化學

大一輪復習第十五章第75講以反應原理、物質性質探究為主的綜合實驗復習目標1.能運用化學反應原理分析影響化學變化的因素，學會運用變量控制的方法研究化學反應。2.能根據文獻和實際需要提出綜合性的探究課題，根據假設提出多種探究方案，評價和優化方案，能用數據、圖表、符號等處理實驗信息。類型一物質性質的探究類型二原理探究課時精練內容索引類型一物質性質的探究物質性質探究類實驗的類型(1)根據物質性質設計實驗方案(2)根據物質的結構(或官能團)設計實驗方案1.(2024·湖北，18)學習小組為探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相關性質，室溫下進行了實驗Ⅰ~Ⅳ。實驗Ⅰ實驗Ⅱ實驗Ⅲ

無明顯變化溶液變為紅色，伴有氣泡產生溶液變為墨綠色，并持續產生能使帶火星木條復燃的氣體提升關鍵能力

bc

不能吸收產生的H+，維持pH，促進反應正向進行

2[Co(CO3)3]3-+6H2O+4CO2↑2H2O2

2H2O+O2↑

(4)實驗Ⅳ中，A到B溶液變為藍色，并產生氣體；B到C溶液變為粉紅色，并產生氣體。從A到C所產生的氣體的分子式分別為

、

。

實驗Ⅳ：CO2O2

2.為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實驗。回答下列問題：(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L-1FeSO4溶液，需要的儀器有藥匙、玻璃棒、

(從下列圖中選擇，寫出名稱)。

燒杯、量筒、托盤天平(2)電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質發生化學反應，并且電遷移率(u∞)應盡可能地相近。根據下表數據，鹽橋中應選擇

作為電解質。

陽離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)陰離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.074.61Na+5.197.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.628.27KCl

(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極。可知，鹽橋中的陽離子進入

電極溶液中。

(4)電池反應一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨電極上未見Fe析出。可知，石墨電極溶液中c(Fe2+)=

。石墨0.09mol·L-1

(5)根據(3)、(4)實驗結果，可知石墨電極的電極反應式為

，鐵電極的電極反應式為

。因此，驗證了Fe2+氧化性小于

，還原性小于

。

Fe3++e-===Fe2+Fe-2e-===Fe2+

Fe3+Fe(6)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應完成的方法是_____________________________________________________

。

取活化后溶液少許于試管中，加入KSCN溶液，若溶液不出現紅色，說明活化反應完成鐵電極表面發生活化反應：Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4，活化反應完成后，溶液中不含Fe3+。返回類型二原理探究化學反應原理探究實驗的類型(1)對未知產物的探究通過化學反應原理猜測可能生成哪些物質，對這些物質逐一進行檢驗，并測定其含量。(2)對某一原理或規律及影響因素的探究在對未知的反應機理或規律的研究中，如果有多個影響因素(如濃度、溫度、壓強、催化劑、顆粒物規格等)，通常采用變量控制法。人為控制其他因素完全相同，只有探究的因素不同，通過研究每個因素變化時的反應機理或規律，才能得出正確的反應機理或規律與多個影響因素之間的關系。1.某小組為探究Mg與NH4Cl溶液的反應機理，常溫下進行以下實驗。實驗中所取鎂粉質量均為0.5g，分別加入選取的實驗試劑中，資料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl-對該反應幾乎無影響。提升關鍵能力實驗實驗試劑實驗現象15mL蒸餾水反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體(1)經檢驗實驗2中刺激性氣味氣體為NH3，檢驗方法是_______________

。

用排水法收集一小試管產生的氣體，經檢驗小試管中氣體為H2。實驗實驗試劑實驗現象15mL蒸餾水反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體蕊試紙放在試管口，試紙變藍將濕潤的紅色石(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-。為研究固體成分，進行實驗：將生成的灰白色固體洗滌數次，至洗滌液中滴加AgNO3溶液后無明顯渾濁。將洗滌后的固體溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出現白色沉淀。推測沉淀中含有

，灰白色固體可能是

(填化學式)。

實驗實驗試劑實驗現象15mL蒸餾水反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體Cl-Mg(OH)Cl將洗滌后的固體溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出現白色沉淀，說明灰白色沉淀含有Cl-，結合已知灰白色沉淀中含有Mg2+、OH-和化合物中各元素化合價代數和為0，可推測灰白色固體可能是Mg(OH)Cl。(3)甲同學認為實驗2比實驗1反應劇烈的原因是NH4Cl溶液中c(H+)大，與Mg反應快。用化學用語解釋NH4Cl溶液顯酸性的原因是______________

。

實驗實驗試劑實驗現象15mL蒸餾水反應緩慢，有少量氣泡產生(經檢驗為H2)25mL1.0mol·L-1NH4Cl溶液(pH=4.6)劇烈反應，產生刺激性氣味氣體和灰白色難溶固體NH3·H2O+H+

(4)乙同學通過實驗3證明甲同學的說法不合理。實驗實驗裝置3

①X是

。

5mL1.0mol·L-1CH3COONH4溶液

實驗實驗裝置3

②由實驗3獲取的證據為

。

兩試管反應劇烈程度相當乙同學通過實驗3來證明甲同學的說法是不合理的，故由實驗3獲取的證據為兩試管反應劇烈程度相當。(5)為進一步探究實驗2反應劇烈的原因，進行實驗4。實驗實驗試劑實驗現象45mLNH4Cl乙醇溶液有無色無味氣體產生(經檢驗為H2)

取5mL無水乙醇，加入0.5g鎂粉無明顯變化

(6)由以上實驗可以得出的結論是__________________________________

。

NH4Cl水解產生的H+對反應影響小，

實驗記錄如下：

c(KI)實驗現象實驗Ⅰ0.01mol·L-1極少量I2溶解，溶液為淡紅色；充分反應后，紅色的銅粉轉化為白色沉淀，溶液仍為淡紅色實驗Ⅱ0.1mol·L-1部分I2溶解，溶液為紅棕色；充分反應后，紅色的銅粉轉化為白色沉淀，溶液仍為紅棕色實驗Ⅲ4mol·L-1I2完全溶解，溶液為深紅棕色；充分反應后，紅色的銅粉完全溶解，溶液為深紅棕色①初始階段，Cu被氧化的反應速率：實驗Ⅰ

(填“>”“<”或“=”)實驗Ⅱ。

<

②實驗Ⅲ所得溶液中，被氧化的銅元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2+(藍色)或[CuI2]-(無色)，進行以下實驗探究：步驟a.取實驗Ⅲ的深紅棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。步驟b.取分液后的無色水溶液，滴入濃氨水。溶液顏色變淺藍色，并逐漸變深。ⅰ.步驟a的目的是

。

ⅱ.查閱資料，2Cu2++4I-===2CuI↓+I2，[Cu(NH3)2]+(無色)容易被空氣氧化。用離子方程式解釋步驟b的溶液中發生的變化：_________________________________________________________________________________

。

[CuI2]-+2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]++2H2O+2I-、4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O加入濃氨水后[CuI2]-轉化為[Cu(NH3)2]+，無色的[Cu(NH3)2]+被氧化為藍色的[Cu(NH3)4]2+。③結合實驗Ⅲ，推測實驗Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實驗Ⅰ中銅被氧化的化學方程式是

。

分別取實驗Ⅰ和Ⅱ充分反應后的固體，洗滌后得到白色沉淀，加入濃KI溶液，

(填實驗現象)，觀察到少量紅色的銅。分析銅未完全反應的原因是__________________________________

。

2Cu+I2===2CuI(或2Cu+KI3===2CuI+KI)白色沉淀逐漸溶解，溶液變為無色

小未能氧化全部的Cu)結合實驗Ⅲ，推測實驗Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實驗Ⅰ中銅被氧化的化學方程式是2Cu+I2===2CuI或2Cu+KI3===2CuI+KI；加入濃KI溶液，發生反應CuI+I-===[CuI2]-，則可以觀察到的現象是白色沉淀逐漸溶解，溶液變為無色。(2)上述實驗結果，I2僅將Cu氧化為+1價。在隔絕空氣的條件下進行電化學實驗，證實了I2能將Cu氧化為Cu2+。裝置如圖所示，a、b分別是

。

銅、含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液要驗證I2能將Cu氧化為Cu2+，需設計原電池負極材料a為Cu，b為含n

mol

I2的4

mol·L-1的KI溶液。(3)運用氧化還原反應規律，分析在上述實驗中Cu被I2氧化的產物中價態不同的原因：__________________________________________________________________________________________________________________

。

在實驗Ⅰ、實驗Ⅱ、實驗Ⅲ中Cu+可以進一步與I-結合生成CuI沉淀或[CuI2]-，Cu+濃度減小使得Cu2+氧化性增強，發生反應2Cu2++4I-===2CuI↓+I2和2Cu2++6I-===2[CuI2]-+I2返回KESHIJINGLIAN課時精練答案12341.(1)將實驗Ⅲ中的0.1mol·L-1CoCl2溶液替換為0.2mol·L-1NaCl溶液進行實驗，電壓表指針偏轉幅度與實驗Ⅲ相同(2)4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3

(3)c(Co3+)答案12342.

答案12343.(1)分液漏斗、球形冷凝管(2)pH計(或酸度計)

(3)Fe3+氧化了Cu(4)向上層清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現藍色沉淀HNO3

ⅰ

(5)a.催化向“實驗

Ⅱ”體系中加入適量FeSO4(其他亞鐵鹽亦可)固體，振蕩，溶液出現藍色b.反應③的速率大于反應①答案12344.(1)五氧化二磷(或無水氯化鈣)(2)FeCl3·6H2O+6SOCl2

FeCl3+6SO2↑+12HCl↑(3)SO2還原了FeCl3

(4)抑制FeCl3水解(5)1

FeCl3溶液中含鹽酸，鹽酸與鐵粉反應放出熱量1.探究Co(Ⅱ)的還原性實驗Ⅰ：粉紅色的CoCl2溶液或CoSO4溶液在空氣中久置，無明顯變化。實驗Ⅱ：向0.1mol·L-1CoCl2溶液中滴入2滴酸性KMnO4溶液，無明顯變化。1234答案實驗Ⅲ：按如圖所示裝置進行實驗，觀察到電壓表指針偏轉。(1)甲同學根據實驗Ⅲ得出結論：Co2+可以被酸性KMnO4溶液氧化。乙同學補充實驗Ⅳ，__________________________________________________________________________________________________(補全實驗操作及現象)，否定了該觀點。將實驗Ⅲ中的0.1mol·L-1CoCl2溶液替換為0.2mol·L-1NaCl溶液進行實驗，電壓表指針偏轉幅度與實驗Ⅲ相同1234答案(2)探究堿性條件下Co(Ⅱ)的還原性，進行如下實驗。ⅱ中反應的化學方程式是

。

4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)31234答案(3)根據氧化還原反應規律解釋還原性：Co(OH)2>Co2+。Co2+-e-===Co3+，在堿性條件，OH-與Co2+、Co3+反應，使c(Co2+)和c(Co3+)均降低，但

降低的程度更大，還原劑的還原性增強[已知：Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15，Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44]。

c(Co3+)1234答案在CoCl2中，不僅Co2+具有還原性，Cl-也具有還原性。若要否定Co2+可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化的結論，需要設計實驗驗證題圖裝置中負極不是Co2+放電被氧化，故可將實驗Ⅲ中0.1

mol·L-1

CoCl2溶液替換為0.2

mol·L-1

NaCl溶液進行實驗，電壓表指針偏轉幅度與實驗Ⅲ相同，說明負極是Cl-放電，而非Co2+。2.(2024·天門模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)微溶于NaOH溶液，在堿性溶液中較穩定，溶液呈紫色，在酸性或中性溶液中快速產生O2。某化學興趣小組利用如圖所示裝置(夾持裝置略)制取Na2FeO4并探究有關性質。回答下列問題：1234答案(1)裝置A的作用是

。

制備Cl21234答案(2)檢查裝置B氣密性的方法：關閉K1、K2，________________________

，則裝置氣密性良好。(3)盛放氯酸鉀的儀器名稱為

，裝置B中試劑的作用為_______

。

向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變圓底燒瓶降低Cl2的溶解度，除去Cl2中的HCl1234答案裝置B中試劑為飽和氯化鈉溶液，其作用是降低Cl2的溶解度，除去Cl2中的HCl。1234答案(4)裝置C中產生Na2FeO4的離子方程式為____________________________

。

2Fe(OH)3+10OH-+3Cl2===

1234答案(5)充分反應后，將裝置C中所得混合物經凈化處理后得到產品Na2FeO4，進行如下性質探究：①凈水作用：取適量樣品溶于蒸餾水后，用一束光照射出現丁達爾效應，用離子方程式解釋出現該現象的原因：____________________________

。

1234答案

1234答案

3.實驗小組探究Cu和Fe(NO3)3溶液的反應原理。(1)配制溶液用Fe(NO3)3·9H2O標準試劑配制100mL0.500mol·L-1Fe(NO3)3溶液，下列儀器中無需使用的有

(填名稱)。

1234答案分液漏斗、球形冷凝管1234答案題中用固體配制100

mL溶液用到的儀器有托盤天平、藥匙、量筒、燒杯、玻璃棒、100

mL容量瓶、膠頭滴管，所以用不到的儀器是分液漏斗、球形冷凝管。

1234答案pH計(或酸度計)

Fe3+氧化了Cu1234答案

(4)實驗探究實驗Ⅰ：向0.500mol·L-1Fe(NO3)3溶液中加入過量銅粉并充分振蕩，溶液變成深棕色，無氣泡產生。實驗小組通過實驗證明了反應中有Fe2+生成，實驗方案為

。實驗Ⅱ：向pH=1.10的

溶液中加入過量銅粉并充分振蕩，無明顯現象。綜合“實驗Ⅰ”和“實驗Ⅱ”可知，假設

成立。

1234答案向上層清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現藍色沉淀HNO3ⅰ

1234答案催化向“實驗Ⅱ”體系中加入適量FeSO4(其他亞鐵鹽亦可)固體，振蕩，溶液出現藍色1234答案由反應歷程可知，反應①可由反應②③④得到，Fe2+先參與反應，然后又反應生成，Fe2+起催化作用，能加快反應速率。b.“實驗Ⅰ”反應中無論Cu過量多少，始終都能檢測到Fe3+的存在，原因是

。

1234答案反應③的速率大于反應①4.氯化鐵常用于生物和礦物分析，可作為診斷試劑。某小組制備無水FeCl3并探究其性質。實驗(一)制備無水FeCl3。1234答案資料顯示：亞硫酰氯