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第56讲　探究型、定量型综合实验
1．能预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化，能评估某种解释或预测的合理性。2.掌握物质组成或含量测定的一般方法。3.掌握探究型实验和定量分析实验的分析思路和方法。
考点一　探究型综合实验
1．探究实验的常见类型
(1)物质组成的探究
(2)物质性质的探究
(3)影响因素的探究
2．探究验证实验的注意事项
(1)在离子检验、气体成分检验的过程中，要严格掌握检验的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。
(2)若有水蒸气生成，先检验水蒸气，再检验其他成分，如C和浓硫酸的反应，产物有SO2、CO2和H2O(g)，通过实验可检验三种气体物质的存在，但SO2、CO2都要通过溶液进行检验，对检验H2O(g)有干扰。
(3)对于需要进行转化才能检验的成分，如CO的检验，要注意先检验CO中是否含有CO2，如果有CO2，应先除去CO2再对CO实施转化，最后再检验转化产物CO2，如HOOC—COOHCO2↑＋CO↑＋H2O↑中CO的检验。
1．（2024·河北邢台五岳联盟模拟）钢铁表面发黑（在钢铁表面形成一层致密的氧化物膜）可提高其耐磨、耐腐蚀性能。某实验小组欲利用下列装置进行发黑实验，并探究氧化物成分。
已知：实验过程中产生了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
(1)实验开始前需将铁粉依次放入热的碳酸钠溶液和饱和氯化铵溶液中进行处理，其目的分别是处理铁粉表面的油脂和处理铁粉表面的铁锈。
(2)向圆底烧瓶中逐滴滴入NaOH、NaNO2的混合溶液至过量，在140 ℃下处理15～90 min。
①盛装混合溶液的仪器为分液漏斗。
②下列加热方法中，最合适的为B（填字母）。
A．水浴　　　B．油浴　　　C．酒精灯
(3)用乙装置收集产生的气体，请在装置中补全仪器。
答案：
(4)试剂X可以为稀硫酸（或H2O等合理答案）。
(5)探究甲装置中固体产物（无铁单质剩余）成分。
取少量洗涤后的固体产物于试管中，滴入足量的稀硫酸，实验中固体全部溶解，无气体生成。将生成的溶液分成两份，分装于a、b两支试管中。
①向a试管中滴入酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色褪去，说明a试管中含有Fe2+（填离子符号）。
②不用硝酸溶解固体的原因为硝酸具有强氧化性，会把固体中的Fe2+氧化为Fe3+。
③向b试管中滴入KSCN（填化学式）溶液，溶液变为红色，说明b试管中含有Fe3+（填离子符号）。
(6)根据以上信息，推测圆底烧瓶中进行发黑实验时可能发生反应的化学方程式：9Fe＋4NaNO2＋8H2O3Fe3O4＋4NH3↑＋4NaOH。
解析：(1)热的碳酸钠溶液水解显碱性，可以除去油脂，饱和氯化铵溶液水解显酸性，可以除去铁锈。(2)①盛装混合溶液的仪器为分液漏斗。②由于温度高于100 ℃，不能选择水浴加热，酒精灯加热温度不易控制，故最合适的加热方法为油浴，故选B。(3)实验过程中产生了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，为氨气，其密度小于空气，采用向下排空气法收集气体，装置见答案。(5)①亚铁离子具有还原性，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，使溶液紫红色褪去，则说明a试管中含有Fe2+。②不用硝酸溶解固体的原因为硝酸具有强氧化性，会把固体中的Fe2+氧化为Fe3+。③铁离子遇到硫氰化钾溶液变红，故向b试管中滴入KSCN溶液，溶液变为红色，说明b试管中含有Fe3+。(6)根据以上信息，反应后的固体可以生成亚铁离子、铁离子，还生成氨气，推测圆底烧瓶中进行发黑实验时可能发生反应的化学方程式：9Fe＋4NaNO2＋8H2O3Fe3O4＋4NH3↑＋4NaOH。
2．（2024·辽宁葫芦岛一模）某实验小组从电极反应角度探究银镜反应中物质氧化性和还原性的变化。
资料：ⅰ.[Ag(NH3)2]＋ [Ag(NH3)]＋＋NH3　K1＝10-3.81；
[Ag(NH3)]＋ Ag＋＋NH3　K2＝10-3.24。
ⅱ.AgOH不稳定，极易分解为黑色Ag2O，Ag2O溶于氨水。
(1)实验发现：乙醛和AgNO3溶液水浴加热无明显现象；银氨溶液水浴加热无明显现象；滴加乙醛的银氨溶液水浴加热，试管壁逐渐出现一层光亮的银镜。
①有研究表明：配制银氨溶液时，AgNO3和氨水反应生成Ag(NH3)2NO3，写出生成Ag(NH3)2NO3的化学方程式：AgNO3＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2NO3＋2H2O。
②从氧化还原角度分析：发生银镜反应时，氧化性粒子可能是Ag＋、[Ag(NH3)2]＋、[Ag(NH3)]＋。
(2)甲同学查阅资料：银镜反应时，Ag＋被还原成Ag。
①电极反应式：
ⅰ.还原反应：Ag＋＋e－===Ag↓
ⅱ.氧化反应：CH3CHO－2e－＋3OH－===CH3COO－＋2H2O（碱性条件下）。
②从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化：
ⅰ.随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱。
ⅱ.随c(OH－)增大，乙醛还原性增强。
③补充实验验证②中的分析。
实验操作及现象： 实验Ⅰ.插入“饱和KNO3溶液”盐桥，电流表指针偏转； 实验Ⅱ.电流稳定后向右侧烧杯滴加NaOH溶液，指针偏转幅度增大； 实验Ⅲ.电流再次稳定后向左侧烧杯滴加氨水，指针偏转幅度减小
乙同学认为实验Ⅲ不能证明“随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱”，理由是可能是硝酸银溶液中的NO或O2等粒子做氧化剂，其氧化性随酸性减弱而减弱。
(3)设计实验进一步验证。
实验 实验操作 实验现象
Ⅳ 往盛有银氨溶液的试管中滴加浓氨水，无明显现象，加入3滴乙醛，振荡，水浴加热 闻到刺激性气味，溶液略显灰色，试管壁未见银镜
Ⅴ 往盛有银氨溶液的试管中滴加较浓的NaOH溶液至pH与实验Ⅳ相同，振荡，溶液变浑浊，加入3滴乙醛，振荡，水浴加热 试管壁立即出现银镜
①乙同学认为通过实验Ⅳ能证明“随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱”，你认为是否合理并说明原因：合理，[Ag(NH3)]＋ Ag＋＋NH3，c(NH3)增大，平衡逆向移动，c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱，未发生银镜反应（或不合理，灰色浑浊中可能有Ag，Ag＋得电子未在试管壁析出，所以无法判断）。
②分析实验Ⅴ中“立即出现银镜的原因”，提出假设：随c(OH－)增大，可能是也参与了还原。经检验该假设成立，实验方案及现象是不加乙醛重复实验Ⅴ中的操作，试管壁出现银镜（或将氨通入含NaOH的潮湿Ag2O固体中，水浴加热后出现银镜）。
(4)总结：ⅰ.银氨溶液和乙醛发生银镜反应时，氧化剂主要是Ag＋，还原剂主要是乙醛；ⅱ.银氨溶液中滴加较浓的NaOH溶液能促进银镜反应的发生，此法不适用于检验醛基，请解释原因：在氢氧化钠存在下，也能还原，不一定是醛基还原 。
解析：(1)①配制银氨溶液时，AgNO3和氨水反应生成Ag(NH3)2NO3，化学方程式为AgNO3＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2NO3＋2H2O。②根据已知信息可知，在银氨溶液中存在的粒子有[Ag(NH3)2]＋、[Ag(NH3)]＋、Ag＋。(2)①在碱性条件下，CH3CHO被氧化成CH3COO－，电极反应式为CH3CHO－2e－＋3OH－===CH3COO－＋2H2O。③AgNO3属于强酸弱碱盐，其水溶液呈酸性，AgNO3溶液中的NO以及溶解的O2等粒子也具有氧化性，也可能作为氧化剂将乙醛氧化，实验Ⅲ中向左侧烧杯中滴加氨水，随着溶液酸性的减弱，这些粒子的氧化性也会减弱，从而使得指针的偏转幅度减小，不能证明“随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱”。(3)①由于溶液中存在平衡：[Ag(NH3)]＋ Ag＋＋NH3，实验Ⅳ向银氨溶液中滴加浓氨水，c(NH3)增大，上述平衡逆向移动，c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱，故未发生银镜反应；但实验Ⅳ的现象中溶液略显灰色，该灰色浑浊中可能有Ag，Ag＋得电子未在试管壁析出，故无法判断。②分析实验Ⅴ中“立即出现银镜的原因”，提出假设：随c(OH－)增大，可能是也参与了还原，要检验该假设成立，可采用对比实验，实验方案及现象为不加乙醛重复实验Ⅴ中的操作，试管壁出现银镜或将氨通入含NaOH的潮湿Ag2O固体（结合题给资料ⅱ）中，水浴加热后出现银镜。(4)银氨溶液中滴加较浓的NaOH溶液能促进银镜反应的发生，此法不适用于检验醛基，原因是在氢氧化钠存在下，也能还原，不一定是醛基还原。
探究物质性质的基本方法和程序
考点二　定量型综合实验
1．定量实验数据的测定方法
(1)沉淀法
先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
(2)测气体体积法
对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。常见量气装置如下：
(3)测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。
2．确定物质组成的注意事项
(1)测定实验中要有消除干扰气体的意识
如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。
(2)测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识
如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
(3)测定实验中要有“数据”的采集处理意识
①称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。
②测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01 mL。
③气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。
1．（2024·安徽滁州一模）某校化学兴趣小组研究学校附近的空气质量，遇到了下列问题，请你帮助他们。
(1)甲组同学设计了如图所示的实验装置，对悬浮颗粒物、空气中SO2含量进行测定。A装置的名称为洗气瓶。
注：气体流速管是用来测量单位时间内通过气体的体积的装置。
①用上述装置定量测定空气中的SO2和可吸入颗粒的含量，除测定气体流速（单位：cm3· min-1）和反应所需时间外还需要的数据是悬浮颗粒吸附器吸收前、吸收后的质量。
②已知：碘单质微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度。请你协助甲组同学完成100 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液的配制：
a.将1 000 mL容量瓶置于水平台面上，加入蒸馏水至距容量瓶刻度线1～2 cm时，改用胶头滴管逐滴滴加，直至液体凹液面最低处与刻度线相平。
b．用电子天平准确称取1.27 g碘单质加入烧杯中，同时加入少量碘化钾固体，加水溶解后转入1 000 mL容量瓶中。
c．从上一步所得溶液中取出10.00 mL溶液倒入100 mL容量瓶中，加水至刻度线，摇匀。
d．用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，并将洗涤液转入1 000 mL容量瓶中。
合理的步骤顺序是bdac。
(2)乙组同学拟用如图简易装置测定空气中的SO2含量：
①检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量的水（保证玻璃导管的下端浸没在水中）。然后向外轻轻拉动注射器的活塞，浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出（填写操作方法及实验现象），则证明该装置的气密性良好。
②测定指定地点空气中的SO2含量时，准确移取1.00 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液，注入如图所示试管中。用适量的蒸馏水稀释后，再加2～3滴淀粉溶液，配制成溶液A。甲、乙两组同学分别使用如图所示相同的实验装置和溶液A，在同一地点、同时推拉注射器的活塞，反复抽气，直到溶液的蓝色褪尽为止停止抽气，记录抽气次数如下（假设每次抽气500 mL）。
分组 甲组 乙组
抽气次数 110 145
实验时长/min 6.5 4
我国环境空气质量标准对空气质量测定中SO2的最高浓度限值如下表：
最高浓度限值/(mg·m-3)
一级标准 二级标准 三级标准
0.15 0.50 0.70
经老师和同学们分析，甲组测定结果更为准确，则该地点的空气中SO2的含量为0.58 mg·m-3（保留两位有效数字），属于三（填汉字）级标准。请你分析乙组实验结果产生较大偏差的原因是抽气速度过快，二氧化硫没有充分被吸收（两个小组所用装置和药品均无问题）。
解析：(1)①除测定气体流速（单位：cm3· min-1） 和溶液蓝色恰好褪去所需的时间外，还要测量可吸入颗粒的质量，可用悬浮颗粒吸附器来吸收，悬浮颗粒吸附器前后质量之差即为可吸入颗粒的质量。②根据溶液配制的基本步骤可知，合理的步骤顺序是bdac。(2)①根据题干装置图，检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量的水（保证玻璃导管的下端浸没在水中），然后向外轻轻拉动注射器的活塞，将会看到浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出，则证明该装置的气密性良好。②根据表格数据，甲组抽气110次，通过的气体总体积为500 mL×110＝55 000 mL＝55 L，二氧化硫用碘溶液来吸收，反应的化学方程式为SO2＋I2＋2H2O===2HI＋H2SO4，则含有的二氧化硫的物质的量为1.00×10-3 L×5×10-4 mol·L-1＝5×10-7 mol，则该地点的空气中SO2的含量为≈5.8×10-4 g·m-3＝0.58 mg·m-3，属于三级标准；乙组实验时抽气145次用时4 min，产生较大偏差的原因可能是抽气速度过快，二氧化硫没有充分被吸收。
2．（2024·九省联考河南卷）某实验小组对一种染料废水进行处理，获得Na2SO4并测定废水的总有机碳（总有机碳是指单位体积水样中溶解或悬浮的有机物碳元素质量总和，是水体评价的综合指标之一）。实验步骤如下：
①取100 mL废水（假定有机成分只有萘磺酸钠），在35 ℃下加入等体积甲醇，充分混合后，冷却、过滤，得到固体A和滤液B。
②经检测，固体A主要成分为Na2SO4，并含有少量Na2SO3和萘磺酸钠；滤液B含2.3 g萘磺酸钠(C10H7O3NaS，M＝230 g·mol-1)。
③一定温度下，从滤液B中回收甲醇；再蒸发浓缩析出萘磺酸钠，过滤，得滤液C，向滤液C中加入适量的NaClO溶液去除少量的NH和NH3。
④按下图实验装置（部分装置略）对固体A进行处理，完全反应后Pt坩埚中固体为Na2SO4。
简化的操作过程：先检查装置气密性，再打开或关闭活塞1和活塞2，通入N2一段时间。再次打开或关闭活塞1和活塞2，改为通入O2，点燃煤气灯，一定时间后，停止加热，继续通O2一段时间。
回答下列问题：
(1)实验步骤①中加入甲醇的目的为使有机物充分溶解和减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度，便于析出。
(2)实验步骤③中回收甲醇的操作名称是蒸馏，去除NH3生成N2反应的离子方程式为2NH3＋3ClO－===3Cl－＋N2＋3H2O。
(3)通入N2的目的是排除装置中的空气，防止其影响废水中总有机碳含量的测定。
(4)酸性KMnO4溶液的作用是除去CO2中的SO2，试剂a是浓硫酸。
(5)改为通入O2前，需BC（填字母）。
A．打开活塞1 B．打开活塞2
C．关闭活塞1 D．关闭活塞2
(6)反应后U形管（含试剂）增重0.44 g，该废水总有机碳＝1.32×104 mg·L-1（用科学计数法表示）。
解析：向100 mL废水中加入等体积的甲醇，使有机物充分溶解和减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度，便于析出，冷却过滤后得到滤液B和固体A，用蒸馏的方法从滤液B中分离出甲醇后，再蒸发浓缩析出萘磺酸钠，过滤，得滤液C，向滤液C中加入适量的NaClO溶液去除少量的NH和NH3，步骤④为对固体A进行处理，完全反应后Pt坩埚中固体为Na2SO4，先关闭活塞2，打开活塞1，通入一段时间的N2，以排除装置中的空气防止其影响废水中总有机碳含量的测定，然后再关闭活塞1，打开活塞2，通入O2，点燃煤气灯，一定时间后，停止加热，继续通O2至固体A冷却，固体A中Na2SO3转化为Na2SO4，有机物燃烧，未完全燃烧产生的CO被CuO继续氧化，酸性高锰酸钾溶液除去CO2中的SO2，品红溶液检验SO2是否除干净，试剂a为浓硫酸，可以干燥CO2和防止空气中的CO2和水蒸气进入U形管，影响实验结果。(2)由于CH3OH易挥发，实验步骤③中回收甲醇的操作名称是蒸馏，去除NH3生成N2的反应即NH3和NaClO反应生成N2、NaCl和H2O，根据氧化还原反应配平可得，该反应的离子方程式为2NH3＋3ClO－===3Cl－＋N2＋3H2O。(5)改为通入O2前，需关闭活塞1，打开活塞2，故答案为BC。(6)反应后U形管（含试剂）增重0.44 g，即固体A与O2反应放出的CO2的质量为0.44 g，即固体A中含有的C的质量为0.44 g×＝0.12 g，由题干信息可知，滤液B含2.3 g萘磺酸钠，该有机物中含有C的质量为×10×12 g/mol＝1.2 g，故该废水总有机碳＝＝1.32×104 mg·L-1。
定量实验的解题流程
1．（2024·北京卷）某小组同学向pH＝1的0.5 mol·L-1的FeCl3溶液中分别加入过量的Cu粉、Zn粉和Mg粉，探究溶液中氧化剂的粒子及其还原产物。
(1)理论分析
依据金属活动性顺序，Cu、Zn、Mg中可将Fe3+还原为Fe的金属是Mg、Zn。
(2)实验验证
实验 金属 操作、现象及产物
Ⅰ 过量Cu 一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到Fe单质
Ⅱ 过量Zn 一段时间后有气泡产生，反应缓慢，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液pH为3～4，取出固体，固体中未检测到Fe单质
Ⅲ 过量Mg 有大量气泡产生，反应剧烈，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质
①分别取实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，证明都有Fe2+生成，依据的现象是产生蓝色沉淀。
②实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成，用平衡移动原理解释原因：Fe3+水解方程式为Fe3+＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，加入的Mg或Zn会消耗H＋，促进Fe3+水解平衡正向移动，使其转化为Fe(OH)3沉淀。
③对实验Ⅱ未检测到Fe单质进行分析及探究。
ⅰ.a.甲认为实验Ⅱ中，当Fe3+、H＋浓度较大时，即使Zn与Fe2+反应置换出少量Fe，Fe也会被Fe3+、H＋消耗。写出Fe与Fe3+、H＋反应的离子方程式：2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑。
b．乙认为在pH为3～4的溶液中即便生成Fe也会被H＋消耗。设计实验：向pH为3～4的稀盐酸中加铁粉，一段时间后取出少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀（填实验操作和现象）。证实了此条件下可忽略H＋对Fe的消耗。
c．丙认为产生的红褐色沉淀包裹在Zn粉上，阻碍了Zn与Fe2+的反应。实验证实了Zn粉被包裹。
ⅱ.查阅资料：0.5 mol·L-1 Fe3+开始沉淀的pH约为1.2，完全沉淀的pH约为3。
结合a、b和c，重新做实验Ⅱ，当溶液pH为3～4时，不取出固体，向固—液混合物中持续加入盐酸，控制pH<1.2，加入几滴KSCN溶液，待溶液红色消失后，停止加入盐酸（填实验操作和现象），待pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质。
(3)对比实验Ⅱ和Ⅲ，解释实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质的原因：加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹。
解析：(1)在金属活动性顺序中，Mg、Zn排在Fe之前，Cu排在Fe之后，因此Mg、Zn可将Fe3+还原为Fe。(2)①Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。②Fe3+水解方程式为Fe3+＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，加入的Mg或Zn会消耗H＋，促进Fe3+水解平衡正向移动，使其转化为Fe(OH)3沉淀。③ⅰ.a.Fe与Fe3+、H＋反应的离子方程式为2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑。b.要证实在pH为3～4的溶液中可忽略H＋对Fe的消耗，可向pH为3～4的稀盐酸中加铁粉，一段时间后取出少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀，即说明此条件下Fe未与H＋反应生成Fe2+。ⅱ.结合a、b和c可知，实验Ⅱ未检测到Fe单质的原因可能是Fe3+的干扰以及Fe(OH)3沉淀对锌粉的包裹，因此可控制反应条件，在未生成Fe(OH)3沉淀时将Fe3+还原，即可排除两个干扰因素，具体操作为重新做实验Ⅱ，当溶液pH为3～4时，不取出固体，向固—液混合物中持续加入盐酸，控制pH<1.2，加入几滴KSCN溶液，待溶液红色消失后，停止加入盐酸，待pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质。(3)对比实验Ⅱ和Ⅲ，加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹，实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质。
2．（2024·湖北卷节选）学习小组为探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相关性质，室温下进行了实验Ⅰ～Ⅳ。
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
无明显变化 溶液变为红色，伴有气泡产生 溶液变为墨绿色，并持续产生能使带火星木条复燃的气体
已知：[Co(H2O)6]2+为粉红色、[Co(H2O)6]3+为蓝色、[Co(CO3)2]2-为红色、[Co(CO3)3]3-为墨绿色。回答下列问题：
(1)实验Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+不能（填“能”或“不能”）催化H2O2的分解。实验Ⅱ中HCO大大过量的原因是提供过量的碳酸氢根离子，通过平衡移动促进水合钴离子转化为碳酸合钴离子，同时防止碳酸钴生成。实验Ⅲ初步表明[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，写出H2O2在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式：2Co2+＋10HCO＋H2O2===2[Co(CO3)3]3-＋6H2O＋4CO2↑、2H2O22H2O＋O2↑。
(2)实验Ⅰ表明，反应2[Co(H2O)6]2+＋H2O2＋2H＋ 2[Co(H2O)6]3+＋2H2O难以正向进行，利用化学平衡移动原理分析Co3+、Co2+分别与CO配位后，正向反应能够进行的原因：Co2+与CO配位，H＋浓度增大，平衡正向移动，Co3+与CO配位，[Co(H2O)6]3+ 浓度减小，平衡正向移动。
实验Ⅳ
(3)实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体；B到C溶液变为粉红色，并产生气体。从A到C所产生的气体的分子式分别为CO2、O2。
解析：(1)CoSO4溶液中存在大量的[Co(H2O)6]2+，向其中加入30%的H2O2后无明显变化，因此，实验Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+不能催化H2O2的分解。实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为4HCO＋Co2+ [Co(CO3)2]2-＋2CO2↑＋2H2O，大大过量的原因是提供过量的碳酸氢根离子，通过平衡移动促进水合钴离子转化为碳酸合钴离子，同时防止碳酸钴生成。实验Ⅲ的实验现象表明在H2O2的作用下Co2+能与HCO反应生成[Co(CO3)3]3-，然后[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，因此，H2O2在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式为2Co2+＋10HCO＋H2O2===2[Co(CO3)3]3-＋6H2O＋4CO2↑、2H2O22H2O＋O2↑。(2)Co2+与CO配位，H＋浓度增大，平衡正向移动，Co3+与CO配位，[Co(H2O)6]3+ 浓度减小，平衡正向移动。(3)实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体，说明发生了反应[Co(CO3)3]3-＋6H＋＋3H2O===[Co(H2O)6]3+＋3CO2↑；B到C溶液变为粉红色，并产生气体，说明发生了反应4[Co(H2O)6]3+＋2H2O===4[Co(H2O)6]2+＋O2↑＋4H＋，因此从A到C所产生的气体的分子式分别为CO2和O2。
3．（2024·山东卷节选）利用“燃烧—碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如下图所示（夹持装置略）。
实验过程如下：
①加样，将a mg样品加入管式炉内瓷舟中（瓷舟两端带有气孔且有盖），聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装c(KIO3)∶c(KI)略小于1∶5的KIO3碱性标准溶液，吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉水溶液。向F内滴入适量KIO3碱性标准溶液，发生反应：KIO3＋5KI＋6HCl===3I2＋6KCl＋3H2O，使溶液显浅蓝色。
②燃烧：按一定流速通入O2，一段时间后，加热并使样品燃烧。
③滴定：当F内溶液浅蓝色消退时（发生反应：SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI），立即用KIO3碱性标准溶液滴定至浅蓝色复现。随SO2不断进入F，滴定过程中溶液颜色“消退—变蓝”不断变换，直至终点。
回答下列问题：
(1)装置B和C的作用是充分干燥O2，B中的试剂为浓硫酸。装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子（见放大图），目的是防止倒吸。
(2)该滴定实验达终点的现象是当加入最后半滴KIO3碱性标准溶液后，溶液由无色突变为蓝色且30 s内不变色；滴定消耗0.002 0 mol·L-1 KIO3碱性标准溶液V mL，样品中硫的质量分数是%（用代数式表示）。
(3)若装置D中瓷舟未加盖，会因燃烧时产生粉尘而促进SO3的生成，粉尘在该过程中的作用是催化；若装置E冷却气体不充分，可能导致测定结果偏大，原因是通入F的气体温度过高，导致部分I2升华，从而消耗更多的KIO3碱性标准溶液；若滴定过程中，有少量IO不经I2直接将SO2氧化成H2SO4，测定结果会不变（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
解析：(1)装置B和C的作用是充分干燥O2，浓硫酸具有吸水性，常用于干燥某些气体，因此B中的试剂为浓硫酸。装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子，其目的是防止倒吸，因为磨砂浮子的密度小于水，若球泡内水面上升，磨砂浮子也随之上升，磨砂浮子可以作为一个磨砂玻璃塞将导气管的出气口堵上，从而防止倒吸。(2)该滴定实验是利用过量的半滴标准溶液来指示滴定终点的，因此，该滴定实验达终点的现象是当加入最后半滴KIO3碱性标准溶液后，溶液由无色突变为蓝色且30 s内不变色；由硫元素守恒及SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI、KIO3＋5KI＋6HCl===3I2＋6KCl＋3H2O，可得关系式3S～3SO2～3I2～KIO3，若滴定消耗KIO3碱性标准溶液V mL，则n(KIO3)＝V×10-3 L×0.002 0 mol·L-1＝2.000×10-6V mol，n(S)＝3n(KIO3)＝3×2.000×10-6V mol＝6.000×10-6V mol，样品中硫的质量分数是×100%＝%。(3)若装置D中瓷舟未加盖，燃烧时产生粉尘中含有铁的氧化物，铁的氧化物能催化SO2的氧化反应从而促进SO3的生成，因此，粉尘在该过程中的作用是催化；若装置E冷却气体不充分，则通入F的气体温度过高，可能导致部分I2升华，这样就要消耗更多KIO3碱性标准溶液，从而可能导致测定结果偏大；若滴定过程中，有少量IO不经I2直接将SO2氧化成H2SO4，从电子转移守恒的角度分析，IO得到6e－被还原为I－，仍能得到关系式3S～3SO2～KIO3，测定结果不变。
4．（2023·全国乙卷）元素分析是有机化合物的表征手段之一。按如图实验装置（部分装置略）对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题：
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先通入O2排除石英管中的空气，而后将已称重的U形管c、d与石英管连接，检查装置气密性。依次点燃煤气灯b、a，进行实验。
(2)O2的作用有排除装置中的空气，氧化有机物，将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中使其被完全吸收，CuO的作用是CO＋CuOCu＋CO2（举1例，用化学方程式表示）。
(3)c和d中的试剂分别是A、C（填标号）。c和d中的试剂不可调换，理由是碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳。
A．CaCl2 　 B．NaCl
C．碱石灰(CaO＋NaOH) 　 D．Na2SO3
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后，应进行操作：先熄灭煤气灯a，继续通入一定量O2，然后熄灭煤气灯b，待装置冷却后停止通入O2。
取下c和d管称重。
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g，实验结束后，c管增重0.010 8 g，d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子质量为118，其分子式为C4H6O4。
解析：利用题图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，将样品装入Pt坩埚中，后面放置CuO，称量两U形管的增重，计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。(1)实验前，应先通入O2排除石英管中的空气，防止石英管中空气中含有的CO2和水蒸气对实验产生干扰，而后将U形管c、d与石英管连接，检查装置气密性，随后先点燃b处煤气灯，后点燃a处煤气灯，保证当a处发生反应时产生的CO能被CuO氧化生成CO2。(2)通入O2可排除装置中的空气，同时作为反应物氧化有机物使其生成CO2和H2O，还可以将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中使其被完全吸收。有机物燃烧不充分时会生成CO，而CuO可将CO氧化为CO2，从而使有机物中的碳元素完全被氧化；CuO的作用是氧化a处产生的CO，使CO转化为CO2，反应的化学方程式为CO＋CuOCu＋CO2。(3)有机物燃烧后生成的CO2和H2O分别用碱石灰和无水CaCl2吸收，其中c管中装有无水CaCl2，d管中装有碱石灰，二者不可调换，因为碱石灰能同时吸收水蒸气和二氧化碳，若调换会影响最后分子式的确定。(4)样品反应完全后，先熄灭煤气灯a，继续通入一定量的氧气，然后再熄灭煤气灯b，待装置冷却后停止通入O2，保证石英管中的气体产物完全吹入两U形管中。(5)c管装有无水CaCl2，用来吸收生成的水蒸气，则增重量为水蒸气的质量，由此可以得到有机物中n(H)＝＝＝0.001 2 mol；d管装有碱石灰，用来吸收生成的CO2，则增重量为CO2的质量，由此可以得到有机物中n(C)＝＝＝0.000 8 mol；有机物中氧元素的质量为m(O)＝0.023 6 g－0.001 2 mol×1 g·mol-1－0.000 8 mol×12 g·mol-1＝0.012 8 g，n(O)＝＝＝0.000 8 mol；该有机物中C、H、O三种元素的原子个数比等于物质的量之比为0.000 8 mol∶0.001 2 mol∶0.000 8 mol＝2∶3∶2；质谱测得该有机物的相对分子质量为118，则其化学式为C4H6O4。
课时作业56
（总分：60分）
非选择题（共60分）
1．（10分）（2025·鄂东南省级示范高中联盟期中）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。
将等体积的KI溶液加入n mol铜粉和m mol I2(n实验记录如下：
项目 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
回答下列问题：
(1)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。
①步骤a除去I的原理是I2易溶于CCl4，加入CCl4，I2＋I－ I平衡逆向移动，除去I。
②查阅资料，[Cu(NH3)2]＋（无色）容易被空气氧化，用两个离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化：[CuI2]－＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－、4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2+＋4OH－＋6H2O。
(2)结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，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KI溶液，白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色（填实验现象）。实验Ⅲ中铜被氧化的化学方程式是2Cu＋I2＋2KI===2K[CuI2]{或2Cu＋KI3＋KI===2K[CuI2]}。
(3)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物质为铜，b试剂为含m mol I2的4 mol·L-1的KI溶液。
解析：(1)①加入CCl4，I2浓度减小，I2＋I－ I平衡逆向移动，除去I，防止干扰后续实验。②加入氨水后[CuI2]－转化为[Cu(NH3)2]＋，无色的[Cu(NH3)2]＋被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2+，离子方程式为[CuI2]－＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－、4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2+＋4OH－＋6H2O。(2)实验Ⅲ无白色沉淀，说明KI溶液可以使沉淀溶解，可知实验现象为白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色；实验Ⅲ中铜被氧化的化学方程式是2Cu＋I2＋2KI===2K[CuI2]或2Cu＋KI3＋KI===2K[CuI2]。(3)要验证I2能将Cu氧化为Cu2+，原电池负极材料为Cu，b可为含m mol I2的4 mol·L-1的KI溶液。
2．（12分）（2025·河北石家庄高三期中）某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2+＋2Ag”，实验探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液中（忽略Ag＋的水解）加入过量铁粉，搅拌后静置，一段时间后，将烧杯底部黑色固体过滤，滤液呈黄色。
结合探究过程，回答下列问题：
(1)检测到滤液中含有Fe3+，可以选用的试剂为KSCN（填化学式）溶液。Fe3+产生的原因可能有以下几种。
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+。
假设b：空气中存在O2，Fe2+被氧化为Fe3+，写出反应的离子方程式：O2＋4Fe2+＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。
假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3+。
(2)某同学证明上面假设c不成立，向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸钠溶液中加入过量铁粉，搅拌后静置，一段时间后，上层清液未变黄色，经检验无Fe3+。
(3)取过滤后的黑色固体，洗涤后，加硝酸，加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀（合理即可）（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。
(4)某同学利用原电池证明Ag＋可以将Fe2+氧化为Fe3+，设计了如图所示的原电池装置。连接装置后，电流表中有电流通过，一段时间后电流表不再偏转（所用溶液均已去除O2）。甲溶液中的溶质为FeCl2（合理即可）。写出石墨电极上发生的电极反应式：Fe2+－e－===Fe3+。电流表指针不再偏转后，向左侧烧杯中加入FeCl3固体，发现电流表指针反向偏转，此时石墨电极为正极（填“正极”或“负极”），银电极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋。
解析：(1)铁离子和KSCN反应溶液变为红色，故检测到滤液中含有Fe3+，可以选用的试剂为KSCN溶液。空气中存在O2，氧气具有氧化性，使Fe2+被氧化为Fe3+，反应为O2＋4Fe2+＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。(2)证明假设c错误，就是排除Ag＋的实验比较，相当于没有Ag＋存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用 0.05 mol·L-1 NaNO3溶液。(3)黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而银不能溶解，或者先用硝酸溶解固体将银单质转化为硝酸银溶液，再用稀盐酸检验Ag＋。(4)利用原电池证明Ag＋可以将Fe2+氧化为Fe3+，银离子发生还原反应为正极反应，银电极为正极，亚铁离子发生氧化反应为负极反应，石墨电极为负极，则甲溶液中的溶质可以为FeCl2，负极反应为Fe2+－e－===Fe3+；电流表指针不再偏转后，向左侧烧杯中加入FeCl3固体，发现电流表指针反向偏转，则此时石墨电极为正极，银电极为负极，银单质失去电子发生氧化反应生成银离子，电极反应式为Ag－e－===Ag＋。
3．（12分）（2025·八省联考河南卷）某实验小组利用EDTA标准溶液滴定Ca2+，从而间接测定Na2CO3、NaHCO3混合溶液中CO和HCO的总浓度。已知EDTA与Ca2+按物质的量之比1∶1反应。
主要实验步骤如下：
Ⅰ.如下图所示，取100.0 mL Na2CO3、NaHCO3混合溶液于①中，在搅拌下滴加NaOH溶液，调pH至11，然后准确加入V1 mL c1 mol·L-1 CaCl2溶液（过量），搅拌下水浴加热至60 ℃并保持5 min，冷却至室温。过滤、洗涤，合并滤液和洗涤液，在250 mL容量瓶中定容。
Ⅱ.取25.00 mL步骤Ⅰ配制的溶液于锥形瓶中，加入一定量蒸馏水，用NaOH溶液调pH在12～13，再滴加4～5滴钙指示剂。用c2 mol·L-1 EDTA标准溶液滴定至终点，平行测定三次。消耗EDTA溶液平均体积为V2 mL。
回答下列问题：
(1)仪器①的名称是三颈烧瓶；②的名称是恒压滴液漏斗。
(2)步骤Ⅰ中，若不慎将NaOH溶液沾到皮肤上，应对措施是立即用大量的水冲洗，然后涂上1%的硼酸。
(3)步骤Ⅰ中，调pH至11的目的是将混合溶液中的碳酸氢钠完全转化为碳酸钠；加入的CaCl2溶液需过量的原因是保证碳酸根离子沉淀完全。
(4)步骤Ⅰ中，采用水浴加热方式的优点是便于控制温度，且受热均匀 。
(5)步骤Ⅱ滴定接近终点时，使滴定管尖嘴处悬垂的半滴标准溶液加入锥形瓶中的操作是将锥形瓶内壁与滴定管尖嘴接触，使液滴流出。
(6)Na2CO3、NaHCO3混合溶液中，CO和HCO的总浓度c总＝ mol·L-1（写出计算式）。
解析：(2)NaOH溶液有腐蚀性，会腐蚀皮肤，若不慎将NaOH溶液沾到皮肤上，应立即用大量的水冲洗，然后涂上1%的硼酸，减小对皮肤的腐蚀。(3)在搅拌下滴加NaOH溶液，调pH至11，可以将混合溶液中的碳酸氢钠完全转化为碳酸钠；加入过量的CaCl2溶液可以保证碳酸根离子沉淀完全。(4)本实验所需温度低于100 ℃，可以采用水浴加热，水浴加热便于控制温度，且受热均匀。(5)使滴定管尖嘴处悬垂的半滴标准溶液加入锥形瓶中的操作是将锥形瓶内壁与滴定管尖嘴接触，使液滴流出。(6)消耗EDTA溶液平均体积为V2 mL，则配制的溶液中含有钙离子的物质的量为×c2·V2×10-3 mol，所以Na2CO3、NaHCO3混合溶液中，CO和HCO的总浓度c总＝ mol·L-1＝ mol·L-1。
4．（12分）（2023·重庆卷）煤的化学活性是评价煤气化或燃烧性能的一项重要指标，可用与焦炭（由煤样制得）反应的CO2的转化率α来表示。研究小组设计测定α的实验装置如下：
(1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是分液漏斗；b中除去的物质是HCl（填化学式）。
(2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1 h得焦炭，该过程称为干馏。
②装置Ⅱ中，高温下发生反应的化学方程式为CO2＋C2CO。
(3)装置Ⅲ中，先通入适量的气体X，再通入足量Ar气。若气体X被完全吸收，则可依据d和e中分别生成的固体质量计算α。
①d中的现象是有白色沉淀生成。
②e中生成的固体为Ag，反应的化学方程式为CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3。
③d和e的连接顺序颠倒后将造成α偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
(4)在工业上按照国家标准测定α：将干燥后的CO2（含杂质N2的体积分数为n）以一定流量通入装置Ⅱ反应，用奥氏气体分析仪测出反应后某时段气体中CO2的体积分数为m，此时α的表达式为×100%。
解析：(1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是分液漏斗；由于生成的二氧化碳中含有挥发的氯化氢气体，b中碳酸氢钠与氯化氢反应，则除去的物质是HCl。(2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1 h得焦炭，即隔绝空气加强热使之分解，则该过程称为干馏。②装置Ⅱ中，高温下二氧化碳和焦炭反应生成一氧化碳，化学方程式为CO2＋C2CO。(3)①d中二氧化碳和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和水，其反应的现象是有白色沉淀生成。②e中生成的固体为Ag，根据氧化还原反应分析可知CO变为碳酸铵，则反应的化学方程式为CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3。③d和e的连接顺序颠倒，二氧化碳与银氨溶液反应，导致二氧化碳与氢氧化钡反应的量减少，则将造成α偏大。(4)在工业上按照国家标准测定α：将干燥后的CO2（含杂质N2的体积分数为n）以一定流量通入装置Ⅱ反应，用奥氏气体分析仪测出反应后某时段气体中CO2的体积分数为m，设此时气体物质的量为b mol，二氧化碳物质的量为bm mol，原来气体物质的量为a mol，原来二氧化碳物质的量为a(1－n) mol，氮气物质的量为an mol，则消耗二氧化碳物质的量为[a(1－n)－bm] mol，生成CO物质的量为2[a(1－n)－bm] mol，则有b＝an＋bm＋2[a(1－n)－bm]，解得b＝，此时α的表达式为×100%＝×100%＝×100%。
5．（14分）（2024·广东卷）含硫物质种类繁多，在一定条件下可相互转化。
(1)实验室中，浓硫酸与铜丝反应，所产生的尾气可用NaOH（合理即可）（填化学式）溶液吸收。
(2)工业上，烟气中的SO2可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收，生成石膏。该过程中，S（填元素符号）被氧化。
(3)工业锅炉需定期除水垢，其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时，发生反应：CaSO4(s)＋CO(aq) CaCO3(s)＋SO(aq)(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究Na2CO3溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用Na2CO3固体配制溶液，以滴定法测定其浓度。
ⅰ.该过程中用到的仪器有BD（填字母）。
　　　　　　　　　
ⅱ.滴定数据及处理：Na2CO3溶液V0 mL，消耗c1 mol·L-1盐酸V1 mL（滴定终点时，CO转化为HCO），则c(Na2CO3)＝ mol·L-1。
②实验探究：取①中的Na2CO3溶液，按如表配制总体积相同的系列溶液，分别加入m1 g硫酸钙固体，反应t1 min后，过滤，取V0 mL滤液，用c1 mol·L-1盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如表（忽略CO水解的影响）。
序号 V(Na2CO3)/ mL V(H2O)/ mL V（滤液）/ mL V消耗（盐酸）/ mL
a 100.0 0 V0 2V1/5
b 80.0 x V0 3V1/10
则x＝20.0，测得的平均反应速率之比va∶vb＝6∶5。
(4)兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立，进行实验。
①初步实验　将1.00 g硫酸钙(M＝136 g· mol-1)加入100.0 mL 0.100 mol·L-1 Na2CO3溶液中，在25 ℃和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH随时间t的变化曲线如图。
②分析讨论　甲同学根据t2 min后pH不改变，认为反应(Ⅰ)已达到平衡；乙同学认为证据不足，并提出如下假设：
假设1　硫酸钙固体已完全消耗；
假设2　硫酸钙固体有剩余，但被碳酸钙沉淀包裹。
③验证假设　乙同学设计如下方案，进行实验。
步骤 现象
ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离 —
ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中，滴加过量稀盐酸 有气体产生，沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加BaCl2溶液 无白色沉淀生成
④实验小结　假设1成立，假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。
⑤优化方案、建立平衡　写出优化的实验方案，并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据：将最少1.36 g硫酸钙加入100.0 mL 0.100 mol/L Na2CO3溶液中，在25 ℃和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH，当pH不变时，加入Na2SO4固体，若pH变大，说明反应(Ⅰ)平衡已建立。
解析：(1)浓硫酸与铜丝反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4CuSO4＋SO2↑＋2H2O，所产生的尾气为SO2，可用NaOH溶液吸收。(2)SO2生成石膏（主要成分为CaSO4），硫元素的化合价由＋4上升到＋6，失去电子，被氧化。(3)①ⅰ.用Na2CO3固体配制溶液，以滴定法测定其浓度，该过程用到题述仪器中的烧杯、酸式滴定管，故选BD。ⅱ.根据离子方程式CO＋H＋===HCO可知，c(Na2CO3)＝ mol/L。②总体积应相同，x为20.0；a中消耗的盐酸体积为 mL，即Δc(Na2CO3)＝ mol/L，同理可得，b中Δc(Na2CO3)＝ mol/L＝ mol/L，由于v＝，va∶vb＝∶＝6∶5。(4)由结论假设1成立，假设2不成立，说明①实验中的沉淀均为CaCO3，要验证沉淀中无CaSO4，可先滴加稀盐酸酸化后，再滴加BaCl2。将①实验中的反应混合物进行固液分离后，取少量分离出的沉淀置于试管中，滴加过量稀盐酸，有气体产生，沉淀完全溶解，继续滴加BaCl2溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀均为CaCO3，无CaSO4。由化学方程式：CaSO4(s)＋CO(aq) CaCO3(s)＋SO(aq)可知，假设正反应100%进行，n(CaSO4)＝n（CO）＝0.100 mol/L×0.1 L＝0.01 mol，硫酸钙质量为0.01 mol×136 g/mol＝1.36 g。则实验方案为将最少1.36 g硫酸钙加入100.0 mL 0.100 mol/L Na2CO3溶液中，在25 ℃和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH，当pH不变时，加入Na2SO4固体，若pH变大，说明反应(Ⅰ)平衡已建立。

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