知识讲解 探究实验题的应试策略（提高）

1 探究实验题的应试策略（提高） 【高考展望】 探究型实验题主要考查学生实验的综合能力和科学探究能力，实验中的数据、实验步骤和实验结果经 常以图表的形式呈现出来，考查学生分析处理图表的能力，要求学生能提出合理的假设，针对假设，设计 出严密的实验方案来验证，并进行正确的推理，得出科学的结论。探究性实验题充分体现了新课程理念， 考查了学生通过化学实验获取化学知识的能力，它以其创新、灵活的特点也正在取代陈旧的命题套路，成 为高考命题的热点题型。 【方法点拨】 一、高考化学实验复习建议 立足课改教材，命题稳中求变是这几年高考命题特点，就是题在“书本之外，理在教材之中”。因此， 要结合《考试说明》学好教材、创造性地使用教材，回归课本，将课本上的所有实验要进行一次全面的疏 理，掌握教材中实验原理、实验操作和实验要求。 人教新课标教材必修 1、必修 2、选修 3、选修 4 和选修 5 中含有的实验约 63 个，与实验相关的科学 探究约 22 个，与实验相关的实践活动 3 个，总共约 83 个。这些实验涵盖了实验基本操作、物质的制备、 检验、分离和提纯等知识，涉及的常用仪器有 20 余种。在后阶段复习过程中，要认真精读所有的实验， 准确把握实验要领，分析实验结果，对实验进行深层次的探究，深入理解实验原理，掌握实验基本操作方 法和常用仪器的使用方法。充分利用课本中的实验深挖实验素材，如必修 2 第四章中的实验 4-1 铝热反应 和实验 4-2 海带中碘的检验，这里面就有大量的实验素质值得我们进行探究，铝热反应后得到的物质成分 的探究，海带灰中的 、 等离子的检验，海带中碘的含量测定。细读重点实验，如一定物质的量 浓度溶液的配制、中和滴定等实验必须认真细致研读，特别是对实验误差的分析。再如银镜反应和醛与新 制的氢氧化铜反应的实验中银氨溶液配制和氢氧化铜的制取以及淀粉、蔗糖水解产物的检验，这些实验的 操作顺序对实验结果都会产生影响。 在复习过程中更需要将基本理论与实验进行整合，在化学理论和化学原理复习中善于发现实验素材。 但切忌盲目地提出一些既不科学又脱离实际和考纲的实验。 二、探究型实验的基本流程： 课题→提出假设→实验探究→得出结论 1、课题：即实验研究主题（实验目的）； 2、假设与预测：对研究课题提出一种可以检测的解释及在检验假设之前先提出实验的预期结果； 3、步骤：根据实验目的和提出的假设来具体设计实验的步骤和方法。一般要设计对比实验； 4、观察与记录：在实验过程中设计观察的内容和次数，并按要求将观察的现象及数据记录下来； 5、分析与评价：对观察到的现象和收集的数据进行推理论证，得出结论。并用文字、图表等形式将结 果表示出来。 三、探究实验题题的解题策略 1、细心审题：明确实验目的、把握实验原理。 2、科学论证：由于探究型实验注重考查学生探索未知事物的科学猜想思维，突出猜想思维中“发现问 题—分析问题—验证假设—得出结论”的基本过程。因此，在进行物质性质探究实验方案设计时，必须采 2 用猜想论证法，首先要加工、分析课题给出的信息，搞清实验目的；在分析问题的基础上，有针对性地提 出尽可能多的合理的假设。在假设的基础上，合理应用知识与技能制定探究计划，开展研究并科学合理地 进行观察和记录，最终得出结论。 3、规范表达： 实验题失分的一个重要因素在于答题语言不规范、不严密、不简洁、不科学，出现错别字，每年高考 在这方面失分的考生不在少数。如“平衡向正反应方向移动”表述为“反应向正反应方向进行”，“无明显 现象”答成“无现象”，“滴入几滴溶液”写成“加入少量溶液”或没有体现量的多少。解决这一问题的最 佳方法是多看试卷的参考答案，教师在上课或试题分析后要向学生提供规范的表述，特别是在要求表述实 验过程、实验现象、实验结论时，要认真斟酌。实验题审题要细，要认真细致观察实验装置和图表，特别 是图旁备注的文字以及图象中不易察觉的线条，分析试题中的装置与教材中或已经做过的题目中有什么不 同，始终牢记和紧扣实验目的和假设，弄清试题的要求，提高从试题中快速获取有效信息和处理信息的能 力。注意试题稳中有变，常考常新，如中和滴定实验是今年新增的考点，要注意氧化还原滴定法、反滴定 法与中和滴定实验的联系，切忌一看这题做过的，结果一出来就发现与平时做的题目是有区别的，这是考 生常犯的错误。新教材中增加的实验不能遗漏，如选修 4 中的实验 2-5 的 平衡移动实验、氯化铁水解条件的探究实验等。 【典型例题】 类型一、未知产物的探究 例 1、三草酸合铁酸钾晶体 K3 [Fe(C2O4 )3]·3H2O 可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在 一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限 选试剂完成验证和探究过程。 限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L -1HNO3、1.0 mol·L -1 盐酸、1.0 mol·L -1 NaOH、3%H2O2、0.1mol·L -1KI、0.1 mol·L-1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。 （1）将气体产物依次通过澄清石灰水（A）、浓硫酸、灼热氧化铜（B）、澄清石灰水（C）观察到 A、C 中澄清石灰水都变浑浊，B 中有红色固体生成，则气体产物是 。 （2）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有 K2CO3。验证 固体产物中钾元素存在的方法是 ，现象是 。 固体产物中铁元素存在形式的探究。 ①提出合理假设 假设 1： ； 假设 2： ； 假设 3： 。 ②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答） ③实验过程:根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表格式写出实验步骤、预期现象与结论。 实验步骤 预期现象与结论 步骤 1 步骤 2 3 步骤 3 …… 【思路点拨】（1）B 中有红色固体生成说明气体产物有 CO。 （2）验证钾元素存在的方法是焰色反应，注 意排除钠元素焰色（黄色光）的干扰。（3）假设 1：铁元素的存在形式为 Fe 单质；假设 2：铁元素的存在 形式为 FeO；假设 3：铁元素的存在形式为 Fe 与 FeO 的混合物。 【答案】（1）则气体产物是：CO2 和 CO。 （2）验证固体产物中钾元素存在的方法是焰色反应，现象是透过蓝色钴玻璃观察呈紫色火焰。 （3）假设 1：铁元素的存在形式为 Fe 单质； 假设 2：铁元素的存在形式为 FeO； 假设 3：铁元素的存在形式为 Fe 与 FeO 的混合物。 实验步骤 预期现象与结论 步骤一：用药匙取少量固体产物于一支洁净干燥的 试 管 A 中 ， 用 胶 头 滴 管 滴 加 过 量 的 煮 沸 过 的 0.1mol/LCuSO4 溶液于试管中，振荡，静置，过滤， 取出固体另一试管 B 中备用。 若出现大量红色固体，则证明假设 1 或假设 3 成立。 若不出现红色固体，则假设 2 可能成立。 步骤二：往试管 B 的固体加过量 1mol/L 盐酸，滴加 少 量 20%KSCN 溶 液 ， 再 滴 加 少 量 煮 沸 过 的 1mol/LHNO3 溶液。 加盐酸后，固体部分溶解。 若加入少量 1mol/LHNO3 后溶液变血红色，则证明原 固体为 Fe 与 FeO 混合，假设 3 成立。 若加入少量 1mol/LHNO3 后溶液不变血红色，则证明 原固体只含 Fe，假设 1 成立 步骤三：若步骤一不出现红色固体。用药匙另取少 量固体产物于一支洁净干燥的试管中，用胶头滴管 滴 加 过 量 煮 沸 过 的 1mol/L 的 盐 酸 ， 滴 加 少 量 20%KSCN 溶液，再滴加少量煮沸过的 1mol/LHNO3 溶液。 加盐酸后，固体全部溶解。若滴加 KSCN 溶液后， 溶液不呈血红色，滴加 1mol/LHNO3 后溶液变血红色， 则证明假设 2 成立。 【解析】（1）由 A 中澄清石灰水都变浑浊，可知 K3[Fe(C2O4 )3]·3H2O 分解的产物中有 CO2；由 B 中有红 色固体生成，C 中澄清石灰水变浑浊，可知 K3[Fe(C2O4 )3]·3H2O 分解的产物中有 CO。 （2）因为所有的钾盐、钠盐和铵盐都可溶，所以验证钠、钾元素一般是用颜色反应。 （3）由于草酸根中 C 为+3 价，而产物中二氧化碳、碳酸钾中碳为+4 价，一氧化碳中碳为+2 价，存在着 化合价的变化。由题意铁元素不可能以三价形式存在，说明铁的化合价一定发生变化，由铁的常见化合价 不难得出，其一定会降低，可能为 0 价或+2 价。由此不难得出三种假设。 【总结升华】设计实验步骤时要注意铁和氧化亚铁均与盐酸反应生成亚铁离子，均与硝酸反应生成铁离子， 也就是说铁的存在会干扰氧化亚铁的检验，所以要利用两者性质的差异性先检验出铁，排出铁的干扰。因 4 此一定要用到硫酸铜溶液。由于题给试剂没有能够检验亚铁离子的试剂，所以要将其氧化为铁离子再检验， 所以必须用到硝酸和硫氰化钾溶液。 举一反三： 【变式 1】用 FeCl3 酸性溶液脱除 H2S 后的废液，通过控制电压电解得以再生．某同学使用石墨电极，在 不同电压（x）下电解 pH=1 的 0.1mol/L FeCl2 溶液，研究废液再生机理．记录如下（a，b，c 代表电压 值）： 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 Ⅰ x≥a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有 Fe3+、有 Cl2 Ⅱ a＞x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有 Fe3+，无 Cl2 Ⅲ b＞x＞0 无明显变化 无 Fe3+，无 Cl2 （1）用 KSCN 溶液检测处 Fe3+的现象是   ． （2）Ⅰ中 Fe3+产生的原因可能是 Cl﹣在阳极放电，生成的 Cl2 将 Fe2+氧化，写出有关反 应：   ． （3）由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是 Fe2+在阳极放电，原因是 Fe2+具有   性． （4）Ⅱ中虽未检验出 Cl2，但 Cl﹣在阳极是否放电仍需进一步验证．电解 pH=1 的 NaCl 溶液做对照试 验，记录如下： 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 Ⅳ a＞x≥c 无明显变化 有 Cl2 Ⅴ c＞x≥b 无明显变化 无 Cl2 ①NaCl 溶液的浓度是   mol/L． ②Ⅳ中检验 Cl2 的实验方法：   ． ③与Ⅱ对比，得出的结论（写出两点）：   ． 【答案】（1）溶液变红；（2）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；（3）还原性； （4）①0.2；②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色； ③通过控制电压，证实了产生 Fe3+的两种原因，通过控制电压，验证了 Fe2+先于 Cl﹣放电． 【解析】（1）检验铁离子的试剂是硫氰化钾溶液，用 KSCN 溶液检测 Fe3+的现象是溶液变红色； （2）依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，氯气具有氧化 性氧化亚铁离子生成铁离子溶液变黄色，反应的离子方程式为：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣； （3）由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是 Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析 Fe2+ 具有还原性； （4）①电解 pH=1 的 0.1mol/L FeCl2 溶液，电解 pH=1 的 NaCl 溶液做对照试验，探究氯离子是否放电， 需要在 c(Cl-)相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为 0.2mol/L； ②依据检验氯气的实验方法分析，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明 生成氯气，否则无氯气生成； ③依据图表数据比较可知，电解 pH=1 的 NaCl 溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁 离子还原性大于氯离子优先放电，说明生成铁离子的两种可能。 【变式 2】某小组取一定质量的 FeSO4 固体，利用下图装置进行实验探究 FeSO4 固体受热分解的产物及其 性质。 5 实验过程 实验现象 ① 通入一段时间 N2，加热 A 中固体变为红棕色，B 中有白 色沉淀，D 试管中有无色 液体 ② 用带有火星的木条靠近装置 D 的 导管口 木条复燃 ③ 充分反应，停止加热，冷却后， 取 A 中固体，加盐酸 固体溶解，溶液呈黄色 ④ 将③所得溶液滴入 D 试管中 溶液变为浅绿色 已知：SO2 熔点–72℃，沸点–10℃；SO3 熔点 16.8℃，沸点 44.8℃。 （1）实验③反应的离子方程式是_______ 。 （2）分解过程除产生使木条复燃的气体外，仅由 A 中固体颜色变化推测，还一定有______气体，依据是 _______ 。 （3）实验④反应的离子方程式是_______ 。[来源 （4）某同学依据 B 中的现象，认为 FeSO4 分解一定有 SO3 生成。你认为是否正确，原因是（用必要的文 字和化学方程式解释）_______ _______ _______ 。 【答案】（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O （2）SO2 因为有 Fe2O3 生成，在 FeSO4 中只有+6 价 S 元素有氧化性，能被还原。因此一定有 SO2 生成。 （3）2Fe3++SO2+2H2O = 2Fe2++SO42－+4H+ （4）不正确，因为分解有 O2 和 SO2 生成，在水溶液中发生反应：2SO2+O2+2H2O =2H2SO4 ，故无 论分解反应是否有 SO3 生成，都会有此现象。 2SO2+O2+2H2O +2BaCl2=2BaSO4↓+4HCl（写此化学方程式也给分） 类型二、物质成分的探究 例 2、某同学进行实验研究时，欲配制 1.0mol•L -1Ba(OH)2 溶液，但只找到在空气中暴露已久的 Ba(OH)2·8H2O 试剂（化学式量：315）。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存 在大量未溶物。为探究原因，该同学查得 Ba(OH)2·8H2O 在 283K、293K 和 303K 时的溶解度（g/100g H2O）分别为 2.5、3.9 和 5.6。 （1）烧杯中未溶物可能仅为 BaCO3，理由是 。 （2）假设试剂由大量 Ba(OH)2·8H2O 和少量 BaCO3 组成，设计实验方案，进行成分检验。在答题卡 上写出实验步骤、预期现象和结论。（不考虑结晶水的检验；室温时 BaCO3 饱和溶液的 pH=9.6） 限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH 溶液、澄清石灰水、pH 计、烧杯、试管、带塞导气管、滴 6 管 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充 分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。 步骤 2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。 步骤 3：取适量步骤 1 中的沉淀于试管中， 。 步骤 4： （3）将试剂初步提纯后，准确测定其中 Ba(OH)2·8H2O 的含量。实验如下： ①配制 250mL 约 0.1mol•L-1Ba(OH)2 溶液：准确称取 w 克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水， ， 将溶液转入 ，洗涤，定容，摇匀。 ②滴定：准确量取 25.00mL 所配制 B a ( O H ) 2 溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将 （填 “0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol•L- 1 盐酸装入 50mL 酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重 复滴定 2 次。平均消耗盐酸 VmL。 ③ 计算 Ba(OH)2·8H2O 的质量分数= （只列出算式，不做运算） （4）室温下， (填“能”或“不能”) 配制 1.0 mol•L-1Ba(OH)2 溶液 【思路点拨】Ba(OH)2 属于强碱，易吸收空气中的水蒸气和 CO2 形成难溶的 BaCO3 沉淀，因此长时间暴露 在空气中时 Ba(OH)2 就有可能转化为 BaCO3。 【答案】（1）由于 Ba(OH)2·8H2O 与收空气中的 CO2 反应，所取试剂大部分已变质为 BaCO3，未变质的 Ba(OH)2·8H2O 在配制溶液时能全部溶解。 （2） 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充 分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。 步骤 2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。 出现白色沉淀，说明该 试剂中有 Ba2+存在 步骤 3：取适量步骤 1 中的沉淀于是试管中，滴加稀盐酸， 连接带塞导气管将产生的气体导入澄清石灰水中。 澄清石灰水变混浊。说 明该试剂中含有 BaCO3 步骤 4：取步骤 1 中的滤液于烧杯中，用 pH 计测定其 pH 值。 pH 值明显大于 9.6，说 明该试剂中含有 Ba(OH)2。 （3）①搅拌溶解 250mL 容量瓶中 ②0.1980 ③ （4）不能。 【解析】（2）Ba(OH)2 易溶于水，所以滤液中含有 Ba2＋，因此滴加稀硫酸使会产生白色沉淀 BaSO4；要想 验证沉淀为 BaCO3，可以利用其能与酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的 CO2 气体；为进一步证明试剂是 是否还有 Ba(OH)2·8H2O，可以取步骤 1 中的滤液，用 pH 计测其 pH 值，若 pH＞9.6，即证明滤液不是纯 %10000.252 315101980.0250 3 ××× ×××× − w V 7 BaCO3 溶液，即证明是由大量 Ba(OH)2·8H2O 和少量 BaCO3 组成，假设成立。 （3）①由于试样中含有难溶性的 BaCO3，因此加水溶解后要过滤，且冷却后在转移到 250ml 容量瓶 中； ②B a ( O H ) 2 溶液的浓度约为 0.1mol•L-1，体积是 25ml，由于酸式滴定管的容量是 50ml，因此盐酸的 浓度至少应该是 0.1 mol•L-1 的，若盐酸的浓度过大，反应过快，不利于控制滴定终点，所以选择 0.1980 mol •L-1 的盐酸最恰当。 ③消耗盐酸的物质的量是 0.1980×V×10 －3mol，所以 25.00ml 溶液中含有 B a ( O H ) 2 的物质的量是 ， 所 以 w 克 试 样 中 B a ( O H ) 2 的 质 量 是 ， 故 Ba(OH)2·8H2O 的质量分数= 。 （4）若配制 1L1.0 mol•L-1Ba(OH)2 溶液，则溶液中溶解的 Ba(OH)2·8H2O 的质量是 315g，所以此时的 溶解度约是 g/100g H2O，而在常温下 Ba(OH)2·8H2O 是 3.9 g/100g H2O，显然不可能配 制出 1.0 mol•L-1Ba(OH)2 溶液。 【总结升华】本题考查常见的实验步骤的设计、仪器和试剂的选择、一定物质的量浓度的配制以及有关计 算。 举一反三： 【变式 1】某科研小组用 MnO2 和浓盐酸制备 Cl2 时，利用刚吸收过少量 SO2 的 NaOH 溶液对其尾气进行 吸收处理。 （1）请完成 SO2 与过量 NaOH 溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH = ___________ __ 。 （2）反应 Cl2+Na2SO3+2 NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O 中的还原剂为_________ 。 （3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在 Cl 、OH 和 SO ．请设计实验，探究该吸 收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的 CO2 的影响）。 ①提出合理假设 ． 假设 1：只存在 SO32-； 假设 2：既不存在 SO32-也不存在 ClO ； 假设 3：_____ ________． ②设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。 限选实验试剂： 3moL L-1H2SO4、1moL L-1NaOH、0.01mol L-1KMnO4、淀粉-KI 溶液、紫色石蕊试液． 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取少量吸收液于试管中，滴 加 3 moL L-1 H2SO4 至溶液呈酸性， − − 2 4 − − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ molV 2 101980.0 3−×× gV 31525 250 2 101980.0 3 ×××× − %10000.252 315101980.0250 3 ××× ×××× − w V 5.311001000 315 =× 8 然后将所得溶液分置于 A、B 试管 中． 步骤 2： 步骤 3： 【答案】(1) Na2SO3+H2O ( 2) Na2SO3 (3) ①SO32-、ClO-都存在 ② 【变式 2】化学兴趣小组在实验室对粉末状 Na2SO3 样品是否变质进行探究，并希望用未变质的 Na2SO3 固 体制取 SO2，SO2 在水中的溶解性为：1 体积水约溶解 40 体积 SO2。 限选实验仪器与试剂：白纸、Na2SO3 样品、1 mol·L-1H2SO4、 12 mol·L-1H2SO4、6 mol·L-1HNO3、 0.01 mol·L-1KMnO4、BaCl2 溶液、品红试液、NaOH 溶液、稀盐酸、蒸馏水。 （1）请指出 Na2SO3 固体在空气中变质的原因，用化学方程式表示：    。 （2）请完成对 Na2SO3 样品是否变质的探究，提出合理假设： 假设 1：Na2SO3 样品完全没有变质； 假设 2：        ； 假设 3：        。 ① 设计实验方案证明你的假设（不要在答题卷上作答） ② 实验过程 根据假设方案，对假设 2 和假设 3 进行实验，判断 Na2SO3 样品是否变质。请在答题卷上按下表格式写 出实验操作步骤、预期现象与结论。（可不填满） 实验操作 预期现象与结论 步骤 1： 步骤 2： … (注：上述实验均需在通风厨中进行) 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取少量吸收液于试管中，滴加 3 moL L-1 H2SO4 至溶液呈酸性，然后将所得溶液 分置于 A、B 试管中 -------------------------------------- 步骤 2：在 A 试管中滴加紫色石蕊试液 若先变红后退色，证明有 ClO-，否则无 步 骤 3 ： 在 B 试 管 中 滴 加 0.01mol L-1KMnO4 溶液 若紫红色退去，证明有 SO32-，否则无 ⋅ ⋅ 9 （3）用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集 SO2 的实验装置示意图（要求注明所用试剂）。 制备并收集 SO2 的实验装置示意图（要求注明所用试剂） （4）将 SO2 气体分别通入下列溶液中： ①通入品红溶液，现象是________________________________________________； ②通入溴水溶液，离子方程式是_____________________________________________； （5）有一小组在实验中发现，SO2 气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。 请你推测可能的原因并说明相应的验证方法。 原因之一是 Na2SO3 固体已经变质（大部分变质或完全变质），另一种原因可能是___________；验证 方法__________________________。 【答案】（1）2Na2SO3+O2=2Na2SO4 （2）假设 2：Na2SO3 完全变质； 假设 3：Na2SO3 部分变质 （3） 实验操作 预期现象与结论 步骤 1：取少许样品于试管中，加入适量蒸 馏水充分溶解，再滴加稀 HCl，使溶液呈酸 性，再滴加适量 BaCl2 溶液； 结论 1：如果出现白色沉淀，说明溶液中含 SO42-， Na2SO3 样品变质。 步骤 2：另取少许样品于试管中，加入适量 蒸馏水充分溶解，再滴加 1 mol·L-1H2SO4 酸 化的 0.01 mol·L-1KMnO4 溶液。 结论 2：如果 KMnO4 溶液的紫红色褪去为无色溶 液，则说明溶液中有 SO32-，结合步骤 1 说明原样 品部分变质。 结论 3：如果 KMnO4 溶液的紫红色不褪色，结合 步骤 1 说明原样品完全变质。 … 带孔橡胶塞 锥形瓶 集气瓶 分液漏斗 导管 液体 固体 10 注：其它合理答案与步骤均给分 （3） 制备并收集 SO2 的实验装置示意图 （4）品红褪色；SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42- （5）不是用浓硫酸；用洁净玻璃棒蘸取待测试样涂白纸不变黑，说明不是浓硫酸。 类型三、物质性质的探究 例 3、甲、乙两同学为探究 SO2 与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色 BaSO3 沉淀，用下图所示装置进行 实验（夹持装置和 A 中加热装置已略，气密性已检验）。 实验操作和现象： 操作 现象 关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸， 加热 A 中有白雾生成，铜片表面产生气泡 B 中有气泡冒出，产生大量白色沉淀 C 中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失 打开弹簧夹，通入 N2，停止加热， 一段时间后关闭 从 B、C 中分别取少量白色沉淀， 加稀盐酸 均未发现白色沉淀溶解 ⑴A 中反应的化学方程式是 。 ⑵C 中白色沉淀是 ，该沉淀的生成表明 SO2 具有 性。 ⑶C 中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是 。 ⑷分析 B 中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。 ①为证实各自的观点，在原实验基础上： 甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是 ； 11 乙在 A、B 间增加洗气瓶 D，D 中盛放的试剂是 。 ②进行实验，B 中现象： 检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因： 。 ⑸合并⑷中两同学的方案进行实验。B 中无沉淀生成，而 C 中产生白色沉淀，由此得出的结论 是 。 【思路点拨】（4）①要排除空气参与反应，可在反应之前先通入氮气一段时间，将装置中的空气排出；由 于铜和浓硫酸反应放热，因此产生的白雾中含有硫酸，为防止硫酸干扰后面的反应，需要饱和的 NaHSO3 溶液除去二氧化硫中混有的硫酸杂质；②甲仅仅是排除了空气，但并没有除去二氧化硫中混有的硫酸，因 此会产生大量沉淀，方程式为 SO42－＋Ba2＋=BaSO4↓；而乙虽然排除了二氧化硫中混有的硫酸，但没有排 尽空气，由于在溶液中空气可氧化二氧化硫生成硫酸，所以也会生成硫酸钡沉淀，方程式为 2Ba2＋＋2SO2 ＋O2＋2H2O=2BaSO4＋4H＋。但由于白雾的量要远多于装置中氧气的量，所以产生的沉淀少。 【答案.】（1）2H2SO4(浓)＋Cu CuSO4＋2H2O＋2SO2↑； （2）BaSO4 还原 （3）2NO+O2=2NO2； （4）①通 N2 一段时间，排除装置的空气 饱和的 NaHSO3 溶液 ②甲：SO42－＋Ba2＋=BaSO4↓；乙：2Ba2＋＋2SO2＋O2＋2H2O=2BaSO4＋4H＋；白雾的量要 远多于装置中氧气的量 （5）SO2 与可溶性钡的强酸盐不能反应生成 BaSO3沉淀 【解析】由题给实验目的和实验可知，A 中发生的反应方程式为：2H2SO4(浓)＋Cu CuSO4＋2H2O＋ 2SO2↑；；A 中白雾可能含有 SO3 或 H2SO4，因 B 中白色沉淀不溶于稀盐酸，说明该白色沉淀为 BaSO4， 不是 BaSO3；同理，C 中的白色沉淀也是 BaSO4，并因此说明 SO2 具有还原性；C 中液面上方生成浅棕色 气体则是硝酸还原生成的 NO 遇 O2 生成了红棕色的 NO2 之故，化学方程式是 2NO+O2 2NO2；甲同学为 排除装置内空气对实验结果的影响，在 Cu 与浓硫酸反应前，可先通一会儿 N2；乙同学为除去白雾或 SO2 中的 SO3，可在 A、B 间增加一个盛放浓硫酸或饱和 NaHSO3 溶液的洗气瓶；在甲、乙两同学的实验中，B 中均出现了不溶于稀盐酸的白色沉淀，说明该白色沉淀都是 BaSO4，由于甲同学没有排除白雾的干扰，故 生成 BaSO4 沉淀的离子方程式为 SO42－+Ba2＋=BaSO4↓；乙同学没有排除空气的干扰，其生成 BaSO4 的离 子方程式为 2Ba2＋+2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H＋；合并甲、乙两同学的方案进行实验时，B 中无沉淀生 成，C 中产生白色沉淀，说明 SO2 与可溶性钡的强酸盐不能反应生成 BaSO3 沉淀。 【总结升华.】本题主要考查了 SO2 的制取、性质及 BaSO3、BaSO4 的性质知识等，同时考查了学生的实验 设计、分析、检验、推断等基本技能，充分考查了学生的思维分析能力等。 举一反三： △ △ 甲 大量白色沉淀 乙 少量白色沉淀 12 浓 H2SO4 较浓 H2SO4 Na2SO3 Na2O2 NaOH 溶液 【变式1】（2015 丰台二模）硫是一种生命元素，组成某些蛋白质时离不开它。SO2是硫的一种重要氧化物， 为探究SO2的性质，某化学兴趣小组的同学设计了如下系列实验： （1）为验证 SO2 具有还原性，将 SO2 气体通入溴水中，溴水褪色。写出反应的化学方程式 。 （2）已知与SO2Na2O2的反应为进一步探究Na2O2与SO2的反应，用如图所示装置进行实验。 ① 写出A中反应的化学方程式 。 ② B装置的作用是 。 ③在F处检验到有O2生成，据此甲同学认为Na2O2与SO2发生了反应，反应的化学方程式为 。 ④乙同学认为Na2O2与SO2反应除生成Na2SO3和O2外，还有Na2SO4生成，为检验是否有Na2SO4生成， 他们设计了如下实验方案。 上述方案（“合理”或“不合理”），简要说明理由 。 ⑤E装置中溶液呈碱性，为检验吸收液中其他阴离子，完成下列实验方案。 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量吸收液于试管中滴加 BaCl2溶液至过量 白色浑浊 固体部分溶 解，产生气泡 【答案】（1） SO2 + Br2+ 2H2O H2SO4+ 2HBr （2）①H2SO4 + Na2SO3 Na2SO4 + SO2↑ + H2O ②干燥吸水 ③ 2Na2O2+ 2SO2 2Na2SO3+O2 ④ 不合理 F A B C D E 将C中反应后的 固体溶于水 白色 沉淀 足量 BaCl2溶液 稀HNO3 仍有部分白色沉淀不溶 解, 证明有 Na2SO4 生成 13 稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，如果反应后的固体中还残留Na2O2，它溶于水也能将亚硫酸 根氧化成硫酸根。 ⑤ 取步骤Ⅰ中白色沉淀于试管中，加入过量的稀盐酸 吸收液中存在SO32一和SO42一（多答OH一不扣分） 【变式 2】NaCl 和 NaClO 在酸性条件下可发生反应：ClO- + Cl- + 2H+ = Cl2↑+ H2O， 某学习小组拟研究消毒液(主要成分为 NaCl 和 NaClO)的变质情况。 （1）此消毒液中 NaClO 可吸收空气中的 CO2 生成 NaHCO3 和 HClO 而变质。写出化学反应方程式 。 （2）取适量消毒液放在试管中，加入足量一定浓度的硫酸，有气体放出。通过以下装置检验气体的成分 可以判断消毒液是否变质。 限选试剂：98%浓硫酸、1%品红溶液、1.0 mol·L -1 KI-淀粉溶液、1.0 mol·L -1NaOH、澄清石灰水、饱 和 NaCl 溶液 请完成下列实验方案。 所加试剂 预期现象和结论 试管 A 中加足量① ； 试管 B 中加 1%品红溶液； 试管 C 中加② 。 若 A 中溶液变蓝色，B 中溶液不褪色，C 中溶液变 浑浊。则消毒液部分变质； ③ 则消毒液未变质； ④ 则消毒液完全变质。 （3）用滴定法测定消毒液中 NaClO 的浓度。实验步骤如下： ①量取 25.00mL 消毒液放入锥形瓶中，加入过量的 a mol·L-1 Na2SO3 溶液 b mL； ②滴定分析。将 c mol·L-1 的酸性 KMnO4 溶液装入 （填酸式或碱式）滴定管中；KMnO4 和 剩余的 Na2SO3 发生反应。当溶液由无色变成浅红色，且保持半分钟内红色不褪时，停止滴定，记录 数据。重复滴定实验 2 次，平均消耗酸性 KMnO4 溶液 v mL； 滴定过程中涉及的反应有：NaClO + Na2SO3 = NaCl + Na2SO4 ； 2KMnO4 + 5Na2SO3+ 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O ③计算。消毒液中 NaClO 的浓度为 mol·L-1（用含 a、b、c、v 的代数式表示）。 【答案】（1）NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 + HClO （2） 所加试剂 预期现象和结论 A B C 气体→ 14 ① 1.0mol/L KI-淀粉溶液 ② 澄清石灰水 ③若 A 中溶液变蓝色，B 中溶液不褪色(无变化)，C 中 溶液不变浑浊(无变化)，则消毒液未变质 ④若 A 中溶液不变蓝色(无变化)，B 中溶液不褪色(无变 化)，C 中溶液变浑浊则消毒液完全变质 （3）②酸式 ③（2ab – 5vc）/ 50 类型四、化学反应原理的探究 例 4、在溴水中加入镁粉，溴水褪色。对于褪色的原因，甲认为是溴溶于水后，溴和水发生了可逆反应： Br2+H2O HBr+HBrO。当向溴水中加入镁粉之后，则发生以下两种反应： Mg+2HBr=MgBr2＋H2↑ ； Mg+2HBrO=Mg(BrO)2+H2↑ 由于上述反应的发生，使溴水中的平衡向正反应方向移动，从而使溴水褪色。乙认为，镁是活泼金 属，在溴水中存在大量的溴，应该是溴与镁粉直接反应：Mg+Br2=MgBr2，而使溴水褪色。请设计实验方 案验证。 【思路点拨】找出两种观点的争论焦点，以其内在区别为切入点，结合课本知识设计不同的实验来区别。 【答案.】1：在溴水中加入镁粉，立即观察现象，若短时间内有有大量气体产生，则甲的解释正确。若短 时间内没有大量气体产生，则乙的解释正确 2：把镁粉加入到溴的四氯化碳溶液中，看溴的四氯化碳溶液是否褪色。若不褪色，说明镁不能与干燥的 溴发生反应；若褪色，说明乙是对的 【总结升华】1、重视实验基础知识：虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题的设置上常常 包含了对实验基础知识的考查；2、牢牢掌握元素化合物知识，大胆猜想， 细心论证；3、探究实验要有 开放性答案，与唯一答案有区别。 举一反三： 【变式 1】某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验： （1）将镁粉投入冷水中，未见任何现象； （2）将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪去； （3）将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象； （4）向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。 则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是（ ） A 镁粉只能直接与溴水中的溴反应 B 水是镁粉与溴发生反应的催化剂 C （2）中产生的极少量气泡是由于镁粉与水反应得到 D 镁粉与溴水中的 H+发生反应，导致平衡移动使溴水褪色 【答案】B 【解析】大多数学生受氯水变质这一问题的影响，认为在溴水中，存在 Br2+H2O→HBr+HBrO。学生只注 意到了镁与溶液中 H+的反应，而忽略了镁可以和溴单质反应这一事实，更没有注意到②中所述，"镁粉与 15 溴水反应时，只是开始时产生极少量气泡，而溴水的红棕色颜色逐渐褪去"这一实验事实。这是由于学生 没有深入地审题，受到了已有知识的干扰。正确答案为 B。 【变式 2】（2016 朝阳二模）以 NaCl 为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究 NaCl 溶液对钢铁腐蚀的影响。 （1）将滤纸用 3.5%的 NaCl 溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验 试剂，再缓慢加入 NaCl 溶液至没过滤纸，操作如下所示： ① 实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是 。 ② 碳粉的作用是 。 ③ 为了说明 NaCl 的作用，需要补充的对照实验是 。 （2）向图示装置的烧杯 a、b 中各加入 30 mL 3.5%的 NaCl 溶液， 闭合 K，指针未发生偏转。加热烧杯 a，指针向右偏转。 ①取 a、b 中溶液少量，滴加 K3[Fe(CN)6]溶液，a 中出现蓝色 沉淀，b 中无变化，b 中铁片作 极。 ②加热后，指针发生偏转的原因可能是 。 （3）用图示装置探究不同浓度 NaCl 溶液对钢铁腐蚀的影响， 向烧杯 a、b 中各加入 30 mL 不同质量分数的 NaCl 溶液，实验记录如下表所示。 实验 a b 指针偏转方向 Ⅰ 0.1% 0.01% 向右 Ⅱ 0.1% 3.5% 向左 Ⅲ 3.5% 饱和溶液 向右 ①Ⅱ中，b 中电极发生的电极反应式是 。 ② Ⅲ中，铁在饱和 NaCl 溶液中不易被腐蚀。 查阅资料可知：在饱和 NaCl 溶液中 O2 浓度较低，钢铁不易被腐蚀。设计实验证 明： 。 （4）（2 分）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是 。 【答案】（1）① O2 16 ② 与铁组成原电池，作原电池的正极 ③ 用水代替 NaCl 溶液进行上述实验 （2）① 正 ② 温度升高，Fe 还原性增强 ，反应速率加快 （3）① Fe－2e- = Fe2+ ②另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和 NaCl 溶液，再分别滴加 几滴 K3Fe(CN)6 溶液，然后往其中一个烧杯中通入 O2，观察现象。 （4）温度、NaCl 溶液的浓度、O2 的浓度 【解析】（1）①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀。② 铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电，铁做原电池负极，碳做正极。③为了说明 NaCl 的作用。需要补 充的对照实验是，用水做电解质，代替氯化钠进行上述实验。 （2）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取 a、b 中溶液少量，滴加 K3[Fe(CN)6]溶液 a 中出现蓝色沉淀，说明 a 中生成二价铁离子，b 中无变化，b 中没有二价铁离子生成，所以 a 做负极，b 做 正极。 ②加热后，指针发生偏转的原因可能是：温度升高，Fe 还原性增强，反应速率加快。 （3）①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b 极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式： Fe―2e―==Fe2+。 ②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：另取两个烧杯，分别往其中加入铁 片和一定量的饱和 NaCl 溶液，再分别滴加几滴 K3Fe(CN)6 溶液，然后往其中一个烧杯中通入 O2，观察现 象。 （4）通过上述实验可知：对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl 溶液的浓度、O2 的浓度。 【变式 3】在常温下，取两片质量相等、外形和组成相同表面经过砂纸打磨（完全去掉了氧化物）的铝片， 分别加入到盛有体积相同、 相同的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管（相同体积）中，发现铝片在稀 盐酸中产生氢气的速率比在稀硫酸中快。 （1）写出以上反应的离子方程式 （2）你认为出现以上现象的可能原因是： 假设① 假设② （3）请设计实验对以上的假设进行验证： ① ② （4）如果上述假设都成立，要使以上稀硫酸与铝反应产生的氢气速率加快，可以采取的措施有：（至少 填四种） 【答案】⑴2Al+6H+==2Al3++3H2↑ ⑵①Cl-对铝与 H+反应有促进作用 ②SO42-对铝与 H+反应有抑制作用 ⑶①向以上稀 H2SO4 中加入少量 NaCl 或 KCl 固体，如果能使反应速度加快，则假设①成立； ②向以上稀 HCl 中加入少量 Na2SO4 或 K2SO4 固体，如果都能使反应速率减慢，则假设②成立； ⑷①加入含有 Cl-的可溶性氯化物②增加浓度③加热④将铝片改为铝丝⑤利用不活泼金属或不活泼金属的 可溶性盐形成原电池。 ( )c H + 17 【巩固练习】 1．资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验 证产物、探究反应原理。 （1）提出假设 实验I：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应， 产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。 该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测： 猜测 1：白色不溶物可能为 。 猜测 2：白色不溶物可能为 MgCO3。 猜测 3：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。 （2）设计定性实验确定产物并验证猜测： 实验序号 实验 实验现象 结论 实验Ⅱ 将实验 I 中收集到的 气体点燃 能安静燃烧、产生淡蓝色 火焰 气体成分为______ 实验Ⅲ 取实验 I 中的白色不 溶物，洗涤，加入足量   白色不溶物可能含有 MgCO3 实验Ⅳ 取实验 I 中的澄清液， 向其中加入少量 CaCl2 稀溶液 产生白色沉淀 溶液中存在 ④ 离子 （3）为进一步确定实验 I 的产物，设计定量实验方案，如图所示： 称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物 22.6 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的 气体全部进入装置 A 和 B 中。实验前后装置 A 增重 1.8 g，装置 B 增重 8.8 g，试确定白色不溶物的化学 式 。 （4）请结合化学用语和化学平衡移动原理解释 Mg 和 NaHCO3 溶液反应产生大量气泡的原因_________。 2．某研究性学习小组用如图所示的装置进行 Na2O2 和 H2O 反应的实验。 18 (1)可以验证有氧气生成的实验方法是： (2)将导管 q 放入水中，反应过程中导管口有气泡冒出，说明： 。 (3)往试管中加水至固体完全溶解且不再有气泡生成后，取出试管，往试管中滴入实验室常用无色指示剂试 液 A，可观察到溶液变红，后红色褪去，则该指示剂为 。 小组同学经查阅资料后得知红色褪去的原因有二：一是 NaOH 溶液的浓度过大；二是反应过程中可生成 H2O2，H2O2 氧化漂白了酚酞试液。为了排除前者因素影响，可采取的方法是 (4)为进一步探究 H2O2 是否能够氧化指示剂试液，某同学向 3mL30% H2O2 的溶液中滴入 2 滴品红指示剂， 充分振荡并放置约 3min，溶液红色无明显改变。后加入少量 0.5mol/LNaOH 的溶液后，可看到产生许多小 气泡，且溶液红色可迅速褪去。该现象表明： ，产生气泡的反应方 程式为 3．（2015 海淀一模）已知 FeCl3 溶液与 KI 溶液的反应为可逆反应，某小组同学对该反应进行实验探究。 （1）甲同学首先进行了实验 1。 实验步骤 实验现象 ⅰ．取 2 mL 1 mol·L-1 KI 溶液， 滴加 0.1 mol·L-1 FeCl3 溶液 3 滴（1 滴约为 0.05 mL，下同）。 ⅰ．溶液呈棕黄色。实 验 1 ⅱ．向其中滴加 2 滴 0.1 mol·L-1 KSCN 溶液。 ⅱ．溶液不显红色。 ①写出 FeCl3 溶液与 KI 溶液反应的离子方程式 。 ②加入 KSCN 溶液的目的是 。 ③甲同学认为溶液不显红色的原因是反应体系中 c(Fe3+)太低，故改进实验方案，进行了实验 2。 实验步骤 实验现象 ⅰ．取 2 mL 0.1 mol·L -1 KI 溶液， 滴加 0.1 mol·L-1 FeCl3 溶液 3 滴。 ⅰ．溶液呈棕黄色。 ⅱ．向其中滴加 2 滴 0.1 mol·L-1 KSCN 溶液。 ⅱ．溶液显红色。 实 验 2 ⅲ．继续加入 2 mL CCl4，充分振荡、静置。 ⅲ．液体分层，上层红色消失， 变为棕黄色，下层呈紫红色。 本实验改用 0.1 mol·L-1 KI 溶液的目的是 。用化学平衡原理解释实验 2 中加入 CCl4 后上 层溶液红色消失的原因： 。 （2）甲同学认为“用 CCl4 萃取后上层溶液仍为棕黄色”的原因是 I2 未被充分萃取，但乙同学查阅资料得 到信息：I2、I3－在水中均呈棕黄色，两者有如下关系：I2＋I－ I3－。于是提出假设：萃取后的溶液 19 呈棕黄色的主要原因是存在 I3－。 ① 为验证假设，乙同学设计并完成了实验 3。 实验步骤 实验现象 ⅰ．取 1 mL 实验 2 中棕黄色的上层清液，再 加入 2 mL CCl4， 振荡、静置。 ⅰ．液体分层，上层呈黄色，下 层呈紫红色。 实 验 3 ⅱ．取 1 mL 饱和碘水，加入 2 mL CCl 4， 振荡、静置。 ⅱ．液体分层，上层为无色，下 层呈紫红色。 实验 3 的结论是 。 ②甲同学依据乙同学的实验设计思路，选用实验 2 中的试剂，运用控制变量的方法设计了更加严谨的 实验，证明了平衡 I2＋I－ I3－的存在。 请你补充完整他设计的实验步骤：将实验 2 中下层紫红色溶液平均分成两份，分装于两支试管中，向 试管 1 中加入 1 mL 水，振荡、静置；向试管 2 中 。 两支试管中的现象分别为 。 4．（2016 丰台一模）某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验： 实验Ⅰ：将 Fe3+转化为 Fe2+ Fe3+与 Cu 粉发生反应的离子方程式为 。 （1） 探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案： 查阅资料： ⅰ．SCN－的化学性质与 I－相似 ⅱ．2Cu2+ + 4 I－= 2CuI↓+ I2 Cu2+与 SCN－反应的离子方程式为 。 实验Ⅱ：将 Fe2+转化为 Fe3+ 实验方案 现象 向 3mL 0.1mol/L FeSO4 溶 液 中 加 入 1 mL 8mol/L 稀硝酸 溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消 失，溶液变为黄色 探究上述现象出现的原因： 查阅资料：Fe2+ + NO Fe(NO)2+（棕色） 实验方案 现象 结论 步骤 1：取 4mL mol/L CuSO4 溶液，向 其中滴加 3 滴 0.1mol/L KSCN 溶液 产生白色沉淀 步骤 2：取 无明显现象 CuSO4 与 KSCN 反应产生了白色 沉淀 20 （3）用离子方程式解释 NO 产生的原因 。 （4）从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析： 反应Ⅰ：Fe2+与 HNO3 反应； 反应Ⅱ：Fe2+与 NO 反应 ① 依据实验现象，甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ （填“快”或“慢”）。 ② 乙 认 为 反 应 Ⅰ 是 一 个 不 可 逆 反 应 ， 并 通 过 实 验 证 明 其 猜 测 正 确 ， 乙 设 计 的 实 验 方 案 是 。 ③ 请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因 。 （5）丙认为若生成的 NO 与 Fe2+不接触，溶液就不会出现棕色，请设计实验方案，并画出实验装置图， 实现 Fe2+ Fe3+的转化，同时避免出现此异常现象。 5．某研究小组探究 SO2 和 Fe(NO3)3 溶液的反应。 已知： 1.0 mol/L 的 Fe(NO3)3 溶液的 pH=1 请回答： （1）装置 A 中反应的化学方程式是 。 （2）为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应进行的操作是 。 （3）装置 B 中产生了白色沉淀，其成分是 ，说明 SO2 具有 性。 （4）分析 B 中产生白色沉淀的原因： 观点 1： ； 观点 2：SO2 与 Fe3+反应； 观点 3：在酸性条件下 SO2 与 NO3－反应； ①按观点 2，装置 B 中反应的离子方程式是 ，证明该观点应进一步确认生成的新物质， 其实验操作及现象是 。 ②按观点 3，只需将装置 B 中的 Fe(NO3)3 溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条 件下进行实验。应选择的试剂是（填序号） 。 a．0.1 mol/L 稀硝酸  → 3HNO稀 21 b．1.5 mol/L Fe(NO3)2 溶液 c．6.0 mol/L NaNO3 和 0.2 mol/L 盐酸等体积混合的溶液 6.（2015 东城二模）某学习小组设计实验，探究二氧化硫的漂白性和还原性。 ⑴漂白性： 甲同学用如图所示装置（气密性良好）进行实验，观察到如下现象：Ⅰ中红色褪去，Ⅱ中无变化。 ①甲同学作对照实验的目的是 。 ②足量碱石灰的作用是 。 甲同学由此得出的实验结论是 。 ⑵ 还原性：   乙同学将SO2通入FeCl3溶液中，使其充分反应。 ① SO2 与 FeCl3反应的离子方程式是 ，检验该反应所得含氧酸根 离子的方法是 。 ②实验中观察到溶液由黄色变为红棕色，静置一段时间，变为浅绿色。 资料显示：红棕色为FeSO3 （墨 绿色难溶物）与FeCl3 溶液形成的混合色。 则②中红棕色变为浅绿色的原因是 。 乙同学得出的实验结论是：二氧化硫可还原三氯化铁。 7．一学习小组利用下图所示装置，对某含少量 Fe 的废铜屑进行铜含量的测定，并探究利用其制备硫酸铜 溶液。 （1）向 A 中加入 10g 废铜屑样品，关闭弹簧夹，打开 B 活塞向 A 注入足量稀硫酸后关闭。此时装置 C 中 发生的现象是 。 22 （2）反应进行到 A 中不再产生气泡时，若 C 中收集到 448mL（已换算成标准状况）气体，则该废铜屑中 铜的质量百分含量为 。 （3）拆除 C、D 装置后，打开弹簧夹，持续将空气通入 A 中，至 A 中固体全部消失，再继续通入一段时 间空气后，关闭弹簧夹，停止通入空气。 ①该过程中发生反应的离子方程式是 、 ； ②为使 A 中固体加快溶解速率，以下方法运用合理的是 。 a. 对 A 装置加热 b. 向 A 内加入少量 Fe2O3 c. 向 A 内加入少量 CuO d. 增大空气通入量 e. 向 A 内加入少量 FeSO4 f. 向 A 内加入少量 H2O （4）将 A 中溶液倒入烧杯内，加入 Cu2(OH)2CO3 将其调节至 pH=4 时，溶液中铁被完全沉淀，过滤后即 得红褐色沉淀与硫酸铜溶液，此过程离子反应方程式是 。 （5）有同学认为，可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量，则其采用的方法是 ， 其具体操作步骤可续写为： 。 8．（2015 福建高考）某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。 实验一 制取氯酸钾和氯水 利用如图所示的实验装置进行实验。 （1）制取实验结束后，取出 B 中试管冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 ______。 （2）若对调 B 和 C 装置的位置，_____(填“能”或“不能”)提高 B 中氯酸钾的产率。 实验二 氯酸钾与碘化钾反应的探究 （3）在不同条件下 KClO3 可将 KI 氧化为 I2 或 KIO3 。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物 的影响，其中系列 a 实验的记录表如下(实验在室温下进行)： ①系列 a 实验的实验目的是_______。 ②设计 1 号试管实验的作用是___________。 23 ③若 2 号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一， 还原产物为 KCl，则此反应的离子方程式为_________________。 实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量 （4）该小组设计的实验方案为：使用右图装置，加热 15.0mL 饱和氯水试样，测定产生气体的体积。 此方案不可行的主要原因是_______。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因) （5）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节)：______ 资料：i.次氯酸会破坏酸碱指示剂； ii.次氯酸或氯水可被 SO2、H2O2、FeCl2 等物质还原成 Cl-。 9．氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。某研究小组用粗铜（含杂质 Fe）按下述 流程制备氯化铜晶体（CuCl2·2H2O）。 （1）实验室采用如下图所示的装置，可将粗铜与 Cl2 反应转化为固体 1（部分仪器和夹持装置已略 去）。 ① 仪器 A 的名称是 。 ② 装置 B 中发生反应的离子方程式是 。 ③ 有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收 HCl 的装置，你认为是否必要 （填“是”或“否”） 。 （2）试剂 X 用于调节 pH 以除去杂质， X 可选用下列试剂中的（填序号） 。 a．NaOH b．NH3·H2O c．CuO d．Cu2(OH) 2CO3 e．CuSO4 （3）在溶液 2 转化为 CuCl2·2H2O 的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为绿色。小组同学欲探究其 原因。 Cl2 至固体完全溶解粗铜 固体 1 加稀盐酸 溶液 2 CuCl2·2H2O 固体 2 调节 pH 至 4 ~5溶液 1 加试剂 X 24 已知：在氯化铜溶液中有如下转化关系： Cu(H2O)42+(aq) +4Cl－(aq) CuCl42－(aq) +4H2O(l) 蓝色 黄色 ① 上述反应的化学平衡常数表达式是 K= 。若增大氯离子浓度，K 值（填“增大”、“减 小”或“不变”） 。 ② 取氯化铜晶体配制成蓝绿色溶液 Y，进行如下实验，其中能够证明 CuCl2 溶液中有上述转化关 系的是（填序号） 。 a．将 Y 稀释，发现溶液呈蓝色 b．在 Y 中加入 CuCl2 晶体，溶液变为绿色 c．在 Y 中加入 NaCl 固体，溶液变为绿色 d．取 Y 进行电解，溶液颜色最终消失 10.（2016 海淀一模）甲乙两同学分别对含+4 价硫元素的物质性质进行了探究。 （1）甲用右图装置进行实验(气密性已检验，加 热和夹持装置已略去)。实验进行一段时间 后，C、D 中都出现明显的白色沉淀，经检 验均为 BaSO4。 ① A 中反应的化学方程式是 。 ② 为探究 SO2 在 D 中所发生的反应，甲 进一步实验发现，出现白色沉淀的过程 中，D 溶液中 NO3-浓度几乎不变。 甲据此得出结论：D 中出现白色沉淀的主要原因是 。 （2）乙用如下实验对含+4 价硫元素的物质性质继续进行探究。 序号 实验操作 实验现象 1 取 0.3 g 纯净 Na2SO3 固体，向其中加入 10 mL 2 mol·L-1 盐酸，再滴入 4 滴 BaCl2 溶液 产生无色气泡；滴入 BaCl2 溶液后，开 始无现象，4 min 后，溶液变浑浊 2 取 0.3 g 纯净 Na2SO3 固体，向其中加入 10 mL 2 mol·L-1 HNO3，再滴入 4 滴 BaCl2 溶液 产生无色气泡；滴入 BaCl2 溶液后，开 始无现象，2 h 后，溶液变浑浊 3 取 0.3 g 纯净 Na2SO3 固体，向其中加入 10 mL 浓 HNO3，再滴入 4 滴 BaCl2 溶液 产生红棕色气体；滴入 BaCl2 溶液后， 溶液立即产生大量白色沉淀 ① 结合化学用语解释实验 1 中产生现象的原因： ； 。 ② 由实验 1、2、3 对比，可以得到推论： 。 ③ 乙通过查阅资料发现，Na+对实验 1 和 2 中出现浑浊的时间无影响，于是进一步探究 Cl-和 NO3-对其 的影响： 序号 实验操作 实验现象 4 取 固体混合物，向其中加入 10 mL 2 mol·L-1 HNO3，再滴入 4 滴 BaCl2 溶液 产生无色气泡；滴入 BaCl2 溶液后，开 始无现象，20 min 后，溶液变浑浊 i. 实验 2 和 4 对比，乙获得推论：Cl-的存在可以加快溶液中+4 价硫元素的氧化； ii. 实验 1 和 4 对比，乙获得推论： 。 ④ 通过以上实验，乙同学认为，确定某溶液中含有 SO42-的实验方案：取待测液，向其中先滴加 。 25 (填字母序号)。 a. 2 mol·L-1 盐酸，再滴加 BaCl2 溶液，一段时间后出现白色沉淀 b. 2 mol·L-1 盐酸，再滴加 BaCl2 溶液，立即出现白色沉淀 c. 2 mol·L-1 硝酸，再滴加 BaCl2 溶液，一段时间后出现白色沉淀 d. 2 mol·L-1 硝酸，再滴加 BaCl2 溶液，立即出现白色沉淀 26 【答案与解析】 1. （1）猜测 1：Mg(OH)2 （2）①氢气 ②稀盐酸（合理均可） ③ 产生气泡，沉淀全部溶解 ④CO32- （3） 2MgCO3·Mg(OH)2 或 Mg(OH)2·2MgCO3 或 Mg3(OH)2(CO3)2 （4）NaHCO3 溶液中存在如下平衡：HCO3- H+ +CO32-、H2O H++OH-；Mg 和 H+反应生成 H2 和 Mg2+，Mg2+跟 OH-、CO32-生成难溶物 Mg(OH)2·2MgCO3，则 H+、OH-、CO32-的浓度均降低，促使上述 两平衡均向右移动。故 Mg 和饱和 NaHCO3 溶液反应产生大量气体 H2。 2．1）将带火星的木条靠近导管 p 处，木条复燃。 （2）该反应放热 （3）酚酞试液 （4）从试管中取出少许溶液加水稀释，再滴入 A 指示剂，红色不能褪去。（5）说明 H2O2 本身并不能氧化漂白指示剂，但在碱性条件下可迅速将指示剂氧化： 。 3. （1）① 2Fe3+ + 2I- 2Fe2++I2 （不写“ ”扣条件分） ②检验溶液中是否大量存在 Fe3+ ③提高平衡时溶液中的 c(Fe3+) 平衡 1：2Fe3+ + 2I- 2Fe2++I2；平衡 2：Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 加入 CCl4 后，I2 被 CCl4 萃取，平衡 1 正向移动，或 c(Fe3+)降低，平衡 2 逆向移动，或 c[Fe(SCN)3] 降低，所以红色消失。 （2）① 萃取后的溶液呈棕黄色的主要原因是存在 I3－ ② 加入 1 mL 0.1 mol·L-1 KI 溶液，振荡、静置 试管 1 中液体分层，上层为无色，下层呈紫红色，试管 2 中液体分层，上层呈黄色，下层呈紫红色（或 紫红色变浅） 4．【答案】（1）2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ （2）0.1 取 4mL 0.2mol/L FeSO4 溶液，向其中滴加 3 滴 0.1mol/L KSCN 溶液； v2Cu2++4SCN﹣=2CuSCN↓+(SCN)2 （3）3Fe2++4H++NO3 ﹣═3Fe3++NO↑+2H2O （4）①慢 ②取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴 K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应 I 是不可 逆反应； ③Fe2+被硝酸氧化为 Fe3+，导致溶液中 Fe2+浓度降低，导致平衡 Fe2++NO⇌Fe(NO)2+逆向移动，最终 Fe(NO)2+ 完全转化为 Fe3+，溶液由棕色变为黄色； 27 （5） (答案合理均给分) 【解析】（1）Fe3+与 Cu 粉发生反应生成铜离子与亚铁离子，离子方程式为：Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+； （2）由反应 2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，可知得到溶液中 Fe2+为 0.2mol/L，Cu2+为 0.1mol/L，分别取相应浓度 的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入 KSCN 溶液进行对照实验，故实验方案为： 步骤 1：取 4mL 0.1mol/L CuSO4 溶液，向其中滴加 3 滴 0.1mol/L KSCN 溶液， 步骤 2：取 4mL 0.2mol/L FeSO4 溶液，向其中滴加 3 滴 0.1mol/L KSCN 溶液， 由题目信息 ii 可知，Cu2+与 SCN﹣反应生成 CuSCN 沉淀，同时生成（SCN）2，反应离子方程式为： 2Cu2++4SCN﹣=2CuSCN↓+(SCN)2； （3）亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO 与水，反应离子方程 为：3Fe2++4H++NO3 ﹣═3Fe3++NO↑+2H2O； （4）①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现， 反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢； ②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有 Fe2+，否则没有 Fe2+，具体的实验方案是：取反应后的黄色 溶液于试管中，向其中加入几滴 K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应 I 是不可逆反应； ③Fe2+被硝酸氧化为 Fe3+，导致溶液中 Fe2+浓度降低，导致平衡 Fe2++NO⇌Fe（NO）2+逆向移动，最终 Fe(NO)2+完全转化为 Fe3+，溶液由棕色变为黄色； （5）利用原电池原理，使 NO 与 Fe2+在不同的电极区域生成，实验装置图为 ， 5．（1）Na2SO3+H2SO4（浓）=Na2SO4+SO2↑+H2O （2）打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的 N2，关闭弹簧夹（1 分） （3）BaSO4 还原性 （4）观点 1：SO2 和 Fe3+、酸性条件下 NO3－都反应（1 分） ①SO2+2Fe3++Ba2++2H2O=BaSO4↓+2Fe2++4H+ （可分两步写，各 1 分） 28 取少量 B 中溶液于试管中，加入少量铁氰化钾[K3Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，则溶液中有 Fe2+，观 点 2 合理 ②c 6．（1）①探究 SO2 使品红褪色过程是否有水参与（或探究是 SO2 还是 H2SO3 使品红褪色）。 ②防止空气中的水蒸气进入到Ⅱ装置中对实验产生干扰，同时处理尾气中的 SO2；SO2 在有水的条件下 可以使品红褪色。 （2）①SO2+2Fe3++2H2O=Fe2++SO42－+4H+；先滴加稀 HCl，之后加入 BaCl2，观察是否有白色沉淀生成。 ②溶液中存在平衡 FeSO3 (s) Fe2+ (aq)+SO32－ (aq)，随着反应进行，体系中 SO32－减少，平衡右移， 而同时反应消耗 Fe3+，故红棕色褪去，变为浅绿色。 7．（1）水面下降，水顺长导管排入 D 中 （2）88.8% （3）①4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ +2H2O 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ ②a b d e （4）Cu2(OH)2CO3 + H+ + Fe3+ = 2Cu2+ + Fe(OH)3↓ + CO2↑（也可分两步写） （5）测定沉淀法，将（4）中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算 8．（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)； （2）能； （3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响； ②硫酸浓度为 0 的对照实验； ③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O （4）因存在 Cl2 的重新溶解、HClO 分解等，此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)。 （5）量取一定量的试样，加入足量的 H2O2 溶液，加热除去过量的 H2O2，冷却，再加入足量的硝 酸银溶液，称量沉淀质量(或其他合理答案)。 【解析】（1）制取实验结束后，取出 B 中试管冷却结晶、过滤、洗涤。根据进行该实验操作过程使用的仪 器可知：在该实验操作过程需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管； （2）Cl2 与热的 KOH 溶液发生反应产生氯酸钾和氯化钾及水，与冷的 KOH 发生反应产生的在 KCl、KClO 和 水。因此若对调 B 和 C 装置的位置，可以除去 Cl2 中的杂质 HCl 气体，故能提高 B 中氯酸钾的产率。 （3）①根据表格数据可知：KI、KClO3 的物质的量不变，改变的只有硫酸的体积和水的多少，二者的和相 等，可见研究的目的就是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；②设计 1 号试管实验的作用是 硫酸溶液没有加入，即硫酸的浓度是 0，可以进行对照实验，比较硫酸不同浓度的影响。③若 2 号试 管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色，证明产生了 I2；假设氧化产物唯一， 还原产物为 KCl，根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为 ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。 （4）该小组设计的实验方案为：使用右图装置，加热 15.0mL 饱和氯水试样，测定产生气体的体积。此方 案不可行，主要原因是在溶液中存在 Cl2 的重新溶解及 HClO 分解产生 HCl 和氧气等。 （5）由于次氯酸会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不用酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，向该 溶液中加入足量的足量的 H2O2 溶液，发生氧化还原反应产生 Cl-，H2O2 被氧化变为 O2，然后加热除去 过量的 H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，发生沉淀反应形成 AgCl 沉淀，称量沉淀质量可根据 物质的元素组成确定其中含有的氯元素的质量。 9．（1）①分液漏斗 ②MnO2 +4H++2Cl－ Mn2++ Cl2↑+2H2O ③否 （2）c d （3）① 不变 △ 29 ②abc 10. 【答案】（1）① Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑ + 2H2O ② 酸性条件下，含+4 价硫元素物质(SO2 或 H2SO3)被 O2 氧化生成 SO42- （2）① 2H+ + SO32- =SO2 + H2O； 2SO2 + O2 + 2Ba2+ + 2H2O =2BaSO4↓+ 4H+ (或 2H2SO3+O2+2Ba2+ = 2BaSO4↓+ 4H+) ① 含+4 价硫元素物质可被 O2 和浓 HNO3 氧化 ② 0.3 g 纯净 Na2SO3 和 1.17 g NaCl ii. NO3-的存在可以减慢溶液中+4 价硫元素的氧化 ③ bd 【解析】（1）①考查课本化学方程式。 ②SO2 被氧化之后与 Ba2+结合成 BaSO4，在此环境中具有氧化性的只有酸性条件下的 NO3-和空气 中的 O2，由题意知出现白色沉淀的过程中，D 溶液中 NO3-浓度几乎不变，所以氧化剂只有 O2。含 +4 价硫元素物质(SO2 或 H2SO3)被 O2 氧化生成 SO42-，故 D 中出现 BaSO4 白色沉淀。 （2）① 2H+ + SO32- = SO2 + H2O ；在盐酸环境中产生白色沉淀只能是 BaSO4，氧化剂是 O2 所以 2SO2 + O2 + 2Ba2+ + 2H2O =2BaSO4↓ + 4H+(或 2H2SO3+O2+2Ba2+ = 2BaSO4↓+ 4H+)。 ②含+4 价硫元素物质可被 O2 和浓 HNO3 氧化 ③ i.实验 2 和 4 对比，乙获得推论是 Cl-的存在可以加快溶液中+4 价硫元素的氧化；根据控制变量法， 只有 Cl-的浓度发生变化，所以加入的是 0.3 g 纯净 Na2SO3 和 1.17 g NaCl。 ii. NO3-的存在可以减慢溶液中+4 价硫元素的氧化 ④ bd ∆