染環(huán)境，燒杯中應加入的試劑是—

(4)配平離子方程式，并在匚k所需的微粒：

串+Mn04+Fe"-Mn?+Fe"+—L

3.某同學做濃硫酸與銅反應的試驗過程中，視察到銅片表面變黑，于是對黑色物質的組成進

行試驗探究。

(1)用如下圖所示裝置進行試驗lo(加熱和夾持儀器已略去)

試驗1.銅片與濃硫酸反應

操作現(xiàn)象

加熱到120℃~250℃銅片表面變黑，有大量氣體產生，形成墨綠色濁液

接著加熱至338℃銅片上黑色消逝，瓶中出現(xiàn)“白霧”，溶液略帶藍

色，瓶底部有較多灰白色沉淀。

①裝置B的作用是；裝置C的中盛放的試劑是o

②為證明A裝置中灰白色沉淀的主要成分為硫酸銅，試驗操作及現(xiàn)象是0

(2)探究試驗1中120℃~2500c時所得黑色固體的成分。

【提出猜想】黑色固體中可能含有CuO、CuS、Cu2s中的一種或幾種。

【查閱資料】

資料1：亞鐵氟化鉀［KFe(CN)6］是Cu”的靈敏檢測劑，向含有Cu"的溶液中滴加亞鐵氧化鉀溶

液，生成紅棕色沉淀。

資料2：

CuSCu2s

黑色結晶或粉末灰黑色結晶或粉末

難溶于稀硫酸；可溶于硝酸；微溶于濃氨難溶于稀硫酸和濃鹽酸；可溶于硝酸；微溶于

水或熱的濃鹽酸濃氨水

【設計并實施試驗】

試驗2.探究黑色固體中是否含CuO

操作現(xiàn)象

i.取表面附著黑色固體的銅片5片，用清水洗干凈，黑色表層脫落，露出光亮的銅

放入盛有10mL試劑A的小燒杯中，攪拌片

ii.取出銅片，待黑色沉淀沉降上層溶液澄清、無色

①試劑A是

②甲認為ii中溶液無色有可能是C/+濃度太小，于是補充試驗確認了溶液中不含Cu外,補充

的試驗操作及現(xiàn)象是o

試驗3.探究黑色固體中是否含CuS、Cu2s

操作現(xiàn)象

i.取試驗2中黑色固體少許，加入適量濃氨水，有固體剩余，固液分界線處旁邊的

振蕩后靜置溶液呈淺藍色

ii.另取試驗2中黑色固體少許，加入適量濃鹽有固體剩余，溶液變成淺綠色

酸，微熱后靜置

【獲得結論】由試驗2和試驗3可得到的結論是：試驗1中，120℃~250℃時所得黑色固

體中o

【試驗反思】分析試驗1中338℃時產生現(xiàn)象的緣由，同學們認為是較低溫度時產生的黑色

固體與熱的濃硫酸進一步反應造成。已知反應的含硫產物除無水硫酸銅外還有二氧化硫，則

黑色固體消逝時可能發(fā)生的全部反應的化學方程式為。

4.硫酰氯(SO￡lz)常作氯化劑或氯磺化劑，用于制作藥品、染料、表面活性劑等。其部分性

質如下表：

物質熔點/℃沸點/℃其它性質

SO2c12-54.169.1①易水解，產生大量白霧

loot

②易分解：so2c12--------so21+C12t

回答下列問題：

I.試驗室合成硫酰氯要先制取干燥氯氣。制備干燥純凈的氯氣所用儀器如圖:

(1)圓底燒瓶中發(fā)生的離子反應方程式為o

(2)上述儀器的連接依次是：e接，接，接，接(按氣流方向,

用小寫字母表示）。

II.催化合成硫酰氯的試驗裝置如圖（夾持儀器已省略）:

濃硫酸收集器堿石灰濃硫酸

DACD

⑶儀器B冷卻水的進口為（填“a"”或"b”）,活性炭的作用是0

⑷裝置D除干燥氣體外，另一作用是。若缺少D,則硫酰氯會水解，該反

應的化學方程式為。

⑸某同學建議將收集器A放在冰水中冷卻，你認為該同學的建議是否合理，為什么？

5.某探討性學習小組的同學為了探究NO的性質，進行了如下試驗。

（1）甲同學設計了圖甲裝置進行試驗，視察到集氣瓶中收集到無色氣體，由此確定銅和稀硝

酸反應生成NO氣體。甲同學的推斷（填“正確”或“不正確”），理由是。

（2）乙同學不同意甲同學的推斷，他視察到圖甲裝置圓底燒瓶中的氣體不是無色。為此乙同

學設計了圖乙裝置進行試驗，步驟如下：①在大試管中放入適量石灰石，加入過量稀硝酸；

②待石灰石反應完全，將銅絲浸入過量的稀硝酸中；③一段時間后，視察到大試管中氣體始

終為無色，收集反應產生的氣體；④待集氣瓶充溢氣體后從水槽中取出，敞口正放在桌面上，

視察到瓶口氣體顏色有改變，證明稀硝酸與銅反應生成NOo步驟①的作用是—；步驟④

瓶口氣體的顏色改變是。

（3）當過量的銅與稀硝酸完全反應后，再加入20%的稀硫酸，銅片上又有氣泡產生，稀硫酸

的作用是（填正確選項的編號），反應的離子方程式為=

a.還原劑b.氧化劑c.酸化d.供應熱能

（4）某些資料認為NO不能與Na/反應。丙同學提出質疑，他認為NO易與02發(fā)生反應，應當

更簡潔被NazOz氧化。查閱資料：a.2N0+Na202=2NaN02；b.6NaN0z+3H2s0式稀）=3Na2so4+2HNO3

+4N0t+2HzO；c.酸性條件下，NO能被MnO.氧化生成NOt。丙同學在乙同學的試驗基礎上,

用下圖所示裝置探究N0與NazOz的反應。

DE

?ftKMoOj

*Nt:

①C裝置中堿石灰的作用是；F裝置中反應的離子方程式為o

②充分反應后，檢驗D裝置中是否發(fā)生反應2N0+Na202=2NaN02的試驗操作是。

6.鉆及其合金在電機、機械、化工、航空和航天等工業(yè)部門得到廣泛的應用，并成為一種重

要的戰(zhàn)略金屬。

I.鉆酸鋰電池的正極采納鉆酸鋰LiCoO2,負極采納金屬鋰和碳的復合材料，該電池的反應

由

為：LiCo0z+6CKLi『￡o02+Li￡6,寫出放電時負極的電極反應_______________。

放電

n.堿式碳酸鉆［CO.（OH），（C（）3）,］常用做電子材料、磁性材料的添加劑，受熱時可分解生成三

種氧化物。為了確定其組成，某化學愛好小組同學設計了如圖所示的裝置進行試驗。

試驗步驟如下：

①稱取3.65g樣品置于硬質玻璃管內，稱量乙、丙裝置的質量；

②按如圖所示裝置組裝好儀器，檢查裝置氣密性；

③加熱玻璃管，當乙裝置中，停止加熱；

④打開活塞a,緩緩通入空氣數分鐘后，稱量乙、丙裝置的質量；

⑤計算。

（1）從下列圖示選出合理的裝置填入方框中，使整套試驗裝置完整（選填字母序號，可重復選

用）：

甲；乙________；丙o甲裝置的作用是

(2)補充完整步驟③；步驟④中緩緩通入空氣數分鐘的目的是o

(3)若按正確裝置進行試驗，測得如下數據：

乙裝置的質量(g)丙裝置的質量(g)

加熱前80.0062.00

加熱后80.3662.88

則該堿式碳酸鉆的化學式為o

(4)為了比較亞硫酸和碳酸的酸性強弱，某同學用如圖裝置進行試驗:

SOi—?

■—一■*■■**■■B■，

'..一一，一.■■

■■■

■—iB■■■■?■

=二1

飽和Njjico,X品紅

溶液溶液

①試齊JA是，試齊JB是

②若將SO,通入水中至飽和，請設計試驗證明亞硫酸是弱酸：

【過關練習參考答案】

1.【解析】(1)本題試驗目的是測定堿式碳酸鎮(zhèn)的組成，依據信息，300℃以上時分解生成3

種氧化物，這三種氧化物分別是NiO、CO/、壓0,須要測C0,和H2的質量，因此必需讓其全

部被汲取，依據(2),甲裝置的作用是汲取空氣中C0?和H2,甲裝置應是c,B裝置應是加

熱堿式碳酸銀，C裝置應是汲取產生H,0,D裝置應是汲取產生C0”防止外界中C0?和HQ

進入裝置D,對測量產生影響，因此E的作用是防止空氣中的C02和H2進入D裝置，故D

裝置選c。(2)依據上述分析，當裝置C中不再有氣泡產生，說明反應完全，打開活塞K,緩

慢通入空氣的目的是讓裝置中殘留的氣體產物被C和D裝置全部汲取。(3)依據(1)的分析，

裝置A的作用是汲取空氣中的CO2和水蒸氣;裝置E的作用是防止外界中CO?和H2進入裝置

D,假如沒有此裝置E,D裝置汲取空氣中CO2和水，造成C0?的質量增大，依據元素守恒，

x/z偏大。(4)裝置C質量增重(133.08—132.00)g=l.08g,產生水的質量為1.08g,物質的

量為0.06mol,裝置D增重的質量是CO?的質量為(41.44—41.00)g=0.44g,物質的量為

0.Olmol,裝置B中反應后的物質是NiO,其質量為2.25g,物質的量為0.03mol,由堿式碳

酸保得化學式：Ni*(0H)/(C03)一加。依據化合價代數和為0,可知物質的量為0.04moL

依據H原子守恒推出H20的物質的量為0.04moL因此x-.y.z-.rF

0.03:0.04:0.01:0.04=3:4:1:4,即堿式碳酸鎮(zhèn)的化學式為Ni3(OH)iCO3?4H20,堿式碳酸饃

受熱分解化學方程式為：Ni3(OH)4CO3?4H20=^=3Ni0+6H20+C02o(5)依據題中所給信息可

知，為防止倒吸發(fā)生應在裝置B、C之間連接一個平安瓶。

【答案】(1)cc(2)不再有氣泡產生將裝置中殘留的氣體產物吹入汲取裝置中(3)汲取空氣

中的CO2和水蒸氣偏小(4)Ni3(0H)4C03?4H2O^=3NiO+6H20+C02(5)在裝置B、C之間連接一個

平安瓶(或其它合理答案均可)

2.【解析】依據裝置圖知，(1)裝置II的試管中不裝任何試劑，其作用是防止溶液倒吸入裝

置I,由于SOs的沸點是44.8℃,故試管浸泡在50℃的水浴中，目的是防止SO,液化或凝

固；(2)依據限選試劑和預期現(xiàn)象和結論得知裝置III的試管中裝有BaCL溶液，由于Ba(N0,

在酸性條件下具有氧化性而不能選用，裝置IV是用來檢驗SO?的，因此裝置IV的試管中裝有

酸性KMn04溶液或澳水，預期現(xiàn)象和結論是若溶液紫色褪去，證明氣體產物中含有SO?；若

溶液紫色無明顯改變，證明氣體產物中不含SOz;或裝置W的試管中裝有澳水。若澳水橙色

褪去，證明氣體產物中含有S0?；若澳水橙色無明顯改變，證明氣體產物中不含SO,；裝置V

的作用是汲取S0?防止尾氣污染環(huán)境，故燒杯中應加入的試劑是NaOH；(4)依據電子守恒得

配平離子方程式：

84+]MnO4+5Fe"f15Fe"+4

H20o

【答案】(1)防止溶液倒吸入裝置I防止SO,液化或凝固(2)裝置III的試管中裝有C:BaCb

溶液。裝置IV的試管中裝有酸性E:KMnO4溶液。若溶液紫色褪去，證明氣體產物中含有S02；

若溶液紫色無明顯改變，證明氣體產物中不含SO"或裝置IV的試管中裝有澳水。若澳水橙

色褪去，證明氣體產物中含有S02；若漠水橙色無明顯改變，證明氣體產物中不含SO2(3)NaOH

溶液(4)8,1,5,1,5,4,壓0

3.【解析】(1)①裝置B是防倒吸裝置，防止C中溶液倒吸入A中；該試驗會產生SO?等酸

性氣體，因此裝置C中盛放NaOH溶液汲取尾氣。②為證明A裝置中灰白色沉淀的主要成分

為硫酸銅，可通過硫酸銅易溶于水和銅離子的顏色來推斷，試驗操作及現(xiàn)象是冷卻后將濁液

倒入盛水的小燒杯中，得到藍色溶液(或冷卻后，將上層濃硫酸倒出，向瓶中加入少量水，

得到藍色溶液）。（2）①本試驗要探究是否含有氧化銅，則不能讓CuS、Cu?S、Cu溶解，因

此不能加硝酸，濃鹽酸和濃氨水，只能加入稀硫酸。②，要用更靈敏的銅離子檢驗試劑，可

選用資料1供應的試劑，補充的試驗操作及現(xiàn)象是向上層清液中滴加2滴亞鐵氧化鉀溶液，

沒有明顯現(xiàn)象（或無紅棕色沉淀生成）。通過試驗2的試驗現(xiàn)象可知黑色固體中不含CuO,通

過試驗3,有固體溶于微熱的濃鹽酸，說明肯定存在CuS,但CuS只微溶于濃鹽酸，剩余黑

色固體可能有Cut,也可能不存在。黑色固體（CuS、可能存在的Cu￡）與濃硫酸反應的化

學方程式為CuS+4H2SO4（濃）=CuS04+4sO2t+4H0Cu2s+6H2SO4（濃）=2CuS04

+5S02f+6H20O

【答案】（D①防止C中溶液倒吸入A中NaOH溶液②冷卻后將濁謨倒入盛水的小燒杯中,

得到藍色溶液（或冷卻后，將上層濃硫酸倒出，向瓶中加入少量水，得到藍色溶液）（加點處

依次不能出錯）（2）【設計并實施試驗】肯定濃度的稀硫酸（稀鹽酸也可）②向上層清液中滴

加2滴亞鐵氧化鉀溶液，沒有明顯現(xiàn)象（或無紅棕色沉淀生成）【獲得結論】不含CuO,肯定

含有CuS,可能含有Cu2s【反思改進】CuS+4壓SO4（濃）=CuS04+4S02t+4H2Cu2S

+6H2so&（濃）=2CUS04+5S02t+6H20

4.【解析】（1）依據圖中信息知圓底燒瓶中二氧化鎰與濃鹽酸共熱反應制備氯氣，反應的離

△

子反應方程式為：M11O2+4H++2c1=M『+C12t+HO（2）制備干燥純凈的氯氣需除去氯化

氫、干燥、收集和尾氣處理，則上述儀器的連接依次是：e接d,c接a,b接i,h接g；（3）

儀器B是冷凝管，冷卻水的進口為下端口，是圖中的a,活性炭的作用是做催化劑；（4）裝

置D除干燥氣體外，另一作用是通過視察氣泡限制氣流速度（或比例），硫酰氯水解生成硫酸

和鹽酸，反應的化學方程式為：SO2C12+2H2O^H2SO4+2HC1；（5）將收集器A放在冰水中冷

卻的目的是防止硫酰氯分解。

△

+2+

【答案】（l）MnO2+4H+2ClMn+Cl2t+H20（2）e?d,c接a,b接i,h接g。（3）a；催

化劑⑷通過視察氣泡限制氣流速度（或比例）；SO2cl2+2H?0^H2so“+2HC1⑸合理，防止

硫酰氯分解

5.【解析】（1）甲同學的推斷不正確，理由是N0,能與水反應生成N0,無論銅與稀硝酸反應

生成的是N0還是N0?,集氣瓶中收集到的氣體都是NO。（2）乙同學的做法是讓石灰石和稀硝

酸反應產生CO,將裝置的氧氣趕走，避開其與N0反應，所以步驟①的作用是排盡裝置內的

空氣；步驟④瓶口氣體的顏色改變是無色變成紅棕色。（3）當過量的銅與稀硝酸完全反應后，

氫離子完全消耗，不再產生氣泡，再加入20%的稀硫酸供應氫離子后，銅片上又有氣泡產生,

/VO+2+

所以稀硫酸的作用是酸化，反應的離子方程式為3Cu+23+8H=3Cu+2N0t+4H20o

(4)依據流程圖可知，A為制備N0的裝置，B裝置的作用是確保D中沒有二氧化氮通過，C

裝置的作用是汲取二氧化碳和水蒸氣，D為反應裝置，E防止F中水蒸氣進入D,F為尾氣汲

取裝置。①C裝置中堿石灰的作用是汲取CO2和水蒸氣；F裝置中反應的離子方程式為5N0

+2+

+4+4H=53+3Mn+2H20?②充分反應后，檢驗D裝置中是否發(fā)生反應2N0+

Na22=2NaN02的試驗操作是取D裝置中固體少許于試管中，加入稀硫酸，若產生無色氣體，

且遇到空氣變紅棕色，貝i|ZNO+NazOZNaNO?發(fā)生，若氣體不變色，則該反應未發(fā)生。

【答案】(1)不正確N0?能與水反應生成N0,無論銅與稀硝酸反應生成的是NO還是NO?,

集氣瓶中收集到的氣體都是NO(2)排盡裝置內的空氣無色變成紅棕色(3)c3Cu+

+2

2NOg+8H+=3CU2++2N0t+4乂0(4)①汲取C%和水蒸氣5N0+3MnO4+4H=5NO~+3Mn

++2仄0②取D裝置中固體少許于試管中，加入稀硫酸，若產生無色氣體，且遇到空氣變紅

棕色，則2N0+N&02=2NaN02發(fā)生，若氣體不變色，則該反應未發(fā)生(答案合理即可)

充電

6.【解析】I.由題給總方程式LiCoOz+GC彳wLizCoOz+LiC可知，放電時得到放電時Li

放電

元素化合價上升，C元素化合價降低，所以負極LiC放電，電極式反應為M￡6—加一

+

=C6+ALioII.由堿式碳酸鉆［Co,(0H)/(C()3)」受熱時可分解生成三種氧化物，可知分解

產物為CO?、H2和鉆的氧化物；若設計試驗確定堿式碳酸鉆的組成，必需測定出水的質量、

二氧化碳的質量，最終依據堿式碳酸鉆［Co,(0H),(C03)z］