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　第40练　探究类实验方案的评价与设计
高考真题演练
1．(2024·安徽卷)测定铁矿石中铁含量的传统方法是SnCl2 HgCl2 K2Cr2O7滴定法。研究小组用该方法测定质量为a g的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液。
②SnCl2溶液：称取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL浓盐酸，加水至100 mL，加入少量锡粒。
【测定含量】按下图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。
已知：氯化铁受热易升华；室温时HgCl2可将Sn2＋氧化为Sn4＋，难以氧化Fe2＋；Cr2O可被Fe2＋还原为Cr3＋。回答下列问题：
(1)下列仪器在本实验中必须用到的有______________(填名称)。
(2)结合离子方程式解释配制SnCl2溶液时加入锡粒的原因：_____________________。
(3)步骤Ⅰ中“微热”的原因是______________________________。
(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，则会导致测定的铁含量________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)若消耗c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液V mL，则a g试样中Fe的质量分数为________(用含a、c、V的代数式表示)。
(6)SnCl2 TiCl3 KMnO4滴定法也可测定铁的含量，其主要原理是利用SnCl2和TiCl3将铁矿石试样中Fe3＋还原为Fe2＋，再用KMnO4标准溶液滴定。
①从环保角度分析，该方法相比于SnCl2 HgCl2 K2Cr2O7滴定法的优点是____________。
②为探究KMnO4溶液滴定时，Cl－在不同酸度下对Fe2＋测定结果的影响，分别向下列溶液中加入1滴0.1 mol·L－1 KMnO4溶液，现象如下表：
溶液 现象
空白实验 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL试剂X 紫红色不褪去
实验ⅰ 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL 0.1 mol·L－1硫酸 紫红色不褪去
实验ⅱ 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL 6 mol·L－1硫酸 紫红色明显变浅
表中试剂X为________；根据该实验可得出的结论是_________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(2023·北京卷)资料显示，I2可以将Cu氧化为Cu2＋。某小组同学设计实验探究Cu被I2氧化的产物及铜元素的价态。
已知：I2易溶于KI溶液，发生反应I2＋I－I(红棕色)；I2和I氧化性几乎相同。
(1)将等体积的KI溶液加入到m mol铜粉和n mol I2(n>m)的固体混合物中，振荡。
实验记录如下：
c(KI) 实验现象
实验Ⅰ 0.01 mol·L－1 极少量I2溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色
实验Ⅱ 0.1 mol·L－1 部分I2溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色
实验Ⅲ 4 mol·L－1 I2完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色
①初始阶段，Cu被氧化的反应速率：实验Ⅰ________(填“>”“<”或“＝”)实验Ⅱ。
②实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)或[CuI2]－(无色)，进行以下实验探究：
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。
步骤b.取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。
ⅰ.步骤a的目的是________________________________。
ⅱ.查阅资料，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，[Cu(NH3)2]＋(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化：______________________________。
③结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是________________________________。
分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓KI溶液，______________________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________________________________。
(2)上述实验结果，I2仅将Cu氧化为＋1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I2能将Cu氧化为Cu2＋。装置如图所示，a、b分别是__________________。
(3)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3．(2022·北京高考)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＋在一定条件下可被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)
序号 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，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，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Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是____________。
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_____________。
4．(2025·北京市第八十中学检测)某实验小组探究溶液酸碱性对锰化合物和Na2S2O3氧化还原反应的影响。
资料：ⅰ.MnO呈绿色，MnO2为棕黑色沉淀，Mn2＋几乎无色。ⅱ.MnO在强碱性溶液中能稳定存在，在酸性、中性或弱碱性溶液中易转化为MnO和MnO2。ⅲ.BaS2O3微溶于水。
实验
序号 Ⅰ Ⅱ
试剂 a：10滴3 mol·L－1H2SO4溶液b：20滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液 a：10滴蒸馏水b：20滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液
现象 溶液紫色变浅至接近无色，静置一段时间后出现乳白色浑浊 紫色溶液逐渐褪色，产生棕黑色沉淀
序号 Ⅲ Ⅳ
试剂 a：10滴6 mol·L－1 NaOH溶液b：2滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液和18滴蒸馏水 a：10滴6 mol·L－1 NaOH溶液b：20滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液
序号 Ⅲ Ⅳ
现象 溶液变为绿色，无沉淀生成；静置5 min，未见明显变化 溶液变为绿色，无沉淀生成；静置5 min，绿色变浅，有棕黑色沉淀生成
(1)用离子方程式解释实验Ⅰ中出现乳白色浑浊的原因：______________________________。
(2)已知，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中S2O均被氧化为SO。针对实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行分析：
①对于KMnO4氧化性的认识是____________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②实验Ⅱ所得溶液中SO的检验方法为________________________________________。
(3)针对实验Ⅲ、Ⅳ进行分析：
①实验Ⅲ中“溶液变为绿色”的原因是___________________(用离子方程式表示)。
②实验Ⅳ中“静置5 min，绿色变浅，有棕黑色沉淀生成”的可能原因：________________________________________________________________________
__________________________________________________(写出2点)。
(4)针对实验Ⅲ、Ⅳ继续探究：
①实验Ⅴ：向实验Ⅲ的试管中继续滴加足量H2SO4溶液，振荡，绿色溶液立即变为紫红色，产生棕黑色沉淀。
②实验Ⅵ：向实验Ⅳ的试管中继续滴加足量H2SO4溶液，振荡，绿色溶液迅速变为无色，棕黑色沉淀逐渐减少直至消失。静置一段时间后，出现乳白色浑浊。
对比实验Ⅴ、Ⅵ，结合离子方程式分析向实验Ⅵ的试管中滴加H2SO4溶液，溶液未变为紫红色的可能原因：___________________________________________________。
(5)综合上述实验，在下图中用连线的方式补充完善实验Ⅰ～Ⅵ已证实的锰化合物的转化关系：____________________________________________。
例：
5．(2025·天津市南开中学高三统练)碳酸亚铁可用于制备补血剂。某研究小组制备了FeCO3，并对FeCO3的性质进行了探究。
已知：①FeCO3是白色固体，难溶于水；
②Fe2＋＋6SCN－ [Fe(SCN)6]4－(无色)。
Ⅰ.FeCO3的制取(夹持装置略)
实验ⅰ：
装置C中，向Na2CO3溶液(pH＝11.9)通入一段时间CO2至其pH为7，滴加一定量FeSO4溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到FeCO3固体。
(1)试剂a是________________________。
(2)向Na2CO3溶液通入CO2的目的是________________________________________。
(3)C装置中制取FeCO3的离子方程式为________________________________________。
Ⅱ.FeCO3的性质探究
(4)对比实验ⅱ和ⅲ，得出的实验结论是_________________________________。
(5)依据实验ⅱ的现象，配平加入10%H2O2溶液的离子方程式：________[Fe(SCN)6]4－＋________H2O2===________Fe(OH)3↓＋________Fe(SCN)3＋________SCN－
6．(2025·广东高三联考)某小组同学探究盐对Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡体系的影响。
实验Ⅰ：探究KCl对Fe3＋和SCN－平衡体系的影响
将已用稀盐酸酸化的0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和0.01 mol·L－1 KSCN溶液等体积混合，静置至体系平衡，得红色溶液X，分别取3 mL 溶液X放入比色皿中，分别滴加0.1 mL的试剂①～④，并测定各溶液的透光率随时间的变化，结果如图所示。
已知：
ⅰ.Cl－与Fe3＋能发生络合反应：Fe3＋＋4Cl－[FeCl4]－(黄色)；
ⅱ.Fe3＋与NO不能形成配位化合物；
ⅲ.溶液的透光率与溶液颜色深浅有关，颜色越深，透光率越低，忽略[FeCl4]－对透光率的影响。
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶外，还需要____________，用稀盐酸酸化FeCl3溶液的目的是________________。
(2)注入试剂①后溶液透光率升高，甲同学认为是溶液稀释导致颜色变浅，乙同学认为还可能是稀释的过程中，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(3)注入试剂④后的溶液透光率比注入试剂①后高，结合平衡移动原理分析其原因：________________________________________________________________________________。
(4)注入试剂③后的溶液透光率比注入试剂②后高，可能是______________________导致的(答出一种影响因素即可，不需详细说明理由)。
实验Ⅱ：探究不同盐对Fe3＋和SCN－平衡体系的影响
取2 mL溶液X，分别加入下列试剂进行实验，一段时间后测得各溶液的透光率如下表。
序号 加入试剂 溶液透光率
1 1 mL蒸馏水 A1
2 1 mL 3 mol·L－1 KNO3 A2
3 1 mL 3 mol·L－1 NaNO3 A3
(5)丙同学发现A3>A2>A1，查阅资料认为可能的原因：溶液中的离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽，使该离子的有效浓度降低，这种影响称为盐效应。推断盐效应较强的金属阳离子为________(填离子符号)，试分析该离子盐效应对Fe3＋和SCN－平衡体系有影响的原因：__________________________________________________________________________。
7．(2025·惠州市高三调研)某小组在做铜与浓硫酸(装置如下图)的反应实验时，发现有如下的反应现象：
序号 操作 现象
① 加热 铜丝表面变黑
② 继续加热 有大量气泡产生，溶液变为墨绿色浊液，试管底部开始有灰白色沉淀生成。品红溶液褪色
③ 再加热 试管中出现“白雾”，浊液逐渐变澄清，溶液颜色慢慢变为浅蓝色，试管底部灰白色沉淀增多
④ 冷却，将灰白色固体倒入水中 形成蓝色溶液
【查阅资料】聚氯乙烯受热分解产生氯化氢，[CuCl4]2－呈黄色，[Cu(H2O)4]2＋呈蓝色，两者混合则成墨绿色，铜的化合物中CuO、CuS、Cu2S都为黑色，其中CuO溶于盐酸；CuS、Cu2S不溶于稀盐酸，但溶于浓盐酸。
(1)铜丝与浓硫酸反应的化学方程式为______________________________________。
(2)试管中品红溶液褪色，体现SO2的________性，浸NaOH溶液的棉团的作用是________________________。
(3)甲组同学对实验中形成的墨绿色浊液进行探究，进行下列实验：
操作 现象
Ⅰ组 直接取铜丝(表面有聚氯乙烯薄膜)做实验 溶液变成墨绿色　
Ⅱ组 实验前，先将铜丝进行灼烧处理 溶液变蓝
请解释形成墨绿色的原因：___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)乙组同学经检验确定白雾的成分为H2SO4，请设计实验证明该白雾为硫酸：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)丙组同学取灰白色沉淀加水溶解、过滤，最后沉淀为黑色，取黑色沉淀，进行成分探究：滴加适量稀盐酸，发现黑色沉淀几乎不溶解，溶液也不变蓝，则说明黑色沉淀中不含有________。滴加适量浓盐酸，振荡，加热，观察到黑色沉淀几乎完全溶解，生成略呈黄色的[CuCln]2－n(n＝1～4)。写出CuS与浓盐酸反应的离子方程式：____________。
8．某兴趣小组为研究铁钉与CuSO4溶液的反应及反应过程中pH的变化，用已去除氧化膜的铁钉、0.25 mol·L－1 CuSO4溶液(pH为4.6)等试剂进行如下实验。
【实验Ⅰ】
【实验Ⅱ】
(1)实验Ⅰ中，能证明“Fe与CuSO4发生了置换反应”的实验现象是____________________。
(2)小组同学推测可能有Fe(OH)3胶体生成，依据的实验是________(填实验序号)。
(3)实验Ⅱ 2中，使溶液变红的反应的离子方程式为__________________________________。
(4)实验Ⅱ 3可证明红色固体的主要成分是Cu，其实验操作及现象是____________。
为进一步探究实验Ⅰ产生气体逐渐变快和pH变化的原因，小组同学补做如下实验。
序号 实验 现象
Ⅲ 用稀硫酸将0.25 mol·L－1 Na2SO4溶液调至pH＝3.8，向其中加入铁钉 铁钉表面有少量气泡缓慢产生
Ⅳ 将0.25 mol·L－1新制FeSO4溶液暴露在空气中，用pH传感器监测 初始pH为4.5，后持续缓慢下降，逐渐出现棕黄色浑浊；3小时后搅拌，pH基本保持不变
(5)对比实验Ⅰ和Ⅲ，可以推测Ⅰ中产生气体逐渐变快的原因是________________________。
(6)实验Ⅳ的目的是________(填字母)。
a．探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与Fe2＋水解有关
b．探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与生成Fe(OH)3有关
c．探究搅拌是否会使O2与溶液中的物质充分接触、反应而导致pH上升
(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ可推测：实验Ⅰ中，搅拌后pH快速上升，主要是因为____________。
　第40练　探究类实验方案的评价与设计（解析版）
高考真题演练
1．(2024·安徽卷)测定铁矿石中铁含量的传统方法是SnCl2 HgCl2 K2Cr2O7滴定法。研究小组用该方法测定质量为a g的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液。
②SnCl2溶液：称取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL浓盐酸，加水至100 mL，加入少量锡粒。
【测定含量】按下图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。
已知：氯化铁受热易升华；室温时HgCl2可将Sn2＋氧化为Sn4＋，难以氧化Fe2＋；Cr2O可被Fe2＋还原为Cr3＋。回答下列问题：
(1)下列仪器在本实验中必须用到的有______________(填名称)。
(2)结合离子方程式解释配制SnCl2溶液时加入锡粒的原因：_____________________。
(3)步骤Ⅰ中“微热”的原因是______________________________。
(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，则会导致测定的铁含量________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)若消耗c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液V mL，则a g试样中Fe的质量分数为________(用含a、c、V的代数式表示)。
(6)SnCl2 TiCl3 KMnO4滴定法也可测定铁的含量，其主要原理是利用SnCl2和TiCl3将铁矿石试样中Fe3＋还原为Fe2＋，再用KMnO4标准溶液滴定。
①从环保角度分析，该方法相比于SnCl2 HgCl2 K2Cr2O7滴定法的优点是____________。
②为探究KMnO4溶液滴定时，Cl－在不同酸度下对Fe2＋测定结果的影响，分别向下列溶液中加入1滴0.1 mol·L－1 KMnO4溶液，现象如下表：
溶液 现象
空白实验 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL试剂X 紫红色不褪去
实验ⅰ 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL 0.1 mol·L－1硫酸 紫红色不褪去
实验ⅱ 2 mL 0.3 mol·L－1 NaCl溶液＋0.5 mL 6 mol·L－1硫酸 紫红色明显变浅
表中试剂X为________；根据该实验可得出的结论是_________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)容量瓶、量筒
(2)Sn2＋易被空气氧化为Sn4＋，离子方程式为2Sn2＋＋O2＋4H＋===2Sn4＋＋2H2O，加入Sn发生反应Sn4＋＋Sn===2Sn2＋，可防止Sn2＋被氧化
(3)加快试样的溶解速度　
(4)偏小 (5)%
(6)①没有生成有毒物质Hg，更安全，对环境更友好　
②H2O　酸性越强，KMnO4的氧化性越强，Cl－被KMnO4氧化的可能性越大，对Fe2＋测定结果造成干扰的可能性越大，因此在KMnO4标准液进行滴定时，要控制溶液的pH
解析：(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，Fe2＋易被空气中的O2氧化为Fe3＋，导致测定的铁含量偏小。
(5)根据方程式6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可得：n(Fe2＋)＝6×n(Cr2O)＝6×10－3cV mol，a g试样中Fe的质量为6×10－3cV mol×56 g·mol－1＝0.336cV g，质量分数为×100%＝%。
2．(2023·北京卷)资料显示，I2可以将Cu氧化为Cu2＋。某小组同学设计实验探究Cu被I2氧化的产物及铜元素的价态。
已知：I2易溶于KI溶液，发生反应I2＋I－I(红棕色)；I2和I氧化性几乎相同。
(1)将等体积的KI溶液加入到m mol铜粉和n mol I2(n>m)的固体混合物中，振荡。
实验记录如下：
c(KI) 实验现象
实验Ⅰ 0.01 mol·L－1 极少量I2溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色
实验Ⅱ 0.1 mol·L－1 部分I2溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色
实验Ⅲ 4 mol·L－1 I2完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色
①初始阶段，Cu被氧化的反应速率：实验Ⅰ________(填“>”“<”或“＝”)实验Ⅱ。
②实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)或[CuI2]－(无色)，进行以下实验探究：
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。
步骤b.取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。
ⅰ.步骤a的目的是________________________________。
ⅱ.查阅资料，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，[Cu(NH3)2]＋(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化：______________________________。
③结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是________________________________。
分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓KI溶液，______________________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________________________________。
(2)上述实验结果，I2仅将Cu氧化为＋1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I2能将Cu氧化为Cu2＋。装置如图所示，a、b分别是__________________。
(3)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)①<　②ⅰ.除去I，防止干扰后续实验　
ⅱ.[CuI2]－＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－，4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O　③2Cu＋I2===2CuI或2Cu＋KI3===2CuI＋KI　白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色　铜与碘的反应为可逆反应(或I浓度小，未能氧化全部的Cu)
(2)铜、含n mol I2的4 mol·L－1的KI溶液
(3)铜与碘反应的体系在原电池装置中，I2将Cu氧化为Cu2＋；而在实验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中Cu以Cu＋形式存在，这是由于在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu＋可以进一步与I－结合生成CuI沉淀或[CuI2]－，Cu＋浓度减小使得Cu2＋氧化性增强，发生反应2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2和2Cu2＋＋6I－===2[CuI2]－＋I2
解析：(1)①I2在水中溶解度很小，铜主要被I氧化，初始阶段，实验Ⅱ中I－的浓度比实验Ⅰ中I－的浓度更大，生成I的速率更快，则实验Ⅱ中Cu被氧化的速率更快。②ⅰ.实验Ⅲ所得深红棕色溶液中存在平衡I2＋I－??I，加入CCl4，多次萃取、分液可以分离出溶液中的I2，使I2＋I－??I的平衡不断逆向移动，最终可以除去溶液中红棕色的I，防止干扰后续实验。ⅱ.结合查阅资料信息可知，实验Ⅲ所得溶液中，Cu元素以无色的[CuI2]－形式存在，加入浓氨水，发生反应：[CuI2]－＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－，生成的[Cu(NH3)2]＋又被氧气氧化为蓝色的
[Cu(NH3)4]2＋，发生反应：4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O。③分别取少量实验Ⅰ和实验Ⅱ中白色固体，洗涤后得到白色沉淀，由题意可知白色沉淀主要成分是CuI，加入浓KI溶液，发生反应CuI＋I－===[CuI2]－，则可以观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色；实验Ⅰ和实验Ⅱ中碘未完全反应，还剩余少量铜，说明铜与碘的反应为可逆反应或I浓度小，未能氧化全部的Cu。
(2)通过原电池装置证实I2可以将Cu氧化为铜离子，则铜作负极，因为碘在水中溶解度很小，由已知信息可知碘的氧化性和I几乎相同，则正极的电解质溶液可以是含n mol I2的4 mol·L－1的KI溶液。
3．(2022·北京高考)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＋在一定条件下可被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)
序号 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，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，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Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是____________。
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＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
②4MnO＋4OH－===4MnO＋O2↑＋2H2O　NaClO
③3ClO－＋2MnO2＋2OH－===2MnO＋3Cl－＋H2O
④过量Cl2与NaOH反应产生NaClO，使溶液的碱性减弱，c(NaClO)增大，NaClO氧化性增强，溶液中的MnO与OH－反应生成MnO的速率小于MnO2与ClO－反应生成MnO的速率，因而实验Ⅲ未得到绿色溶液
4．(2025·北京市第八十中学检测)某实验小组探究溶液酸碱性对锰化合物和Na2S2O3氧化还原反应的影响。
资料：ⅰ.MnO呈绿色，MnO2为棕黑色沉淀，Mn2＋几乎无色。ⅱ.MnO在强碱性溶液中能稳定存在，在酸性、中性或弱碱性溶液中易转化为MnO和MnO2。ⅲ.BaS2O3微溶于水。
实验
序号 Ⅰ Ⅱ
试剂 a：10滴3 mol·L－1H2SO4溶液b：20滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液 a：10滴蒸馏水b：20滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液
现象 溶液紫色变浅至接近无色，静置一段时间后出现乳白色浑浊 紫色溶液逐渐褪色，产生棕黑色沉淀
序号 Ⅲ Ⅳ
试剂 a：10滴6 mol·L－1 NaOH溶液b：2滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液和18滴蒸馏水 a：10滴6 mol·L－1 NaOH溶液b：20滴0.002 mol·L－1 Na2S2O3溶液
序号 Ⅲ Ⅳ
现象 溶液变为绿色，无沉淀生成；静置5 min，未见明显变化 溶液变为绿色，无沉淀生成；静置5 min，绿色变浅，有棕黑色沉淀生成
(1)用离子方程式解释实验Ⅰ中出现乳白色浑浊的原因：______________________________。
(2)已知，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中S2O均被氧化为SO。针对实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行分析：
①对于KMnO4氧化性的认识是____________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②实验Ⅱ所得溶液中SO的检验方法为________________________________________。
(3)针对实验Ⅲ、Ⅳ进行分析：
①实验Ⅲ中“溶液变为绿色”的原因是___________________(用离子方程式表示)。
②实验Ⅳ中“静置5 min，绿色变浅，有棕黑色沉淀生成”的可能原因：________________________________________________________________________
__________________________________________________(写出2点)。
(4)针对实验Ⅲ、Ⅳ继续探究：
①实验Ⅴ：向实验Ⅲ的试管中继续滴加足量H2SO4溶液，振荡，绿色溶液立即变为紫红色，产生棕黑色沉淀。
②实验Ⅵ：向实验Ⅳ的试管中继续滴加足量H2SO4溶液，振荡，绿色溶液迅速变为无色，棕黑色沉淀逐渐减少直至消失。静置一段时间后，出现乳白色浑浊。
对比实验Ⅴ、Ⅵ，结合离子方程式分析向实验Ⅵ的试管中滴加H2SO4溶液，溶液未变为紫红色的可能原因：___________________________________________________。
(5)综合上述实验，在下图中用连线的方式补充完善实验Ⅰ～Ⅵ已证实的锰化合物的转化关系：____________________________________________。
例：
答案：(1)S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O
(2)①KMnO4溶液在酸性、中性、碱性条件下均具有氧化性，在酸性溶液中被还原为Mn2＋，在中性溶液中被还原为MnO2，在碱性溶液中被还原为MnO　②取少量实验Ⅱ所得溶液于试管中，先加入足量的稀盐酸，无明显现象，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明该溶液中含有SO
(3)①8MnO＋S2O＋10OH－===8MnO＋2SO＋5H2O
②碱性条件下MnO与S2O反应生成MnO2；MnO不稳定，在溶液中分解生成MnO2
(4)酸性条件下，MnO与S2O反应生成了Mn2＋，反应的离子方程式为2MnO＋S2O＋6H＋===2Mn2＋＋2SO＋3H2O
(5)
5．(2025·天津市南开中学高三统练)碳酸亚铁可用于制备补血剂。某研究小组制备了FeCO3，并对FeCO3的性质进行了探究。
已知：①FeCO3是白色固体，难溶于水；
②Fe2＋＋6SCN－ [Fe(SCN)6]4－(无色)。
Ⅰ.FeCO3的制取(夹持装置略)
实验ⅰ：
装置C中，向Na2CO3溶液(pH＝11.9)通入一段时间CO2至其pH为7，滴加一定量FeSO4溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到FeCO3固体。
(1)试剂a是________________________。
(2)向Na2CO3溶液通入CO2的目的是________________________________________。
(3)C装置中制取FeCO3的离子方程式为________________________________________。
Ⅱ.FeCO3的性质探究
(4)对比实验ⅱ和ⅲ，得出的实验结论是_________________________________。
(5)依据实验ⅱ的现象，配平加入10%H2O2溶液的离子方程式：________[Fe(SCN)6]4－＋________H2O2===________Fe(OH)3↓＋________Fe(SCN)3＋________SCN－
答案：(1)饱和NaHCO3溶液
(2)降低溶液中OH－浓度，防止生成Fe(OH)2
(3)2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
(4)Fe2＋与SCN－的络合(或结合)会促进FeCO3固体的溶解(或FeCO3固体在KSCN溶液中的溶解度比在KCl溶液中大)
(5)6　3　2　4　24
6．(2025·广东高三联考)某小组同学探究盐对Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡体系的影响。
实验Ⅰ：探究KCl对Fe3＋和SCN－平衡体系的影响
将已用稀盐酸酸化的0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和0.01 mol·L－1 KSCN溶液等体积混合，静置至体系平衡，得红色溶液X，分别取3 mL 溶液X放入比色皿中，分别滴加0.1 mL的试剂①～④，并测定各溶液的透光率随时间的变化，结果如图所示。
已知：
ⅰ.Cl－与Fe3＋能发生络合反应：Fe3＋＋4Cl－[FeCl4]－(黄色)；
ⅱ.Fe3＋与NO不能形成配位化合物；
ⅲ.溶液的透光率与溶液颜色深浅有关，颜色越深，透光率越低，忽略[FeCl4]－对透光率的影响。
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶外，还需要____________，用稀盐酸酸化FeCl3溶液的目的是________________。
(2)注入试剂①后溶液透光率升高，甲同学认为是溶液稀释导致颜色变浅，乙同学认为还可能是稀释的过程中，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(3)注入试剂④后的溶液透光率比注入试剂①后高，结合平衡移动原理分析其原因：________________________________________________________________________________。
(4)注入试剂③后的溶液透光率比注入试剂②后高，可能是______________________导致的(答出一种影响因素即可，不需详细说明理由)。
实验Ⅱ：探究不同盐对Fe3＋和SCN－平衡体系的影响
取2 mL溶液X，分别加入下列试剂进行实验，一段时间后测得各溶液的透光率如下表。
序号 加入试剂 溶液透光率
1 1 mL蒸馏水 A1
2 1 mL 3 mol·L－1 KNO3 A2
3 1 mL 3 mol·L－1 NaNO3 A3
(5)丙同学发现A3>A2>A1，查阅资料认为可能的原因：溶液中的离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽，使该离子的有效浓度降低，这种影响称为盐效应。推断盐效应较强的金属阳离子为________(填离子符号)，试分析该离子盐效应对Fe3＋和SCN－平衡体系有影响的原因：__________________________________________________________________________。
答案：(1)胶头滴管　抑制Fe3＋水解
(2)逆
(3)Cl－与Fe3＋生成[FeCl4]－导致Fe3＋浓度下降，使Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动，溶液颜色变浅，透光率升高
(4)阳离子种类或溶液pH
(5)Na＋　Na＋盐效应更强，导致SCN－的有效浓度降低，使Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动，溶液颜色变浅，透光率升高
解析：(2)由勒夏特列原理知，稀释时Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向离子浓度增大的方向移动，即向逆反应方向移动。
(4)试剂③相对于试剂②，阳离子种类不同，溶液pH也不同，均可能影响溶液透光率。
7．(2025·惠州市高三调研)某小组在做铜与浓硫酸(装置如下图)的反应实验时，发现有如下的反应现象：
序号 操作 现象
① 加热 铜丝表面变黑
② 继续加热 有大量气泡产生，溶液变为墨绿色浊液，试管底部开始有灰白色沉淀生成。品红溶液褪色
③ 再加热 试管中出现“白雾”，浊液逐渐变澄清，溶液颜色慢慢变为浅蓝色，试管底部灰白色沉淀增多
④ 冷却，将灰白色固体倒入水中 形成蓝色溶液
【查阅资料】聚氯乙烯受热分解产生氯化氢，[CuCl4]2－呈黄色，[Cu(H2O)4]2＋呈蓝色，两者混合则成墨绿色，铜的化合物中CuO、CuS、Cu2S都为黑色，其中CuO溶于盐酸；CuS、Cu2S不溶于稀盐酸，但溶于浓盐酸。
(1)铜丝与浓硫酸反应的化学方程式为______________________________________。
(2)试管中品红溶液褪色，体现SO2的________性，浸NaOH溶液的棉团的作用是________________________。
(3)甲组同学对实验中形成的墨绿色浊液进行探究，进行下列实验：
操作 现象
Ⅰ组 直接取铜丝(表面有聚氯乙烯薄膜)做实验 溶液变成墨绿色　
Ⅱ组 实验前，先将铜丝进行灼烧处理 溶液变蓝
请解释形成墨绿色的原因：___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)乙组同学经检验确定白雾的成分为H2SO4，请设计实验证明该白雾为硫酸：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)丙组同学取灰白色沉淀加水溶解、过滤，最后沉淀为黑色，取黑色沉淀，进行成分探究：滴加适量稀盐酸，发现黑色沉淀几乎不溶解，溶液也不变蓝，则说明黑色沉淀中不含有________。滴加适量浓盐酸，振荡，加热，观察到黑色沉淀几乎完全溶解，生成略呈黄色的[CuCln]2－n(n＝1～4)。写出CuS与浓盐酸反应的离子方程式：____________。
答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)漂白　吸收SO2，防止污染空气
(3)聚氯乙烯受热分解产生氯化氢，氯化氢电离出的氯离子与铜离子形成[CuCl4]2－(黄色)，[Cu(H2O)4]2＋呈蓝色，两者混合则成墨绿色
(4)将白雾通入水中，取其部分，加入紫色石蕊试液变红；另取部分加入盐酸酸化无明显现象，再加入氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则说明白雾为硫酸
(5)CuO　CuS＋2H＋＋nCl－===[CuCln]2－n(n＝1～4)＋H2S↑
解析：(5)根据资料信息知黑色沉淀若含有CuO，加入稀盐酸会溶解，且溶液呈蓝色，则黑色沉淀中不含CuO。
8．某兴趣小组为研究铁钉与CuSO4溶液的反应及反应过程中pH的变化，用已去除氧化膜的铁钉、0.25 mol·L－1 CuSO4溶液(pH为4.6)等试剂进行如下实验。
【实验Ⅰ】
【实验Ⅱ】
(1)实验Ⅰ中，能证明“Fe与CuSO4发生了置换反应”的实验现象是____________________。
(2)小组同学推测可能有Fe(OH)3胶体生成，依据的实验是________(填实验序号)。
(3)实验Ⅱ 2中，使溶液变红的反应的离子方程式为__________________________________。
(4)实验Ⅱ 3可证明红色固体的主要成分是Cu，其实验操作及现象是____________。
为进一步探究实验Ⅰ产生气体逐渐变快和pH变化的原因，小组同学补做如下实验。
序号 实验 现象
Ⅲ 用稀硫酸将0.25 mol·L－1 Na2SO4溶液调至pH＝3.8，向其中加入铁钉 铁钉表面有少量气泡缓慢产生
Ⅳ 将0.25 mol·L－1新制FeSO4溶液暴露在空气中，用pH传感器监测 初始pH为4.5，后持续缓慢下降，逐渐出现棕黄色浑浊；3小时后搅拌，pH基本保持不变
(5)对比实验Ⅰ和Ⅲ，可以推测Ⅰ中产生气体逐渐变快的原因是________________________。
(6)实验Ⅳ的目的是________(填字母)。
a．探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与Fe2＋水解有关
b．探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与生成Fe(OH)3有关
c．探究搅拌是否会使O2与溶液中的物质充分接触、反应而导致pH上升
(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ可推测：实验Ⅰ中，搅拌后pH快速上升，主要是因为____________。
答案：(1)析出红色固体，溶液蓝色变浅　(2)Ⅱ 1
(3)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(4)向红色固体中先加入稀H2SO4，固体几乎不溶解，再加入稀HNO3，红色固体溶解，溶液变蓝
(5)铁钉表面析出Cu后，形成Fe Cu原电池
(6)abc
(7)搅拌后，Cu与Fe3＋发生反应：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，使Fe3＋水解平衡逆向移动
解析：(1)Fe与CuSO4发生置换反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，生成Cu单质，溶液中Cu2＋浓度减小，对应的实验现象为析出红色固体，溶液蓝色变浅。
(6)实验Ⅳ使用了新制的FeSO4溶液，可探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与Fe2＋水解有关；将新制FeSO4溶液暴露在空气中，可以探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与生成Fe(OH)3有关；3小时后搅拌，可探究搅拌是否会使O2与溶液中的物质充分接触、反应而导致pH上升。
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