新高考化学实验新考法微专题03++提供实验记录(解析版)

微专题03提供实验记录实验记录不仅是一种有效的信息存储形式,而且还是一种常用的科学方法，因而在化学实验中常常用到。命题者在命题过程中会提供实验过程的现象，记录一些数据等做为题干，然后设置若干问题，以考查分析问题解决问题的能力。1．(2023•辽宁省选择性考试，13)某小组进行实验，向10mL蒸馏水中加入0.4gI2，充分振荡，溶液呈浅棕色，再加入0.2g锌粒，溶液颜色加深；最终紫黑色晶体消失，溶液褪色。已知I3-(aq)为棕色，下列关于颜色变化的解释错误的是()选项颜色变化解释A溶液呈浅棕色I2在水中溶解度较小B溶液颜色加深发生了反应：I-+I2I3-C紫黑色晶体消失I2(aq))的消耗使溶解平衡I2(s)I2(aq)右移D溶液褪色Zn与有色物质发生了置换反应【答案】D【解析】A项，向10mL蒸馏水中加入0.4gI2，充分振荡，溶液呈浅棕色，说明I2的浓度较小，因为I2在水中溶解度较小，A项正确；B项，已知I3-(aq)为棕色，加入0.2g锌粒后，Zn与I2反应生成ZnI2，生成的I-与I2发生反应I-+I2I3-，生成I3-使溶液颜色加深，B项正确；C项，I2在水中存在溶解平衡I2(s)I2(aq)，Zn与I2反应生成的I-与I2(aq)反应生成I3-，I2(aq)浓度减小，上述溶解平衡向右移动，紫黑色晶体消失，C项正确；D项，最终溶液褪色是Zn与有色物质发生了化合反应，不是置换反应，D项错误；故选D。2．(2023·北京卷，19)资料显示，可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被I2氧化的产物及铜元素的价态。已知：I2易溶于KI溶液，发生反应I2+I-I3-(红棕色)；I2和I3-氧化性几乎相同。I.将等体积的KI溶液加入到mmol铜粉和nmolI2(n＞m)的固体混合物中，振荡。实验记录如下：c(KI)实验现象实验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，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[]2+(蓝色)或[]-(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C，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，-=2↓，[]+(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤的溶液中发生的变化：。(3)结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是，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。(4)上述实验结果，I2仅将氧化为价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I2能将氧化为。装置如图所示，分别是。(5)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中被I2氧化的产物中价态不同的原因：。【答案】(1)<(2)除去I3-，防止干扰后续实验[]-+2NH3·H2O=[]++2H2O+2-、4[]++O2+8NH3·H2O=4[]2++2H2O+4OH-+6H2O(3)2=2或2=2白色沉淀逐渐溶解溶液变为无色铜与碘的反应为可逆反应(或I3-浓度小未能氧化全部的)(4)铜、含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液(5)在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中可以进一步与I-结合生成沉淀或[]-，浓度减小使得氧化性增强，发生反应-=2↓和-=2[]-+【解析】因I2溶解度较小，Cu与I2接触不充分，将转化为I3-可以提高Cu与I3-的接触面积，提高反应速率。加入C，I2+I-I3-平衡逆向移动，I2浓度减小，I-浓度增加，[]-浓度增加，加入氨水后转化为[]+，被氧化为[]2+，故而产生无色溶液变为蓝色溶液的现象。(1)提高KI浓度，便于提高I3-的浓度，与Cu接触更加充分，Cu与I3-的反应速率加快，故实验Ⅰ<实验Ⅱ。(2)加入C，I2+I-I3-平衡逆向移动，I2浓度减小，I-浓度增加，其目的为：除去I3-，防止干扰后续实验。加入氨水[]-浓后转化为[]+，无色的[]+被氧化为蓝色的[]2+，方程式为[]-+2NH3·H2O=[]++2H2O+2-、4[]++O2+8NH3·H2O=4[]2++2H2O+4OH-+6H2O。(3)结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是2=2或2=2；2=2反应为可逆反应，加入浓KI溶液，I2浓度减小，CuI转化为Cu和I2，故产生白色沉淀溶解，出现红色固体的过程。(4)要验证I2能将氧化为，需设计原电池负极材料为Cu，b为含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液。(5)含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液铜与碘反应的体系在原电池装置中，I2将氧化为；而在实验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中以形式存在，这是由于在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中可以进一步与I-结合生成沉淀或[]-，浓度减小使得氧化性增强，发生反应-=2↓和-=2[]-+。通过阅读，抽丝剥茧地从实验现象、实验步骤等中敏锐地获取有效信息，通过比较，实事求是的科学实验态度，评价实验。1．(2024·浙江省衢州、丽水、湖州三地市教学质量检测)废镍催化剂主要含Ni，还有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2.某研究小组设计如图所示工艺流程制备硫酸镍晶体。查阅资料：①镍的化学性质与铁相似，能与酸缓慢反应。②一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀的pH7.24.02.27.5沉淀完全的pH9.05.63.29.0(1)“滤渣2”的成分是(用化学式表示)。溶液中加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)。(2)“调pH”可选用的物质(填序号)。A．Na2CO3B．NiCO3C．H2SO4D．NiSO4“调pH”的范围为。(3)下列有关说法不正确的是___________。A．酸浸步骤可用水浴加热，以加速反应B．操作A中的有机溶剂可选用乙醇C．调pH后过滤，需用玻璃棒对漏斗中的混合物充分搅拌D．操作B中包含“结晶、过滤、洗涤、煅烧”等操作(4)测定产品的纯度。操作步骤涉及反应①准确称取制备的硫酸镍样品5.620g，加入含0.0200molEDTA的二钠盐溶液(用H2Y2-表示)，充分反应后定容成100mL。Ni2++H2Y2-=NiH2Y②取25.00mL上述溶液于锥形瓶中，加二甲酚橙作指示剂，用标准液滴定到终点，平行实验三次，平均消耗20.00mLZn2+标准液。Zn2++H2Y2-=ZnH2Y计算产品的纯度为。【答案】(1)Fe(OH)3、Al(OH)32Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(2)B5.6≤pH<7.2)(3)BCD(4)90.0%【解析】根据流程图可以知道，废镍催化剂粉碎后进入稀硫酸酸浸，将金属元素转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有可溶硫酸盐额滤液；向滤液中加入有机溶剂萃取、分液得到含有铜离子的有机层和溶液；向溶液中加入过氧化氢溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，加入碳酸镍调节溶液pH在5.6≤pH＜7.2的范围内，将溶液中铁离子、铝离子转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣和含有硫酸镍的滤液；硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水硫酸镍晶体。(1)滤渣2的主要成分为氢氧化铁、氢氧化铝；加入过氧化氢溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；(2)为了将溶液中铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，根据金属氢氧化物沉淀时的pH，要调节溶液的pH在5.6≤pH＜7.2的范围内；为防止中和溶液中氢离子时引入新杂质，调节溶液的pH时可以加入碳酸镍固体；选B；(3)A项，酸浸步骤适当升温可以加快反应速率，故A正确；B项，乙醇与水互溶，不能作为萃取剂，故B错误；C项，过滤后，漏斗内的沉淀不能用玻璃棒搅拌，故C错误；D项，操作B中包含“加热浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤”等操作，故D错误；故选BCD；(4)根据Zn2++H2Y2-=ZnH2Y，n(Zn2+)=0.025mol/L0.02L=0.0005mol，则在25mL的反应后的溶液中剩余的H2Y2-的物质的量为0.0005mol，与Ni2+反应的H2Y2-的物质的量为-0.0005mol=0.0045mol=n(Ni2+)，原样品中的n(Ni2+)=0.0045mol4=0.018mol，样品的纯度为=90.0%。2．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂，在不同温度下加热分解产物不同。设计如图实验装置(夹持装置略去)，在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。确定分解产物的成分。(1)B装置的作用是__________。(2)实验中，观察到C中无明显现象，D中有白色沉淀生成，可确定产物中定有______气体产生，写出D中发生反应的离子方程式__________。若去掉C，是否能得出同样结论并解释其原因_____________。(3)A中固体完全分解后变为红宗色粉末，某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe2O3.而不含FeO。请完成表内容。(试剂，仅然和用品自选)实验步骤预期现象结论取少量A中残留物于试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解：____________________固体残留物仅为Fe2O3(4)E中收集到的气体只有N2，其物质的量为xmol，固体残留物刚体死目物Fe2O3的物质的量为ymol，D中沉淀物质的量为zmol，根据氧化还原反应的基本规律，x、y和z应满足的关系为________。(5)结合上述实验现象和相关数据的分析。写出硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式：_____________。【答案】(1)检验产物中是否有水生成(2)SO2(1分)SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+否，若有SO3也有白色沉淀生成(3)将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液若高锰酸钾溶液不褪色，加入KSCN溶液后变红(4)3x+y=z(5)2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O【解析】(1)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃时隔绝空气加热分解，H、O结合有水生成，故B装置的作用是检验产物中是否有水生成。(2)装置C中BaC12溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的观象为溶液变浑浊，但该装置中没有明显现象，可知产物中无有SO3气体生成；装置D中有白色沉淀，说明产物中有SO2气体生成，通入过氧化氢发生氧化还原反应，生成硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，反应的离子方程式为：SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+，若去掉C，若有SO3也有白色沉淀生成，不能得出说明出有SO2而无SO3的结论。(3)根据Fe2+的还原性，可以用高锰酸钾溶液检验，依据Fe3+与KSCN溶液后变红可检验，方法为：取少量A中残留物与试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解，将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液(或：依次滴加K3Fe(CN)6溶液、KSCN溶液或其他合理答案)并振荡，若高锰酸钾溶液不褪色，加入KSCN溶液后变红(或：加入K3Fe(CN)6溶液无现象，加入KSCN溶液后变红，或其他合理答案)，则残留物仅为Fe2O3而不含FeO。(4)若产物中有氮气生成，则失去电子的元素是Fe和N，得到电子的元素是S，[(NH4)2Fe(SO4)2]分解，E中生成xmolN2失去电子的物质的量是6xmol，生成ymolFe2O3失去电子的物质的量是2ymol，D中沉淀物质的量为zmol，即生成的二氧化硫的物质的量是zmol，则得电子的物质的量是2zmol，根据得失电子守恒，6x+2y=2z即3x+y=z；(5)结合上述实验现象和相关数据的分析，完成硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式：2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O。3．某铜矿中铜元素含量较低，且含有铁、镁、钙等杂质离子。某小组在实验室中用浸出萃取法制备硫酸铜：(1)操作Ⅰ为________。操作Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、____________。(2)操作Ⅱ、操作Ⅲ的主要目的是____________，富集铜元素。(3)小组成员利用CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂Cu2(OH)2CO3悬浊液。多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多的Cu(OH)2或Cu4(OH)6SO4。已知Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、Cu4(OH)6SO4均难溶于水，可溶于酸；分解温度依次为80℃、200℃、300℃。设计实验检验悬浊液成分，完成表中内容。限选试剂：2mol·L－1HCl、1mol·L－1H2SO4、0.1mol·L－1NaOH、0.1mol·L－1BaCl2、蒸馏水，仪器和用品自选。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量悬浊液，过滤，充分洗涤后，取滤渣于试管中，______________________________________________________________________________________________________，说明悬浊液中混有Cu4(OH)6SO4步骤2：另取少量悬浊液于试管中，___________________________________________________________________________________________，说明悬浊液中混有Cu(OH)2(4)上述实验需要100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，配制时需称取________gCuSO4·5H2O。【答案】(1)过滤分液漏斗(2)除去杂质(3)加入过量2mol·