2022届高三化学一轮复习化学实验细练32物质性质设计方案的探究含解析

物质性质设计方案的探究

非选择题(共13题)

1.探究NaSO固体的热分解产物。

23

A

资料:①4NaSO-NaS+3NaSO②NaS能与S反应生成NaS,NaS与酸反应生成S和HS。③BaS

2322422x2«2

易溶于水。

隔绝空气条件下，加热无水NaSO固体得到黄色固体A,过程中未检测到气体生成。黄色固体

23

A加水得到浊液，放置得无色溶液B。

(1)检验分解产物NaS：取少量溶液B,向其中滴加CuSO溶液，产生黑色沉淀，证实有S人

2I

反应的离子方程式是O

(2)检验分解产物NaSO：取少量溶液B,滴加BaCl溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀增

242

多(经检验该沉淀含S),同时产生有臭鸡蛋气味的气体(HS),由于沉淀增多对检验造成干扰,

2

另取少量溶液B,加入足量盐酸，离心沉降(固液分离)后，(填操作和现象)，可证实分解

产物中含有SO

4

⑶探究⑵中S的来源。

来源1：固体A中有未分解的Na.SOt，在酸性条件下与Na2s反应生成S,

来源2：溶液B中有NaS,加酸反应生成S。

2x

针对来源1进行如图实验：

①实验可证实来源1不成立。实验证据是——。

②不能用盐酸代替硫酸的原因是O

③写出来源2产生S的反应的离子方程式：—。

(4)实验证明NaSO固体热分解有NaS,NaSO和S产生。运用氧化还原反应规律分析产物中S

23224

产生的合理性：—。

2.硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(NaSO-5HO)

22320

I.［查阅资料］

-1-

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(1)NaS0•5110是无色透明晶体，易溶于水。其稀溶液与BaCl溶液混合无沉淀生成。

22322

(2)向NaC0和NaS混合液中通入SO可制得NaS0,所得产品中常含有少量NaSO和NaSO。

23222232324

(3)NaSO易被氧化；BaSO难溶于水，可溶于稀HC1。

233

IL［制备产品］

实验装置如图所示(省略夹持装置)

实验步骤：

(1)检查装置气密性，按图示加入试剂。仪器a的名称是一；E中的试剂是—(选填下列

字母编号)«

A.稀HSOB.NaOH溶液C.饱和NaHSO溶液

2-I3

(2)先向C中烧瓶加入NaS和NaCO混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓HS0。

22324

(3)待NaS和NaC0完全消耗后，结束反应。过滤C中混合液，滤液经(填写操作名称)、

223

结晶、过滤、洗涤、干燥、得到产品。

III.［探究与反思］

(1)为验证产品中含有NaSO和NaSO,该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。(所

2321

需试剂从稀HNO,、稀(SOj稀HC1、蒸储水中选择)

取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl溶液，有白色沉淀生成，，若沉淀未完全溶解,

2

并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有NaSO和NaSO。

2324

(2)为减少装置C中生成的NaSO的量，在不改变原有装置的基础上对原有实验步骤(2)进

2I

行了改进，改进后的操作是。

(3)NaSO・5H0的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过方法提纯。

2232-------------

3.已知FeCl溶液与KI溶液的反应为可逆反应，某小组同学对该反应进行实验探究。

3

(1)甲同学首先进行了实验1

实验1实验步骤实验现象

-2-

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i.取2mLimiKI溶液，滴加0.1mol«L-iFeCl溶液

3i.溶液呈棕黄色.

3滴(1滴约为0.05mL,下同)

ii.向其中滴加2滴0.1molKSCN溶液.ii.溶液不显红色.

①写出FeCl,溶液与KI溶液反应的离子方程式o

②加入KSCN溶液的目的是o

③甲同学认为溶液不显红色的原因是反应体系中c(Fes)太低，故改进实验方案，进行了实验

20

实验步骤实验现象

i.取2mL0.1mol«L1KI溶液，滴加0.1moPL-iFeCl

3i.溶液呈棕黄色。

溶液3滴。

实验2

ii.向其中滴加2滴0.1molITKSCN溶液。ii.溶液显红色。

iii.液体分层，上层红色消失，

iii.继续加入2mLCC1；,充分振荡、静置。

变为棕黄色，下层呈紫红色。

本实验改用0.1mol-L.KI溶液的目的是。

用化学平衡原理解释实验2中加入CC1后上层溶液红色消失的原因：。

4

(2)甲同学认为“用CC1萃取后上层溶液仍为棕黄色”的原因是I未被充分萃取，但乙同学查

42

阅资料得到信息：I、I-在水中均呈棕黄色，两者有如下关系：I+IVI-。于是提出假设：萃

2323

取后的溶液呈棕黄色的主要原因是存在1-。

3

①为验证假设，乙同学设计并完成了实验3。

实验步骤实验现象

i.取1mL实验2中棕黄色的上层清液，再加入2mLCC1,i.液体分层，上层呈黄色，下

4

实验3振荡、静置。层呈紫红色。

ii.液体分层，上层为无色，下

ii.m1mL饱和碘水，加入2mLCC1,振荡静置。

4

层呈紫红色。

-3-

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实验3的结论是。

②甲同学依据乙同学的实验设计思路，选用实验2中的试剂，运用控制变量的方法设计了更

加严谨的实验，证明了平衡的存在。请你补充完整他设计的实验步骤：将实验2中

23

下层紫红色溶液平均分成两份，分装于两支试管中，向试管1中加入1mL水，振荡、静置;

向试管2中—，振荡、静置，对比观察现象。

4.某小组以亚硝酸钠(NaNO?溶液为研究对象，探究N。。的性质。

试剂

实验编号及现象

滴管试管

1mol•L-iNaNO

1%酚酥溶液2实验I：溶液变为浅红色，微热后红色加深

溶液

1mol•L-i0.1mol•L-i实验口：开始无明显变化，向溶液中滴加

NaNO溶液KMnO溶液稀硫酸后紫色褪去

24

1mol•L-iFeSO

KSCN溶液4实验III：无明显变化

2mL溶液(pH=3)

1mol•L-i1mol•L-iFeSO实验IV：溶液先变黄，后迅速变为棕色，

4

NaNO溶液溶液(pH=3)滴加KSCN溶液变红

2

资料：［Fe(NO)以在溶液中呈棕色。

(1)结合化学用语解释实验I“微热后红色加深”的原因

(2)实验II证明NO具有性，从原子结构角度分析原因

2

(3)探究实验IV中的棕色溶液

①为确定棕色物质是NO与Fez”而非Fes-发生络合反应的产物，设计如下实验，请补齐实验

方案。

实验溶液a编号及现象

-4-

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="一=:考1mol-LiFeSO溶液

W4

i.溶液由—色迅速变为—色

(pH=3)

V,।写之a

A—ii.无明显变化

②加热实验IV中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，溶液中有红

褐色沉淀生成。解释上述现象产生的原因—

(4)络合反应导致反应物浓度下降，干扰实验IV中氧化还原反应发生及产物检验。小组同

学设计实验V：将K闭合后电流表指针发生偏转，向左侧滴加醋酸后偏转幅度增大。

①盐桥的作用是_____________________________

②电池总反应式为

实验结论：NO在一定条件下体现氧化性或还原性，氧还性强弱与溶液酸碱性等因素有关。

2

龄桥

5.实验小组探究KI与Cu(NQ)2的反应，进行实验一:

注：本实验忽略CU2■在此条件下的水解。

(1)取棕黄色清液，加入少量______溶液(试剂a),清液变为______色，说明生成了I。

2

(2)探究生成I的原因。

2

①甲同学进行如下实验：向2mLlmol-L.KI溶液中加入1mL溶液(硝酸酸化，pH=l.5),

-5-

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再加入少量试剂a,观察到与（1）相同的现象。甲同学由此得出结论：实验一中生成I的原

2

因是酸性条件下，N。氧化了1-。

3

②乙同学认为仅由甲的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除—

氧化I-的可能性。

③若要确证实验一中是NO；氧化了1-，应在实验一的基础上进行检验的实验。

（3）探究棕黑色沉淀的组成。

①查阅资料得知：Cui为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设：

a.Cui吸附Ib.吸附I。为证明上述假设是否成立，取棕黑色沉淀进行实验二:

22

现象i：现象ih

滴加XmLImol,L*1

r=时，I时.

溶液

NKh沉淀变为白色.沉淀消失.

振箱.龄五范液无色溶液仍为无色

实验二

现象iii

湎加1mLCCU

粽黑色沉淀

根荡.静置

己知：Cui难溶于CC1；I+2S。2一=21-+SCh-（无色）；Cu*+S02==Cu（S0）3-（无色）。由

42234623232

实验二得出结论：棕黑色沉淀是Cui吸附I形成的。

2

②现象iii为»

③用化学平衡移动原理解释产生现象ii的原因：。

6.铝是一种应用广泛的金属。某兴趣小组对金属铝展开了系列研究。

I.研究铝的化学性质

（1）铝在常温下会与氧气反应，表面形成一层致密的氧化膜，化学方程式为。实验前,

需要对铝的表面先进行（填操作）处理。兴趣小组同学将铝处理好后剪成若干大小相

同的小片，用于后续实验。

（2）铝和酸、碱、盐溶液的反应

实验操作现象结论

铝能与盐酸发生反

—■将铝片放入稀盐酸中试管变烫

应，反应放热

二将铝片放入氢氧化钠溶液中铝表面有气泡产生试管铝能与氢氧化钠溶液

-6-

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变烫反应，反应放热

铝表面有红色物质产生，

三将铝放入硫酸铜溶液中金属活动性：铝_铜

溶液逐渐变成无色

实验一的现象为_____o

实验二查阅资料：铝和氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠（NaAlO）和氢气，反应的化学方程式

2

为—。实验三表明，铝的金属活动性—（填“大于“或”小于“）铜•

（3）小组同学将实验一中的稀盐酸换成等质量、氢离子浓度相同的稀硫酸，相同时间内发现

铝片表面产生的气泡较少，反应较慢。对比上述两组实验产生猜想。猜想①：稀盐酸中的氯

离子对反应可能有促进作用。猜想②：」为验证猜想①是否合理，应在铝和稀硫酸中加

入—（填字母），观察现象。

A.NaSOB.NaCOC.NaCl

2423

IL测定某铝样品中金属铝的质量分数

（资料1）氢氧化铝能与氢氧化钠溶液反应，但不与氨水反应。

（资料2）A1C1+3NaOH=Al（OH）I+3NaCl；A1C1+3NH«HO=A1（OH）I+3NHC1,

3333234

（4）小组同学称取4.62g某金属铝样品（样品中杂质仅为氧化铝），置于图一烧瓶中，加入

足量稀盐酸至完全反应。将反应后的液体分成溶液1和溶液2两等份，设计两种实验方案（如

图三），通过沉淀质量测定样品中金属铝的质量分数。

方案1：溶液1T寸里NaOH溶强际沅菽

方案2；1溶液2|过量氨水5.98g沉淀

图二图二

①选择正确的一种实验方案，计算样品中金属铝的质量分数（请写出计算过程）。____。

②小组同学组合图一和图二装置测氢气体积，烧瓶中反应停止即读出量筒内水的体积，计算

后发现金属铝的质量分数偏大，可能的原因是。

7.为探究HO、SO、Br氧化性强弱，某小组同学设计如下实验（夹持及尾气处理装置已略去,

2222

气密性已检验）。

-7-

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实验操作实验现象

i.打开A中分液漏斗活塞，滴

A中有气泡产生，B中红棕色滨水褪色，C中有白色沉淀

加浓硫酸

ii.取C中沉淀加入盐酸C中白色沉淀不溶解

iii.打开B中分液漏斗活塞，逐开始时颜色无明显变化；继续滴加HQ溶液，一段时间后，

滴滴加H0混合液逐渐变成红棕色

22

(1)A中发生反应的化学方程式是—。

(2)甲同学通过C中产生白色沉淀，得出结论，氧化性：H0>S0o

222

①乙同学认为不能得出此结论，认为在滴加浓硫酸之前应增加一步操作，该操作是一。

②丙同学认为还应该在B和C之间增加洗气瓶D,1)中盛放的试剂是__o

③将乙和丙同学改进后的方案进行实验，C中产生白色沉淀，得出结论：氧化性HO>SO。

222

(3)iii中滴入少量HO没有明显变化。提出假设：

22

观点1：H0,的量少不能氧化Br-

观点2：B中有未反应的HSO

23

为验证观点2,应进行的实验操作及现象是。

(4)通过上述全部实验，得出结论：HO、SO、Br氧化性由强到弱的顺序是。

2222

8.不用火不用电，只需拆开发热包倒入凉水，就能享用美食的自热食品，受到消费者的追捧。

［查阅资料］

I.发热包中物质的主要成分是生石灰、碳酸钠、铝粉。

II.铝和强碱溶液反应生成氢气。

探究一：发热包的发热原理

(1)小明买了一盒自热米饭，取出发热包加入凉水，发生剧烈反应，迅速放出大量的热，写出

-8-

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产生该现象的主要化学反应方程式;同时发热包内固体物质变硬、结块,

依据观察到的实验现象，小明猜想发热包内的物质可能发生多个化学反应，写出其中一个反

应的化学方程式.

(2)发热包上的安全警示图标有“禁止明火”，其原因可能是使用过程中

(3)小明向使用后的发热包中加入稀盐酸，并对产生的气体展开进一步探究。

探究二：确定气体的成分

氧化铜粉末

气体

湾清

浓-

灰

石

硫

眉

三

水

酸

-

甲乙丙

［猜想与假设］小明认为该气体可能是：

a.II；b.；c.CO和H的混合气体。

2---------------------------------------22

［实验设计］小明同学设计下图实验装置，对气体成分进行探究。

［实验验证］甲装置中的实验现象是。丁装置中黑色的粉末逐渐变为红

色，试管口有水珠产生，证明猜想C正确。若甲、乙装置交换位置，_(填“能”或不

能”)确定气体中含有CO，理由是______________________。

2

［总结与反思］通过以上探究，小明做出如下反思：

a.发热包应密封防潮保存

b.能与水混合放出热量的物质均可做发热包的发热材料

c.使用后的发热包应包好按照垃圾分类投放

你认为其中正确的是。

9.有学生将铜与稀硝酸反应实验及NO、NO性质实验进行改进、整合，装置如图(洗耳球：一

2

种橡胶为材质的工具仪器)。

-9-

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实验步骤如下：

（一）组装仪器：按照如图装置连接好仪器，关闭所有止水夹；

（二）加入药品：在装置A中的烧杯中加入30%的氢氧化钠溶液，连接好铜丝，在装置C的U形

管中加入4.0mol/L的硝酸，排除U形管左端管内空气；

（三）发生反应：将铜丝向下移动，在硝酸与铜丝接触时可以看到螺旋状铜丝与稀硝酸反应产

生气泡，此时打开止水夹①，U形管左端有无色气体产生，硝酸左边液面下降与铜丝脱离接触,

反应停止；进行适当的操作，使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中，气体变为红棕

色；

（四）尾气处理：气体进入烧杯中与氢氧化钠溶液反应；

（五）实验再重复进行。

回答下列问题：

（1）实验中要保证装置气密性良好，检验其气密性操作应该在_—。

a.步骤（一）（二）之间b.步骤（二）（三）之间

（2）装置A的烧杯中玻璃仪器的名称是

（3）加入稀硝酸，排除U形管左端管内空气的操作是。

（4）步骤（三）中”进行适当的操作”是打开止水夹—（填写序号），并用洗耳球在U形管右端

导管口挤压空气进入。

（5）在尾气处理阶段，使B中广口瓶内气体进入烧杯中的操作是一。尾气中主要含有N0?和

空气，与NaOH溶液反应只生成一种盐，则离子方程式为一。

（6）某同学发现，本实验结束后硝酸还有很多剩余，请你改进实验，使能达到预期实验目的，

反应结束后硝酸的剩余量尽可能较少，你的改进是。

10.某校化学社团对铜与浓硫酸的反应进行相关研究。回答下列问题：

（1）研究铜和浓硫酸反应的产物，实验装置如图。

-10-

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①铜与浓硫酸反应的化学方程式为。

②试管C中的现象为；D中反应的离子方程式为。

③铜与浓硫酸反应后试管中的溶液并未呈现蓝色而是几乎无色，若要溶液呈现蓝色，需将溶

液稀释，稀释该溶液的操作方法是，并不断用玻璃棒搅拌。

④与氯气通入试管A、B、C中的实验作对比，除气体颜色不同外，实验现象仍然相同的是

___________(填标号)。

(2)研究铜与浓硫酸反应时硫酸的最低浓度。甲组同学设计了方案一(实验装置如图1所示)，

乙组同学设计了方案二(实验装置如图2所示)。

已知：C"能与[Fe(CN)卜璃子结合生成红棕色沉淀，可用于检验溶液中微量的Cu»。

6

①甲组同学的方案是：在图1圆底烧瓶中放入少量Cu片和VmLK[Fe(CN)]溶液，通过仪器

•16

M缓慢、逐滴地加入cmol•LT浓硫酸(记录滴加前后的读数，以确定所滴加浓硫酸的体积)，

至刚好出现红棕色沉淀时停止滴加浓硫酸，根据滴加浓硫酸的体积(设为bmL)及K[Fe(CN)]

46

cb

溶液的体积，即可计算反应所需硫酸的最低浓度为-J.仪器M的名称是___________；

V+b

cmol•L-r浓硫酸的质量分数为98%,密度为1.84g•cm3,则c=—；有同学对甲组

同学的方案提出质疑，由于对K[Fe(CN)]的性质缺乏了解，如受热时该物质是否发生分解？

46

若是，则该方案就存在问题。请对甲组同学的方案再提出一条合理质疑o

②乙组同学在图2的圆底烧瓶中放入足量铜粉和30mL98%的浓硫酸，待反应结束，撒去酒精

灯。打开a通入足量的空气，以确保生成的S0气体全部进入烧杯中完全吸收。将烧杯取下，

2

向其中加入足量盐酸酸化的双氧水，再加入足量的BaCl溶液，过滤、洗涤、干燥后称量沉淀

2

-11-

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的质量为23.3g,计算可得出该实验条件下能与铜反应的硫酸浓度c（HF。.）〉-----------（忽

略反应中溶液的体积变化，保留1位小数）。

11.为探究实验室制乙烯及乙烯和澳水的加成反应。甲同学设计了如图所示的实验装置，并

进行了实验。当温度升至170℃左右时，有大量气体产生，产生的气体通入溪水中，滨水的颜

色迅速褪去。甲同学认为达到了实验目的。

乙同学仔细考察了甲同学的整个实验过程，发现当温度升到100℃左右时，无色液体开始变

色，到160℃左右时，混合液全呈黑色，在170C超过后生成气体速度明显加快，生成的气体

有刺激性气味。由此他推出，产生的气体中应有杂质，可能影响乙烯的检出，必须除去。据

此回答下列问题：

（1）写出甲同学实验中两个反应的化学方程式：—

（2）乙同学观察到的黑色物质是，刺激性气体是。乙同学认为刺

激性气体的存在就不能认为滨水褪色是乙烯的加成反应造成的。原因是（用化学方程表示）：

（3）丙同学根据甲乙同学的分析，认为还可能有CO、CO两种气体产生。为证明CO存在，他设

2

计了如下过程（该过程可把实验中产生的有机产物除净）:发现最后气体经点燃是蓝色火焰，

确认有一氧化碳。

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①设计装置a的作用是—

②浓浸水的作用是，稀浸水的作用是»

12.实验室用如图装置(夹持装置略)制备高效水处理剂高铁酸钾(KFeO)并探究其性质。

24

已知KFeO具有下列性质：①可溶于水，微溶于浓KOH溶液；②在〜5℃、强碱性溶液中

24

比较稳定，在Fe(OH)或Fes+催化下发生分解；③在弱碱性至酸性条件下，能与水反应生成0

32

和Fe(OH)(或Fe3+)。

3

(1)装置A用于制取氯气，其中使用恒压漏斗的原因是__。

⑵为防止装置C中K,eO,分解，可以采取的措施是和

(3)装置C中生成KFeO反应的离子方程式为——。

24

(4)用一定量的KFeO处理饮用水，测得产生0的体积随时间的变化曲线如图所示。ts〜ts

24212

(5)验证酸性条件下氧化性FeO『＞CL的实验方案为：取少量％FeQ固体于试管中，一。(实

验中须使用的的试剂和用品有：浓盐酸，NaOH溶液、淀粉KI试纸、棉花)

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(6)根据KFeO的制备实验得出:氧化性Cl>Fe的-,而第⑸小题实验表明,C1和FeO,的氧

242424

化性强弱关系相反，原因是——。

13.某实验小组用下图装置制备家用消毒液，并探究其性质。

反应停止后，取洗气瓶中无色溶液5mL分别进行了如下实验:

操作现象

a.测溶液pH,并向其中滴加2滴酚献pH=13,溶液变红，5min后褪色

b.向其中逐滴加入盐酸溶液逐渐变成黄绿色

(1)写出利用上述装置制备消毒液涉及反应的化学方程式—

(2)查阅资料：酚醐的变色范围为8.2〜10,且酚酚在强碱性溶液中红色会褪去

为探究操作a中溶液褪色的原因，又补充了如下实验：

操作现象

取—_NaOH溶液，向其中滴加2滴酚酷溶液变红，30min后褪色

-14-

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获得结论：此实验小组制备的消毒液具有性。

（3）该小组由操作b获得结论：随着溶液酸性的增强，此消毒液的稳定性下降。

①操作b中溶液变成黄绿色的原因：（用离子方程式表示）。

②有同学认为由操作b获得上述结论并不严谨，需要进一步确认此结论的实验方案是

（4）有效氯的含量是检测含氯消毒剂消毒效果的重要指标。具体用“单位质量的含氯消毒

液在酸性条件下所能释放出氯气的质量”进行表征，一般家用消毒液有效氯含量在5%以上。

小组同学进行如下实验测定有效氯：取此消毒液5g,加入20mL0.5mol•L-.KI溶液，10mL

2mol-L।的硫酸溶液；加几滴淀粉溶液后，用0.1mol•L।NaS0溶液滴定生成的I,达滴

2232

定终点时消耗NaSO20mL。（已知：2so%+I="=="S02+21）«注：相对原子质量C135.5,

22323246

Na23,S32,016,I127,K39

①达到滴定终点时的实验现象是。

②此消毒液有效氯含量为%（保留一位有效数字）。获得结论：此实验制得的消毒液

（填“符合”或“不符合”）家用要求。

参考答案

1.S2+Cu2，=CuSl滴加BaCl溶液，产生白色沉淀，向溶液2中加入KMnO溶液，溶液

24

没有褪色盐酸中C1元素为-1价，是C1元素的最低价，具有还原性，会与KMnO溶液发生

4

氧化还原反应，使KMnO溶液应该褪色，干扰实验现象和实验结论：S"2H+=HSt+（x-l）SI

4x2

A

根据反应4NaSO-NaS+3NaSO可知，NaSO发生歧化反应，其中的S元素化合价即可升高也

2322423

可降低，能从+4价降为-2价，也应该可以降到0价生成硫单质

【详解】

（DNaS和CuSO溶液反应生成硫化铜和硫酸钠，反应的离子方程式是S2-+Cu2-CuSI；

2I

⑵根据题干资料：NaS能与S反应生成NaS,NaS与酸反应生成S和HS,取少量溶液B,

22x2x2

滴加BaCl溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀增多（经检验该沉淀含S）,同时产生有臭鸡

2

蛋气味的气体（HS）,说明B溶液中含有NaS,NaS与酸反应生成S和HS,由于沉淀增多对

22x2x2

检验造成干扰，另取少量溶液B,加入足量盐酸，离心沉降（固液分离）后，滴加BaCl溶液，

2

产生白色沉淀，可证实分解产物中含有S02-；

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（3）①实验可证实来源1不成立。根据分析，溶