04第48讲探究性综合实验【正文】作业手册

第48讲探究性综合实验考点一物质性质探究实验1.[2025·广东深圳外国语学校模拟]为研究FeCl3溶液的性质,某小组同学进行了如下探究实验。Ⅰ.配制FeCl3溶液(1)FeCl3溶液的配制:取FeCl3固体溶于,再稀释至指定浓度。

(2)将5.00mol·L-1FeCl3溶液稀释成250mL0.50mol·L-1FeCl3溶液,稀释过程中一定不需要使用的仪器有(填下列仪器名称)。

Ⅱ.FeCl3溶液与锌粉反应的探究小组同学进行如下实验探究,操作及现象如下:操作现象向反应瓶中加入过量锌粉,然后加入50mL0.50mol·L-1的FeCl3溶液,搅拌,充分反应一段时间后有气泡产生,反应缓慢,pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,无气泡冒出,此时溶液pH为3~4收集检验反应过程中产生的气体集气管口靠近火焰,有爆鸣声(3)结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因:。(4)取实验后的溶液,滴加溶液,证明有Fe2+生成,依据的现象是,原体系中生成Fe2+的离子方程式:。

(5)分离出固体,甲同学提出固体中除了有Fe(OH)3,可能还有铁单质,于是设计下列实验检验固体的成分:ⅰ.用蒸馏水洗涤固体后、加入足量的稀盐酸并加热,产生气泡,固体全部溶解。ⅱ.向ⅰ反应后的溶液中滴加KSCN溶液,无变化。由此甲同学得出结论,一定含有铁单质。但乙同学认为不严谨,他的理由是。乙同学用很简单的方法证明了沉淀中不含铁单质,方法是。

(6)针对原实验中为何没有产生铁单质,查阅资料,得知可能是产生的红褐色沉淀包裹在Zn粉上,阻碍了Zn与Fe2+的反应。实验证实了Zn粉被包裹。资料:0.50mol·L-1Fe3+开始沉淀的pH约为1.2,完全沉淀的pH约为3。于是重新做实验,当溶液pH为3~4时,不取出固体,向固-液混合物中持续加入盐酸,控制pH<1.2,(填实验操作和现象),停止加入盐酸,待pH为3~4时,取出固体,固体中检测到Fe单质。

(7)写出FeCl3在生活或生产中的一种应用:。

2.三氯化铬(CrCl3)为紫色单斜晶体,熔点为83℃,易潮解,易升华,溶于水但不易水解,高温下能被氧气氧化,工业上主要用作媒染剂和催化剂。(1)某化学小组用Cr2O3和CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示,其中三颈烧瓶内装有CCl4,其沸点为76.8℃。①基态Cr原子的价层电子排布为。

②实验前先往装置A中通入N2,其目的是排尽装置中的空气,在实验过程中还需要持续通入N2,其作用是 。

③装置C的水槽中应盛有(填“冰水”或“沸水”)。

④装置B中还会生成光气(COCl2),B中反应的化学方程式为 。

(2)CrCl3的工业制法:先用40%的NaOH溶液将红矾钠(Na2Cr2O7)转化为铬酸钠(Na2CrO4),加入过量CH3OH,再加入10%HCl溶液,可以看到有气泡产生。写出用CH3OH将铬酸钠(Na2CrO4)还原为CrCl3的离子方程式:。

(3)为进一步探究CrCl3的性质,某同学取试管若干支,分别加入10滴0.1mol·L-1CrCl3溶液,并用4滴2mol·L-1H2SO4溶液酸化,再分别加入不同滴数的0.1mol·L-1KMnO4溶液,并在不同的温度下进行实验,反应现象记录于表格中。KMnO4的用量(滴数)在不同温度下的反应现象25℃90~100℃1紫红色蓝绿色溶液2~9紫红色黄绿色溶液,且随KMnO4滴数增加,黄色成分增多10紫红色澄清的橙黄色溶液11~23紫红色橙黄色溶液,有棕褐色沉淀,且随KMnO4滴数增加,沉淀增多24~25紫红色紫红色溶液,有较多的棕褐色沉淀①温度对反应的影响。CrCl3与KMnO4在常温下反应,观察不到Cr2O72-的橙色,甲同学认为其中一个原因是Cr2O72-的橙色被MnO4-的紫红色掩盖,另一种可能的原因是,②CrCl3与KMnO4的用量对反应的影响。对表格中数据进行分析,在上述反应条件下,欲将Cr3+氧化为Cr2O72-,CrCl3与KMnO4最佳用量比为。这与由反应10Cr3++6MnO4-+11H2O5Cr2O72-+6Mn2++22H考点二反应原理探究实验3.[2024·北京大学附中检测]实验小组探究(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应:[资料]①(NH4)2S2O8是强电解质,具有强氧化性。S2O82-易被还原为②I2可与Na2S2O3发生反应:2S2O32-+I2S4O6③在溶液中I2-淀粉复合物必须有足够的浓度才能显示明显的蓝色。Ⅰ.实验小组设计了下列实验验证了(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应:编号1-11-2实验操作现象无明显现象溶液立即变蓝(1)实验1-1的目的是。

(2)请用离子方程式表示实验1-2中的化学反应:。

Ⅱ.实验小组发现,KI溶液中若含有Na2S2O3,溶液并不会立刻变蓝,而会等待一段时间后再变蓝。为了解释这一现象,甲同学对此提出两种猜想:(3)猜想1:其他条件相同时,(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应速率(NH4)2S2O8与KI的反应速率,使溶液中S2O82-浓度降低,化学反应速率变慢。(填“>”或“猜想2:其他条件相同时,(NH4)2S2O8与Na2S2O3不反应。(NH4)2S2O8与KI反应速率I2与Na2S2O3的反应速率(填“>”或“<”)。

(4)根据资料②可知Na2S2O3的还原性(填“强于”或“弱于”)KI,甲同学认为,该事实可以用来作为(填“猜想1”或“猜想2”)的依据。

Ⅲ.为了进一步研究Na2S2O3的作用,小组同学分别向两支试管中依次加入下列试剂,并记录变色时间,如下表所示。编号2-12-20.2mol·L-1KI溶液2mL2mL0.01mol·L-1Na2S2O3溶液0mL0.8mL淀粉溶液2滴2滴0.2mol·L-1(NH4)2S2O8溶液0.2mL2mL①②0.2mL变色时间立即10s(5)请补全表格中信息:①、②。

(6)乙同学根据现有数据证明Ⅱ中猜想1不成立,理由是。Ⅳ.查阅文献表明Ⅱ中猜想2成立。(7)下列说法正确的是(填字母)。

A.增加溶液中Na2S2O3浓度,Na2S2O3的初始反应速率会增加B.增加溶液中Na2S2O3浓度,溶液变蓝时间可能增加C.增加溶液中Na2S2O3浓度,溶液可能无法变蓝D.升高溶液温度,溶液开始变蓝时间可能增加(8)结合实验2-2的数据,计算10s内的S2O82-消耗的速率v(S2O82-)=mol·L4.某小组探究Ag+、Fe3+能否将I-氧化,甲同学设计了如下实验:实验现象A中溶液呈棕黄色,滴加淀粉溶液,溶液变蓝B中产生黄色沉淀,滴加淀粉溶液,未变蓝(1)A中反应的离子方程式为,说明氧化性:Fe3+>I2。

(2)乙同学认为B中溶液滴加淀粉溶液,未变蓝,原因是Ag++I-AgI↓,于是设计了如下实验:①盐桥中电解质可以使用(填“KCl”或“KNO3”)。

②K闭合时,电流表指针向右偏转,石墨2作极,电极反应为。

③当指针归零后,向右侧烧杯中滴加1mol·L-1AgNO3溶液或向左侧烧杯中滴加1mol·L-1KI溶液,指针均向右偏转,说明Ag+(或I-)浓度越大,溶液的氧化性(或还原性)越(填“强”或“弱”)。

④乙同学查阅资料,已知Ksp(AgI)=1×10-16,当等体积等浓度KI和AgNO3溶液混合时,溶液中c(Ag+)=c(I-)=mol·L-1,溶液中c(Ag+)和c(I-)很小,Ag+的氧化性和I-的还原性很弱,二者直接接触,不发生氧化还原反应。

(3)丙同学测得0.1mol·L-1AgNO3溶液的pH=6,认为实验过程中可能是硝酸氧化了I-,请设计实验方案验证丙同学的猜想:

。

5.[2025·湖北沙市中学检测]Na2O2具有强氧化性,H2具有还原性,某探究小组的同学学习氧化还原反应的知识后推测Na2O2与H2可以发生反应。为了验证他们的猜想,设计了如图所示的实验进行验证。Ⅰ.实验探究:(1)利用装置A制取H2,装有稀盐酸的仪器名称为,B装置里面盛放的试剂可以是(填序号),作用是。

A.浓硫酸 B.碱石灰 C.无水氯化钙 D.无水硫酸铜(2)下面是实验过程中的重要步骤,选出正确的操作顺序:(填序号)。

①用小试管收集气体,并检验其纯度②组装好实验装置,检查装置的气密性③加热装有Na2O2的硬质玻璃管,使其逐渐熔化,反应一段时间④打开止水夹K1和K2,通过分液漏斗向A中滴加稀盐酸⑤停止加热,充分冷却后,关闭止水夹K1和K2(3)在实验过程中观察到C中淡黄色固体逐渐变成白色,无水硫酸铜未变成蓝色,则Na2O2与H2反应的化学方程式为