2027届高三化学一轮复习课件：第十六章　第70讲　以反应原理、物质性质探究为主的综合实验

第十六章

第70讲

以反应原理、物质性质探究为主的综合实验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。复习目标课时精练类型一物质性质的探究类型二原理探究内容索引物质性质的探究类型一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(2025·湖北，18)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中，观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述，回答下列问题：(1)向2mL10%NaOH溶液加入5滴5%CuSO4溶液，振荡后加入2mL10%葡萄糖溶液，加热。①反应产生的砖红色沉淀为

(写化学式)，葡萄糖表现出

(填“氧化”或“还原”)性。②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因：

。Cu2O还原Cu(OH)2

CuO+H2O(2)向20mL0.5mol·L-1CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去，再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体，洗涤并真空干燥。①加入盐酸的目的是

。②同学甲一次性加入1.18gZn粉，得到0.78g红棕色固体，其组成是____(填标号)。a.Cu b.Cu包裹Znc.CuO d.Cu和Cu2O除去过量的锌粉b

先加入Zn粉、后加入盐酸，得到固体为红棕色，则一定有Cu(Cu2O和HCl发生歧化反应生成Cu)，20

mL

0.5

mol·L-1

CuSO4中n(Cu2+)=0.5

mol·L-1×0.02

L=0.01

mol，Cu的最大物质的量为0.01

mol，质量为0.64

g，生成Cu2O的最大质量为0.72

g，实际固体质量为0.78

g：若只有Cu，则固体质量应小于等于0.64

g，a不符题意；若是Cu包裹Zn，则0.64<固体质量<1.18

g，b符合题意；若是CuO，则不可能为红棕色，c不符题意；若是Cu和Cu2O，固体质量应介于0.64

g~0.72

g之间，d不符题意。③同学乙搅拌下分批加入1.18gZn粉，得到黑色粉末X。分析结果表明，X中不含Zn和Cu(Ⅰ)。关于X的组成提出了三种可能性：ⅠCuO；ⅡCuO和Cu；ⅢCu，开展了下面2个探究实验：由实验结果可知，X的组成是

(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析，X为黑色的原因是___________________________________

。Ⅲ

金属固体呈粉末状时，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色

实验1得到的溶液呈无色，说明一定无CuO，那么X的组成只能是Cu，选Ⅲ。从物质形态角度分析，X为黑色的原因是金属固体Cu呈粉末状时，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色。返回原理探究类型二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)，通常采用控制变量法。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。(2025·北京，19)化学反应平衡常数对认识化学反应的方向和限度具有指导意义。实验小组研究测定“MnO2+2Br-+4H+⥫⥬Mn2++Br2+2H2O”平衡常数的方法，对照理论数据判断方法的可行性。(1)理论分析①Br2易挥发，需控制生成c(Br2)较小。②根据25℃时K=6.3×104分析，控制合适pH，可使生成c(Br2)较小；用浓度较大的KBr溶液与过量MnO2反应，反应前后c(Br-)几乎不变；c(Mn2+)=c(Br2)，仅需测定平衡时溶液pH和c(Br2)。③Br2与水反应的程度很小，可忽略对测定干扰；低浓度HBr挥发性很小，可忽略。(2)实验探究序号实验内容及现象Ⅰ25℃，将0.200mol·L-1KBr溶液(pH≈1)与过量MnO2混合，密闭并搅拌，充分反应后，溶液变为黄色，容器液面上方有淡黄色气体Ⅱ25℃，将0.200mol·L-1KBr溶液(pH≈2)与过量MnO2混合，密闭并搅拌，反应时间与Ⅰ相同，溶液变为淡黄色，容器液面上方未观察到黄色气体Ⅲ测定Ⅰ、Ⅱ反应后溶液的pH；取一定量反应后溶液，加入过量KI固体，用Na2S2O3标准溶液滴定，测定c(Br2)

Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复滴入最后半滴Br2+2I-===2Br-+I2增大Mn2+

该反应消耗H+生成水，pH增大；因为Br2挥发导致实测c(Br2)偏小，根据题目信息可知，c(Mn2+)=c(Br2)，则计算时所用Mn2+的浓度小于其在溶液中的实际浓度。

实验Ⅱ的c(H+)浓度低于实验Ⅰ，反应相同时间，实验Ⅱ未达到平衡状态，导致溶液中c(Mn2+)、c(Br2)偏低，计算的K值偏小

实验Ⅱ液面上方未观察到黄色气体，说明不是由于Br2挥发导致实测c(Br2)偏小，题目已知信息③也说明了Br2与水反应的程度很小，可忽略对测定的干扰；低浓度HBr挥发性很小，可忽略，对比实验Ⅰ和实验Ⅱ可知，实验Ⅱ的pH更大，且反应后溶液为淡黄色，则可能的原因是实验Ⅱ的c(H+)浓度低于实验Ⅰ，反应相同时间，实验Ⅱ未达到平衡状态，导致溶液中c(Mn2+)、c(Br2)偏低，计算的K值偏小。(3)实验改进分析实验Ⅰ、Ⅱ中测定结果均偏小的原因，改变实验条件，再次实验。控制反应温度为40℃，其他条件与Ⅱ相同，经实验准确测得该条件下的平衡常数。①判断该实验测得的平衡常数是否准确，应与

值比较。40℃时的理论K

平衡常数准确性验证应与40

℃时的理论K值比较，因为K值只与温度有关。②综合调控pH和温度的目的是____________________________________

。

使反应更快的达到平衡状态，使Br2处于溶解平衡且挥发最少的状态，从而准确测定K值

实验Ⅰ和实验Ⅱ反应时间相同，实验Ⅰ由于c(H+)过大，反应速率过快，Br2挥发导致计算的K值小，实验Ⅱ由于c(H+)过小，反应速率过慢，未达平衡状态，导致计算的K值小，故综合调控pH和温度的目的是使反应更快的达到平衡状态，使Br2处于溶解平衡且挥发最少的状态，从而准确测定K值。返回精练高频考点提升关键能力课时精练答案1231.(1)烧杯、量筒、托盘天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol·L-1(5)Fe3++e-===Fe2+

Fe-2e-===Fe2+

Fe3+

Fe

(6)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，说明活化反应完成答案1232.

答案1232.

答案1233.

1.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)。123答案烧杯、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。123答案阳离子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+7.628.27KCl123答案

(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。123答案石墨(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+)=

。0.09mol·L-1123答案

(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

。123答案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____________________________________________________

。123答案

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+。2.(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

123答案回答下列问题：(1)配制1.00mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到下列仪器中的

(填标号)。123答案bc

123答案不能吸收产生的H+，维持pH，促进反应正向进行

2[Co(CO3)3]3-+6H2O+4CO2↑2H2O2

2H2O+O2↑123答案

123答案

(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：123答案CO2O2

3.(2025·河北保定模拟)Fe2S3为黑色固体，常温下在空气中易转变为黄绿色固体。某实验小组设计实验拟制备Fe2S3并探究其性质。实验(一)制备Fe2S3经查阅资料，小组同学设计了如下5种实验方案：方案1：20mL0.1mol·L-1FeCl3溶液和30mL0.1mol·L-1Na2S溶液反应。方案2：Fe(OH)3和0.1mol·L-1(NH4)2S溶液反应。方案3：常温下，H2S和Fe(OH)3反应。方案4：加热条件下，H2S和Fe(OH)3反应。方案5：常温下，向0.1mol·L-1FeCl3溶液中通入H2S。123答案实验结果：方案1、4、5不能生成Fe2S3，方案1和4的产物有FeS和S，方案5的产物有S，方案2和3能制备难溶的黑色Fe2S3。(1)方案1中，存在水解反应、氧化还原反应、复分解反应之间的竞争，结果优先发生氧化还原反应，发生的氧化还原反应的离子方程式为

。123答案2Fe3++3S2-===2FeS↓+S↓

方案1中，铁离子将硫离子氧化为硫单质，自身转化为亚铁离子，亚铁离子与硫离子反应生成硫化亚铁沉淀，因此反应的离子方程式为2Fe3++3S2-===2FeS↓+S↓。

。(3)设计如图1所示装置实施方案3。①A装置中盛装FeS的仪器名称是_____

，D装置中现象是

。②稀硫酸不能用盐酸替代，其原因是(2)比较方案3和5可知，方案3能制备Fe2S3的原因可能是_______________