高中化學(xué)人教版高考大單元六　第十五章　第75講　以反應(yīng)原理、物質(zhì)性質(zhì)探究為主的綜合實(shí)驗(yàn)

化學(xué)

大一輪復(fù)習(xí)第十五章第75講以反應(yīng)原理、物質(zhì)性質(zhì)探究為主的綜合實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)目標(biāo)1.能運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響化學(xué)變化的因素，學(xué)會(huì)運(yùn)用變量控制的方法研究化學(xué)反應(yīng)。2.能根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際需要提出綜合性的探究課題，根據(jù)假設(shè)提出多種探究方案，評(píng)價(jià)和優(yōu)化方案，能用數(shù)據(jù)、圖表、符號(hào)等處理實(shí)驗(yàn)信息。類型一物質(zhì)性質(zhì)的探究類型二原理探究課時(shí)精練內(nèi)容索引類型一物質(zhì)性質(zhì)的探究物質(zhì)性質(zhì)探究類實(shí)驗(yàn)的類型(1)根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(2)根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(或官能團(tuán))設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案1.(2024·湖北，18)學(xué)習(xí)小組為探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相關(guān)性質(zhì)，室溫下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)Ⅰ~Ⅳ。實(shí)驗(yàn)Ⅰ實(shí)驗(yàn)Ⅱ?qū)嶒?yàn)Ⅲ

無明顯變化溶液變?yōu)榧t色，伴有氣泡產(chǎn)生溶液變?yōu)槟G色，并持續(xù)產(chǎn)生能使帶火星木條復(fù)燃的氣體提升關(guān)鍵能力

bc

不能吸收產(chǎn)生的H+，維持pH，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行

2[Co(CO3)3]3-+6H2O+4CO2↑2H2O2

2H2O+O2↑

(4)實(shí)驗(yàn)Ⅳ中，A到B溶液變?yōu)樗{(lán)色，并產(chǎn)生氣體；B到C溶液變?yōu)榉奂t色，并產(chǎn)生氣體。從A到C所產(chǎn)生的氣體的分子式分別為

、

。

實(shí)驗(yàn)Ⅳ：CO2O2

2.為驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。回答下列問題：(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L-1FeSO4溶液，需要的儀器有藥匙、玻璃棒、

(從下列圖中選擇，寫出名稱)。

燒杯、量筒、托盤天平(2)電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且電遷移率(u∞)應(yīng)盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，鹽橋中應(yīng)選擇

作為電解質(zhì)。

陽離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)陰離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.074.61Na+5.197.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.628.27KCl

(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍}橋中的陽離子進(jìn)入

電極溶液中。

(4)電池反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨電極上未見Fe析出?？芍姌O溶液中c(Fe2+)=

。石墨0.09mol·L-1

(5)根據(jù)(3)、(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知石墨電極的電極反應(yīng)式為

，鐵電極的電極反應(yīng)式為

。因此，驗(yàn)證了Fe2+氧化性小于

，還原性小于

。

Fe3++e-===Fe2+Fe-2e-===Fe2+

Fe3+Fe(6)實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時(shí)間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗(yàn)活化反應(yīng)完成的方法是_____________________________________________________

。

取活化后溶液少許于試管中，加入KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，說明活化反應(yīng)完成鐵電極表面發(fā)生活化反應(yīng)：Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4，活化反應(yīng)完成后，溶液中不含F(xiàn)e3+。返回類型二原理探究化學(xué)反應(yīng)原理探究實(shí)驗(yàn)的類型(1)對(duì)未知產(chǎn)物的探究通過化學(xué)反應(yīng)原理猜測(cè)可能生成哪些物質(zhì)，對(duì)這些物質(zhì)逐一進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)定其含量。(2)對(duì)某一原理或規(guī)律及影響因素的探究在對(duì)未知的反應(yīng)機(jī)理或規(guī)律的研究中，如果有多個(gè)影響因素(如濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑、顆粒物規(guī)格等)，通常采用變量控制法。人為控制其他因素完全相同，只有探究的因素不同，通過研究每個(gè)因素變化時(shí)的反應(yīng)機(jī)理或規(guī)律，才能得出正確的反應(yīng)機(jī)理或規(guī)律與多個(gè)影響因素之間的關(guān)系。1.某小組為探究Mg與NH4Cl溶液的反應(yīng)機(jī)理，常溫下進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中所取鎂粉質(zhì)量均為0.5g，分別加入選取的實(shí)驗(yàn)試劑中，資料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl-對(duì)該反應(yīng)幾乎無影響。提升關(guān)鍵能力實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象15mL蒸餾水反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生(經(jīng)檢驗(yàn)為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體(1)經(jīng)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2中刺激性氣味氣體為NH3，檢驗(yàn)方法是_______________

。

用排水法收集一小試管產(chǎn)生的氣體，經(jīng)檢驗(yàn)小試管中氣體為H2。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象15mL蒸餾水反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生(經(jīng)檢驗(yàn)為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體蕊試紙放在試管口，試紙變藍(lán)將濕潤的紅色石(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-。為研究固體成分，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將生成的灰白色固體洗滌數(shù)次，至洗滌液中滴加AgNO3溶液后無明顯渾濁。將洗滌后的固體溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀。推測(cè)沉淀中含有

，灰白色固體可能是

(填化學(xué)式)。

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象15mL蒸餾水反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生(經(jīng)檢驗(yàn)為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體Cl-Mg(OH)Cl將洗滌后的固體溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀，說明灰白色沉淀含有Cl-，結(jié)合已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-和化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0，可推測(cè)灰白色固體可能是Mg(OH)Cl。(3)甲同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)2比實(shí)驗(yàn)1反應(yīng)劇烈的原因是NH4Cl溶液中c(H+)大，與Mg反應(yīng)快。用化學(xué)用語解釋NH4Cl溶液顯酸性的原因是______________

。

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象15mL蒸餾水反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生(經(jīng)檢驗(yàn)為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體NH3·H2O+H+

(4)乙同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)3證明甲同學(xué)的說法不合理。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置3

①X是

。

5mL1.0mol·L-1CH3COONH4溶液

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置3

②由實(shí)驗(yàn)3獲取的證據(jù)為

。

兩試管反應(yīng)劇烈程度相當(dāng)乙同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)3來證明甲同學(xué)的說法是不合理的，故由實(shí)驗(yàn)3獲取的證據(jù)為兩試管反應(yīng)劇烈程度相當(dāng)。(5)為進(jìn)一步探究實(shí)驗(yàn)2反應(yīng)劇烈的原因，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象45mLNH4Cl乙醇溶液有無色無味氣體產(chǎn)生(經(jīng)檢驗(yàn)為H2)

取5mL無水乙醇，加入0.5g鎂粉無明顯變化

(6)由以上實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是__________________________________

。

NH4Cl水解產(chǎn)生的H+對(duì)反應(yīng)影響小，

實(shí)驗(yàn)記錄如下：

c(KI)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)Ⅰ0.01mol·L-1極少量I2溶解，溶液為淡紅色；充分反應(yīng)后，紅色的銅粉轉(zhuǎn)化為白色沉淀，溶液仍為淡紅色實(shí)驗(yàn)Ⅱ0.1mol·L-1部分I2溶解，溶液為紅棕色；充分反應(yīng)后，紅色的銅粉轉(zhuǎn)化為白色沉淀，溶液仍為紅棕色實(shí)驗(yàn)Ⅲ4mol·L-1I2完全溶解，溶液為深紅棕色；充分反應(yīng)后，紅色的銅粉完全溶解，溶液為深紅棕色①初始階段，Cu被氧化的反應(yīng)速率：實(shí)驗(yàn)Ⅰ

(填“>”“<”或“=”)實(shí)驗(yàn)Ⅱ。

<

②實(shí)驗(yàn)Ⅲ所得溶液中，被氧化的銅元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2+(藍(lán)色)或[CuI2]-(無色)，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究：步驟a.取實(shí)驗(yàn)Ⅲ的深紅棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。步驟b.取分液后的無色水溶液，滴入濃氨水。溶液顏色變淺藍(lán)色，并逐漸變深。ⅰ.步驟a的目的是

。

ⅱ.查閱資料，2Cu2++4I-===2CuI↓+I2，[Cu(NH3)2]+(無色)容易被空氣氧化。用離子方程式解釋步驟b的溶液中發(fā)生的變化：_________________________________________________________________________________

。

[CuI2]-+2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]++2H2O+2I-、4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O加入濃氨水后[CuI2]-轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)2]+，無色的[Cu(NH3)2]+被氧化為藍(lán)色的[Cu(NH3)4]2+。③結(jié)合實(shí)驗(yàn)Ⅲ，推測(cè)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實(shí)驗(yàn)Ⅰ中銅被氧化的化學(xué)方程式是

。

分別取實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ充分反應(yīng)后的固體，洗滌后得到白色沉淀，加入濃KI溶液，

(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)，觀察到少量紅色的銅。分析銅未完全反應(yīng)的原因是__________________________________

。

2Cu+I2===2CuI(或2Cu+KI3===2CuI+KI)白色沉淀逐漸溶解，溶液變?yōu)闊o色

小未能氧化全部的Cu)結(jié)合實(shí)驗(yàn)Ⅲ，推測(cè)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實(shí)驗(yàn)Ⅰ中銅被氧化的化學(xué)方程式是2Cu+I2===2CuI或2Cu+KI3===2CuI+KI；加入濃KI溶液，發(fā)生反應(yīng)CuI+I-===[CuI2]-，則可以觀察到的現(xiàn)象是白色沉淀逐漸溶解，溶液變?yōu)闊o色。(2)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，I2僅將Cu氧化為+1價(jià)。在隔絕空氣的條件下進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了I2能將Cu氧化為Cu2+。裝置如圖所示，a、b分別是

。

銅、含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液要驗(yàn)證I2能將Cu氧化為Cu2+，需設(shè)計(jì)原電池負(fù)極材料a為Cu，b為含n

mol

I2的4

mol·L-1的KI溶液。(3)運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律，分析在上述實(shí)驗(yàn)中Cu被I2氧化的產(chǎn)物中價(jià)態(tài)不同的原因：__________________________________________________________________________________________________________________

。

在實(shí)驗(yàn)Ⅰ、實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅲ中Cu+可以進(jìn)一步與I-結(jié)合生成CuI沉淀或[CuI2]-，Cu+濃度減小使得Cu2+氧化性增強(qiáng)，發(fā)生反應(yīng)2Cu2++4I-===2CuI↓+I2和2Cu2++6I-===2[CuI2]-+I2返回KESHIJINGLIAN課時(shí)精練答案12341.(1)將實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的0.1mol·L-1CoCl2溶液替換為0.2mol·L-1NaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電壓表指針偏轉(zhuǎn)幅度與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同(2)4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3

(3)c(Co3+)答案12342.

答案12343.(1)分液漏斗、球形冷凝管(2)pH計(jì)(或酸度計(jì))

(3)Fe3+氧化了Cu(4)向上層清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍(lán)色沉淀HNO3

ⅰ

(5)a.催化向“實(shí)驗(yàn)

Ⅱ”體系中加入適量FeSO4(其他亞鐵鹽亦可)固體，振蕩，溶液出現(xiàn)藍(lán)色b.反應(yīng)③的速率大于反應(yīng)①答案12344.(1)五氧化二磷(或無水氯化鈣)(2)FeCl3·6H2O+6SOCl2

FeCl3+6SO2↑+12HCl↑(3)SO2還原了FeCl3

(4)抑制FeCl3水解(5)1

FeCl3溶液中含鹽酸，鹽酸與鐵粉反應(yīng)放出熱量1.探究Co(Ⅱ)的還原性實(shí)驗(yàn)Ⅰ：粉紅色的CoCl2溶液或CoSO4溶液在空氣中久置，無明顯變化。實(shí)驗(yàn)Ⅱ：向0.1mol·L-1CoCl2溶液中滴入2滴酸性KMnO4溶液，無明顯變化。1234答案實(shí)驗(yàn)Ⅲ：按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到電壓表指針偏轉(zhuǎn)。(1)甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅲ得出結(jié)論：Co2+可以被酸性KMnO4溶液氧化。乙同學(xué)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)Ⅳ，__________________________________________________________________________________________________(補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象)，否定了該觀點(diǎn)。將實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的0.1mol·L-1CoCl2溶液替換為0.2mol·L-1NaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電壓表指針偏轉(zhuǎn)幅度與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同1234答案(2)探究堿性條件下Co(Ⅱ)的還原性，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。ⅱ中反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)31234答案(3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律解釋還原性：Co(OH)2>Co2+。Co2+-e-===Co3+，在堿性條件，OH-與Co2+、Co3+反應(yīng)，使c(Co2+)和c(Co3+)均降低，但

降低的程度更大，還原劑的還原性增強(qiáng)[已知：Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15，Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44]。

c(Co3+)1234答案在CoCl2中，不僅Co2+具有還原性，Cl-也具有還原性。若要否定Co2+可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化的結(jié)論，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證題圖裝置中負(fù)極不是Co2+放電被氧化，故可將實(shí)驗(yàn)Ⅲ中0.1

mol·L-1

CoCl2溶液替換為0.2

mol·L-1

NaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電壓表指針偏轉(zhuǎn)幅度與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同，說明負(fù)極是Cl-放電，而非Co2+。2.(2024·天門模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)微溶于NaOH溶液，在堿性溶液中較穩(wěn)定，溶液呈紫色，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2。某化學(xué)興趣小組利用如圖所示裝置(夾持裝置略)制取Na2FeO4并探究有關(guān)性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：1234答案(1)裝置A的作用是

。

制備Cl21234答案(2)檢查裝置B氣密性的方法：關(guān)閉K1、K2，________________________

，則裝置氣密性良好。(3)盛放氯酸鉀的儀器名稱為

，裝置B中試劑的作用為_______

。

向裝置B中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變圓底燒瓶降低Cl2的溶解度，除去Cl2中的HCl1234答案裝置B中試劑為飽和氯化鈉溶液，其作用是降低Cl2的溶解度，除去Cl2中的HCl。1234答案(4)裝置C中產(chǎn)生Na2FeO4的離子方程式為____________________________

。

2Fe(OH)3+10OH-+3Cl2===

1234答案(5)充分反應(yīng)后，將裝置C中所得混合物經(jīng)凈化處理后得到產(chǎn)品Na2FeO4，進(jìn)行如下性質(zhì)探究：①凈水作用：取適量樣品溶于蒸餾水后，用一束光照射出現(xiàn)丁達(dá)爾效應(yīng)，用離子方程式解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因：____________________________

。

1234答案

1234答案

3.實(shí)驗(yàn)小組探究Cu和Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)原理。(1)配制溶液用Fe(NO3)3·9H2O標(biāo)準(zhǔn)試劑配制100mL0.500mol·L-1Fe(NO3)3溶液，下列儀器中無需使用的有

(填名稱)。

1234答案分液漏斗、球形冷凝管1234答案題中用固體配制100

mL溶液用到的儀器有托盤天平、藥匙、量筒、燒杯、玻璃棒、100

mL容量瓶、膠頭滴管，所以用不到的儀器是分液漏斗、球形冷凝管。

1234答案pH計(jì)(或酸度計(jì))

Fe3+氧化了Cu1234答案

(4)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)Ⅰ：向0.500mol·L-1Fe(NO3)3溶液中加入過量銅粉并充分振蕩，溶液變成深棕色，無氣泡產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)證明了反應(yīng)中有Fe2+生成，實(shí)驗(yàn)方案為

。實(shí)驗(yàn)Ⅱ：向pH=1.10的

溶液中加入過量銅粉并充分振蕩，無明顯現(xiàn)象。綜合“實(shí)驗(yàn)Ⅰ”和“實(shí)驗(yàn)Ⅱ”可知，假設(shè)

成立。

1234答案向上層清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍(lán)色沉淀HNO3ⅰ

1234答案催化向“實(shí)驗(yàn)Ⅱ”體系中加入適量FeSO4(其他亞鐵鹽亦可)固體，振蕩，溶液出現(xiàn)藍(lán)色1234答案由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)①可由反應(yīng)②③④得到，F(xiàn)e2+先參與反應(yīng)，然后又反應(yīng)生成，F(xiàn)e2+起催化作用，能加快反應(yīng)速率。b.“實(shí)驗(yàn)Ⅰ”反應(yīng)中無論Cu過量多少，始終都能檢測(cè)到Fe3+的存在，原因是

。

1234答案反應(yīng)③的速率大于反應(yīng)①4.氯化鐵常用于生物和礦物分析，可作為診斷試劑。某小組制備無水FeCl3并探究其性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)(一)制備無水FeCl3。1234答案資料顯示：亞硫酰氯