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专题18化学实验设计与探究【母题来源】2019年高考北京卷【母题题文】化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。（1）实验一：用如下装置（夹持、加热仪器略）制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B。①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是____________________________________。②试剂a是____________。（2）对体系中有关物质性质分析得出：沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。（资料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3难溶于水）实验二：验证B的成分①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：__________。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3，进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂，可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是__________。（3）根据沉淀F的存在，推测2-4SO的产生有两个途径：途径1：实验一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，随沉淀B进入D。途径2：实验二中，2-3SO被氧化为2-4SO进入D。实验三：探究2-4SO的产生途径①向溶液A中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，证明溶液中含有________：取上层清液继续滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由：_______。②实验三的结论：__________。（4）实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是_________________。（5）根据物质性质分析，SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间，有Ag和2-4SO生成。（6）根据上述实验所得结论：__________________。【参考答案】（1）①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O②饱和NaHSO3溶液（2）①Ag2SO3+4NH3·H2O=2Ag(NH3)2++23SO+4H2O②H2O2溶液，产生白色沉淀（3）①Ag+Ag2SO4溶解度大于BaSO4，没有BaSO4沉淀时，必定没有Ag2SO4②途径1不产生24SO，途径2产生24SO（4）2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+（6）实验条件下：SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和24SO的速率碱性溶液中23SO更易被氧化为24SO【试题解析】（1）①铜和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。②试剂a为饱和NaHSO3溶液，用于观察气体流速，且在SO2饱和NaHSO3溶液中溶解度很小，可防止倒吸。（2）①Ag2SO3溶于氨水得到Ag(NH3)2+，离子方程式为：Ag2SO3+4NH3·H2O=2Ag(NH3)2++23SO+4H2O；②沉淀D洗涤干净后，加入过量稀盐酸，BaSO3与稀盐酸反应生成BaCl2和SO2、H2O，则滤液E中含有BaCl2和溶解在水中的SO2形成的H₂SO3，可向E中加入H2O2溶液，H2O2将H2SO3氧化生成24SO，24SO和Ba2+反应产生白色BaSO4沉淀，进一步证实B中含有Ag2SO3。（3）向溶液A中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，该沉淀为AgCl，证明溶液A中含有Ag+；取上层清液继续滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，证明溶液A中不含24SO，由于Ag2SO4微溶于水，则B中不含Ag2SO4，从而确定途径1不产生24SO，途径2产生24SO。（4）由（3）推知，实验一中SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3，离子方程式为2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+。（6）对比分析（4）（5）可知，SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和24SO的速率，再结合实验二可知，碱性溶液中23SO更易被氧化为24SO。【命题意图】本题是一个探究性试题，主要考查实验方案设计与评价、物质的分离和提纯、常见离子的检验等知识，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。【命题方向】实验方案设计与探究的综合考查是高考的热点，该类试题的一般考查为：考查化学实验基础知识、元素及化合物及相关理论知识，还涉及对探究方法的考查；将化学基本理论、探究性实验、定性与定量实验放在一起综合考查学生分析问题、解决问题的能力；结合题目给定的信息，对知识进行迁移应用，解决相关问题。2020年实验方案设计与探究的考查仍为热点，涉及气体制备、物质的提纯和分离、离子的检验、实验方案的设计等，将继续以生产、生活为背景，题目中会提供制备物质的性质。【得分要点】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。尤其注意最后一空为开放性答案，要注重多角度思考。易错点一不能速解装置图评价题1.查实验装置中的仪器的使用和连接是否正确；2.查所用反应试剂是否符合实验原理；3.查气体收集方法是否正确；4.查尾气吸收装置、安全装置是否正确；5.查实验目的与相应操作是否相符，现象、结论是否统一。易错点二物质制备和实验设计中的易错点1.净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。2.进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)。3.防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)。4.防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的。如NaOH固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量)。5.冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置(如长玻璃管、冷凝管等)。6.易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。7.仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。8.其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。易错点三不能正确评价实验方案评价实验方案的三角度1．【辽宁省沈阳市东北育才学校2019届高三下学期第八次模拟】实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。Ⅰ制备K2FeO4(夹持装置略)（1）A的作用_____________。（2）在答题纸上将除杂装置B补充完整并标明所用试剂：________。（3）在C中得到紫色固体的化学方程式为：______________。Ⅱ探究K2FeO4的性质：取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生气体和溶液a。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶解，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生（4）由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有_____离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由___________________________产生(用离子方程式表示)。（5）根据方案Ⅱ得出：氧化性Cl2________FeO42-(填“”或“”)，而K2FeO4的制备实验实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，原因是__________________________。【答案】（1）氯气发生装置（2）（3）3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O（4）Fe3＋4FeO42-＋20H＋==4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O（5）溶液酸碱性不同【解析】【分析】（1）浓盐酸和KMnO4混合可生成氯气；（2）装置B为除杂装置，反应使用浓盐酸，浓盐酸会挥发产生HCl，使得产生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的；（3）C中得到紫色固体和溶液，紫色的为K2FeO4，在碱性条件下，Cl2可以氧化Fe（OH）3制取K2FeO4，结合守恒法写出发生反应的化学方程式；（4）方案I中加入KSCN溶液至过量，溶液呈红色，说明反应产生Fe3+，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化，注意K2FeO4在碱性溶液中稳定，酸性溶液中快速产生O2，自身转化为Fe3+；（5）Fe（OH）3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42-，可以说明Cl2的氧化性大于FeO42-，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，方案Ⅱ是FeO42-在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2，注意两种反应体系所处酸碱性介质不一样。【详解】（1）浓盐酸和KMnO4混合可生成氯气，则A装置的作用是氯气发生装置；（2）装置B为除杂装置，反应使用浓盐酸，浓盐酸会挥发产生HCl，使得产生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的，所以装置B应为；（3）C中得到紫色固体和溶液，紫色的为K2FeO4，在碱性条件下，Cl2可以氧化Fe（OH）3制取K2FeO4，发生反应的化学方程式为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O；（4）方案I中加入KSCN溶液至过量，溶液呈红色，说明反应产生Fe3+，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化，注意K2FeO4在碱性溶液中稳定，酸性溶液中快速产生O2，自身转化为Fe3+，发生反应为：4FeO42-+20H+═4Fe3++3O2↑+10H2O；（5）Fe（OH）3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42-，可以说明Cl2的氧化性大于FeO42-，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，方案Ⅱ是FeO42-在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2，两种反应体系所处酸碱性介质不一样，所以可以说明溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱。2．【安徽省江淮十校2019届高三第三次联考】某小组欲探究Cl2与KI溶液的反应，设计实验装置如图。已知：I2在水中溶解度很小，在KI溶液中溶解度显著增大，其原因为I2(s)+I－(aq)I3－(aq)完成下列填空：（1）仪器A使用前必须进行的操作是_______________，仪器B的名称是___________。（2）该实验设计装置存在明显缺陷是_______________，改进之后，进行后续实验。（3）C中的试剂是___________；当E装置中出现___________________时，停止加热。（4）当氯气开始进入D时，D中看到的现象是____________；不断向D中通入氯气，看到溶液颜色逐渐加深，后来出现深褐色沉淀，试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因_________________。（5）持续不断地向D中通入氯气，看到D中液体逐渐澄清，最终呈无色。实验小组猜想，D中无色溶液里的含碘物质可能是HIO3。①按照实验小组的猜想，用化学方程式解释“D中液体逐渐澄清，最终呈无色”的原因_________________。②为了验证猜想是否正确，实验小组又进行如下实验：ⅰ．取反应后D中溶液5.00mL(均匀)于锥形瓶中，加入KI(过量)和足量稀硫酸。ⅱ．向上述锥形瓶中滴加淀粉指示剂，溶液变蓝，用0.6250mol/L的Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去，消耗Na2S2O3溶液VmL。已知：2HIO3+10KI+