48第48讲探究性综合实验【正文】备用习题

第48讲探究性综合实验1.[2025·山西朔州怀仁一中检测]某研究小组利用如图所示装置制备氯气并进行卤素性质的探究。回答下列问题:Ⅰ.制备Cl2并进行性质实验(夹持装置和加热仪器略)(1)实验室用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2,反应的化学方程式为4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。

(2)B中发生反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-。

(3)装置D的作用是除去尾气中的氯气等气体,防止污染空气。

(4)取一支试管,加入2mLC中橙黄色溶液,再滴入几滴淀粉KI溶液,观察到溶液变为蓝色。通过以上实验,不能(填“能”或“不能”)得出结论:Br2的氧化性强于I2,理由是有可能是过量的Cl2将KI氧化为I2。

Ⅱ.研究小组为了验证Br2和I2能否将Fe2+氧化为Fe3+,设计如下实验:实验操作现象ⅰ先向试管中加入2mLFeCl2溶液和0.5mL苯(浮于液面上),将胶头滴管伸入下层溶液中,滴加少量稀溴水下层溶液为黄色ⅱ先向试管中加入2mLFeCl2溶液和0.5mL苯(浮于液面上),将胶头滴管伸入下层溶液中,滴加0.5mL稀碘水下层溶液为黄色再滴加0.5mLKSCN溶液于下层溶液中无红色出现(5)同学甲认为实验ⅰ的现象说明溴水能将Fe2+氧化;同学乙认为仅从“溶液为黄色”不能得出“溴水能将Fe2+氧化”的结论,黄色可能是溴水溶于水溶液形成的颜色。同学乙补充了实验方案,证明了“溴水能将Fe2+氧化”。同学乙补充的实验方案是取少量实验ⅰ的下层黄色溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,振荡,溶液变为红色;另取2mLFeCl2溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,振荡,无红色出现。

(6)分析上述实验,判断Br2、I2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序是Br2>Fe3+>I2。

[解析]Ⅰ.A装置制取氯气,B装置氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁,C装置探究氯气和溴单质的氧化性强弱,D装置为尾气处理装置,可以将多余的氯气等吸收;Ⅱ.验证溴单质和碘单质能否将亚铁离子氧化为铁离子,实验ⅰ加入0.5mL苯是为了防止空气中的氧气将亚铁离子氧化为铁离子,排除干扰因素;实验ⅱ同样也排除了氧气的干扰,滴加碘水后的下层溶液虽然为黄色,但往下层溶液中滴加硫氰化钾溶液无红色出现,说明碘单质并没有将亚铁离子氧化为铁离子。(1)实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,其反应的化学方程式为4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)根据分析,B装置中氯气将亚铁离子氧化为铁离子,反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-。(3)根据分析,D装置可以吸收多余的氯气,故D装置的作用为除去尾气中的氯气等气体,防止污染空气。(4)氯气通入C装置时,可能过量,过量的氯气能与碘化钾溶液反应,所以不能得出溴单质的氧化性强于碘单质的结论。(5)根据分析,实验ⅰ的下层溶液虽然是黄色,可能是溴单质溶于水形成的颜色,也可能是氯化亚铁溶液本身已经变质,检验亚铁离子是否被溴单质氧化,应补充实验方案为取少量实验ⅰ的下层黄色溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,振荡,溶液变为红色;另取2mLFeCl2溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,振荡,无红色出现。(6)根据实验现象,溴单质能够将亚铁离子氧化为铁离子,但碘单质不能将亚铁离子氧化为铁离子,故氧化性由强到弱的顺序是Br2>Fe3+>I2。2.[2024·广东广州模拟]某项目式学习小组设计如表所示实验,探究饱和AgNO3溶液对新制氯水漂白性的影响,褪色时间的差异引起该小组的讨论。实验步骤试剂A现象蒸馏水8s后品红溶液褪色饱和AgNO3溶液生成白色沉淀(X),10min后品红溶液褪色查阅资料:Ksp(AgCl)<Ksp(AgClO)。回答下列问题:(1)Cl2和H2O反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO。

(2)甲同学认为X为AgCl,乙同学认为甲是错误的,乙的证据是次氯酸根离子和硝酸银反应可以生成次氯酸银沉淀。

(3)丙同学认为X为AgClO,丁同学认为丙是错误的,丁的证据是2HClO+2AgNO32AgCl↓+O2↑+2HNO3(填化学方程式)。

(4)为了验证X中除有AgCl外还含有AgClO,该小组取过滤、洗涤后的X分别装入3支洁净的试管中,进行如表所示的实验:实验序号加入试剂及操作实验现象解释①加入2mL浓盐酸,用湿润的淀粉KI试纸靠近试管口产生黄绿色气体,淀粉KI试纸变蓝产生气体的化学方程式为AgClO+2HClAgCl↓+H2O+Cl2↑

②加入2mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液,再滴加3滴硫氰化钾溶液

溶液出现红色—③加入饱和NaCl溶液,静置1h,取上层清液,滴加1滴品红溶液品红溶液褪色发生沉淀转化,c(ClO-)增大,ClO-水解生成了具有强氧化性的次氯酸

(5)取新制氯水与足量饱和AgNO3溶液反应后得到的固体,用蒸馏水洗涤3次,干燥后称取8.93g装入一洁净试管,测得总质量为16.43g,用酒精灯加热,待氧气释放完全并恢复至室温,测得试管总质量为16.11g,则白色固体中n(AgCl)n(AgClO[解析](1)Cl2和H2O反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO。(2)氯水中含有次氯酸,次氯酸电离出的次氯酸根离子和硝酸银反应可生成次氯酸银沉淀,所以乙同学认为甲是错误的。(3)丙同学认为X为AgClO,丁同学认为丙是错误的,因为次氯酸银不稳定,最终会转化为氯化银沉淀,发生反应的化学方程式为2HClO+2AgNO32AgCl↓+O2↑+2HNO3。(4)①产生的黄绿色气体为氯气,淀粉KI试纸变蓝,说明氯气和碘化钾发生了置换反应,生成了碘,产生气体的化学方程式为AgClO+2HClAgCl↓+H2O+Cl2↑。②亚铁离子可以被次氯酸银氧化为铁离子,铁离子遇到硫氰化钾溶液变红,加入2mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液,再滴加3滴硫氰化钾溶液,溶液变红。③加入饱和NaCl溶液,静置1h,取上层清液,滴加1滴品红溶液,品红溶液褪色,说明发生沉淀转化:AgClO(s)+Cl-(aq)AgCl(s)+ClO-(aq),ClO-水解生成了具有强氧化性的次氯酸。(5)次氯酸银分解生成氯化银和氧气的化学方程式为2AgClO2AgCl+O2↑,反应后质量减轻16.43g-16.11g=0.32g,减轻质量为氧气质量,氧气的物质的量为0.01mol,则次氯酸银物质的量为0.02mol,AgCl的物质的量为8.93g-0.02mol×159.53.[2025·河北部分学校联考]液氨是一种无色液体,有强烈刺激性气味,其在工业上应用广泛,具有腐蚀性且容易挥发。某小组拟探究液氨与钾的反应。【资料】①氨的熔点是-77.70℃,沸点是-33.35℃。碱金属的液氨溶液中含有蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-。②-50℃时,1000gNH3溶解12.3molK,形成蓝色溶液并发生置换反应,产物之一是氨基化钾(KNH2)。【装置】回答下列问题:(1)A、C装置中碱石灰的作用依次是碱石灰与水反应放热,促进氨气的逸出、干燥氨气。

(2)D装置中制冷温度控制在-50℃的依据是确保氨为液态。

(3)若D装置中钾片表面有氧化膜(主要成分为K2O),氧化膜溶于液氨生成两种产物,其中一种是氨基化钾(KNH2),另一种是KOH(填化学式)。

(4)钾和液氨生成溶剂化电子的离子方程式为K+nNH3K++[e(NH3)n]-;钾和液氨发生置换反应的化学方程式为2K+2NH32KNH2+H2↑。

(5)E装置中试剂宜选择bc(填标号)。

a.碱石灰 b.五氧化二磷c.无水氯化钙 d.生石灰(6)设计实验证明D装置中产物之一是H2:将E装置导出的气体通过浓硫酸,并点燃(或通入灼热的氧化铜中),若产生蓝色火焰(或黑色粉末变为红色粉末),则D装置中生成了氢气。

[解析]装置A为NH3的制备装置,碱石灰可吸收浓氨水中的水分,并放出大量的热,使浓氨水受热分解产生氨气,有利于氨气逸出;装置B是为了产生较稳定的气流,空的集气瓶可作为安全瓶起缓冲作用;装置C用碱石灰来吸收NH3中的水蒸气,起干燥作用;装置D为制备装置,液氨与钾发生反应:2K+2NH3(l)2KNH2+H2↑;装置E为尾气处理装置,吸收氨气防止氨气直接排入空气中污染环境,同时避免空气中的水蒸气进入装置干扰实验,可用P2O5固体吸收氨气和水蒸气。(1)由分析可知装置A为NH3的制备装置,碱石灰可吸收浓氨水中的水分,并放出大量的热,使浓氨水受热分解产生氨气,有利于氨气逸出;装置C用碱石灰来吸收NH3中的水蒸气,起干燥作用。(2)氨的熔点是-77.70℃,沸点是-33.35℃,D装置中制冷温度控制在-50℃的依据是确保氨为液态。(3)氧化膜(主要成分为K2O)溶于液氨生成两种产物,其中一种是氨基化钾(KNH2),根据元素守恒可知另一种是KOH。(4)由分析可知钾和液氨生成溶剂化电子的离子方程式为K+nNH3K++[e(NH3)n]