题型20 探究型综合实验一、解题策略1．化学实验探究的基本环节（1）发现问题：就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。

（2）提出猜想：就是根据已有的知识对所发现的问题的解决提出的几种可能的情况。

（3）设计验证方案：就是根据猜想，结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案，对各种猜想进行验证。

（4）具体实施实验：就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操作实验的过程。

（5）观察现象分析数据，得出结论：就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据，然后进行推理分析和数据分析，通过对比归纳得出结论。

2．探究实验设计的四个要求二、题型分类（一）物质性质的探究 1．题型特点主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，然后据此设计出合理的实验方案，去探究它所可能具有的性质。

2．基本思路和方法根据物质的组成(或成分)→提出各物质(或离子)性质的假设→根据这些性质找到可能存在的反应→确定检验的试剂和仪器→确定实验的顺序→叙述实验的操作和预期的现象，得出结论。

3．常见物质的热分解反应规律（1）难溶性碳酸盐――→△氧化物＋CO 2；（2）碳酸的酸式盐――→△碳酸的正盐＋CO 2＋H 2O ；（3）铵盐――→△NH 3＋相应的酸(或酸性氧化物＋H 2O)(NH 4NO 3除外)；（4）硝酸盐――→△金属(或金属氧化物、亚硝酸盐)＋氮氧化物(NO 或NO 2)＋O 2； （5）草酸晶体――→△CO 2＋CO ＋H 2O 。

4．氧化性、还原性与所含元素化合价的关系（1）元素处于最高价时，只具有氧化性，如Fe 3＋、H ＋； （2）元素处于最低价时，只具有还原性，如Cl －；（3）元素处于中间价时，既具有氧化性又具有还原性，如Cl 2。

（二）反应原理探究型 1．变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题的关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。

注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。

思路总结2．规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。

研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。

解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：（1）同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H 2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。

（2）物质的酸(碱)性强弱的判断。

（3）钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。

可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。

【典例1】【2019·北京理综，28】化学小组实验探究SO 2与AgNO 3溶液的反应。

（1）实验一：用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO 2，将足量SO 2通入AgNO 3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A 和白色沉淀B 。

①浓H 2SO 4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Ag 2SO 3、Ag 2SO 4或二者混合物。

(资料：Ag 2SO 4微溶于水；Ag 2SO 3难溶于水) 实验二：验证B 的成分①写出Ag 2SO 3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BaSO 3，进而推断B 中含有Ag 2SO 3。

向滤液E 中加入一种试剂，可进一步证实B 中含有Ag 2SO 3。

所用试剂及现象是________。

（3）根据沉淀F 的存在，推测SO 2－4的产生有两个途径：途径1：实验一中，SO 2在AgNO 3溶液中被氧化生成Ag 2SO 4，随沉淀B 进入D 。

途径2：实验二中，SO 2－3被氧化为SO 2－4进入D 。

实验三：探究SO 2－4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BaCl 2溶液，未出现白色沉淀，可判断B 中不含Ag 2SO 4。

做出判断的理由：_________________________。

②实验三的结论：________。

（4）实验一中SO 2与AgNO 3溶液反应的离子方程式是_____________。

（5）根据物质性质分析，SO 2与AgNO 3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SO 2－4生成。

（6）根据上述实验所得结论：___________________________。

【答案】（1）①Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ②饱和NaHSO 3溶液 （2）①Ag 2SO 3＋4NH 3·H 2O===2Ag(NH 3)＋2＋SO 2－3＋4H 2O ②H 2O 2溶液，产生白色沉淀（3）①Ag ＋Ag 2SO 4溶解度大于BaSO 4，没有BaSO 4沉淀时，必定没有Ag 2SO 4 ②途径1不产生SO 2－4，途径2产生SO 2－4（4）2Ag ＋＋SO 2＋H 2O===Ag 2SO 3↓＋2H ＋（6）实验条件下：SO 2与AgNO 3溶液生成Ag 2SO 3的速率大于生成Ag 和SO 2－4的速率；碱性溶液中SO 2－3更易被氧化为SO 2－4 【解析】（1）①Cu 与浓H 2SO 4在加热条件下发生反应生成CuSO 4、SO 2、H 2O ，反应的化学方程式为Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 。

②试剂a 为饱和NaHSO 3溶液，用于吸收SO 2中其他杂质气体，防止对后续实验产生干扰。

（2）①难溶于水的Ag 2SO 3与NH 3·H 2O 反应生成可溶性的[Ag(NH 3)2]2 SO 3、H 2O ，反应的离子方程式为Ag 2SO 3＋4NH 3·H 2O===2[Ag(NH 3)2]＋＋SO 2－3＋4H 2O 。

②加入盐酸后沉淀D 大部分溶解，溶解的物质为BaSO 3，没有溶解的物质为：BaSO 4，BaSO 3与盐酸反应生成BaCl 2、SO 2，只要证明滤液E 中含有Ba 2＋和溶解的SO 2即可证明B 中含有Ag 2SO 3，所以选用的试剂为H 2O 2溶液。

（3）①向溶液A 中滴入过量盐酸，只有Ag ＋能与Cl －反应生成白色沉淀AgCl ，所以溶液A 中含有Ag ＋；取上层清液继续加入BaCl 2溶液，没有白色沉淀出现，说明A 中没有SO 2－4，因为Ag 2SO 4微溶于水，若B 中含有Ag 2SO 4，溶液A 中则含有少许SO 2－4，加入BaCl 2溶液能生成更难溶的BaSO 4沉淀。

②SO 2－3具有还原性，在实验二中，SO 2－3被空气中的O 2氧化为SO 2－4。

（4）SO 2与AgNO 3溶液反应的离子方程式为2Ag ＋＋SO 2＋H 2O===Ag 2SO 3↓＋2H ＋。

（6）由题给信息可知，实验条件下，SO 2与AgNO 3溶液生成Ag 2SO 3的速率大于生成Ag 和SO 2－4的速率；碱性溶液中SO 2－3更易被氧化为SO 2－4。

2．【2017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K 1和K 2）（设为装置A ）称重，记为m 1 g 。

将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A 称重，记为 m 2 g 。

按下图连接好装置进行实验。

①仪器B 的名称是____________________。

②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A 恒重，记为m 3 g 。

a ．点燃酒精灯，加热b ．熄灭酒精灯c ．关闭K 1和K 2d ．打开K 1和K 2，缓缓通入N 2e ．称量Af ．冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x =________________（列式表示）。

若实验时按a 、d 次序操作，则使x __________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A 接入下图所示的装置中，打开K 1和K 2，缓缓通入N 2，加热。

实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C 、D 中的溶液依次为______（填标号）。

C 、D 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为______。

a ．品红b ．NaOHc ．BaCl 2d ．Ba(NO 3)2e ．浓H 2SO 4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。

【答案】（1）样品中没有Fe 3+Fe 2+易被氧气氧化为Fe 3+（2）①干燥管 ② dabfce ③233176()9()m m m m --偏小（3）①c 、a 生成白色沉淀、褪色 ②2FeSO 4Fe 2O 3+SO 2↑+SO 3↑【解析】（1）样品溶于水滴加KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无Fe 3+；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，这说明有铁离子产生，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁，铁离子遇KSCN 溶液显红色。

（2）①根据仪器构造可知B 是干燥管。

②由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯，再冷却，然后关闭K 1和K 2，最后称量，即正确的排序是dabfce 。

③样品的质量是（m 2－m 1）g ，加热后剩余固体是硫酸亚铁，质量为（m 3－m 1）g ，生成水的质量为（m 2－m 3）g ， FeSO 4·x H 2OFeSO 4 + x H 2O152 18x （m 3－m 1）g （m 2－m 3）g 则：312315218()g ()g xm m m m =--，解得：233176()9()m m x m m -=-；若实验时按a 、d 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m 3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。