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第68讲　创新探究类综合实验
【课程标准】　1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简单方案。
2.建立解答探究类综合实验的思维模型。
类型一　物质性质的探究
1．物质性质探究类实验的类型
(1)根据物质性质设计实验方案
(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案
2．探究实验中常见操作及原因
操作 目的或原因
沉淀水洗 除去××(可溶于水)杂质
沉淀用乙醇洗涤 a.减小固体的溶解度； b．除去固体表面吸附的杂质； c．乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥
续表
操作 目的或原因
冷凝回流 防止××蒸气逸出脱离反应体系；提高××物质的转化率
控制溶液pH 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等
学生用书↓第360页
“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结晶” 稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品的纯度
加过量A试剂 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率等)
续表
操作 目的或原因
温度不高于××℃ 温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)
减压蒸馏(减压蒸发) 减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时的气体氛围 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O制MgCl2时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸水 除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化
反应容器中用玻璃管和大气相通 指示容器中压强大小；平衡气体压强避免反应容器中压强过大
(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为________，装置B的作用为________________________________________________________________________。
(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为_____________________________________
________________________________________________________________________；
产生的气体为________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为________。
(4)取含X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O)标志滴定终点的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
粗品中X的相对含量为________。
答案：(1)具支试管　安全瓶(防倒吸)
(2)Cu＋ H2O2 ＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　O2 　增强H2O2的氧化性　(3)CuO2
(4)滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色　96.0%
解析： (1)由题给实验装置可知，仪器A的名称为具支试管；Cu与浓HNO3反应产生的尾气直接用NaOH溶液吸收会引发溶液倒吸，装置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，溶液变蓝。Cu2＋作用下，H2O2会被催化分解生成O2。在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中H2O2能氧化Cu，说明H＋使得H2O2的氧化性增强。(3)X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则：
CuOxCuO＋O2，则2CuO2 ～3I2 ～ 6Na2S2O3，则样品中m(CuO2)＝×2×96 g＝0.048 g，w(CuO2)＝×100% ＝96.0%。
1．某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略)，以验证Fe3＋、Cl2、SO2氧化性的强弱。根据题目要求回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，关闭K1、K3、K4，打开K2，旋开旋塞a，加热A，则B中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)B中溶液变黄时，停止加热A，关闭K2。打开旋塞b，使约2 mL的溶液流入试管D中，关闭旋塞b，检验B中生成离子的方法是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若要继续证明Fe3＋和SO2氧化性的强弱，需要进行的操作是____________
____________________________________________________________。
(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性强弱顺序：Cl2>Fe3＋>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
过程(2)B中溶液含有的离子 过程(3)B中溶液含有的离子
甲 既有Fe3＋又有Fe2＋ 有SO
乙 有Fe3＋无Fe2＋ 有SO
丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋
(5)验证结束后，将D换成盛有NaOH溶液的烧杯，打开K1、K2、K3和K4，关闭旋塞a、c，打开旋塞b，从两端鼓入N2，这样做的目的是________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－　(2)向试管D中滴加KSCN溶液，试管D中溶液变红色　(3)打开K3，打开旋塞c，向C中加入70%硫酸，一段时间后关闭K3。更换试管D，打开旋塞b，使少量溶液流入D中，检验D溶液中的SO和Fe2＋　
(4)甲、丙　(5)除去A和C中分别产生的氯气和二氧化硫，防止污染大气
解析：A中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取氯气，C中亚硫酸钠与70%硫酸反应生成二氧化硫，通过控制止水夹可以实现实验探究：将氯气通入B中可以验证Fe3＋、Cl2的氧化性；将氯气通入C中可以验证Cl2、SO2的氧化性，将二氧化硫通入B中可以验证Fe3＋、SO2的氧化性。
2．某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强，可将Fe2＋氧化。
回答下列问题：
(1)由AgNO3固体配制0.1 mol·L－1的AgNO3溶液50 mL，下列仪器中不需要使用的有________________________________________________________________________
(填名称)，配制好的溶液应转移到________(填试剂瓶的名称)中保存。
(2)步骤1的实验现象是______________________________________________________；
步骤2无明显现象；步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀，__________________。由此可知，步骤3反应的离子方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，学习小组在上述实验基础上进行补充实验：分别取少量的________________和步骤3试管中的上层清液于试管a和试管b中，向两支试管中加入适量的____________，观察到的现象为______________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)蒸馏烧瓶、分液漏斗　棕色细口瓶
(2)溶液变蓝　溶液蓝色褪去　I2＋2Fe2＋＋2Ag＋===2AgI↓＋2Fe3＋　(3)步骤2中的溶液　KSCN溶液　试管a溶液不变红，试管b溶液变红
解析：(3)由于步骤2的溶液中有亚铁离子而没有铁离子，要确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，只要证明步骤3的溶液中存在氧化产物铁离子即可。
类型二　反应产物、反应机理的探究
1．解答产物确定题的思路分析
由性质确定反应产物是解此类题目的根本思路，而题目中所涉及的物质，一般分为两类。
第一类 常见的熟悉物质 要注意物质的特殊性质，比如颜色、状态、气味、溶解性等物理性质，或能与哪些物质反应生成特殊的沉淀、气体等化学性质
第二类 能类比迁移的陌生物质 虽然平时接触不多，但其某种组成成分、结构成分(如离子、原子团、官能团等)必然学过，则可以考虑与其结构相似的物质的性质，进而推断其具体组成
2.寻求反应机理类探究性实验解题流程
3．文字表述题的各种答题规范
(1)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板
取少许最后一次洗涤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。
解答此类题目要注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。
取样 要取“少许最后一次”洗涤液
试剂 选择合理的试剂
现象 需有明显的现象描述
结论 根据现象得出结论
(2)实验操作的原因、目的、作用的答题要点
答题要素 明确实验目的：做什么
明确操作目的：为什么这样做
明确结论：这样做会有什么结果？理由是什么
得分点及关键词 操作：怎么“做”，为什么这样“做”
作用：需有明确的结论、判断、理由
(3)实验现象的准确、全面描述
答题要素 现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的
现象描述要准确：如A试管中……B处有……
按“现象＋结论”格式描述，忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成物的名称
得分点及关键词 溶液中：颜色由……变成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，生成(产生)……沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等
固体：表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小，颜色由……变成……等
气体：生成……色(味)气体，气体由……色变成……色，先变……后……(加深、变浅、褪色)等
(4)试剂的作用的答题模板
答题要素 试剂的作用是什么？要达到的目的是什么
得分点及关键词 作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确
作用—目的类：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要准确全面
(2022·广东卷)食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时，HAc的Ka＝1.75×10－5＝10－4.76。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L－1的HAc溶液，需5 mol·L－1 HAc溶液的体积为________mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作，正确的是_______________________________________
(填字母)。
(3)某小组研究25 ℃下HAc电离平衡的影响因素。
提出假设：稀释HAc溶液或改变Ac－浓度，HAc电离平衡会发生移动。
设计方案并完成实验：用浓度均为0.1 mol·L－1的HAc和NaAc溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液；测定pH，记录数据。
序号 V(HAc)/mL V(NaAc)/mL V(H2O)/mL n(NaAc)∶n(HAc) pH
Ⅰ 40.00 / / 0 2.86
Ⅱ 4.00 / 36.00 0 3.36
… … … … … …
Ⅶ 4.00 a b 3∶4 4.53
Ⅷ 4.00 4.00 32.00 1∶1 4.65
①根据表中信息，补充数据：a＝______，b＝______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释HAc溶液，电离平衡________(填“正”或“逆”)向移动；结合表中数据，给出判断理由：____________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③由实验Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac－浓度，HAc电离平衡逆向移动。
实验结论：假设成立。
(4)小组分析上表数据发现：随着的增加，c(H＋)的值逐渐接近HAc的Ka。
查阅资料获悉：一定条件下，按＝1配制的溶液中，c(H＋)的值等于HAc的Ka。
对比数据发现，实验Ⅷ中pH＝4.65与资料数据Ka＝10－4.76存在一定差异；推测可能由物质浓度准确程度不够引起，故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。
①移取20.00 mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定至终点，消耗体积为22.08 mL，则该HAc溶液的浓度为________mol·L－1。画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点。
②用上述HAc溶液和0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液，配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液，测定pH，结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出：如果只有浓度均约为0.1 mol·L－1的HAc和NaOH溶液，如何准确测定HAc的Ka？小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ 移取20.00 mL HAc溶液，用NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液V1 mL
Ⅱ ___________________________________________________________________,测得溶液的pH为4.76
实验总结：得到的结果与资料数据相符，方案可行。
(6)根据Ka可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途：______________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)5.0　(2)C　(3)①3.00　33.00　②正　实验Ⅱ相较于实验Ⅰ，醋酸溶液稀释了10倍，而实验Ⅱ的pH增大值小于1，说明稀释HAc溶液时，电离平衡正向移动
(4)①0.110 4　
(5)向滴定后的混合液中加入20 mL HAc溶液
(6)HClO：漂白剂和消毒液(或H2SO3：还原剂、防腐剂；或H3PO4：食品添加剂、制药、生产肥料)
解析：(1)溶液稀释过程中，溶质的物质的量不变，因此250×10－3 L×0.1 mol·L－1＝V×5 mol·L－1，解得V＝5×10－3 L＝5.0 mL。(2)振荡时应用瓶塞塞住容量瓶口，不可用手指压住容量瓶口，故A错误；定容时平视，视线、溶液凹液面和刻度线应“三线相切”，不能仰视或俯视，且胶头滴管不能插入到容量瓶中，故B错误；向容量瓶中转移液体，需用玻璃棒引流，玻璃棒下端位于刻度线以下，同时玻璃棒不能接触容量瓶瓶口，故C正确；定容完成后，盖上瓶塞，左手食指抵住瓶塞，右手扶住容量瓶底部，将容量瓶反复上下颠倒，摇匀，故D错误。(3)①实验Ⅶ的溶液中n(NaAc)∶n(HAc)＝3∶4，V(HAc)＝4.00 mL，因此V(NaAc)＝3.00 mL，即a＝3.00，由实验Ⅰ可知，溶液总体积为40.00 mL，因此V(H2O)＝40.00 mL－4.00 mL－3.00 mL＝33.00 mL，即b＝33.00。②实验Ⅰ所得溶液的pH＝2.86，实验Ⅱ的溶液中c(HAc)为实验Ⅰ的，稀释过程中，若不考虑电离平衡移动，则实验Ⅱ所得溶液的pH＝2.86＋1＝3.86，但实际溶液的pH＝3.36<3.86，说明稀释过程中，溶液中n(H＋)增大，即电离平衡正向移动。(4)①滴定过程中发生反应：HAc＋NaOH===NaAc＋H2O，由反应方程式可知，滴定至终点时，n(HAc)＝n(NaOH)，因此22.08 mL×0.100 0 mol·L－1＝20.00 mL×c(HAc)，解得c(HAc)＝0.110 4 mol·L－1。滴定过程中，当V(NaOH)＝0时，c(H＋)＝≈ mol·L－1＝10－2.88 mol·L－1，溶液的pH＝2.88，当V(NaOH)＝11.04 mL时，n(NaAc)＝n(HAc)，溶液的pH＝4.76，当V(NaOH)＝22.08 mL时，达到滴定终点，溶液中溶质为NaAc，Ac－发生水解，溶液呈弱碱性，当NaOH溶液过量较多时，c(NaOH)无限接近0.1 mol·L－1，溶液pH接近13，因此滴定曲线如图：
。
(5)向20.00 mL HAc溶液中加入V1 mL NaOH溶液达到滴定终点，滴定终点的溶液中溶质为NaAc，当＝1时，溶液中c(H＋)的值等于HAc的Ka，因此可再向溶液中加入20.00 mL HAc溶液，使溶液中n(NaAc)＝n(HAc)。
1．(2023·海口高三模拟)实验室以浓硫酸、铜与NaOH溶液为原料制取少量NaHSO3并探究其性质，已知CuCl为白色难溶于水的化合物。
Ⅰ.制备NaHSO3(装置如图所示)。
(1)仪器a的名称是____________。
(2)装置丙的作用是__________________________________________________。
Ⅱ.探究：NaHSO3与Cu2＋的反应，设计实验：向2 mL 1 mol·L－1 NaHSO3溶液中加入2 mL 1 mol·L－1 CuSO4溶液，得到绿色溶液，3 min内无明显变化。将所得混合液分为两等份。
①第一份加入适量Na2SO4固体，瞬间无明显变化，30 s时也无明显变化。
②另一份加入适量NaCl固体，瞬间无明显变化，30 s时有无色气体和白色沉淀生成，上层溶液颜色变浅。
(3)推测实验②产生的无色气体为SO2，用新制的氯水检验该无色气体，可观察到淡黄绿色消失，滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成。写出SO2与氯气反应的离子方程式：_________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)对实验Ⅱ产生SO2的原因进行分析，提出两种假设：
假设1：Cu2＋水解使溶液中c(H＋)增大。
假设2：Cl－存在时，Cu2＋与HSO反应生成CuCl白色沉淀，溶液中c(H＋)增大。
①假设1不合理，实验证据是____________________________________________________。
②实验证实假设2合理，实验Ⅱ中发生反应的离子方程式有______________________________________________和H＋＋HSO===SO2↑＋H2O。
答案：(1)分液漏斗
(2)防倒吸、尾气处理
(3)SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
(4)①实验①无气体放出　②2Cu2＋＋HSO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋3H＋
解析：甲中浓硫酸和铜在加热条件下反应生成二氧化硫，乙中过量二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸氢钠，二氧化硫有毒，用丙中的高锰酸钾氧化二氧化硫，防止污染。(4)②Cl－存在时，Cu2＋与HSO反应生成CuCl白色沉淀，氢离子浓度增大，亚硫酸氢根离子在酸性条件下放出二氧化硫气体，反应的离子方程式为2Cu2＋＋HSO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋3H＋、H＋＋HSO===SO2↑＋H2O。
2．某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol·L－1 NH4Cl溶液(pH＝4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH3，检验方法是________________________
________________________________________________。
用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H2。
(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有________，灰白色固体可能是____________(填化学式)。
(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH4Cl溶液中c(H＋)大，与Mg反应快。用化学用语解释NH4Cl溶液显酸性的原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。
实验 实验装置
3
①X是__________________。
②由实验3获取的证据为________________________________________________。
(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。
实验 实验试剂 实验现象
4 5 mL NH4Cl乙醇溶液 有无色无味气体产生(经检验为H2)
依据上述实验，可以得出Mg能与NH反应生成H2。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的实验方案是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)由以上实验可以得出的结论是______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝　(2)Cl－　Mg(OH)Cl　(3)NH＋H2O??NH3·H2O＋H＋　(4)①5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液　②两试管反应剧烈程度相当　(5)取5 mL无水乙醇，加入0.5 g镁粉无明显变化　(6)NH4Cl水解产生的H＋对反应影响小，NH对反应影响大
解析：(2)将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀，说明灰白色沉淀含有Cl－，结合已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－和化合物中各元素化合价代数和为0，可推测灰白色固体可能是Mg(OH)Cl。(4)①由(3)分析可知，NH4Cl溶液因水解呈酸性，故为了进行对照实验，必须找到一种含有相同阳离子即NH且溶液显中性的试剂，由题干信息可知，X是5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液。②乙同学通过实验3来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验3获取的证据为两试管反应剧烈程度相当。 (5)依据上述实验，可以得出Mg能与NH反应生成H2，乙同学认为该方案不严谨，故需要补充对照实验，在无NH的情况下是否也能与Mg反应放出H2，故实验方案为取5 mL无水乙醇，加入0.5 g 镁粉无明显变化。
课时测评68　创新探究类综合实验
(时间：45分钟　满分：100分)
(第1题25分，第2题25分，第3题25分，第4题25分，共100分)
1．(25分)硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作分析试剂及还原剂，受热、遇酸易分解。某学习小组用如图装置模拟古法制硫酸，同时利用生成的SO2气体制备硫代硫酸钠。
已知：①绿矾化学式为FeSO4·7H2O，2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O；
②SO3的沸点为44.8 ℃；
③Na2S2O3中S元素的化合价分别为－2价和＋6价。
回答下列问题：
Ⅰ.硫代硫酸钠的制备
(1)检查装置气密性，加入药品。Na2S和Na2CO3混合溶液用煮沸过的蒸馏水配制，煮沸的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
B装置的作用是_________________________________________________________。
(2)从锥形瓶中得到Na2S2O3晶体需水浴加热浓缩至液体表面出现结晶为止，使用水浴加热的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.硫代硫酸钠性质的探究
①取Na2S2O3晶体，溶解，配成0.2 mol·L－1的溶液。
②取4 mL所配溶液，向其中加入1 mL饱和氯水(pH＝2.4)，溶液立即出现浑浊，经检验浑浊物为S。
实验小组研究S产生的原因，提出了以下假设：
假设1：Cl2等含氯的氧化性微粒氧化了－2价硫元素。
假设2：酸性条件下，Na2S2O3分解产生S(不考虑空气中氧气氧化)。
依据假设设计实验方案：
所加试剂 现象
第①组 1 mL饱和氯水＋4 mL Na2S2O3溶液 立即出现浑浊
第②组 1 mL某试剂＋4 mL Na2S2O3溶液 一段时间后出现浑浊，且浑浊度比①组小
(3)第②组实验中的某试剂是_______________________________________________。
(4)依据现象，S产生的主要原因是_______________________(用离子方程式表示)。
答案：(1)除去溶解的氧气　冷凝收集SO3并除去SO2中的SO3
(2)防止温度过高造成硫代硫酸钠分解
(3)pH＝2.4的盐酸
(4)S2O＋Cl2＋H2O===S↓＋SO＋2H＋＋2Cl－
解析：(3)根据控制变量法，与第①组相比，第②组只能缺少氧化性微粒，所以第②组实验中的某试剂是pH＝2.4的盐酸。(4)第①组反应快且生成沉淀多，说明S产生的主要原因是Cl2等含氯的氧化性微粒氧化了－2价硫元素。
2．(25分)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料：ⅰ.Mn2＋在一定条件下被Cl2或ClO－氧化成MnO2(棕黑色)、MnO(绿色)、MnO(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下，MnO可被OH－还原为MnO。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略)：
实验 物质a C中实验现象
通入Cl2前 通入Cl2后
Ⅰ 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化
Ⅱ 5% NaOH溶液 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀
Ⅲ 40% NaOH溶液 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀
(1)B中试剂是__________。
(2)通入Cl2前，实验Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是________________________________________________________________________。
(4)根据资料ⅱ，实验Ⅲ中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：
原因一：可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将MnO氧化为MnO。
①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因：________________
________________________________________________________________________，
但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取实验Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL 40% NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为_______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被________(填化学式)氧化，可证明实验Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取实验Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④从反应速率的角度，分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因：______________
________________________________________________________________________。
答案：(1)饱和NaCl溶液
(2)2Mn(OH)2＋O2===2MnO2＋2H2O
(3)Mn2＋的还原性随溶液碱性的增强而增强
(4)①Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
②4MnO＋4OH－===4MnO＋O2↑＋2H2O　ClO－　③3ClO－＋2MnO2＋2OH－===2MnO＋3Cl－＋H2O　④过量Cl2与NaOH反应产生NaClO、NaCl、H2O，使溶液的碱性减弱，c(OH－)降低，溶液中的MnO被还原为MnO的速率减小，因而实验Ⅲ未得到绿色溶液
解析：在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2，由于盐酸具有挥发性，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件下Cl2与MnSO4反应，装置D是尾气处理装置。(2)通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中Mn2＋与碱性溶液中NaOH电离产生的OH－反应产生Mn(OH)2白色沉淀，该沉淀不稳定，会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色的MnO2，则沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为2Mn(OH)2＋O2===2MnO2＋2H2O。(4)①Cl2与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O，使溶液碱性减弱，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下，MnO可被OH－还原为MnO；溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被ClO－氧化，可证明实验Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。③溶液紫色缓慢加深，说明ClO－将MnO2氧化为MnO。
3．(25分)某小组探究Cu和H2O2的反应为氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。
[实验探究]
实验ⅰ：向装有0.5 g Cu的烧杯中加入20 mL 30%H2O2溶液，一段时间内无明显现象，10小时后，溶液中有少量蓝色浑浊，Cu片表面附着少量蓝色固体。
(1)写出该反应的化学方程式：_____________________________。
[继续探究]
针对该反应速率较慢，该小组同学查阅资料，设计并完成了下列实验。
装置 序号 试剂a 现象
ⅱ 20 mL 30%H2O2与4 mL 5 mol·L－1 H2SO4混合液 Cu表面很快产生少量气泡，溶液逐渐变蓝，产生较多气泡
ⅲ 20 mL 30%H2O2与4 mL 5 mol·L－1氨水混合液 溶液立即变为深蓝色，产生大量气泡，Cu表面有少量蓝色不溶物
(2)实验ⅱ中：溶液变蓝的原因是_____________________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)；
经检验产生的气体为氧气，产生氧气的原因是________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)对比实验ⅰ和ⅲ，为探究氨水对Cu的还原性或H2O2氧化性的影响，该同学利用如图装置继续实验。
已知：电压大小反映了物质氧化性与还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大。
a．K闭合时，电压为x。
b．向U形管右侧溶液中滴加氨水后，电压不变。
c．继续向U形管左侧溶液中滴加氨水后，电压增大了y。
①利用电极反应解释该实验的结论：________________________________
________________________________________________________________________。
②利用该方法也可证明酸性增强可提高H2O2的氧化性，与上述实验操作不同的是________________________________________________________________________。
(4)总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是___________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)应用：Ag分别与1 mol·L－1的盐酸、氢溴酸、氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应产生H2，试解释原因：____________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)Cu＋H2O2===Cu(OH)2
(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　产生的铜离子催化了过氧化氢分解
(3)①Cu－2e－===Cu2＋，向U形管左侧加入氨水，氨水与Cu2＋形成[Cu(NH3)4]2＋，使c(Cu2＋)减小，提高了Cu的还原性　②向U形管右侧溶液中滴加硫酸
(4)在还原反应(氧化反应)中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)增强
(5)溶解度：AgI解析：(1)由实验ⅰ的现象说明有氢氧化铜生成，故可推测Cu和H2O2反应生成氢氧化铜，反应的化学方程式为Cu＋H2O2===Cu(OH)2。(2)实验ⅱ中溶液变蓝，说明Cu与H2O2在酸性条件下可以发生反应生成Cu2＋，反应的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；经检验，产生的气体为氧气，说明溶液反应生成的Cu2＋有催化作用，可以催化过氧化氢分解，产生大量气泡。
4．(25分)某小组实验验证“Ag＋＋Fe2＋Fe3＋＋Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
(1)实验验证
实验Ⅰ　将0.010 0 mol·L－1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L－1 FeSO4溶液(pH＝1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ　向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液(pH＝1)，固体完全溶解。
①取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是_____________________________
________________________________________________________________________。
②Ⅱ中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是____________________。
综合上述实验，证实“Ag＋＋Fe2＋Fe3＋＋Ag↓”为可逆反应。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)测定平衡常数
实验Ⅲ　一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取V mL上层清液，用c1 mol·L－1 KSCN标准溶液滴定Ag＋，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液V1 mL。
资料：Ag＋＋SCN－AgSCN↓(白色)　K＝1012
Fe3＋＋SCN－FeSCN2＋(红色)　K＝102.3
①滴定过程中Fe3＋的作用是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
②测得平衡常数K＝________________。
(3)思考问题
①取实验Ⅰ的浊液测定c(Ag＋)，会使所测K值________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
②不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是______________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)①固体溶解，产生红棕色气体　②酸性条件下，NO有氧化性　③a：石墨电极(或Pt电极)　b：酸性FeSO4溶液[或酸性Fe2(SO4)3溶液或酸性FeSO4与Fe2(SO4)3的混合溶液]　c：AgNO3溶液　组装好装置后，闭合开关K，当灵敏电流表指针不动时，向左池加入较浓Fe2(SO4)3溶液，Ag电极上固体逐渐减少或溶解，指针偏转，一段时间后指针归零，再向右池加入较浓AgNO3溶液，指针反向偏转
(2)①指示剂　②
(3)①偏低　②Ag完全反应，无法确定反应是否达到平衡状态(共84张PPT)
第68讲　创新探究类综合实验
第十章　化学实验基础
课程标准
1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简
单方案。
2.建立解答探究类综合实验的思维模型。
类型一　物质性质的探究
类型二　反应产物、反应机理的探究
内容索引
课时测评
物质性质的探究
类型一
要点梳理
1．物质性质探究类实验的类型
(1)根据物质性质设计实验方案
(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案
2．探究实验中常见操作及原因
操作 目的或原因
沉淀水洗 除去××(可溶于水)杂质
沉淀用乙醇洗涤 a. 减小固体的溶解度；
b．除去固体表面吸附的杂质；
c．乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥
冷凝回流 防止××蒸气逸出脱离反应体系；提高××物质的转化率
控制溶液pH 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等
“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结晶” 稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品的纯度
加过量A试剂 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率等)
操作 目的或原因
温度不高于××℃ 温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)
减压蒸馏(减压蒸发) 减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时的气体氛围 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O制MgCl2时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸水 除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化
反应容器中用玻璃管和大气相通 指示容器中压强大小；平衡气体压强避免反应容器中压强过大
典题
(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为________，装置B的作用为________________。
典题引领
具支试管
安全瓶(防倒吸)
由题给实验装置可知，仪器A的名称为具支试管；Cu与浓HNO3反应产生的尾气直接用NaOH溶液吸收会引发溶液倒吸，装置B起到安全瓶的作用，防止倒吸。
(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为__________________________________；
产生的气体为_____。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是__________________。
Cu＋ H2O2 ＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
O2
增强H2O2的氧化性
Cu在稀H2SO4作用下，被H2O2氧化生成Cu2＋和H2O，溶液变蓝。Cu2＋作用下，H2O2会被催化分解生成O2。在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中H2O2能氧化Cu，说明H＋使得H2O2的氧化性增强。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y， 。X的化学式为________。
CuO2
X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则：
CuOx CuO＋ O2↑
64＋16x 　 80
m　　　 n
(4)取含X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2O ===2I－＋S4O )标志滴定终点的现象是_________________________________________________________________________，粗品中X的相对含量为________。
滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟
内不变色
96.0%
CuO2在酸性条件下生成Cu2＋，Cu2＋与KI反应生成I2，I2遇淀粉变蓝，用Na2S2O3标准溶液滴定I2，当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色时，表明I2已完全反应，达到滴定终点。CuO2中Cu为＋2价、O为－1价，结合已知反应可知，CuO2在酸性条件下与KI发生反应2CuO2＋ 8I－＋8H＋===2CuI)＋3I2 ＋4H2O，则2CuO2 ～3I2～6Na2S2O3，则样品中m(CuO2)＝
考向探究
1．某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略)，以验证Fe3＋、Cl2、SO2氧化性的强弱。根据题目要求回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，关闭K1、K3、K4，打开K2，旋开旋塞a，加热A，则B中发生反应的离子方程式为_______________________________。
Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
(2)B中溶液变黄时，停止加热A，关闭K2。打开旋塞b，使约2 mL的溶液流入试管D中，关闭旋塞b，检验B中生成离子的方法是________________
_________________________________。
向试管D中滴加
KSCN溶液，试管D中溶液变红色
(3)若要继续证明Fe3＋和SO2氧化性的强弱，需要进行的操作是__________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
打开K3，
打开旋塞c，向C中加入70%硫酸，一段时间后关闭K3。更换试管D，打开旋塞b，使少量溶液流入D中，检验D溶液中的SO 和Fe2＋
(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性强弱顺序：Cl2>Fe3＋>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
过程(2)B中溶液含有的离子 过程(3)B中溶液含有的离子
甲 既有Fe3＋又有Fe2＋ 有SO
乙 有Fe3＋无Fe2＋ 有SO
丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋
甲、丙
(5)验证结束后，将D换成盛有NaOH溶液的烧杯，打开K1、K2、K3和K4，关闭旋塞a、c，打开旋塞b，从两端鼓入N2，这样做的目的是___________
__________________________________________。
除去A和C
中分别产生的氯气和二氧化硫，防止污染大气
A中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取氯气，C中亚硫酸钠与70%硫酸反应生成二氧化硫，通过控制止水夹可以实现实验探究：将氯气通入B中可以验证Fe3＋、Cl2的氧化性；将氯气通入C中可以验证Cl2、SO2的氧化性，将二氧化硫通入B中可以验证Fe3＋、SO2的氧化性。
2．某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强，可将Fe2＋氧化。
回答下列问题：
(1)由AgNO3固体配制0.1 mol·L－1的AgNO3溶液50 mL，下列仪器中不需要使用的有____________________ (填名称)，配制好的溶液应转移到____________(填试剂瓶的名称)中保存。
蒸馏烧瓶、分液漏斗
棕色细口瓶
(2)步骤1的实验现象是_____________；
步骤2无明显现象；步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀，____________。由此可知，步骤3反应的离子方程式为_________________
__________________。
棕色细口瓶
溶液蓝色褪去
I2＋2Fe2＋＋2Ag＋
===2AgI↓＋2Fe3＋
(3)为了确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，学习小组在上述实验基础上进行补充实验：分别取少量的________________和步骤3试管中的上层清液于试管a和试管b中，向两支试管中加入适量的__________，观察到的现象为_________________________________。
步骤2中的溶液
KSCN溶液
试管a溶液不变红，试管b溶液变红
由于步骤2的溶液中有亚铁离子而没有铁离子，要确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，只要证明步骤3的溶液中存在氧化产物铁离子即可。
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反应产物、反应机理的探究
类型二
要点梳理
1．解答产物确定题的思路分析
由性质确定反应产物是解此类题目的根本思路，而题目中所涉及的物质，一般分为两类。
第一类 常见的熟悉物质 要注意物质的特殊性质，比如颜色、状态、气味、溶解性等物理性质，或能与哪些物质反应生成特殊的沉淀、气体等化学性质
第二类 能类比迁移的陌生物质 虽然平时接触不多，但其某种组成成分、结构成分(如离子、原子团、官能团等)必然学过，则可以考虑与其结构相似的物质的性质，进而推断其具体组成
2.寻求反应机理类探究性实验解题流程
3．文字表述题的各种答题规范
(1)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板
取少许最后一次洗涤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。
解答此类题目要注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。
取样 要取“少许最后一次”洗涤液
试剂 选择合理的试剂
现象 需有明显的现象描述
结论 根据现象得出结论
(2)实验操作的原因、目的、作用的答题要点
答题要素 明确实验目的：做什么
明确操作目的：为什么这样做
明确结论：这样做会有什么结果？理由是什么
得分点及关键词 操作：怎么“做”，为什么这样“做”
作用：需有明确的结论、判断、理由
(3)实验现象的准确、全面描述
答题要素 现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的
现象描述要准确：如A试管中……B处有……
按“现象＋结论”格式描述，忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成物的名称
得分点及关键词 溶液中：颜色由……变成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，生成(产生)……沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等
固体：表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小，颜色由……变成……等
气体：生成……色(味)气体，气体由……色变成……色，先变……后……
(加深、变浅、褪色)等
(4)试剂的作用的答题模板
答题要素 试剂的作用是什么？要达到的目的是什么
得分点及关键词 作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确
作用—目的类：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要准确全面
典题
(2022·广东卷)食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时，HAc的Ka＝1.75×10－5＝10－4.76。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L－1的HAc溶液，需5 mol·L－1 HAc溶液的体积为______mL。
典题引领
5.0
溶液稀释过程中，溶质的物质的量不变，因此250×10－3 L×0.1
mol·L－1＝V×5 mol·L－1，解得V＝5×10－3 L＝5.0 mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作，正确的是___(填字母)。
C
振荡时应用瓶塞塞住容量瓶口，不可用手指压住容量瓶口，故A错误；定容时平视，视线、溶液凹液面和刻度线应“三线相切”，不能仰视或俯视，且胶头滴管不能插入到容量瓶中，故B错误；向容量瓶中转移液体，需用玻璃棒引流，玻璃棒下端位于刻度线以下，同时玻璃棒不能接触容量瓶瓶口，故C正确；定容完成后，盖上瓶塞，左手食指抵住瓶塞，右手扶住容量瓶底部，将容量瓶反复上下颠倒，摇匀，故D错误。
(3)某小组研究25 ℃下HAc电离平衡的影响因素。
提出假设：稀释HAc溶液或改变Ac－浓度，HAc电离平衡会发生移动。
设计方案并完成实验：用浓度均为0.1 mol·L－1的HAc和NaAc溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液；测定pH，记录数据。
序号 V(HAc)/mL V(NaAc)/mL V(H2O)/mL n(NaAc)∶n(HAc) pH
Ⅰ 40.00 / / 0 2.86
Ⅱ 4.00 / 36.00 0 3.36
… … … … … …
Ⅶ 4.00 a b 3∶4 4.53
Ⅷ 4.00 4.00 32.00 1∶1 4.65
①根据表中信息，补充数据：a＝______，b＝______。
3.00
33.00
实验Ⅶ的溶液中n(NaAc)∶n(HAc)＝3∶4，V(HAc)＝4.00 mL，因此V(NaAc)＝3.00 mL，即a＝3.00，由实验Ⅰ可知，溶液总体积为40.00 mL，因此V(H2O)＝40.00 mL－4.00 mL－3.00 mL＝33.00 mL，即b＝33.00。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释HAc溶液，电离平衡___(填“正”或“逆”)向移动；结合表中数据，给出判断理由：______________________________
_____________________________________________________________________________。
③由实验Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac－浓度，HAc电离平衡逆向移动。
实验结论：假设成立。
正
实验Ⅱ相较于实验Ⅰ，醋酸溶液
稀释了10倍，而实验Ⅱ的pH增大值小于1，说明稀释HAc溶液时，电离
平衡正向移动
实验Ⅰ所得溶液的pH＝2.86，实验Ⅱ的溶液中c(HAc)为实验Ⅰ的 ，稀释过程中，若不考虑电离平衡移动，则实验Ⅱ所得溶液的pH＝2.86＋1＝3.86，但实际溶液的pH＝3.36<3.86，说明稀释过程中，溶液中n(H＋)增大，即电离平衡正向移动。
(4)小组分析上表数据发现：随着 的增加，c(H＋)的值逐渐接近HAc的Ka。
查阅资料获悉：一定条件下，按 ＝1配制的溶液中，c(H＋)的值等于HAc的Ka。
对比数据发现，实验Ⅷ中pH＝4.65与资料数据Ka＝10－4.76存在一定差异；推测可能由物质浓度准确程度不够引起，故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。
①移取20.00 mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定至终点，消耗体积为22.08 mL，则该HAc溶液的浓度为________mol·L－1。画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点。
0.110 4
滴定过程中发生反应：HAc＋NaOH===NaAc＋H2O，由反应方程式可知，滴定至终点时，n(HAc)＝n(NaOH)，因此22.08 mL×0.100 0
mol·L－1＝20.00 mL×c(HAc)，解得c(HAc)＝0.110 4 mol·L－1。滴定过程中，当V(NaOH)＝0时，
c(H＋)＝ mol·L－1＝10－2.88 mol·L－1，溶液的pH＝2.88，当V(NaOH)＝11.04 mL时，n(NaAc)＝n(HAc)，溶液的pH＝4.76，当V(NaOH)＝22.08 mL时，达到滴定终点，溶液中溶质为NaAc，Ac－发生水解，溶液呈弱碱性，当NaOH溶液过量较多时，c(NaOH)无限接近0.1 mol·L－1，溶液pH接近13，因此滴定曲线如图：
②用上述HAc溶液和0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液，配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液，测定pH，结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出：如果只有浓度均约为0.1 mol·L－1的HAc和NaOH溶液，如何准确测定HAc的Ka？小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ 移取20.00 mL HAc溶液，用NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液V1 mL
Ⅱ ________________________________________,测得溶液的pH为4.76
实验总结：得到的结果与资料数据相符，方案可行。
向滴定后的混合液中加入20 mL HAc溶液
向20.00 mL HAc溶液中加入V1 mL NaOH溶液达到滴定终点，滴定终点的溶液中溶质为NaAc，当 ＝1时，溶液中c(H＋)的值等于HAc的Ka，因此可再向溶液中加入20.00 mL HAc溶液，使溶液中n(NaAc)＝n(HAc)。
(6)根据Ka可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途：______________________________________________________________________________________________。
HClO：漂白剂和消毒液(或H2SO3：还原剂、防腐剂；或H3PO4：食品添加剂、制药、生产肥料)
考向探究
1．(2023·海口高三模拟)实验室以浓硫酸、铜与NaOH溶液为原料制取少量NaHSO3并探究其性质，已知CuCl为白色难溶于水的化合物。
Ⅰ.制备NaHSO3(装置如图所示)。
(1)仪器a的名称是____________。
分液漏斗
(2)装置丙的作用是___________________。
防倒吸、尾气处理
Ⅱ.探究：NaHSO3与Cu2＋的反应，设计实验：向2 mL 1 mol·L－1 NaHSO3溶液中加入2 mL 1 mol·L－1 CuSO4溶液，得到绿色溶液，3 min内无明显变化。将所得混合液分为两等份。
①第一份加入适量Na2SO4固体，瞬间无明显变化，30 s时也无明显变化。
②另一份加入适量NaCl固体，瞬间无明显变化，30 s时有无色气体和白色沉淀生成，上层溶液颜色变浅。
(3)推测实验②产生的无色气体为SO2，用新制的氯水检验该无色气体，可观察到淡黄绿色消失，滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成。写出SO2与氯气反应的离子方程式：________________________________________。
SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
(4)对实验Ⅱ产生SO2的原因进行分析，提出两种假设：
假设1：Cu2＋水解使溶液中c(H＋)增大。
假设2：Cl－存在时，Cu2＋与HSO反应生成CuCl白色沉淀，溶液中c(H＋)增大。
①假设1不合理，实验证据是____________________。
实验①无气体放出
②实验证实假设2合理，实验Ⅱ中发生反应的离子方程式有_____________
___________________________________________和H＋＋HSO ===SO2↑＋H2O。
2Cu2＋＋
HSO ＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO ＋3H＋
甲中浓硫酸和铜在加热条件下反应生成二氧化硫，乙中过量二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸氢钠，二氧化硫有毒，用丙中的高锰酸钾氧化
2．某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol·L－1 NH4Cl溶液(pH＝4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH3，检验方法是_________________
____________________________。
用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H2。
将湿润的红色石蕊
试纸放在试管口，试纸变蓝
(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有______，灰白色固体可能是____________(填化学式)。
将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀，说明灰白色沉淀含有Cl－，结合已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－和化合物中各元素化合价代数和为0，可推测灰白色固体可能是Mg(OH)Cl。
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol·L－1 NH4Cl溶液(pH＝4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
Cl－
Mg(OH)Cl
(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH4Cl溶液中c(H＋)大，与Mg反应快。用化学用语解释NH4Cl溶液显酸性的原因是_______________
_________________。
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol·L－1 NH4Cl溶液(pH＝4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
NH ＋H2O
NH3·H2O＋H＋
(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。
①X是_______________________________________。
实验 实验装置
3
由(3)分析可知，NH4Cl溶液因水解呈酸性，故为了进行对照实验，必须找到一种含有相同阳离子即NH 且溶液显中性的试剂，由题干信息可知，X是5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液。
5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液
②由实验3获取的证据为_____________________________。
实验 实验装置
3
乙同学通过实验3来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验3获取的证据为两试管反应剧烈程度相当。
两试管反应剧烈程度相当
(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。
依据上述实验，可以得出Mg能与NH反应生成H2。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的实验方案是________________________________________。
实验 实验试剂 实验现象
4 5 mL NH4Cl乙醇溶液 有无色无味气体产生(经检验为H2)
依据上述实验，可以得出Mg能与NH 反应生成H2，乙同学认为该方案不严谨，故需要补充对照实验，在无NH 的情况下是否也能与Mg反应放出H2，故实验方案为取5 mL无水乙醇，加入0.5 g 镁粉无明显变化。
取5 mL无水乙醇，加入0.5 g镁粉无明显变化
(6)由以上实验可以得出的结论是____________________________________
_____________________。
NH4Cl水解产生的H＋对反应影响小，
NH 对反应影响大
实验 实验试剂 实验现象
1 5 mL蒸馏水 反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)
2 5 mL 1.0 mol·L－1 NH4Cl溶液(pH＝4.6) 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体
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1．(25分)硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作分析试剂及还原剂，受热、遇酸易分解。某学习小组用如图装置模拟古法制硫酸，同时利用生成的SO2气体制备硫代硫酸钠。
已知：①绿矾化学式为FeSO4·7H2O，2FeSO4·7H2O Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O；
②SO3的沸点为44.8 ℃；
③Na2S2O3中S元素的化合价分别为－2价和＋6价。
回答下列问题：
Ⅰ.硫代硫酸钠的制备
(1)检查装置气密性，加入药品。Na2S和Na2CO3混合溶液用煮沸过的蒸馏水配制，煮沸的目的是__________________；
B装置的作用是_______________________________。
除去溶解的氧气
冷凝收集SO3并除去SO2中的SO3
(2)从锥形瓶中得到Na2S2O3晶体需水浴加热浓缩至液体表面出现结晶为止，使用水浴加热的原因是_____________________________________。
防止温度过高造成硫代硫酸钠分解
Ⅱ.硫代硫酸钠性质的探究
①取Na2S2O3晶体，溶解，配成0.2 mol·L－1的溶液。
②取4 mL所配溶液，向其中加入1 mL饱和氯水(pH＝2.4)，溶液立即出现浑浊，经检验浑浊物为S。
实验小组研究S产生的原因，提出了以下假设：
假设1：Cl2等含氯的氧化性微粒氧化了－2价硫元素。
假设2：酸性条件下，Na2S2O3分解产生S(不考虑空气中氧气氧化)。
依据假设设计实验方案：
所加试剂 现象
第①组 1 mL饱和氯水＋4 mL Na2S2O3溶液 立即出现浑浊
第②组 1 mL某试剂＋4 mL Na2S2O3溶液 一段时间后出现浑浊，且浑浊度比①组小
(3)第②组实验中的某试剂是___________________。
所加试剂 现象
第①组 1 mL饱和氯水＋4 mL Na2S2O3溶液 立即出现浑浊
第②组 1 mL某试剂＋4 mL Na2S2O3溶液 一段时间后出现浑浊，且浑浊度比①组小
pH＝2.4的盐酸
根据控制变量法，与第①组相比，第②组只能缺少氧化性微粒，所以第②组实验中的某试剂是pH＝2.4的盐酸。
(4)依据现象，S产生的主要原因是___________________________________
______(用离子方程式表示)。
所加试剂 现象
第①组 1 mL饱和氯水＋4 mL Na2S2O3溶液 立即出现浑浊
第②组 1 mL某试剂＋4 mL Na2S2O3溶液 一段时间后出现浑浊，且浑浊度比①组小
S2O ＋Cl2＋H2O===S↓＋SO ＋2H＋
＋2Cl－
第①组反应快且生成沉淀多，说明S产生的主要原因是Cl2等含氯的氧化性微粒氧化了－2价硫元素。
2．(25分)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料：ⅰ.Mn2＋在一定条件下被Cl2或ClO－氧化成MnO2(棕黑色)、
MnO (绿色)、MnO(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下，MnO 可被OH－还原为MnO 。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略)：
实验 物质a C中实验现象 通入Cl2前 通入Cl2后
Ⅰ 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化
Ⅱ 5% NaOH溶液 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀
Ⅲ 40% NaOH溶液 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀
(2)通入Cl2前，实验Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为__________________________________。
2Mn(OH)2＋O2===2MnO2＋2H2O
在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2，由于盐酸具有挥发性，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件下Cl2与MnSO4反应，装置D是尾气处理
装置。
(1)B中试剂是_____________。
饱和NaCl溶液
(2)通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中Mn2＋与碱性溶液中NaOH电离产生的OH－反应产生Mn(OH)2白色沉淀，该沉淀不稳定，会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色的MnO2，则沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为2Mn(OH)2＋O2===2MnO2＋2H2O。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是________________________________________。
Mn2＋的还原性随溶液碱性的增强而增强
(4)根据资料ⅱ，实验Ⅲ中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：
原因一：可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将MnO 氧化为MnO 。
①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因：__________________
____________________，
但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
Cl2＋2OH－===
Cl－＋ClO－＋H2O
在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2，由于盐酸具有挥发性，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件下Cl2与MnSO4反应，装置D是尾气处理
装置。①Cl2与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O，使溶液碱性减弱，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
②取实验Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL 40% NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为________________________________________，
溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被_______(填化学式)氧化，可证明实验Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
ClO－
在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2，由于盐酸具有挥发性，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件下Cl2与MnSO4反应，装置D是尾气处理
装置。 ②溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下，MnO可被OH－还原为MnO ；溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被ClO－氧化，可证明实验Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取实验Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生反应的离子方程式是__________________________________________
___________。
3ClO－＋2MnO2＋2OH－===2MnO
＋3Cl－
＋H2O
在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2，由于盐酸具有挥发性，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl2中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件下Cl2与MnSO4反应，装置D是尾气处理
装置。③溶液紫色缓慢加深，说明ClO－将MnO2氧化为MnO 。
④从反应速率的角度，分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因：________
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
过量Cl2
与NaOH反应产生NaClO、NaCl、H2O，使溶液的碱性减弱，c(OH－)降
低，溶液中的MnO 被还原为MnO 的速率减小，因而实验Ⅲ未得到绿
色溶液
3．(25分)某小组探究Cu和H2O2的反应为氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。
[实验探究]
实验ⅰ：向装有0.5 g Cu的烧杯中加入20 mL 30%H2O2溶液，一段时间内无明显现象，10小时后，溶液中有少量蓝色浑浊，Cu片表面附着少量蓝色固体。
(1)写出该反应的化学方程式：_____________________________。
Cu＋H2O2===Cu(OH)2
由实验ⅰ的现象说明有氢氧化铜生成，故可推测Cu和H2O2反应生成氢氧化铜，反应的化学方程式为Cu＋H2O2===Cu(OH)2。
[继续探究]
针对该反应速率较慢，该小组同学查阅资料，设计并完成了下列实验。
装置 序号 试剂a 现象
ⅱ 20 mL 30%H2O2与4 mL 5 mol·L－1 H2SO4混合液 Cu表面很快产生少量气泡，溶液逐渐变蓝，产生较多气泡
ⅲ 20 mL 30%H2O2与4 mL 5 mol·L－1氨水混合液 溶液立即变为深蓝色，产生大量气泡，Cu表面有少量蓝色不溶物
(2)实验ⅱ中：溶液变蓝的原因是_________________________________(用离子方程式表示)；
经检验产生的气体为氧气，产生氧气的原因是________________________
__________________。
Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
产生的铜离子催化了过氧化
了过氧化氢分解
实验ⅱ中溶液变蓝，说明Cu与H2O2在酸性条件下可以发生反应生成
Cu2＋，反应的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；经检验，产生的气体为氧气，说明溶液反应生成的Cu2＋有催化作用，可以催化过氧化氢分解，产生大量气泡。
(3)对比实验ⅰ和ⅲ，为探究氨水对Cu的还原性或H2O2
氧化性的影响，该同学利用如图装置继续实验。
已知：电压大小反映了物质氧化性与还原性强弱的差异；
物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大。
a．K闭合时，电压为x。
b．向U形管右侧溶液中滴加氨水后，电压不变。
c．继续向U形管左侧溶液中滴加氨水后，电压增大了y。
①利用电极反应解释该实验的结论：________________________________
________________________________________________________________________。
Cu－2e－===Cu2＋，向U形管左侧加
入氨水，氨水与Cu2＋形成[Cu(NH3)4]2＋，使c(Cu2＋)减小，提高了Cu的
还原性
②利用该方法也可证明酸性增强可提高H2O2的氧化性，与上述实验操作不同的是_____________________________。
向U形管右侧溶液中滴加硫酸
(4)总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是______________________
__________________________________________________________________________。
在还原反应(氧化反应)中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)增强
(5)应用：Ag分别与1 mol·L－1的盐酸、氢溴酸、氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应产生H2，试解释原因：______________________________
__________________________________________________________________________________________________________________。
溶解度：AgI4．(25分)某小组实验验证“Ag＋＋Fe2＋ Fe3＋＋Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
(1)实验验证
实验Ⅰ　将0.010 0 mol·L－1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L－1 FeSO4溶液(pH＝1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ　向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液(pH＝1)，固体完全溶解。
①取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是__________________
__________。
固体溶解，产生红
棕色气体
②Ⅱ中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是__________________
________________。
综合上述实验，证实“Ag＋＋Fe2＋ Fe3＋＋Ag↓”为可逆反应。
酸性条件下，NO
有氧化性
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象：__________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
a：石墨电极(或Pt电极)　b：酸性FeSO4溶液[或酸性Fe2(SO4)3溶液或酸性FeSO4与Fe2(SO4)3的混合溶液]　c：AgNO3溶液　组装好装置后，闭合开关K，当灵敏电流表指针不动时，向左池加入较浓Fe2(SO4)3溶液，Ag电极上固体逐渐减少或溶解，指针偏转，一段时间后指针归零，再向右池加入较浓AgNO3溶液，指针反向偏转
(2)测定平衡常数
实验Ⅲ　一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取V mL上层清液，用c1 mol·L－1 KSCN标准溶液滴定Ag＋，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液V1 mL。
资料：Ag＋＋SCN－ AgSCN↓(白色)　K＝1012
Fe3＋＋SCN－ FeSCN2＋(红色)　K＝102.3
①滴定过程中Fe3＋的作用是________。
②测得平衡常数K＝____________________________。
指示剂
(3)思考问题
①取实验Ⅰ的浊液测定c(Ag＋)，会使所测K值______(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
②不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是_________________________________
______________。
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偏低
Ag完全反应，无法确定反应是否
达到平衡状态

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