2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識梳理與訓(xùn)練 第10章 第1講 探究型實驗題（含解析）

2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識梳理與訓(xùn)練 第10章 第1講 探究型實驗題（含解析） 1．對未知產(chǎn)物的探究 通過化學(xué)反應(yīng)原理猜測可能生成哪些物質(zhì)，對這些物質(zhì)逐一進行檢驗來確定究竟含有哪些物質(zhì)。正確解答此類試題的關(guān)鍵：(1)猜測要全面；(2)熟記常見物質(zhì)的檢驗方法。 [典例] 審題指導(dǎo) 某研究性學(xué)習(xí)小組用下列裝置(鐵架臺等夾持儀器略)探究氧化鐵與乙醇的反應(yīng)，并檢驗反應(yīng)產(chǎn)物。 聯(lián)想：乙醇的催化氧化。 (1)用2%的CuSO4溶液和10%的NaOH溶液配制Cu(OH)2懸濁液的注意事項是________________________________________________________________________。 新制Cu(OH)2懸濁液與醛基的反應(yīng)需要堿性條件。 (2)為快速得到乙醇氣體，可采用的方法是________________________________________________________________________。 若實驗時小試管中的溶液已經(jīng)開始發(fā)生倒吸，可采取的措施是________(填字母)。 a.取下小試管　　　　　　　b．移去酒精 c.將導(dǎo)管從乳膠管中取下d．以上都可以 ①升高溫度可加速乙醇的揮發(fā)。 ②若液體倒吸入加熱的反應(yīng)管，可能會造成反應(yīng)管炸裂，取下小試管已無濟于事，因“溶 液已經(jīng)開始發(fā)生倒吸”。 (3)如圖實驗，觀察到紅色的Fe2O3全部變?yōu)楹谏腆wM，充分反應(yīng)后停止加熱。取下小試 管，加熱，有磚紅色沉淀生成。 為了檢驗M的組成，進行下列實驗。 ①M能被磁鐵吸引；加入足量稀硫酸，振蕩，固體全部溶解，未觀察到有氣體生成； ②經(jīng)檢驗溶液中有鐵離子和亞鐵離子，檢驗鐵離子的方法是_____________________；證明溶液含有亞鐵離子的方法是________________________________________________________________________。 能得出的結(jié)論是________(填字母)。 a.M中一定有＋3價和＋2價鐵，不能確定是否有0價鐵 b.M中一定有＋3價和0價鐵，無＋2價鐵 c.M中一定有＋3價鐵，0價和＋2價鐵至少有一種 d.M中一定有＋3價、＋2價和0價鐵 破題關(guān)鍵 分析黑色固體(M)可能的成分，鐵的氧化物Fe3O4、FeO和鐵粉均為黑色，F(xiàn)e3O4中既有＋3價鐵又有＋2價鐵，且具有磁性，F(xiàn)e3＋能溶 解單質(zhì)鐵。 易錯警示 已知溶液中有Fe3＋，檢驗Fe2＋不能用KSCN 溶液。 (4)若M的成分可表達為FexOy，用CO還原法定量測定其化學(xué)組成。稱取mgM樣品進行定量測定，實驗裝置和步驟如下： ①組裝儀器；②點燃酒精燈；③加入試劑；④打開分液漏斗活塞；⑤檢查氣密性；⑥停止加熱；⑦關(guān)閉分液漏斗活塞；⑧…… 正確的操作順序是________(填字母)。 a.①⑤④③②⑥⑦⑧　　　　　b．①⑤③④②⑥⑦⑧ c.①③⑤④②⑦⑥⑧d．①③⑤②④⑥⑦⑧ 若M完全被還原后堿石灰增重ng，則為________(用含m、n的代數(shù)式表示)。 破題關(guān)鍵 Ⅰ.檢查氣密性屬于實驗的準備階段，應(yīng)在加藥品前進行。 Ⅱ.類比氫氣還原氧化銅。 Ⅲ.堿石灰增加的質(zhì)量即為反應(yīng)產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量，得關(guān)系式M中n(O)＝n(CO2)。 答案　(1)在過量NaOH溶液中滴加數(shù)滴CuSO4溶液(或NaOH過量) (2)在燒杯中加入熱水(或?qū)訜?　c (3)取少量溶液于試管中，加入KSCN溶液，溶液變成血紅色，則有Fe3＋　取少量溶液滴入適量酸性高錳酸鉀溶液中，高錳酸鉀溶液褪色，則有Fe2＋　a　(4)b　 2．物質(zhì)性質(zhì)的探究 無機物、有機物性質(zhì)的探究，必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上，大膽猜想，細心論證。 對物質(zhì)性質(zhì)探究的基本思路如下： 題組一　未知產(chǎn)物的探究 1．實驗室中需要22.4L(標準狀況)SO2氣體?；瘜W(xué)小組同學(xué)依據(jù)化學(xué)方程式Zn＋2H2SO4(濃)ZnSO4＋SO2↑＋2H2O計算后，取65.0g鋅粒與98%的濃H2SO4(ρ＝1.84g·cm－3)110mL充分反應(yīng)，鋅全部溶解，對于制得的氣體，有同學(xué)認為可能混有雜質(zhì)。 (1)化學(xué)小組所制得的氣體中混有的主要雜質(zhì)氣體可能是______(填分子式)。產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因是________(用化學(xué)方程式和必要的文字加以說明)。 (2)為證實相關(guān)分析，化學(xué)小組的同學(xué)設(shè)計了實驗，組裝了如下裝置，對所制取的氣體進行探究。 ①裝置B中加入的試劑為________，作用是________。 ②裝置D加入的試劑為________________，裝置F加入的試劑為________________。 ③可證實一定量的鋅粒和一定量的濃硫酸反應(yīng)后生成的氣體中混有某雜質(zhì)氣體的實驗現(xiàn)象是________。 ④U形管G的作用為________。 答案　(1)H2　隨著反應(yīng)的進行，硫酸濃度降低，致使鋅與稀硫酸反應(yīng)生成H2：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ (2)①NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也可) 除去混合氣體中的SO2　②濃硫酸　無水硫酸銅 ③裝置E玻璃管中黑色CuO粉末變紅色，干燥管F中無水硫酸銅變藍色 ④防止空氣中的H2O進入干燥管F而影響雜質(zhì)氣體的檢驗 解析　(1)從物質(zhì)的量關(guān)系來看，發(fā)生反應(yīng)Zn＋2H2SO4(濃)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，H2SO4略過量，但是實際上隨著反應(yīng)的進行，硫酸的濃度降低；當(dāng)硫酸的濃度降到一定程度，反應(yīng)變?yōu)閆n＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)該實驗的目的是為了通過加熱還原CuO驗證H2的存在，通過F裝置進一步確認有H2O生成；具體的實驗裝置及作用是A—產(chǎn)生待研究的氣體，B—除去氣體中的SO2(可以利用SO2的性質(zhì)選取NaOH溶液或酸性高錳酸鉀溶液)，C—驗證SO2已除盡，D—干燥氣體，E—若有H2，則加熱E玻璃管，CuO固體由黑色變?yōu)榧t色，F(xiàn)—利用無水硫酸銅吸水變藍進一步確定氣體中H2的存在，G—防止空氣中的水蒸氣進入F裝置而干擾實驗。 1．物質(zhì)檢驗的三原則 一看(顏色、狀態(tài)) 二嗅(氣味) 三實驗(加試劑) 2．根據(jù)實驗時生成物所表現(xiàn)的現(xiàn)象不同，檢驗離子的方法可歸納為三類 (1)生成氣體，如NH(加堿)、CO(加酸)的檢驗。 (2)生成沉淀，如Cl－、SO、Fe2＋的檢驗。 (3)顯特殊顏色，如Fe3＋的檢驗，Na＋、K＋的焰色反應(yīng)。 3．根據(jù)氣體性質(zhì)特點，常見氣體的檢驗方法可歸納為四類 (1)觀察顏色 (2)試紙檢驗：如Cl2能使?jié)駶橩I­淀粉試紙變藍，NH3能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍。 (3)溶液檢驗：如澄清石灰水、品紅溶液檢驗CO2、SO2。 (4)點燃法：如O2、H2、CH4的檢驗。 題組二　物質(zhì)性質(zhì)的探究 2．(xx·北京理綜，28)某學(xué)生對SO2與漂粉精的反應(yīng)進行實驗探究： 操　作 現(xiàn)　象 取4g漂粉精固體，加入100mL水 部分固體溶解，溶液略有顏色 過濾，測漂粉精溶液的pH pH試紙先變藍(約為12)，后褪色 ⅰ.液面上方出現(xiàn)白霧； ⅱ.稍后，出現(xiàn)渾濁，溶液變?yōu)辄S綠色； ⅲ.稍后，產(chǎn)生大量白色沉淀，黃綠色褪去 (1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學(xué)方程式是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是________。 (3)向水中持續(xù)通入SO2，未觀察到白霧。推測現(xiàn)象ⅰ的白霧由HCl小液滴形成，進行如下實驗： a．用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變化； b．用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧，產(chǎn)生白色沉淀。 ①實驗a的目的是________。 ②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HCl，理由是________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)現(xiàn)象ⅱ中溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因：隨溶液酸性的增強，漂粉精的有效成分和Cl－發(fā)生反應(yīng)。通過進一步實驗確認了這種可能性，其實驗方案是________。 (5)將A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X。 ①向沉淀X中加入稀HCl，無明顯變化。取上層清液，加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質(zhì)是________。 ②用離子方程式解釋現(xiàn)象ⅲ中黃綠色褪去的原因：____________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (2)堿性、漂白性 (3)①檢驗白霧中是否含有Cl2，排除Cl2干擾 ②白霧中混有SO2，SO2可與酸化的AgNO3反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀 (4)向漂粉精溶液中逐滴加入稀硫酸，觀察溶液是否變?yōu)辄S綠色 (5)①CaSO4 ②SO2＋Cl2＋2H2O===SO＋2Cl－＋4H＋ 解析　(1)聯(lián)系氯的化合物基礎(chǔ)知識和生產(chǎn)漂粉精的原理，其化學(xué)方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 (2)pH試紙先變藍，說明漂粉精溶液呈堿性，后褪色是由于ClO－的強氧化性所致。 (3)檢驗白霧中有無HCl的關(guān)鍵是檢驗出Cl－的存在，故實驗a、b即圍繞Cl－的檢驗展開。實驗a的目的是通過濕潤碘化鉀淀粉試紙是否變藍判斷有無Cl2的干擾。實驗b試圖通過AgCl的生成來檢驗Cl－的存在，但應(yīng)考慮到過量SO2和AgNO3溶液反應(yīng)生成白色沉淀。 (4)題干具有明顯的提示性，出現(xiàn)黃綠色的原因是隨著酸性的增強而產(chǎn)生Cl2。故應(yīng)設(shè)計使用無還原性的稀硫酸來確認其可能性。 (5)①A瓶中所得沉淀的成分可能是CaSO3、CaSO4或二者的混合物，加入稀HCl，無明顯變化，排除CaSO3，故X為CaSO4，因CaSO4微溶于水，再取上層清液加入BaCl2溶液時，產(chǎn)生BaSO4沉淀，進一步證明X為CaSO4。 ②溶液呈黃綠色是因Cl2溶于水而產(chǎn)生的現(xiàn)象，隨著SO2的持續(xù)通入，兩者發(fā)生反應(yīng)生成無色物質(zhì)鹽酸和硫酸，化學(xué)方程式為SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，離子方程式為SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－。 3．某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了氨氣的性質(zhì)后討論：既然氨氣具有還原性，能否像H2那樣還原CuO呢？他們設(shè)計實驗制取氨氣并探究上述問題。請你參與該小組的活動并完成下列實驗： Ⅰ.制取氨氣 (1)實驗室常用加熱氯化銨固體和氫氧化鈣固體混合物的方法來制取氨氣。寫出實驗室制取氨氣的化學(xué)方程式：______________________________________________________。 (2)實驗室還可向____________(填一種試劑)中滴加濃氨水的方法快速制取少量氨氣。 (3)有同學(xué)模仿排飽和食鹽水收集氯氣的方法，想用排飽和氯化銨溶液的方法收集氨氣。你認為能否達到目的？________(填“能”或“否”)，理由是___________________。 Ⅱ.實驗探究 該小組中某同學(xué)設(shè)計了下圖所示的實驗裝置(夾持及尾氣處理裝置未畫出)探究氨氣的還原性(生成Cu和無污染的物質(zhì))： (1)寫出氨氣與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________。 (2)為達到上述實驗?zāi)康模A(yù)期的實驗現(xiàn)象①________________________；②________________________________________________________________________。 (3)該裝置在設(shè)計上有一定的缺陷，為確保實驗結(jié)果的準確性，對該裝置的改進措施是________________________________________________________________________。 答案?、?(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O (2)NaOH固體(或生石灰或堿石灰等) (3)否　氨氣極易溶于水，氯化銨對氨氣在水中的溶解影響不大 Ⅱ.(1)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O (2)①黑色氧化銅變紅?、跓o水硫酸銅變藍 (3)在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管 解析?、?(1)實驗室制備氨氣的用品是氯化銨和消石灰。(2)濃氨水滴加到一種吸水放熱的固體中便可以制備氨氣。(3)氨氣的特殊性為它極易溶于水，所以即使溶液中有氯化銨也不能抑制它溶于水。 Ⅱ.(1)根據(jù)氨氣和氧化銅的元素組成和生成無污染的物質(zhì)，只能是氮氣和水，即可寫出方程式。(3)本實驗無水硫酸銅的作用是檢驗反應(yīng)生成的水，所以必須排除反應(yīng)物中的水。 熱點二　規(guī)律探究與變量控制 控制變量法：物質(zhì)變化往往受到多個因素的影響，在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時，對影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產(chǎn)生的影響，以利于在研究過程中，迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。常涉及的題型有：(1)外因(濃度、溫度、壓強等)對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響；(2)物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律。 [典例1]　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，某課外興趣小組用實驗的方法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。 實驗一：利用Cu、Fe、Mg和不同濃度的硫酸(0.5mol·L－1、2mol·L－1、18.4mol·L－1)，設(shè)計實驗方案，研究影響反應(yīng)速率的因素。 (1)甲同學(xué)的實驗報告如表所示： 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 ①取三份等體積的2mol·L－1 硫酸于試管中 ②分別投入大小、形狀相同的 Cu、Fe、Mg 反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的速率大?。? Mg>Fe>Cu 反應(yīng)物的性質(zhì)越活潑，反應(yīng)速 率越大 該同學(xué)的實驗?zāi)康氖莀_________________，要想得出正確的實驗結(jié)論，還需要控制的實驗條件是________________________________________________________________________。 (2)乙同學(xué)為了能精確地研究濃度對反應(yīng)速率的影響，在相同溫度下利用如圖所示裝置進行定量實驗。完成該實驗應(yīng)選用的實驗藥品是__________，應(yīng)該測定的實驗數(shù)據(jù)是________________________________________________________________________。 實驗二：已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋10CO2↑，在開始一段時間內(nèi)反應(yīng)速率較小，溶液褪色不明顯，但反應(yīng)一段時間后，溶液突然褪色，反應(yīng)速率明顯增大。 (3)針對上述實驗現(xiàn)象，某同學(xué)認為該反應(yīng)放熱，導(dǎo)致溶液的溫度升高，從而使反應(yīng)速率增大。從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素看，你認為還可能是________的影響。 (4)若要用實驗證明你的猜想，除酸性高錳酸鉀溶液、草酸溶液外，還可以在反應(yīng)開始時加入________(填字母)。 A．硫酸鉀　　　　　　　　B．硫酸錳 C．氯化錳D．水 解析　(1)甲同學(xué)研究的是幾種不同金屬與同濃度的硫酸反應(yīng)的速率大小，因此可確定研究的是反應(yīng)物本身的性質(zhì)對反應(yīng)速率的影響。研究時必須保證外界條件相同，現(xiàn)有條件是濃度相同、壓強相同、沒有使用催化劑，故只要再控制溫度相同即可。 (2)乙同學(xué)可以選擇兩種不同濃度的酸與金屬反應(yīng)。Cu與硫酸不反應(yīng)，Mg與硫酸反應(yīng)太快，故選擇Fe。而常溫下Fe遇 18.4 mol·L－1的硫酸時會發(fā)生鈍化，故只能選擇 0.5 mol·L－1和2 mol·L－1的硫酸。該反應(yīng)產(chǎn)生的是氫氣，反應(yīng)速率又與時間有關(guān)，故需要測定的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生相同體積氫氣所需的時間或相同時間內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積。 (3)隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)物的濃度越來越小，反應(yīng)在敞口容器中進行，故可排除壓強的影響，因此可猜想是由于催化劑的影響，此催化劑只能來源于生成物，故為Mn2＋。 (4)C中Cl－易與KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故只能選B。 答案　(1)比較反應(yīng)物本身的性質(zhì)對反應(yīng)速率的影響　溫度相同 (2)Fe、0.5mol·L－1和2mol·L－1的硫酸　產(chǎn)生相同體積氫氣所需的時間(或相同時間內(nèi)產(chǎn)生氫氣的體積) (3)Mn2＋的催化作用(或催化劑) (4)B [典例2]　某化學(xué)興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律后，設(shè)計了一套實驗方案進行實驗探究，并記錄了有關(guān)實驗現(xiàn)象如下表： 實驗操作 實驗現(xiàn)象 Ⅰ.用砂紙打磨后的鎂帶與沸水反應(yīng)，再向反應(yīng)后溶液中滴加酚酞 Ⅱ.向新制的H2S飽和溶液中滴加新制的氯水 Ⅲ.鈉與滴有酚酞溶液的冷水反應(yīng) Ⅳ.鎂帶與2mol·L－1的鹽酸反應(yīng) Ⅴ.鋁條與2mol·L－1的鹽酸反應(yīng) Ⅵ.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至過量 A.浮于水面，熔成一個小球，在水面上無定向 移動，隨之消失，溶液變紅色 B.產(chǎn)生氣體，可在空氣中燃燒，溶液變成淺紅 色 C.反應(yīng)不十分強烈，產(chǎn)生的氣體可以在空氣中 燃燒 D.劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生可燃性氣體 E.生成白色膠狀沉淀，進而沉淀消失 F.生成淡黃色沉淀 請你幫助該同學(xué)整理并完成實驗報告 (1)實驗?zāi)康模篲__________________________________________________。 (2)實驗用品：儀器①______________、②____________、③____________、④試管夾、⑤鑷子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂紙、⑨膠頭滴管等。 藥品：鈉、鎂帶、鋁條、2mol·L－1的鹽酸、新制的氯水、新制的飽和H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。 (3)請你寫出上述的實驗操作與對應(yīng)的現(xiàn)象 Ⅰ________、Ⅱ________、Ⅲ________、Ⅳ________、Ⅴ________、Ⅵ________。(用A～F表示) 寫出實驗操作Ⅱ、Ⅵ的離子反應(yīng)方程式 實驗Ⅱ________________________________________________________________________； 實驗Ⅵ________________________________________________________________________。 (4)實驗結(jié)論：___________________________________________________。 解析　本題通過實驗探究同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。在元素周期表中，從左至右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強，金屬單質(zhì)與H2O(或酸)反應(yīng)，置換H2越來越難，最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性減弱酸性增強；非金屬單質(zhì)與H2化合越來越易，右邊的非金屬單質(zhì)可從化合物中置換出左邊的非金屬單質(zhì)，如Cl2＋H2S===2HCl＋S↓。 答案　(1)探究同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 (2)試管　燒杯　酒精燈 (3)B　F　A　D　C　E　Cl2＋H2S===2HCl＋S↓ Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O (4)金屬性：Na＞Mg＞Al，非金屬性：Cl＞S 　 1.變量探究實驗題的解題策略 解答變量探究類試題關(guān)鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個條件對研究對象的影響規(guī)律。注意：選擇數(shù)據(jù)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。 思路總結(jié) 2．規(guī)律探究實驗題的解題策略 物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探究也是中學(xué)化學(xué)實驗探究的一個重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)(如置換反應(yīng))規(guī)律，物質(zhì)的酸(堿)性強弱規(guī)律，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律等，都是開展有關(guān)規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經(jīng)典情境。 解決有關(guān)規(guī)律探究問題的實驗設(shè)計，其常用方法示例如下： (1)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，一般通過設(shè)計判斷元素金屬性、非金屬性的強弱實驗來完成，如通過讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的速率快慢來判斷金屬單質(zhì)的還原性強弱，推斷元素金屬性強弱，從而找出相應(yīng)的性質(zhì)遞變規(guī)律。 (2)物質(zhì)的酸(堿)性強弱的判斷。 (3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設(shè)計實驗，找出規(guī)律。 1．某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題： (1)上述實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是________。 (4)要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有______________________________(答兩種)。 (5)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計了如下一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。 　實驗 混合溶液　　　 A B C D E F 4mol·L－1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 飽和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①請完成此實驗設(shè)計，其中：V1＝__________________，V6＝__________，V9＝________； ②反應(yīng)一段時間后，實驗A中的金屬呈________色，實驗E中的金屬呈________色； ③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　(2)CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn可形成Cu­Zn原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率 (3)Ag2SO4　(4)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等(答兩種即可)　(5)①30　10　17.5　②灰黑　暗紅?、郛?dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積而使反應(yīng)速率下降 解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸銅后發(fā)生了兩個反應(yīng)：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)由于Zn與反應(yīng)生成的Cu及硫酸銅溶液組成了Cu­Zn原電池，大大加快了生成氫氣的反應(yīng)速率。(3)只要是比鋅的金屬性弱的金屬都可以與鋅組成原電池，都可以加快生成氫氣的反應(yīng)速率，故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4符合題意。(4)要加快生成氫氣的反應(yīng)速率，還可以采取如下措施：升高溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等。(5)因為要研究硫酸銅的量對反應(yīng)速率的影響，故應(yīng)保持硫酸的濃度在各組實驗中相同，則硫酸溶液的體積均取30mL，根據(jù)F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20mL，可以求得V6＝10mL，V7＝20mL，V8＝19.5mL，V9＝17.5mL，V10＝15mL。當(dāng)溶液中沒有銅析出時，故顯示的是鋅的顏色：灰黑色，E中析出較多的銅，則顯示了銅晶體的顏色：暗紅色。由于析出的銅的量較多，會覆蓋在鋅的表面，使得鋅與稀硫酸接觸面積大大減小，故反應(yīng)速率反而減慢。 2．已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鹽。 Ⅰ.甲同學(xué)設(shè)計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)。 方案一：取樣，加入稀鹽酸有氣泡生成，認為亞硫酸鈉溶液沒有變質(zhì)。 方案二：取樣，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，認為亞硫酸鈉溶液完全變質(zhì)。 請你對兩方案作出評價： 方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由是_______________________ ________________________________________________________________________。 方案二：________(填“合理”或“不合理”)，理由是____________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.乙同學(xué)探究Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)，設(shè)計如下實驗測定1.0mol·L－1Na2SO3溶液的實際濃度。 (1)分液漏斗中應(yīng)加入足量的下列哪種試劑？________(填字母) a．濃硝酸　　　　b．65%硫酸　　　　c．濃鹽酸 (2)實驗前后測得C裝置增重3.2g，則Na2SO3溶液實際的物質(zhì)的量濃度為________。 (3)該實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是________。 答案?、?不合理　亞硫酸鈉部分變質(zhì)時滴加鹽酸也會產(chǎn)生氣泡　不合理　亞硫酸鈉也能與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀，亞硫酸鈉未變質(zhì)或部分變質(zhì)時也會產(chǎn)生白色沉淀 Ⅱ.(1)b　(2)0.83mol·L－1 (3)缺少一個驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的裝置(或其他合理答案) 解析?、?加入稀鹽酸有氣泡生成，證明溶液中含有亞硫酸鈉，Na2SO3溶液可能沒有變質(zhì)，也可能部分變質(zhì)。亞硫酸鈉、硫酸鈉都能與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀，故亞硫酸鈉溶液未變質(zhì)、部分變質(zhì)、全部變質(zhì)時的現(xiàn)象相同，都會生成白色沉淀。Ⅱ.制備二氧化硫氣體選用硫酸。C裝置增重3.2g，產(chǎn)生的n(SO2)＝0.05mol，所以n(Na2SO3)＝0.05mol，c(Na2SO3)＝0.05mol/0.06L≈0.83mol·L－1。該實驗裝置中一個明顯的缺陷是缺少一個驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的裝置。 練出高分 1．某合作小組同學(xué)將銅片加入稀硝酸中，發(fā)現(xiàn)開始時反應(yīng)非常慢，一段時間后反應(yīng)速率明顯加快。該小組通過實驗探究其原因。 (1)該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________。 (2)提出合理假設(shè)，該實驗中反應(yīng)速率明顯加快的原因可能是______(填字母)。 A．反應(yīng)放熱導(dǎo)致溫度升高 B．壓強增大 C．生成物的催化作用 D．反應(yīng)物接觸面積增大 (3)初步探究，測定反應(yīng)過程中不同時間溶液的溫度，結(jié)果如表所示： 時間/min 0 5 10 15 20 25 35 50 60 70 80 溫度/℃ 25 26 26 26 26 26 26.5 27 27 27 27 結(jié)合實驗?zāi)康暮捅碇袛?shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是______________________________________。 (4)進一步探究：查閱文獻了解到化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對反應(yīng)有催化作用。請完成以下實驗設(shè)計表并將實驗?zāi)康难a充完整： 實驗編號 銅片質(zhì)量/g 0.1mol·L－1的硝酸體積/mL 硝酸銅晶體/g 亞硝酸鈉晶體/g 實驗?zāi)康? ① 5 20 ② 0.5 ③ 0.5 實驗①和②探究____的影響；實驗①和③探究NO的影響 答案　(1)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)AC　(3)溫度不是導(dǎo)致反應(yīng)速率明顯加快的主要原因 (4) 實驗編號 銅片質(zhì)量/g 0.1mol·L－1的硝酸體積/mL 硝酸銅晶體/g 亞硝酸鈉晶體/g 實驗?zāi)康? ① 0 0 ② 5 20 0 ③ 5 20 0 Cu2＋ 解析　(1)銅與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO氣體。 (2)溫度升高反應(yīng)速率加快，選項A合理；反應(yīng)物都是非氣體，壓強對本反應(yīng)無影響，選項B不合理；生成物可能作催化劑，加快反應(yīng)速率，選項C合理；隨著反應(yīng)的進行，銅片與稀硝酸的接觸面積變小，選項D不合理。 (3)從表中數(shù)據(jù)看，隨著時間的推移，溶液的溫度變化不大，故溫度不是反應(yīng)速率明顯加快的主要原因。 (4)根據(jù)單因子研究規(guī)則，銅片質(zhì)量、硝酸的量都相同，分別加入Cu2＋[用Cu(NO3)2]、NO(用NaNO2)作催化劑，比較反應(yīng)速率。 2．(1)已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。甲同學(xué)通過測定該反應(yīng)發(fā)生時溶液變渾濁的時間，研究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。設(shè)計實驗如下(所取溶液體積均為10mL)： 實驗編號 實驗溫度/℃ c(Na2S2O3) /mol·L－1 c(H2SO4) /mol·L－1 ① 25 0.1 0.1 ② 25 0.2 0.1 ③ 25 0.1 0.2 ④ 50 0.2 0.1 ⑤ 50 0.1 0.1 其他條件不變時，探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，應(yīng)選擇__________(填實驗編號)；探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，應(yīng)選擇__________(填實驗編號)；若同時選擇①②③溶液測定變渾濁的時間，是探究__________對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 (2)已知Na2S2O3溶液與Cl2反應(yīng)時，1molNa2S2O3轉(zhuǎn)移8mol電子，該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。 甲同學(xué)設(shè)計如下實驗流程探究Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)。 (Ⅰ)甲同學(xué)設(shè)計實驗流程的目的是證明Na2S2O3溶液具有堿性和________性。 (Ⅱ)加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的離子方程式是 ________________________________________________________________________。 (Ⅲ)乙同學(xué)認為應(yīng)將上述流程中②③所加試劑順序顛倒，你認為甲、乙兩同學(xué)的設(shè)計更合理的是________(填“甲”或“乙”)，理由是_______________________________________。 答案　(1)①⑤或②④?、佗诨颌佗刍颌堍荨「淖儾煌磻?yīng)物的濃度 (2)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋ (Ⅰ)還原　(Ⅱ)SO＋Ba2＋===BaSO4↓　(Ⅲ)乙　可以排除BaS2O3的干擾 解析　(1)探究溫度對反應(yīng)速率的影響，應(yīng)控制Na2S2O3、H2SO4的濃度相同，所以應(yīng)選擇①⑤或②④組；探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，應(yīng)控制溫度相同，所以應(yīng)選擇①②或①③或④⑤；在①②③中，溫度相同，改變的是不同反應(yīng)物的濃度。 (2)由于S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋，所以Na2S2O具有還原性；由于其溶液pH＝8，則證明S2O水解呈堿性；要證明S2O的還原性，應(yīng)先加BaCl2溶液，再加足量氯水，這樣可以排除BaS2O3的干擾。 3．SO2是一種大氣污染物，某興趣小組欲探究SO2的性質(zhì)及綠色實驗方法，設(shè)計如下方案： (1)B、C、D分別用于檢驗SO2的漂白性、還原性和氧化性。其中C、D分別為碘水和硫化氫的水溶液，則B中所盛試劑為__________，C中反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (2)為了實現(xiàn)綠色實驗的目標，某同學(xué)重新設(shè)計了如上右圖A2的制取裝置來代替A1裝置，與A1裝置相比，A2裝置的優(yōu)點是____________________________________________________ (任寫一點即可)。 (3)E中用氨水吸收尾氣中的SO2，“吸收液”中可能含有OH－、SO、SO、HSO等陰離子。已知亞硫酸氫鹽一般易溶于水，SO2也易溶于水?，F(xiàn)有儀器和試劑為小燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、過濾裝置和濾紙；2mol·L－1鹽酸、2mol·L－1HNO3、1mol·L－1BaCl2溶液、1mol·L－1Ba(OH)2溶液、品紅溶液、蒸餾水。請設(shè)計實驗證明“吸收液”中存在SO和HSO，完成下表的實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論： 實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 步驟1：取適量“吸收液”于小燒杯中，用膠頭滴管取1mol·L－1BaCl2溶液滴入小燒杯中直至過量 若出現(xiàn)白色渾濁，則溶液中存在SO或SO 步驟2：將小燒杯中的濁液過濾、洗滌，再用適量水把附在濾紙上的固體沖入另一小燒杯中；向沖下的固體______________ 步驟3： 答案　(1)品紅溶液　SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋ (2)①不用加熱，安全性能高；②易于控制反應(yīng)進行，反應(yīng)更充分(寫出一點即可) (3) 實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 步驟2：滴入1滴(或少量)品紅，再滴入過量2mol·L－1鹽酸，振蕩 若品紅褪色(或有氣泡)，則“吸收液”中存在SO 步驟3：用試管取適量濾液，向其中(或小燒杯中)滴入過量的1mol·L－1Ba(OH)2溶液[或滴入1滴(或少量)品紅溶液，再滴入2～3滴(或過量)的2 mol·L－1鹽酸]，振蕩 若出現(xiàn)白色沉淀(或品紅溶液褪色或有氣泡)，則“吸收液”中存在HSO 解析　(1)B、C、D分別驗證SO2的漂白性、還原性和氧化性，所以B中試劑應(yīng)為品紅溶液。 (2)A2裝置不需加熱，且容易控制。 4．某同學(xué)欲在實驗室中對Fe3＋與I－的反應(yīng)進行探究，實現(xiàn)Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化。 (1)該同學(xué)最初的實驗操作和現(xiàn)象如下： 編號 操作 現(xiàn)象 Ⅰ 先向2mL0.1mol·L－1FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水 Ⅱ 先向2mL0.1mol·L－1FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再滴加0.1mol·L－1KI溶液 滴加KSCN溶液后，溶液變成血紅色；滴加KI溶液后，血紅色無明顯變化 ①實驗Ⅰ的現(xiàn)象為________________________________________________。 ②FeCl2溶液與新制氯水反應(yīng)的離子方程式為____________________________ ________________________________________________________________________。 (2)該同學(xué)分析了導(dǎo)致實驗Ⅱ現(xiàn)象的可能原因，并對實驗方案進行了改進。改進后的實驗操作和現(xiàn)象如下： 編號 操作 現(xiàn)象 Ⅲ 向2mL0.1mol·L－1KI溶液中滴加1mL 0.1mol·L－1FeCl3溶液，再滴加KSCN溶液 滴加FeCl3溶液后，溶液變成黃色；滴加KSCN溶液后，溶液變成血紅色 根據(jù)實驗Ⅲ，該同學(xué)認為Fe3＋有可能與I－發(fā)生氧化還原反應(yīng)，請結(jié)合實驗現(xiàn)象用簡明的文字說明他得出上述結(jié)論的理由：_____________________________________________。 (3)該同學(xué)認為需要進一步設(shè)計實驗，證明根據(jù)實驗Ⅲ中現(xiàn)象得出的結(jié)論。請補全下表中的實驗方案： 編號 操作 預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論 Ⅳ 向2mL0.1mol·L－1KI溶液中滴加1mL 0.1mol·L－1FeCl3溶液，__________ (4)上述實驗結(jié)果表明，F(xiàn)e3＋有可能與I－發(fā)生氧化還原反應(yīng)。進一步查閱資料知，參加反應(yīng)的Fe3＋與I－的物質(zhì)的量相同。該同學(xué)結(jié)合上述實驗結(jié)論，分析了實驗Ⅲ中加入KSCN后溶液變血紅的原因，認為Fe3＋與I－反應(yīng)的離子方程式應(yīng)寫為_________________________。 答案　(1)①滴加KSCN后溶液無明顯變化，加入氯水后溶液變成血紅色　②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (2)溶液變成黃色，推測生成了I2(其他合理答案均可) (3) 編號 操作 預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論 Ⅳ 再滴加淀粉溶液(或CCl4或鐵氰化鉀溶液) 預(yù)期現(xiàn)象：溶液變藍(或溶液分層，下層溶液為紫色或生成 藍色沉淀) 結(jié)論：Fe3＋能與I－發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成I2和Fe2＋ (其他合理答案也可) (4)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2 解析　(1)Fe2＋和SCN－不反應(yīng)，加入新制氯水發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，F(xiàn)e3＋和SCN－反應(yīng)生成血紅色溶液。 (2)I2溶解在水中，呈黃色(因濃度較小)，所以可推測Fe3＋把I－氧化成I2。 (3)因為Fe3＋把I－氧化成I2，I2遇淀粉變藍，在CCl4中呈紫色，生成的Fe2＋與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍色的鐵氰化亞鐵沉淀。 (4)當(dāng)把Fe3＋和I－等物質(zhì)的量反應(yīng)后，加入KSCN溶液仍變血紅，說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，即2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。 5．硫代硫酸鈉是一種常見的化工原料。將SO2通入按一定比例配成的Na2S和Na2CO3的混合溶液中，便可得到Na2S2O3，其制備反應(yīng)方程式為2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。 (1)在配制混合溶液前先將蒸餾水加熱煮沸一段時間后待用，其目的是_________________。 (2)用該方法獲得的Na2S2O3·H2O晶體中?；煊幸欢康碾s質(zhì)。某興趣小組欲對其中所含雜質(zhì)成分進行探究(不考慮副反應(yīng)和雜質(zhì)所帶的結(jié)晶水)。 【提出假設(shè)】　假設(shè)1：晶體中只含Na2CO3雜質(zhì) 假設(shè)2：晶體中只含Na2S雜質(zhì) 假設(shè)3：________________________________________________________________________。 【查閱資料】　Na2S2O3在中性、堿性溶液中較穩(wěn)定，而在酸性溶液中能迅速反應(yīng)：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。 【判斷與思考】　某同學(xué)取少量制得的晶體溶于足量稀H2SO4，并將產(chǎn)生的氣體通入CuSO4溶液中，未見黑色沉淀，據(jù)此認為假設(shè)2不成立。你認為其結(jié)論是否合理？________(填“合理”或“不合理”)并說明理由：_________________________________________。 【設(shè)計方案進行實驗】　基于假設(shè)1，完成下表實驗方案、現(xiàn)象及結(jié)論(儀器自選)。 限選實驗試劑：3mol·L－1H2SO4、1mol·L－1NaOH、酸性KMnO4溶液、飽和NaHCO3溶液、品紅溶液、澄清石灰水 實驗方案 現(xiàn)象及結(jié)論 (3)已知：2Na2S2O3＋I2===2NaI＋Na2S4O6。為測定所制得晶體的純度，該小組以淀粉作指示劑，用0.010mol·L－1的碘水進行多次取樣滴定，測得Na2S2O3·5H2O的含量約為102%。若所用試劑及操作均無不當(dāng)，產(chǎn)生該結(jié)果最可能的原因是________________________________。 答案　(1)趕走水中的溶解氧(或空氣) (2)晶體中含Na2S和Na2CO3兩種雜質(zhì) 不合理　Na2S2O3與稀H2SO4反應(yīng)生成的SO2和H2S發(fā)生反應(yīng)，可能無H2S逸出 實驗方案 現(xiàn)象及結(jié)論 取適量晶體于燒瓶中，加入足量3mol·L－1H2SO4，塞上帶導(dǎo)氣管的橡皮塞，將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出并依次通過盛有酸性KMnO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水的洗氣瓶 品紅溶液不褪色、澄清石灰水變渾濁，晶體中含Na2CO3雜質(zhì) (其他合理答案均可) (3)晶體中含有雜質(zhì)(如Na2S等)在滴定時參與反應(yīng)或晶體部分失去結(jié)晶水(其他合理答案均可) 解析　晶體的主體Na2S2O3·5H2O與稀H2SO4反應(yīng)生成的SO2對H2S和CO2的檢驗都有干擾，在檢驗時應(yīng)充分考慮；考慮到晶體中含有的雜質(zhì)(Na2S)在滴定時參與反應(yīng)，是解答第(3)小題的關(guān)鍵。