第6講物質的性質、化學反應原理綜合試驗探究1.[限制變量法][2024北京]某小組同學探究不同條件下氯氣與二價錳化合物的反應。資料：ⅰ.Mn2＋在確定條件下可被Cl2或ClO－氧化成MnO2（棕黑色）、MnO42－（綠色）、ⅱ.濃堿性條件下，MnO4－可被OH－還原為Mnⅲ.Cl2的氧化性與溶液的酸堿性無關，NaClO的氧化性隨堿性增加而減弱。試驗裝置如圖（夾持裝置略）序號物質aC中試驗現象通入Cl2前通入Cl2后Ⅰ水得到無色溶液產生棕黑色沉淀，且放置后不發生變更Ⅱ5％NaOH溶液產生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變為紫色，仍有沉淀Ⅲ40％NaOH溶液產生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變為紫色，仍有沉淀（1）B中試劑是飽和食鹽水。（2）通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色變為棕黑色的化學方程式為2Mn（OH）2＋O22MnO2＋2H2O（3）對比試驗Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的試驗現象，對于二價錳化合物還原性的相識是二價錳化合物還原性隨溶液的堿性增加而增加。（4）依據資料ⅱ，Ⅲ中應得到綠色溶液，試驗中得到紫色溶液，分析現象與資料不符的緣由：緣由一：可能是通入Cl2導致溶液的堿性減弱。緣由二：可能是氧化劑過量，氧化劑將MnO42－氧化為①用化學方程式表示可能導致溶液堿性減弱的緣由Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，但通過試驗測定，溶液的堿性變更很小。②取Ⅲ中放置后的1mL懸濁液，加入4mL40％NaOH溶液，溶液紫色快速變為綠色，且綠色緩慢加深。溶液紫色快速變為綠色的離子方程式為4MnO4－＋4OH－4MnO42－＋O2↑＋2H2OMnO2被ClO－（填“化學式”）氧化，可證明Ⅲ的懸濁液中氧化劑過量。③取Ⅲ中放置后的1mL懸濁液，加入4mL水，溶液紫色緩慢加深，發生的反應是3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O④從反應速率的角度，分析試驗Ⅲ未得到綠色溶液的可能緣由ClO－將MnO42－氧化為MnO4－的速率大于MnO4－被解析（1）B中試劑為飽和食鹽水。吸取HCl氣體，防止HCl影響氯氣與二價錳化合物反應的探究。（2）通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中均為NaOH溶液，Mn2＋與OH－反應產生Mn（OH）2白色沉淀，依據白色沉淀在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀推斷出Mn（OH）2被空氣中的氧氣氧化為MnO2：2Mn（OH）2＋O22MnO2＋2H2O。（3）試驗Ⅰ、Ⅱ中溶液堿性不同，通入氯氣后，試驗Ⅰ中二價錳（MnSO4）被氯氣氧化為棕黑色沉淀MnO2，試驗Ⅱ中二價錳[Mn（OH）2]被氯氣氧化為紫色的MnO4－，二價錳被氧化為更高價，則二價錳化合物還原性隨溶液的堿性增加而增加。（4）②結合資料ⅱ“濃堿性條件下，MnO4－可被OH－還原為MnO42－”可知，溶液紫色快速變為綠色的緣由是發生反應：4MnO4－＋4OH－4MnO42－＋O2↑＋2H2O。隨著MnO4－被OH－還原為MnO42－，OH－濃度減小，ClO－氧化性增加，將MnO2氧化為綠色的MnO42－，MnO42－濃度增大，所以溶液綠色緩慢加深。③稀釋導致懸濁液中OH－濃度減小，堿性減弱，ClO－氧化性增加，將MnO2氧化為紫色的MnO4－，MnO4－濃度漸漸增大，溶液紫色緩慢加深，發生反應3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O。④由反應3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O可知，堿性環境中ClO－2.[模塊融合][北京高考]某小組在驗證反應“Fe＋2Ag＋Fe2＋＋2Ag”的試驗中檢測到Fe3＋，發覺和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。（1）檢驗產物①取出少量黑色固體，洗滌后，加硝酸，加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產生白色沉淀（填操作和現象），證明黑色固體中含有Ag。②取上層清液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，產生藍色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋。（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3＋，乙認為鐵粉過量時不行能有Fe3＋，乙依據的原理是2Fe3＋＋Fe3Fe2＋（用離子方程式表示）。針對兩種觀點接著試驗：①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證明白甲的揣測。同時發覺有白色沉淀產生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比試驗記錄如下：序號取樣時間/min現象ⅰ3產生大量白色沉淀；溶液呈紅色ⅱ30產生白色沉淀，較3min時量少；溶液紅色較3min時加深ⅲ120產生白色沉淀，較30min時量少；溶液紅色較30min時變淺（資料：Ag＋與SCN－生成白色沉淀AgSCN）②對Fe3＋產生的緣由作出如下假設：假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3＋；假設b：空氣中存在O2，由于4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O（用離子方程式表示），可產生Fe3＋；假設c：酸性溶液中的NO3－具有氧化性，可產生Fe3假設d：依據加入KSCN溶液后產生白色沉淀現象，推斷溶液中存在Ag＋，可產生Fe3＋。③下述試驗Ⅰ可證明假設a、b、c不是產生Fe3＋的主要緣由。試驗Ⅱ可證明假設d成立。試驗Ⅰ：向硝酸酸化的0.05mol·L－1NaNO3溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液。3min時溶液呈淺紅色，30min后溶液幾乎無色。試驗Ⅱ：裝置如下圖。其中甲溶液是FeSO4溶液，操作及現象是分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。（3）依據試驗現象，結合方程式推想試驗ⅰ～ⅲ中Fe3＋濃度變更的緣由：溶液中存在反應①2Ag＋＋FeFe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋3Fe2＋。反應起先時，c（Ag＋）大，以反應①、②為主，c（Fe3＋）增大。約30min后，c（Ag＋）小，以反應③為主，c（Fe3＋）減小。解析（1）①黑色固體溶于熱的硝酸溶液后，向其中加入稀鹽酸，產生白色沉淀，可證明黑色固體中含有Ag。②可利用K3[Fe（CN）6]檢驗Fe2＋的存在。（2）過量的鐵粉會與Fe3＋反應。②空氣中的O2會與Fe2＋發生氧化還原反應，產生Fe3＋；加入KSCN溶液后產生白色沉淀，說明溶液中存在Ag＋，Ag＋可與Fe2＋反應產生Fe3＋。③試驗Ⅰ可證明假設a、b、c不是產生Fe3＋的主要緣由，只要將原試驗反應體系中的Ag＋替換，其他微粒的種類及