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【热点题型】50 性质探究类综合实验
一、探究物质组成、性质的实验方案的设计
1．验证性的性质实验方案的设计
物质→性质推测→实验验证→结论。图示如下：
2．探究性实验方案的设计
探究性实验方案的设计，可以按照以下步骤进行：
→→→→
二、探究实验方案的评价
1．对实验用品选择的评价
包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等的选择；药品的选择包括种类、浓度、物质状态等的选择；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接方式等的选择。
2．对不同实验方案的评价
对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
3．最佳方案的选用
几个实验方案都能达到实验目的，应分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染等。
三、探究物质性质的基本方法和程序
四、性质实验探究的角度与方法
物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有:
①物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过酸性KMnO4溶液是否退色来说明。
②物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2。
③同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。
④电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测该溶液的pH,若pH>7,则说明HA为弱酸。
⑤物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。
⑥钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。
⑦热分解产物的性质探究、判断
（1）难溶碳酸盐氧化物+CO2↑
（2）碳酸的酸式盐碳酸的正盐+ CO2↑+H2O
（3）铵盐NH3↑+相应的酸（或酸性氧化物+ H2O）（NH4NO3除外）
（4）硝酸盐金属（或金属氧化物、亚硝酸盐）+氮氧化物（NO或NO2）↑+O2↑
（5）草酸晶体 CO2↑+ CO↑+ H2O
六、猜想探究型实验题的思维流程
七、物质制备与性质验证实验中需考虑的7大因素
(1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO时应先通_H2__，再_加热__。可燃性气体点燃前先_验纯__等)。
(2)防氧化(如H2还原CuO后要“_先灭灯再停氢__”，切割白磷宜在_水__中进行等)。
(3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施防止_吸水__，以保证达到实验目的)。
(4)冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装_冷凝回流__装置(如长玻璃管、冷凝管等)。
(5)易挥发液体产物(导出时为蒸气)的及时冷却。
(6)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。
(7)其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。
【典例精析】
1．以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验 试剂 现象
滴管 试管
2 mL 0.2 mol·L－1 Na2SO3溶液 饱和Ag2SO4溶液 Ⅰ.产生白色沉淀
0.2 mol·L－1 CuSO4溶液 Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液 Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：______________________________________________。
(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO。
已知：Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是____________________
______________________________________________。
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO。
a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________。
b.证实沉淀中含有Cu2＋和SO的理由是__________________________
______________________________________________。
(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和_______________________________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：ⅰ.被Al(OH)3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一：
步骤二：________________(按上图形式呈现)。
b.假设ⅱ成立的实验证据是___________________________。
(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_____________________________。
盐溶液间反应的多样性与______________________________________________有关。
【解析】
第一步　明确实验干什么？
本实验的目的有两个：一是探究Na2SO3的性质；二是探究盐溶液之间反应的多样性。
第二步　论证原理是什么？
①根据题给信息Cu＋Cu＋Cu2＋可知，棕黄色沉淀若含有Cu＋，Cu＋会在稀硫酸作用下有红色的铜生成。
②根据题给信息Cu2＋CuI↓(白色)＋I2可知，棕黄色沉淀若含有Cu2＋，加入KI后会有白色沉淀(CuI)生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明生成的I2被SO还原，SO被氧化为SO。
第三步　题干信息有什么？
①经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO。
②Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2。
③已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。
④经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO。
⑤该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
第四步　信息方案的确定
步骤1：向2 mL 0.1 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液中滴加稍过量的Na2SO3溶液，生成碱式亚硫酸铝沉淀，然后再向沉淀中滴加V1体积的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，此时溶液中的溶质为NaAlO2和Na2SO3。
步骤2：取等体积等物质的量浓度的Al2(SO4)3溶液与过量稀氨水反应生成不含SO的Al(OH)3沉淀，然后再向沉淀中滴加同浓度的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，并记录体积为V2，此时溶液中的溶质为NaAlO2；比较V1和V2的大小，可推知假设ⅱ成立。
第五步　最终结论是什么？
根据实验，亚硫酸盐的性质有溶解性(Ag2SO3沉淀、Na2SO3、碱式亚硫酸铝)、还原性(SO被I2、酸性高锰酸钾氧化)、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和溶液的酸碱性有关。
【答案】　(1)2Ag＋＋SO===Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体
②a.HCl和BaCl2溶液
b.在I－作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO
(3)①Al3＋、OH－
②a
b.V1明显大于V2
(4)亚硫酸盐的溶解性、还原性、在水溶液中的酸碱性　两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
【专题训练】
1．醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_______________________。
仪器a的名称是________。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为_____________。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是______________________。
(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是__________________；
d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是______、________、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点_______________________________。
【解析】
(1)由题给信息，[(CH3COO)2Cr·2H2O]在气体分析中用作O2吸收剂，说明Cr2＋具有强还原性，易被O2氧化，故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的O2，以免影响[(CH3COO)2Cr·2H2O]的制备。由仪器的结构特点可知，a为分液(或滴液)漏斗。
(2)①Zn将Cr3＋还原为Cr2＋，离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，H2起到排除c中空气的作用，以防Cr2＋被氧化。
(3)过量的Zn与盐酸反应放出大量的H2，使装置c中压强增大，关闭K1和K2，打开K3时，溶液被压入装置d。由题给信息知，[(CH3COO)2Cr·2H2O]难溶于冷水，因此应用冰浴冷却，以便于[(CH3COO)2Cr·2H2O]析出，再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。
(4)装置d的缺点是该装置与大气直接相通，空气中的O2易将[(CH3COO)2Cr·2H2O]氧化。
【答案】
(1)去除水中溶解氧　分液(或滴液)漏斗
(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋　②排除c中空气
(3)c中产生H2使压强大于大气压　(冰浴)冷却　过滤
(4)敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触
2．亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备NaNO2并对其性质进行探究。
资料：Ag+与NO反应，可生成AgNO2白色沉淀或无色配离子。
Ⅰ.NaNO2的制取(夹持装置略)
实验i
向装置A中通入一段时间N2，再通入NO和NO2混合气体，待Na2CO3反应完全后，将所得溶液经系列操作，得到NaNO2白色固体。
(1)制取NaNO2的离子方程式是___。
(2)小组成员推测HNO2是弱酸。为证实推测，向NaNO2溶液中加入试剂X，“实验现象”证实该推测合理，加入的试剂及现象是__，___。
Ⅱ.NaNO2性质探究
将实验i制取的NaNO2固体配制成约0.1mol/LNaNO2溶液，进行实验ⅱ和ⅲ。
实验ⅱ
(3)由实验ii的现象得出结论：白色沉淀的生成与___有关。
(4)仅用实验ii的试剂，设计不同实验方案进一步证实了上述结论，实验操作及现象是___。
实验iii
(5)酸性条件下，NO氧化I-的离子方程式是___。
(6)甲同学认为，依据实验ⅲ的现象可以得出结论：该条件下，NO能氧化I-。乙同学则认为A装置中制取的NaNO2含有副产物，仅凭实验ⅲ不能得出上述结论，还需要补充实验ⅳ进行验证，乙同学设计实验ⅳ证明了实验ⅲ条件下氧化I-的只有NO2，实验ⅳ的实验方案是___。
【答案】(1)NO+NO2+CO=2NO+CO2 (2) 无色酚酞试液 溶液变成浅红色 (3)AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量 (4)向AgNO3溶液中逐滴滴加NaNO2溶液，先有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解 (5) 2NO+2I-+4H+=2NO↑+I2+2H2O (6) 取2mL0.1mol/LNaNO3溶液于试管中，加2mL0.1mol/L KI溶液(含淀粉)，再滴加三滴1mol/L硫酸溶液，溶液没有变蓝
【分析】
由实验装置图可知，制备亚硝酸钠时，先向盛有碳酸钠溶液的三颈烧瓶中通入一段时间氮气，排尽装置中的空气后，再通入一氧化氮和二氧化氮混合气体，一氧化氮和二氧化氮在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠和二氧化碳，盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶用于吸收一氧化氮，防止污染空气。
【解析】
(1)由分析可知，一氧化氮和二氧化氮在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠和二氧化碳，反应的离子方程式为NO+NO2+CO=2NO+CO2。
(2)若亚硝酸为弱酸，亚硝酸钠会在溶液中水解使溶液呈碱性，则向亚硝酸钠溶液中滴加酚酞试液，若溶液会变成浅红色，说明亚硝酸为弱酸；
(3)由实验现象可知，向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时，先没有白色沉淀生成，后有白色沉淀生成，说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量；
(4)由实验现象可知，向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时，先没有白色沉淀生成，后有白色沉淀生成，则向AgNO3溶液中滴加NaNO2溶液时，先有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量有关；
(5)由实验现象可知，向亚硝酸钠溶液中滴加淀粉碘化钾溶液无明显现象，滴加稀硫酸后，溶液变蓝色，有无色气体生成，说明酸性条件下，亚硝酸钠溶液与碘化钾溶液发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸钾、碘、一氧化氮和水，反应的离子方程式为2NO+2I-+4H+=2NO↑+I2+2H2O；
(6)由题意可知，一氧化氮和二氧化氮在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠和二氧化碳时，可能生成硝酸钠，则设计酸性条件下，硝酸钠溶液与碘化钾溶液没有碘生成的实验，可以说明酸性条件下，只有亚硝酸钠溶液与碘化钾溶液发生氧化还原反应，故可以进行以下操作：取2mL 0.1mol/L NaNO3溶液于试管中，加2mL 0.1mol/L KI溶液(含淀粉)，再滴加三滴1mol/L硫酸溶液，溶液没有变蓝。
3．某小组在验证氧化时发现异常现象，并对其进行深入探究。
实验I：
装置与操作 现象
溶液立即变红，继续滴加溶液，红色变浅并逐渐褪去
(1)实验I中溶液变红是因为与发生了反应，其离子方程式是_______。
(2)探究实验I中红色褪去的原因：取反应后溶液，_______(填实验操作和现象)，证明溶液中有，而几乎无。
(3)研究发现，酸性溶液中能氧化，但反应很慢且无明显现象，而实验I中褪色相对较快，由此推测能加快与的反应。通过实验II和III得到了证实。参照实验II的图例，在虚线框内补全实验III： ______。
实验II：
实验III：
(4)查阅资料：加快与反应的主要机理有
i.
ii.
iii.(羟基自由基)具有强氧化性，能直接氧化
为探究对与反应速率的影响，设计实验如下：
实验IV：
①t′＜t，对比实验IV和II可得出结论：在本实验条件下，_______。
②结合资料和(1)~(4)的研究过程，从反应速率和化学平衡的角度解释实验I中溶液先变红后褪色的原因：____。
③实验I~IV中均有生成，小组同学推测可能是与溶液中其他微粒相互作用生成的，这些微粒有____。
【答案】(1)Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3 (2) 滴加KSCN溶液，溶液变红 (3)
(4) ① Fe2＋也能加速H2O2与SCN－反应，且效果比Fe3＋更好 ② 刚滴入H2O2时，ii反应速率快，生成的Fe3＋迅速与SCN－结合，溶液立即变红；继续滴加H2O2，c(·OH)升高，加快·OH氧化SCN－，使c(SCN－)降低，Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3，平衡逆向移动，红色褪去 ③ ·OH、H2O2、Fe3＋
【解析】
(1) Fe3＋与SCN－发生反应生成Fe(SCN)3，使溶液显红色，其反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3；故答案为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3；
(2)检验Fe3＋，常用KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe3＋，反之，则不含Fe3＋，证明实验中含有Fe3＋，几乎无SCN－，具体操作是取反应后溶液少量于试管中，滴入KSCN溶液，溶液变红，证明溶液中有Fe3＋，几乎无SCN－；故答案为滴加KSCN溶液，溶液变红；
(3)根据题意，酸性溶液中H2O2能氧化SCN－，但反应很慢且无明显现象，滴加Fe2(SO4)3溶液后，溶液褪色相对较快；实验Ⅱ和实验Ⅲ应为对照实验，根据实验Ⅱ，推出实验Ⅲ：先加入0.5mLpH=1的硫酸溶液，无明显现象，静置后，滴加数滴Fe2(SO4)3溶液，溶液立即变红；故答案为；
(4)①根据实验Ⅳ加入FeSO4溶液，溶液变红，静置后，溶液红色恰好褪去，说明Fe2＋也能加速H2O2与SCN－的反应，t′＜t，说明实验Ⅳ的反应速率比实验Ⅱ快，即Fe2＋催化的效果比Fe3＋更好；故答案为Fe2＋也能加速H2O2与SCN－反应，且效果比Fe3＋更好；
②实验Ⅰ现象，开始时溶液立即变红，说明刚滴入H2O2时，ii反应速率快，生成Fe3＋迅速与SCN－结合，使溶液立即变红；依据反应主要机理，继续滴加H2O2溶液，产生c(·OH)升高，加快·OH氧化SCN－，使c(SCN－)降低，Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3，平衡逆向移动，红色褪去；故答案为刚滴入H2O2时，ii反应速率快，生成的Fe3＋迅速与SCN－结合，溶液立即变红；继续滴加H2O2，c(·OH)升高，加快·OH氧化SCN－，使c(SCN－)降低，Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3，平衡逆向移动，红色褪去；
③可与·OH、H2O2、Fe3＋相互作用生成O2，故答案为·OH、H2O2、Fe3＋。
4．某课外小组探究Cu(Ⅱ)盐与溶液的反应。
（查阅资料）
i.(绿色)(无色)；
ii.(无色)，遇空气容易被氧化成(蓝色)；
iii.易被氧化为或。
（猜想假设）
同学们根据资料认为Cu(Ⅱ)盐与可能会发生两种反应。
假设1：与在溶液中发生络合反应生成；
假设2：Cu(Ⅱ)有___________性，与在溶液中发生氧化还原反应。
（实验操作及现象分析）
实验一：探究与溶液的反应。
实验操作 实验序号h (mL) (mL) 逐滴加入溶液时的实验现象
a 1.5 0.5 溶液逐渐变为绿色，静置无变化
b 1.0 1.0 溶液先变为绿色，后逐渐变成浅绿色，静置无变化
c 0 2.0 溶液先变为绿色，后逐渐变浅至无色，静置无变化
(1)根据实验a的现象可推测溶液中生成的含Cu微粒是___________(填化学符号)。
(2)甲同学认为实验一能证明假设2成立，他的理由是___________。
实验二：探究与溶液的反应。
(3)乙同学利用已知资料进一步确证了实验二的无色溶液中存在Cu(Ⅰ)。他的实验方案是：取少量无色溶液，___________。
(4)经检验白色沉淀为CuCl，从化学平衡的角度解释继续加溶液后CuCl沉淀溶解的原因：___________。
(5)经检验氧化产物以形式存在。写出与发生氧化还原反应得到无色溶液的离子方程式：___________。
（获得结论）
综合以上实验，同学们认为Cu(Ⅱ)盐与在液中的反应与多种因素有关，得到实验结论：
①随的增大，___________；
②___________。
【答案】假设2：氧化 (1) (2) 实验b中，溶液先变为绿色，后逐渐变成浅绿色，说明先发生络合反应之后又发生氧化还原反应(或实验a到实验c，最终溶液颜色逐渐变浅，说明发生了氧化还原反应) (3) 向其中滴加氨水，放置在空气中，若溶液变为蓝色，则说明含Cu(Ⅰ) (4) CuCl(s) Cu+(aq)+Cl-(aq)，滴加溶液后，，c(Cu+)浓度降低，使平衡正向移动，沉淀溶解 (5) 2Cu2++6=2+ ① 二者发生络合反应的趋势减弱，发生氧化还原反应的趋势增强 ② Cu(Ⅱ)盐的阴离子为Cl-时能增大Cu2+和发生氧化还原反应的趋势
【分析】
根据资料i.(绿色)，和Cu(Ⅱ)有氧化性，具有还原性，提出假设；通过与溶液的反应的现象，实验a到实验c，溶液浓度变大，最终溶液颜色逐渐变浅，说明发生了氧化还原反应；随的增大，二者发生络合反应的趋势减弱，发生氧化还原反应的趋势增强；探究与溶液的反应，起初现象溶液先变为绿色，后逐渐变成浅绿色，静置很快出现白色沉淀，再加溶液，白色沉淀很快溶解形成无色溶液；结合资料ii.(无色)，遇空气容易被氧化成(蓝色)，要确定无色溶液中存在Cu(Ⅰ)，加入氨水，可先呈现无色，后变为蓝色；Cu(Ⅱ)盐的阴离子为Cl-时能增大Cu2+和发生氧化还原反应的趋势。
【解析】
假设2：具有还原性，Cu(Ⅱ)有氧化性，与在溶液中发生氧化还原反应。故答案为：氧化；
实验一：探究与溶液的反应。
(1)结合资料i.(绿色)，根据实验a的现象溶液逐渐变为绿色，静置无变化，可推测溶液中生成的含Cu微粒是(填化学符号)。故答案为：；
(2)甲同学认为实验一能证明假设2成立，他的理由是实验b中，溶液先变为绿色，后逐渐变成浅绿色，说明先发生络合反应之后又发生氧化还原反应(或实验a到实验c，最终溶液颜色逐渐变浅，说明发生了氧化还原反应)。故答案为：实验b中，溶液先变为绿色，后逐渐变成浅绿色，说明先发生络合反应之后又发生氧化还原反应(或实验a到实验c，最终溶液颜色逐渐变浅，说明发生了氧化还原反应)；
实验二：探究与溶液的反应。
(3)结合资料ii.(无色)，遇空气容易被氧化成(蓝色)，无色溶液中存在Cu(Ⅰ)，加入氨水，可先呈现无色，后变为蓝色。他的实验方案是：取少量无色溶液，向其中滴加氨水，放置在空气中，若溶液变为蓝色，则说明含Cu(Ⅰ)。故答案为：向其中滴加氨水，放置在空气中，若溶液变为蓝色，则说明含Cu(Ⅰ)；
(4)经检验白色沉淀为CuCl，从化学平衡的角度解释继续加溶液后CuCl沉淀溶解的原因：CuCl(s) Cu+(aq)+Cl-(aq)，滴加溶液后，，c(Cu+)浓度降低，使平衡正向移动，沉淀溶解。故答案为：CuCl(s) Cu+(aq)+Cl-(aq)，滴加溶液后，，c(Cu+)浓度降低，使平衡正向移动，沉淀溶解；
(5)与发生氧化还原反应得到无色溶液，生成和，离子方程式：2Cu2++6=2+。故答案为：2Cu2++6=2+；
由分析，获得结论：①随的增大，二者发生络合反应的趋势减弱，发生氧化还原反应的趋势增强；②氯离子易与亚铜离子生成氯化亚铜，Cu(Ⅱ)盐的阴离子为Cl-时能增大Cu2+和发生氧化还原反应的趋势。故答案为：二者发生络合反应的趋势减弱，发生氧化还原反应的趋势增强；Cu(Ⅱ)盐的阴离子为Cl-时能增大Cu2+和发生氧化还原反应的趋势。
5．光敏剂草酸铁钾晶体(化学式为K3[Fe(C2O4)3] H2O)是一种含铁(III)的配合物，某学习小组进行了草酸铁钾晶体的性质探究实验。回答下列问题：
实验1：探究草酸铁钾的光敏性
(1)取草酸铁钾溶液按如图甲所示装置进行实验。实验中观察到A中产生浅黄色沉淀，取少量浅黄色沉淀与K3[Fe(CN)6]溶液混合，产生蓝色沉淀，则浅黄色沉淀中铁元素的化合价为___________ 。 实验中还观察到B中澄清石灰水变浑浊，则光解产生了___________ (填化学式)。
查阅资料得知草酸铁钾晶体光解与其溶液光解原理相似，X射线研究表明其光解后的残留固体为两种草酸盐。草酸铁钾晶体光解反应的化学方程式为___________。
实验2：探究草酸铁钾晶体光解后残留固体的热稳定性
取草酸铁钾晶体充分光解后的残留固体按图乙所示装置进行实验：
(2)装置连接好后，首先需要进行的实验操作是___________，装置D的作用是___________。
(3) A中放置下表所列固体，打开K，通入一段时间N2.然后关闭K。先点燃F处酒精灯，再将A中温度控制在指定范围，加热到不再有气体生成为止。记录到B、D、F、G中的现象如下：
实验序号 A中固体 控制温度 B D F G
① 草酸铁钾晶体充分光解后的残留固体 230~380℃ 出现白色浑浊 无明显变化 固体变成红色 出现白色浑浊
② 实验①结束后的残留固体 560~800℃ 无明显变化 无明显变化 固体变成红色 出现白色浑浊
进一步探究发现，实验②结束后A中残留固体由黑色不溶性固体和K2CO3组成。
查阅资料得知： 230~ 380°C时浅黄色固体分解，560~800°C时草酸钾分解。上述黑色不溶性固体中的物质可能是___________，草酸钾分解反应的化学方程式为___________。
(4)写出一种尾气处理的方法___________。
【答案】(1)+2 CO2 2{ K3[Fe(C2O4)3]·3H2O }3K2C2O4 + 2FeC2O4 + 2CO2 ↑+ 6H2O (2) 检查装置的气密性 检验 A 中可能产生的 CO2是否已被完全吸收 (3) Fe 和 FeO 中的一种或两种 K2C2O4K2CO3 + CO↑ (4) 点燃
【解析】
(1)浅黄色沉淀与 K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，表明它含有 Fe2+，所以光解产物中铁元素的化合价为+2。B 试管中出现白色浑浊，说明光解产物有CO2。综合题给信息，K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 的光解产物有 K2C2O4、FeC2O4、CO2 (必然还有 H2O)，故光解反应的化学方程式为 2{ K3[Fe(C2O4)3]·3H2O }3K2C2O4 + 2FeC2O4 + 2CO2 ↑+ 6H2O。
故答案为：+2；CO2；2{ K3[Fe(C2O4)3]·3H2O }3K2C2O4 + 2FeC2O4 + 2CO2 ↑+ 6H2O；
(2)涉及气体产生、使用的系列实验，连接装置后首先需要进行的实验操作是检查装置的气密性。要证明某气体与 CuO 在加热条件下产生了 CO2，需确认通入的该气体中不含 CO2，故 D 用于检验 A 中可能产生的 CO2是否已被完全吸收。故答案为：检查装置的气密性；检验 A 中可能产生的 CO2是否已被完全吸收；
(3)根据题给信息，FeC2O4分解为 CO、CO2及黑色不溶性固体，如果 Fe 的化合价不变，发生的反应是 FeC2O4FeCO3 + CO↑、FeCO3FeO + CO2↑；如果 Fe 的化合价降低，还将发生反应 FeO + COFe + CO2；在题给环境下，Fe 的化合价不可能升高。故该黑色不溶性固体中的物质是 Fe 和 FeO 中的一种或两种。K2C2O4分解为 K2CO3和 CO，故反应的化学方程式为K2C2O4K2CO3 + CO↑。 故答案为：Fe 和 FeO 中的一种或两种；K2C2O4K2CO3 + CO↑；
(4)尾气中可能含有 CO，可采用点燃等方法进行处理。故答案为：点燃；
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【热点题型】50 性质探究类综合实验
一、探究物质组成、性质的实验方案的设计
1．验证性的性质实验方案的设计
物质→性质推测→实验验证→结论。图示如下：
2．探究性实验方案的设计
探究性实验方案的设计，可以按照以下步骤进行：
→→→→
二、探究实验方案的评价
1．对实验用品选择的评价
包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等的选择；药品的选择包括种类、浓度、物质状态等的选择；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接方式等的选择。
2．对不同实验方案的评价
对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
3．最佳方案的选用
几个实验方案都能达到实验目的，应分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染等。
三、探究物质性质的基本方法和程序
四、性质实验探究的角度与方法
物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有:
①物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过酸性KMnO4溶液是否退色来说明。
②物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2。
③同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。
④电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测该溶液的pH,若pH>7,则说明HA为弱酸。
⑤物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。
⑥钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。
⑦热分解产物的性质探究、判断
（1）难溶碳酸盐氧化物+CO2↑
（2）碳酸的酸式盐碳酸的正盐+ CO2↑+H2O
（3）铵盐NH3↑+相应的酸（或酸性氧化物+ H2O）（NH4NO3除外）
（4）硝酸盐金属（或金属氧化物、亚硝酸盐）+氮氧化物（NO或NO2）↑+O2↑
（5）草酸晶体 CO2↑+ CO↑+ H2O
六、猜想探究型实验题的思维流程
七、物质制备与性质验证实验中需考虑的7大因素
(1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO时应先通_H2__，再_加热__。可燃性气体点燃前先_验纯__等)。
(2)防氧化(如H2还原CuO后要“_先灭灯再停氢__”，切割白磷宜在_水__中进行等)。
(3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施防止_吸水__，以保证达到实验目的)。
(4)冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装_冷凝回流__装置(如长玻璃管、冷凝管等)。
(5)易挥发液体产物(导出时为蒸气)的及时冷却。
(6)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。
(7)其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。
【典例精析】
1．以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验 试剂 现象
滴管 试管
2 mL 0.2 mol·L－1 Na2SO3溶液 饱和Ag2SO4溶液 Ⅰ.产生白色沉淀
0.2 mol·L－1 CuSO4溶液 Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液 Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：______________________________________________。
(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO。
已知：Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是____________________
______________________________________________。
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO。
a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________。
b.证实沉淀中含有Cu2＋和SO的理由是__________________________
______________________________________________。
(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和_______________________________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：ⅰ.被Al(OH)3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一：
步骤二：________________(按上图形式呈现)。
b.假设ⅱ成立的实验证据是___________________________。
(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_____________________________。
盐溶液间反应的多样性与______________________________________________有关。
【解析】
第一步　明确实验干什么？
本实验的目的有两个：一是探究Na2SO3的性质；二是探究盐溶液之间反应的多样性。
第二步　论证原理是什么？
①根据题给信息Cu＋Cu＋Cu2＋可知，棕黄色沉淀若含有Cu＋，Cu＋会在稀硫酸作用下有红色的铜生成。
②根据题给信息Cu2＋CuI↓(白色)＋I2可知，棕黄色沉淀若含有Cu2＋，加入KI后会有白色沉淀(CuI)生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明生成的I2被SO还原，SO被氧化为SO。
第三步　题干信息有什么？
①经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO。
②Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2。
③已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。
④经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO。
⑤该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
第四步　信息方案的确定
步骤1：向2 mL 0.1 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液中滴加稍过量的Na2SO3溶液，生成碱式亚硫酸铝沉淀，然后再向沉淀中滴加V1体积的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，此时溶液中的溶质为NaAlO2和Na2SO3。
步骤2：取等体积等物质的量浓度的Al2(SO4)3溶液与过量稀氨水反应生成不含SO的Al(OH)3沉淀，然后再向沉淀中滴加同浓度的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，并记录体积为V2，此时溶液中的溶质为NaAlO2；比较V1和V2的大小，可推知假设ⅱ成立。
第五步　最终结论是什么？
根据实验，亚硫酸盐的性质有溶解性(Ag2SO3沉淀、Na2SO3、碱式亚硫酸铝)、还原性(SO被I2、酸性高锰酸钾氧化)、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和溶液的酸碱性有关。
【答案】　(1)2Ag＋＋SO===Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体
②a.HCl和BaCl2溶液
b.在I－作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO
(3)①Al3＋、OH－
②a
b.V1明显大于V2
(4)亚硫酸盐的溶解性、还原性、在水溶液中的酸碱性　两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
【专题训练】
1．醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_______________________。
仪器a的名称是________。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为_____________。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是______________________。
(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是__________________；
d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是______、________、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点_______________________________。
2．亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备NaNO2并对其性质进行探究。
资料：Ag+与NO反应，可生成AgNO2白色沉淀或无色配离子。
Ⅰ.NaNO2的制取(夹持装置略)
实验i
向装置A中通入一段时间N2，再通入NO和NO2混合气体，待Na2CO3反应完全后，将所得溶液经系列操作，得到NaNO2白色固体。
(1)制取NaNO2的离子方程式是___。
(2)小组成员推测HNO2是弱酸。为证实推测，向NaNO2溶液中加入试剂X，“实验现象”证实该推测合理，加入的试剂及现象是__，___。
Ⅱ.NaNO2性质探究
将实验i制取的NaNO2固体配制成约0.1mol/LNaNO2溶液，进行实验ⅱ和ⅲ。
实验ⅱ
(3)由实验ii的现象得出结论：白色沉淀的生成与___有关。
(4)仅用实验ii的试剂，设计不同实验方案进一步证实了上述结论，实验操作及现象是___。
实验iii
(5)酸性条件下，NO氧化I-的离子方程式是___。
(6)甲同学认为，依据实验ⅲ的现象可以得出结论：该条件下，NO能氧化I-。乙同学则认为A装置中制取的NaNO2含有副产物，仅凭实验ⅲ不能得出上述结论，还需要补充实验ⅳ进行验证，乙同学设计实验ⅳ证明了实验ⅲ条件下氧化I-的只有NO2，实验ⅳ的实验方案是___。
3．某小组在验证氧化时发现异常现象，并对其进行深入探究。
实验I：
装置与操作 现象
溶液立即变红，继续滴加溶液，红色变浅并逐渐褪去
(1)实验I中溶液变红是因为与发生了反应，其离子方程式是_______。
(2)探究实验I中红色褪去的原因：取反应后溶液，_______(填实验操作和现象)，证明溶液中有，而几乎无。
(3)研究发现，酸性溶液中能氧化，但反应很慢且无明显现象，而实验I中褪色相对较快，由此推测能加快与的反应。通过实验II和III得到了证实。参照实验II的图例，在虚线框内补全实验III： ______。
实验II：
实验III：
(4)查阅资料：加快与反应的主要机理有
i.
ii.
iii.(羟基自由基)具有强氧化性，能直接氧化
为探究对与反应速率的影响，设计实验如下：
实验IV：
①t′＜t，对比实验IV和II可得出结论：在本实验条件下，_______。
②结合资料和(1)~(4)的研究过程，从反应速率和化学平衡的角度解释实验I中溶液先变红后褪色的原因：____。
③实验I~IV中均有生成，小组同学推测可能是与溶液中其他微粒相互作用生成的，这些微粒有____。
4．某课外小组探究Cu(Ⅱ)盐与溶液的反应。
（查阅资料）
i.(绿色)(无色)；
ii.(无色)，遇空气容易被氧化成(蓝色)；
iii.易被氧化为或。
（猜想假设）
同学们根据资料认为Cu(Ⅱ)盐与可能会发生两种反应。
假设1：与在溶液中发生络合反应生成；
假设2：Cu(Ⅱ)有___________性，与在溶液中发生氧化还原反应。
（实验操作及现象分析）
实验一：探究与溶液的反应。
实验操作 实验序号h (mL) (mL) 逐滴加入溶液时的实验现象
a 1.5 0.5 溶液逐渐变为绿色，静置无变化
b 1.0 1.0 溶液先变为绿色，后逐渐变成浅绿色，静置无变化
c 0 2.0 溶液先变为绿色，后逐渐变浅至无色，静置无变化
(1)根据实验a的现象可推测溶液中生成的含Cu微粒是___________(填化学符号)。
(2)甲同学认为实验一能证明假设2成立，他的理由是___________。
实验二：探究与溶液的反应。
(3)乙同学利用已知资料进一步确证了实验二的无色溶液中存在Cu(Ⅰ)。他的实验方案是：取少量无色溶液，___________。
(4)经检验白色沉淀为CuCl，从化学平衡的角度解释继续加溶液后CuCl沉淀溶解的原因：___________。
(5)经检验氧化产物以形式存在。写出与发生氧化还原反应得到无色溶液的离子方程式：___________。
（获得结论）
综合以上实验，同学们认为Cu(Ⅱ)盐与在液中的反应与多种因素有关，得到实验结论：
①随的增大，___________；
②___________。
5．光敏剂草酸铁钾晶体(化学式为K3[Fe(C2O4)3] H2O)是一种含铁(III)的配合物，某学习小组进行了草酸铁钾晶体的性质探究实验。回答下列问题：
实验1：探究草酸铁钾的光敏性
(1)取草酸铁钾溶液按如图甲所示装置进行实验。实验中观察到A中产生浅黄色沉淀，取少量浅黄色沉淀与K3[Fe(CN)6]溶液混合，产生蓝色沉淀，则浅黄色沉淀中铁元素的化合价为___________ 。 实验中还观察到B中澄清石灰水变浑浊，则光解产生了___________ (填化学式)。
查阅资料得知草酸铁钾晶体光解与其溶液光解原理相似，X射线研究表明其光解后的残留固体为两种草酸盐。草酸铁钾晶体光解反应的化学方程式为___________。
实验2：探究草酸铁钾晶体光解后残留固体的热稳定性
取草酸铁钾晶体充分光解后的残留固体按图乙所示装置进行实验：
(2)装置连接好后，首先需要进行的实验操作是___________，装置D的作用是___________。
(3) A中放置下表所列固体，打开K，通入一段时间N2.然后关闭K。先点燃F处酒精灯，再将A中温度控制在指定范围，加热到不再有气体生成为止。记录到B、D、F、G中的现象如下：
实验序号 A中固体 控制温度 B D F G
① 草酸铁钾晶体充分光解后的残留固体 230~380℃ 出现白色浑浊 无明显变化 固体变成红色 出现白色浑浊
② 实验①结束后的残留固体 560~800℃ 无明显变化 无明显变化 固体变成红色 出现白色浑浊
进一步探究发现，实验②结束后A中残留固体由黑色不溶性固体和K2CO3组成。
查阅资料得知： 230~ 380°C时浅黄色固体分解，560~800°C时草酸钾分解。上述黑色不溶性固体中的物质可能是___________，草酸钾分解反应的化学方程式为___________。
(4)写出一种尾气处理的方法___________。
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