2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義人教版高考化學(xué)大單元六　第十六章　第73講　以物質(zhì)含量或組成測定為主的綜合實驗含答案

2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義人教版高考化學(xué)第73講以物質(zhì)含量或組成測定為主的綜合實驗[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.掌握物質(zhì)含量或組成測定的一般方法。2.掌握定量測定實驗的思維模型。類型一物質(zhì)含量的測定1．重量分析法(1)在重量分析中，一般首先采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ贡粶y組分以單質(zhì)或化合物的形式從試樣中與其他組分分離。(2)重量分析法不需要指示劑，實驗的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷反應(yīng)是否完全，以及反應(yīng)前后固體(或液體)質(zhì)量的變化。(3)重量分析法包括分離和稱量兩個過程。根據(jù)分離的方法不同，重量分析法又可分為沉淀法、揮發(fā)法、萃取法等。(4)計算方法采用重量分析法進(jìn)行定量計算時，可根據(jù)實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式或原子守恒確定相關(guān)物質(zhì)之間的定量關(guān)系，再結(jié)合實驗數(shù)據(jù)列出關(guān)系式，并進(jìn)行相關(guān)計算。2．滴定分析法(1)滴定分析法是將已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴加到待測溶液中(或者將待測溶液滴加到標(biāo)準(zhǔn)溶液中)，直到所加的標(biāo)準(zhǔn)溶液與待測溶液按化學(xué)計量關(guān)系定量反應(yīng)完全為止，然后測量標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和所消耗的體積，計算出待測物質(zhì)的含量。(2)實驗的關(guān)鍵是準(zhǔn)確量取待測溶液，根據(jù)指示劑的顏色變化確定滴定終點。(3)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測溶液間反應(yīng)類型的不同，可將滴定分析法分為四大類：中和滴定、氧化還原滴定、絡(luò)合滴定和沉淀滴定。3．氣體體積法(1)通過測量反應(yīng)生成氣體的體積進(jìn)行定量分析的方法，實驗的關(guān)鍵是準(zhǔn)確測量生成氣體的體積。(2)測氣體體積的方法分為直接測量法和間接測量法直接測量法將氣體通入帶有刻度的容器中，直接讀取氣體的體積。根據(jù)所用測量儀器的不同，直接測量法可分為倒置量筒法和滴定管法兩種間接測量法利用氣體將液體(通常為水)排出，通過測量所排出液體的體積從而得到氣體體積。常用的測量裝置為用導(dǎo)管連接的裝滿液體的廣口瓶和空量筒。排水法收集氣體時，要保證“短進(jìn)長出”1．(2023·湖北，18)學(xué)習(xí)小組探究了銅的氧化過程及銅的氧化物的組成。回答下列問題：(1)銅與濃硝酸反應(yīng)的裝置如下圖，儀器A的名稱為____________，裝置B的作用為________________________________________________________________________。(2)銅與過量H2O2反應(yīng)的探究如下：實驗②中Cu溶解的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________；產(chǎn)生的氣體為__________。比較實驗①和②，從氧化還原角度說明H＋的作用是________。(3)用足量NaOH處理實驗②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X為銅的氧化物，提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱，mgX完全分解為ng黑色氧化物Y，eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)。X的化學(xué)式為________________。(4)取含X粗品0.0500g(雜質(zhì)不參加反應(yīng))與過量的酸性KI完全反應(yīng)后，調(diào)節(jié)溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.1000mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定終點時消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00mL。(已知：2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I(xiàn)2，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))標(biāo)志滴定終點的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，粗品中X的相對含量為________________。答案(1)具支試管防倒吸(2)Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2OO2H＋增強H2O2的氧化能力(3)CuO2(4)溶液藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色96%解析(1)由圖可知，儀器A的名稱為具支試管；銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒吸，則裝置B的作用為防倒吸。(2)根據(jù)實驗②現(xiàn)象，銅片溶解，溶液變藍(lán)，可知在酸性條件下銅和過氧化氫發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銅，離子方程式為Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O；銅離子可以催化過氧化氫分解生成氧氣，則產(chǎn)生的氣體為O2。(3)X為銅的氧化物，設(shè)X的化學(xué)式為CuOx，其在惰性氛圍下分解生成黑色氧化物(CuO)，則：CuOxeq\o(=,\s\up7(△))CuO＋eq\f(x－1,2)O2↑64＋16x80mn則eq\f(64＋16x,m)＝eq\f(80,n)，又eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)，解得x＝2，則X的化學(xué)式為CuO2。(4)滴定結(jié)束時，單質(zhì)碘消耗完，則標(biāo)志滴定終點的現(xiàn)象是溶液藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色；在CuO2中銅為＋2價，氧為－1價，根據(jù)2CuO2＋8I－＋8H＋=2CuI＋3I2＋4H2O，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可以得到關(guān)系式：2CuO2～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，則n(CuO2)＝eq\f(1,3)×0.1000mol·L－1×0.015L＝0.0005mol，粗品中X的相對含量為eq\f(0.0005mol×96g·mol－1,0.0500g)×100%＝96%。2．(2022·河北，14)某研究小組為了更準(zhǔn)確檢測香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量，設(shè)計實驗如下：①三頸燒瓶中加入10.00g香菇樣品和400mL水；錐形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液，并預(yù)加0.30mL0.01000mol·L－1的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，攪拌。②以0.2L·min－1流速通氮氣，再加入過量磷酸，加熱并保持微沸，同時用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至終點時滴定消耗了1.00mL碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。③做空白實驗，消耗了0.10mL碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。④用適量Na2SO3替代香菇樣品，重復(fù)上述步驟，測得SO2的平均回收率為95%。已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2回答下列問題：(1)裝置圖中儀器a、b的名稱分別為___________________、______________。(2)三頸燒瓶適宜的規(guī)格為________(填標(biāo)號)。A．250mLB．500mLC．1000mL(3)解釋加入H3PO4，能夠生成SO2的原因：_________________________________________________________________________________________________________。(4)滴定管在使用前需要__________、洗滌、潤洗；滴定終點時溶液的顏色為__________；滴定反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________。(5)若先加磷酸再通氮氣，會使測定結(jié)果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(6)該樣品中亞硫酸鹽含量為__________mg·kg－1(以SO2計，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案(1)球形冷凝管酸式滴定管(2)C(3)加入H3PO4后，溶液中存在化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O，SO2的溶解度隨著溫度升高而減小，SO2逸出后，促進(jìn)了化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O向右移動(4)檢漏藍(lán)色I(xiàn)2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)(5)偏低(6)80.8解析由題中信息可知，檢測香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量的原理是用過量的磷酸與其中的亞硫酸鹽反應(yīng)生成SO2，用氮氣將SO2排入到錐形瓶中被水吸收，最后用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，測出樣品中亞硫酸鹽含量。(2)三頸燒瓶中加入10.00g香菇樣品和400mL水，向其中加入H3PO4的體積不超過10mL。在加熱時，三頸燒瓶中的液體不能超過其容積的eq\f(2,3)，因此，三頸燒瓶適宜的規(guī)格為1000mL，選C。(3)雖然Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3＜Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2，但是H3PO4為難揮發(fā)性的酸，而H2SO3易分解為SO2和水，SO2的溶解度隨著溫度升高而減小，SO2逸出后，促進(jìn)了化學(xué)平衡H2SO3SO2＋H2O向右移動。(4)滴定管在使用前需要檢漏、洗滌、潤洗；滴定前，溶液中的碘被SO2還原為碘離子，溶液的顏色為無色，滴定終點時，過量的半滴碘標(biāo)準(zhǔn)溶液使淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色且半分鐘之內(nèi)不變色，因此，滴定終點時溶液為藍(lán)色；滴定反應(yīng)的離子方程式為I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。(5)若先加磷酸再通氮氣，則不能將裝置中的空氣及時排出，有部分亞硫酸鹽和SO2被裝置中的氧氣氧化，碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量將減少，因此會使測定結(jié)果偏低。(6)實驗中SO2消耗的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為0.30mL＋1.00mL＝1.30mL，減去空白實驗消耗的0.10mL，則實際消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為1.20mL，根據(jù)反應(yīng)I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)可以計算出n(SO2)＝n(I2)＝1.20mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1＝1.20×10－5mol，由于SO2的平均回收率為95%，則實際生成的n(SO2)＝eq\f(1.20×10－5mol,0.95)≈1.263×10－5mol，則根據(jù)S元素守恒可知，該樣品中亞硫酸鹽含量為eq\f(1.263×10－5mol×64g·mol－1×1000mg·g－1,10.00g×10－3kg·g－1)≈80.8mg·kg－1。類型二物質(zhì)組成的測定確定物質(zhì)組成的注意事項(1)測定實驗中要有消除干擾氣體的意識如用惰性氣體將干擾氣體排出，或用溶液吸收干擾氣體等。(2)測定實驗中要有被測量氣體全部被測量的意識如可采取反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)向裝置中通入惰性氣體以使被測量氣體全部被吸收劑吸收的方法。(3)測定實驗中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識①稱量固體質(zhì)量時，中學(xué)一般用托盤天平，可估讀到0.1g，精確度要求高的實驗中可以用分析天平或電子天平。②測量液體體積時，一般實驗中選用適當(dāng)規(guī)格的量筒，可估讀到0.1mL，準(zhǔn)確度要求高的定量實驗如中和滴定中選用滴定管，可估讀到0.01mL。③氣體除了量取外，還可以稱量。稱氣體的質(zhì)量時一般有兩種方法：一種方法是稱反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值；另一種方法是稱吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。④用pH試紙(測得整數(shù)值)或pH計(精確到0.01)直接測出溶液的pH，經(jīng)過計算可以得到溶液中H＋或OH－的物質(zhì)的量濃度。1.(2023·湖州、衢州、麗水三地市模擬)某研究小組利用轉(zhuǎn)爐銅渣(主要成分是Cu、Cu2O、FeO等)制備膽礬，流程如下：請回答：(1)制備膽礬時，除反應(yīng)釜、量筒、酒精燈、玻璃棒、漏斗外，以下的實驗儀器還必須使用的有________(填字母)。A．燒杯 B．容量瓶C．蒸發(fā)皿 D．移液管(2)步驟Ⅰ中，反應(yīng)溫度在80℃時相同時間內(nèi)銅的浸出率達(dá)到最高，繼續(xù)升溫會導(dǎo)致浸出率下降，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下列有關(guān)說法不正確的是________(填字母)。A．步驟Ⅰ中，溫度升至臨近實驗溫度可關(guān)閉加熱電源，利用反應(yīng)放熱維持體系溫度B．步驟Ⅱ中，過濾前需煮沸10min，主要目的是破壞膠體結(jié)構(gòu)，便于過濾C．步驟Ⅱ中，控制pH在3.5～4，是為了除鐵，并抑制硫酸銅的水解D．步驟Ⅲ后，測定結(jié)晶水時加熱脫水后的坩堝應(yīng)放在實驗臺陶土網(wǎng)上冷卻后再稱量(4)從濾液中分離提純得到膽礬樣品并測定其中結(jié)晶水個數(shù)，可按以下步驟進(jìn)行，請從下列選項中選擇合理的操作，補全如下步驟(填字母)。________→過濾→乙醇洗滌→________→稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1g→________→________→冷卻后稱量得到總質(zhì)量為m3g→重復(fù)上述兩步操作，最終總質(zhì)量恒定為m4ga．加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶b．加熱、蒸發(fā)結(jié)晶c．將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨玠．稱量樣品質(zhì)量為m2ge．將樣品干燥f．稱量樣品和坩堝總質(zhì)量為m2g(5)該樣品中結(jié)晶水的個數(shù)為________[用(4)中字母寫出表達(dá)式]。答案(1)AC(2)在較低溫度時，升溫使反應(yīng)速率加快；溫度過高時，氧氣的溶解度下降，導(dǎo)致銅浸出率降低(3)D(4)aefc(5)eq\f(80m2－m4,9m4－m1)解析(1)制備膽礬涉及過濾操作，過濾時需用到燒杯，還涉及蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶操作，因此還需用到蒸發(fā)皿。(3)步驟Ⅲ后，測定結(jié)晶水時加熱脫水后的坩堝應(yīng)放在干燥器中冷卻后再稱量，故D錯誤。(4)硫酸銅溶液首先進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再過濾得到晶體，晶體用乙醇洗滌干凈后干燥，干燥后的晶體置于已稱量質(zhì)量的坩堝中，再次稱量兩者的質(zhì)量，然后將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?，使晶體完全失去結(jié)晶水后，冷卻后稱量，反復(fù)操作到恒重后計算結(jié)晶水含量。(5)由題意可知晶體中水的質(zhì)量為(m2－m4)g，則水的物質(zhì)的量為eq\f(m2－m4,18)g，硫酸銅的質(zhì)量為(m4－m1)g，硫酸銅的物質(zhì)的量為eq\f(m4－m1,160)mol，該樣品中結(jié)晶水的個數(shù)即可表示為eq\f(80m2－m4,9m4－m1)。2．(2023·山西懷仁模擬)硫酸亞鐵銨晶體[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O][M＝(132x＋152y＋18z)g·mol－1]是常見的補血劑。已知：①硫酸亞鐵銨晶體在空氣中不易被氧化。②FeSO4溶液與(NH4)2SO4反應(yīng)可得到硫酸亞鐵銨。(1)FeSO4溶液的制備。將鐵粉、一定量H2SO4溶液反應(yīng)制得FeSO4溶液，其中加入的鐵粉需過量，除鐵粉不純外，主要原因是________________(用離子方程式表示)。(2)制備x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。向制備得到的FeSO4溶液中加入一定質(zhì)量的(NH4)2SO4固體，在70～80℃條件下溶解后，趁熱倒入50mL乙醇中，析出晶體。乙醇的作用為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)產(chǎn)品化學(xué)式的確定——NHeq\o\al(＋,4)含量的測定Ⅰ.準(zhǔn)確稱取58.80g晶體，加水溶解后，將溶液注入三頸燒瓶中；Ⅱ.準(zhǔn)確量取50.00mL3.030mol·L－1H2SO4溶液于錐形瓶中；Ⅲ.向三頸燒瓶中通入氮氣，加入足量NaOH濃溶液，加熱，蒸氨結(jié)束后取下錐形瓶；Ⅳ.用0.120mol·L－1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中過量的硫酸，滴定終點時消耗25.00mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液。①裝置M的名稱為________。②通入N2的作用為______________________________________________________________________________________________________________________________。③步驟Ⅲ中，反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________________________________________________________________________________。④若步驟Ⅳ中，未用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管，則n(NHeq\o\al(＋,4))將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。步驟Ⅳ中，滴定時還必須選用的儀器是________(填編號)。(4)產(chǎn)品化學(xué)式的確定——SOeq\o\al(2－,4)含量的測定Ⅰ.另準(zhǔn)確稱取58.80g晶體于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的BaCl2溶液；Ⅱ.過濾得到沉淀，洗滌沉淀3～4次；Ⅲ.灼燒沉淀至恒重，稱量，得沉淀質(zhì)量為69.90g。結(jié)合實驗(3)和(4)，通過計算得出硫酸亞鐵銨晶體的化學(xué)式為__________________。答案(1)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(或4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O)(2)乙醇分子的極性弱于水的，加入乙醇，形成乙醇-水的混合溶劑，極性比水的更弱。根據(jù)相似相溶原理，使離子化合物硫酸亞鐵銨在乙醇-水的混合溶劑中的溶解度更小，有利于晶體析出(3)①分液漏斗②將產(chǎn)生的氨氣全部趕至錐形瓶內(nèi)，被H2SO4溶液完全吸收③NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O④偏小③⑥(4)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O解析(1)Fe2＋易被空氣中的氧氣氧化為鐵離子：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，F(xiàn)e粉可以和鐵離子發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，因此過量的鐵粉能防止其被氧化。(3)②反應(yīng)中裝置中會有殘留的氨氣，持續(xù)通入N2可以將產(chǎn)生的氨氣全部趕至錐形瓶內(nèi)，被H2SO4溶液完全吸收。③步驟Ⅲ中，銨根離子和氫氧根離子在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣和水，離子方程式是NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。④若未用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管，則NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度偏低，則滴定中消耗的NaOH的體積偏大，剩余的硫酸的量偏大，則測得的氨氣的含量偏小；步驟Ⅳ中，滴定時還必須選用的儀器是③滴定管夾、⑥堿式滴定管。(4)測定NHeq\o\al(＋,4)含量時，滴定終點時消耗25.00mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以剩余n(H＋)＝0.120mol·L－1×0.025L＝0.003mol，所以n(NHeq\o\al(＋,4))＝3.030mol·L－1×0.05L×2－0.003mol＝0.3mol，則(NH4)2SO4的物質(zhì)的量為0.15mol，測定SOeq\o\al(2－,4)含量時，BaSO4的物質(zhì)的量為0.3mol，F(xiàn)eSO4的物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)質(zhì)量守恒可得，132×0.15g＋152×0.15g＋18×n(H2O)＝58.80g，則n(H2O)＝0.9mol，n[(NH4)2SO4]∶n(FeSO4)∶n(H2O)＝1∶1∶6，故根據(jù)比例可得硫酸亞鐵銨晶體的化學(xué)式為(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。課時精練1．綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.測定綠礬中結(jié)晶水含量為測定綠礬中結(jié)晶水含量，將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設(shè)為裝置A)稱重，記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2g。按如圖連接好裝置進(jìn)行實驗。(1)將下列實驗操作步驟正確排序________→________→________→________→c→e(填字母)；重復(fù)上述操作步驟，直至A恒重，記為m3g。a．點燃酒精燈，加熱b．熄滅酒精燈c．關(guān)閉K1和K2d．打開K1和K2，緩緩?fù)ㄈ隢2e．稱量Af．冷卻至室溫(2)根據(jù)實驗記錄，計算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x＝________(列式表示)。Ⅱ.探究綠礬的熱分解產(chǎn)物該小組用如圖所示裝置進(jìn)行實驗(夾持儀器略)。(3)在實驗過程中，觀察到A中固體變紅棕色，B中的現(xiàn)象：___________________；C中試紙的顏色變化是___________________________________________________。(4)D中有白色沉淀生成，該沉淀的化學(xué)式為_________________________________。有同學(xué)認(rèn)為還應(yīng)該增加一個實驗，取D中沉淀，加入一定量的鹽酸以確定其組成，從而確定FeSO4·xH2O的分解產(chǎn)物，你認(rèn)為是否必要？________(填“是”或“否”)，請說明你的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.測定綠礬熱分解時的溫度與剩余固體質(zhì)量關(guān)系(5)將8.34gFeSO4·7H2O樣品隔絕空氣加熱脫水，其熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。已知M(FeSO4·7H2O)＝278g·mol－1，在100℃時，M的化學(xué)式為________________________________________________________________________。答案(1)dabf(2)eq\f(76m2－m3,9m3－m1)(3)固體由白色變?yōu)樗{(lán)色由藍(lán)色變?yōu)榧t色(4)BaSO4、BaSO3否鐵元素的化合價升高，則必有硫元素的化合價降低，根據(jù)原子守恒和得失電子守恒可知，只有一部分硫元素的化合價降低，則進(jìn)入D中的氣體為SO3和SO2(5)FeSO4·4H2O解析(1)測定晶體中結(jié)晶水含量時，需先排盡裝置內(nèi)的空氣，再加熱，依據(jù)固體顏色改變確定結(jié)晶水全部失去后，停止加熱、冷卻稱量，則實驗操作步驟正確排序為d→a→b→f→c→e。(2)根據(jù)實驗記錄，綠礬晶體的質(zhì)量為(m2－m1)g，結(jié)晶水的質(zhì)量為(m2－m3)g，硫酸亞鐵的質(zhì)量為(m3－m1)g，則綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x＝eq\f(76m2－m3,9m3－m1)。(3)在實驗過程中，無水硫酸銅吸收水，生成硫酸銅晶體，觀察到B中的現(xiàn)象：固體由白色變?yōu)樗{(lán)色；SO3、SO2都是酸性氣體，則C中試紙的顏色變化是由藍(lán)色變?yōu)榧t色。(4)SO3、SO2都能與Ba(OH)2溶液反應(yīng)，則D中有白色沉淀生成，該沉淀的化學(xué)式為BaSO4、BaSO3。(5)n(FeSO4·7H2O)＝eq\f(8.34g,278g·mol－1)＝0.03mol，m(FeSO4)＝0.03mol×152g·mol－1＝4.56g，則在100℃時，F(xiàn)eSO4·7H2O只失去部分結(jié)晶水，此時M的摩爾質(zhì)量為eq\f(6.72g,0.03mol)＝224g·mol－1，設(shè)化學(xué)式為FeSO4·xH2O，則152＋18x＝224，x＝4，M的化學(xué)式為FeSO4·4H2O。2．檢驗甲醛含量的方法有很多，其中銀-Ferrozine法靈敏度較高。測定原理為甲醛把氧化銀還原成Ag，產(chǎn)生的Ag與Fe3＋定量反應(yīng)生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋與菲洛嗪(Ferrozine)形成有色配合物，通過測定吸光度計算出甲醛的含量。某學(xué)習(xí)小組類比此原理設(shè)計如下裝置測定新裝修居室內(nèi)空氣中甲醛的含量(夾持裝置略去)。已知：甲醛和銀氨溶液反應(yīng)生成單質(zhì)銀和CO2，氮化鎂與水反應(yīng)放出NH3，毛細(xì)管內(nèi)徑不超過1mm。請回答下列問題：(1)A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________________________________________________________，用飽和食鹽水代替水制備NH3的原因是______________________________________________________________________________________________________________。(2)B中裝有AgNO3溶液，儀器B的名稱為__________。(3)銀氨溶液的制備。關(guān)閉K1、K2，打開K3，打開__________________________，使飽和食鹽水慢慢滴入圓底燒瓶中，當(dāng)觀察到B中__________________________，停止通NH3。(4)室內(nèi)空氣中甲醛含量的測定。①用熱水浴加熱B，打開K1，將滑動隔板慢慢由最右端抽到最左端，吸入1L室內(nèi)空氣，關(guān)閉K1；后續(xù)操作是______________________________________________________________________________________________________________________________；再重復(fù)上述操作3次。毛細(xì)管的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。②向上述B中充分反應(yīng)后的溶液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH＝1，再加入足量Fe2(SO4)3溶液，充分反應(yīng)后立即加入菲洛嗪，F(xiàn)e2＋與菲洛嗪形成有色物質(zhì)，在562nm處測定吸光度，測得生成1.12mgFe2＋，空氣中甲醛的含量為__________mg·L－1。答案(1)Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑飽和食鹽水可減緩生成氨氣的速率(2)三頸燒瓶(3)分液漏斗的活塞與旋塞沉淀恰好完全溶解時(4)①打開K2，緩慢推動可滑動隔板，將氣體全部推出，再關(guān)閉K2減小氣體的通入速率，使空氣中的甲醛氣體被完全吸收②0.0375解析在儀器A中Mg3N2與H2O反應(yīng)產(chǎn)生Mg(OH)2和NH3，NH3通入AgNO3溶液中首先產(chǎn)生AgOH白色沉淀，當(dāng)氨氣過量時，反應(yīng)產(chǎn)生[Ag(NH3)2]OH，然后向溶液中通入甲醛，水浴加熱，發(fā)生銀鏡反應(yīng)產(chǎn)生單質(zhì)Ag和CO2氣體，產(chǎn)生的Ag與加入的Fe3＋定量反應(yīng)生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋與菲洛嗪形成有色物質(zhì)，在562nm處測定吸光度，測得生成1.12mgFe2＋，據(jù)此結(jié)合反應(yīng)過程中電子守恒，可計算室內(nèi)空氣中甲醛的含量。(4)②甲醛和銀氨溶液加熱反應(yīng)生成銀，銀具有還原性，被Fe3＋氧化，結(jié)合甲醛被氧化為CO2，[Ag(NH3)2]OH被還原為銀，甲醛中碳元素化合價由0價升高為＋4價，銀由＋1價降低為0價，生成的銀又被鐵離子氧化，鐵離子被還原為亞鐵離子，生成亞鐵離子1.12mg，則n(Fe)＝eq\f(1.12×10－3g,56g·mol－1)＝2×10－5mol，設(shè)消耗甲醛的物質(zhì)的量為x，則4x＝2×10－5mol，x＝5×10－6mol，因?qū)嶒炦M(jìn)行了4次操作，所以測得1L空氣中甲醛的含量為1.25×10－6mol，空氣中甲醛的含量為eq\f(1.25×10－6mol×30g·mol－1×103mg·g－1,1L)＝0.0375mg·L－1。3．堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)2]可用作電子材料、磁性材料的添加劑，受熱時可分解生成三種氧化物。為了確定其組成，某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計了如圖所示裝置進(jìn)行實驗。(1)請完成下列實驗步驟：①稱取3.65g樣品置于硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，分別稱量乙、丙裝置的質(zhì)量；②按如圖所示裝置組裝好儀器，并檢查裝置氣密性；③加熱甲裝置中硬質(zhì)玻璃管，當(dāng)乙裝置中________(填實驗現(xiàn)象)，停止加熱；④打開活塞K，緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘后，稱量乙、丙裝置的質(zhì)量；⑤計算。(2)步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘的目的是___________________________________________________________________________________________________________。(3)某同學(xué)認(rèn)為上述實驗裝置中存在一個明顯缺陷，為解決這一問題，可選用下列裝置中的______(填字母)連接在________(填裝置連接位置)。(4)若按正確裝置進(jìn)行實驗，測得如下數(shù)據(jù)：乙裝置的質(zhì)量/g丙裝置的質(zhì)量/g加熱前80.0062.00加熱后80.3662.88則該堿式碳酸鈷的化學(xué)式為________________________________________________。(5)有人認(rèn)為用如圖所示裝置進(jìn)行兩次實驗也可以確定堿式碳酸鈷的組成。實驗Ⅰ：稱取一定質(zhì)量的樣品置于Y形管a處，加入一定體積一定物質(zhì)的量濃度的足量稀硫酸于Y形管b處，量氣管中盛放飽和碳酸氫鈉溶液，而不用蒸餾水，其原因是________________________，然后通過______________________(填操作)，引發(fā)反應(yīng)，測定產(chǎn)生的CO2的體積(假設(shè)實驗條件是在室溫下)。實驗Ⅱ：將實驗Ⅰ中反應(yīng)后的液體和足量的鋅粒分別放置在另一個Y形管的a、b中，量氣管中盛裝蒸餾水，此時引發(fā)反應(yīng)的方式與實驗Ⅰ________(填“相同”“不同”或“可相同也可不同”)，然后測定產(chǎn)生H2的體積(假設(shè)實驗條件是在室溫下)。兩次實驗結(jié)束時，讀數(shù)前，先________，再調(diào)節(jié)量氣管兩側(cè)液面持平，然后平視讀數(shù)；下列實驗操作有可能會使y的值偏大的是________(填字母)。A．實驗Ⅰ讀數(shù)時量氣管左側(cè)液面高于右側(cè)液面B．實驗Ⅱ?qū)嶒灲Y(jié)束時，迅速調(diào)整兩側(cè)液面持平，立即讀數(shù)C．實驗Ⅱ引發(fā)反應(yīng)時將稀硫酸向鋅粒傾斜答案(1)不再有氣泡產(chǎn)生時(2)將甲裝置中產(chǎn)生的CO2和水蒸氣全部趕入乙、丙裝置中(3)D活塞K前(或甲裝置前)(4)Co3(OH)4(CO3)2(5)飽和碳酸氫鈉溶液會降低CO2的溶解度將b向a傾斜，使稀硫酸流入a中不同恢復(fù)至室溫C解析(4)n(H2O)＝eq\f(0.36g,18g·mol－1)＝0.02mol，n(CO2)＝eq\f(0.88g,44g·mol－1)＝0.02mol，由C元素守恒知，該樣品物質(zhì)的量為0.01mol，H元素物質(zhì)的量為0.04mol，則y為4，Co元素質(zhì)量為3.65g－0.04mol×17g·mol－1－0.02mol×60g·mol－1＝1.77g，Co的物質(zhì)的量為0.03mol，故堿式碳酸鈷的化學(xué)式為Co3(OH)4(CO3)2。(5)實驗Ⅰ中應(yīng)該讓樣品完全反應(yīng)，所以引發(fā)反應(yīng)時應(yīng)該將稀硫酸向樣品中傾斜；而實驗Ⅱ中應(yīng)該讓稀硫酸完全反應(yīng)，所以引發(fā)反應(yīng)時應(yīng)該將鋅粒向稀硫酸中傾斜。4．(2020·天津，15)為測定CuSO4溶液的濃度，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計了兩個方案?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.甲方案實驗原理：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2實驗步驟：(1)判斷SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全的操作為_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)步驟②判斷沉淀是否洗凈所選用的試劑為______________________。(3)步驟③灼燒時盛裝樣品的儀器名稱為______________________。(4)固體質(zhì)量為wg，則c(CuSO4)＝_________________________________________mol·L－1。(5)若步驟①從燒杯中轉(zhuǎn)移沉淀時未洗滌燒杯，則測得c(CuSO4)__________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。Ⅱ.乙方案實驗原理：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋CuZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑實驗步驟：①按圖安裝裝置(夾持儀器略去)②……③在儀器A、B、C、D、E中加入圖示的試劑④調(diào)整D、E中兩液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，讀數(shù)并記錄⑤將CuSO4溶液滴入A中攪拌，反應(yīng)完成后，再滴加稀硫酸至體系不再有氣體產(chǎn)生⑥待體系恢復(fù)到室溫，移動E管，保持D、E中兩液面相平，讀數(shù)并記錄⑦處理數(shù)據(jù)(6)步驟②為____________________。(7)步驟⑥需保證體系恢復(fù)到室溫的原因是_______________________(填序號)。a．反應(yīng)熱受溫度影響b．氣體密度受溫度影響c．反應(yīng)速率受溫度影響(8)Zn粉質(zhì)量為ag，若測得H2體積為bmL，已知實驗條件下ρ(H2)＝dg·L－1，則c(CuSO4)＝__________________________________________________mol·L－1(列出計算表達(dá)式)。(9)若步驟⑥E管液面高于D管，未調(diào)液面即讀數(shù)，則測得c(CuSO4)__________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(10)是否能用同樣的裝置和方法測定MgSO4溶液的濃度：__________(填“是”或“否”)。答案(1)向上層清液中(或取上層清液少許于試管中)繼續(xù)滴加BaCl2溶液，無白色沉淀生成，則SOeq\o\al(2－,4)已沉淀完全(2)AgNO3溶液(3)坩堝(4)eq\f(40w,233)(5)偏低(6)檢查裝置氣密性(7)b(8)eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25.00×10－3)(9)偏高(10)否解析(2)BaSO4沉淀表面附著的離子是Cu2＋、Ba2＋和Cl－，可向洗滌液中加入AgNO3溶液，若沒有沉淀生成，則證明BaSO4沉淀已洗凈。(3)步驟③灼燒的是BaSO4固體，灼燒固體選擇的儀器是坩堝。(4)BaSO4的質(zhì)量為wg，BaSO4的物質(zhì)的量為eq\f(w,233)mol，由化學(xué)方程式：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2可知，CuSO4的物質(zhì)的量等于BaSO4的物質(zhì)的量，所以CuSO4溶液的濃度為c(CuSO4)＝eq\f(\f(w,233)mol,0.025L)＝eq\f(40w,233)mol·L－1。(5)若步驟①中，轉(zhuǎn)移沉淀時未洗滌燒杯，會造成BaSO4沉淀的質(zhì)量減少，所以使測得的c(CuSO4)偏低。(7)步驟⑥中保證體系恢復(fù)到室溫的原因是氣體密度受溫度影響較大，溫度過高或過低都會造成氣體密度的改變。(8)Zn粉的物質(zhì)的量為eq\f(a,65)mol，反應(yīng)產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為eq\f(dg·L－1×b×10－3L,2g·mol－1)＝eq\f(bd×10－3,2)mol，由Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑知，與H2SO4反應(yīng)的Zn的物質(zhì)的量等于產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量，為eq\f(bd×10－3,2)mol，與CuSO4反應(yīng)消耗的Zn的物質(zhì)的量為(eq\f(a,65)－eq\f(bd×10－3,2))mol，由化學(xué)方程式Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu可知，與CuSO4反應(yīng)消耗的Zn的物質(zhì)的量等于CuSO4的物質(zhì)的量，所以c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25.00×10－3)mol·L－1。(9)若步驟⑥E管液面高于D管，則D管內(nèi)氣體壓強高于外界大氣壓，造成氣體體積b的數(shù)值偏小，由c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25.00×10－3)mol·L－1可知，c(CuSO4)會偏高。(10)因為Zn和MgSO4溶液不反應(yīng)，所以不能用同樣的裝置和方法測定MgSO4溶液的濃度。第74講以性質(zhì)為主的探究類綜合實驗[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.能根據(jù)不同情景、不同類型實驗特點評價或設(shè)計解決問題的簡單方案。2.建立解答探究類綜合實驗的思維模型。類型一物質(zhì)性質(zhì)的探究1．物質(zhì)性質(zhì)探究類實驗的類型(1)根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)設(shè)計實驗方案(2)根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(或官能團)設(shè)計實驗方案2．物質(zhì)性質(zhì)探究類實驗的常見操作及原因操作目的或原因沉淀水洗除去××(可溶于水)雜質(zhì)沉淀用乙醇洗滌a.減小固體的溶解度；b.除去固體表面吸附的雜質(zhì)；c.乙醇揮發(fā)帶走水分，使固體快速干燥冷凝回流防止××蒸氣逸出脫離反應(yīng)體系；提高××物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率控制溶液pH防止××離子水解；防止××離子沉淀；確?！痢岭x子沉淀完全；防止××溶解等“趁熱過濾”后，有時先向濾液中加入少量水，加熱至沸騰，然后再“冷卻結(jié)晶”稀釋溶液，防止降溫過程中雜質(zhì)析出，提高產(chǎn)品的純度加過量A試劑使B物質(zhì)反應(yīng)完全(或提高B物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率等)溫度不高于××℃溫度過高××物質(zhì)分解(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等)或××物質(zhì)揮發(fā)(如濃硝酸、濃鹽酸)或××物質(zhì)氧化(如Na2SO3等)或促進(jìn)××物質(zhì)水解(如AlCl3等)減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))減小壓強，使液體沸點降低，防止××物質(zhì)受熱分解(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等)蒸發(fā)、反應(yīng)時的氣體氛圍抑制××離子的水解(如加熱蒸發(fā)AlCl3溶液時需在HCl氣流中進(jìn)行，加熱MgCl2·6H2O制MgCl2時需在HCl氣流中進(jìn)行等)配制某溶液前先煮沸水除去溶解在水中的氧氣，防止××物質(zhì)被氧化反應(yīng)容器中用玻璃管和大氣相通指示容器中壓強大小，避免反應(yīng)容器中壓強過大1．(2021·福建，12)NaNO2溶液和NH4Cl溶液可發(fā)生反應(yīng)：NaNO2＋NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))N2↑＋NaCl＋2H2O。為探究反應(yīng)速率與c(NaNO2)的關(guān)系，利用如圖裝置(夾持儀器略去)進(jìn)行實驗。實驗步驟：往A中加入一定體積(V)的2.0mol·L－1NaNO2溶液、2.0mol·L－1NH4Cl溶液和水，充分?jǐn)嚢?。控制體系溫度，通過分液漏斗往A中加入1.0mol·L－1醋酸，當(dāng)導(dǎo)管口氣泡均勻穩(wěn)定冒出時，開始用排水法收集氣體，用秒表測量收集1.0molN2所需的時間，重復(fù)多次取平均值(t)。回答下列問題：(1)儀器A的名稱為________。(2)檢驗裝置氣密性的方法：關(guān)閉止水夾K，_________________________________________________________________________________________________________。(3)若需控制體系的溫度為36℃，采取的合理加熱方式為__________________。(4)每組實驗過程中，反應(yīng)物濃度變化很小，忽略其對反應(yīng)速率測定的影響。實驗數(shù)據(jù)如表所示。實驗編號V/mLt/sNaNO2溶液NH4Cl溶液醋酸水14.0V14.08.03342V24.04.0V315038.04.04.04.083412.04.04.00.038①V1＝________，V3＝________。②該反應(yīng)的速率方程為v＝k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H＋)，k為反應(yīng)速率常數(shù)。利用實驗數(shù)據(jù)計算得m＝________(填整數(shù))。③醋酸的作用是_________________________________________________________。(5)如果用同濃度的鹽酸代替醋酸進(jìn)行實驗1，NaNO2與鹽酸反應(yīng)生成HNO2，HNO2分解產(chǎn)生等物質(zhì)的量的兩種氣體，反應(yīng)結(jié)束后，A中紅棕色氣體逐漸變淺，裝置中還能觀察到的現(xiàn)象有____________________。HNO2分解的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________。答案(1)錐形瓶(2)通過分液漏斗往A中加水，一段時間后水難以滴入，則氣密性良好(3)水浴加熱(4)①4.06.0②2③作催化劑，加快反應(yīng)速率(5)量筒中收集到無色氣體，導(dǎo)管里上升一段水柱2HNO2=NO↑＋NO2↑＋H2O解析(4)①為探究反應(yīng)速率與c(NaNO2)的關(guān)系，NH4Cl濃度不變，根據(jù)數(shù)據(jù)3和4可知溶液總體積為20.0mL，故V1為4.0；根據(jù)變量單一可知V2為6.0，V3為6.0。②濃度增大化學(xué)反應(yīng)速率加快，根據(jù)實驗1和實驗3數(shù)據(jù)分析，實驗3的c(NaNO2)是實驗1的2倍，實驗1和實驗3所用的時間比eq\f(334,83)≈4，根據(jù)分析可知速率和NaNO2濃度的平方成正比，故m＝2。(5)HNO2分解產(chǎn)生等物質(zhì)的量的兩種氣體，根據(jù)氧化還原反應(yīng)可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HNO2=NO↑＋NO2↑＋H2O，反應(yīng)結(jié)束后量筒收集到NO，因為NO2溶于水生成NO，A中紅棕色氣體逐漸變淺，錐形瓶內(nèi)壓強降低，導(dǎo)管里上升一段水柱。2．(2023·江西上饒統(tǒng)考一模)碘化亞銅(CuI)是重要的有機催化劑。某學(xué)習(xí)小組用如圖裝置制備CuI，并設(shè)計實驗探究其性質(zhì)。已知：碘化亞銅(CuI)是白色固體，難溶于水，易與KI形成K[CuI2]，實驗裝置如圖1所示。(1)儀器D的名稱是____________。(2)實驗完畢后，用圖2所示裝置分離CuI的突出優(yōu)點是_______________________。(3)某同學(xué)向裝置C的燒杯中傾倒NaOH溶液時，不慎將少量溶液濺到皮膚上，處理的方法是________________________________________________________________________。(4)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________________________________________________________________________________________________________。(5)小組同學(xué)設(shè)計下表方案對CuI的性質(zhì)進(jìn)行探究：實驗實驗操作及現(xiàn)象Ⅰ取少量CuI放入試管中，加入KI溶液，白色固體溶解得到無色溶液；加水，又生成白色沉淀Ⅱ取少量CuI放入試管中，加入NaOH溶液，振蕩，產(chǎn)生磚紅色沉淀。過濾，向所得上層清液中滴加淀粉溶液，無明顯變化；將磚紅色沉淀溶于稀硫酸，產(chǎn)生紅色固體和藍(lán)色溶液①在實驗Ⅰ中“加水，又生成白色沉淀”的原理是___________________________________________________________________________________________________。②根據(jù)實驗Ⅱ，CuI與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________________________________________________________________________。(6)測定CuI樣品純度。取agCuI樣品與適量NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾；在濾液中加入足量的酸化的雙氧水，滴幾滴淀粉溶液，用bmol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液的體積為VmL[已知：滴定反應(yīng)為I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,6)(無色)＋2I－]。該樣品純度為________(用含a、b、V的代數(shù)式表示)。如果其他操作均正確，僅滴定前盛標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后沒有用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，測得結(jié)果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。答案(1)恒壓滴液漏斗(2)過濾速率快(3)立即用大量水沖洗，再涂上稀硼酸溶液(4)2Cu2＋＋SO2＋2I－＋2H2O=2CuI↓＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(5)①無色溶液中存在平衡：I－＋CuI[CuI2]－，加水，平衡向逆反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化成更多的CuI，因其難溶于水而析出②2CuI＋2NaOH=Cu2O＋2NaI＋H2O(6)eq\f(191bV,10a)%偏高解析(2)圖2裝置有抽氣泵，可以降低布氏漏斗下部的氣體壓強，布氏漏斗上部氣體壓強為大氣壓強，由于上部壓強大于下部壓強，混合物質(zhì)中的液體在重力及上下氣體壓強作用下可以迅速過濾，分離得到CuI固體，即該裝置的優(yōu)點是過濾速率快。(4)在裝置B中SO2、CuSO4、KI發(fā)生氧化還原反應(yīng)制取CuI，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒，結(jié)合物質(zhì)的拆分原則，可知該反應(yīng)的離子方程式為2Cu2＋＋SO2＋2I－＋2H2O=2CuI↓＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。(6)agCuI樣品與適量NaOH溶液充分反應(yīng)：2CuI＋2NaOH=Cu2O＋2NaI＋H2O，過濾后，向濾液中加入足量的酸化的雙氧水，發(fā)生反應(yīng)：2I－＋H2O2＋2H＋=I2＋2H2O，再以淀粉溶液為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定，發(fā)生反應(yīng)：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,6)(無色)＋2I－，當(dāng)恰好反應(yīng)完全時，溶液藍(lán)色褪去。根據(jù)反應(yīng)方程式可得關(guān)系式：2CuI～2NaI～I(xiàn)2～2Na2S2O3，n(CuI)＝n(Na2S2O3)＝bV×10－3mol，則樣品中CuI的純度為eq\f(bV×10－3mol×191g·mol－1,ag)×100%＝eq\f(191bV,10a)%。如果其他操作均正確，僅滴定前盛標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，會因標(biāo)準(zhǔn)溶液被稀釋而使其濃度變小，CuI反應(yīng)產(chǎn)生的NaI溶液消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏大，最終使測得的結(jié)果偏高。類型二反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)機理的探究1．解答產(chǎn)物確定題的思路分析由性質(zhì)確定反應(yīng)產(chǎn)物是解此類題目的根本思路，而題目中所涉及的物質(zhì)，一般分為兩類。第一類常見的熟悉物質(zhì)要注意物質(zhì)的特殊性質(zhì)，比如顏色、狀態(tài)、氣味、溶解性等物理性質(zhì)，或能與哪些物質(zhì)反應(yīng)生成特殊的沉淀、氣體等化學(xué)性質(zhì)第二類能類比遷移的陌生物質(zhì)雖然平時接觸不多，但其某種組成成分、結(jié)構(gòu)成分(如離子、原子團、官能團等)必然學(xué)過，則可以考慮與其結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)的性質(zhì)，進(jìn)而推斷其具體組成2.文字表述題的各種答題規(guī)范(1)沉淀洗滌是否完全的檢驗答題模板取少許最后一次洗滌液，滴入少量……溶液(試劑)，若……(現(xiàn)象)，表示已經(jīng)洗滌完全。解答此類題目要注意四個得分點：取樣＋試劑＋現(xiàn)象＋結(jié)論。取樣要取“少許最后一次”洗滌液試劑選擇合理的試劑現(xiàn)象須有明顯的現(xiàn)象描述結(jié)論根據(jù)現(xiàn)象得出結(jié)論(2)實驗操作的原因、目的、作用的答題要點答題要素明確實驗?zāi)康模鹤鍪裁疵鞔_操作目的：為什么這樣做明確結(jié)論：這樣做會有什么結(jié)果？理由是什么得分點及關(guān)鍵詞操作：怎么“做”，為什么這樣“做”作用：須有明確的結(jié)論、判斷、理由(3)實驗現(xiàn)象的準(zhǔn)確、全面描述答題要素現(xiàn)象描述要全面：看到的、聽到的、觸摸到的、聞到的現(xiàn)象描述要準(zhǔn)確：如A試管中……B處有……按“現(xiàn)象＋結(jié)論”格式描述，忌現(xiàn)象結(jié)論不分、由理論推現(xiàn)象、指出具體生成物的名稱得分點及關(guān)鍵詞溶液中：顏色由……變成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液變渾濁，生成(產(chǎn)生)……沉淀，溶液發(fā)生倒吸，產(chǎn)生大量氣泡(或有氣體從溶液中逸出)，有液體溢出等固體：表面產(chǎn)生大量氣泡，逐漸溶解，體積逐漸變小，顏色由……變成……等氣體：生成……色(味)氣體，氣體由……色變成……色，先變……后……(加深、變淺、褪色)等(4)試劑的作用的答題模板答題要素試劑的作用是什么？要達(dá)到的目的是什么得分點及關(guān)鍵詞作用類：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要準(zhǔn)確作用—目的類：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要準(zhǔn)確全面1．(2023·北京，19)資料顯示，I2可以將Cu氧化為Cu2＋。某小組同學(xué)設(shè)計實驗探究Cu被I2氧化的產(chǎn)物及銅元素的價態(tài)。已知：I2易溶于KI溶液，發(fā)生反應(yīng)I2＋I(xiàn)－Ieq\o\al(－,3)(紅棕色)；I2和Ieq\o\al(－,3)氧化性幾乎相同。(1)將等體積的KI溶液加入到mmol銅粉和nmolI2(n>m)的固體混合物中，振蕩。實驗記錄如下：c(KI)實驗現(xiàn)象實驗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，溶液仍為淡紅色實驗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，溶液仍為紅棕色實驗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：實驗Ⅰ________(填“>”“<”或“＝”)實驗Ⅱ。②實驗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)行以下實驗探究：步驟a.取實驗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↓＋I(xiàn)2，[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：_________________________________________。③結(jié)合實驗Ⅲ，推測實驗Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實驗Ⅰ中銅被氧化的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。分別取實驗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，______________(填實驗現(xiàn)象)，觀察到少量紅色的銅。分析銅未完全反應(yīng)的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)上述實驗結(jié)果，I2僅將Cu氧化為＋1價。在隔絕空氣的條件下進(jìn)行電化學(xué)實驗，證實了I2能將Cu氧化為Cu2＋。裝置如圖所示，a、b分別是___________________________。(3)運用氧化還原反應(yīng)規(guī)律，分析在上述實驗中Cu被I2氧化的產(chǎn)物中價態(tài)不同的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①<②ⅰ.除去Ieq\o\al(－,3)，防止干擾后續(xù)實驗ⅱ.[CuI2]－＋2NH3·H2O=[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－、4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O=4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O③2Cu＋I(xiàn)2=2CuI(或2Cu＋KI3=2CuI＋KI)白色沉淀逐漸溶解，溶液變?yōu)闊o色銅與碘的反應(yīng)為可逆反應(yīng)(或Ieq\o\al(－,3)濃度小未能氧化全部的Cu)(2)銅、含nmolI2的4mol·L－1的KI溶液(3)在實驗Ⅰ、實驗Ⅱ、實驗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，發(fā)生反應(yīng)2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I(xiàn)2和2Cu2＋＋6I－=2[CuI2]－＋I(xiàn)2解析(1)①I2在水中溶解度很小，銅主要被Ieq\o\al(－,3)氧化，初始階段，實驗Ⅱ中I－的濃度比實驗Ⅰ中I－的濃度更大，生成Ieq\o\al(－,3)的速率更快，則實驗Ⅱ中Cu被氧化的速率更快。②ⅰ.加入CCl4，I2＋I(xiàn)－Ieq\o\al(－,3)平衡逆向移動，可以除去Ieq\o\al(－,3)，防止干擾后續(xù)實驗。ⅱ.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)合實驗Ⅲ，推測實驗Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實驗Ⅰ中銅被氧化的化學(xué)方程式是2Cu＋I(xiàn)2=2CuI或2Cu＋KI3=2CuI＋KI；加入濃KI溶液，發(fā)生反應(yīng)CuI＋I(xiàn)－=[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)要驗證I2能將Cu氧化為Cu2＋，需設(shè)計原電池負(fù)極材料a為Cu，b為含nmolI2的4mol·L－1的KI溶液。2．某化學(xué)小組實驗探究SO2與AgNO3溶液的反應(yīng)。實驗一：用如圖裝置制備SO2，并將足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反應(yīng)，得到無色溶液A和白色沉淀B(省略夾持、加熱儀器)。(1)制備的SO2中會混有少量的SO3，原因可能為______________________________________________________________________________________________________。為了排除SO3的干擾，試劑a可以為________(填字母)。a．濃硫酸b．飽和Na2SO3溶液c．飽和NaHS溶液d．飽和NaHSO3溶液實驗二：驗證白色沉淀B的成分。分析：沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或兩者混合物。滴加氨水可釋出其陰離子，便于后續(xù)檢驗。相關(guān)反應(yīng)為①Ag2SO3＋4NH3·H2O=2[Ag(NH3)2]＋＋SOeq\o\al(2－,3)＋4H2O；②Ag2SO4＋4NH3·H2O=2[Ag(NH3)2]＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O。流程如下：(2)欲檢驗溶液C中加入的Ba(NO3)2是否已經(jīng)過量，請簡述實驗方法：__________________________________________________________________________________。(3)沉淀D中主要含BaSO3，理由是________________________________________________________________________________________________________________。向濾液E中加入H2O2溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象是__________________________________________________________________________________________________________，可進(jìn)一步證實B中含Ag2SO3。實驗三：探究SOeq\o\al(2－,4)的產(chǎn)生途徑。猜想1：實驗一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，隨沉淀B進(jìn)入D。猜想2：實驗二中，SOeq\o\al(2－,3)被氧化為SOeq\o\al(2－,4)進(jìn)入D。(4)取少量溶液A，滴加過量鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀。靜置后，取上層清液再滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀，可判斷猜想1不合理。理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)不同反應(yīng)的速率也有所不同。將實驗一所得混合物放置一段時間，也會有SOeq\o\al(2－,4)生成，同時生成單質(zhì)Ag。請從化學(xué)反應(yīng)速率的角度分析原因：________________________________________________________________________________________________。(6)實驗探究可知，SOeq\o\al(2－,3)在________(填“酸性”“中性”或“堿性”)溶液中更易被氧化為SOeq\o\al(2－,4)。答案(1)濃硫酸或硫酸銅受熱分解產(chǎn)生SO3ad(2)往上層清液中繼續(xù)滴加Ba(NO3)2溶液，若無沉淀產(chǎn)生，表明Ba(NO3)2已過量，否則未過量(3)BaSO3易溶于鹽酸，而BaSO4不溶于鹽酸，加入過量稀鹽酸后，只有少量沉淀剩余，則表明大部分沉淀為BaSO3有白色沉淀生成(4)Ag2SO4溶解度大于BaSO4，沒有BaSO4時，必定沒有Ag2SO4(5)SO2與AgNO3溶液反應(yīng)生成Ag2SO3和H＋，同時生成少量Ag2SO4，既能發(fā)生沉淀反應(yīng)，又能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但沉淀反應(yīng)的速率比氧化還原反應(yīng)快(6)堿性解析(1)制備的SO2中會混有少量的SO3，燒瓶內(nèi)沒有SO2催化氧化的催化劑，則不是SO2氧化生成，原因可能為濃硫酸或硫酸銅受熱分解產(chǎn)生SO3。為了排除SO3的干擾，試劑a可以為濃硫酸或飽和NaHSO3溶液，故選ad。(2)欲檢驗溶液C中加入的Ba(NO3)2是否已經(jīng)過量，可檢驗溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)。(3)濾液E中含有亞硫酸，加入H2O2溶液后，被氧化為硫酸，與Ba2＋反應(yīng)生成BaSO4白色沉淀。(4)取少量溶液A，滴加過量鹽酸，產(chǎn)生AgCl白色沉淀。靜置后，取上層清液再滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)BaSO4白色沉淀，則表明溶液中不含有SOeq\o\al(2－,4)，可判斷猜想1不合理。(5)將實驗一所得混合物放置一段時間，也會有SOeq\o\al(2－,4)生成，同時生成單質(zhì)Ag，則起初未生成Ag2SO4，從而表明生成Ag2SO4的反應(yīng)速率慢。(6)實驗探究可知，酸性溶液中一段時間后才生成SOeq\o\al(2－,4)，而堿性溶液中，SOeq\o\al(2－,3)中混有SOeq\o\al(2－,4)，從而表明SOeq\o\al(2－,3)在堿性溶液中更易被氧化為SOeq\o\al(2－,4)。反應(yīng)機理類探究性實驗解題流程課時精練1．(2020·全國卷Ⅰ，27)為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進(jìn)行實驗?；卮鹣铝袉栴}：(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)。(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＋4.07HCOeq\o\al(－,3)4.61Na＋5.19NOeq\o\al(－,3)7.40Ca2＋6.59Cl－7.91K＋7.62SOeq\o\al(2－,4)8.27(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍?，鹽橋中的陽離子進(jìn)入________電極溶液中。(4)電池反應(yīng)一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1。石墨電極上未見Fe析出?？芍?，石墨電極溶液中c(Fe2＋)＝____________________________。(5)根據(jù)(3)、(4)實驗結(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，驗證了Fe2＋氧化性小于________，還原性小于________。(6)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應(yīng)完成的方法是_______________________________________________________________________________________。答案(1)燒杯、量筒、托盤天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol·L－1(5)Fe3＋＋e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋Fe3＋Fe(6)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)完成解析(2)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)，兩燒杯溶液中含有Fe2＋、Fe3＋和SOeq\o\al(2－,4)，Ca2＋與SOeq\o\al(2－,4)生成微溶于水的CaSO4，F(xiàn)e2＋、Fe3＋均與HCOeq\o\al(－,3)反應(yīng)，酸性條件下NOeq\o\al(－,3)與Fe2＋發(fā)生反應(yīng)，故鹽橋中不能含有Ca2＋、HCOeq\o\al(－,3)和NOeq\o\al(－,3)。K＋和Cl－的電遷移率(u∞)相差較小，故鹽橋中應(yīng)選擇KCl作為電解質(zhì)。(4)假設(shè)兩個燒杯中溶液體積均為VL，鐵電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，一段時間后，鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1，則電路中通過的電子為0.02mol·L－1×VL×2＝0.04Vmol。石墨電極上未見Fe析出，則石墨電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－=Fe2＋，據(jù)得失電子守恒可知，石墨電極生成的Fe2＋為0.04Vmol，故石墨電極溶液中c(Fe2＋)＝eq\f(0.05mol·L－1×VL＋0.04Vmol,VL)＝0.09mol·L－1。(6)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＋。2．(2023·廣州模擬)某小組從電極反應(yīng)的角度研究物質(zhì)氧化性和還原性的變化規(guī)律。(1)實驗室以MnO2和濃鹽酸為原料制取氯氣的化學(xué)方程式為MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是________。將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，氧化反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，還原反應(yīng)為________________________________________________。(2)當(dāng)氯氣不再逸出時，固液混合物A中仍存在MnO2和鹽酸。小組同學(xué)分析認(rèn)為隨著反應(yīng)的進(jìn)行，MnO2的氧化性和Cl－的還原性均減弱，為此進(jìn)行探究。實驗任務(wù)探究離子濃度對MnO2氧化性的影響提出猜想猜想a：隨c(H＋)減小，MnO2的氧化性減弱。猜想b：隨c(Mn2＋)增大，MnO2的氧化性減弱。查閱資料電極電勢(φ)是表征氧化劑的氧化性(或還原劑的還原性)強弱的物理量。電極電勢越大，氧化劑的氧化性越強；電極電勢越小，還原劑的還原性越強。驗證猜想用0.10mol·L－1H2SO4溶液、0.10mol·L－1MnSO4溶液和蒸餾水配制混合液(溶液總體積相同)，將MnO2電極置于混合液中測定其電極電勢φ，進(jìn)行表中實驗1～3，數(shù)據(jù)記錄如表。實驗序號V(H2SO4)/mLV(MnSO4)/mLV(H2O)/mL電極電勢/V120200φ12mn10φ23201010φ3①根據(jù)實驗1和2的結(jié)果，猜想a成立。補充數(shù)據(jù)：m＝________，n＝________。②根據(jù)實驗1和3的結(jié)果，猜想b成立。判斷依據(jù)是________(用電極電勢關(guān)系表示)。探究結(jié)果固液混合物A中仍存在MnO2和鹽酸的原因是隨著反應(yīng)進(jìn)行，溶液中c(H＋)減小、c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性減弱。③根據(jù)上述探究結(jié)果，小組同學(xué)作出如下推斷：隨c(Cl－)增大，Cl－還原性增強。實驗驗證在固液混合物A中加入____________(填化學(xué)式)固體，加熱。證明推斷正確的實驗現(xiàn)象是_______________________________________________________________。答案(1)Cl2MnO2＋2e－＋4H＋=2H2O＋Mn2＋(2)①1020②φ1<φ3③NaCl又產(chǎn)生黃綠色氣體解析(2)①分析表格數(shù)據(jù)，實驗1為對比實驗，而實驗3改變了MnSO4溶液的體積，實驗1和實驗3組合研究Mn2＋濃度對電極電勢的影響。那么實驗2和實驗1組合可以研究H＋濃度的影響，所以改變H2SO4溶液的體積而不改變MnSO4溶液的體積，同時保證總體積為40mL，則m＝10、n＝20。②隨著Mn2＋濃度增大MnO2氧化性減弱，電極電勢降低，即φ1<φ3。③已知溶液中c(H＋)減小、c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性減弱，保證單一變量，只改變Cl－的量，可加入NaCl固體，若加熱又產(chǎn)生黃綠色氣體，說明Cl－的濃度增大其還原性增強。3．(2023·天津河?xùn)|區(qū)一模)某小組同學(xué)設(shè)計