2025年下學(xué)期高一化學(xué)探究性問題集錦（一）一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律探究問題1：基于原子結(jié)構(gòu)的元素性質(zhì)遞變規(guī)律研究某研究小組在探究第三周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)鈉、鎂、鋁三種金屬與水反應(yīng)的現(xiàn)象存在顯著差異：鈉與冷水劇烈反應(yīng)并放出氫氣，鎂與冷水緩慢反應(yīng)但與沸水迅速反應(yīng)，鋁則與沸水幾乎不反應(yīng)。請(qǐng)結(jié)合原子結(jié)構(gòu)理論分析：（1）三種金屬原子的核外電子排布有何異同？其最外層電子數(shù)與原子半徑如何影響失電子能力？（2）設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱，要求說明實(shí)驗(yàn)試劑（如相同濃度的鹽酸）、操作步驟（如控制金屬顆粒大小與表面積）及預(yù)期現(xiàn)象（如反應(yīng)速率、產(chǎn)生氣泡的劇烈程度）。（3）若向氯化鎂溶液中滴加氫氧化鈉溶液至過量，再加入足量鹽酸，寫出相關(guān)離子方程式，并解釋氫氧化鎂沉淀溶解的微觀機(jī)理。問題2：鹵素單質(zhì)氧化性遞變的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)室提供氯水、溴水、碘水、氯化鈉溶液、溴化鈉溶液、碘化鉀溶液及四氯化碳等試劑。（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明氧化性：Cl?＞Br?＞I?，要求寫出實(shí)驗(yàn)方案（如萃取分層后有機(jī)相顏色變化）、反應(yīng)方程式及現(xiàn)象解釋。（2）若將過量氯氣通入碘化鉀溶液中，最終溶液顏色變?yōu)闇\黃色而非紫黑色，推測(cè)可能的反應(yīng)產(chǎn)物并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（提示：考慮Cl?的強(qiáng)氧化性）。（3）結(jié)合元素周期表分析，砹（At）作為鹵族元素中原子序數(shù)最大的元素，預(yù)測(cè)其單質(zhì)及化合物的性質(zhì)（如At?的狀態(tài)、HAt的穩(wěn)定性、AgAt的溶解性），并說明理由。二、化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化探究問題3：原電池原理的生活化應(yīng)用設(shè)計(jì)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)蘋果、檸檬等水果可作為簡(jiǎn)易電池的電解質(zhì)溶液。（1）利用銅片、鋅片、導(dǎo)線、靈敏電流計(jì)及不同水果（蘋果、檸檬、土豆）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，比較不同水果電池的輸出電壓（需控制電極間距、插入深度等變量），寫出電極反應(yīng)式并解釋電壓差異的原因。（2）若將銅-鋅原電池的電解質(zhì)溶液換為濃硝酸，發(fā)現(xiàn)銅片表面產(chǎn)生大量氣泡且電流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)，分析該現(xiàn)象的原因并寫出正負(fù)極反應(yīng)式。（3）設(shè)計(jì)一個(gè)能為手機(jī)應(yīng)急充電的“水果電池組”，需說明串聯(lián)/并聯(lián)方式、電極材料選擇及理論上所需水果數(shù)量（假設(shè)單個(gè)水果電池電壓為0.8V，內(nèi)阻為50Ω）。問題4：化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)定與計(jì)算某實(shí)驗(yàn)小組用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在簡(jiǎn)易量熱計(jì)中反應(yīng)，測(cè)得溫度從20.0℃升高至23.3℃。（1）計(jì)算該中和反應(yīng)的焓變（已知溶液密度近似為1g/mL，比熱容c=4.18J/(g·℃)，忽略量熱計(jì)熱容），并說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果比理論值（-57.3kJ/mol）偏低的可能原因（如熱量損失、溶液混合不完全）。（2）若用相同濃度的氨水代替NaOH溶液，測(cè)得反應(yīng)熱絕對(duì)值減小，解釋原因并寫出電離方程式。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較等質(zhì)量的甲烷、乙醇完全燃燒的熱值，要求列出所需儀器（如酒精燈、燒杯、溫度計(jì)）、實(shí)驗(yàn)步驟（如控制燃燒時(shí)間與水量）及數(shù)據(jù)處理方法。三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)與物質(zhì)制備探究問題5：氫氧化鐵膠體的制備條件優(yōu)化教材中制備氫氧化鐵膠體的方法為：向沸水中逐滴加入飽和FeCl?溶液，繼續(xù)煮沸至呈紅褐色。（1）某同學(xué)按此操作卻得到紅褐色沉淀，分析可能的錯(cuò)誤操作（如滴加FeCl?過快、過度加熱），并設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“溶液pH對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響”（提示：用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH）。（2）如何用丁達(dá)爾效應(yīng)區(qū)分氫氧化鐵膠體、CuSO?溶液與泥水懸濁液？若向膠體中逐滴加入硫酸鎂溶液，描述現(xiàn)象并解釋膠體聚沉的原理。（3）查閱資料發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e(OH)?膠體可用于凈水，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較蒸餾水、AlCl?溶液、Fe(OH)?膠體對(duì)渾濁河水的凈化效果，需測(cè)定靜置后溶液的透光率（用激光筆照射）或濁度變化。問題6：金屬冶煉方法的選擇與原理分析（1）以鋁土礦（主要成分為Al?O?，含F(xiàn)e?O?、SiO?雜質(zhì)）為原料制備金屬鋁，寫出主要工藝流程（包括除雜、電解等步驟）及相關(guān)化學(xué)方程式，解釋為何不能用電解熔融AlCl?的方法制備鋁。（2）對(duì)比熱還原法（如用CO還原Fe?O?）與電解法（如電解熔融MgCl?）的適用范圍，說明金屬活動(dòng)性順序與冶煉方法的關(guān)系，并舉例說明“鋁熱反應(yīng)”在焊接鋼軌中的應(yīng)用（寫出Al與Fe?O?反應(yīng)的方程式及現(xiàn)象）。（3）某工廠用含銀廢料（主要成分為Ag?S）制取硝酸銀，設(shè)計(jì)合理的工藝路線（提示：可先灼燒轉(zhuǎn)化為Ag?O，再用硝酸溶解），并計(jì)算若處理100kg含Ag?S86.4%的廢料，理論上可制得98%的硝酸銀多少千克（保留兩位小數(shù)）。四、化學(xué)與生活、環(huán)境探究問題7：食品中糖類的定性與定量分析某研究小組對(duì)市售飲料中的糖類成分進(jìn)行探究。（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒別葡萄糖溶液與蔗糖溶液，要求寫出兩種方法（如銀鏡反應(yīng)、斐林試劑加熱）的試劑、條件及現(xiàn)象。（2）用0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL某飲料樣品（含檸檬酸，三元弱酸），滴定曲線如圖所示（圖略），計(jì)算樣品中檸檬酸的濃度（已知滴定終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液30.00mL），并說明指示劑選擇（如酚酞）的理由。（3）結(jié)合化學(xué)知識(shí)分析“無(wú)糖飲料”中添加的阿斯巴甜（C??H??N?O?）能否被人體代謝產(chǎn)生能量，解釋其甜度是蔗糖200倍的結(jié)構(gòu)原因（提示：含氨基與羧基）。問題8：化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素探究以H?O?分解反應(yīng)（2H?O?=2H?O+O?↑）為研究對(duì)象，探究濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響。（1）設(shè)計(jì)三組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，分別說明：①不同濃度H?O?（5%vs10%）在MnO?催化下的反應(yīng)速率（用排水法收集50mLO?所需時(shí)間）；②溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響（0℃、25℃、50℃）；③比較FeCl?溶液、CuSO?溶液及新鮮豬肝研磨液的催化效率。（2）若向H?O?溶液中加入少量KI溶液，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率明顯加快，寫出可能的催化機(jī)理（提示：I?先被氧化為I?，再被還原為I?）。（3）繪制“反應(yīng)速率-時(shí)間”曲線，解釋H?O?分解反應(yīng)中速率先增大后減小的原因（考慮反應(yīng)放熱與反應(yīng)物濃度降低的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系）。五、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)探究問題9：分子極性與溶解性的關(guān)系驗(yàn)證提供CCl?、H?O、苯、乙醇、Br?、I?等試劑。（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明“相似相溶”原理，寫出實(shí)驗(yàn)操作（如將Br?分別加入水與CCl?中）及現(xiàn)象，解釋乙醇既能溶于水又能溶于苯的原因（提示：乙醇分子含羥基）。（2）比較CH?、NH?、H?O的分子極性大小，結(jié)合價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR）分析分子空間構(gòu)型對(duì)極性的影響。（3）若將碘水與CCl?混合振蕩后，上層為淺黃色，下層為紫紅色，計(jì)算此時(shí)I?在CCl?與水中的分配系數(shù)K（已知上層溶液中I?濃度為0.001mol/L，下層為0.1mol/L），并說明K值的意義。問題10：元素周期表的“位-構(gòu)-性”綜合推斷短周期元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大，A的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，B的單質(zhì)是空氣中含量最多的氣體，C與B同族，D的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物是強(qiáng)堿，E的單質(zhì)是黃綠色氣體。（1）推斷各元素符號(hào)，寫出C的原子結(jié)構(gòu)示意圖及E?的電子式。（2）比較A、B、C的非金屬性強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明（如最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性比較）。（3）寫出D?C?與水反應(yīng)的化學(xué)方程