2027年高考化学一轮复习知识梳理-综合实验题型探究（含解析）

物质性质实验探究

1.研究物质性质的基本方法和程序

（1）研究物质性质的基本方法：观察法、实验法、分类法、比琰法等。

（2）研究物质性质的基本程序：

2.物质性质实验方案的设计思路

（1）验证物质性质实验方案的设计

对物质具备的性质去求证，关键是设计出简洁的实验方案，要求操作简单、现象明显、安全可行。

（2）探索物质性质实验方案的设计

分析物质结构特点或从所属类型的典型代表物去推测该物质可能具有的一系列性质，而后据此分别设计出

合理的实验方案，去探索它可能具有的性质。

充分了解二看的美累_

物班的结构或“忤物班的性质

丽7,找:反亚椎切-

1ms

探索物盾惨施的文的方案

【跟踪训练】

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。

回答卜列问题:

（1）由FeSOCFhO固体配制O.lOmolirFeS04溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、托盘

天平（从下列图中选择,写出名称）。

nD查Y6

（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（“8）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择KC1作为电解质。

阳离子MroX108/(m2s_,V_,)阴离子wroX10K/(m2-s-|-V-,)

Li+4.07HCO~4.61

Na+5.19NO：7.40

Ca2+6.59cr7.91

K+7.62so；8.27

（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石墨电极溶液中。

（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-LZ石墨电极上未见Fe析出。

可知，石墨电极溶液中c（Fe2+）=0.09molL1o

（5）根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fc3'+e=Fe2'，铁电极的电极反

应式为Fe—2e=Fe2‘。因此，验证了Fe?一氧化性小于」£、还原性小于Fe。

（6）实验前需要对铁电极表面活化。在FeSCh溶液中加入几滴Fez（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_取少反溶液，滴入KSCN溶液，不出现红色。

【解析】（1）利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体，用烧杯溶解固体，用

展筒后取蒸储水。（2）根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3++3HCO；^Fe（OH）3I+3CO2T、

2+2+

Ca+SO^=CaSO4b可排除HCO3、Ca,再根据FeSO」溶液显酸性，而NO3一在酸性溶液中具有氟

化性，可排除NO；。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KC1作盐桥中电解质较合适。

（3）电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥

中的阳离子流向正极（石墨电极）溶液中。（4）由题意知负极反应为Fc—2e=Fe2+,正极反应为Fe?+

+e^Fe2*,则铁电极溶液中。（Fe2+）增加0.02时，石墨电极溶液中c（Fe?，）增加0.04mol,L-

,,故此时石墨电极溶液中。（Fe2"）=0.09mol-fo（5）石墨电极的电极反应式为Fe3++e^=Fe2\铁

电极的电极反应式为Fc—2L=Fc2+,故验证了氧化性F/+>Fe2+,还原性Fc>Fc2+。（6）该活化反应

为Fc+2Fc3~=3Fc2+,故通过检验Fe3+可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液，滴加几

滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明活化反应已完成。

化学反应产物、反应机理的探究

1.解答产物确定题的思路分析

由性质确定反应产物是解此类题H的根木思路，而题F1中所涉及的物质，一般分为两类。

【跟踪训练】

1.学习小组探究了铜的毓化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题:

（1）铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为具支试管，装置B的作用为安全瓶（防倒吸）。

2»«溶消

（2）铜与过量H2O2反应的探究如下:

♦、寸n溶清

过量无叨整尻皎

mLJ

no:-1蝌片溶解.溶微套it

♦MH)SO,少盘无色气体产生

实验②中Cu溶解的离子方程式为CU+ILO2+2H'^=CU2±+2比0;产生的气体为0『。比较实验①

和②，从氧化还原侑唐说明H’的作用是一增强H2O2的氧化能力。

（3）用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X

在惰性氛围下加热，加gX完全分解为〃g黑色氧化物Y,X的化学式为CuO?。

（4）取含X粗品0.0500g（杂质不参加反应）与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉

为指示剂，用0.10001110卜口用2$203标准溶液滴定,滴定终点时消耗Na2s2O3标准溶液15.00mL。（已知:

2+--

2Cu+4I^2CuI1+12,I2+2S2Q2=2C+S40^~）标志滴定终点的现象是一滴入最后半滴Na2s2O3标

准溶液时，溶液悔色刚好褪去，R半分钟内不恢复，料品中X的相对含量为96%.

【解析】（1）仪器A的名称为具支试管：Cu与浓HN03反应产生的尾气直接用NaOH溶液吸收会引发溶

液倒吸，装置B起到安全瓶的作用，防止倒吸。（2）Cu在稀H2s04作用下，被H2O2氧化生成CM+和HzO,

溶液变蓝。CiP+作用下，H2O2会被催化分解生成02。在Na2so4溶液中H2O2不能氧化Cu,在稀H2sO4中

H2O2能氧化Cu,说明H+使得H2O2的氧化性增强。（3）X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰

性氛围下加热分解生成黑色氧化物Y（CuO）,则：

CuOqCuO十三02T

64+16x80

mn

则竺里竺=叫，又口=占解得x=2,则X的化学式为CuO20（4）C11O2在酸性条件下生成CV,CM+与KI

mnm6

反应生成L，I2遇淀粉变蓝，用Na2s2O3标准溶液滴定L，当滴入最后半滴Na2s2。3标准溶液时，溶液的蓝

色褪去，且半分钟内不恢复时，表明h已完全反应，达到滴定终点。CuO?中Cu为+2价、0为一1价，结

+

合已知反应可知，CuO?在酸性条件下与KI发生反应2CuO24-sr+8H==2CuI|+3I2+4H2O,则2Cu（）2-

100xB00x10

3L〜6Na2s2O3,则样品中m（CuO2）=°°'X2X96g=0.048g,w（CuO2）=黑粤乂100%=

60.0500g

96%。

聿雍点突破，01综合探究类实验题的解题策略

1.重视“猜想”：“猜想”部分是基础，提出的猜想一定要全面、合理，即在牢固掌握元素及其化合物知识

的基础上，能根据代表元素及代表物质的性质由例及类，大胆猜想。

2.攻破“设计”：“设计”部分是核心，分值较大，也是区分度最大的部分。

（1）明确实验H的，利用已学知识分析如何达到该实验H的。

（2）根据实验原理，结合实验材料及已学知识，设计实验方案。

（3）根据题给信息，控制实验条件，排除干扰因素，关注实验细节。

（4）注意实验的简约性和安全性。

验证型探究实验题的思维流程

I第一步：明确实至目的1-1明确验证的内容I

控制变量法探究实验题的解题要代

1.解题策略：保持单一变量，且控制其余几个因素不变。

2.控制变量分析模型

无关变信]

空白实验:实验变景?外反应变最

（对照组）4I«

设计实验:操纵实验控制无关检测反应出”

（实验组）变及变及变盘实验结论

【跟踪训练】

1.某小组同学探究不同条件下氯气与二价铺化合物的反应。

资料：i.Mn2+在一定条件下可被02或。0一氧化成MnCh（棕黑色）、MnO厂（绿色）、MnO；（紫色）。

ii.浓碱性条件下，MnO；可被OH还原为MnO厂。

iii.CL的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。

实验装置如图（夹持装置略）

C中实验现象

序号物质a

通入CL前迪入Ch后

产生棕黑色沉淀，且放置后不发生

I水得到无色溶液

变化

产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为

II5%NaOH溶液

黑色沉淀紫色，仍有沉淀

产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕棕黑色沉淀增多，放置.后溶液变为

III40%NaOH溶液

黑色沉淀紫色，仍有沉淀

(1)B'P试剂是一饱和食盐水，

（2）通入CL前，II、III中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为2Mn（OH）2+Ch-2MnO2+2H2O。

（3）对比实验I、n通入CL后的实验现象，对于二价锌化合物还原性的认识是二价镭化合物还原性随溶

液的碱性.增强而增强。

（4）根据资料ii,山中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：

原因一：可能是通入CL导致溶液的碱性减弱。

原因二：可能是氧化剂过量，氧亿剂将MnO厂氧化为MnO；。

①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因CL+2NaOH^NaQ+NaClO+H?O,但通过实

验测定，溶液的碱性变化很小。

②取HI中放置后的1mL悬浊液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。

溶澧紫色迅速变为绿色的离子方程式为4MnQ"+4OH=4\仙。卜+02T+2H?O；溶液绿色缓慢加深，

原因是

MnO,被CIO（填“化学式”）氧化，可证明HI的悬浊液中氧化剂过量。

③取HI中放置后的1mL悬浊液，加入4mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是3Cb+2MnO2+2OH

~^=2MnQ；+3Q+ILO。

④从反应速率的角度，分析实验HI未得到绿色溶液的可能原因CK）将MnO产氧化为MnO；的速率大广

Mn。；被OH还原为MnO广的速率。

【解析】（1）B中试剂为饱和食盐水。吸收HC1气体，防止HC1影响氯气与二价钛化合物反应的探究。（2）

通入02前，H、IH中均为NaOH溶液，Mn?+与OFT反应产生Mn（OH）2白色沉淀，根据白色沉淀在空气

中缓慢变成棕黑色沉淀推断出Mn（OH）2被空气中的氧气氧化为MnO2：2Mn（OH）2+O2=2MnO2+2H2O。

（3）实验I、H中溶液碱性不同，通入氯气后，实验I中二价钵（MnSO4）被氯气氧化为棕黑色沉淀MnOz，

实验II中二价钵［Mn（OH）2］被氯气氧化为紫色的MnOj二价镉被氧化为更高价，则二价锌化合物还原性

随溶液的碱性增强而增强。（4）②结合资料ii“浓碱性条件下，MnO；可被OFT还原为MnO〉”可知，溶

液紫色迅速变为绿色的原因是发生反应：4MnO；+40H=4MnO7+0?什2H2O。随着MnO；被0T还

原为MnO>，OH一浓度减小，C1CT氧化性增强，将MnCh氧化为绿色的MnO；MnO厂浓度增大，所以

溶液绿色缓慢加深。③稀释导致悬浊液中OFT浓度减小，碱性减弱，。0一氧化性增强，将MnCh氧化为紫

色的MnOq，MnO；浓度逐渐增大，溶液紫色缓慢加深，发生反应3clCT+2MnO2+2OH一^2Mn()4+30

一+氏0。④由反应3cleT+2Mn()2+2OH^2MnO；+3Cl+H2O可知，碱性环境中CIO的氧化性强于

MnO；,从反应速率的角度分析可得，实验川未得到绿色溶液的原因可能是CRT将MnO；一氧化为MnOf

的速率大于MnO；被OH一还原为MnO7的速率。

易混易金®综合实验探究四要点

(1)实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。

<2)实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，保证实验准确高效，同时要减少副反应

的发牛.和避免实验步骤间的相互干扰。

(3)实验现象要直观。如“证明CH3coOH是弱电解质”的实验，可配制一定浓度的CMCOONa溶液，

用pH试纸测溶液的pH,通过测定的结果(常温下，pH>7)得出结论，操作简便且现象明显。

(4)实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤，多方验证实验结果，做到实验结论准确可靠。

【跟踪训练】

1.某学习小组拟探究CO?和锌粒反应是否生成CO,已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置

如图所示，其中装置f中的试剂为银氨溶液，下列说法正确的是

A.实验开始时，先点燃酒精灯，后打开活塞K

B.b、c中试剂依次为饱和食盐水、浓硫酸

C.a装置也可以用于铜与浓疏酸的反应

D.装置e的作用是安全瓶，防倒吸

【答案】D

【分析】探究C0,和锌粒反应是否生成CO,a装置是CO,气体发生装置，生成的C0?气体含有HCI和水蒸

气，b装置中盛有饱和NaHCOs溶液，用来除去HCI,c装置中盛有浓硫酸，用来除去水蒸气，通过d装置

加热和锌发生反应，e装置为安全瓶，CO进入f装置中的银氨溶液产生黑色固体，验证CO的生成，以此

解答该题。

【解析】A.实验开始时应先打开活塞K通入CO2一段时间，排尽装置内空气，避免空气与锌粉反应，然后

点燃酒精灯，A错误；

B.b装置中盛有饱和NaHCO,溶液，用来除去HCI.c装置中盛有浓硫酸，用来除去水蒸气，B错误；

C.a装置为固液不加热型反应装置，铜与浓硫酸反应需加热，a装置不可以用于铜与浓硫酸的反应，C错

误；

D.e装置为安全瓶，防止f装置中的液体倒吸到d装置中的硬质玻璃管中，D正确；

故选D,、

2.活泼金属很难置换出溶液中的金属元素，某兴趣小组探究铝与铜盐溶液反应，并探索阴离子对反应的影

响。小组同学设计两种铜盐溶液分别与金属铝片（经打磨后）的反应。发现不同现象如下：

实验一：4mL8%的CuSO,溶液实验二：4mL8%的CuCl?溶液

实验现短时间无变化,数小时后铝片上仅有少量立即产生大量气泡，铝片上迅速有红色铜出现，有少

象红色铜量蓝色沉淀

⑴①实验一中铝与硫酸铜溶液反应的化学方程式为O

②实验二中产生的气体经检验有爆鸣声，该气体为0

⑵探究不同现象产生的原因

①对比实验一、二后不同现象作如下假设猜想：

假设1：相对于铝与硫酸铜溶液的反应，铝与氯化铜溶液的反应时，氯离子对铝置换铜有作用。

假设2:CuSO,溶液显中性，CuQ1溶液显酸性。

，②设计实验方案：

验证"假设r的实验设计：取甲、乙两支试管，分别加入等体积的溶液，再向甲试管中加入1g氯化

钠固体，向两支试管各加入相同铝片（经打磨后），观察到甲试管产生气体速率乙试管产生气体速率（填

“快于"、"慢于”），假设1成立。

验证“假设2”的实验设计：取等体积的两种溶液，分别滴加两滴紫色石蕊溶液，溶液都变红，证明“假设2”

不成立。

③结论：铝和铜盐溶液反应时，（填写离子符号）是加快反应速率和产生气体的影响因素。

【答案】（1）3C“Sa+2Al=3Cu+AI2（SO4）3H2（或氢气）

⑵促进Cuso4快于a-

【分析】探究铜盐溶液分别与金属铝片（经打磨后）的反应：

实验一：4mL8%的CuSO4溶液与金属铝片反应，短时间无变化，数小时后铝片上仅有少量红色铜，说明金

属铝能与CuSO4溶液反应置换出少量金属铜，反应为3CUSOA+2Al=3Cu+4式SO1;

实验二：4mL8%的CuCl2溶液与金属铝片反应，立即产生大量气泡，说明铝片与水发生反应产生氢气，

24+6也0:2却（。〃）3+3凡］；有少量蓝色沉淀，说明还有产生；反应为铝片上迅速有红色铜

出现，说明金属铝能与CuCl2溶液能快速反应置换出金属铜，反应为2All3CuC12=2AICLi3Cu;

实验现象差异原因：铝与硫酸铜溶液反应慢，是因铝表面致密氧化膜（AI2O3）阻碍反应；而氯化铜溶液中,

氯离子破坏氧化膜，促进铝与铜离子反应，同时铜离子水解使溶液显酸性，铝与氢离子反应产生氢气。

【解析】（1）（1根据分析，实验一中铝与硫酸铜溶液反应的化学方程式为：3C〃SO4+24=3C〃+42（Sa）「

②实验二中产生的气体经检验有爆鸣声，根据元素组成及能产生爆鸣声可知该气体为：H2O

（2）①对比实验一、二后不同现象作如下假设猜想：

假设L相对于铝与硫酸铜溶液的反应，铝与氯化铜溶液的反应时，唯一不同的地方为阴离子分别为：5。;

和C/"结合实验一、二后的现象差异，可以得出氯离子对铝置换铜具有促进作用；

假设2：CuSO,溶液显中性，CuQ?溶液显酸性。

②设计实验方案：根据对比实验，要验证“假设1”的实验设计：取甲、乙两支试管，分别加入等体积的CuSO,

溶液，向甲试管中加入1g氯化钠固体，向两支试管各加入相同铝片（经打磨后），观察到甲试管产生气体速

率“快于”乙试管产生气体速率，见可以证明假设1成立；

验证“假设2”的实验设计：取等体积的两种溶液，分别滴加两滴紫色石蕊溶液，溶液都变红，证明“假设2”

不成立。

（3）也根据前面的探究实验可以得到以下结论：铝和铜盐溶液反应时，。一是加快反应速率和产生气体的

影响因素。

3.某小组同学探究菠菜补铁的可行性°

已知：H2c2。4是弱酸

【提出猜想】假设L菠菜中铁元素以Fe'形式存在;

假设2：；

假设3：菠菜中铁元素以Fe?+和收计形式存在。

(1)将假设2补充完整：

剪晚水浸取.活性炭脱色

菠菜

研域过滤'-iSS-

⑵加入KSCN的目的是

(3)若观察到,则证明假设3成立。

⑷经实验，试管a、b中均无明显现象。为探查原因，查阅资料得知：菠菜中的铁元素以草酸亚铁(FeJOj

的形式存在。Fee?。,难溶于水，高温下可分解产生FcO以及气体产物。

①经检验，气体产物中含有CO2,由此同学们推测气体中应含有CO,理由是

②实验证明气体产物为C02和CO,n(COJn(C0)=

【实验反思】

⑸未检测到菠菜中的铁元素，原因可能是.

【修正实验方案】

菠菜灰条懿)

菠菜

⑹①试剂x为

②取适量滤液于试管中，加入试剂丫，即可证明菠菜中含有+2价铁元素。该试剂y为

【可行性分析】

⑺成年人每天所需铁元素的质量为20mg,每100g菠菜中含铁元素约为2mg,铁吸收率约为2机

①100g菠菜中含FeCZ。，的物质的量为mol例出计算式)。

②若要满足成年人对铁元素的需求量，则需要每天食用菠菜.kg。由此可知，菠菜补铁不可行。

【答案】(1)菠菜中铁元素以Fe3+形式存在

⑵检验Fe3+

⑶试管a中溶液为红色，试管b中溶液红色比a的深

(4)卜e元素的化合价未发生变化，依据氧化还原反应规律，C元素化合价由+3升高至+4价，则必然存

在化合价降低的过程，而。元素的化合价已为最低价，因此只能c元素化合价降低，则气态产物为co

1:1

⑸FeC?O4难溶于水，导致溶液中铁元素含量低

(6)稀硫酸NaOH溶液

2

(7)—xlO-350

56

【分析】菠菜研磨，水浸，过滤得到滤液，使用活性炭脱色后过滤，滤液加入KSCN溶液检验Fe3+,再加

入过氧化氢溶液，若观察到试管a中溶液为红色，且试管b中溶液红色比a的深，则证明假设3成立，据

此解答。

【解析】(1)结合假设1和假设2可知，假设2：菠菜中铁元素以Fe升形式存在；

(2)Fe"遇KSCN溶液变红，若加入KSCN溶液，溶液变红则含有Fe匕所以加入KSCN的目的是检验Fe?+；

(2)Fe"的浓度越大，溶液颜色越深，假设3成立，即菠菜中铁元素以Fe2+和Fe3+形式存在，则试管a中

溶液为红色，加入双氧水，Fe?+被氧化为Fe3+.Fe升浓度增大，试管b中溶液红色比a的深，所以若观察

到试管a中溶液为红色，试管b口溶液红色比a的深，则证明假设3成立；

(4)①经检验，气体产物中含有CO2,由此同学们推测气体中立含有CO,根据氧化还原反应规律可知，

其理由是：Fe元素的化合价未发生变化，依据氧化还原反应规律，C元素化合价由+3升高至-4价，则必

然存在化合价降低的过程，而O元素的化合价已为最低价，因此只能C元素化合价降低，则气态产物为CO；

②气体产物为CO,和CO,C元素化合价由+3升高至+4价而生成二氧化碳，C元素化合价由+3降低至+2

价而生成CO,根据得失电子守恒可知，n(CO2):n(CO)=l：1；

(5)查阅资料得知：菠菜中的铁元素以草酸亚铁(FeCQj的形式存在，FeC2。,难溶于水，则未检测到菠

菜中的铁元素，原因可能是：FeJOq难溶于水，导致溶液中铁元素含量低；

(C)①FeO难溶于水.易溶于酸，加试剂x的目的是浸取铁元素，则试剂x为稀硫酸；

②F02+与氢氧化钠反应生成白色的Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2易被氧气氧化为红褐色的Fe(OH)3.所以取适量滤

液于试管中，加入NaOH溶液，即可证明菠菜中含有+2价铁元素，则该试剂y为NaOH溶液；

(7)①根据铁元素守恒可知，100g菠菜中含FcCq的物质的最为三瞥=2xl0，mol；

56g/mol56

②若要满足成年人对铁元素的需求量，则需要每天食用菠菜擀等一xlOOg=5xlO，g=5Okg,由此可知，菠

2%x2〃?g

菜补铁不可行。

4.为探究金属铁和铝的钝化现象，某小组同学做了如下探究实验。

序

实验操作及现象

将光亮的铁钉放入冷的浓硫酸中，铁钉表面逐渐聚集白色固体，直至无明显现象。将铁钉取出用蒸镭

水冲洗后再次放入浓硫酸中，又开始重复以上现象。反复几次后酸液呈淡黄色浑浊。

将光亮的铝钉放入冷的浓硫酸中，铝钉变暗。将铝钉取出用蒸储水冲洗后再次放入浓硫酸中，无明显

ii

现象。

n爵铁钉或铝钉

界浓硫酸

⑴研究证实铝在浓硫酸中其表面生成了致密的氧化物膜，此过程体现了浓硫酸的性。

⑵为探究铁在浓硫酸中的作用与铝不同，将实验①中覆盖白色固体的铁钉用蒸储水冲洗，向收集的冲洗液

中加入（填名称）溶液，无明显现象，再滴加几滴酸化的HQ2溶液，溶液变红，说明溶液中存在

2

Fe^,因此铁在浓硫酸中生成了FeSO4。

⑶经检验实验中淡黄色浑浊为硫，写出铁与浓硫酸作用的化学方程式。

（4）若向FeSO4溶液中滴加未经酸化的H2O2溶液，溶液的pH变化如图所示。

叫

4-1

。48时间/min

已知：a.未经酸化的HQ?溶液pH为4.4,FeSO”溶液的起始pH为3.4；

b.Fc"沉淀的pH范围为1.9-32

用化学方程式解释滴定过程中pH变小的原因。

⑸探究试剂A（被浓硫酸处理后的铝钉或铁钉）与试剂B的反应：

序号试剂A试剂B溶液体积实验现象

1铁钉0.1mol-L"CuSOq溶液10mL很快有大量红色固体析出

II铝钉().1molL"CuSO」溶液10mL无明显现象

III铝钉0.1molHCuCh溶液10mL短时间内有较多红色固体析出

IV铝钉0.06molL“CuCL溶液+试剂a10mL有红色固体析出，速率比川慢

①实验I和实验II现象不同的原因O

②对比实验II、III、IV,实验III反应速率最快，文献研究表明，C「是该反应速率的关键影响因素。则实验

IV中试剂a为oC「加快反应速率的原因可能是。(写出一条即可)

【答案】(D(强)氧化

(2)硫石化钾

(3)3Fe+4H2so式浓尸3FeSC>4+S+4H2。

⑷达02+2氏'++4Hq=2Fe(OH)3J+4H+

(5)铝钉在浓硫酸中生成致密的氧化铝膜，使其钝化，而铁灯在浓硫酸中生成硫酸亚铁，对铁钉起不到

保护作用0.04mol-L“CuSO工溶液C「破坏了铝钉表面的氧化膜；C「与A产形成［A1C1J,减少

A产在铝表面沉积，防止钝化(答出任意一点即可)

【分析】在常温下Fe和AI在浓H2s0,或浓HNO］产生钝化现象，某实验小组做如下探究实验

i.将光亮的铁钉放入冷的浓硫酸中，铁钉表面逐渐聚集白色固体，说明Fe与浓硫酸发生了反应，直至无明

显现象；将铁钉取出用蒸镭水冲洗后再次放入浓硫酸中，又开始重复以上现象，说明产生的白色固体易溶

于水；反复几次后酸液呈淡黄色浑浊，说明浓硫酸被还原为单质S；

ii.将光亮的铝钉放入冷的浓硫酸中，铝钉变暗，说明AI与浓硫酸发生了反应，将铝钉取出用蒸福水冲洗后

再次放入浓硫酸中，无明显现象，说明产生的灰色物质难溶于水；据此信息解答。

【解析】(1)铝在浓硫酸中其表面生成了致密的氧化物膜.此过程体现了浓硫酸的强氧化性，

(2)将实验①中覆盖白色固体的铁钉用蒸傕水冲洗，向收集的冲洗液中加入几滴硫匐化钾溶液，无明显现

象，说明无Fc"存在，再向此无色溶液中滴加几滴酸化的Hqz溶液，溶液变红，说明溶液中存在Fe?*,由

此得到铁在浓硫酸中生成了FeSO.的结论。

(3)经检验实验中淡黄色浑浊为单质硫，说明Fe将浓硫酸还原为单质硫，同时产生FeSO「则反应的化

学方程式为：3Fe+4H(浓)=3FeSO4+S+4Hq。

2++

(4)向FeSO4溶液中滴加未经酸化的HQ2溶液，发生的反应为：H2O2+2FC+4H2O=2FC(OH)3；+4H,

根据反应可知，随着反应的进行，生成氢离子增多，因此pH下降。

⑸①实验I中将铁钉加入O.lmolCCuSO,溶液中很快有大量红色固体析出，说明铁钉在浓磕酸中生成硫

酸亚铁，对铁钉起不到保护作用，Fe能将Cu置换出来；实验II中铝钉加入0」mol-L“CuSO4溶液中，无明

显现象，说明铝钉在浓硫酸中生成致密的氧化铝膜，使其钝化，对铝钉起到保护作用，使AI不在与

溶液反应将Cu置换出来；

।②对比实验||、川、tv.实验川反应速率最快，文献研究表明，cr是该反应速率的关键影响因素；根据对

比原则，实验II、川、IV所用c(Qi2+)£=0.1mol・L\而实验IV实际所取的c(Cu2+)=0.06mol-L\则还需要

补充c(Cu2+)=0.04mol-L\所以实验IV中试剂a为：0.04mol-L」CuSO«溶液；根据实验II、III、IV中的阴

离子的浓度大小及实聆现象可以判断出Cr加快反应速率的原因可能是：CT破坏了铝钉表面的氧化膜；CP

与A产形成［A1C1J,减少A产在铝表面沉积，防止钝化(答出任意一点即可)。

易混易箱。实验方案设计中几个易忽视的问题

(1)净化、吸收气体及实验结束熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。

(2)进行某些易燃、易爆实验时，要防止爆炸。如H?还原CuO实验中应先通入Hz，气体点燃前要先验纯。

⑶防止氧化。如H2还原CuO实验中要“先灭灯再停氢”，白磷切割要在水中进行等。

(4)防止吸水。如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质要采取必要措施，以保证达到实验FI的。

(5)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。

(6)仪器拆卸的科学性与安全性。如防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等。

【跟踪训练】

1.膨松剂反应产生气体的量是检验膨松剂品质的一项重要指标。某膨松剂中起膨松作用的物质为碳酸氢钠。

某学校兴趣小组为研究该膨松剂在加热情况下发生的反应和放出的气体的量，设计了以下实验。按下图所

示连接装置(气密性良好，各装置中的试剂皆为足量)。

【资料】a.浓硫酸常用于吸收水蒸气；b.碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。

⑴仪器E的名称是___________,装置A的作用是c

⑵请写出加热时试管中所发生反应的化学方程式：0

⑶将一定质量的膨松剂样品装入装置B中，测定实验前后装置(填装置对应的字母符号)的质量,

其质量差即为样品产生的二氧化碳的质量。加热前，先对已连接好的装置A、B和C通入一段时间的空气，

再连接上装置D、E；停止加热后，应继续通入一段时间的空气。这样做的目的是。

⑷上述实验中，若没有装置E,可能会造成测定结果(填“偏大”“偏小"或"不变

⑸取膨松剂样品40.0g(除NaHCO，外，不含其它能分解产生CO,的物质)，实验测得产生二氧化碳的质量为

8.8g,计算该膨松剂中小苏打的质量分数为o

【答案】(1)(球形)干燥管吸收空气中的CO2气体

A.

=

(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO21

(3)D加热前，通入空气是为了排出装置中的CO2,停止加热后，通入空气是为了使残留在装置中

的CO2全部进入D中以便完全吸收

(4)偏大

(5)84%

【分析】该实验是研究该膨松剂在加热情况下放出气体的量，实验前先由左端通入空气，A中NaOH溶液

可吸收空气中的CO2气体，然后通过装置B,经装置C中浓硫酸干燥后，经装置D、E排出，当装置充满不

含CO2的空气后，加热装置B,NaHCOs不稳定，加热分解产生生Na2co3、CO2.H2O,产生的CO2气体经

浓硫酸干燥后，被U型管中碱石灰吸收，根据最终D增加质量判断反应产生的C0?的量的多少，装置中E

碱石灰作用是吸收空气中的CO7、H?O,防止对实验结果造成干扰，为减少实验误差，停止加热后，还需继

续通入一段时间的空气，目的是使残留在装置中的C0?全部进入D中以便完全吸收，据此分析；

【解析】(1)由图可知该装置的名称为：(球形)干燥管，•根据分析可知，A中NaOH溶液可吸收空气中

的CO2气体；

(2)加热时试管，NaHCOs不稳定，加热分解产生生Na2co3、H20,发生反应的化学方程式：

△

2NaHCO?=Na2cO3+HQ+CO2f；

(3)NaHCOs不稳定，受热分解产生Na2co3、C02,H20,反应产生的CO2气体被U型管中的碱石灰吸收,

所以样品产生的CO?的质量可通过测定实验前后装置D的质量测得，为减少实验误差，加热前，通入空气

是为了排出装置中的CO2，停止加热后，还需继续通入一段时间的空气，目的是使残留在装置中的CO2全部

进入D中以便完全吸收；

(4)装置中E碱石灰作用是吸收空气中的CO2、H2O,防止对实验结果造成干扰；若没有装置E,空气中

C0,、匕0也会被装置D吸收，导致C0,质量偏大，从而使测定结果偏大;

⑸若上述实验测得二氧化碳的质量为8.8g,则CO2气体的物质的量n（COJ=盘扁=02h01,膨松剂中

小苏打的质量分数为0.。吸：84.01、100%=84%。

40.0g

2.化学兴趣小组设计如下实验，证明Na^O?可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂，并测定Na,。?试样的纯度

（通过气体与样品反应后生成的量测定N%。：的含量）。可供选用的反应物.CaCOs固体、稀盐酸、稀硫

酸和蒸镭水。回答下列问题:

Q）仪器a的名称为,其中盛放的试剂为（填试剂名称）。

⑵装置B中盛放的试剂最佳为_________（填字母）。

A,饱和NaCI溶液B.浓硫酸C.饱和NaHCO,溶液D.NaOH溶液

（3）装置C中反应生成O?的化学方程式有

⑷装置D的作用是。

（5）Na2。?还可用来制备高铁酸钠（Na,FeO4）,高铁酸钠是一种新型、绿色消毒剂，主要用于饮用水处理。

制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4+6NaQ2=2Na2FeO4+2Na2（）+2Na2so4+。2T,Na,FeO4中Fe元素的

化合价为,此反应中还原剂为O

【答案】（1）分液漏斗稀盐酸

⑵C

⑶2NaQ,+2HQ=4NaOH+O,T2NaQ,+2CO,=2Na,CO-O,

⑷净化生成的。2，除去CO?

（5）+6FeSO4.Na2O2

【分析】利用装置A中碳酸钙与稀盐酸的反应制备CO7,装置B净化CO,,除去HCI,装置C中Na。会与

CO和混有的水蒸气反应，生成装置D净化生成的除去CO?与H70,装置E、F利用排水法收集

氧气，通过得到的氧气的体积来计算NaQz的含量。

【解析】（1）a为分液漏斗，盛放稀盐酸（稀硫酸与碳酸钙反应会生成硫酸钙难溶物堵塞试管）。

(2)B作用为除去C02中的HCI,应选用NaHCO”

(3)C中发生的反应为2Na?O2+2H2=4NaOH+O2T,2Na2O,+2CO2=2Na2CO3+O20

(4)装置D作用为净化生成的Cu,除去CO2。

(E)经计算，NazFeO,中Fe元素的化合价为+6；Fe的价态升高，被氧化，作还原剂；此外，Na?。?中的0

的价态既有升高又有降低，所以近原剂为FeSO,、Na2O2o

3.硫酸铁在化学实验中应用广泛。某小组利用硫酸铁进行如下实验：

I.测定Fe和Fe/SOj发生归口反应的反应热。

(1)配制250mL0.1mol•L'Fe2(SO4)3溶液.

称取一定量Fe2(SOj-6H2O固体溶于适量稀硫酸溶液中，加水稀释至250mL0下列仪器中，完成本实验

一定不需要选择的是:填仪器名称，下同)；还缺少的玻璃仪器是。

⑵为测定Fe(s)+Fe2(SOj(aq)=3FeSO/aq)的焙变，甲同学设计了如下实验方案i。

方

操作

案

在如图所示的简易量热器中加入2.8g铁粉(过量)，再加入100mL(l)中配制好的0.1

mol-L-1Fe2(SO,3溶液，测定放出热量QkJ；计算反应热为A/A

L玻璃

i温度计-搅拌器

内筒」dh1杯盖

隔热一硼.外壳

①本实验中“搅拌”的操作方法是___________o若把玻璃搅拌器误用为铜质搅拌器，则计算结果会

(填'偏高"、"偏低”或‘不变”)。

②Z同学认为甲同学设计的实验方案测得的结果误差较大，判断依据是o基于相关原理，乙同

学重新设计了优化的实验方案iiO

方

操作

案

第1步，在如图所示的简易量热器中加入2.8g铁粉，再加入100mL0.1mol.L

CuSO4溶液，测定放出热量2⑷，计算反应热为A%；

ii

第2步，在如图所示的简易量热器中加入3.2g铜粉，再加入100mLQ)中配制好的

0.1mol-L-'Fe2(S0j溶液，测定放出热量&kJ,计算反应热为

③根据方案ii测定结果计算：Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq)=3FeSO4(aq)=(用含AH?、的代

数式表示)。

II.探究影响Cu和FezlSOj?反应速率的外界因素。

实纯铜粉0.1molL-'Fe2(SO,)3溶水的体水浴温测定铜粉完全溶解

验质量(g)液体积(mL)积(mL)度(七)所用时间(min)

10.360035℃

II0.350V35℃t2

III0.360045℃，3

(3)实验II中，V=o

⑷设计实验I、II的目的是探究其它条件相同时，对反应速率的影响。

⑸实验结果：由此可推出的实验结论是o

【答案】(1)分液漏斗玻璃棒

(2)上下移动玻璃搅拌器偏高过量的铁粉与硫酸铁溶液中含有的硫酸反应，对实验造成干扰

AH2+AH；

⑶10

⑷探究浓度对反应速率的影响

⑸其他条件相同，升高温度，反应速率增大

【分析】反应热测量实验中，配制一定溶液所需仪器为溶液对应体积的容量瓶和量筒以及胶头滴管；通过

盖斯定律，计算未知反应的熔变；实验II中，实验I和II控制三价铁离子浓度不同，探究浓度对反应速率

的影响，实验I和III控制反应温度不同，探究温度对反应速率的影响；

【解析】(1)称取一定量Fe2(SOj「6H2。固体溶于适量稀硫酸溶液中，加水稀释至250mL,需要使用250mL

容量瓶、烧杯、量筒、玻璃棒，胶头滴管，不需要分液漏斗；

(2)①环形搅拌器应上下搅拌使溶液充分反应，故本实验中“搅拌”的操作方法是上下移动玻璃搅拌器，若

把玻璃搅拌器误用为铜质搅拌器，该反应是放热反应，铜易导热，会有热量散失，造成Q偏小，AM偏高;

②甲同学设计的实验方案中铁粉过量，过量的铁粉与硫酸反应会有热量放出，对实验造成干扰，测得的结

果误差较大；

③方案ii中，发生两个反应Fe⑸dCuSO,(aq尸FeSO,(aq)+Cu(s).

Cu(s)+Fe,(SO,)3(aq)=2FeSO4(aq)4-CuSO4(aq),根据盖斯定律得Fe(s)+Fe2(SOJ(aq)=3FeSO4(aq)

NH—A//,+3

(3)铜单质与Fe3+反应生成CF和Fe?+,离子方程式为Cu+ZFe'C^+ZFe”,实验中实验I和II控制其余变

量一致，只改变FC，*浓度，则要保持溶液总体积一致，故V二10,

(4)设计实验I、II实验中Fe"浓度不同，故其目的是探究浓度对反应速率的影响；

(E)由。＞4知，其他条件不变时，升高温度，反应速率增大。

4.碳酸镁晶体是一种新型吸波隐形材料中的增强剂°回答下列问题：

I.合成该物质的步骤如下：

步骤1：配制一定浓度的Mg