第十章　第6講　物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理綜合實驗探究-2025年高中化學(xué)高考備考

第十章化學(xué)實驗基礎(chǔ)第6講物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理綜合實驗探究課標(biāo)要求核心考點五年考情核心素養(yǎng)對接1.能預(yù)測物質(zhì)的某些性質(zhì)，并進行實驗驗證；能根據(jù)物質(zhì)的特征反應(yīng)和干擾因素選取適當(dāng)?shù)臋z驗試劑。2.能觀察并如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進行分析和推理，得出合理的結(jié)論。能說明假設(shè)、證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系，用恰當(dāng)形式表達(dá)和展示實驗成果物質(zhì)性質(zhì)實驗探究2021湖北，T18；2020全國Ⅰ，T27；2020全國Ⅲ，T261.變化觀念與平衡思想：能運用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響化學(xué)變化的因素，學(xué)會運用變量控制的方法研究化學(xué)反應(yīng)。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能理解、描述和表示化學(xué)中常見的認(rèn)知模型，指出模型表示的具體含義，并運用理論模型解釋或推測物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能根據(jù)文獻和實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，評價和優(yōu)化方案，能用數(shù)據(jù)、圖表、符號等處理實驗信息化學(xué)反應(yīng)原理實驗探究2023湖北，T18；2023北京，T19；2022廣東，T17；2021北京，T16；2021廣東，T17；2021福建，T12；2019北京，T28命題分析預(yù)測1.近年來高考中有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理的綜合探究類實驗題不斷增多，考查考生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，難度較大，對考生的能力要求較高。2.預(yù)計在2025年高考中有可能還會出現(xiàn)有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理的綜合探究類實驗題，該類試題可能是化學(xué)實驗題的命題新方向考點1物質(zhì)性質(zhì)實驗探究1.研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法和程序（1）研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法：觀察法、實驗法、分類法、比較法等。（2）研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序：2.物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計思路（1）驗證物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計對物質(zhì)具備的性質(zhì)去求證，關(guān)鍵是設(shè)計出簡潔的實驗方案，要求操作簡單、現(xiàn)象明顯、安全可行。（2）探索物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點或從所屬類型的典型代表物去推測該物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)，而后據(jù)此分別設(shè)計出合理的實驗方案，去探索它可能具有的性質(zhì)。注意（1）實驗方案要可行。要盡量避免使用高壓和特殊催化劑等實驗室難以達(dá)到的條件，實驗方案要簡單易行。（2）實驗順序要科學(xué)。要對各個實驗步驟進行統(tǒng)一的規(guī)劃和安排，保證實驗準(zhǔn)確高效，同時要減少副反應(yīng)的發(fā)生和避免實驗步驟間的相互干擾。（3）實驗現(xiàn)象要直觀。如“證明CH3COOH是弱電解質(zhì)”的實驗，可配制一定濃度的CH3COONa溶液，用pH試紙測溶液的pH，通過測定的結(jié)果（常溫下，pH＞7）得出結(jié)論，操作簡便且現(xiàn)象明顯。（4）實驗結(jié)論要可靠。要反復(fù)推敲實驗步驟，多方驗證實驗結(jié)果，做到實驗結(jié)論準(zhǔn)確可靠。命題點物質(zhì)性質(zhì)實驗探究[驗證物質(zhì)性質(zhì)][全國Ⅰ高考]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行實驗。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、燒杯、量筒、托盤天平（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KCl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＋4.07HCO4.61Na＋5.19NO7.40Ca2＋6.59Cl－7.91K＋7.62SO8.27（3）電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍}橋中的陽離子進入石墨電極溶液中。（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姌O溶液中c（Fe2＋）＝0.09mol·L－1。（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Fe3＋＋e－Fe2＋，鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋。因此，驗證了Fe2＋氧化性小于Fe3＋、還原性小于Fe（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)完成的方法是取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出現(xiàn)紅色。解析（1）利用固體配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時需要用托盤天平稱量固體，用燒杯溶解固體，用量筒量取蒸餾水。（2）根據(jù)鹽橋中陰、陽離子不能參與反應(yīng)，及Fe3＋＋3HCO3－Fe（OH）3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SO42－CaSO4↓，可排除HCO3－、Ca2＋，再根據(jù)FeSO4溶液顯酸性，而NO3－在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO3－。最后根據(jù)陰、陽離子的電遷移率應(yīng)盡可能地接近，知選擇KCl作鹽橋中電解質(zhì)較合適。（3）電子由負(fù)極流向正極，結(jié)合電子由鐵電極流向石墨電極，可知鐵電極為負(fù)極，石墨電極為正極。鹽橋中的陽離子流向正極（石墨電極）溶液中。（4）由題意知負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－Fe2＋，正極反應(yīng)為Fe3＋＋e－Fe2＋，則鐵電極溶液中c（Fe2＋）增加0.02mol·L－1時，石墨電極溶液中c（Fe2＋）增加0.04mol·L－1，故此時石墨電極溶液中c（Fe2＋）＝0.09mol·L－1。（5）石墨電極的電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－Fe2＋，鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋，故驗證了氧化性Fe3＋＞Fe2＋，還原性Fe＞Fe命題拓展[變式拓展]實驗室用FeSO4·7H2O固體和蒸餾水配制FeSO4溶液時，需要加入少量Fe粉和稀硫酸（填物質(zhì)名稱）?？键c2化學(xué)反應(yīng)原理實驗探究命題點化學(xué)反應(yīng)原理實驗探究1.[2023湖北]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的名稱為具支試管，裝置B的作用為安全瓶（防倒吸）。（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Cu＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋2H2O；產(chǎn)生的氣體為O2。比較實驗①和②，從氧化還原角度說明H＋的作用是增強H2O（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，nm＝56。X的化學(xué)式為CuO2（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↓＋I2，I2＋2S2O32－2I－＋S4O62－）標(biāo)志滴定終點的現(xiàn)象是滴入最后半滴Na2S2O解析（1）儀器A的名稱為具支試管；Cu與濃HNO3反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣直接用NaOH溶液吸收會引發(fā)溶液倒吸，裝置B起到安全瓶的作用，防止倒吸。（2）Cu在稀H2SO4作用下，被H2O2氧化生成Cu2＋和H2O，溶液變藍(lán)。Cu2＋作用下，H2O2會被催化分解生成O2。在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中H2O2能氧化Cu，說明H＋使得H2O2的氧化性增強。（3）X為銅的氧化物，設(shè)X的化學(xué)式為CuOx，其在惰性氛圍下加熱分解生成黑色氧化物Y（CuO），則：CuOx△CuO＋x64＋16x80mn則64+16xm＝80n，又nm＝56，解得x＝2，則X的化學(xué)式為CuO2。（4）CuO2在酸性條件下生成Cu2＋，Cu2＋與KI反應(yīng)生成I2，I2遇淀粉變藍(lán)，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定I2，當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液時，溶液的藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)時，表明I2已完全反應(yīng)，達(dá)到滴定終點。CuO2中Cu為＋2價、O為－1價，結(jié)合已知反應(yīng)可知，CuO2在酸性條件下與KI發(fā)生反應(yīng)2CuO2＋8I－＋8H＋2CuI↓＋3I2＋4H2O，則2CuO2～3I2～6Na2S2O3，則樣品中m（CuO2）＝0.1000×15.00×10－36×2×96g＝2.[控制變量法][2022廣東]食醋是烹飪美食的調(diào)味品，有效成分主要為醋酸（用HAc表示）。HAc的應(yīng)用與其電離平衡密切相關(guān)。25℃時，HAc的Ka＝1.75×10－5＝10－4.76。（1）配制250mL0.1mol·L－1的HAc溶液，需5mol·L－1HAc溶液的體積為5.0mL。（2）下列關(guān)于250mL容量瓶的操作，正確的是C。（3）某小組研究25℃下HAc電離平衡的影響因素。提出假設(shè)稀釋HAc溶液或改變Ac－濃度，HAc電離平衡會發(fā)生移動。設(shè)計方案并完成實驗用濃度均為0.1mol·L－1的HAc和NaAc溶液，按下表配制總體積相同的系列溶液；測定pH，記錄數(shù)據(jù)。序號V（HAc）/mLV（NaAc）/mLV（H2O）/mLn（NaAc）∶n（HAc）pHⅠ40.00//02.86Ⅱ4.00/36.0003.36…Ⅶ4.00ab3∶44.53Ⅷ4.004.0032.001∶14.65①根據(jù)表中信息，補充數(shù)據(jù)：a＝3.00，b＝33.00。②由實驗Ⅰ和Ⅱ可知，稀釋HAc溶液，電離平衡正（填“正”或“逆”）向移動；結(jié)合表中數(shù)據(jù)，給出判斷理由：實驗Ⅱ中的HAc的濃度為實驗Ⅰ的110，稀釋10倍后，假設(shè)電離平衡不移動，理論pH為3.86，實際pH為3.36，說明稀釋HAc溶液時，促進了HAc的電離③由實驗Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac－濃度，HAc電離平衡逆向移動。實驗結(jié)論假設(shè)成立。（4）小組分析上表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：隨著n（NaAc）n（HAc）查閱資料獲悉：一定條件下，按n（NaAc）n（HAc）＝1配制的溶液中，c（H＋）的值等于HAc的Ka。對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，實驗Ⅷ中pH＝（i）移取20.00mLHAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定至終點，消耗體積為22.08mL，則該HAc溶液的濃度為0.1104mol·L－1。畫出上述過程的滴定曲線示意圖并標(biāo)注滴定終點。（ii）用上述HAc溶液和0.1000mol·L－1NaOH溶液，配制等物質(zhì)的量的HAc與NaAc混合溶液，測定pH，結(jié)果與資料數(shù)據(jù)相符。（5）小組進一步提出：如果只有濃度均約為0.1mol·L－1的HAc和NaOH溶液，如何準(zhǔn)確測定HAc的Ka？小組同學(xué)設(shè)計方案并進行實驗。請完成下表中Ⅱ的內(nèi)容。Ⅰ移取20.00mLHAc溶液，用NaOH溶液滴定至終點，消耗NaOH溶液V1mLⅡ移取20.00mLHAc溶液，向其中加入V12mLNaOH溶液，測得溶液的pH實驗總結(jié)得到的結(jié)果與資料數(shù)據(jù)相符，方案可行。（6）根據(jù)Ka可以判斷弱酸的酸性強弱。寫出一種無機弱酸及其用途HClO、殺菌消毒（其他合理答案也可）。解析（1）根據(jù)配制前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，列式：0.1mol·L－1×0.250L＝5mol·L－1×V2，得V2＝0.0050L＝5.0mL。（2）振蕩時應(yīng)用瓶塞塞住容量瓶口，不可用手指壓住容量瓶口，A項錯誤；定容時眼睛應(yīng)該平視刻度線且膠頭滴管的尖嘴不能插入容量瓶內(nèi)，B項錯誤；轉(zhuǎn)移溶液時用玻璃棒引流，且玻璃棒下端緊靠在容量瓶刻度線以下的內(nèi)壁上，C項正確；缺少另一只手托住瓶底，D項錯誤。（3）①實驗Ⅶ中，n（NaAc）∶n（HAc）＝3∶4，兩種溶液的濃度相等，當(dāng)V（HAc）＝4.00mL時，V（NaAc）＝3.00mL，為保證溶液的總體積為40.00mL，則V（H2O）＝40.00mL－4.00mL－3.00mL＝33.00mL。②由實驗Ⅰ、Ⅱ的數(shù)據(jù)分析，實驗Ⅱ中HAc的濃度為實驗Ⅰ中的110，但是pH沒有從2.86變?yōu)?.86，H＋濃度相對變大（實際pH為3.36），說明稀釋HAc溶液時，促進了HAc的電離。（4）NaOH與HAc以物質(zhì)的量之比為1∶1反應(yīng)，則c（HAc）·V（HAc）＝c（NaOH）·V（NaOH），c（HAc）＝0.1104mol·L－1。NaOH與HAc完全反應(yīng)時，生成強堿弱酸鹽（NaAc），滴定終點時，溶液顯堿性，所以加入22.08mLNaOH溶液時，對應(yīng)的滴定終點溶液的pH＞7。（5）醋酸的電離平衡：HAc?H＋＋Ac－，平衡常數(shù)Ka＝c（H＋）·c（Ac－）c（HAc），當(dāng)c（Ac－）＝c（HAc）時，Ka＝c（H＋），故在Ⅱ中，向20.00mLHAc溶液中加入方法點撥綜合探究類實驗題的解題策略1.重視“猜想”：“猜想”部分是基礎(chǔ)，提出的猜想一定要全面、合理，即在牢固掌握元素及其化合物知識的基礎(chǔ)上，能根據(jù)代表元素及代表物質(zhì)的性質(zhì)由例及類，大膽猜想。2.攻破“設(shè)計”：“設(shè)計”部分是核心，分值較大，也是區(qū)分度最大的部分。（1）明確實驗?zāi)康模靡褜W(xué)知識分析如何達(dá)到該實驗?zāi)康?。?）根據(jù)實驗原理，結(jié)合實驗材料及已學(xué)知識，設(shè)計實驗方案。（3）根據(jù)題給信息，控制實驗條件，排除干擾因素，關(guān)注實驗細(xì)節(jié)。（4）注意實驗的簡約性和安全性。驗證型探究實驗題的思維流程控制變量法探究實驗題的解題要點1.解題策略：保持單一變量，且控制其余幾個因素不變。2.控制變量分析模型實驗結(jié)論1.[控制變量法][2022北京]某小組同學(xué)探究不同條件下氯氣與二價錳化合物的反應(yīng)。資料：ⅰ.Mn2＋在一定條件下可被Cl2或ClO－氧化成MnO2（棕黑色）、MnO42－（綠色）、ⅱ.濃堿性條件下，MnO4－可被OH－還原為Mnⅲ.Cl2的氧化性與溶液的酸堿性無關(guān)，NaClO的氧化性隨堿性增強而減弱。實驗裝置如圖（夾持裝置略）序號物質(zhì)aC中實驗現(xiàn)象通入Cl2前通入Cl2后Ⅰ水得到無色溶液產(chǎn)生棕黑色沉淀，且放置后不發(fā)生變化Ⅱ5％NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉淀?0％NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉淀?）B中試劑是飽和食鹽水。（2）通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色變?yōu)樽睾谏幕瘜W(xué)方程式為2Mn（OH）2＋O22MnO2＋2H2O（3）對比實驗Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的實驗現(xiàn)象，對于二價錳化合物還原性的認(rèn)識是二價錳化合物還原性隨溶液的堿性增強而增強。（4）根據(jù)資料ⅱ，Ⅲ中應(yīng)得到綠色溶液，實驗中得到紫色溶液，分析現(xiàn)象與資料不符的原因：原因一：可能是通入Cl2導(dǎo)致溶液的堿性減弱。原因二：可能是氧化劑過量，氧化劑將MnO42－氧化為①用化學(xué)方程式表示可能導(dǎo)致溶液堿性減弱的原因Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O②?、笾蟹胖煤蟮?mL懸濁液，加入4mL40％NaOH溶液，溶液紫色迅速變?yōu)榫G色，且綠色緩慢加深。溶液紫色迅速變?yōu)榫G色的離子方程式為4MnO4－＋4OH－4MnO42－＋O2↑MnO2被ClO－（填“化學(xué)式”）氧化，可證明Ⅲ的懸濁液中氧化劑過量。③取Ⅲ中放置后的1mL懸濁液，加入4mL水，溶液紫色緩慢加深，發(fā)生的反應(yīng)是3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2④從反應(yīng)速率的角度，分析實驗Ⅲ未得到綠色溶液的可能原因ClO－將MnO42－氧化為MnO4－的速率大于MnO4－被解析（1）B中試劑為飽和食鹽水。吸收HCl氣體，防止HCl影響氯氣與二價錳化合物反應(yīng)的探究。（2）通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中均為NaOH溶液，Mn2＋與OH－反應(yīng)產(chǎn)生Mn（OH）2白色沉淀，根據(jù)白色沉淀在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀推斷出Mn（OH）2被空氣中的氧氣氧化為MnO2：2Mn（OH）2＋O22MnO2＋2H2O。（3）實驗Ⅰ、Ⅱ中溶液堿性不同，通入氯氣后，實驗Ⅰ中二價錳（MnSO4）被氯氣氧化為棕黑色沉淀MnO2，實驗Ⅱ中二價錳[Mn（OH）2]被氯氣氧化為紫色的MnO4－，二價錳被氧化為更高價，則二價錳化合物還原性隨溶液的堿性增強而增強。（4）②結(jié)合資料ⅱ“濃堿性條件下，MnO4－可被OH－還原為MnO42－”可知，溶液紫色迅速變?yōu)榫G色的原因是發(fā)生反應(yīng)：4MnO4－＋4OH－4MnO42－＋O2↑＋2H2O。隨著MnO4－被OH－還原為MnO42－，OH－濃度減小，ClO－氧化性增強，將MnO2氧化為綠色的MnO42－，MnO42－濃度增大，所以溶液綠色緩慢加深。③稀釋導(dǎo)致懸濁液中OH－濃度減小，堿性減弱，ClO－氧化性增強，將MnO2氧化為紫色的MnO4－，MnO4－濃度逐漸增大，溶液紫色緩慢加深，發(fā)生反應(yīng)3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O。④由反應(yīng)3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO42.[模塊融合][北京高考]某小組在驗證反應(yīng)“Fe＋2Ag＋Fe2＋＋2Ag”的實驗中檢測到Fe3＋向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。（1）檢驗產(chǎn)物①取出少量黑色固體，洗滌后，加硝酸，加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀（填操作和現(xiàn)象），證明黑色固體中含有Ag。②取上層清液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋。（2）針對“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3＋，乙認(rèn)為鐵粉過量時不可能有Fe3＋，乙依據(jù)的原理是2Fe3＋＋Fe3Fe2＋①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān)，對比實驗記錄如下：序號取樣時間/min現(xiàn)象ⅰ3產(chǎn)生大量白色沉淀；溶液呈紅色ⅱ30產(chǎn)生白色沉淀，較3min時量少；溶液紅色較3min時加深ⅲ120產(chǎn)生白色沉淀，較30min時量少；溶液紅色較30min時變淺（資料：Ag＋與SCN－生成白色沉淀AgSCN）②對Fe3＋產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè)：假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3＋；假設(shè)b：空氣中存在O2，由于4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O（用離子方程式表示），可產(chǎn)生Fe3＋假設(shè)c：酸性溶液中的NO3－具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3假設(shè)d：根據(jù)加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag＋，可產(chǎn)生Fe3＋。③下述實驗Ⅰ可證實假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3＋的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設(shè)d成立。實驗Ⅰ：向硝酸酸化的0.05mol·L－1NaNO3溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液。3min時溶液呈淺紅色，30min后溶液幾乎無色。實驗Ⅱ：裝置如下圖。其中甲溶液是FeSO4溶液，操作及現(xiàn)象是分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象，結(jié)合方程式推測實驗ⅰ～ⅲ中Fe3＋濃度變化的原因：溶液中存在反應(yīng)①2Ag＋＋FeFe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋3Fe2＋。反應(yīng)開始時，c（Ag＋）大，以反應(yīng)①、②為主，c（Fe3＋）增大。約30min后，c（Ag＋）小，以反應(yīng)③為主，c（Fe3解析（1）①黑色固體溶于熱的硝酸溶液后，向其中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，可證明黑色固體中含有Ag。②可利用K3[Fe（CN）6]檢驗Fe2＋的存在。（2）過量的鐵粉會與Fe3＋反應(yīng)。②空氣中的O2會與Fe2＋發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生Fe3＋；加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中存在Ag＋，Ag＋可與Fe2＋反應(yīng)產(chǎn)生Fe3＋。③實驗Ⅰ可證實假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3＋的主要原因，只要將原實驗反應(yīng)體系中的Ag＋替換，其他微粒的種類及濃度保持不變，做對比實驗即可，所以可選用0.05mol·L－1NaNO3溶液（pH≈2）；實驗Ⅱ利用原電池裝置證明反應(yīng)Ag＋＋Fe2＋Ag＋Fe3＋能發(fā)生，所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和現(xiàn)象為分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN1.[2023河南南陽模擬]某化學(xué)小組設(shè)計如圖1所示實驗裝置制備硝酸并探究其性質(zhì)。Ⅰ.硝酸的制備：圖1（1）a處最合適的裝置是圖3（填“圖2”或“圖3”）。圖2圖3（2）裝置b中Na2O2的作用是和水蒸氣反應(yīng)生成氧氣。Ⅱ.硝酸的性質(zhì)探究：（3）常溫下，同學(xué)甲在硝酸的制備實驗結(jié)束后，用pH計測得裝置e中溶液的pH＝1.00。①這說明裝置e中發(fā)生的反應(yīng)可能為3NO2＋H2ONO＋2HNO3（或4NO＋3O2＋2H2O4HNO3或4NO2＋O2＋2H2O4HNO②同學(xué)乙做同樣實驗，測得裝置e中溶液的pH＝6.00，可能的原因是生成的硝酸與過量的氨氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝酸銨。（4）用如圖4所示裝置進行硝酸與銅的反應(yīng)。圖4①硝酸一般盛放在棕色試劑瓶中，請用化學(xué)方程式說明其原因：4HNO3光照4NO2↑＋O2↑＋2H2②裝置g中為稀硝酸時，反應(yīng)開始后，裝置g中溶液顏色變藍(lán)。寫出裝置g中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋2NO3－＋8H＋3Cu2＋＋2NO↑＋4H2③裝置g中為濃硝酸時，反應(yīng)開始后，裝置g中溶液顏色變綠。反應(yīng)較②中劇烈許多的原因是濃硝酸的氧化性較稀硝酸強。④對比②與③反應(yīng)后裝置g中溶液顏色，推測其原因是③反應(yīng)后裝置g溶液中溶有NO2且達(dá)飽和。為證明該推測正確，向③反應(yīng)后裝置g溶液中加入適量的水，會觀察到溶液顏色由綠色變?yōu)樗{(lán)色。⑤已知[Cu（H2O）4]2＋（aq）呈藍(lán)色、[CuCl4]2－（aq）呈黃色。?、谥猩倭克{(lán)色溶液于試管中，向其中滴加飽和NaCl溶液，觀察到溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)樗{(lán)綠色，再加熱該混合溶液，溶液顏色逐漸變?yōu)辄S綠色。結(jié)合離子方程式解釋其原因：[Cu（H2O）4]2＋＋4Cl－?[CuCl4]2－＋4H2OΔH＞0，溫度升高使平衡正向移動。解析實驗?zāi)康南跛岬闹苽浼捌湫再|(zhì)探究實驗原理NH3·H2ONaOHNH3↑＋H2O、2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑、4NH3＋5O2催化劑4NO＋6H2O、3NO2＋H2ONO＋2HNO3、4NO＋3O2＋2H2O4HNO3、4NO2＋實驗現(xiàn)象及分析（3）①用pH計測得裝置e中溶液的pH＝1.00，由上述分析可知，裝置e中發(fā)生的反應(yīng)是氮的氧化物與水、氧氣反應(yīng)生成硝酸，可能為3NO2＋H2ONO＋2HNO3或4NO＋3O2＋2H2O4HNO3或4NO2＋O2＋2H2O②同學(xué)乙做同樣實驗，測得裝置e中溶液的pH＝6.00，可能的原因是生成的硝酸與過量的氨氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝酸銨。（4）②裝置g中為稀硝酸時，反應(yīng)開始后，裝置g中溶液顏色變藍(lán)，則銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋2NO3－＋8H＋3Cu2＋＋2NO↑＋4H③裝置g中為濃硝酸時，反應(yīng)較②中劇烈許多的原因是濃硝酸的氧化性較稀硝酸強。⑤?、谥猩倭克{(lán)色溶液于試管中，向其中滴加飽和NaCl溶液，觀察到溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)樗{(lán)綠色，結(jié)合已知信息可知，部分[Cu（H2O）4]2＋轉(zhuǎn)化為[CuCl4]2－，再加熱該混合溶液，溶液顏色逐漸變?yōu)辄S綠色，則說明[CuCl4]2－的濃度增大；結(jié)合離子方程式解釋其原因：[Cu（H2O）4]2＋＋4Cl－?[CuCl4]2－＋4H2OΔH＞0，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高使平衡正向移動實驗推測及驗證（4）④推測：③反應(yīng)后裝置g溶液中溶有NO2且達(dá)飽和。為證明該推測正確，向③反應(yīng)后裝置g溶液中加入適量的水，發(fā)生反應(yīng)3NO2＋H2ONO＋2HNO3試劑保存（4）①硝酸一般盛放在棕色試劑瓶中保存，防止其見光分解，用化學(xué)方程式表示為4HNO3光照4NO2↑＋O2↑＋2.[2024重慶楊家坪中學(xué)檢測]鉍酸鈉（NaBiO3，摩爾質(zhì)量為280g·mol－1）為淺黃色粉末，不溶于冷水，遇熱水或酸迅速分解，常用作分析試劑、氧化劑。某同學(xué)在實驗室將氯氣通入含有Bi（OH）3（白色粉末，難溶于水）的NaOH溶液中制備NaBiO3，并探究其氧化性，各實驗裝置如圖所示。 請回答下列問題：（1）裝置的連接順序為A→C→B→D（填標(biāo)號）。（2）裝置D中盛裝的試劑是氫氧化鈉溶液。（3）裝置C的作用是除去氯氣中混有的氯化氫氣體；裝置A中盛NaOH溶液的恒壓滴液漏斗的作用是吸收反應(yīng)后滯留在裝置A中的有毒氣體氯氣。（4）當(dāng)裝置B中出現(xiàn)白色固體消失的現(xiàn)象時，應(yīng)進行的操作是關(guān)閉K1、K3，打開K2。（5）裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Bi（OH）3＋3OH－＋Na＋＋Cl2NaBiO3＋2Cl－＋3H2O（6）該同學(xué)將鉍酸鈉固體加到足量的濃鹽酸中，發(fā)現(xiàn)淺黃色固體溶解，并有黃綠色氣體產(chǎn)生，于是該同學(xué)很矛盾，原因是該實驗現(xiàn)象說明NaBiO3的氧化性比Cl2的強，可是從裝置B中的反應(yīng)來看，Cl2的氧化性比NaBiO3的強。請你向該同學(xué)解釋其原因：二者反應(yīng)的溶液的酸堿性不同，說明溶液的酸堿性影響物質(zhì)的氧化性強弱。（7）測定產(chǎn)品的純度。取上述NaBiO3產(chǎn)品3.20g，用足量硫酸和MnSO4稀溶液將BiO3－還原為Bi3＋，再將其配制成100mL溶液，取25.00mL溶液，用0.100mol·L－1H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的MnO4－，滴定終點時消耗25.00mLH2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液，則該產(chǎn)品的純度為解析明確實驗?zāi)康闹苽銷aBiO3，并探究其氧化性確定反應(yīng)原理2KMnO4＋16HCl（濃）2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2（5）Bi（OH）3＋3OH－＋Na＋＋Cl2NaBiO3＋2Cl－＋3H2分析實驗過程（1）（2）（3）裝置A為生成氯氣的裝置，通過裝置C中的飽和食鹽水除去氯氣中混有的氯化氫氣體，然后進入裝置B中發(fā)生反應(yīng)生成NaBiO3，尾氣Cl2用裝置D進行吸收，防止污染空氣，則裝置D中盛裝的試劑為氫氧化鈉溶液。故裝置的連接順序為A→C→B→D。反應(yīng)后裝置A中存在有毒氣體氯氣，需要除去，則裝置A中盛NaOH溶液的恒壓滴液漏斗的作用是吸收反應(yīng)后滯留在裝置A中的有毒氣體氯氣。（4）當(dāng)裝置B中出現(xiàn)白色固體消失的現(xiàn)象時，說明Bi（OH）3已經(jīng)完全反應(yīng)，不需要再向裝置B中通入氯氣，此時應(yīng)進行的操作是關(guān)閉K1、K3，打開K2進行實驗計算（7）反應(yīng)過程中BiO3－轉(zhuǎn)化為Bi3＋，Bi的化合價由＋5降低為＋3，草酸轉(zhuǎn)化為CO2，C的化合價由＋3升高為＋4，根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式：NaBiO3～2e－～H2C2O4，25.00mL溶液中n（NaBiO3）＝n（H2C2O4）＝0.100mol·L－1×25.00×10－3L＝0.0025mol，則該產(chǎn)品的純度為0.0025mol×（6）根據(jù)題給信息可知，得出不同結(jié)論的原因是二者反應(yīng)的溶液的酸堿性不同，說明溶液的酸堿性影響物質(zhì)的氧化性強弱。3.[2024河北師范大學(xué)附屬中學(xué)開學(xué)考改編]某學(xué)習(xí)小組為驗證濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，設(shè)計如圖裝置進行實驗（夾持儀器已略去）?！静殚嗁Y料】NO與NaOH溶液不反應(yīng)，NO2與NaOH溶液能反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O備選藥品：濃硝酸、稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、NaOH溶液及CO2氣體?；卮鹣铝袉栴}。（1）連接好裝置，滴加濃硝酸之前的操作依次是檢查裝置的氣密性，加入藥品，打開裝置①中的彈簧夾后通入CO2一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置④中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)。通入CO2的目的是排出裝置內(nèi)殘留的空氣。（2）裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋4HNO3（濃）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O（3）驗證濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO的實驗現(xiàn)象是裝置②中液面上方氣體仍為無色，裝置③中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色。（4）做實驗時應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中，裝置⑤中盛放的藥品是NaOH溶液。解析（1）制取氣體的裝置在使用之前要先檢查裝置的氣密性。因為NO易被空氣中的氧氣氧化，一定要先排出裝置內(nèi)殘留的空氣。（2）裝置①是濃硝酸與銅片反應(yīng)制取NO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋4HNO3（濃）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。（3）裝置①中制備的NO2溶于水生成硝酸和NO，裝置②與裝置③用來驗證濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，結(jié)合查閱資料可知，裝置②中盛放的藥品應(yīng)是稀硝酸，若裝置②液面上方氣體仍為無色，則證明稀硝酸不能氧化NO；裝置④用來處理NO尾氣。裝置③中盛放的藥品應(yīng)為濃硝酸，若裝置③液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色，則證明濃硝酸能將NO氧化成NO2；裝置⑤用來處理生成的NO2尾氣。（4）由上述分析可知，裝置⑤中盛裝的藥品應(yīng)是NaOH溶液，用來處理尾氣NO24.[2024廣東惠州一調(diào)]某小組在做銅與濃硫酸的反應(yīng)實驗（裝置如下圖）時，發(fā)現(xiàn)有如下的反應(yīng)現(xiàn)象：序號操作現(xiàn)象①加熱銅絲表面變黑②繼續(xù)加熱有大量氣泡產(chǎn)生，溶液變?yōu)槟G色濁液，試管底部開始有灰白色沉淀生成。品紅溶液褪色③再加熱試管中出現(xiàn)“白霧”，濁液逐漸變澄清，溶液顏色慢慢變?yōu)闇\藍(lán)色，試管底部灰白色沉淀增多④冷卻，將灰白色固體倒入水中形成藍(lán)色溶液【查閱資料】聚氯乙烯受熱分解產(chǎn)生氯化氫，[CuCl4]2－呈黃色，[Cu（H2O）4]2+呈藍(lán)色，兩者混合則成綠色，銅的化合物中CuO、（1）銅絲與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4（濃）△CuSO4＋SO2↑＋2H2（2）試管中品紅溶液褪色，體現(xiàn)SO2的漂白性，浸有NaOH溶液的棉團的作用是吸收SO2，防止污染空氣。（3）甲組同學(xué)對實驗中形成的墨綠色濁液進行探究，進行下列實驗：操作現(xiàn)象Ⅰ組直接取銅絲（表面有聚氯乙烯薄膜）做實驗溶液變成墨綠色Ⅱ組實驗前，先將銅絲進行灼燒處理溶液變藍(lán)請解釋形成墨綠色的原因：聚氯乙烯受熱分解產(chǎn)生氯化氫，氯化氫電離出的氯離子與銅離子形成[CuCl4]2－（黃色），[Cu（H2O）4]2＋呈藍(lán)色，兩者混合則成墨綠色。（4）乙組同學(xué)經(jīng)檢驗確定白霧的成分為H2SO4，請設(shè)計實驗證明該白霧為硫酸：將白霧通入水中，取其部分，加入紫色石蕊溶液變紅；另取部分加入鹽酸酸化無明顯現(xiàn)象，再加入氯化鋇溶液，有白色沉淀生成。（5）丙組同學(xué)取灰白色沉淀加水溶解、過濾，最后沉淀為黑色，取黑色沉淀，進行成分探究：滴加適量稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)黑色沉淀幾乎不溶解，溶液也不變藍(lán)，則說明黑色沉淀中不含有CuO。滴加適量濃鹽酸，振蕩，加熱，觀察到黑色沉淀幾乎完全溶解，生成略呈黃色的[CuCln]2－n（n＝1～4）。寫出CuS與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式：CuS＋2H＋＋nCl－[CuCln]2－n（n＝（6）某工廠將熱空氣通入稀硫酸中來溶解廢銅屑制備CuSO4·5H2O，消耗含銅元素80％的廢銅屑240kg時，得到500kg產(chǎn)品，產(chǎn)率為66.67％（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）。解析（1）銅和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4（濃）△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。（2）品紅溶液褪色，體現(xiàn)SO2的漂白性；SO2是大氣污染物，需要進行尾氣處理，SO2是酸性氧化物，能與堿液反應(yīng)，則浸有NaOH溶液的棉團的作用是吸收SO2，防止污染空氣。（3）結(jié)合Ⅰ組和Ⅱ組的現(xiàn)象分析知，形成墨綠色濁液與銅絲表面的薄膜有關(guān)，結(jié)合聚氯乙烯資料信息進行原因分析。（4）檢驗白霧的成分為H2SO4，則檢驗白霧的水溶液中存在氫離子和硫酸根離子即可，用紫色石蕊溶液檢驗H＋；用鹽酸和BaCl2溶液檢驗SO42－。（5）根據(jù)資料信息知，黑色沉淀中沒有CuO。結(jié)合題意及原子守恒知濃鹽酸與CuS反應(yīng)生成[CuCln]2－n（n＝1～4）和H2S。（6）240kg含銅元素80％的廢銅屑中Cu元素的物質(zhì)的量為240×103g×80％64g·mol－1＝3000mol，理論上生成的m（CuSO4·5H25.[新裝置/三通閥][2023湖南]金屬Ni對H2有強吸附作用，被廣泛用于硝基或羰基等不飽和基團的催化氫化反應(yīng)。將塊狀Ni轉(zhuǎn)化成多孔型雷尼Ni后，其催化活性顯著提高。已知：①雷尼Ni暴露在空氣中可以自燃，在制備和使用時，需用水或有機溶劑保持其表面“濕潤”；②鄰硝基苯胺在極性有機溶劑中更有利于反應(yīng)的進行。某實驗小組制備雷尼Ni并探究其催化氫化性能的實驗如下：步驟1：雷尼Ni的制備步驟2：鄰硝基苯胺的催化氫化反應(yīng)反應(yīng)的原理和實驗裝置圖如下（夾持裝置和攪拌裝置略）。裝置Ⅰ用于儲存H2和監(jiān)測反應(yīng)過程。回答下列問題：（1）操作（a）中，反應(yīng)的離子方程式是2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑（2）操作（d）中，判斷雷尼Ni被水洗凈的方法是向最后一次水洗液中加入酚酞，不變紅；（3）操作（e）中，下列溶劑中最有利于步驟2中氫化反應(yīng)的是C；A.丙酮 B.四氯化碳C.乙醇 D.正己烷（4）向集氣管中充入H2時，三通閥的孔路位置如下圖所示；發(fā)生氫化反應(yīng)時，集氣管向裝置Ⅱ供氣，此時孔路位置需調(diào)節(jié)為B；（5）儀器M的名稱是恒壓滴液漏斗；（6）反應(yīng)前應(yīng)向裝置Ⅱ中通入N2一段時間，目的是排除空氣產(chǎn)生的干擾；（7）如果將三頸瓶N中的導(dǎo)氣管口插入液面以下，可能導(dǎo)致的后果是倒