高中化学人教版高考大单元六　第十五章　第75讲　以反应原理、物质性质探究为主的综合实验

化学

大一轮复习第十五章第75讲以反应原理、物质性质探究为主的综合实验复习目标1.能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素，学会运用变量控制的方法研究化学反应。2.能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题，根据假设提出多种探究方案，评价和优化方案，能用数据、图表、符号等处理实验信息。类型一物质性质的探究类型二原理探究课时精练内容索引类型一物质性质的探究物质性质探究类实验的类型(1)根据物质性质设计实验方案(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案1.(2024·湖北，18)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提升关键能力

bc

不能吸收产生的H+，维持pH，促进反应正向进行

2[Co(CO3)3]3-+6H2O+4CO2↑2H2O2

2H2O+O2↑

(4)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

、

。

实验Ⅳ：CO2O2

2.为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。回答下列问题：(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L-1FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、

(从下列图中选择，写出名称)。

烧杯、量筒、托盘天平(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择

作为电解质。

阳离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)阴离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.074.61Na+5.197.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.628.27KCl

(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入

电极溶液中。

(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=

。石墨0.09mol·L-1

(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为

，铁电极的电极反应式为

。因此，验证了Fe2+氧化性小于

，还原性小于

。

Fe3++e-===Fe2+Fe-2e-===Fe2+

Fe3+Fe(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_____________________________________________________

。

取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现红色，说明活化反应完成铁电极表面发生活化反应：Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4，活化反应完成后，溶液中不含Fe3+。返回类型二原理探究化学反应原理探究实验的类型(1)对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验，并测定其含量。(2)对某一原理或规律及影响因素的探究在对未知的反应机理或规律的研究中，如果有多个影响因素(如浓度、温度、压强、催化剂、颗粒物规格等)，通常采用变量控制法。人为控制其他因素完全相同，只有探究的因素不同，通过研究每个因素变化时的反应机理或规律，才能得出正确的反应机理或规律与多个影响因素之间的关系。1.某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl-对该反应几乎无影响。提升关键能力实验实验试剂实验现象15mL蒸馏水反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH3，检验方法是_______________

。

用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H2。实验实验试剂实验现象15mL蒸馏水反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体蕊试纸放在试管口，试纸变蓝将湿润的红色石(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有

，灰白色固体可能是

(填化学式)。

实验实验试剂实验现象15mL蒸馏水反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体Cl-Mg(OH)Cl将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀，说明灰白色沉淀含有Cl-，结合已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-和化合物中各元素化合价代数和为0，可推测灰白色固体可能是Mg(OH)Cl。(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH4Cl溶液中c(H+)大，与Mg反应快。用化学用语解释NH4Cl溶液显酸性的原因是______________

。

实验实验试剂实验现象15mL蒸馏水反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体NH3·H2O+H+

(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。实验实验装置3

①X是

。

5mL1.0mol·L-1CH3COONH4溶液

实验实验装置3

②由实验3获取的证据为

。

两试管反应剧烈程度相当乙同学通过实验3来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验3获取的证据为两试管反应剧烈程度相当。(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。实验实验试剂实验现象45mLNH4Cl乙醇溶液有无色无味气体产生(经检验为H2)

取5mL无水乙醇，加入0.5g镁粉无明显变化

(6)由以上实验可以得出的结论是__________________________________

。

NH4Cl水解产生的H+对反应影响小，

实验记录如下：

c(KI)实验现象实验Ⅰ0.01mol·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Ⅱ0.1mol·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Ⅲ4mol·L-1I2完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色①初始阶段，Cu被氧化的反应速率：实验Ⅰ

(填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。

<

②实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2+(蓝色)或[CuI2]-(无色)，进行以下实验探究：步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。步骤b.取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。ⅰ.步骤a的目的是

。

ⅱ.查阅资料，2Cu2++4I-===2CuI↓+I2，[Cu(NH3)2]+(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化：_________________________________________________________________________________

。

[CuI2]-+2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]++2H2O+2I-、4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O加入浓氨水后[CuI2]-转化为[Cu(NH3)2]+，无色的[Cu(NH3)2]+被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2+。③结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是

。

分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓KI溶液，

(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是__________________________________

。

2Cu+I2===2CuI(或2Cu+KI3===2CuI+KI)白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色

小未能氧化全部的Cu)结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是2Cu+I2===2CuI或2Cu+KI3===2CuI+KI；加入浓KI溶液，发生反应CuI+I-===[CuI2]-，则可以观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色。(2)上述实验结果，I2仅将Cu氧化为+1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I2能将Cu氧化为Cu2+。装置如图所示，a、b分别是

。

铜、含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液要验证I2能将Cu氧化为Cu2+，需设计原电池负极材料a为Cu，b为含n

mol

I2的4

mol·L-1的KI溶液。(3)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因：__________________________________________________________________________________________________________________

。

在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu+可以进一步与I-结合生成CuI沉淀或[CuI2]-，Cu+浓度减小使得Cu2+氧化性增强，发生反应2Cu2++4I-===2CuI↓+I2和2Cu2++6I-===2[CuI2]-+I2返回KESHIJINGLIAN课时精练答案12341.(1)将实验Ⅲ中的0.1mol·L-1CoCl2溶液替换为0.2mol·L-1NaCl溶液进行实验，电压表指针偏转幅度与实验Ⅲ相同(2)4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3

(3)c(Co3+)答案12342.

答案12343.(1)分液漏斗、球形冷凝管(2)pH计(或酸度计)

(3)Fe3+氧化了Cu(4)向上层清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀HNO3

ⅰ

(5)a.催化向“实验

Ⅱ”体系中加入适量FeSO4(其他亚铁盐亦可)固体，振荡，溶液出现蓝色b.反应③的速率大于反应①答案12344.(1)五氧化二磷(或无水氯化钙)(2)FeCl3·6H2O+6SOCl2

FeCl3+6SO2↑+12HCl↑(3)SO2还原了FeCl3

(4)抑制FeCl3水解(5)1

FeCl3溶液中含盐酸，盐酸与铁粉反应放出热量1.探究Co(Ⅱ)的还原性实验Ⅰ：粉红色的CoCl2溶液或CoSO4溶液在空气中久置，无明显变化。实验Ⅱ：向0.1mol·L-1CoCl2溶液中滴入2滴酸性KMnO4溶液，无明显变化。1234答案实验Ⅲ：按如图所示装置进行实验，观察到电压表指针偏转。(1)甲同学根据实验Ⅲ得出结论：Co2+可以被酸性KMnO4溶液氧化。乙同学补充实验Ⅳ，__________________________________________________________________________________________________(补全实验操作及现象)，否定了该观点。将实验Ⅲ中的0.1mol·L-1CoCl2溶液替换为0.2mol·L-1NaCl溶液进行实验，电压表指针偏转幅度与实验Ⅲ相同1234答案(2)探究碱性条件下Co(Ⅱ)的还原性，进行如下实验。ⅱ中反应的化学方程式是

。

4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)31234答案(3)根据氧化还原反应规律解释还原性：Co(OH)2>Co2+。Co2+-e-===Co3+，在碱性条件，OH-与Co2+、Co3+反应，使c(Co2+)和c(Co3+)均降低，但

降低的程度更大，还原剂的还原性增强[已知：Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15，Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44]。

c(Co3+)1234答案在CoCl2中，不仅Co2+具有还原性，Cl-也具有还原性。若要否定Co2+可以被酸性高锰酸钾溶液氧化的结论，需要设计实验验证题图装置中负极不是Co2+放电被氧化，故可将实验Ⅲ中0.1

mol·L-1

CoCl2溶液替换为0.2

mol·L-1

NaCl溶液进行实验，电压表指针偏转幅度与实验Ⅲ相同，说明负极是Cl-放电，而非Co2+。2.(2024·天门模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)微溶于NaOH溶液，在碱性溶液中较稳定，溶液呈紫色，在酸性或中性溶液中快速产生O2。某化学兴趣小组利用如图所示装置(夹持装置略)制取Na2FeO4并探究有关性质。回答下列问题：1234答案(1)装置A的作用是

。

制备Cl21234答案(2)检查装置B气密性的方法：关闭K1、K2，________________________

，则装置气密性良好。(3)盛放氯酸钾的仪器名称为

，装置B中试剂的作用为_______

。

向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若液柱高度保持不变圆底烧瓶降低Cl2的溶解度，除去Cl2中的HCl1234答案装置B中试剂为饱和氯化钠溶液，其作用是降低Cl2的溶解度，除去Cl2中的HCl。1234答案(4)装置C中产生Na2FeO4的离子方程式为____________________________

。

2Fe(OH)3+10OH-+3Cl2===

1234答案(5)充分反应后，将装置C中所得混合物经净化处理后得到产品Na2FeO4，进行如下性质探究：①净水作用：取适量样品溶于蒸馏水后，用一束光照射出现丁达尔效应，用离子方程式解释出现该现象的原因：____________________________

。

1234答案

1234答案

3.实验小组探究Cu和Fe(NO3)3溶液的反应原理。(1)配制溶液用Fe(NO3)3·9H2O标准试剂配制100mL0.500mol·L-1Fe(NO3)3溶液，下列仪器中无需使用的有

(填名称)。

1234答案分液漏斗、球形冷凝管1234答案题中用固体配制100

mL溶液用到的仪器有托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、100

mL容量瓶、胶头滴管，所以用不到的仪器是分液漏斗、球形冷凝管。

1234答案pH计(或酸度计)

Fe3+氧化了Cu1234答案

(4)实验探究实验Ⅰ：向0.500mol·L-1Fe(NO3)3溶液中加入过量铜粉并充分振荡，溶液变成深棕色，无气泡产生。实验小组通过实验证明了反应中有Fe2+生成，实验方案为

。实验Ⅱ：向pH=1.10的

溶液中加入过量铜粉并充分振荡，无明显现象。综合“实验Ⅰ”和“实验Ⅱ”可知，假设

成立。

1234答案向上层清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀HNO3ⅰ

1234答案催化向“实验Ⅱ”体系中加入适量FeSO4(其他亚铁盐亦可)固体，振荡，溶液出现蓝色1234答案由反应历程可知，反应①可由反应②③④得到，Fe2+先参与反应，然后又反应生成，Fe2+起催化作用，能加快反应速率。b.“实验Ⅰ”反应中无论Cu过量多少，始终都能检测到Fe3+的存在，原因是

。

1234答案反应③的速率大于反应①4.氯化铁常用于生物和矿物分析，可作为诊断试剂。某小组制备无水FeCl3并探究其性质。实验(一)制备无水FeCl3。1234答案资料显示：亚硫酰氯