1、1第 30 讲 探究性综合实验题课时集训测控导航表知识点 基础 能力物质成分、性质探究型实验 1 5反应规律、原理探究型实验 2,3 41.(2017湖南六市高三联考)下面是某校化学研究性学习小组探究过量的 Fe 与浓硫酸反应的实验:.甲同学设计如下实验,反应得到的混合气体中含有 SO2、H 2、H 2O已知:BaSO 3受热易分解(1)写出过量 Fe 粉与浓硫酸反应产生等体积的 SO2与 H2的总化学方程式: 。 (2)若按气体从左到右的流向,为达到实验目的,各装置连接顺序是A (不可重复使用)。 (3)A 中导管的作用为 , 装置 E 中的干燥管中盛放的物质为碱石灰,其作用是 。 (4)证
2、明有 H2存在的实验现象是 。 .为测定混合气体中 SO2的体积分数,乙同学设计了如下实验方案:混合气体 V L (标准状况) 溶液 固体 m g(5)W 溶液可以是下列溶液中的 (填字母代号)。 A.H2O2溶液 B.NaOH 溶液C.KMnO4溶液(硫酸酸化) D.氯水该混合气体中二氧化硫的体积分数为 (用含 V、m 的代数式表示)。 (6)丙同学使用 c mol/L x mL I2的淀粉溶液(过量)吸收混合气体,充分反应后,用 0.100 0 mol/L 的 Na2S2O3标准溶液滴定 I2的淀粉溶液,达到滴定终点时消耗 Na2S2O3溶液的体积为20 mL,该混合气体中二氧化硫的体积分
3、数为 (用含 V、c、x 的代数式表示)。 解析:(1)根据原子守恒可知过量 Fe 粉与浓硫酸反应产生等体积的 SO2与 H2的总化学方程式为 2Fe+3H2SO4(浓) 2FeSO4+SO2+H 2+2H 2O。(2)由于通过溶液会带出来水蒸气,首先检验水蒸气,利用品红溶液检验 SO2,氢气和氧化铜反应之前需要干燥氢气,且 SO2有毒,还需要防止空气中水蒸气,所以若按气体从左到右的流2向,为达到实验目的,各装置连接顺序是 ADBCFE。(3)反应中产生气体,因此 A 中导管的作用为安全管,平衡气压;装置 E 中的干燥管中盛放的物质为碱石灰,其作用是防止空气中的水分干扰实验,吸收多余的 SO2
4、。(4)氢气还原氧化铜生成铜和水,则证明有 H2存在的实验现象是 F 中黑色固体粉末变为红色,E中无水硫酸铜变蓝。(5)由于亚硫酸钡不稳定,因此应该转化为硫酸钡,所以 W 应该具有氧化性,能把 SO2氧化,且不能引入硫酸根,所以选择双氧水或氯水。硫酸钡是 m g,则根据硫原子守恒可知 SO2是 mol,所以该混合气体中二氧化硫的体积分数为 100%= %。(6)根据方程式 I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI、I 2+2S2 2I-+S4 可知该混合气体中二氧化硫的体积分数为 100%=%。答案:(1)2Fe+3H 2SO4(浓) 2FeSO4+SO2+H 2+2H 2O(2)DBCFE
5、(3)安全管,平衡气压 防止空气中的水分干扰实验,吸收多余的 SO2(4)F 中黑色固体粉末变为红色,E 中无水硫酸铜变蓝(5)AD % (6) %2.(2018北京朝阳区模拟)根据要求完成下列实验过程(a、b 为弹簧夹,加热及固定装置已略去)。(1)验证碳、硅非金属性的相对强弱(已知酸性:亚硫酸碳酸)。连接仪器、 、加药品后,打开 a、关闭 b,然后滴入浓硫酸,加热。 铜与浓硫酸反应的化学方程式是 。装置 A 中试剂是 。 能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是 。 (2)验证 SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。在(1)操作后打开 b,关闭 a。H 2S 溶液中有浅黄色浑浊出现,化学方
6、程式是 。 3BaCl 2溶液中无明显现象,将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。滴加的溶液 氯水 氨水沉淀的化学式写出其中 SO2显示还原性生成沉淀的离子方程式: 。 解析:铜与浓 H2SO4发生反应,其化学方程式为 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H 2O,故发生装置中产生的气体为 SO2,打开弹簧夹 a、关闭弹簧夹 b,SO2气体通入NaHCO3溶液,发生反应产生 CO2气体,要验证 C 与 Si 非金属性的强弱,可将 CO2气体通入Na2SiO3溶液发生反应:H 2O+CO2+Na2SiO3 Na2CO3+H2SiO3,只要有白色胶状沉淀
7、生成,则说明 H2CO3的酸性强于 H2SiO3,即 C 的非金属性强于 Si。但 SO2气体也能与 Na2SiO3溶液反应,产生相同的实验现象。干扰实验的验证,故装置 A 的作用是除去 CO2中的 SO2气体,A 中盛放的试剂是酸性 KMnO4溶液。打开弹簧夹 b、关闭弹簧夹 a,SO2通入 BaCl2溶液无明显现象,但加入氨水后,会生成 BaSO3沉淀;加入氯水后发生反应:Cl 2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4,BaCl2与H2SO4反应得到 BaSO4白色沉淀。SO 2通入 H2S 溶液中发生反应,其化学方程式为2H2S+SO2 3S+2H 2O,该反应体现了 SO2的氧化性。
8、答案:(1)检查装置的气密性Cu+2H 2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H 2O酸性 KMnO4溶液A 中酸性 KMnO4溶液没有完全褪色,盛有 Na2SiO3溶液的试管中出现白色胶状沉淀(2)2H 2S+SO2 3S+2H 2OBaSO 4 BaSO 3Cl2+SO2+2H2O+Ba2+ BaSO4+4H +2Cl-3.导学号 96656197 硫代硫酸钠(Na 2S2O3)是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,在酸性条件下易分解,在空气中易被氧化。某化学兴趣小组通过如图装置(省略夹持装置)制备 Na2S2O3。(1)实验开始的步骤,组装好仪器, , 按图示加入试剂,关闭
9、 K1、打开 K2,先向 C 中烧瓶加入 Na2S 和 Na2CO3混合溶液,再向 A 中烧瓶滴加浓 H2SO4。(2)C 中的烧瓶发生如下反应:2Na 2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2,反应开始后,C 中先有浑浊产生,后又变澄清,此浑浊物是 ;为了保证 Na2S2O3的产量,实验中通入 C 的 SO2不能过量,用离子方程式表示其原因 。 (3)该实验制得的产品中含有 Na2SO4杂质,为减少装置 C 中生成 Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验开始的步骤进行了改进,改进后的操作是 。 (4)B 装置可以起到安全瓶,防止倒吸的作用,另外在实验结束后拆除装置时还
10、可以防止污染空气,具体操作方法是 。 (5)制取 Na2S2O3的另一种方法是直接将硫粉和亚硫酸钠溶液混合共热制取。为探究制取硫4代硫酸钠最佳条件,设计如下对比实验(每次实验时亚硫酸钠质量均为 63 g,反应时间为 30 min):实验序号 溶液 pH亚硫酸钠与水的质量比 反应温度 硫粉质量亚硫酸钠转化率1 10 1.51 100 18 g 80.7%2 10 1.11 100 18 g 94.6%实验 1、2 的目的是探究 对亚硫酸钠转化率的影响; 若要完成上表中列出的各项条件对亚硫酸钠转化率的影响探究,除实验 1、2 外,至少还需进行 次对比实验; 实验表明:亚硫酸钠转化率不受硫粉质量多少
11、的影响,原因为 。 解析:(1)组装好仪器后需要检验装置气密性,再按图示加入试剂。(2)因 SO2的水溶液显酸性且有弱氧化性,在酸性条件下,S 2-能被 SO2氧化为 S,则反应开始后,C中先有浑浊产生,此浑浊物是硫;Na 2S2O3在酸性条件下不稳定,易转化为 S 和 SO2,故实验中通入 C 的 SO2不能过量,否则易发生的离子反应方程式为 S2 +2H+ S+SO 2+H 2O。(3)因 Na2SO3易被空气中的氧气氧化为 Na2SO4,为减小杂质 Na2SO4的生成,可先向 A 中烧瓶滴加浓 H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向 C 中烧瓶中加入 Na2S 和 Na2CO3溶
12、液。(4)利用在 a 处连接盛 NaOH 溶液的注射器,再关闭 K2、打开 K1,可借助 B 装置处理尾气,防止 SO2污染空气。(5)实验 1、2 两组实验,溶液的 pH 相同,亚硫酸钠浓度不同,可见实验的目的是探究亚硫酸钠浓度对亚硫酸钠转化率的影响;要探究溶液 pH、反应温度、硫粉质量对亚硫酸钠转化率的影响,其他条件应在相同情况下进行溶液 pH 不同对比实验、反应温度不同对比实验、硫粉质量不同对比实验,除实验 1、2 外,至少还需进行 3 次对比实验;硫为固体,不影响平衡的移动。答案:(1)检查装置气密性 (2)硫 S 2 +2H+ S+SO 2+H 2O(3)先向 A 中烧瓶滴加浓 H2
13、SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向 C 中烧瓶加入 Na2S 和Na2CO3溶液(4)在 a 处连接盛 NaOH 溶液的注射器,再关闭 K2、打开 K1(5)亚硫酸钠浓度 3 硫为固体,不影响平衡的移动4.(2018辽宁大连高三模拟)高锰酸钾俗称灰锰氧,用途广泛,常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂等。.某小组拟用酸性 KMnO4溶液与 H2C2O4(K1=5.410-2)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”,并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积的变化)。限选试剂和仪器:0.200 0 molL-1H2C2O4溶液、0.010 0 molL-1KMnO4溶液
14、(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽物理量V(0.200 0 molL-1H2C2O4溶液)/mL甲V(0.010 0 molL-1KMnO4溶液)/mL T/乙5编号 2.0 0 4.0 50 2.0 0 4.0 25 1.0 a 4.0 25回答下列问题:(1)配制 100 mL 0.200 0 molL-1的 H2C2O4溶液,除用到托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒等仪器外,还必须用到的玻璃仪器是 。 (2)在酸性条件下 KMnO4的氧化性会增强,用来酸化 KMnO4溶液的最佳试剂是 。 a.硝酸 b.硫酸 c.盐酸(3)上述实验是探究 对化学反应速率的影响;若上述实验是探究
15、浓度对化学反应速率的影响,则表格中“甲”应填写 ,a 为 ;乙是实验需要测定的物理量,则表格中“乙”应填写 。 (4)将酸性 KMnO4溶液逐滴滴入一定体积的 H2C2O4溶液中(温度相同,并不断振荡;忽略滴入KMnO4时溶液总体积变化),记录的结果如表:滴入 KMnO4溶液的次序 KMnO4溶液紫色褪去所需的时间/s先滴入第 1 滴 60褪色后,再滴入第 2 滴 15褪色后,再滴入第 3 滴 3褪色后,再滴入第 4 滴 1请分析 KMnO4溶液褪色时间变化的可能原因: 。 .某化学小组利用如图装置进行实验证明氧化性:KMnO 4Cl2Br2。限选试剂:NaBr 溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫
16、酸(5)装置 b 中盛放的试剂是 ;实验中观察到的现象为 ; 此实验装置的不足之处是 。 解析:(1)配制 100 mL 0.200 0 molL-1的 H2C2O4溶液需要的仪器:托盘天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、100 mL 容量瓶、胶头滴管。(2)高锰酸钾能氧化盐酸,硝酸本身具有强氧化性,故选硫酸。(3)实验只有温度不同,所以探究的是温度对化学反应速率的影响。为了达到实验目的,应该让混合后溶液的体积相同,而 H2C2O4的浓度不同,所以实验需要补充蒸馏水,则甲为V(蒸馏水)/mL,a 为 1.0,乙为 t(溶液褪色时间)/s。(4)反应中生成了 Mn2+,应是反应生成的 Mn2+对反应
17、有催化作用,且 c(Mn2+)越大,催化效果越好。(5)需要判断氧化性 KMnO4Cl2Br2,首先要制取 Cl2、Br 2,再利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性来进行判断,用 KMnO4和浓盐酸反应制取 Cl2,用 Cl2和 NaBr 反应制取 Br2,装置 b 中盛放的试剂是 NaBr 溶液,实验现象为 a 中有黄绿色气体产生,b 中溶液变为棕(橙)黄6色;Cl 2是有毒气体,需要尾气处理装置。答案:(1)100 mL 容量瓶、胶头滴管 (2)b(3)温度 V(蒸馏水)/mL 1.0 t(溶液褪色时间)/s(4)反应生成的 Mn2+对反应有催化作用,且 c(Mn2+)越大,催化效果越好
18、(5)NaBr 溶液 a 中有黄绿色气体产生,b 中溶液变为棕(橙)黄色 没有尾气吸收装置5.导学号 96656198 以 Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。试剂实验滴管 试管 现象饱和 Ag2SO4溶液 .产生白色沉淀0.2 molL-1CuSO4溶液 .溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀0.2 molL-1Na2SO3溶液0.1 molL-1Al2(SO4)3溶液.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀(1)经检验,现象中的白色沉淀是 Ag2SO3。用离子方程式解释现象: 。 (2)经检验,现象的棕黄色沉淀中不含 S ,含有 Cu+、Cu
19、2+和 S 。已知:Cu + Cu+Cu2+,Cu2+ CuI(白色)+I 2。用稀 H2SO4证实沉淀中含有 Cu+的实验现象是 。 通过下列实验证实,沉淀中含有 Cu2+和 S 。a.白色沉淀 A 是 BaSO4,试剂 1 是 。 b.证实沉淀中含有 Cu2+和 S 的理由是 。 (3)已知:Al 2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象的白色沉淀中无 S ,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性 KMnO4溶液褪色。推测沉淀中含有亚硫酸根和 。 对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:.被 Al(OH)3所吸附;.存在于铝的碱式盐中。对假设设计了对比实验,证实了假设成立。
20、a.将对比实验方案补充完整。步骤一:步骤二: 7(按上图形式呈现)b.假设成立的实验证据是 。 (4)实验验证的亚硫酸盐的性质有 。 盐溶液间反应的多样性与 有关。 解析:(1)Na 2SO3溶液与 Ag2SO4饱和溶液反应的离子方程式为 2Ag+S Ag2SO3。(2)由 Cu+ Cu+Cu2+知,若沉淀中含有 Cu+,加入稀硫酸会发生歧化反应生成单质铜,现象是析出红色固体。由 A 是 BaSO4,结合 H+N 有氧化性,S 存在时会干扰 S 的检验,故试剂 1 是 HCl和 BaCl2溶液;由实验现象推知,上层清液中有 S ,结合洗净的棕黄色沉淀加入 KI 溶液后转化为白色沉淀,则白色沉淀
21、为 CuI,是 Cu2+、S 、I -之间发生反应的结果。(3)由白色沉淀在强酸和强碱中均溶解知,白色沉淀中含 Al(OH)3,即 Al3+和 OH-。若为铝的碱式盐,则步骤一中最后一步操作中的反应分 2 步,第 1 步铝的碱式盐与 NaOH反应转化为 Al(OH)3,第 2 步 Al(OH)3与 NaOH 反应生成 NaAlO2而溶解。根据上述分析,步骤二应取 2 mL 0.1 molL-1Al2(SO4)3溶液与氨水做实验,其他操作与步骤一相同,消耗稀 NaOH 溶液的体积记录为 V2,若V1V2,则假设成立。(4)根据实验,亚硫酸盐具有还原性,水解呈碱性;盐溶液间反应的多样性与盐的性质和溶液的酸碱性有关。答案:(1)2Ag +S Ag2SO3(2)析出红色固体 a.HCl 和 BaCl2溶液b.在 I-的作用下,Cu 2+转化为白色沉淀 CuI,S 转化为 S(3)Al 3+、OH -a.b.V1明显大于 V2(4)氧化还原性、在水溶液中的酸碱性两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
