2025年下學(xué)期高一化學(xué)探究性問題集錦（二）主題一：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律的深度探究探究問題第三周期元素（如鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯）的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性或堿性強(qiáng)弱與原子結(jié)構(gòu)存在何種關(guān)聯(lián)？如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種遞變規(guī)律？鹵族元素（氟、氯、溴、碘）的單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的劇烈程度及生成氫化物的穩(wěn)定性差異，是否與元素原子的核電荷數(shù)、原子半徑存在定量關(guān)系？設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)證明你的假設(shè)。某元素原子的核外電子排布為2、8、7，該元素的最高價(jià)氧化物化學(xué)式是什么？其對應(yīng)的水化物與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式如何書寫？若將該元素的單質(zhì)通入FeCl?溶液中，預(yù)測可能觀察到的現(xiàn)象并解釋原因。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方向?qū)嶒?yàn)1：元素金屬性與非金屬性的比較試劑：鈉、鎂條、鋁片、1mol/L鹽酸、蒸餾水、酚酞試液、pH試紙步驟：（1）將鈉、鎂、鋁分別投入盛有等量蒸餾水的燒杯中，滴加酚酞，對比反應(yīng)劇烈程度及溶液堿性；（2）取相同大小的鎂片和鋁片，分別與等濃度鹽酸反應(yīng)，用排水法收集氣體并記錄反應(yīng)速率；（3）用pH試紙測定相同濃度的NaOH、Mg(OH)?、Al(OH)?溶液的pH，分析堿性遞變規(guī)律。數(shù)據(jù)記錄：反應(yīng)溫度變化、氣體產(chǎn)生速率、溶液pH值等。實(shí)驗(yàn)2：鹵素單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱比較試劑：氯水、溴水、碘水、NaCl溶液、NaBr溶液、KI溶液、四氯化碳步驟：（1）向NaBr溶液中滴加氯水，振蕩后加入CCl?，觀察分層現(xiàn)象及有機(jī)層顏色；（2）向KI溶液中分別滴加氯水和溴水，重復(fù)上述操作，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。結(jié)論分析：根據(jù)置換反應(yīng)發(fā)生的方向，推斷Cl?、Br?、I?的氧化性順序。拓展思考若某元素位于周期表中第三周期第ⅥA族，推測其最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式，并比較其與同周期第ⅤA族元素最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱。結(jié)合元素周期律，解釋為什么工業(yè)上常用電解熔融NaCl的方法制取金屬鈉，而用熱還原法（如CO還原）制取鐵。查閱資料，分析稀有氣體元素（如氖、氬）的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系，思考“惰性氣體”是否絕對不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主題二：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的調(diào)控探究問題影響過氧化氫分解反應(yīng)速率的因素有哪些（如濃度、溫度、催化劑種類）？如何通過實(shí)驗(yàn)量化這些因素的影響程度？可逆反應(yīng)N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH＜0達(dá)到平衡后，若改變溫度、壓強(qiáng)或反應(yīng)物濃度，平衡移動(dòng)的方向如何判斷？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M該平衡體系的移動(dòng)過程。實(shí)驗(yàn)室用MnO?催化分解H?O?制取氧氣時(shí)，反應(yīng)后期速率明顯減慢，可能的原因是什么？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方向?qū)嶒?yàn)1：催化劑對反應(yīng)速率的影響試劑：3%H?O?溶液、MnO?粉末、FeCl?溶液、CuO粉末、蒸餾水儀器：錐形瓶、分液漏斗、秒表、帶火星的木條步驟：（1）取4支相同的錐形瓶，分別加入10mLH?O?溶液；（2）依次加入0.5gMnO?、2滴FeCl?溶液、0.5gCuO及等量蒸餾水（空白對照）；（3）記錄各瓶中帶火星木條復(fù)燃所需時(shí)間，比較催化效率。變量控制：確保H?O?濃度、溫度、催化劑用量（或濃度）一致。實(shí)驗(yàn)2：濃度對化學(xué)平衡的影響試劑：0.1mol/LK?Cr?O?溶液、濃H?SO?、6mol/LNaOH溶液、蒸餾水原理：Cr?O?2?(橙色)+H?O?2CrO?2?(黃色)+2H?步驟：（1）取3支試管，各加入5mLK?Cr?O?溶液；（2）向試管1中滴加5滴濃H?SO?，試管2中滴加5滴NaOH溶液，試管3作對照；（3）觀察溶液顏色變化，再向試管1中滴加NaOH溶液，記錄顏色是否恢復(fù)。拓展思考工業(yè)合成氨反應(yīng)中，為什么選擇500℃左右的高溫和20~50MPa的高壓作為反應(yīng)條件？結(jié)合反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)原理分析。某可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，若增大反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率如何變化？請用速率-時(shí)間圖像表示這一過程。生活中，為什么食物在冰箱中能延長保質(zhì)期？用反應(yīng)速率理論解釋溫度對變質(zhì)反應(yīng)的影響。主題三：化學(xué)與生活——常見物質(zhì)的性質(zhì)探究探究問題家庭常用的潔廁靈（含HCl）與84消毒液（含NaClO）能否混合使用？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證混合后可能產(chǎn)生的氣體成分，并分析其毒性。不同品牌牙膏的摩擦劑成分可能為CaCO?、SiO?或Al(OH)?，如何通過化學(xué)方法鑒別？市場上的“補(bǔ)鐵劑”（如硫酸亞鐵）久置后易變質(zhì)，其變質(zhì)產(chǎn)物是什么？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)Fe2?是否被氧化為Fe3?？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方向?qū)嶒?yàn)1：潔廁靈與84消毒液混合反應(yīng)探究試劑：潔廁靈、84消毒液、淀粉-KI試紙、NaOH溶液步驟：（1）在通風(fēng)櫥中，取少量潔廁靈于試管中，逐滴加入84消毒液，觀察是否有黃綠色氣體產(chǎn)生；（2）將濕潤的淀粉-KI試紙靠近試管口，若試紙變藍(lán)，證明有Cl?生成；（3）用NaOH溶液吸收尾氣，防止污染。反應(yīng)原理：2HCl+NaClO=NaCl+Cl?↑+H?O實(shí)驗(yàn)2：牙膏中摩擦劑成分的鑒別試劑：待測牙膏、稀鹽酸、NaOH溶液、氨水步驟：（1）取少量牙膏于燒杯中，加入蒸餾水?dāng)嚢?，過濾得沉淀；（2）向沉淀中滴加稀鹽酸，若產(chǎn)生氣泡且氣體能使澄清石灰水變渾濁，則含CaCO?；（3）若沉淀不溶于稀鹽酸，滴加NaOH溶液后溶解，則可能為Al(OH)?；若始終不溶，則為SiO?。拓展思考為什么用鐵鍋炒菜能預(yù)防缺鐵性貧血？寫出Fe2?在人體中參與合成血紅蛋白的化學(xué)原理。某品牌礦泉水標(biāo)簽顯示“含鎂離子（Mg2?）0.2~0.5mg/L”，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定礦泉水中Mg2?的含量（提示：可用EDTA滴定法）？查閱資料，分析“白色污染”（塑料廢棄物）的化學(xué)組成（如聚乙烯、聚氯乙烯），并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒別兩種塑料（提示：聚氯乙烯燃燒時(shí)產(chǎn)生HCl氣體）。主題四：化學(xué)實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象的探究探究問題實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鐵膠體時(shí)，若將飽和FeCl?溶液滴入冷水中，或攪拌過度，會(huì)觀察到紅褐色沉淀而非膠體，原因是什么？如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件以提高膠體產(chǎn)率？用MnO?和濃鹽酸加熱制取Cl?時(shí)，收集到的氣體呈黃綠色，但尾氣處理時(shí)NaOH溶液中出現(xiàn)淡綠色渾濁，該渾濁物可能是什么？銅與濃硫酸共熱時(shí)，理論上生成藍(lán)色CuSO?溶液，但實(shí)際反應(yīng)后溶液常呈黑色或灰白色，這與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方向?qū)嶒?yàn)1：氫氧化鐵膠體制備條件的優(yōu)化變量控制：（1）溫度：分別在冷水、溫水（50℃）、沸水條件下滴加FeCl?溶液；（2）濃度：使用0.1mol/L、1mol/L、飽和FeCl?溶液；（3）攪拌速度：快速攪拌、緩慢攪拌、不攪拌。檢驗(yàn)方法：用激光筆照射所得分散系，觀察丁達(dá)爾效應(yīng)；靜置10分鐘，記錄是否有沉淀生成。實(shí)驗(yàn)2：銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物的探究步驟：（1）將銅片與濃硫酸共熱，收集氣體并通入品紅溶液，驗(yàn)證SO?生成；（2）反應(yīng)結(jié)束后，冷卻剩余液體，加入蒸餾水稀釋，觀察溶液顏色；（3）過濾黑色殘?jiān)?，用稀硫酸溶解，滴加KSCN溶液，檢驗(yàn)是否含F(xiàn)e3?（若有雜質(zhì)）。異常分析：若溶液呈黑色，可能是由于生成的CuSO?與未反應(yīng)的Cu混合形成黑色懸濁液，或濃硫酸炭化有機(jī)物所致。拓展思考某學(xué)生在做鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鈉塊在水面上燃燒并發(fā)出爆炸聲，可能的原因是什么？如何規(guī)范操作避免危險(xiǎn)？用排水法收集氧氣時(shí)，若發(fā)現(xiàn)集氣瓶中氣體呈淡藍(lán)色，推測可能的雜質(zhì)氣體，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)合實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)，分析實(shí)驗(yàn)室制取有毒氣體（如Cl?、SO?）時(shí)，應(yīng)采取哪些防護(hù)措施？如何處理實(shí)驗(yàn)廢液和尾氣？主題五：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化探究問題中和熱測定實(shí)驗(yàn)中，若用濃鹽酸代替稀鹽酸，測得的中和熱數(shù)值會(huì)偏大還是偏??？為什么？設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的結(jié)論。不同燃料（如乙醇、煤油、石蠟）的燃燒熱是否相同？如何通過實(shí)驗(yàn)比較它們的熱值（單位質(zhì)量燃料完全燃燒放出的熱量）？原電池的輸出電壓與哪些因素有關(guān)（如電極材料、電解質(zhì)溶液濃度、溫度）？以銅鋅原電池為例進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方向?qū)嶒?yàn)1：中和熱測定的誤差分析試劑：1mol/LHCl溶液、1mol/LNaOH溶液、濃HCl（12mol/L）、蒸餾水儀器：量熱計(jì)、溫度計(jì)、環(huán)形玻璃攪拌棒步驟：（1）用稀HCl與NaOH溶液反應(yīng)，測定中和熱ΔH?；（2）將濃HCl稀釋至1mol/L，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，測定ΔH?；（3）直接用濃HCl與NaOH溶液反應(yīng)，測定ΔH?，比較三組數(shù)據(jù)差異。誤差來源：濃鹽酸稀釋時(shí)放熱、實(shí)驗(yàn)裝置的保溫效果等。實(shí)驗(yàn)2：銅鋅原電池參數(shù)的探究變量控制：（1）電極材料：銅片、鋅片、石墨棒、鐵片；（2）電解質(zhì)溶液：0.5mol/L、1mol/L、2mol/LCuSO?溶液；（3）溫度：室溫、40℃、60℃。數(shù)據(jù)記錄：用電壓表測量不同條件下的電池電壓，繪制“電壓-變量”關(guān)系曲線。拓展思考為什么燃料電池（如氫氧燃料電池）比傳統(tǒng)干電池更高效、環(huán)保？寫出其負(fù)極的電極反應(yīng)式。查閱資料，比較相同質(zhì)量的H