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第9讲　化学综合实验
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课前思考 问题1　探究影响化学反应速率的因素(如浓度、温度、压强、催化剂、颗粒物的规格等)时，应该注意哪些问题？ 要控制其他的因素完全相同，只能有一种因素不同(变量控制法)。如探究温度对化学反应速率的影响，要控制其他因素(如浓度、压强、催化剂、颗粒物的规格等)完全相同，只有温度不同。 问题2　写出下列反应的化学方程式(或离子方程式)。 (1) 将SO2气体通入FeCl3溶液中，发生反应的离子方程式：__2Fe3+＋SO2＋2H2O===2Fe2+＋SO＋4H＋__。 (2) K2MnO4的制备：将MnO2、KClO3和KOH固体放入铁坩埚熔融制K2MnO4。写出该反应的化学方程式：__3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O__。 (3) KMnO4的制备：加少量蒸馏水于K2MnO4中，溶解，通入乙酸蒸气，水浴加热，搅拌，K2MnO4在酸性条件反应生成KMnO4和MnO2。写出该反应的化学方程式：__3K2MnO4＋4CH3COOH2KMnO4＋MnO2↓＋4CH3COOK＋2H2O__。 (4) K2FeO4的制备：在KClO溶液中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反应温度为25 ℃，搅拌 1.5 h，溶液变为紫红色(含K2FeO4)，写出该反应的离子方程式：__3ClO－＋2Fe3+＋10OH－2FeO＋3Cl－＋5H2O__。 (5) ClO2的制备：用亚氯酸钠(NaClO2)固体与纯净的Cl2反应制取，写出反应的化学方程式：__2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl__。 (6) 亚氯酸钠(NaClO2) 的制备：在NaOH溶液的冰水浴中，滴入30% H2O2溶液后，再通入ClO2气体，写出该反应的离子方程式：__2ClO2＋2OH－＋H2O22ClO＋2H2O＋O2__。
能力自测　 　 排查问题，找出差距
【课前8 min】
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 已知：水合肼(N2H4·H2O)化学性质不稳定，具有强还原性。实验室制备水合肼时，应将氨水逐滴滴加到NaClO溶液中(　×　)
(2) 制备FeCO3：直接将FeSO4溶液滴加到Na2CO3溶液中(　×　)
(3) 实验室可以通过蒸发结晶得到胆矾晶体(　×　)
(4) 实验室可以使用冰水或乙醇洗涤最终产品，可以降低产品因溶解导致的质量损失(　√　)
(5) 向某溶液中滴加BaCl2溶液后生成白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不消失，溶液中不一定存在SO(　√　)
(6) 将热的KNO3饱和溶液缓慢冷却即可制得颗粒较大的晶体(　√　)
【高考能力】
1．(2025·广东卷)酸及其盐在生活生产中应用广泛。
(1) 甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2 mL甲苯的试管中，加入几滴酸性KMnO4溶液，振荡，观察到体系颜色是__由紫色变为无色__。
(2) 某苯甲酸粗品含少量泥沙和NaCl。用重结晶法提纯该粗品过程中，需要的操作及其顺序为加热溶解、__dab__(填字母)。
a．冷却结晶 b．常温过滤
c．蒸馏 d．趁热过滤
(3) 兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度c0和苯甲酸的Ka，实验如下：取50.00 mL苯甲酸饱和溶液，用0.100 0 mol/L NaOH溶液滴定，用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图所示：
据图可得：
①c0＝__0.028__mol/L。
②苯甲酸的Ka＝____(列出算式，水的电离可忽略)。
(4) 该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①[知识回顾]羧酸酸性可用Ka衡量。下列羧酸Ka的变化顺序为CH3COOH＜CH2ClCOOH＜CCl3COOH＜CF3COOH。随着卤素原子的电负性__增大__，羧基中的羟基__极性__增大，酸性增强。
②[提出假设]甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序如下：
③[验证假设]甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足，不能用所测得的pH直接判断Ka大小顺序，因为__常温下，3种酸的溶解度不同，3种酸的饱和溶液的浓度可能不同__。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的Ka，其顺序为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ。
④[实验小结]假设不成立，芳香环上取代基效应较复杂，①中规律不可随意推广。
(5) 该小组尝试测弱酸HClO的Ka。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验，其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为__2HClO2H＋＋2Cl－＋O2↑__。
②小组讨论后，选用0.100 mol/L NaClO溶液(含少量NaCl)进行实验，以获得HClO的Ka。简述该方案：__取少量0.100_mol/L_NaClO溶液放入烧杯中，用pH计测常温下的pH，记录数据。数据处理思路：由于NaClO溶液中存在ClO－水解，根据pH计算水解平衡常数Kh，再根据Ka＝计算Ka__(包括所用实验仪器及数据处理思路)。
③教师指导：设计实验方案时，需要根据物质性质，具体问题具体分析。
【解析】 (1) 酸性KMnO4溶液具有强氧化性，可以将甲苯氧化生成苯甲酸，故可观察到体系颜色由紫色变为无色。(2) 重结晶法提纯苯甲酸的方法为加热溶解、趁热过滤、冷却结晶和常温过滤，故操作编号依次为dab。(3) ①由图可知，当滴入14 mL NaOH溶液时，苯甲酸被完全中和，则苯甲酸的浓度为c0＝＝0.028 mol/L。②由图可知，苯甲酸饱和溶液的pH＝2.89，溶液中的c(H＋)≈c(C6H5COO－)＝1×10-2.89 mol/L，则苯甲酸的Ka＝＝。(4) ①羧酸酸性的强弱取决于羧基中O—H的极性大小，极性越大，越易电离出H＋，酸性越强；卤素原子的电负性越大，吸引成键电子对的能力越强，使得羧基中O—H的极性越大，酸性越强。
2．(2025·河南卷)某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量，其中硫转化的总反应为S＋2OH－＋3H2O2===SO＋4H2O。
主要实验步骤如下：
Ⅰ．如图所示，准确称取m g细粉状药用硫黄于仪器①中，并精确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量)，加入适量蒸馏水，搅拌，加热回流。待样品完全溶解后，蒸馏除去乙醇。
Ⅱ．室温下向仪器①中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2溶液，加热至100 ℃，保持20 min，冷却至室温。
Ⅲ. 将仪器①中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，用c mol/L盐酸标准溶液滴定至终点，消耗V2 mL盐酸标准溶液。
Ⅳ. 不加入硫黄，重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验，消耗V3 mL盐酸标准溶液。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ. 平行测定3次，计算硫含量的平均值。
(1) 仪器①的名称为__圆底烧瓶__；仪器②的名称为__(球形)冷凝管__。
(2) 步骤Ⅰ中，乙醇的作用是__作溶剂，溶解单质硫__。
(3) 步骤Ⅰ中，样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇的原因是__防止双氧水氧化乙醇，影响实验测定结果__。
(4) 步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是__实验需要加热至100_℃，应选用油浴或其他更合适的加热方法；水的沸点是100_℃，难以使反应容器的受热温度维持在100_℃，故不宜采用水浴加热__。步骤Ⅱ结束后，若要检验反应后溶液中的SO，实验操作是__取适量混合液，先加入稀盐酸酸化，无明显实验现象，再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，说明含有SO__。
(5) 步骤Ⅲ中，判断滴定达到终点的现象为__滴入最后半滴盐酸，溶液颜色由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复原色__。
(6) 单次样品测定中硫的质量分数可表示为__%__(写出计算式)。
【解析】 (2)硫单质难溶于水，微溶于酒精，则乙醇的作用是作溶剂，溶解单质硫。(3)双氧水具有强氧化性，乙醇具有还原性，二者混合发生氧化还原反应，故样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇。(6)不加入硫黄，消耗V3 mL盐酸标准溶液，则原KOH的物质的量是0.001cV3 mol；与硫黄反应后剩余KOH的物质的量是0.001cV2 mol，则与硫黄反应的KOH的物质的量为0.001c(V3－V2) mol，根据化学方程式可得关系式：S～2OH－，则硫单质的物质的量为5×10-4c(V3－V2)mol，单次样品测定中硫的质量分数可表示为×100%＝%。
3．(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(或其他合理答案)__(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CaSO4用纯碱溶液处理时，发生反应(Ⅰ)：CaSO4(s)＋CO(aq) CaCO3(s)＋SO(aq)。兴趣小组在实验室探究Na2CO3溶液的浓度对反应(Ⅰ)的化学反应速率的影响。
①配制溶液：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V1 mL c1 mol/L盐酸(滴定终点时，CO转化为HCO)，则c(Na2CO3)＝____mol/L。
②实验探究：取①中的Na2CO3溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液，分别加入m1 g CaSO4固体，反应t1 min后，过滤，取V0 mL滤液，用c1 mol/L盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略CO水解的影响)。
序号
a 100.0 0 V0 V1
b 80.0 x V0 V1
则x＝__20.0__，测得的平均化学反应速率之比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 CaSO4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随时间的变化曲线如图所示[M(CaSO4)＝136 g/mol]。
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　CaSO4固体已完全消耗；
假设2　CaSO4固体有剩余，但被CaCO3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。实验①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：__将至少1.36_g_CaSO4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) 浓硫酸与铜丝反应所产生的尾气为SO2，可用强碱浓溶液吸收。(2) SO2在生成石膏(主要成分CaSO4)过程中，S元素的化合价由＋4上升到＋6，被氧化。(3) ①ⅱ.根据离子方程式：CO＋H＋===HCO可得关系式：H＋～CO，则c(Na2CO3)＝＝mol/L。②根据变量控制原则，总体积应相同，则x＝20.0 mL；实验a中化学反应速率va＝＝ mol/(L·min)＝ mol/(L·min)；同理，vb＝ mol/(L·min)＝ mol/(L·min)，则va∶vb＝6∶5。(4) ③由结论假设1成立，假设2不成立，说明实验①中的沉淀全部为CaCO3，即要验证沉淀中无CaSO4，将实验①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，说明沉淀全部为CaCO3。⑤上述实验未能验证反应(Ⅰ)平衡未建立的原因是CaSO4的量过少，体系中CO过多，促使反应向一个方向完全进行；则重新设计实验时，需要保证CaSO4和CO的量为1∶1，即所需的CaSO4的质量至少为m(CaSO4)＝0.100 mol/L×100.0×10-3 L×136 g/mol＝1.36 g，具体实验方案及验证方法见答案。
4．(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 mol/L NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有__AD__(填字母)。
②该盐酸浓度为__0.550_0__mol/L。
(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为__418(T1－T0)__J[c和ρ分别取4.18 J/(g·℃)和1.0 g/mL，忽略水以外各物质吸收的热量，下同]。
(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 100 mL 0.20 mol/L CuSO4溶液 1.20 g 铁粉 a b
ⅱ 0.56 g 铁粉 a c
①温度：b__>__(填“>”“<”或“＝”)c。
②ΔH＝__－20.9(b－a)_kJ/mol[或－41.8(c－a)_kJ/mol]__(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。
查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是__抑制Fe3+水解__。
提出猜想：铁粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在铁粉和酸的反应。
验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入铁粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和__Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑__(用离子方程式表示)。
实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。
教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为__将一定量的铜粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH__。
(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用：__燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)__。
【解析】 (1) ①滴定操作时需要用的仪器有锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管和铁架台等，A、D符合题意。②由滴定原理可得关系式：HCl～NaOH，则c(HCl)＝＝0.550 0 mol/L。(2) 该过程放出的热量Q＝cρV总·ΔT＝4.18 J/(g·℃)×1.0 g/mL×(50 mL＋50 mL)×(T1－T0)℃＝418(T1－T0)J。(3) ①100 mL 0.20 mol/L CuSO4溶液中溶质的物质的量为0.02 mol，1.20 g 铁粉和0.56 g 铁粉的物质的量分别为0.021 mol、0.01 mol，实验ⅰ中有0.02 mol CuSO4发生反应，实验ⅱ中有0.01 mol CuSO4发生反应，则实验ⅰ放出的热量多，则b>c；②若按实验ⅰ进行计算，ΔH＝－＝－20.9(b－a) kJ/mol，同理，若按实验ⅱ进行计算，ΔH＝－41.8(c－a) kJ/mol。
考点研析 精细归纳，构建体系
考点1　探究型实验的基本框架与考察方法
探究型实验的基本框架
探究型实验的考察方法
1．探究物质的性质
2．探究反应所生成的物质及某成分的含量等
3．化学定量计算(如：滴定分析法、热重分析法)
(1) 获得实验数据，进行确定物质组成化学式的计算。
(2) 获得实验数据，进行混合物中物质含量的计算(如：关系式法、守恒法)。
解疑释惑　23
常见的滴定分析法
按照滴定剂和被测物的反应类型，滴定分析法通常可分为4种：酸碱滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和配位滴定法；按照滴定方式，滴定分析法也可以分为直接滴定法、间接滴定法和返滴定法等。
1．酸碱滴定法
以酸碱反应为基础的滴定分析法，反应原理为H＋＋OH－===H2O，滴定时，常利用酸碱指示剂的颜色变化来指示滴定的终点，如实验室常用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸等。
2．沉淀滴定法
以沉淀反应为基础的滴定分析法，常用的沉淀滴定法有莫尔法和佛尔哈德法等。
(1) 莫尔法：以K2CrO4作指示剂，利用AgNO3标准溶液滴定Cl－的含量(Ag＋～Cl－)。
(2) 佛尔哈德法：以NH4FeSO4作指示剂，利用SCN－标准滴定Ag＋(SCN－～Ag＋)。
3．氧化还原滴定法
以氧化还原反应为基础的滴定分析法，常用的氧化还原滴定法有高锰酸钾法、重铬酸钾法和碘量法等。
(1) 高锰酸钾法：KMnO4是一种氧化性较强的氧化剂，且可以利用自身的颜色作为反应终点的现象，可以直接或间接测定多种化合物，如直接测定H2O2的含量(2KMnO4～5H2O2)、间接测定Ca2+的含量(5Ca2+～5CaC2O4～5H2C2O4～2KMnO4)以及在碱性条件下可以准确测定有机化合物的含量等。
(2) 重铬酸钾法：K2Cr2O7溶液的化学性质稳定，纯度和精度较高，测定有机物时，化学反应速率较小，一般不发生干扰，常用的指示剂有二苯胺磺酸钠(无色变为紫红色)和邻氨基苯甲酸，如常用K2Cr2O7标准溶液测定铁矿中含铁量(Cr2O～6Fe2+)。
(3) 碘量法：以I2作氧化剂或以I－作还原剂进行的氧化还原滴定的方法，常用的指示剂为淀粉。通常有直接碘量法和间接碘量法等。
①直接碘量法可以直接滴定Sn2+、S2-、SO等还原性物质。
②间接碘量法：先加入过量的I－与被测物定量反应，再用硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准溶液滴定生成的I2，如测定漂白粉的有效氯和葡萄糖等物质。
4．配位滴定法
以配位反应为基础的滴定分析法，可用于金属离子的测定。通常可以直接滴定Cu2+、Ni2+、Ca2+和Fe3+等离子。如可以用EDTA滴定溶液中Cu2+的含量(Cu2+～EDTA)。
5．返滴定法
若被测物与滴定剂的化学反应速率较小时，可以先加入过量的标准液A，待反应完全后，再用标准液B滴定前一步骤中未反应的标准液A。步骤如下：
一定量待测液终点
【及时巩固】
例1　盐与酸的反应是水溶液中常见的反应，某学习小组展开相关探究。
Ⅰ．碳酸氢钠片抗酸容量(σ)的测定
(1)碳酸氢钠片能中和过多的胃酸(主要成分是HCl)，小组同学测定其抗酸容量的实验步骤如下：
a．配制100 mL 0.2 mol/L的盐酸溶液；
b．称取m g碳酸氢钠片，溶于20 mL水中，用上述盐酸溶液滴定至pH＝3。
已知：碳酸氢钠片的抗酸容量是指用盐酸溶液滴定碳酸氢钠片水溶液至pH＝3时，单位质量的碳酸氢钠片所消耗的盐酸的物质的量，即σ＝。
①步骤a需4 mol/L盐酸的体积为__5.0__mL(保留1位小数)。
②若步骤b中消耗盐酸的体积为V mL，则σ＝____ mol/g。
③以上实验步骤中，不需要用到的图中的实验仪器有__BD__(填字母)。
Ⅱ．Na2HPO4/KH2PO4混合溶液抗酸能力的探究
查阅资料：ⅰ．抗酸能力是指溶液在加入少量酸(如HCl)后，其pH基本保持不变的能力。加入酸的量相等时，溶液的pH变化越小，抗酸能力越强。
ⅱ．Na2HPO4/KH2PO4混合溶液具有抗酸能力，且抗酸能力大小与[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]、相关。
ⅲ．25 ℃，H3PO4的各级电离平衡常数分别为pKa1＝2.2，pKa2＝7.2，pKa3＝12.7(pKa＝－lgKa)。
实验探究1：小组设计实验探究相同时，[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]对混合溶液抗酸能力的影响，溶液配制方案如表。分别向溶液1、溶液2和溶液3中滴加0.1 mol/L盐酸，溶液的pH随加入盐酸滴数的变化情况如图所示。
序号 组成 体积/mL
1 0.2 mol/L NaCl溶液 10
2 0.2 mol/L Na2HPO4溶液 5
0.2 mol/L KH2PO4溶液 5
3 0.06 mol/L Na2HPO4溶液 5
0.06 mol/L KH2PO4溶液 5
(2)①已知A点时，＝1，则此时溶液的pH＝__7.2__。向溶液2中加入8滴0.1 mol/L盐酸，发生反应的离子方程式为__HPO＋H＋===H2PO__。
②实验显示，NaCl溶液不具有抗酸能力；当相同时，[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]越大，混合溶液的抗酸能力越强，则曲线b表示溶液__3__(填溶液序号)。
实验探究2：小组继续探究[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]相同时，对混合溶液抗酸能力的影响，实验方案如表[表中c(Na2HPO4)＝c(KH2PO4)＝0.2 mol/L，盐酸浓度为0.1 mol/L]：
序号 试剂体积/mL pH 加入24滴盐酸后的pH
Na2HPO4溶液 KH2PO4溶液
4 9 1 A1 A4
5 8 x A2 A5
6 5 5 A3 A6
(3)①表中x＝__2__。
②实验结果显示，当[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]相同时，越大，溶液的抗酸能力越强，能支撑该结论的实验结果是__(A1－A4)<(A2－A5)<(A3－A6)__(用含A1、A2、A3、A4、A5、A6的关系式表示)。
【解析】 (1)①步骤a需4 mol/L盐酸的体积为＝5.0 mL。②若步骤b中消耗盐酸的体积为V mL，则σ＝＝mol/g。(2) ①A点时，＝＝＝1，解得c(H＋)＝10-7.2 mol/L，即pH＝7.2。②实验结果显示，NaCl溶液不具有抗酸能力，加入盐酸后，c曲线pH变化最大，即曲线c表示溶液1；当相同时，[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]越大，混合溶液的抗酸能力越强，则曲线a表示溶液2，曲线b表示溶液3。(3)①由变量控制法可知x＝2；当[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]相同时，越大，溶液的抗酸能力越强，即滴加相同量的酸时，pH变化值越小，则存在(A1－A4)＜(A2－A5)＜(A3－A6)。
例2　某化学实验小组探究镁与醋酸的反应，进行如下实验。
实验一：把两个形状、大小相同和质量均为1.3 g(过量)光亮镁条分别放入80 mL pH＝2.25乙酸溶液和pH＝2.12盐酸中，测定上述2个反应体系的pH和生成气体的体积随反应时间的变化曲线分别如图甲和图乙所示。
甲 乙
(1) 写出镁与醋酸反应的离子方程式：__Mg＋2CH3COOH===Mg2+＋2CH3COO－＋H2↑__。
(2) ①3 000 s后，盐酸体系的pH发生突跃是由于镁和盐酸反应结束，体系中又生成了__Mg(OH)2__(填化学式)。
②该小组同学认为在反应的起始阶段，导致两反应体系气体生成速率差异的主要因素是溶液中的H＋浓度不同，你认为该说法是否成立？__否__(填“是”或“否”)，理由是__其他条件相同，镁条分别同时与pH＝2.25乙酸溶液和pH＝2.12盐酸反应，乙酸溶液的c(H＋)更小，但气体生成速率却大于盐酸__。
(3) 进一步探究该反应体系中镁与乙酸的化学反应速率大于盐酸的原因。
查阅资料：ⅰ.镁与水反应生成Mg(OH)2附着在镁条表面会阻碍反应进一步进行；
ⅱ.25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12，Ka(CH3COOH)＝1.8×10-5。
研究小组提出两个如下假设，通过实验验证和计算分析得出假设均成立。
①假设1：CH3COOH分子能直接与Mg反应
实验方案及现象：__将光亮的镁屑投入冰醋酸(或纯醋酸)中，立即产生气体__，假设1成立。
②假设2：乙酸分子可以破坏镁表面的Mg(OH)2
常温下反应：Mg(OH)2＋2CH3COOH Mg2+＋2CH3COO－＋2H2O　K＝__1.8×107__，假设2成立。
(4) 基于上述结论。该小组同学猜想乙酸溶液与镁反应的主要微粒是乙酸分子，设计如下实验。
实验二：取与实验一完全相同的镁条，分别放入80 mL如下两组溶液进行实验，生成气体的起始速率记录如下：
组别 试剂 起始速率
1 0.1 mol/L CH3COOH溶液 a mL/min
2 __▲__mol/L CH3COOH溶液和一定浓度的CH3COONa溶液等体积混合 b mL/min
补充数据及得出结论：第2组实验中的乙酸浓度为__0.2__mol/L，若__b＞a__(用含有a、b的代数式表示)，则猜想成立。
(5) 如图所示的是1.3 g光亮镁条与80 mL 0.1 mol/L CH3COOH反应的温度-时间(T-t)图像，根据上述实验探究，请在图丙中绘制相同的镁条与80 mL 0.2 mol/L CH3COOH溶液反应的温度变化曲线。
丙
【解析】 (2) ①镁为活泼金属，也能和水生成Mg(OH)2和H2，使反应后溶液的pH增大，故3 000 s后盐酸体系的pH发生突跃。②pH＝2.25乙酸溶液中的c(H＋)小于pH＝2.12盐酸，故导致两个反应体系的气体生成速率差异的主要因素不是溶液中的c(H＋)不同，故说法不成立。(3)①纯醋酸中只含有醋酸分子，若CH3COOH分子能直接与镁条反应，则将光亮的镁屑投入冰醋酸(或纯醋酸)中，应立即产生气体。②K＝＝＝＝≈1.8×107。
(4)猜想镁与乙酸溶液反应的主要微粒是乙酸分子，设计对比实验进行探究，则两组实验中醋酸浓度应该相同，则第2组为CH3COOH溶液和一定浓度的CH3COONa溶液等体积混合得到含0.1 mol/L CH3COOH溶液，则应为0.2 mol/L CH3COOH溶液；加入CH3COONa后，CH3COOH的电离受到抑制，使得第2组中的c(CH3COOH)略微增大，则若b＞a，即可说明镁与乙酸溶液反应的主要微粒是乙酸分子，猜想成立。(5)醋酸浓度越大，则醋酸的电离度越小，溶液中醋酸分子浓度越大，导致化学反应速率越大，放热越多，导致溶液的温度越高。
考点2　物质制备实验
物质制备的一般方法
【及时巩固】
例3　FeCl3易潮解，是一种重要的无机化工品，广泛应用于水处理、印刷电路板制作、染料和催化剂等领域。
(1) FeCl3的制备。下列装置可用于实验室制备少量无水FeCl3：
①仪器A的名称为__分液漏斗__。
②仪器的接口顺序为a→___f→g→d→e→h→i→d→e→b→c__(装置可重复使用)。
(2) FeCl3浓度的测定
①将上述制备的FeCl3配成稀溶液，移取20.00 mL至锥形瓶中，加入__KSCN溶液(或NH4SCN溶液)__作指示剂，用c1 mol/L KI标准溶液滴定。
②重复滴定三次，平均消耗 V1 mL标准溶液，则c(FeCl3)＝__0.05c1V1 __mol/L(用含c1和V1的代数式表示)。
(3) 探究工业盐酸呈黄色的原因
[查阅资料]工业盐酸溶有FeCl3，固体FeCl3为棕褐色，[Fe(H2O)6]3+为淡紫色，[Fe(OH)]2+为黄色。
①甲同学观察2 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液、2 mL__0.005__mol/L Fe2(SO4)3溶液，颜色均为黄色。
[提出猜想]Fe3+发生了水解反应生成[Fe(OH)]2+显黄色。
②补充完整离子方程式：Fe3+＋H2O [Fe(OH)]2+＋__H＋__，K1＝10-6.31。
[实验验证]
初步实验：取3支洁净的试管，分别加入2 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液，然后按下表开展实验。
序号 操作 现象
1 滴入10滴6 mol/L H2SO4 溶液黄色褪去，接近无色
2 滴入__▲__ 溶液黄色略变浅
3 滴入10滴12 mol/L盐酸 溶液黄色变亮变深
分析讨论：甲同学认为根据实验1现象可知猜想成立，乙同学认为还应开展实验2才能进一步验证。
③请补充完整实验2中操作：__10滴蒸馏水__。
进一步探究：根据实验3中的异常现象，进一步查阅资料，FeCl3溶液中还存在反应：Fe3+＋4Cl－ [FeCl4]－(黄色)，K2＝100.01≈1.02。
④请设计实验进一步验证该反应的存在(写出操作和现象)：__向0.005_mol/L_Fe2(SO4)3溶液加入NaCl固体，溶液黄色加深(合理皆可)__。
[理论验证]⑤某工业盐酸中c(Cl－)＝c(H＋)＝10 mol/L，则该溶液中＝__1011.32(或1.02×1011.31)__。
[实验结论]⑥工业盐酸呈黄色的主要原因是__溶液中含有[FeCl4]－__。
【解析】 (1)②该实验由浓盐酸和KMnO4固体制备Cl2，先用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，再用浓硫酸干燥后，与铁粉反应在加热条件下发生反应制备无水FeCl3，因FeCl3易潮解，故需要再接一个干燥装置，最后用NaOH溶液处理尾气，则仪器的接口顺序为a→f→g→d→e→h→i→d→e→b→c。(2)①FeCl3与KI反应：2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2，且Fe3+与SCN－作用显红色，故可以滴加KSCN溶液(或NH4SCN溶液)作指示剂；②由上述反应可得关系式：2Fe3+～2I－，则c(FeCl3)＝＝0.05c1V1 mol/L。(3)①根据变量控制法，两次实验中的c(Fe3+)应该相同，则c[Fe2(SO4)3]＝0.005 mol/L；②结合题意和电荷守恒可知，Fe3+发生了水解反应生成[Fe(OH)]2+和H＋；③由表格信息可知，实验2和实验1相比，溶液的黄色只是略微变浅，故实验2的操作为滴加10滴蒸馏水；⑤c(Cl－)＝c(H＋)＝10 mol/L，则K1＝＝10-6.31，K2＝＝100.01，则＝×c4(Cl－)×c(H＋)＝1.02×1011.31≈1011.32。⑥工业盐酸中含有大量的Cl－和Fe3+，易形成配离子[FeCl4]－，使得工业盐酸呈黄色。
例4　金属镁的化学性质活泼，可以和许多物质发生反应。
Ⅰ.实验室用Mg和N2反应制备Mg3N2[黄绿色粉末，易与水反应生成Mg(OH)2和NH3]。已知：2NaNO2＋(NH4)2SO4Na2SO4＋2N2↑＋4H2O(反应剧烈，温度高时，会产生副产物O2)
(1) 上述装置正确的连接顺序是A→__D__→__E__→__C__→B→C(必要时可重复使用)。
(2) 装置A中装NaNO2溶液的仪器名称为__分液漏斗__。FeSO4饱和溶液的作用是__除去装置中残留的和副反应产生的O2__。
Ⅱ.Mg在常温下和水反应缓慢。反应时，镁条表面缓慢产生少量气泡，数分钟后反应停止，未收集到气体，同时镁条表面失去光泽。
查阅资料：镁条与水反应时，镁条表面覆盖了致密的Mg(OH)2导致化学反应速率较小；若溶液中存在NH和HCO，可以增大该反应的化学反应速率。
同学们为了验证NH和HCO对镁条与水反应的促进作用，用与水反应后的镁条与4种盐溶液进行对比实验，结果如表所示。
实验序号 a b c d
盐溶液(浓度均为0.1 mol/L) NH4Cl NaHCO3 NaCl NH4HCO3
溶液初始pH 5.1 8.3 7.0 7.8
30 min时产生气体体积/mL 1.5 0.7 <0.1 1.4
气体的主要成分 H2
30 min时镁条表面情况 大量固体附着(固体可溶于盐酸)
(3) 某同学认为根据Mg(OH)2的沉淀溶解平衡可解释NH和HCO的作用。Mg(OH)2在水中存在的沉淀溶解平衡可用离子方程式表示为__Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)＋2OH－(aq)__。
(4) 经检验，a中还生成少量其他气体，可进一步证明NH促进镁条与水反应，检验该气体的方法是__用湿润的红色石蕊试纸接触气体，若试纸变蓝，则有NH3产生__。
(5) 上表中能够说明HCO对镁条与水反应起促进作用的证据是__30_min时，实验b产生的气体体积远大于实验c__。
(6) b、d所得固体中还检验出碱式碳酸镁[用Mg2(OH)2CO3表示]，写出生成该固体的离子方程式：__2Mg(OH)2＋2HCO===Mg2(OH)2CO3＋CO＋2H2O__。
(7) 综合实验a～d可以得到的结论：NH和HCO都能与Mg(OH)2作用增大镁条与水反应的化学反应速率；__浓度相同时，NH对反应的作用大于HCO的__；__若NH和HCO同时存在时，对反应的促进作用并未叠加__(补充两点)。
【解析】 (1)由实验装置图可知，装置A中NaNO2饱和溶液与(NH4)2SO4饱和溶液共热反应制备N2；装置D为空载仪器，则作安全瓶；装置E中FeSO4饱和溶液可用于吸收装置中的O2，防止干扰实验；装置C中盛有的浓硫酸用于干燥气体；装置B中镁条与N2共热反应制备目标产物，同时还需要1个装置C装在反应装置后，防止空气中水蒸气进入装置B中导致产物水解，则装置的连接顺序为A→D→E→C→B→C。(4)NH4Cl在水溶液完全电离出NH和Cl－，NH水解生成H＋：NH＋H2O NH3·H2O＋H＋，镁条与水解出的H＋反应生成Mg2+和H2，H＋被消耗，则NH的水解平衡正向移动生成NH3·H2O，其浓度过大，可能分解生成NH3从体系逸出，故可能还生成少量NH3。(5)由表可知，实验b用到的盐溶液为NaHCO3溶液，实验c中用的盐溶液为NaCl溶液，两溶液中阳离子相同，30 min内，实验b产生的气体体积远大于实验c，可以说明HCO对镁条与水的反应起到促进作用。
课堂评价 即学即练，当堂评价
1．某兴趣小组探究浓度对化学反应速率的影响。
(1) 室温下，甲同学取相同体积的H2O2和HI溶液混合，记录实验数据如下：
实验编号 1 2 3 4 5
c(H2O2)/(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI)/(mol/L) 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
从混合到出现棕黄色时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
①该反应的化学方程式为__H2O2＋2HI===I2＋2H2O__。
②通过分析比较上表数据，得到的结论是__其他条件相同时，增大H2O2或HI浓度，化学反应速率增大__。
(2) 乙同学用KI替代HI进行上述实验，未观察到溶液变为棕黄色，推测原因是酸性对H2O2氧化性有影响，乙同学提出猜测并进行如下探究。
提出猜想：其他条件相同时，酸性越强，氧化剂的氧化性越强。
查阅资料：原电池中负极反应一定时，正极氧化剂的氧化性越强，则两极之间电压越高。
设计实验、验证猜想：利用如图装置进行下表实验1～4，记录数据。
序号 溶液a 电压表读数
1 10 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液、3滴稀硫酸 U1
2 10 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液、3滴浓硫酸 U2
3 10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液、3滴稀硫酸 U3
4 10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液、3滴浓硫酸 U4
①实验1和2中正极反应式为__MnO＋5e－＋8H＋===Mn2+＋4H2O__。
②由实验1和2可知，酸性越强，KMnO4的氧化性越强，作出该判断的依据是__U2＞U1__。
③测得U3＝U4，说明酸性对FeCl3的氧化性几乎无影响，解释原因：__Fe3+被还原时，不需要H＋参与反应__。
实验结论：若氧化剂被还原时，有H＋参加反应，酸性越强，氧化剂的氧化性越强；若氧化剂被还原时，没有H＋参加反应，酸性对氧化剂的氧化性几乎没有影响。
迁移拓展：综合上述探究结果，丙同学进一步提出猜想，其他条件相同时，氧化剂浓度越大，其氧化性越强。
(3) 结合乙同学的实验2，丙同学补充进行实验5，验证猜想成立，完成下表中的内容：
序号 溶液a 电压表读数
5 __10_mL_0.2_mol/L_KMnO4溶液、3滴浓硫酸__ U5
猜想成立的依据是__U5＞U2__。
【解析】 (1) ①H2O2溶液与氢碘酸反应生成I2和H2O；②由实验1、4、5可知，当c(HI)不变时，增大c(H2O2)，混合溶液出现棕黄色时间减少，说明化学反应速率增大；由实验1、2、3可知，当c(H2O2)不变时，增大c(HI)，混合溶液出现棕黄色时间也减少，说明化学反应速率增大，故可以得出结论：当其他条件相同时，增大反应物H2O2(或HI)的浓度，化学反应速率增大。(2)①由题可知，实验1和2中，左侧Ag/AgCl电极的Ag单质失电子作负极：Ag－e－＋Cl－===AgCl，右侧Pt电极作正极，在酸性条件下，MnO在正极得电子生成Mn2+：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2+＋4H2O；②由实验1和2得出结论：溶液酸性越强，KMnO4的氧化性越强，则实验现象为U2＞U1；③实验3和4中左侧电极不变，右侧电极中Fe3+得电子生成Fe2+：Fe3+＋e－===Fe2+，在Fe3+被还原的过程中，H＋没有参与反应，故在该实验中，酸性强弱对Fe3+的氧化性没有影响。(3)实验5的实验目的是探究其他条件相同时，氧化剂的浓度越大，氧化剂的氧化性越强，根据变量控制法，则在实验2的基础上，实验5应增大(或减小)KMnO4溶液的浓度来探究氧化性强弱的变化，故右侧溶液应为10 mL 0.2 mol/L KMnO4溶液和3滴浓硫酸，实验结果为U5＞U2。
2．某小组设计如图所示的装置研究Cu与浓硝酸的反应，发现铜片完全溶解，反应放热，产生红棕色气体，得到绿色溶液A。该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B(忽略反应前后体积变化)。
(1) Cu与浓硝酸反应的离子方程式为__Cu＋4H＋＋2NO===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O__。
(2) 甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶液中溶解了NO2有关，于是向溶液B中通入NO2，然后再持续通入一段时间N2，观察到现象：__通入NO2后，溶液呈绿色；再通入一段N2后，溶液变蓝__，证实猜测合理。
甲同学为深入研究溶液A呈绿色的原因，查得如下资料并提出了新的假设：
资料ⅰ：NO2溶于水部分发生歧化反应：2NO2＋H2O HNO2＋HNO3。
资料ⅱ：NO能与Cu2+发生配位反应：Cu2+(蓝色)＋4NO [Cu(NO2)4]2-(绿色)。
资料ⅲ：HNO2是弱酸，加热或遇强酸发生分解：3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O。
假设一：溶液A中形成了[Cu(NO2)4]2-使溶液呈绿色。
为了验证假设一的合理性，甲同学进行了如下实验：
[实验一]
操作 现象
①向20.0 mL 0.5 mol/L Cu(NO3)2蓝色溶液中通入少量NO2气体 溶液呈绿色
②向20.0 mL水中通入与①中等量的NO2气体 溶液呈无色
(3) 操作②的目的是__证明NO2溶于水时，溶液颜色未发生变化，排除该因素在操作①中的干扰__。
(4) 乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸，使溶液中c(H＋)达约8 mol/L，观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色)，溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因：__加入浓硫酸后，c(H＋)增大，HNO2遇强酸分解生成NO，导致c(HNO2)下降，引起电离平衡：HNO2 H＋＋NO逆向移动，c(NO)下降，则配位平衡：Cu2+(蓝色)＋4NO [Cu(NO2)4]2-(绿色)逆向移动，溶液颜色由绿色变为蓝色__。
(5) 综合甲、乙两位同学的实验，假设一不成立。请说明理由：__加酸且升温后，溶液变为蓝色，说明酸性较强的热溶液A中NO不能大量存在，则[Cu(NO2)4]2-也不能大量存在，故[Cu(NO2)4]2-不是导致溶液A呈绿色的主要原因__。
乙同学查得如下资料并提出来另一种假设：
资料ⅳ：浓硝酸中溶有NO2时呈黄色；向水或稀硝酸中通入少量NO2时呈无色。
假设二：溶液A中浓硝酸溶解了NO2所得黄色溶液与Cu2+的蓝色复合形成的绿色。
为验证假设二的合理性，乙同学进行了如下实验：
[实验二]
操作 现象
①配制与溶液A等pH的HNO3溶液，取20.0 mL，通入NO2气体 溶液呈黄色
②加入__▲__ 溶液变为绿色
③__▲__ 溶液立即变回蓝色
(6) 操作②中加入的试剂为__0.01_mol_Cu(NO3)2__，操作③进一步证明了假设二的合理性，写出该操作：__加水稀释__。
溶液变回蓝色可能的原因是__3NO2＋H2O===2HNO3＋NO__(用化学方程式表示)。
【解析】 (2)将溶于溶液中NO2吹出，即可验证甲同学的猜测，故可以先向溶液B中通入NO2，溶液变成绿色，然后再持续通入一段时间的N2，根据实验现象验证猜测。(3)操作②是操作①的对比试验，可证明NO2溶于水时没有颜色变化，排除这一因素在实验①中的干扰。(5) 由题可知，实验中硝酸是过量的，根据化学方程式可知，溶液A中存在大量的HNO3，酸性较强，而实验中加酸后溶液变为蓝色，说明在酸性较强的溶液中，NO不能大量存在，则[Cu(NO2)4]2-也不能大量存在，故假设一不成立。(6)根据变量控制法，操作②中加入的试剂应与实验一相同，即为 20.0 mL 0.5 mol/L Cu(NO3)2；根据资料ⅳ，稀硝酸中溶有少量NO2时呈无色，故可采用加水稀释的方法，在该过程中，NO2与H2O反应生成HNO3和NO。
配套精练 分层训练，综合应用
练习1　化学综合实验(一)
1．NaClO在生产生活中有广泛应用，“84”消毒液主要成分为NaClO。某小组设计如图所示的实验装置制备NaClO并探究其性质。
实验一：制备NaClO。
(1) 装置B中试剂是__饱和食盐水__。
(2) 写出装置C三颈烧瓶中发生反应的离子方程式：__Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O__。
实验二：探究外界因素对NaClO水解程度的影响(在本题设定温度范围内NaClO只发生水解反应，不考虑其他副反应)。
[查阅资料]NaClO水解程度α＝×100%，HClO的浓度可以通过荧光探针方法准确测定。
[提出猜想]
猜想1：其他条件相同，pH越大，NaClO水解程度越小；
猜想2：其他条件相同，NaClO浓度越小，NaClO水解程度越大；
猜想3：其他条件相同，适当升温，NaClO水解程度增大。
[设计实验]
实验方案如下(各溶液浓度均为0.10 mol/L，每支试管各滴加3滴相同浓度的紫色石蕊试剂)：
序号 温度/℃ V(NaClO溶液)/mL V(NaOH溶液)/mL V(NaHSO4溶液)/mL V(H2O)/mL 褪色时间/s
1 20 10.0 0 0 5.0 t1
2 20 5.0 0 0 10.0 t2
3 20 10.0 2.0 0 V1 t3
4 20 10.0 0 2.0 3.0 t4
5 30 10.0 0 0 5.0 t5
(3) 在实验中，补充数据V1＝__3.0__。
(4) 实验1、3、4测得结果：t3>t1>t4，能证明猜想1成立，请用平衡移动原理解释实验结果：__ClO－＋H2O HClO＋OH－，实验4溶液的pH最小，促进平衡向右移动，c(HClO)增大，实验3溶液的pH最大，平衡左移，c(HClO)减小__。实验1、2不能验证猜想2，其原因是c(NaClO)浓度越小，c(HClO)越小。请你提出改进方案：__测定不同浓度NaClO溶液中c(HClO)，计算NaClO水解程度__。
(5) 实验结果；t5[查阅资料]Kh＝，c0为溶液起始浓度。
[试剂与仪器]一定浓度的NaClO溶液、0.100 0 mol/L 盐酸、蒸馏水、pH计等。
[设计实验]测定30 ℃下，NaClO水解平衡常数Kh，完成表中实验。
序号 实验内容 记录数据
6 取20.00 mL NaClO溶液，用0.100 0 mol/L盐酸滴定至终点，测NaClO溶液的浓度 消耗盐酸体积为V mL
7 测得30 ℃纯水的pH a
8 __▲__ b
(6) 分别在35 ℃、40 ℃下重复上述实验。
①实验8的实验内容是__测定30_℃该浓度NaClO溶液的pH__。
②数据处理：30 ℃，Kh＝____(用含a、b、V的代数式表示)。
③实验结论：Kh(40 ℃)>Kh(35 ℃)>Kh(30 ℃)，升高温度能促进NaClO水解。
【解析】 (1) 实验室利用MnO2与浓盐酸反应制得Cl2时，浓盐酸易挥发，故生成的气体中混有HCl，则装置B中的试剂可以选用饱和食盐水。(3)根据变量控制，可以通过调整加入水的体积保证各组实验的最终体积均相同，则V1＝3.0 mL。(5)升高温度，ClO－的水解程度增大，c(HClO)增大，导致褪色速率增大；同时温度上升，褪色的化学反应速率本身也增大。(6)根据水解平衡常数(Kh)表达式需要得知下列物理量：对应温度下水的离子积常数(Kw)、起始NaClO溶液的浓度(c0)以及在30 ℃时该浓度下NaClO溶液的pH。由实验7可得，Kw＝(10－a)2＝10-2a，由实验6可得：c0＝mol/L＝5×10-3V mol/L，由实验8可知，30 ℃ NaClO溶液中c(OH－)＝＝＝10b-2a，Kh＝＝＝。
2．固体的溶解过程常伴随热量变化。
Ⅰ．配制500 mL 0.5 mol/L盐酸。
(1) 需12 mol/L浓盐酸的体积为__20.8__mL(精确至小数点后一位)。
(2) 该过程不需用到的仪器有__AC__(填字母)。
(3) 下列操作会导致所配制溶液的浓度偏大的是__C__(填字母)。
A．转移溶液时部分溶液洒出 B．转移溶液时未洗涤烧杯内壁
C．定容时俯视刻度线 D．加水超过刻度线，将多余液体吸出
Ⅱ．测定Ca(OH)2的溶解焓：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)＋2OH－(aq)　ΔsolH
已知：Ca(OH)2在不同温度下的溶解度如下表：
温度/℃ 10 20 30 40
溶解度/g 0.18 0.17 0.15 0.14
(4) 利用量热法测定
[初步实验]甲同学取一定质量Ca(OH)2固体完全溶解于一定体积的水中，利用量热计测算溶解前后体系的温度差，代入公式Q＝cρV总·Δt，再计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]。
[发现问题]①甲同学实验结果误差较大，乙同学结合Ca(OH)2在水中的溶解性，分析其原因是__Ca(OH)2的溶解度小[或Ca(OH)2微溶于水]__。
[优化实验]②乙同学根据相关原理间接测算ΔsolH[Ca(OH)2]：先测算Ca(OH)2固体与过量稀盐酸反应：Ca(OH)2(s)＋2H＋(aq)===Ca2+(aq)＋2H2O(l)的焓变ΔH1＝a kJ/mol；再测算反应：__H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)__(填离子方程式，需注明物质的聚集状态)的焓变ΔH2＝b kJ/mol。最后，计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]为(a－2b) kJ/mol。
(5) 为避免实验过程热量损失引起实验误差，该小组同学尝试其他实验方案。
[查阅资料]不同温度下，物质的溶度积常数与ΔsolH满足lnKsp＝×＋C，其中R、C为常数，R＝8.314×10-3 kJ/(mol·K)。
实验思考：①根据Ca(OH)2饱和溶液中c(Ca2+)和c(OH－)的关系，推出Ksp[Ca(OH)2]＝__c3(OH－)__[用仅含c(OH－)的式子表示，忽略水的电离]。测定不同温度下Ca(OH)2饱和溶液的pH，再结合相应温度下水的离子积常数Kw，即可求算出不同温度下的Ksp[Ca(OH)2]。
[设计实验]方案1：将20 ℃的Ca(OH)2饱和溶液逐步升温至40 ℃，每隔5 ℃测量并记录溶液pH；
方案2：将40 ℃的Ca(OH)2饱和溶液逐步降温至20 ℃，每隔5 ℃测量并记录溶液pH。
②应选择__方案1__(填“方案1”或“方案2”)进行实验；选择该方案的依据是__Ca(OH)2溶解度随温度升高而降低，利用方案1可得到不同温度下的饱和溶液__。
[数据处理]如图所示的是小组成员绘制lnKsp[Ca(OH)2]随的变化曲线。
③根据公式，利用直线的斜率值，计算ΔsolH[Ca(OH)2]＝__－16.6__kJ/mol(保留3位有效数字)。
【解析】 (1) 由稀释定律，有V×10-3 L×12 mol/L＝0.5 L×0.5 mol/L，解得V≈20.8 mL。(2) 配制该稀盐酸时，需用的仪器有：胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒和500 mL容量瓶等，故不需要锥形瓶和分液漏斗，A、C符合题意。(3) 转移溶液时，部分溶液洒出导致溶质损失，配制溶液浓度偏小，A不符合题意；转移溶液时，未洗涤烧杯内壁，导致溶质损失，配制溶液浓度偏小，B不符合题意；定容时俯视刻度线，使得溶液体积偏小，配制溶液浓度偏大，C符合题意；加水超过刻度线，将多余液体吸出导致溶质损失，配制溶液浓度偏小，D不符合题意。(4) ①由表可知，Ca(OH)2在水中的溶解度太小，导致实验测定的数据不准确，使得实验结果出现较大误差；②若已知反应ⅰ．Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)＋2OH－(aq)　ΔsolH；反应ⅱ．Ca(OH)2(s)＋2H＋(aq)===Ca2+(aq)＋2H2O(l)　ΔH1，则由盖斯定律，×(反应ⅱ－反应ⅰ)得反应ⅲ：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，故可以再测算反应ⅲ的焓变ΔH2，可以间接计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]。(5) ①Ca(OH)2在溶液中存在溶解平衡：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)＋2OH－(aq)，则有c(Ca2+)＝c(OH－)，则Ksp[Ca(OH)2]＝c(Ca2+)·c2(OH－)＝c(OH－)·c2(OH－)＝c3(OH－)；③利用直线斜率的数值，结合图中2个已知点坐标，则有－＝－＝，解得ΔsolH[Ca(OH)2]≈－16.6 kJ/mol。
3．从含银废液中回收银是保护金属资源的有效途径。
(1) 实验室用70% H2SO4和Na2SO3制取干燥的SO2，选择净化与收集SO2所需装置，接口连接顺序为__b→a→e__(填字母)。
(2) 兴趣小组探究从AgNO3溶液中回收银，利用如图所示的装置将SO2通入一定体积0.1 mol/L AgNO3溶液中。
已知：a．25 ℃时，Ksp(Ag2SO3)＝1.5×10-14，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10-5。
b．Ag2SO3、Ag2SO4均能溶于浓氨水，生成[Ag(NH3)2]＋。
ⅰ．实验现象：瓶内产生大量白色沉淀，瓶底沉淀略显灰色。
ⅱ．沉淀成分的分析
将瓶内混合物分离得到溶液和固体X。
①取固体X加入过量浓氨水中，固体大部分溶解，过滤，得到无色溶液和少量灰黑色固体：将灰黑色固体加入浓硝酸中，固体溶解，__产生红棕色气体__(填实验现象)，说明沉淀中含有Ag。写出SO2与AgNO3溶液反应生成银单质的离子方程式：__SO2＋2Ag＋＋2H2O===2Ag↓＋4H＋＋SO__。
②另取固体X加入过量盐酸中，充分反应后静置，取上层清液于试管中，__滴加品红溶液，溶液褪色__(填实验操作和现象)，说明沉淀中含有Ag2SO3。写出SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3的化学方程式：__SO2＋2AgNO3＋H2O===Ag2SO3↓＋2HNO3__。
③进一步实验证明，沉淀中不含Ag2SO4，原因是c2(Ag＋)·c(SO)__<__(填“>”“<”或“＝”)1.4×10-5。
ⅲ．实验结论：SO2通入AgNO3溶液中同时发生复分解反应和氧化还原反应，Ag的回收率低。
④另取m1 g固体X进行定量分析，测得其中Ag的质量为m2 g，该条件下SO2与AgNO3溶液发生复分解反应和氧化还原反应的平均反应速率之比为____。
(3) 基于上述探究，兴趣小组重新设计了用SO2从AgNO3溶液中回收Ag的优化方案，避免了复分解反应的发生。该方案为__取适量原溶液于试管中加入适量硫酸酸化，再向试管中通入SO2，过滤得到无色溶液和白色固体，将白色固体加入浓氨水，过滤得到的固体为Ag单质__。
【解析】 (1) 70%浓硫酸和Na2SO3发生复分解反应生成Na2SO4、SO2、H2O，浓硫酸具有吸水性，且与SO2不反应，则可以用浓硫酸干燥SO2；SO2的密度大于空气且能和碱石灰反应，则可以用向上排空气法收集SO2；为防止污染空气，用碱石灰处理尾气，故装置接口的合理连接顺序为b→a→e。(2) ①Ag和浓硝酸反应生成AgNO3、NO2和H2O，NO2是红棕色气体，则可以看到有红棕色气体生成；④发生氧化还原反应生成Ag的质量为m2 g，发生复分解反应生成Ag2SO3的质量为(m1－m2) g，则在该条件下，发生复分解反应(关系式：SO2～Ag2SO3)和氧化还原反应(关系式：SO2～2Ag)的平均化学反应速率之比为＝。(3)可以加入适量硫酸提供酸性环境，抑制SO2与AgNO3发生复分解反应，再向生成的沉淀中滴加浓氨水将发生复分解反应生成的Ag2SO3转化成配离子进入溶液，再次过滤，可得到的Ag银白色固体。
4．硫及其化合物之间的转化具有重要意义。某学习小组将SO2通入0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液时观察到有白色沉淀，并对产生白色沉淀的原因进行探究。
Ⅰ．(1) 下列实验方案适用于在实验室制取SO2的有__CD__(填字母)。
A．2SO32SO2＋O2
B．2H2S＋3O22SO2＋2H2O
C．Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋2H2O
D．Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2) 配制：250 mL 0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液的过程中，用到的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有__250 mL容量瓶、烧杯__(填名称)。
Ⅱ．探究白色沉淀产生的原因。
[提出假设]
(3) 假设一：主要是O2将SO2氧化为SO，产生白色沉淀。
假设二：在酸性条件下，NO具有氧化性，将SO2氧化为SO，产生白色沉淀。补充完整假设二对应的离子方程式：3SO2＋2NO＋3Ba2+＋__2H2O__=== 3BaSO4↓＋__2NO__＋4H＋。
[设计实验]
该小组成员设计了如图所示的实验装置进行探究。取25 mL 0.10 mol/L BaCl2溶液或25 mL 0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液于A、B、C、D四个烧杯中，均放入pH传感器，然后通入SO2气体。冷却至室温后，测量溶液的pH变化。
烧杯序号 试剂及实验操作
A 煮沸后并冷却至室温的X溶液，加入食用油
B 未煮过的BaCl2溶液
C 煮沸后并冷却至室温的Ba(NO3)2溶液，加入食用油
D 未煮过的Ba(NO3)2溶液
(4) 向A烧杯与C烧杯中加入食用油的目的：__隔绝氧气__。
(5) 试剂X应为__BaCl2__。
[实验记录]
pH变化
溶液中是否产生沉淀 A烧杯无明显现象，B、C、D三个烧杯中均出现浑浊现象
[实验结论]
(6) A烧杯中没有观察到白色沉淀，但pH传感器显示溶液呈酸性，其原因是__SO2＋H2O H2SO3__(用化学方程式表达)。
(7) 结合上述实验记录，可证明假设一正确，依据为__对比烧杯A、B的实验现象，说明O2能将SO2氧化成SO；对比烧杯A、C的实验现象，说明在酸性条件下，NO才能将SO2氧化成SO；对比烧杯B、D的曲线相差不大，说明主要是O2将SO2氧化生成SO，再与Ba2+反应产生白色沉淀__。
【解析】 (1) SO3分解制取SO2，需要高温和催化剂，且反应为可逆反应，制得的气体有较多的杂质，不适用于在实验室制取，A不符合题意；用H2S与O2反应制取SO2，不易控制和收集，且制得的气体有较多的杂质，不适用于在实验室制取，B不符合题意。(4) 实验中探究O2是否对SO2转化成SO起作用，则食用油的作用是隔绝空气中的O2。(5) 根据变量控制，烧杯A与B是研究O2是否对产生白色沉淀起作用，则二者的试剂应相同，即BaCl2溶液。(6) SO2溶于水生成H2SO3，H2SO3在溶液中电离出H＋，导致溶液显酸性。
练习2　化学综合实验(二)
1．碳酸氢钠(NaHCO3)的用途广泛，某化学兴趣小组对其性质展开探究。Na2CO3/NaHCO3缓冲液是一种经常用于实验室和工业中的缓冲溶液。
(1) Na2CO3/NaHCO3缓冲液的pH__＞__(填“＞”“＝”或“＜”)7。
(2) 组分测定：Na2CO3/NaHCO3缓冲液中各组分浓度的测定。
方法1：取V mL缓冲液，用c0 mol/L 盐酸标准溶液滴定至滴定终点1(CO转化为HCO)时，消耗V1 mL盐酸标准溶液；继续滴加盐酸标准溶液至滴定终点2(H＋＋HCO===CO2↑＋H2O)时，共消耗V2 mL盐酸标准溶液。
①该过程中涉及操作正确的有__BD__(填字母)。
A．配制标准液 B．排气泡
C．取待测液 D．滴定
②根据滴定结果，计算该缓冲液中c(NaHCO3)＝____mol/L。
方法2：取V mL缓冲液，加入CaCl2饱和溶液(V′1 mL)至无沉淀生成(忽略混合后溶液体积变化)，过滤，取V′ mL滤液，用c0 mol/L 盐酸标准溶液滴定(消耗V′2 mL盐酸标准溶液)，则c(NaHCO3)＝ mol/L。对比发现，方法2测定得到的c(NaHCO3)比方法1测定结果小。
(3) 提出问题：小组成员推测NaHCO3能与CaCl2反应产生沉淀，并就此展开探究。
猜想与假设
假设1：NaHCO3能与CaCl2反应生成Ca(HCO3)2沉淀。
假设2：①__NaHCO3能与CaCl2反应生成CaCO3沉淀__。
实验验证：为验证假设，甲同学设计如下实验方案：分别取1 mL不同浓度NaHCO3溶液于试管中，向其中滴加1 mL CaCl2溶液。
实验 c(NaHCO3)/(mol/L) c(CaCl2)/(mol/L) 实验现象
1 0.1 0.1 溶液变浑浊
2 0.2 0.2 溶液出现白色胶状物质
3 0.5 0.5 有明显白色胶状物质生成
4 1.0 1.0 有白色胶状物质生成，并有气泡冒出
②用离子方程式解释实验4中的现象：__2HCO＋Ca2+===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O__。
结果分析：甲同学认为反应物浓度较低时，假设1成立；反应物浓度较高时，假设2成立。
乙同学认为1～4组结果一致，但由于低浓度条件下生成气体量较少，不易观察。故分别在室温和60 ℃下重复部分实验，并使用CO2传感器分别检测反应2 min后实验生成的CO2量(空气中CO2量：591 ppm)。实验现象及数据如表所示。
实验 c(NaHCO3)/ (mol/L) c(CaCl2)/ (mol/L) 气泡生成情况 CO2量/ppm
室温 60 ℃ 室温 60 ℃
5 0.1 0.1 无 无 688 1 800
6 a a 有 有大量气泡 15 547 33 000
③a＝__1.0__。
④升高温度，生成的CO2量明显增加的原因可能有__升高温度，反应：2HCO＋Ca2+===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O的化学反应速率增大，且CO2的溶解度降低，从溶液体系逸出，促使反应平衡持续正向移动，使生成CO2的量增大；同时溶液中H2CO3的分解速率增大，也使生成CO2的量增加(或其他合理角度)__。
继续探究：⑤为进一步探究NaHCO3与CaCl2反应产物，丙同学设计如下实验：
实验步骤 现象 结论
取实验1反应产物，向试管中__通入过量CO2__ 溶液逐渐变澄清 假设1不成立，假设2成立
(4) 根据缓冲溶液的特点，可使用一元弱酸(碱)及其对应的弱酸(碱)盐配制得到，试写出一种缓冲溶液组成：__CH3COOH/CH3COONa__(填化学式)。
【解析】 (1) 在Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液中，Na2CO3和NaHCO3都使溶液显碱性，故溶液的pH＞7。(2)①容量瓶不能直接溶解固体试剂和稀释试剂，A错误；用量筒量取待测液，应竖直放置，以便读数，C错误。②向Na2CO3/NaHCO3缓冲液中滴加盐酸标准溶液，依次发生反应：H＋＋CO===HCO；H＋＋HCO===CO2↑＋H2O，由题可知，CO转化为CO2消耗盐酸标准溶液的体积为2V1 mL，则HCO转化为CO2消耗盐酸标准溶液的体积为(V2－2V1) mL，故溶液中c(NaHCO3)＝ mol/L。(3)①根据元素守恒可以推知，NaHCO3溶液与CaCl2溶液混合也可能生成CaCO3沉淀；②根据实验4可知，NaHCO3溶液能与CaCl2溶液反应，有白色胶状物质(即CaCO3)生成，并有气泡(即CO2)冒出；③结合表中现象(常温下有气泡产生)可知第6组中溶液的浓度与第4组实验相等，则a＝1.0 mol/L；④升高温度，弱酸根离子的水解反应程度增大，化学反应速率也增大，同时也能增大H2CO3的分解速率，以及CO2在水中溶解度降低等多种因素导致CO2的量增大；⑤由上述可知，实验1中的沉淀为CaCO3，则可以向溶液中通入过量的CO2与之反应生成Ca(HCO3)2。
2．兴趣小组在实验室探究Na2CO3饱和溶液可用于收集乙酸乙酯的原因。
Ⅰ．研究乙酸乙酯在碱性溶液中的水解程度。
查阅资料：常温下，乙酸乙酯在NaOH饱和溶液、Na2CO3饱和溶液中水解的平衡常数分别为K1＝3.14×109、K2＝7.03×105，说明在Na2CO3饱和溶液中乙酸乙酯理论上也可以完全水解。
(1) 乙酸乙酯能在NaOH溶液中水解的化学方程式为__CH3COOCH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH__。
Ⅱ．探究影响乙酸乙酯水解速率的因素。
(2) 兴趣小组探究c(OH－)及温度对乙酸乙酯的水解速率的影响。
①配制100 mL 0.400 mol/L NaOH溶液。该过程中用到的仪器有__ACD__(填字母)。
②取①中的NaOH溶液，按下表配制系列溶液。在水浴加热和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH随时间t变化的曲线如图1所示。
序号 V(NaOH)/mL V(H2O)/mL V(乙酸乙酯)/mL 温度/℃
ⅰ 35.0 5.0 10.0 25
ⅱ 10.0 x 10.0 25
ⅲ 10.0 30.0 y 60
图1
则x＝__30.0__，y＝__10.0__。
根据实验数据，至少可获得3点实验结论。
结论1：增大c(OH－)，乙酸乙酯水解速率__增大__(填“增大”或“减小”)。
结论2：当c(OH－)低于一定数值时，乙酸乙酯水解速率较小。
结论3：水解速率与温度有关，水解速率随温度升高而增大。
(a) 根据结论3，忽略温度对水电离的影响，在图1中画出实验ⅲ中pH变化曲线。
答案：
(b) 已知25 ℃时，Na2CO3饱和溶液中c(OH－)约为0.03 mol/L，依据上述结论，甲同学认为乙酸乙酯在Na2CO3饱和溶液中水解速率较小的原因为__25_℃时，Na2CO3饱和溶液中c(OH－)过小__。
(3) 兴趣小组继续探究乙酸乙酯在水中的溶解度对其水解速率的影响。
提出假设：乙同学提出乙酸乙酯在水中溶解度较小，也可能使得水解速率较慢。验证假设：已知有关物质的极性值(极性值越大，物质极性越大)如下表：
物质 乙醇 乙酸乙酯 水 0.40 mol/L NaOH溶液
极性值 4.3 4.4 10.2 ＞10.2
以(2)中“实验ⅰ”为对照组，限选以上试剂，设计实验方案验证乙同学的假设，并给出判断依据：__取10.0_mL乙酸乙酯、35.0_mL_0.400_mol/L_NaOH溶液、5.0_mL乙醇配成50.0_mL混合溶液，在25_℃水浴加热和搅拌条件下，测定体系pH随温度变化，在相同时间内，与实验ⅰ相比，pH下降幅度更大__。
实验小结：乙同学假设成立。
结论应用：室温下，向密闭容器中加入10.0 mL Na2CO3饱和溶液和5.0 mL乙酸乙酯，振荡静置。测得油层高度随时间t变化曲线如图2所示，t1时间点之后油层高度变化加快的原因为__乙酸乙酯水解过程中生成乙醇，增加乙酸乙酯在Na2CO3饱和溶液中的溶解度，水解速率增大__。
图2
【解析】 (2)①配制100 mL 0.400 mol/L NaOH溶液，需要的实验仪器有100 mL容量瓶、胶头滴管和烧杯等。②实验ⅰ、ⅱ的乙酸乙酯量和温度相同，则V(NaOH)不同，要使乙酸乙酯的浓度相同，两个实验中溶液总体积应该相同，则x＝(35.0＋5.0＋10.0)－(10.0＋10.0)＝30.0；实验ⅱ、ⅲ的温度不同，则混合溶液的体积相同，V(NaOH)、V(H2O)和V(乙酸乙酯)都应该都相同，则y＝10.0；实验ⅰ中溶液碱性较强，实验ⅱ中溶液碱性较弱，根据图1知，在相同时间内，实验ⅰ中pH变化较大，可以得出结论1。(a)实验ⅱ、ⅲ开始时，溶液的pH相等，根据结论3，忽略温度对水电离的影响，升高温度，促进水解，相同时间内pH变化较大，则实验ⅲ中pH变化曲线如答案所示。(3)要验证乙酸乙酯的溶解度对乙酸乙酯水解速率的影响，应该选取极性值较小的乙醇，增加乙酸乙酯的溶解度，其他各溶液的体积和温度与实验ⅰ的试剂都相同。
3．Na2SO3溶液可将含铬(Ⅵ)废水还原为Cr3+(绿色)，某化学兴趣小组探究该反应与溶液的酸、碱性的关系。
(1) 配制实验试剂。
试剂a：pH＝2(用稀硫酸调节)0.050 mol/L K2Cr2O7溶液(橙色)
试剂b：pH＝8(用KOH溶液调节)__0.100__mol/L K2CrO4溶液(黄色，保留2位有效数字)
试剂c：pH≈9 Na2SO3饱和溶液
(2) 配制上述溶液需要用到图甲中的仪器有__AD__(填字母)。
甲
乙
(3) Na2SO3溶液易被溶解氧氧化：2Na2SO3(aq)＋O2(aq)===2Na2SO4(aq)，实验测得10 min时，Na2SO3在溶液中耗氧率与pH的关系如图乙所示，计算在pH＝9时，10 min内Na2SO3的平均反应速率为__3×10-5__mol/(L·min)。
(4) 设计方案并完成实验。
实验序号 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5
实验内容
溶液颜色变化 橙→绿 无明显变化 橙→黄 黄→浅黄 a：橙→浅橙 b：黄→浅黄
①设计实验5的目的是__排除稀释造成的影响__。
②由实验1和2可得出结论：在酸性条件下，发生反应：__Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3+＋3SO＋4H2O__(用离子方程式表示)。
在碱性条件下，Na2SO3与铬(Ⅵ)盐溶液不发生反应。
③若向实验3反应后的溶液中逐滴滴加过量3 mol/L 稀硫酸，溶液颜色变化为__溶液由黄色转变为橙色，再转变为绿色__。
(5) 探究溶液酸性增强对Na2SO3还原性及K2CrO4氧化性的影响。
实验6：向4 mL试剂b中滴加5滴H2SO4，与4 mL试剂c组成双液原电池
实验7：向4 mL试剂c中滴加5滴H2SO4，与4 mL试剂b组成双液原电池
用碳棒作电极，连接电压传感器测得实验6、7的电压变化如图丙所示。已知：氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱，都能使电压增大。
丙
①由图可知，实验结论为__溶液酸性增强，铬(Ⅵ)盐的氧化性增强，Na2SO3的还原性几乎不变__。
②有同学提出质疑：溶液酸性增强，溶液中的溶解氧会对实验结论造成影响。设计实验方案，并给出“质疑不成立”的判断依据：__向4_mL_pH＝8(用_KOH调节)0.10_mol/L_K2SO4溶液中滴加5滴稀硫酸和4_mL试剂c组成原电池，测得电压几乎不变__。
【解析】 (1) 根据元素守恒和变量控制可知，试剂b中c(K2CrO4)＝2c(K2Cr2O7)＝0.100 mol/L。(2)配制一定物质的量浓度的溶液需要的实验仪器有容量瓶、烧杯、玻璃棒和胶头滴管等，A、D符合题意。(3)由图可知，v(Na2SO3)＝2v(O2)＝2×＝3×10-5 mol/(L·min)。(4)①实验5为空白实验，可排除加蒸馏水稀释时对实验造成的影响；②根据实验1知，向含Cr2O的溶液中滴加Na2SO3溶液，溶液由橙色变为绿色(Cr3+)；根据实验2知，向含CrO的溶液中滴加Na2SO3溶液，无明显变化，说明未发生反应，则可以得出结论：酸性条件下，Cr2O可以氧化SO；在碱性条件下，铬(Ⅵ)盐不能氧化SO；③向Na2SO3溶液中滴加少量K2Cr2O7溶液，溶液由橙色变为黄色(CrO)，再逐滴加入3 mol/L稀硫酸，使反应：Cr2O＋H2O 2CrO＋2H＋平衡逆向移动，溶液由黄色变为橙色，随着溶液的酸性逐渐增强，Cr2O开始与SO发生氧化还原反应，溶液由橙色变为绿色(Cr3+)，故实验现象为溶液颜色先由黄色转变为橙色，再转变为绿色。(5)①由实验6和实验7对比，实验6的电压变化比实验7的电压变化明显，因氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱，都能使电压增大，则可知铬(Ⅵ)盐的氧化性增强；②由题可知，可先使溶液的酸性减弱，故可以选择4 mL pH＝8(用KOH调节)0.10 mol/L K2SO4溶液，再向其中滴加5滴稀硫酸并与4 mL试剂c组成原电池，若测得电压几乎不变，则“质疑不成立”。
4．三氯化铬(CrCl3)是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被O2氧化。实验室制取CrCl3的反应原理为Cr2O3(s)＋3CCl4(g)2CrCl3(s)＋3COCl2(g)，其实验装置如图所示：
已知：①COCl2(俗称光气)有毒，遇水发生反应：COCl2＋H2O===CO2＋2HCl。
②碱性条件下，H2O2可将Cr3+氧化为CrO；酸性条件下，H2O2将Cr2O还原为Cr3+。
(1) 装置A中的试剂为__浓硫酸__；无水CaCl2的作用为__防止装置G中水蒸气进入装置E及装置C__。反应结束后要继续通入一段时间氮气，主要目的为__将COCl2排入装置G中并被充分吸收，回收尾气__。
(2) 装置E用来收集产物。实验过程中若D处出现堵塞，可观察到的现象为__装置B中导管内液面上升__；可通过__对D处稍微加热__(填操作)使实验继续进行。
(3) 装置G中发生反应的离子方程式为__COCl2＋4OH－===CO＋2Cl－＋2H2O__。
(4) 测定产品中CrCl3质量分数的实验步骤如下：
Ⅰ．取m g CrCl3产品，在强碱性条件下，加入过量的30% H2O2溶液，小火加热使CrCl3完全转化为CrO，继续加热一段时间。
Ⅱ．冷却后加适量的蒸馏水，再滴入适量的浓硫酸和浓磷酸(加浓磷酸的目的是防止指示剂提前变色)，使CrO转化为Cr2O。
Ⅲ. 重新配制的c mol/L (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗V mL(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液(已知Cr2O被Fe2+还原为Cr3+)。
①产品中CrCl3质量分数表达式为__%__。
②下列操作将导致产品中CrCl3质量分数测定值偏小的是__AC__(填字母)。
A．步骤Ⅰ中未继续加热一段时间
B．步骤Ⅲ中所用(NH4)2Fe(SO4)2溶液已变质
C．步骤Ⅱ中未加浓磷酸
D．步骤Ⅲ中读数时，滴定前俯视，滴定后平视
【解析】 (1) 该实验需要在无水环境下进行，通入的N2中可能含有H2O(g)，浓硫酸具有吸水性，可用于干燥气体；CrCl3易潮解，装置G中的试剂是NaOH溶液，可能会挥发出H2O(g)进入装置，则无水CaCl2作干燥剂，能阻止装置G中的H2O(g)进入装置E和装置C，避免产品接触H2O(g)而潮解；COCl2有毒，反应结束后，装置中还残留COCl2，继续通入N2可将其赶入装置G被NaOH溶液吸收，防止污染空气。(2)若装置D处堵塞，气体无法顺利通过，会在装置C处积聚，导致装置C内的压强增大，装置B与装置C通过导管相连，装置C的压强增大后，会将装置B中液体压入导管，使装置B中导管内液面上升；CrCl3易升华，可以对装置D处稍加热，可使CrCl3升华，从而疏通堵塞。(3)已知COCl2遇水发生水解生成HCl和CO2，生成的物质都能与NaOH反应分别生成NaCl和Na2CO3。(4)①根据反应中的得失电子守恒和元素守恒可得关系式：2CrCl3～Cr2O～6Fe2+，则n(CrCl3)＝n(Fe2+)＝×c mol/L×V×10-3 L＝ mol，产品中CrCl3质量分数表达式为w＝×100%＝%。②若步骤Ⅰ中未继续加热一段时间，过量的H2O2在酸性条件下会将Cr2O还原为Cr3+，则滴定时消耗标准溶液体积V偏小，导致测定值偏小，A正确；若步骤Ⅲ中所用(NH4)2Fe(SO4)2溶液已变质，c(Fe2+)降小，则滴定时消耗标准溶液体积V偏大，导致测定值偏大，B错误；若步骤Ⅱ中未加浓磷酸，会使指示剂提前变色，则滴定时消耗标准溶液体积V偏小，导致测定值偏小，C正确；步骤Ⅲ中读数时，滴定前俯视，滴定后平视，读取的标准溶液体积V偏大，导致测定值偏大，D错误。第9讲　化学综合实验
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课前思考 问题1　探究影响化学反应速率的因素(如浓度、温度、压强、催化剂、颗粒物的规格等)时，应该注意哪些问题？ 问题2　写出下列反应的化学方程式(或离子方程式)。 (1) 将SO2气体通入FeCl3溶液中，发生反应的离子方程式：_____________ _______________。 (2) K2MnO4的制备：将MnO2、KClO3和KOH固体放入铁坩埚熔融制K2MnO4。写出该反应的化学方程式：_________________________。 (3) KMnO4的制备：加少量蒸馏水于K2MnO4中，溶解，通入乙酸蒸气，水浴加热，搅拌，K2MnO4在酸性条件反应生成KMnO4和MnO2。写出该反应的化学方程式：____________________________________。 (4) K2FeO4的制备：在KClO溶液中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反应温度为25 ℃，搅拌 1.5 h，溶液变为紫红色(含K2FeO4)，写出该反应的离子方程式：_________________________________。 (5) ClO2的制备：用亚氯酸钠(NaClO2)固体与纯净的Cl2反应制取，写出反应的化学方程式：____________________________________________。 (6) 亚氯酸钠(NaClO2) 的制备：在NaOH溶液的冰水浴中，滴入30% H2O2溶液后，再通入ClO2气体，写出该反应的离子方程式：___________。
能力自测 排查问题，找出差距
【课前8 min】
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 已知：水合肼(N2H4·H2O)化学性质不稳定，具有强还原性。实验室制备水合肼时，应将氨水逐滴滴加到NaClO溶液中(　　)
(2) 制备FeCO3：直接将FeSO4溶液滴加到Na2CO3溶液中(　　)
(3) 实验室可以通过蒸发结晶得到胆矾晶体(　　)
(4) 实验室可以使用冰水或乙醇洗涤最终产品，可以降低产品因溶解导致的质量损失(　　)
(5) 向某溶液中滴加BaCl2溶液后生成白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不消失，溶液中不一定存在SO(　　)
(6) 将热的KNO3饱和溶液缓慢冷却即可制得颗粒较大的晶体(　　)
【高考能力】
1．(2025·广东卷)酸及其盐在生活生产中应用广泛。
(1) 甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2 mL甲苯的试管中，加入几滴酸性KMnO4溶液，振荡，观察到体系颜色是___________________________。
(2) 某苯甲酸粗品含少量泥沙和NaCl。用重结晶法提纯该粗品过程中，需要的操作及其顺序为加热溶解、________(填字母)。
a．冷却结晶 b．常温过滤
c．蒸馏 d．趁热过滤
(3) 兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度c0和苯甲酸的Ka，实验如下：取50.00 mL苯甲酸饱和溶液，用0.100 0 mol/L NaOH溶液滴定，用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图所示：
据图可得：
①c0＝________mol/L。
②苯甲酸的Ka＝________________(列出算式，水的电离可忽略)。
(4) 该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①[知识回顾]羧酸酸性可用Ka衡量。下列羧酸Ka的变化顺序为CH3COOH＜CH2ClCOOH＜CCl3COOH＜CF3COOH。随着卤素原子的电负性________，羧基中的羟基________增大，酸性增强。
②[提出假设]甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序如下：
③[验证假设]甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足，不能用所测得的pH直接判断Ka大小顺序，因为__________________________________。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的Ka，其顺序为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ。
④[实验小结]假设不成立，芳香环上取代基效应较复杂，①中规律不可随意推广。
(5) 该小组尝试测弱酸HClO的Ka。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验，其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为_________________________________。
②小组讨论后，选用0.100 mol/L NaClO溶液(含少量NaCl)进行实验，以获得HClO的Ka。简述该方案：__________________________________________(包括所用实验仪器及数据处理思路)。
③教师指导：设计实验方案时，需要根据物质性质，具体问题具体分析。
2．(2025·河南卷)某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量，其中硫转化的总反应为S＋2OH－＋3H2O2===SO＋4H2O。
主要实验步骤如下：
Ⅰ. 如图所示，准确称取m g细粉状药用硫黄于仪器①中，并精确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量)，加入适量蒸馏水，搅拌，加热回流。待样品完全溶解后，蒸馏除去乙醇。
Ⅱ. 室温下向仪器①中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2溶液，加热至100 ℃，保持20 min，冷却至室温。
Ⅲ. 将仪器①中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，用c mol/L盐酸标准溶液滴定至终点，消耗V2 mL盐酸标准溶液。
Ⅳ. 不加入硫黄，重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验，消耗V3 mL盐酸标准溶液。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ. 平行测定3次，计算硫含量的平均值。
(1) 仪器①的名称为________；仪器②的名称为__________。
(2) 步骤Ⅰ中，乙醇的作用是__________________________。
(3) 步骤Ⅰ中，样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇的原因是___________。
(4) 步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是__________________。步骤Ⅱ结束后，若要检验反应后溶液中的SO，实验操作是__________________。
(5) 步骤Ⅲ中，判断滴定达到终点的现象为_____________________。
(6) 单次样品测定中硫的质量分数可表示为_____________(写出计算式)。
3．(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________(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，________(填元素符号)被氧化。
(3) 工业锅炉需定期除水垢，其中的CaSO4用纯碱溶液处理时，发生反应(Ⅰ)：CaSO4(s)＋CO(aq) CaCO3(s)＋SO(aq)。兴趣小组在实验室探究Na2CO3溶液的浓度对反应(Ⅰ)的化学反应速率的影响。
①配制溶液：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______(填字母)。
ⅱ.滴定数据及处理：Na2CO3溶液V0 mL，消耗V1 mL c1 mol/L盐酸(滴定终点时，CO转化为HCO)，则c(Na2CO3)＝________mol/L。
②实验探究：取①中的Na2CO3溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液，分别加入m1 g CaSO4固体，反应t1 min后，过滤，取V0 mL滤液，用c1 mol/L盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略CO水解的影响)。
序号
a 100.0 0 V0 V1
b 80.0 x V0 V1
则x＝________，测得的平均化学反应速率之比va∶vb＝________。
(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 CaSO4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随时间的变化曲线如图所示[M(CaSO4)＝136 g/mol]。
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　CaSO4固体已完全消耗；
假设2　CaSO4固体有剩余，但被CaCO3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______ ______，沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加________ 无白色沉淀生成
④实验小结　假设1成立，假设2不成立。实验①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：_____________________________________________________。
4．(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 mol/L NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有________(填字母)。
②该盐酸浓度为________mol/L。
(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为__________J[c和ρ分别取4.18 J/(g·℃)和1.0 g/mL，忽略水以外各物质吸收的热量，下同]。
(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 100 mL 0.20 mol/L CuSO4溶液 1.20 g 铁粉 a b
ⅱ 0.56 g 铁粉 a c
①温度：b________(填“>”“<”或“＝”)c。
②ΔH＝________________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。
查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是______。
提出猜想：铁粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在铁粉和酸的反应。
验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入铁粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和______________________________(用离子方程式表示)。
实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。
教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为_______________________________________________。
(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用：______。
考点研析 精细归纳，构建体系
考点1　探究型实验的基本框架与考察方法
探究型实验的基本框架
探究型实验的考察方法
1．探究物质的性质
2．探究反应所生成的物质及某成分的含量等
3．化学定量计算(如：滴定分析法、热重分析法)
(1) 获得实验数据，进行确定物质组成化学式的计算。
(2) 获得实验数据，进行混合物中物质含量的计算(如：关系式法、守恒法)。
解疑释惑　23
常见的滴定分析法
按照滴定剂和被测物的反应类型，滴定分析法通常可分为4种：酸碱滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和配位滴定法；按照滴定方式，滴定分析法也可以分为直接滴定法、间接滴定法和返滴定法等。
1．酸碱滴定法
以酸碱反应为基础的滴定分析法，反应原理为H＋＋OH－===H2O，滴定时，常利用酸碱指示剂的颜色变化来指示滴定的终点，如实验室常用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸等。
2．沉淀滴定法
以沉淀反应为基础的滴定分析法，常用的沉淀滴定法有莫尔法和佛尔哈德法等。
(1) 莫尔法：以K2CrO4作指示剂，利用AgNO3标准溶液滴定Cl－的含量(Ag＋～Cl－)。
(2) 佛尔哈德法：以NH4FeSO4作指示剂，利用SCN－标准滴定Ag＋(SCN－～Ag＋)。
3．氧化还原滴定法
以氧化还原反应为基础的滴定分析法，常用的氧化还原滴定法有高锰酸钾法、重铬酸钾法和碘量法等。
(1) 高锰酸钾法：KMnO4是一种氧化性较强的氧化剂，且可以利用自身的颜色作为反应终点的现象，可以直接或间接测定多种化合物，如直接测定H2O2的含量(2KMnO4～5H2O2)、间接测定Ca2+的含量(5Ca2+～5CaC2O4～5H2C2O4～2KMnO4)以及在碱性条件下可以准确测定有机化合物的含量等。
(2) 重铬酸钾法：K2Cr2O7溶液的化学性质稳定，纯度和精度较高，测定有机物时，化学反应速率较小，一般不发生干扰，常用的指示剂有二苯胺磺酸钠(无色变为紫红色)和邻氨基苯甲酸，如常用K2Cr2O7标准溶液测定铁矿中含铁量(Cr2O～6Fe2+)。
(3) 碘量法：以I2作氧化剂或以I－作还原剂进行的氧化还原滴定的方法，常用的指示剂为淀粉。通常有直接碘量法和间接碘量法等。
①直接碘量法可以直接滴定Sn2+、S2-、SO等还原性物质。
②间接碘量法：先加入过量的I－与被测物定量反应，再用硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准溶液滴定生成的I2，如测定漂白粉的有效氯和葡萄糖等物质。
4．配位滴定法
以配位反应为基础的滴定分析法，可用于金属离子的测定。通常可以直接滴定Cu2+、Ni2+、Ca2+和Fe3+等离子。如可以用EDTA滴定溶液中Cu2+的含量(Cu2+～EDTA)。
5．返滴定法
若被测物与滴定剂的化学反应速率较小时，可以先加入过量的标准液A，待反应完全后，再用标准液B滴定前一步骤中未反应的标准液A。步骤如下：
一定量待测液终点
【及时巩固】
例1　(2025·深圳一模)盐与酸的反应是水溶液中常见的反应，某学习小组展开相关探究。
Ⅰ. 碳酸氢钠片抗酸容量(σ)的测定
(1)碳酸氢钠片能中和过多的胃酸(主要成分是HCl)，小组同学测定其抗酸容量的实验步骤如下：
a. 配制100 mL 0.2 mol/L的盐酸溶液；
b. 称取m g碳酸氢钠片，溶于20 mL水中，用上述盐酸溶液滴定至pH＝3。
已知：碳酸氢钠片的抗酸容量是指用盐酸溶液滴定碳酸氢钠片水溶液至pH＝3时，单位质量的碳酸氢钠片所消耗的盐酸的物质的量，即σ＝。
①步骤a需4 mol/L盐酸的体积为________mL(保留1位小数)。
②若步骤b中消耗盐酸的体积为V mL，则σ＝________ mol/g。
③以上实验步骤中，不需要用到的图中的实验仪器有________(填字母)。
Ⅱ. Na2HPO4/KH2PO4混合溶液抗酸能力的探究
查阅资料：ⅰ. 抗酸能力是指溶液在加入少量酸(如HCl)后，其pH基本保持不变的能力。加入酸的量相等时，溶液的pH变化越小，抗酸能力越强。
ⅱ. Na2HPO4/KH2PO4混合溶液具有抗酸能力，且抗酸能力大小与[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]、相关。
ⅲ. 25 ℃，H3PO4的各级电离平衡常数分别为pKa1＝2.2，pKa2＝7.2，pKa3＝12.7(pKa＝－lgKa)。
实验探究1：小组设计实验探究相同时，[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]对混合溶液抗酸能力的影响，溶液配制方案如表。分别向溶液1、溶液2和溶液3中滴加0.1 mol/L盐酸，溶液的pH随加入盐酸滴数的变化情况如图所示。
序号 组成 体积/mL
1 0.2 mol/L NaCl溶液 10
2 0.2 mol/L Na2HPO4溶液 5
0.2 mol/L KH2PO4溶液 5
3 0.06 mol/L Na2HPO4溶液 5
0.06 mol/L KH2PO4溶液 5
(2)①已知A点时，＝1，则此时溶液的pH＝________。向溶液2中加入8滴0.1 mol/L盐酸，发生反应的离子方程式为______________。
②实验显示，NaCl溶液不具有抗酸能力；当相同时，[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]越大，混合溶液的抗酸能力越强，则曲线b表示溶液______(填溶液序号)。
实验探究2：小组继续探究[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]相同时，对混合溶液抗酸能力的影响，实验方案如表[表中c(Na2HPO4)＝c(KH2PO4)＝0.2 mol/L，盐酸浓度为0.1 mol/L]：
序号 试剂体积/mL pH 加入24滴盐酸后的pH
Na2HPO4溶液 KH2PO4溶液
4 9 1 A1 A4
5 8 x A2 A5
6 5 5 A3 A6
(3)①表中x＝________。
②实验结果显示，当[c(Na2HPO4)＋c(KH2PO4)]相同时，越大，溶液的抗酸能力越强，能支撑该结论的实验结果是________________(用含A1、A2、A3、A4、A5、A6的关系式表示)。
例2　(2025·广东六校5月联考)某化学实验小组探究镁与醋酸的反应，进行如下实验。
实验一：把两个形状、大小相同和质量均为1.3 g(过量)光亮镁条分别放入80 mL pH＝2.25乙酸溶液和pH＝2.12盐酸中，测定上述2个反应体系的pH和生成气体的体积随反应时间的变化曲线分别如图甲和图乙所示。
甲 乙
(1) 写出镁与醋酸反应的离子方程式：_________________。
(2) ①3 000 s后，盐酸体系的pH发生突跃是由于镁和盐酸反应结束，体系中又生成了________________(填化学式)。
②该小组同学认为在反应的起始阶段，导致两反应体系气体生成速率差异的主要因素是溶液中的H＋浓度不同，你认为该说法是否成立？________(填“是”或“否”)，理由是_____________________________。
(3) 进一步探究该反应体系中镁与乙酸的化学反应速率大于盐酸的原因。
查阅资料：ⅰ.镁与水反应生成Mg(OH)2附着在镁条表面会阻碍反应进一步进行；
ⅱ.25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12，Ka(CH3COOH)＝1.8×10-5。
研究小组提出两个如下假设，通过实验验证和计算分析得出假设均成立。
①假设1：CH3COOH分子能直接与Mg反应
实验方案及现象：_________________，假设1成立。
②假设2：乙酸分子可以破坏镁表面的Mg(OH)2
常温下反应：Mg(OH)2＋2CH3COOH Mg2+＋2CH3COO－＋2H2O　K＝__________________，假设2成立。
(4) 基于上述结论。该小组同学猜想乙酸溶液与镁反应的主要微粒是乙酸分子，设计如下实验。
实验二：取与实验一完全相同的镁条，分别放入80 mL如下两组溶液进行实验，生成气体的起始速率记录如下：
组别 试剂 起始速率
1 0.1 mol/L CH3COOH溶液 a mL/min
2 ____▲____mol/L CH3COOH溶液和一定浓度的CH3COONa溶液等体积混合 b mL/min
补充数据及得出结论：第2组实验中的乙酸浓度为________mol/L，若________(用含有a、b的代数式表示)，则猜想成立。
(5) 如图所示的是1.3 g光亮镁条与80 mL 0.1 mol/L CH3COOH反应的温度-时间(T-t)图像，根据上述实验探究，请在图丙中绘制相同的镁条与80 mL 0.2 mol/L CH3COOH溶液反应的温度变化曲线。
丙
考点2　物质制备实验
物质制备的一般方法
【及时巩固】
例3　(2025·茂名二模)FeCl3易潮解，是一种重要的无机化工品，广泛应用于水处理、印刷电路板制作、染料和催化剂等领域。
(1) FeCl3的制备。下列装置可用于实验室制备少量无水FeCl3：
①仪器A的名称为________________。
②仪器的接口顺序为a→_________________________(装置可重复使用)。
(2) FeCl3浓度的测定
①将上述制备的FeCl3配成稀溶液，移取20.00 mL至锥形瓶中，加入________作指示剂，用c1 mol/L KI标准溶液滴定。
②重复滴定三次，平均消耗 V1 mL标准溶液，则c(FeCl3)＝________mol/L(用含c1和V1的代数式表示)。
(3) 探究工业盐酸呈黄色的原因
[查阅资料]工业盐酸溶有FeCl3，固体FeCl3为棕褐色，[Fe(H2O)6]3+为淡紫色，[Fe(OH)]2+为黄色。
①甲同学观察2 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液、2 mL________mol/L Fe2(SO4)3溶液，颜色均为黄色。
[提出猜想]Fe3+发生了水解反应生成[Fe(OH)]2+显黄色。
②补充完整离子方程式：Fe3+＋H2O [Fe(OH)]2+＋________，K1＝10-6.31。
[实验验证]
初步实验：取3支洁净的试管，分别加入2 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液，然后按下表开展实验。
序号 操作 现象
1 滴入10滴6 mol/L H2SO4 溶液黄色褪去，接近无色
2 滴入____▲____ 溶液黄色略变浅
3 滴入10滴12 mol/L盐酸 溶液黄色变亮变深
分析讨论：甲同学认为根据实验1现象可知猜想成立，乙同学认为还应开展实验2才能进一步验证。
③请补充完整实验2中操作：_____________________________________。
进一步探究：根据实验3中的异常现象，进一步查阅资料，FeCl3溶液中还存在反应：Fe3+＋4Cl－ [FeCl4]－(黄色)，K2＝100.01≈1.02。
④请设计实验进一步验证该反应的存在(写出操作和现象)：_____________
________________________________________________________________。
[理论验证]⑤某工业盐酸中c(Cl－)＝c(H＋)＝10 mol/L，则该溶液中＝________。
[实验结论]⑥工业盐酸呈黄色的主要原因是_________________________。
例4　(2025·汕头三模)金属镁的化学性质活泼，可以和许多物质发生反应。
Ⅰ.实验室用Mg和N2反应制备Mg3N2[黄绿色粉末，易与水反应生成Mg(OH)2和NH3]。已知：2NaNO2＋(NH4)2SO4Na2SO4＋2N2↑＋4H2O(反应剧烈，温度高时，会产生副产物O2)
(1) 上述装置正确的连接顺序是A→______→________→________→B→C (必要时可重复使用)。
(2) 装置A中装NaNO2溶液的仪器名称为________。FeSO4饱和溶液的作用是________________________________________________________________。
Ⅱ.Mg在常温下和水反应缓慢。反应时，镁条表面缓慢产生少量气泡，数分钟后反应停止，未收集到气体，同时镁条表面失去光泽。
查阅资料：镁条与水反应时，镁条表面覆盖了致密的Mg(OH)2导致化学反应速率较小；若溶液中存在NH和HCO，可以增大该反应的化学反应速率。
同学们为了验证NH和HCO对镁条与水反应的促进作用，用与水反应后的镁条与4种盐溶液进行对比实验，结果如表所示。
实验序号 a b c d
盐溶液(浓度均为0.1 mol/L) NH4Cl NaHCO3 NaCl NH4HCO3
溶液初始pH 5.1 8.3 7.0 7.8
30 min时产生气体体积/mL 1.5 0.7 <0.1 1.4
气体的主要成分 H2
30 min时镁条表面情况 大量固体附着(固体可溶于盐酸)
(3) 某同学认为根据Mg(OH)2的沉淀溶解平衡可解释NH和HCO的作用。Mg(OH)2在水中存在的沉淀溶解平衡可用离子方程式表示为______________。
(4) 经检验，a中还生成少量其他气体，可进一步证明NH促进镁条与水反应，检验该气体的方法是___________________。
(5) 上表中能够说明HCO对镁条与水反应起促进作用的证据是_________。
(6) b、d所得固体中还检验出碱式碳酸镁[用Mg2(OH)2CO3表示]，写出生成该固体的离子方程式：__________________________________。
(7) 综合实验a～d可以得到的结论：NH和HCO都能与Mg(OH)2作用增大镁条与水反应的化学反应速率；______________；______________(补充两点)。
课堂评价 即学即练，当堂评价
1．(2025·广州一检)某兴趣小组探究浓度对化学反应速率的影响。
(1) 室温下，甲同学取相同体积的H2O2和HI溶液混合，记录实验数据如下：
实验编号 1 2 3 4 5
c(H2O2)/(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI)/(mol/L) 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
从混合到出现棕黄色时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
①该反应的化学方程式为_______________________________________。
②通过分析比较上表数据，得到的结论是_________________________。
(2) 乙同学用KI替代HI进行上述实验，未观察到溶液变为棕黄色，推测原因是酸性对H2O2氧化性有影响，乙同学提出猜测并进行如下探究。
提出猜想：其他条件相同时，酸性越强，氧化剂的氧化性越强。
查阅资料：原电池中负极反应一定时，正极氧化剂的氧化性越强，则两极之间电压越高。
设计实验、验证猜想：利用如图装置进行下表实验1～4，记录数据。
序号 溶液a 电压表读数
1 10 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液、3滴稀硫酸 U1
2 10 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液、3滴浓硫酸 U2
3 10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液、3滴稀硫酸 U3
4 10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液、3滴浓硫酸 U4
①实验1和2中正极反应式为_____________________________________。
②由实验1和2可知，酸性越强，KMnO4的氧化性越强，作出该判断的依据是_______________________________________________________________。
③测得U3＝U4，说明酸性对FeCl3的氧化性几乎无影响，解释原因：________________________________________________________________。
实验结论：若氧化剂被还原时，有H＋参加反应，酸性越强，氧化剂的氧化性越强；若氧化剂被还原时，没有H＋参加反应，酸性对氧化剂的氧化性几乎没有影响。
迁移拓展：综合上述探究结果，丙同学进一步提出猜想，其他条件相同时，氧化剂浓度越大，其氧化性越强。
(3) 结合乙同学的实验2，丙同学补充进行实验5，验证猜想成立，完成下表中的内容：
序号 溶液a 电压表读数
5 ________________________________________ U5
猜想成立的依据是________________________________。
2．(2025·广州三模)某小组设计如图所示的装置研究Cu与浓硝酸的反应，发现铜片完全溶解，反应放热，产生红棕色气体，得到绿色溶液A。该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B(忽略反应前后体积变化)。
(1) Cu与浓硝酸反应的离子方程式为_________________________。
(2) 甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶液中溶解了NO2有关，于是向溶液B中通入NO2，然后再持续通入一段时间N2，观察到现象：_____________，证实猜测合理。
甲同学为深入研究溶液A呈绿色的原因，查得如下资料并提出了新的假设：
资料ⅰ：NO2溶于水部分发生歧化反应：2NO2＋H2O HNO2＋HNO3。
资料ⅱ：NO能与Cu2+发生配位反应：Cu2+(蓝色)＋4NO [Cu(NO2)4]2-(绿色)。
资料ⅲ：HNO2是弱酸，加热或遇强酸发生分解：3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O。
假设一：溶液A中形成了[Cu(NO2)4]2-使溶液呈绿色。
为了验证假设一的合理性，甲同学进行了如下实验：
[实验一]
操作 现象
①向20.0 mL 0.5 mol/L Cu(NO3)2蓝色溶液中通入少量NO2气体 溶液呈绿色
②向20.0 mL水中通入与①中等量的NO2气体 溶液呈无色
(3) 操作②的目的是____________________________________________。
(4) 乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸，使溶液中c(H＋)达约8 mol/L，观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色)，溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因：_____________________________________________。
(5) 综合甲、乙两位同学的实验，假设一不成立。请说明理由：
_____________________________________________________________。
乙同学查得如下资料并提出来另一种假设：
资料ⅳ：浓硝酸中溶有NO2时呈黄色；向水或稀硝酸中通入少量NO2时呈无色。
假设二：溶液A中浓硝酸溶解了NO2所得黄色溶液与Cu2+的蓝色复合形成的绿色。
为验证假设二的合理性，乙同学进行了如下实验：
[实验二]
操作 现象
①配制与溶液A等pH的HNO3溶液，取20.0 mL，通入NO2气体 溶液呈黄色
②加入_______________▲_______________ 溶液变为绿色
③_______________▲_______________ 溶液立即变回蓝色
(6) 操作②中加入的试剂为________________，操作③进一步证明了假设二的合理性，写出该操作：_____________________________________________。
溶液变回蓝色可能的原因是____________________(用化学方程式表示)。
配套热练
练习1　化学综合实验(一)
1．(2025·广州三模)NaClO在生产生活中有广泛应用，“84”消毒液主要成分为NaClO。某小组设计如图所示的实验装置制备NaClO并探究其性质。
实验一：制备NaClO。
(1) 装置B中试剂是________________。
(2) 写出装置C三颈烧瓶中发生反应的离子方程式：____。
实验二：探究外界因素对NaClO水解程度的影响(在本题设定温度范围内NaClO只发生水解反应，不考虑其他副反应)。
[查阅资料]NaClO水解程度α＝×100%，HClO的浓度可以通过荧光探针方法准确测定。
[提出猜想]
猜想1：其他条件相同，pH越大，NaClO水解程度越小；
猜想2：其他条件相同，NaClO浓度越小，NaClO水解程度越大；
猜想3：其他条件相同，适当升温，NaClO水解程度增大。
[设计实验]
实验方案如下(各溶液浓度均为0.10 mol/L，每支试管各滴加3滴相同浓度的紫色石蕊试剂)：
序号 温度/℃ V(NaClO溶液)/mL V(NaOH溶液)/mL V(NaHSO4溶液)/mL V(H2O)/mL 褪色时间/s
1 20 10.0 0 0 5.0 t1
2 20 5.0 0 0 10.0 t2
3 20 10.0 2.0 0 V1 t3
4 20 10.0 0 2.0 3.0 t4
5 30 10.0 0 0 5.0 t5
(3) 在实验中，补充数据V1＝____________________。
(4) 实验1、3、4测得结果：t3>t1>t4，能证明猜想1成立，请用平衡移动原理解释实验结果：_________________________________________。实验1、2不能验证猜想2，其原因是c(NaClO)浓度越小，c(HClO)越小。请你提出改进方案：______________________________________________________。
(5) 实验结果；t5[查阅资料]Kh＝，c0为溶液起始浓度。
[试剂与仪器]一定浓度的NaClO溶液、0.100 0 mol/L 盐酸、蒸馏水、pH计等。
[设计实验]测定30 ℃下，NaClO水解平衡常数Kh，完成表中实验。
序号 实验内容 记录数据
6 取20.00 mL NaClO溶液，用0.100 0 mol/L盐酸滴定至终点，测NaClO溶液的浓度 消耗盐酸体积为V mL
7 测得30 ℃纯水的pH a
8 ______▲______ b
(6) 分别在35 ℃、40 ℃下重复上述实验。
①实验8的实验内容是____________________。
②数据处理：30 ℃，Kh＝__________________(用含a、b、V的代数式表示)。
③实验结论：Kh(40 ℃)>Kh(35 ℃)>Kh(30 ℃)，升高温度能促进NaClO水解。
2．(2025·深圳二调)固体的溶解过程常伴随热量变化。
Ⅰ. 配制500 mL 0.5 mol/L盐酸。
(1) 需12 mol/L浓盐酸的体积为________mL(精确至小数点后一位)。
(2) 该过程不需用到的仪器有________(填字母)。
(3) 下列操作会导致所配制溶液的浓度偏大的是________(填字母)。
A．转移溶液时部分溶液洒出 B．转移溶液时未洗涤烧杯内壁
C．定容时俯视刻度线 D．加水超过刻度线，将多余液体吸出
Ⅱ. 测定Ca(OH)2的溶解焓：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)＋2OH－(aq)　ΔsolH
已知：Ca(OH)2在不同温度下的溶解度如下表：
温度/℃ 10 20 30 40
溶解度/g 0.18 0.17 0.15 0.14
(4) 利用量热法测定
[初步实验]甲同学取一定质量Ca(OH)2固体完全溶解于一定体积的水中，利用量热计测算溶解前后体系的温度差，代入公式Q＝cρV总·Δt，再计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]。
[发现问题]①甲同学实验结果误差较大，乙同学结合Ca(OH)2在水中的溶解性，分析其原因是____________________________________。
[优化实验]②乙同学根据相关原理间接测算ΔsolH[Ca(OH)2]：先测算Ca(OH)2固体与过量稀盐酸反应：Ca(OH)2(s)＋2H＋(aq)===Ca2+(aq)＋2H2O(l)的焓变ΔH1＝a kJ/mol；再测算反应：____________________________(填离子方程式，需注明物质的聚集状态)的焓变ΔH2＝b kJ/mol。最后，计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]为(a－2b) kJ/mol。
(5) 为避免实验过程热量损失引起实验误差，该小组同学尝试其他实验方案。
[查阅资料]不同温度下，物质的溶度积常数与ΔsolH满足lnKsp＝×＋C，其中R、C为常数，R＝8.314×10-3 kJ/(mol·K)。
实验思考：①根据Ca(OH)2饱和溶液中c(Ca2+)和c(OH－)的关系，推出Ksp[Ca(OH)2]＝______________[用仅含c(OH－)的式子表示，忽略水的电离]。测定不同温度下Ca(OH)2饱和溶液的pH，再结合相应温度下水的离子积常数Kw，即可求算出不同温度下的Ksp[Ca(OH)2]。
[设计实验]方案1：将20 ℃的Ca(OH)2饱和溶液逐步升温至40 ℃，每隔5 ℃测量并记录溶液pH；
方案2：将40 ℃的Ca(OH)2饱和溶液逐步降温至20 ℃，每隔5 ℃测量并记录溶液pH。
②应选择________(填“方案1”或“方案2”)进行实验；选择该方案的依据是__________________________________________。
[数据处理]如图所示的是小组成员绘制lnKsp[Ca(OH)2]随的变化曲线。
③根据公式，利用直线的斜率值，计算ΔsolH[Ca(OH)2]＝________kJ/mol(保留3位有效数字)。
3．(2025·广州一模)从含银废液中回收银是保护金属资源的有效途径。
(1) 实验室用70% H2SO4和Na2SO3制取干燥的SO2，选择净化与收集SO2所需装置，接口连接顺序为______________________(填字母)。
(2) 兴趣小组探究从AgNO3溶液中回收银，利用如右图所示的装置将SO2通入一定体积0.1 mol/L AgNO3溶液中。
已知：a. 25 ℃时，Ksp(Ag2SO3)＝1.5×10-14，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10-5。
b. Ag2SO3、Ag2SO4均能溶于浓氨水，生成[Ag(NH3)2]＋。
ⅰ. 实验现象：瓶内产生大量白色沉淀，瓶底沉淀略显灰色。
ⅱ. 沉淀成分的分析
将瓶内混合物分离得到溶液和固体X。
①取固体X加入过量浓氨水中，固体大部分溶解，过滤，得到无色溶液和少量灰黑色固体：将灰黑色固体加入浓硝酸中，固体溶解，___________________(填实验现象)，说明沉淀中含有Ag。写出SO2与AgNO3溶液反应生成银单质的离子方程式：_______________________________________________。
②另取固体X加入过量盐酸中，充分反应后静置，取上层清液于试管中，________________________________________________________________
(填实验操作和现象)，说明沉淀中含有Ag2SO3。写出SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3的化学方程式：______________________________________。
③进一步实验证明，沉淀中不含Ag2SO4，原因是c2(Ag＋)·c(SO)________(填“>”“<”或“＝”)1.4×10-5。
ⅲ. 实验结论：SO2通入AgNO3溶液中同时发生复分解反应和氧化还原反应，Ag的回收率低。
④另取m1 g固体X进行定量分析，测得其中Ag的质量为m2 g，该条件下SO2与AgNO3溶液发生复分解反应和氧化还原反应的平均反应速率之比为________。
(3) 基于上述探究，兴趣小组重新设计了用SO2从AgNO3溶液中回收Ag的优化方案，避免了复分解反应的发生。该方案为_________________________。
4．(2025·江门期末)硫及其化合物之间的转化具有重要意义。某学习小组将SO2通入0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液时观察到有白色沉淀，并对产生白色沉淀的原因进行探究。
Ⅰ. (1) 下列实验方案适用于在实验室制取SO2的有________(填字母)。
A．2SO32SO2＋O2
B．2H2S＋3O22SO2＋2H2O
C．Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋2H2O
D．Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2) 配制：250 mL 0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液的过程中，用到的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有__________________(填名称)。
Ⅱ. 探究白色沉淀产生的原因。
[提出假设]
(3) 假设一：主要是O2将SO2氧化为SO，产生白色沉淀。
假设二：在酸性条件下，NO具有氧化性，将SO2氧化为SO，产生白色沉淀。补充完整假设二对应的离子方程式：3SO2＋2NO＋3Ba2+＋________=== 3BaSO4↓＋________＋4H＋。
[设计实验]
该小组成员设计了如图所示的实验装置进行探究。取25 mL 0.10 mol/L BaCl2溶液或25 mL 0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液于A、B、C、D四个烧杯中，均放入pH传感器，然后通入SO2气体。冷却至室温后，测量溶液的pH变化。
烧杯序号 试剂及实验操作
A 煮沸后并冷却至室温的X溶液，加入食用油
B 未煮过的BaCl2溶液
C 煮沸后并冷却至室温的Ba(NO3)2溶液，加入食用油
D 未煮过的Ba(NO3)2溶液
(4) 向A烧杯与C烧杯中加入食用油的目的：____________________。
(5) 试剂X应为______________________。
[实验记录]
pH变化
溶液中是否产生沉淀 A烧杯无明显现象，B、C、D三个烧杯中均出现浑浊现象
[实验结论]
(6) A烧杯中没有观察到白色沉淀，但pH传感器显示溶液呈酸性，其原因是____________________________(用化学方程式表达)。
(7) 结合上述实验记录，可证明假设一正确，依据为_________________。
练习2　化学综合实验(二)
1．(2025·深圳龙岗)碳酸氢钠(NaHCO3)的用途广泛，某化学兴趣小组对其性质展开探究。Na2CO3/NaHCO3缓冲液是一种经常用于实验室和工业中的缓冲溶液。
(1) Na2CO3/NaHCO3缓冲液的pH________(填“＞”“＝”或“＜”)7。
(2) 组分测定：Na2CO3/NaHCO3缓冲液中各组分浓度的测定。
方法1：取V mL缓冲液，用c0 mol/L 盐酸标准溶液滴定至滴定终点1(CO转化为HCO)时，消耗V1 mL盐酸标准溶液；继续滴加盐酸标准溶液至滴定终点2(H＋＋HCO===CO2↑＋H2O)时，共消耗V2 mL盐酸标准溶液。
①该过程中涉及操作正确的有________(填字母)。
A．配制标准液 B．排气泡
C．取待测液 D．滴定
②根据滴定结果，计算该缓冲液中c(NaHCO3)＝________mol/L。
方法2：取V mL缓冲液，加入CaCl2饱和溶液(V′1 mL)至无沉淀生成(忽略混合后溶液体积变化)，过滤，取V′ mL滤液，用c0 mol/L 盐酸标准溶液滴定(消耗V′2 mL盐酸标准溶液)，则c(NaHCO3)＝ mol/L。对比发现，方法2测定得到的c(NaHCO3)比方法1测定结果小。
(3) 提出问题：小组成员推测NaHCO3能与CaCl2反应产生沉淀，并就此展开探究。
猜想与假设
假设1：NaHCO3能与CaCl2反应生成Ca(HCO3)2沉淀。
假设2：①_____________________________________________。
实验验证：为验证假设，甲同学设计如下实验方案：分别取1 mL不同浓度NaHCO3溶液于试管中，向其中滴加1 mL CaCl2溶液。
实验 c(NaHCO3)/(mol/L) c(CaCl2)/(mol/L) 实验现象
1 0.1 0.1 溶液变浑浊
2 0.2 0.2 溶液出现白色胶状物质
3 0.5 0.5 有明显白色胶状物质生成
4 1.0 1.0 有白色胶状物质生成，并有气泡冒出
②用离子方程式解释实验4中的现象：___________________________。
结果分析：甲同学认为反应物浓度较低时，假设1成立；反应物浓度较高时，假设2成立。
乙同学认为1～4组结果一致，但由于低浓度条件下生成气体量较少，不易观察。故分别在室温和60 ℃下重复部分实验，并使用CO2传感器分别检测反应2 min后实验生成的CO2量(空气中CO2量：591 ppm)。实验现象及数据如表所示。
实验 c(NaHCO3)/ (mol/L) c(CaCl2)/ (mol/L) 气泡生成情况 CO2量/ppm
室温 60 ℃ 室温 60 ℃
5 0.1 0.1 无 无 688 1 800
6 a a 有 有大量气泡 15 547 33 000
③a＝________。
④升高温度，生成的CO2量明显增加的原因可能有____________________。
继续探究：⑤为进一步探究NaHCO3与CaCl2反应产物，丙同学设计如下实验：
实验步骤 现象 结论
取实验1反应产物，向试管中________ 溶液逐渐变澄清 假设1不成立，假设2成立
(4) 根据缓冲溶液的特点，可使用一元弱酸(碱)及其对应的弱酸(碱)盐配制得到，试写出一种缓冲溶液组成：______________________(填化学式)。
2．(2025·珠海一模)兴趣小组在实验室探究Na2CO3饱和溶液可用于收集乙酸乙酯的原因。
Ⅰ. 研究乙酸乙酯在碱性溶液中的水解程度。
查阅资料：常温下，乙酸乙酯在NaOH饱和溶液、Na2CO3饱和溶液中水解的平衡常数分别为K1＝3.14×109、K2＝7.03×105，说明在Na2CO3饱和溶液中乙酸乙酯理论上也可以完全水解。
(1) 乙酸乙酯能在NaOH溶液中水解的化学方程式为_________________。
Ⅱ. 探究影响乙酸乙酯水解速率的因素。
(2) 兴趣小组探究c(OH－)及温度对乙酸乙酯的水解速率的影响。
①配制100 mL 0.400 mol/L NaOH溶液。该过程中用到的仪器有________(填字母)。
②取①中的NaOH溶液，按下表配制系列溶液。在水浴加热和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH随时间t变化的曲线如图1所示。
序号 V(NaOH)/mL V(H2O)/mL V(乙酸乙酯)/mL 温度/℃
ⅰ 35.0 5.0 10.0 25
ⅱ 10.0 x 10.0 25
ⅲ 10.0 30.0 y 60
图1
则x＝________，y＝________。
根据实验数据，至少可获得3点实验结论。
结论1：增大c(OH－)，乙酸乙酯水解速率________(填“增大”或“减小”)。
结论2：当c(OH－)低于一定数值时，乙酸乙酯水解速率较小。
结论3：水解速率与温度有关，水解速率随温度升高而增大。
(a) 根据结论3，忽略温度对水电离的影响，在图1中画出实验ⅲ中pH变化曲线。
(b) 已知25 ℃时，Na2CO3饱和溶液中c(OH－)约为0.03 mol/L，依据上述结论，甲同学认为乙酸乙酯在Na2CO3饱和溶液中水解速率较小的原因为_________ __________________________________。
(3) 兴趣小组继续探究乙酸乙酯在水中的溶解度对其水解速率的影响。
提出假设：乙同学提出乙酸乙酯在水中溶解度较小，也可能使得水解速率较慢。验证假设：已知有关物质的极性值(极性值越大，物质极性越大)如下表：
物质 乙醇 乙酸乙酯 水 0.40 mol/L NaOH溶液
极性值 4.3 4.4 10.2 ＞10.2
以(2)中“实验ⅰ”为对照组，限选以上试剂，设计实验方案验证乙同学的假设，并给出判断依据：___________________________________________。
实验小结：乙同学假设成立。
结论应用：室温下，向密闭容器中加入10.0 mL Na2CO3饱和溶液和5.0 mL乙酸乙酯，振荡静置。测得油层高度随时间t变化曲线如图2所示，t1时间点之后油层高度变化加快的原因为____________________________________。
图2
3．(2025·佛山二模)Na2SO3溶液可将含铬(Ⅵ)废水还原为Cr3+(绿色)，某化学兴趣小组探究该反应与溶液的酸、碱性的关系。
(1) 配制实验试剂。
试剂a：pH＝2(用稀硫酸调节)0.050 mol/L K2Cr2O7溶液(橙色)
试剂b：pH＝8(用KOH溶液调节)________mol/L K2CrO4溶液(黄色，保留2位有效数字)
试剂c：pH≈9 Na2SO3饱和溶液
(2) 配制上述溶液需要用到图甲中的仪器有________(填字母)。
甲
乙
(3) Na2SO3溶液易被溶解氧氧化：2Na2SO3(aq)＋O2(aq)===2Na2SO4(aq)，实验测得10 min时，Na2SO3在溶液中耗氧率与pH的关系如图乙所示，计算在pH＝9时，10 min内Na2SO3的平均反应速率为____________mol/(L·min)。
(4) 设计方案并完成实验。
实验序号 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5
实验内容
溶液颜色变化 橙→绿 无明显变化 橙→黄 黄→浅黄 a：橙→浅橙 b：黄→浅黄
①设计实验5的目的是___________________________________________。
②由实验1和2可得出结论：在酸性条件下，发生反应：__________________ (用离子方程式表示)。
在碱性条件下，Na2SO3与铬(Ⅵ)盐溶液不发生反应。
③若向实验3反应后的溶液中逐滴滴加过量3 mol/L 稀硫酸，溶液颜色变化为_______________________________________________________________。
(5) 探究溶液酸性增强对Na2SO3还原性及K2CrO4氧化性的影响。
实验6：向4 mL试剂b中滴加5滴H2SO4，与4 mL试剂c组成双液原电池
实验7：向4 mL试剂c中滴加5滴H2SO4，与4 mL试剂b组成双液原电池
用碳棒作电极，连接电压传感器测得实验6、7的电压变化如图丙所示。已知：氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱，都能使电压增大。
丙
①由图可知，实验结论为_____________________________________。
②有同学提出质疑：溶液酸性增强，溶液中的溶解氧会对实验结论造成影响。设计实验方案，并给出“质疑不成立”的判断依据：__________________。
4．(2025·广州一模)三氯化铬(CrCl3)是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被O2氧化。实验室制取CrCl3的反应原理为Cr2O3(s)＋3CCl4(g) 2CrCl3(s)＋3COCl2(g)，其实验装置如图所示：
已知：①COCl2(俗称光气)有毒，遇水发生反应：COCl2＋H2O===CO2＋2HCl。
②碱性条件下，H2O2可将Cr3+氧化为CrO；酸性条件下，H2O2将Cr2O还原为Cr3+。
(1) 装置A中的试剂为________；无水CaCl2的作用为_________________。反应结束后要继续通入一段时间氮气，主要目的为________________________。
(2) 装置E用来收集产物。实验过程中若D处出现堵塞，可观察到的现象为_____________________；可通过_______________(填操作)使实验继续进行。
(3) 装置G中发生反应的离子方程式为_____________________________。
(4) 测定产品中CrCl3质量分数的实验步骤如下：
Ⅰ. 取m g CrCl3产品，在强碱性条件下，加入过量的30% H2O2溶液，小火加热使CrCl3完全转化为CrO，继续加热一段时间。
Ⅱ. 冷却后加适量的蒸馏水，再滴入适量的浓硫酸和浓磷酸(加浓磷酸的目的是防止指示剂提前变色)，使CrO转化为Cr2O。
Ⅲ. 重新配制的c mol/L (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗V mL(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液(已知Cr2O被Fe2+还原为Cr3+)。
①产品中CrCl3质量分数表达式为__________________________。
②下列操作将导致产品中CrCl3质量分数测定值偏小的是________(填字母)。
A．步骤Ⅰ中未继续加热一段时间
B．步骤Ⅲ中所用(NH4)2Fe(SO4)2溶液已变质
C．步骤Ⅱ中未加浓磷酸
D．步骤Ⅲ中读数时，滴定前俯视，滴定后平视(共130张PPT)
大单元三
第9讲　化学综合实验
实验化学
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课前思考 问题1　探究影响化学反应速率的因素(如浓度、温度、压强、催化剂、颗粒物的规格等)时，应该注意哪些问题？

要控制其他的因素完全相同，只能有一种因素不同(变量控制法)。如探究温度对化学反应速率的影响，要控制其他因素(如浓度、压强、催化剂、颗粒物的规格等)完全相同，只有温度不同。
课前思考 问题2　写出下列反应的化学方程式(或离子方程式)。
(1) 将SO2气体通入FeCl3溶液中，发生反应的离子方程式：___________________ ____________________。
(2) K2MnO4的制备：将MnO2、KClO3和KOH固体放入铁坩埚熔融制K2MnO4。写
出该反应的化学方程式：_______________________________________________。
(3) KMnO4的制备：加少量蒸馏水于K2MnO4中，溶解，通入乙酸蒸气，水浴加热，
搅拌，K2MnO4在酸性条件反应生成KMnO4和MnO2。写出该反应的化学方程式：
______________________________________________________________。
2Fe3+＋SO2＋2H2O
课前思考 (4) K2FeO4的制备：在KClO溶液中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反应温度为25 ℃，搅拌 1.5 h，溶液变为紫红色(含K2FeO4)，写出该反应的离子
方程式：_____________________________________________。
(5) ClO2的制备：用亚氯酸钠(NaClO2)固体与纯净的Cl2反应制取，写出反应的化学方程式：______________________________。
(6) 亚氯酸钠(NaClO2) 的制备：在NaOH溶液的冰水浴中，滴入30% H2O2溶液后，
再通入ClO2气体，写出该反应的离子方程式：______________________________ _____________。
2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl
＋2H2O＋O2
能力自测
【课前8 min】
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 已知：水合肼(N2H4·H2O)化学性质不稳定，具有强还原性。实验室制备水合肼时，应将氨水逐滴滴加到NaClO溶液中 (　　)
(2) 制备FeCO3：直接将FeSO4溶液滴加到Na2CO3溶液中 (　　)
(3) 实验室可以通过蒸发结晶得到胆矾晶体 (　　)
(4) 实验室可以使用冰水或乙醇洗涤最终产品，可以降低产品因溶解导致的质量损失 (　　)
(6) 将热的KNO3饱和溶液缓慢冷却即可制得颗粒较大的晶体 (　　)
×
×
×
√
√
√
【高考能力】
1．(2025·广东卷)酸及其盐在生活生产中应用广泛。
(1) 甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2 mL甲苯的试管中，加入几滴酸性KMnO4溶液，振荡，观察到体系颜色是__________________。
(2) 某苯甲酸粗品含少量泥沙和NaCl。用重结晶法提纯该粗品过程中，需要的操作及其顺序为加热溶解、_______(填字母)。
由紫色变为无色
dab
a．冷却结晶
b．常温过滤
c．蒸馏
d．趁热过滤
(3) 兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度c0和苯甲酸的Ka，实验如下：取50.00 mL苯甲酸饱和溶液，用0.100 0 mol/L NaOH溶液滴定，用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图所示：
据图可得：
①c0＝_________mol/L。
②苯甲酸的Ka＝______________(列出算式，水的电离可忽略)。
0.028
(4) 该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①[知识回顾]羧酸酸性可用Ka衡量。下列羧酸Ka的变化顺序为CH3COOH＜CH2ClCOOH＜CCl3COOH＜CF3COOH。随着卤素原子的电负性________，羧基中的羟基________增大，酸性增强。
增大
极性
②[提出假设]甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序如下：
③[验证假设]甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足，不能用所测得的pH直接判断Ka大小顺序，因为______________________________________________________ ______。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的Ka，其顺序为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ。
④[实验小结]假设不成立，芳香环上取代基效应较复杂，①中规律不可随意推广。
常温下，3种酸的溶解度不同，3种酸的饱和溶液的浓度可能
不同
(5) 该小组尝试测弱酸HClO的Ka。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验，其原因之一是次氯酸易分解。该分
解反应的离子方程式为______________________________。
②小组讨论后，选用0.100 mol/L NaClO溶液(含少量NaCl)进行实验，以获得HClO的Ka。简述该方案：_____________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________(包括所用实验仪器及数据处理思路)。
③教师指导：设计实验方案时，需要根据物质性质，具体问题具体分析。
取少量0.100 mol/L NaClO溶液放入烧杯中，用pH计测常温下
的pH，记录数据。数据处理思路：由于NaClO溶液中存在ClO－水解，根据pH计算水
主要实验步骤如下：
Ⅰ．如图所示，准确称取m g细粉状药用硫黄于仪器①中，并精确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量)，加入适量蒸馏水，搅拌，加热回流。待样品完全溶解后，蒸馏除去乙醇。
Ⅱ．室温下向仪器①中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2溶液，加热至100 ℃，保持20 min，冷却至室温。
Ⅲ. 将仪器①中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，用c mol/L盐酸标准溶液滴定至终点，消耗V2 mL盐酸标准溶液。
Ⅳ. 不加入硫黄，重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验，消耗V3 mL盐酸标准溶液。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ. 平行测定3次，计算硫含量的平均值。
(1) 仪器①的名称为____________；仪器②的名称为________________。
(2) 步骤Ⅰ中，乙醇的作用是______________________。
(3) 步骤Ⅰ中，样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇的原因是________________________________________。
(4) 步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。
圆底烧瓶
(球形)冷凝管
作溶剂，溶解单质硫
防止双氧水氧化
乙醇，影响实验测定结果
实验需要加热至100 ℃，应选用油浴
或其他更合适的加热方法；水的沸点是100 ℃，难以使反应容器的受热温度维持在
100 ℃，故不宜采用水浴加热
取适量混合液，先
加入稀盐酸酸化，无明显实验现象，再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，说明含有
滴入最后半滴盐酸，溶液颜色由黄
色变为橙色，且半分钟内不恢复原色
NaOH(或其他合理答案)
S
ⅰ.该过程中用到的仪器有______(填字母)。
BD
则x＝________，测得的平均化学反应速率之比va∶vb＝________。
20.0
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 CaSO4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随时间的变化曲线如图所示[M(CaSO4)＝136 g/mol]。
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　CaSO4固体已完全消耗；
假设2　CaSO4固体有剩余，但被CaCO3沉淀包裹。
③验证假设　乙同学设计如下方案，进行实验。
④实验小结　假设1成立，假设2不成立。实验①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：______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。
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______________ ______________，沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加_____________ 无白色沉淀生成
过量稀盐酸
有气体产生
BaCl2溶液
将至少1.36 g CaSO4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
4．(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 mol/L
NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有______(填字母)。
②该盐酸浓度为___________mol/L。
(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为_______________J[c和ρ分别取4.18 J/(g·℃)和1.0 g/mL，忽略水以外各物质吸收的热量，下同]。
AD
0.550 0
418(T1－T0)
(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。
①温度：b______(填“>”“<”或“＝”)c。
②ΔH＝__________________________________________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 100 mL 0.20 mol/L CuSO4溶液 1.20 g 铁粉 a b
ⅱ 0.56 g 铁粉 a c
>
－20.9(b－a) kJ/mol[或－41.8(c－a) kJ/mol]
(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。
查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是________________。
提出猜想：铁粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在铁粉和酸的反应。
验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入铁粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和_________________ ________(用离子方程式表示)。
实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。
抑制Fe3+水解
Fe＋2H＋===Fe2+
＋H2↑
教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用：______________ ___________________。
将一定量的铜粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH
燃料燃烧(或铝
热反应焊接铁轨等)
考点研析
考点1　探究型实验的基本框架与考察方法
1
知识
1
探究型实验的基本框架
1．探究物质的性质
1
知识
2
探究型实验的考察方法
2．探究反应所生成的物质及某成分的含量等
3．化学定量计算(如：滴定分析法、热重分析法)
(1) 获得实验数据，进行确定物质组成化学式的计算。
(2) 获得实验数据，进行混合物中物质含量的计算(如：关系式法、守恒法)。
常见的滴定分析法
按照滴定剂和被测物的反应类型，滴定分析法通常可分为4种：酸碱滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和配位滴定法；按照滴定方式，滴定分析法也可以分为直接滴定法、间接滴定法和返滴定法等。
1．酸碱滴定法
以酸碱反应为基础的滴定分析法，反应原理为H＋＋OH－===H2O，滴定时，常利用酸碱指示剂的颜色变化来指示滴定的终点，如实验室常用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸等。
解疑释惑 23
2．沉淀滴定法
以沉淀反应为基础的滴定分析法，常用的沉淀滴定法有莫尔法和佛尔哈德法等。
(1) 莫尔法：以K2CrO4作指示剂，利用AgNO3标准溶液滴定Cl－的含量(Ag＋～ Cl－)。
(2) 佛尔哈德法：以NH4FeSO4作指示剂，利用SCN－标准滴定Ag＋(SCN－～ Ag＋)。
3．氧化还原滴定法
以氧化还原反应为基础的滴定分析法，常用的氧化还原滴定法有高锰酸钾法、重铬酸钾法和碘量法等。
(1) 高锰酸钾法：KMnO4是一种氧化性较强的氧化剂，且可以利用自身的颜色作为反应终点的现象，可以直接或间接测定多种化合物，如直接测定H2O2的含量(2KMnO4～5H2O2)、间接测定Ca2+的含量(5Ca2+～5CaC2O4～5H2C2O4～2KMnO4)以及在碱性条件下可以准确测定有机化合物的含量等。
4．配位滴定法
以配位反应为基础的滴定分析法，可用于金属离子的测定。通常可以直接滴定Cu2+、Ni2+、Ca2+和Fe3+等离子。如可以用EDTA滴定溶液中Cu2+的含量(Cu2+～EDTA)。
5．返滴定法
若被测物与滴定剂的化学反应速率较小时，可以先加入过量的标准液A，待反应完全后，再用标准液B滴定前一步骤中未反应的标准液A。步骤如下：
【及时巩固】
例1　盐与酸的反应是水溶液中常见的反应，某学习小组展开相关探究。
Ⅰ．碳酸氢钠片抗酸容量(σ)的测定
(1)碳酸氢钠片能中和过多的胃酸(主要成分是HCl)，小组同学测定其抗酸容量的实验步骤如下：
a．配制100 mL 0.2 mol/L的盐酸溶液；
b．称取m g碳酸氢钠片，溶于20 mL水中，用上述盐酸溶液滴定至pH＝3。
①步骤a需4 mol/L盐酸的体积为_______mL(保留1位小数)。
②若步骤b中消耗盐酸的体积为V mL，则σ＝_________ mol/g。
③以上实验步骤中，不需要用到的图中的实验仪器有______(填字母)。
Ⅱ．Na2HPO4/KH2PO4混合溶液抗酸能力的探究
5.0
BD
查阅资料：ⅰ．抗酸能力是指溶液在加入少量酸(如HCl)后，其pH基本保持不变的能力。加入酸的量相等时，溶液的pH变化越小，抗酸能力越强。
ⅲ．25 ℃，H3PO4的各级电离平衡常数分别为pKa1＝2.2，pKa2＝7.2，pKa3＝12.7(pKa＝－lgKa)。
序号 组成 体积/mL
1 0.2 mol/L NaCl溶液 10
2 0.2 mol/L Na2HPO4溶液 5
0.2 mol/L KH2PO4溶液 5
3 0.06 mol/L Na2HPO4溶液 5
0.06 mol/L KH2PO4溶液 5
7.2
3
(3)①表中x＝_____。
序号 试剂体积/mL pH 加入24滴盐酸后的pH
Na2HPO4溶液 KH2PO4溶液
4 9 1 A1 A4
5 8 x A2 A5
6 5 5 A3 A6
2
(A1－A4)<(A2－A5)<(A3－A6)
例2　某化学实验小组探究镁与醋酸的反应，进行如下实验。
实验一：把两个形状、大小相同和质量均为1.3 g(过量)光亮镁条分别放入80 mL pH＝2.25乙酸溶液和pH＝2.12盐酸中，测定上述2个反应体系的pH和生成气体的体积随反应时间的变化曲线分别如图甲和图乙所示。
甲
乙
(1) 写出镁与醋酸反应的离子方程式：____________________________________ ________。
(2) ①3 000 s后，盐酸体系的pH发生突跃是由于镁和盐酸反应结束，体系中又生成了___________(填化学式)。
②该小组同学认为在反应的起始阶段，导致两反应体系气体生成速率差异的主要因素是溶液中的H＋浓度不同，你认为该说法是否成立？______(填“是”或“否”)，理由是__________________________________________________________ ________________________________________________________。
(3) 进一步探究该反应体系中镁与乙酸的化学反应速率大于盐酸的原因。
查阅资料：ⅰ.镁与水反应生成Mg(OH)2附着在镁条表面会阻碍反应进一步进行；
ⅱ.25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12，Ka(CH3COOH)＝1.8×10-5。
Mg＋2CH3COOH===Mg2+＋2CH3COO－
Mg(OH)2
否
其他条件相同，镁条分别同时与pH＝2.25乙酸溶液和pH＝2.12盐
酸反应，乙酸溶液的c(H＋)更小，但气体生成速率却大于盐酸
＋H2↑
研究小组提出两个如下假设，通过实验验证和计算分析得出假设均成立。
①假设1：CH3COOH分子能直接与Mg反应
实验方案及现象：__________________________________________________，假设1成立。
②假设2：乙酸分子可以破坏镁表面的Mg(OH)2
常温下反应：Mg(OH)2＋2CH3COOH Mg2+＋2CH3COO－＋2H2O　K＝__________，假设2成立。
(4) 基于上述结论。该小组同学猜想乙酸溶液与镁反应的主要微粒是乙酸分子，设计如下实验。
将光亮的镁屑投入冰醋酸(或纯醋酸)中，立即产生气体
1.8×107
实验二：取与实验一完全相同的镁条，分别放入80 mL如下两组溶液进行实验，生成气体的起始速率记录如下：
组别 试剂 起始速率
1 0.1 mol/L CH3COOH溶液 a mL/min
2 __▲__mol/L CH3COOH溶液和一定浓度的CH3COONa溶液等体积混合 b mL/min
补充数据及得出结论：第2组实验中的乙酸浓度为_______mol/L，若________ (用含有a、b的代数式表示)，则猜想成立。
0.2
b＞a
(5) 如图所示的是1.3 g光亮镁条与80 mL 0.1 mol/L CH3COOH反应的温度-时间(T-t)图像，根据上述实验探究，请在图丙中绘制相同的镁条与80 mL 0.2 mol/L CH3COOH溶液反应的温度变化曲线。
丙
(4)猜想镁与乙酸溶液反应的主要微粒是乙酸分子，设计对比实验进行探究，则两组实验中醋酸浓度应该相同，则第2组为CH3COOH溶液和一定浓度的CH3COONa溶液等体积混合得到含0.1 mol/L CH3COOH溶液，则应为0.2 mol/L CH3COOH溶液；加入CH3COONa后，CH3COOH的电离受到抑制，使得第2组中的c(CH3COOH)略微增大，则若b＞a，即可说明镁与乙酸溶液反应的主要微粒是乙酸分子，猜想成立。(5)醋酸浓度越大，则醋酸的电离度越小，溶液中醋酸分子浓度越大，导致化学反应速率越大，放热越多，导致溶液的温度越高。
考点2　物质制备实验
1
知识
1
物质制备的一般方法
【及时巩固】
例3　FeCl3易潮解，是一种重要的无机化工品，广泛应用于水处理、印刷电路板制作、染料和催化剂等领域。
(1) FeCl3的制备。下列装置可用于实验室制备少量无水FeCl3：
①仪器A的名称为____________。
②仪器的接口顺序为a→______________________________(装置可重复使用)。
分液漏斗
f→g→d→e→h→i→d→e→b→c
(2) FeCl3浓度的测定
①将上述制备的FeCl3配成稀溶液，移取20.00 mL至锥形瓶中，加入__________ ________________作指示剂，用c1 mol/L KI标准溶液滴定。
②重复滴定三次，平均消耗 V1 mL标准溶液，则c(FeCl3)＝__________________ mol/L(用含c1和V1的代数式表示)。
(3) 探究工业盐酸呈黄色的原因
[查阅资料]工业盐酸溶有FeCl3，固体FeCl3为棕褐色，[Fe(H2O)6]3+为淡紫色，[Fe(OH)]2+为黄色。
①甲同学观察2 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液、2 mL_________mol/L Fe2(SO4)3溶液，颜色均为黄色。
[提出猜想]Fe3+发生了水解反应生成[Fe(OH)]2+显黄色。
KSCN溶液
(或NH4SCN溶液)
0.005
②补充完整离子方程式：Fe3+＋H2O [Fe(OH)]2+＋_______，K1＝10-6.31。
[实验验证]
初步实验：取3支洁净的试管，分别加入2 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液，然后按下表开展实验。
H＋
序号 操作 现象
1 滴入10滴6 mol/L H2SO4 溶液黄色褪去，接近无色
2 滴入__▲__ 溶液黄色略变浅
3 滴入10滴12 mol/L盐酸 溶液黄色变亮变深
分析讨论：甲同学认为根据实验1现象可知猜想成立，乙同学认为还应开展实验2才能进一步验证。
③请补充完整实验2中操作：______________。
进一步探究：根据实验3中的异常现象，进一步查阅资料，FeCl3溶液中还存在反应：Fe3+＋4Cl－ [FeCl4]－(黄色)，K2＝100.01≈1.02。
④请设计实验进一步验证该反应的存在(写出操作和现象)：_______________ __________________________________________________。
[实验结论]⑥工业盐酸呈黄色的主要原因是_____________________。
10滴蒸馏水
向0.005 mol/L
Fe2(SO4)3溶液加入NaCl固体，溶液黄色加深(合理皆可)
1011.32(或1.02×1011.31)
溶液中含有[FeCl4]－
(1) 上述装置正确的连接顺序是A→_____→_____→_____→B→C(必要时可重复使用)。
(2) 装置A中装NaNO2溶液的仪器名称为____________。FeSO4饱和溶液的作用是____________________________________。
Ⅱ.Mg在常温下和水反应缓慢。反应时，镁条表面缓慢产生少量气泡，数分钟后反应停止，未收集到气体，同时镁条表面失去光泽。
D
E
C
分液漏斗
除去装置中残留的和副反应产生的O2
实验序号 a b c d
盐溶液(浓度均为0.1 mol/L) NH4Cl NaHCO3 NaCl NH4HCO3
溶液初始pH 5.1 8.3 7.0 7.8
30 min时产生气体体积/mL 1.5 0.7 <0.1 1.4
气体的主要成分 H2
30 min时镁条表面情况 大量固体附着(固体可溶于盐酸)
Mg(OH)2(s) Mg2+
(aq)＋2OH－(aq)
用湿润的红色石蕊试纸接触气体，若试纸变蓝，则有NH3产生
30 min时，实
验b产生的气体体积远大于实验c
课堂评价
1．某兴趣小组探究浓度对化学反应速率的影响。
(1) 室温下，甲同学取相同体积的H2O2和HI溶液混合，记录实验数据如下：
实验编号 1 2 3 4 5
c(H2O2)/(mol/L) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI)/(mol/L) 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
从混合到出现棕黄色时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
①该反应的化学方程式为_______________________。
②通过分析比较上表数据，得到的结论是________________________________ ______________________。
H2O2＋2HI===I2＋2H2O
其他条件相同时，增大H2O2或HI浓
度，化学反应速率增大
(2) 乙同学用KI替代HI进行上述实验，未观察到溶液变为棕黄色，推测原因是酸性对H2O2氧化性有影响，乙同学提出猜测并进行如下探究。
提出猜想：其他条件相同时，酸性越强，氧化剂的氧化性越强。
查阅资料：原电池中负极反应一定时，正极氧化剂的氧化性越强，则两极之间电压越高。
设计实验、验证猜想：利用如图装置进行下表实验1～4，记录数据。
序号 溶液a 电压表读数
1 10 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液、3滴稀硫酸 U1
2 10 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液、3滴浓硫酸 U2
3 10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液、3滴稀硫酸 U3
4 10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液、3滴浓硫酸 U4
①实验1和2中正极反应式为________________________________。
②由实验1和2可知，酸性越强，KMnO4的氧化性越强，作出该判断的依据是__________。
③测得U3＝U4，说明酸性对FeCl3的氧化性几乎无影响，解释原因：__________ ________________________。
实验结论：若氧化剂被还原时，有H＋参加反应，酸性越强，氧化剂的氧化性越强；若氧化剂被还原时，没有H＋参加反应，酸性对氧化剂的氧化性几乎没有影响。
迁移拓展：综合上述探究结果，丙同学进一步提出猜想，其他条件相同时，氧化剂浓度越大，其氧化性越强。
U2＞U1
Fe3+被还原
时，不需要H＋参与反应
(3) 结合乙同学的实验2，丙同学补充进行实验5，验证猜想成立，完成下表中的内容：
猜想成立的依据是__________。
序号 溶液a 电压表读数
5 ________________________________________ U5
10 mL 0.2 mol/L KMnO4溶液、3滴浓硫酸
U5＞U2
②由实验1和2得出结论：溶液酸性越强，KMnO4的氧化性越强，则实验现象为U2＞U1；③实验3和4中左侧电极不变，右侧电极中Fe3+得电子生成Fe2+：Fe3+＋e－=== Fe2+，在Fe3+被还原的过程中，H＋没有参与反应，故在该实验中，酸性强弱对Fe3+的氧化性没有影响。(3)实验5的实验目的是探究其他条件相同时，氧化剂的浓度越大，氧化剂的氧化性越强，根据变量控制法，则在实验2的基础上，实验5应增大(或减小)KMnO4溶液的浓度来探究氧化性强弱的变化，故右侧溶液应为10 mL 0.2 mol/L KMnO4溶液和3滴浓硫酸，实验结果为U5＞U2。
2．某小组设计如图所示的装置研究Cu与浓硝酸的反应，发现铜片完全溶解，反应放热，产生红棕色气体，得到绿色溶液A。该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B(忽略反应前后体积变化)。
(1) Cu与浓硝酸反应的离子方程式为______________________________________。
(2) 甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶液中溶解了NO2有关，于是向溶液B中通入NO2，然后再持续通入一段时间N2，观察到现象：_____________________ _______________________________，证实猜测合理。
通入NO2后，溶液呈绿
色；再通入一段N2后，溶液变蓝
甲同学为深入研究溶液A呈绿色的原因，查得如下资料并提出了新的假设：
资料ⅰ：NO2溶于水部分发生歧化反应：2NO2＋H2O HNO2＋HNO3。
资料ⅲ：HNO2是弱酸，加热或遇强酸发生分解：3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O。
假设一：溶液A中形成了[Cu(NO2)4]2-使溶液呈绿色。
为了验证假设一的合理性，甲同学进行了如下实验：
[实验一]
操作 现象
①向20.0 mL 0.5 mol/L Cu(NO3)2蓝色溶液中通入少量NO2气体 溶液呈绿色
②向20.0 mL水中通入与①中等量的NO2气体 溶液呈无色
(3) 操作②的目的是____________________________________________________ _______________。
(4) 乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸，使溶液中c(H＋)达约8 mol/L，观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色)，溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因：__________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
证明NO2溶于水时，溶液颜色未发生变化，排除该因素在
操作①中的干扰
加入浓硫酸后，c(H＋)增大，HNO2遇强酸分解生成NO，导致c(HNO2)
(5) 综合甲、乙两位同学的实验，假设一不成立。请说明理由：______________ _______________________________________________________________________________________________________________________________。
乙同学查得如下资料并提出来另一种假设：
资料ⅳ：浓硝酸中溶有NO2时呈黄色；向水或稀硝酸中通入少量NO2时呈无色。
假设二：溶液A中浓硝酸溶解了NO2所得黄色溶液与Cu2+的蓝色复合形成的绿色。
为验证假设二的合理性，乙同学进行了如下实验：
加酸且升温后，
能大量存在，故[Cu(NO2)4]2-不是导致溶液A呈绿色的主要原因
[实验二]
(6) 操作②中加入的试剂为_____________________，操作③进一步证明了假设二的合理性，写出该操作：____________。
溶液变回蓝色可能的原因是_________________________(用化学方程式表示)。
操作 现象
①配制与溶液A等pH的HNO3溶液，取20.0 mL，通入NO2气体 溶液呈黄色
②加入__▲__ 溶液变为绿色
③__▲__ 溶液立即变回蓝色
0.01 mol Cu(NO3)2
加水稀释
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
配套精练
练习1　化学综合实验(一)
(1) 装置B中试剂是______________。
(2) 写出装置C三颈烧瓶中发生反应的离子方程式：________________________ ________。
1．NaClO在生产生活中有广泛应用，“84”消毒液主要成分为NaClO。某小组设计如图所示的实验装置制备NaClO并探究其性质。
实验一：制备NaClO。
饱和食盐水
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－
＋H2O
实验二：探究外界因素对NaClO水解程度的影响(在本题设定温度范围内NaClO只发生水解反应，不考虑其他副反应)。
[提出猜想]
猜想1：其他条件相同，pH越大，NaClO水解程度越小；
猜想2：其他条件相同，NaClO浓度越小，NaClO水解程度越大；
猜想3：其他条件相同，适当升温，NaClO水解程度增大。
[设计实验]
实验方案如下(各溶液浓度均为0.10 mol/L，每支试管各滴加3滴相同浓度的紫色石蕊试剂)：
序号 温度/℃ V(NaClO溶液)/mL V(NaOH溶液)/mL V(NaHSO4溶液)/mL V(H2O)/mL 褪色时间/s
1 20 10.0 0 0 5.0 t1
2 20 5.0 0 0 10.0 t2
3 20 10.0 2.0 0 V1 t3
4 20 10.0 0 2.0 3.0 t4
5 30 10.0 0 0 5.0 t5
(3) 在实验中，补充数据V1＝_______。
(4) 实验1、3、4测得结果：t3>t1>t4，能证明猜想1成立，请用平衡移动原理解释实验结果：_______________________________________________________________ ____________________________________________________________。实验1、2不能验证猜想2，其原因是c(NaClO)浓度越小，c(HClO)越小。请你提出改进方案：_____________________________________________________。
(5) 实验结果；t53.0
ClO－＋H2O HClO＋OH－，实验4溶液的pH最小，促进平衡向右移动，c(HClO)增大，实验3溶液的pH最大，平衡左移，c(HClO)减小
测定不同浓度NaClO溶液中c(HClO)，计算NaClO水解程度
浓度不变时，升高温
度，褪色反应速率本身也增大
[试剂与仪器]一定浓度的NaClO溶液、0.100 0 mol/L 盐酸、蒸馏水、pH计等。
[设计实验]测定30 ℃下，NaClO水解平衡常数Kh，完成表中实验。
序号 实验内容 记录数据
6 取20.00 mL NaClO溶液，用0.100 0 mol/L盐酸滴定至终点，测NaClO溶液的浓度 消耗盐酸体积为V mL
7 测得30 ℃纯水的pH a
8 __▲__ b
(6) 分别在35 ℃、40 ℃下重复上述实验。
①实验8的实验内容是________________________________。
②数据处理：30 ℃，Kh＝___________________(用含a、b、V的代数式表示)。
③实验结论：Kh(40 ℃)>Kh(35 ℃)>Kh(30 ℃)，升高温度能促进NaClO水解。
测定30 ℃该浓度NaClO溶液的pH
2．固体的溶解过程常伴随热量变化。
Ⅰ．配制500 mL 0.5 mol/L盐酸。
(1) 需12 mol/L浓盐酸的体积为________mL(精确至小数点后一位)。
(2) 该过程不需用到的仪器有______(填字母)。
20.8
AC
(3) 下列操作会导致所配制溶液的浓度偏大的是_____(填字母)。
A．转移溶液时部分溶液洒出 B．转移溶液时未洗涤烧杯内壁
C．定容时俯视刻度线 D．加水超过刻度线，将多余液体吸出
Ⅱ．测定Ca(OH)2的溶解焓：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)＋2OH－(aq)　ΔsolH
已知：Ca(OH)2在不同温度下的溶解度如下表：
温度/℃ 10 20 30 40
溶解度/g 0.18 0.17 0.15 0.14
C
(4) 利用量热法测定
[初步实验]甲同学取一定质量Ca(OH)2固体完全溶解于一定体积的水中，利用量热计测算溶解前后体系的温度差，代入公式Q＝cρV总·Δt，再计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]。
[发现问题]①甲同学实验结果误差较大，乙同学结合Ca(OH)2在水中的溶解性，分析其原因是______________________________________。
[优化实验]②乙同学根据相关原理间接测算ΔsolH[Ca(OH)2]：先测算Ca(OH)2固体与过量稀盐酸反应：Ca(OH)2(s)＋2H＋(aq)===Ca2+(aq)＋2H2O(l)的焓变ΔH1＝a kJ/ mol；再测算反应：_____________________________(填离子方程式，需注明物质的聚集状态)的焓变ΔH2＝b kJ/mol。最后，计算得出ΔsolH[Ca(OH)2]为(a－2b) kJ/mol。
Ca(OH)2的溶解度小[或Ca(OH)2微溶于水]
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
(5) 为避免实验过程热量损失引起实验误差，该小组同学尝试其他实验方案。
实验思考：①根据Ca(OH)2饱和溶液中c(Ca2+)和c(OH－)的关系，推出Ksp[Ca(OH)2]
＝____________[用仅含c(OH－)的式子表示，忽略水的电离]。测定不同温度下Ca(OH)2饱和溶液的pH，再结合相应温度下水的离子积常数Kw，即可求算出不同温度下的Ksp[Ca(OH)2]。
[设计实验]方案1：将20 ℃的Ca(OH)2饱和溶液逐步升温至40 ℃，每隔5 ℃测量并记录溶液pH；
方案2：将40 ℃的Ca(OH)2饱和溶液逐步降温至20 ℃，每隔5 ℃测量并记录溶液pH。
②应选择_________(填“方案1”或“方案2”)进行实验；选择该方案的依据是_________________________ _____________________________________________。
[数据处理]如图所示的是小组成员绘制lnKsp[Ca(OH)2]
③根据公式，利用直线的斜率值，计算ΔsolH[Ca(OH)2]＝__________kJ/mol(保留3位有效数字)。
方案1
Ca(OH)2溶解度随温度升高
而降低，利用方案1可得到不同温度下的饱和溶液
－16.6
【解析】 (1) 由稀释定律，有V×10-3 L×12 mol/L＝0.5 L×0.5 mol/L，解得V≈ 20.8 mL。(2) 配制该稀盐酸时，需用的仪器有：胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒和500 mL容量瓶等，故不需要锥形瓶和分液漏斗，A、C符合题意。(3) 转移溶液时，部分溶液洒出导致溶质损失，配制溶液浓度偏小，A不符合题意；转移溶液时，未洗涤烧杯内壁，导致溶质损失，配制溶液浓度偏小，B不符合题意；定容时俯视刻度线，使得溶液体积偏小，配制溶液浓度偏大，C符合题意；加水超过刻度线，将多余液体吸出导致溶质损失，配制溶液浓度偏小，D不符合题意。(4) ①由表可知，Ca(OH)2在水中的溶解度太小，导致实验测定的数据不准确，使得实验结果出现较大误差；②若已知反应ⅰ．Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)＋2OH－(aq)　ΔsolH；
3．从含银废液中回收银是保护金属资源的有效途径。
(1) 实验室用70% H2SO4和Na2SO3制取干燥的SO2，选择净化与收集SO2所需装置，接口连接顺序为___________(填字母)。
(2) 兴趣小组探究从AgNO3溶液中回收银，利用如图所示的装置将SO2通入一定体积0.1 mol/L AgNO3溶液中。
已知：a．25 ℃时，Ksp(Ag2SO3)＝1.5×10-14，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10-5。
b．Ag2SO3、Ag2SO4均能溶于浓氨水，生成[Ag(NH3)2]＋。
b→a→e
ⅰ．实验现象：瓶内产生大量白色沉淀，瓶底沉淀略显灰色。
ⅱ．沉淀成分的分析
将瓶内混合物分离得到溶液和固体X。
①取固体X加入过量浓氨水中，固体大部分溶解，过滤，得到无色溶液和少量灰黑色固体：将灰黑色固体加入浓硝酸中，固体溶解，__________________(填实验现象)，说明沉淀中含有Ag。写出SO2与AgNO3溶液反应生成银单质的离子方程式：_____________________________________。
②另取固体X加入过量盐酸中，充分反应后静置，取上层清液于试管中，__________________________(填实验操作和现象)，说明沉淀中含有Ag2SO3。写出SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3的化学方程式：_____________________________ _________。
产生红棕色气体
滴加品红溶液，溶液褪色
SO2＋2AgNO3＋H2O===Ag2SO3↓
＋2HNO3
ⅲ．实验结论：SO2通入AgNO3溶液中同时发生复分解反应和氧化还原反应，Ag的回收率低。
④另取m1 g固体X进行定量分析，测得其中Ag的质量为m2 g，该条件下SO2与
AgNO3溶液发生复分解反应和氧化还原反应的平均反应速率之比为____________。
(3) 基于上述探究，兴趣小组重新设计了用SO2从AgNO3溶液中回收Ag的优化方案，避免了复分解反应的发生。该方案为____________________________________ _____________________________________________________________________________________________________。
<
取适量原溶液于试管中加入适量硫酸酸化，再向试管中通入SO2，过滤得到无色溶液和白色固体，将白色固体加入浓氨水，过滤得到的固体为Ag单质
【解析】 (1) 70%浓硫酸和Na2SO3发生复分解反应生成Na2SO4、SO2、H2O，浓硫酸具有吸水性，且与SO2不反应，则可以用浓硫酸干燥SO2；SO2的密度大于空气且能和碱石灰反应，则可以用向上排空气法收集SO2；为防止污染空气，用碱石灰处理尾气，故装置接口的合理连接顺序为b→a→e。(2) ①Ag和浓硝酸反应生成AgNO3、NO2和H2O，NO2是红棕色气体，则可以看到有红棕色气体生成；④发生氧化还原反应生成Ag的质量为m2 g，发生复分解反应生成Ag2SO3的质量为(m1－m2) g，则在该条件下，
4．硫及其化合物之间的转化具有重要意义。某学习小组将SO2通入0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液时观察到有白色沉淀，并对产生白色沉淀的原因进行探究。
Ⅰ．(1) 下列实验方案适用于在实验室制取SO2的有______(填字母)。
CD
(2) 配制：250 mL 0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液的过程中，用到的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有______________________(填名称)。
Ⅱ．探究白色沉淀产生的原因。
[提出假设]
250 mL容量瓶、烧杯
2H2O
2NO
[设计实验]
该小组成员设计了如图所示的实验装置进行探究。取25 mL 0.10 mol/L BaCl2溶液或25 mL 0.10 mol/L Ba(NO3)2溶液于A、B、C、D四个烧杯中，均放入pH传感器，然后通入SO2气体。冷却至室温后，测量溶液的pH变化。
烧杯序号 试剂及实验操作
A 煮沸后并冷却至室温的X溶液，加入食用油
B 未煮过的BaCl2溶液
C 煮沸后并冷却至室温的Ba(NO3)2溶液，加入食用油
D 未煮过的Ba(NO3)2溶液
(4) 向A烧杯与C烧杯中加入食用油的目的：____________。
(5) 试剂X应为_________。
[实验记录]
pH变化
溶液中是否产生沉淀 A烧杯无明显现象，B、C、D三个烧杯中均出现浑浊现象
隔绝氧气
BaCl2
[实验结论]
(6) A烧杯中没有观察到白色沉淀，但pH传感器显示溶液呈酸性，其原因是_____________________(用化学方程式表达)。
(7) 结合上述实验记录，可证明假设一正确，依据为________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
SO2＋H2O H2SO3
对比烧杯A、B的实验现象，
练习2　化学综合实验(二)
1．碳酸氢钠(NaHCO3)的用途广泛，某化学兴趣小组对其性质展开探究。Na2CO3/NaHCO3缓冲液是一种经常用于实验室和工业中的缓冲溶液。
(1) Na2CO3/NaHCO3缓冲液的pH______(填“＞”“＝”或“＜”)7。
(2) 组分测定：Na2CO3/NaHCO3缓冲液中各组分浓度的测定。
＞
①该过程中涉及操作正确的有______(填字母)。
②根据滴定结果，计算该缓冲液中c(NaHCO3)＝_________________mol/L。
BD
A．配制标准液
B．排气泡
C．取待测液
D．滴定
(3) 提出问题：小组成员推测NaHCO3能与CaCl2反应产生沉淀，并就此展开探究。
猜想与假设
假设1：NaHCO3能与CaCl2反应生成Ca(HCO3)2沉淀。
假设2：①____________________________________。
NaHCO3能与CaCl2反应生成CaCO3沉淀
实验验证：为验证假设，甲同学设计如下实验方案：分别取1 mL不同浓度NaHCO3溶液于试管中，向其中滴加1 mL CaCl2溶液。
实验 c(NaHCO3)/(mol/L) c(CaCl2)/(mol/L) 实验现象
1 0.1 0.1 溶液变浑浊
2 0.2 0.2 溶液出现白色胶状物质
3 0.5 0.5 有明显白色胶状物质生成
4 1.0 1.0 有白色胶状物质生成，并有气泡冒出
②用离子方程式解释实验4中的现象：____________________________________。
结果分析：甲同学认为反应物浓度较低时，假设1成立；反应物浓度较高时，假设2成立。
乙同学认为1～4组结果一致，但由于低浓度条件下生成气体量较少，不易观察。故分别在室温和60 ℃下重复部分实验，并使用CO2传感器分别检测反应2 min后实验生成的CO2量(空气中CO2量：591 ppm)。实验现象及数据如表所示。
实验 c(NaHCO3)/
(mol/L) c(CaCl2)/
(mol/L) 气泡生成情况 CO2量/ppm
室温 60 ℃ 室温 60 ℃
5 0.1 0.1 无 无 688 1 800
6 a a 有 有大量气泡 15 547 33 000
③a＝_______。
1.0
④升高温度，生成的CO2量明显增加的原因可能有_________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
继续探究：⑤为进一步探究NaHCO3与CaCl2反应产物，丙同学设计如下实验：
实验步骤 现象 结论
取实验1反应产物，向试管中_____________ 溶液逐渐变澄清 假设1不成立，假设2成立
(4) 根据缓冲溶液的特点，可使用一元弱酸(碱)及其对应的弱酸(碱)盐配制得到，试写出一种缓冲溶液组成：______________________(填化学式)。
通入过量CO2
CH3COOH/CH3COONa
Ca2+===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O的化学反应速率增大，且CO2的溶解度降低，从溶液体系逸出，促使反应平衡持续正向移动，使生成CO2的量增大；同时溶液中H2CO3的分解速率增大，也使生成CO2的量增加(或其他合理角度)
(3)①根据元素守恒可以推知，NaHCO3溶液与CaCl2溶液混合也可能生成CaCO3沉淀；②根据实验4可知，NaHCO3溶液能与CaCl2溶液反应，有白色胶状物质(即CaCO3)生成，并有气泡(即CO2)冒出；③结合表中现象(常温下有气泡产生)可知第6组中溶液的浓度与第4组实验相等，则a＝1.0 mol/L；④升高温度，弱酸根离子的水解反应程度增大，化学反应速率也增大，同时也能增大H2CO3的分解速率，以及CO2在水中溶解度降低等多种因素导致CO2的量增大；⑤由上述可知，实验1中的沉淀为CaCO3，则可以向溶液中通入过量的CO2与之反应生成Ca(HCO3)2。
2．兴趣小组在实验室探究Na2CO3饱和溶液可用于收集乙酸乙酯的原因。
Ⅰ．研究乙酸乙酯在碱性溶液中的水解程度。
查阅资料：常温下，乙酸乙酯在NaOH饱和溶液、Na2CO3饱和溶液中水解的平衡常数分别为K1＝3.14×109、K2＝7.03×105，说明在Na2CO3饱和溶液中乙酸乙酯理论上也可以完全水解。
(1) 乙酸乙酯能在NaOH溶液中水解的化学方程式为________________________
_______________________________。
CH3COOCH2CH3＋NaOH
Ⅱ．探究影响乙酸乙酯水解速率的因素。
(2) 兴趣小组探究c(OH－)及温度对乙酸乙酯的水解速率的影响。
①配制100 mL 0.400 mol/L NaOH溶液。该过程中用到的仪器有_____(填字母)。
ACD
②取①中的NaOH溶液，按下表配制系列溶液。在水浴加热和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH随时间t变化的曲线如图1所示。
序号 V(NaOH)/mL V(H2O)/mL V(乙酸乙酯)/mL 温度/℃
ⅰ 35.0 5.0 10.0 25
ⅱ 10.0 x 10.0 25
ⅲ 10.0 30.0 y 60
图1
则x＝________，y＝________。
根据实验数据，至少可获得3点实验结论。
结论1：增大c(OH－)，乙酸乙酯水解速率________(填“增大”或“减小”)。
30.0
10.0
增大
结论2：当c(OH－)低于一定数值时，乙酸乙酯水解速率较小。
结论3：水解速率与温度有关，水解速率随温度升高而增大。
(a) 根据结论3，忽略温度对水电离的影响，在图1中画出实验ⅲ中pH变化曲线。
答案：
(b) 已知25 ℃时，Na2CO3饱和溶液中c(OH－)约为0.03 mol/L，依据上述结论，甲同学认为乙酸乙酯在Na2CO3饱和溶液中水解速率较小的原因为________________ ______________________。
25 ℃时，Na2CO3
饱和溶液中c(OH－)过小
(3) 兴趣小组继续探究乙酸乙酯在水中的溶解度对其水解速率的影响。
提出假设：乙同学提出乙酸乙酯在水中溶解度较小，也可能使得水解速率较慢。验证假设：已知有关物质的极性值(极性值越大，物质极性越大)如下表：
以(2)中“实验ⅰ”为对照组，限选以上试剂，设计实验方案验证乙同学的假设，并给出判断依据：____________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________。
物质 乙醇 乙酸乙酯 水 0.40 mol/L NaOH溶液
极性值 4.3 4.4 10.2 ＞10.2
取10.0 mL乙酸乙酯、35.0 mL 0.400 mol/L NaOH溶液、5.0 mL乙醇配成50.0 mL混合溶液，在25 ℃水浴加热和搅拌条件下，测定体系pH随温度变化，在相同时间内，与实验ⅰ相比，pH下降幅度更大
实验小结：乙同学假设成立。
结论应用：室温下，向密闭容器中加入10.0 mL Na2CO3饱和溶液和5.0 mL乙酸乙酯，振荡静置。测得油层高度随时间t变化曲线如图2所示，t1时间点之后油层高度变化加快的原因为________________________________________________________ ____________________________。
图2
乙酸乙酯水解过程中生成乙醇，增加乙酸乙酯在Na2CO3饱和溶
液中的溶解度，水解速率增大
【解析】 (2)①配制100 mL 0.400 mol/L NaOH溶液，需要的实验仪器有100 mL容量瓶、胶头滴管和烧杯等。②实验ⅰ、ⅱ的乙酸乙酯量和温度相同，则V(NaOH)不同，要使乙酸乙酯的浓度相同，两个实验中溶液总体积应该相同，则x＝(35.0＋5.0＋10.0)－(10.0＋10.0)＝30.0；实验ⅱ、ⅲ的温度不同，则混合溶液的体积相同，V(NaOH)、V(H2O)和V(乙酸乙酯)都应该都相同，则y＝10.0；实验ⅰ中溶液碱性较强，实验ⅱ中溶液碱性较弱，根据图1知，在相同时间内，实验ⅰ中pH变化较大，可以得出结论1。(a)实验ⅱ、ⅲ开始时，溶液的pH相等，根据结论3，忽略温度对水电离的影响，升高温度，促进水解，相同时间内pH变化较大，则实验ⅲ中pH变化曲线如答案所示。(3)要验证乙酸乙酯的溶解度对乙酸乙酯水解速率的影响，应该选取极性值较小的乙醇，增加乙酸乙酯的溶解度，其他各溶液的体积和温度与实验ⅰ的试剂都相同。
3．Na2SO3溶液可将含铬(Ⅵ)废水还原为Cr3+(绿色)，某化学兴趣小组探究该反应与溶液的酸、碱性的关系。
(1) 配制实验试剂。
试剂a：pH＝2(用稀硫酸调节)0.050 mol/L K2Cr2O7溶液(橙色)
试剂b：pH＝8(用KOH溶液调节)_________mol/L K2CrO4溶液(黄色，保留2位有效数字)
试剂c：pH≈9 Na2SO3饱和溶液
0.100
(2) 配制上述溶液需要用到图甲中的仪器有______(填字母)。
甲
乙
(3) Na2SO3溶液易被溶解氧氧化：2Na2SO3(aq)＋O2(aq)===2Na2SO4(aq)，实验测得10 min时，Na2SO3在溶液中耗氧率与pH的关系如图乙所示，计算在pH＝9时，10 min内Na2SO3的平均反应速率为__________mol/(L·min)。
AD
3×10-5
(4) 设计方案并完成实验。
①设计实验5的目的是______________________。
②由实验1和2可得出结论：在酸性条件下，发生反应：___________________ _________________________(用离子方程式表示)。
在碱性条件下，Na2SO3与铬(Ⅵ)盐溶液不发生反应。
③若向实验3反应后的溶液中逐滴滴加过量3 mol/L 稀硫酸，溶液颜色变化为______________________________________。
(5) 探究溶液酸性增强对Na2SO3还原性及K2CrO4氧化性的影响。
实验6：向4 mL试剂b中滴加5滴H2SO4，与4 mL试剂c组成双液原电池
实验7：向4 mL试剂c中滴加5滴H2SO4，与4 mL试剂b组成双液原电池
排除稀释造成的影响
溶液由黄色转变为橙色，再转变为绿色
用碳棒作电极，连接电压传感器测得实验6、7的电压变化如图丙所示。已知：氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱，都能使电压增大。
丙
①由图可知，实验结论为__________
②有同学提出质疑：溶液酸性增强，溶液中的溶解氧会对实验结论造成影响。设计实验方案，并给出“质疑不成立”的判断依据：__________________________ ____________________________________________________________________________。
溶液酸性
____________________________________________________。
增强，铬(Ⅵ)盐的氧化性增强，Na2SO3的还原性几乎不变
向4 mL pH＝8(用 KOH调节)
0.10 mol/L K2SO4溶液中滴加5滴稀硫酸和4 mL试剂c组成原电池，测得电压几乎不
变
已知：①COCl2(俗称光气)有毒，遇水发生反应：COCl2＋H2O===CO2＋2HCl。
(1) 装置A中的试剂为__________；无水CaCl2的作用为_____________________ ________________。反应结束后要继续通入一段时间氮气，主要目的为__________ ____________________________________。
(2) 装置E用来收集产物。实验过程中若D处出现堵塞，可观察到的现象为________________________；可通过_________________(填操作)使实验继续进行。
(3) 装置G中发生反应的离子方程式为__________________________________。
(4) 测定产品中CrCl3质量分数的实验步骤如下：
浓硫酸
防止装置G中水蒸气进
入装置E及装置C
将COCl2
排入装置G中并被充分吸收，回收尾气
装置B中导管内液面上升
对D处稍微加热
①产品中CrCl3质量分数表达式为____________。
②下列操作将导致产品中CrCl3质量分数测定值偏小的是______(填字母)。
A．步骤Ⅰ中未继续加热一段时间
B．步骤Ⅲ中所用(NH4)2Fe(SO4)2溶液已变质
C．步骤Ⅱ中未加浓磷酸
D．步骤Ⅲ中读数时，滴定前俯视，滴定后平视
AC
【解析】 (1) 该实验需要在无水环境下进行，通入的N2中可能含有H2O(g)，浓硫酸具有吸水性，可用于干燥气体；CrCl3易潮解，装置G中的试剂是NaOH溶液，可能会挥发出H2O(g)进入装置，则无水CaCl2作干燥剂，能阻止装置G中的H2O(g)进入装置E和装置C，避免产品接触H2O(g)而潮解；COCl2有毒，反应结束后，装置中还残留COCl2，继续通入N2可将其赶入装置G被NaOH溶液吸收，防止污染空气。(2)若装置D处堵塞，气体无法顺利通过，会在装置C处积聚，导致装置C内的压强增大，装置B与装置C通过导管相连，装置C的压强增大后，会将装置B中液体压入导管，使装置B中导管内液面上升；CrCl3易升华，可以对装置D处稍加热，可使CrCl3升华，从而疏通堵塞。
若步骤Ⅲ中所用(NH4)2Fe(SO4)2溶液已变质，c(Fe2+)降小，则滴定时消耗标准溶液体积V偏大，导致测定值偏大，B错误；若步骤Ⅱ中未加浓磷酸，会使指示剂提前变色，则滴定时消耗标准溶液体积V偏小，导致测定值偏小，C正确；步骤Ⅲ中读数时，滴定前俯视，滴定后平视，读取的标准溶液体积V偏大，导致测定值偏大，D错误。

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