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第 74 讲 以性质为主的探究类综合实验
[复习目标] 1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简单方案。2.建
立解答探究类综合实验的思维模型。
类型一 物质性质的探究
1．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
2．物质性质探究类实验的常见操作及原因
操作 目的或原因
沉淀水洗 除去××(可溶于水)杂质
a.减小固体的溶解度；b.除去固体表面吸附的杂
沉淀用乙醇洗涤
质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥
防止××蒸气逸出脱离反应体系；提高××物质
冷凝回流
的转化率
防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保
控制溶液pH
××离子沉淀完全；防止××溶解等
“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入
稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品
少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结
的纯度
晶”
加过量A试剂 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率等)
温度过高××物质分解(如HO、浓硝酸、
2 2
NH HCO 等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)
4 3
温度不高于××℃
或××物质氧化(如NaSO 等)或促进××物质水
2 3
解(如AlCl 等)
3减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热
减压蒸馏(减压蒸发)
分解(如HO、浓硝酸、NH HCO 等)
2 2 4 3
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl 溶液时需
3
蒸发、反应时的气体氛围 在HCl气流中进行，加热MgCl ·6H O制MgCl
2 2 2
时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸水 除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化
反应容器中用玻璃管和大气相通 指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大
1．(2021·福建，12)NaNO 溶液和NH Cl溶液可发生反应：NaNO ＋NH Cl=====N↑＋NaCl
2 4 2 4 2
＋2HO。为探究反应速率与c(NaNO )的关系，利用如图装置(夹持仪器略去)进行实验。
2 2
实验步骤：往A中加入一定体积(V)的2.0 mol·L－1 NaNO 溶液、2.0 mol·L－1 NH Cl溶液和
2 4
水，充分搅拌。控制体系温度，通过分液漏斗往A中加入1.0 mol·L－1醋酸，当导管口气泡
均匀稳定冒出时，开始用排水法收集气体，用秒表测量收集1.0 mol N 所需的时间，重复多
2
次取平均值(t)。
回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________。
(2)检验装置气密性的方法：关闭止水夹K，_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若需控制体系的温度为36 ℃，采取的合理加热方式为__________________。
(4)每组实验过程中，反应物浓度变化很小，忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如表
所示。
V/mL
实验编号 t/s
NaNO 溶液 NH Cl溶液 醋酸 水
2 4
1 4.0 V 4.0 8.0 334
1
2 V 4.0 4.0 V 150
2 3
3 8.0 4.0 4.0 4.0 83
4 12.0 4.0 4.0 0.0 38
①V＝________，V＝________。
1 3
②该反应的速率方程为v＝k·cm(NaNO )·c(NH Cl)·c(H＋)，k为反应速率常数。利用实验数据
2 4计算得m＝________(填整数)。
③醋酸的作用是_________________________________________________________。
(5)如果用同浓度的盐酸代替醋酸进行实验 1，NaNO 与盐酸反应生成HNO ，HNO 分解产
2 2 2
生等物质的量的两种气体，反应结束后，A中红棕色气体逐渐变浅，装置中还能观察到的现
象有____________________。HNO 分解的化学方程式为________________________
2
________________________________________________________________________。
答案 (1)锥形瓶 (2)通过分液漏斗往A中加水，一段时间后水难以滴入，则气密性良好
(3)水浴加热 (4)①4.0 6.0 ②2 ③作催化剂，加快反应速率 (5)量筒中收集到无色气体，
导管里上升一段水柱 2HNO===NO↑＋NO ↑＋HO
2 2 2
解析 (4)①为探究反应速率与c(NaNO )的关系，NH Cl浓度不变，根据数据3和4可知溶
2 4
液总体积为20.0 mL，故V 为4.0；根据变量单一可知V 为6.0，V 为6.0。②浓度增大化学
1 2 3
反应速率加快，根据实验1和实验3数据分析，实验3的c(NaNO )是实验1的2倍，实验1
2
和实验3所用的时间比≈4，根据分析可知速率和NaNO 浓度的平方成正比，故m＝2。
2
(5)HNO 分解产生等物质的量的两种气体，根据氧化还原反应可知反应的化学方程式为
2
2HNO===NO↑＋NO ↑＋HO，反应结束后量筒收集到NO，因为NO 溶于水生成NO，A
2 2 2 2
中红棕色气体逐渐变浅，锥形瓶内压强降低，导管里上升一段水柱。
2．(2023·江西上饶统考一模)碘化亚铜(CuI)是重要的有机催化剂。某学习小组用如图装置制
备CuI，并设计实验探究其性质。已知：碘化亚铜(CuI)是白色固体，难溶于水，易与KI形
成K[CuI ]，实验装置如图1所示。
2
(1)仪器D的名称是____________。
(2)实验完毕后，用图2所示装置分离CuI的突出优点是_______________________。
(3)某同学向装置C的烧杯中倾倒NaOH溶液时，不慎将少量溶液溅到皮肤上，处理的方法是
________________________________________________________________________。
(4)装置B中发生反应的离子方程式是______________________________________
________________________________________________________________________。
(5)小组同学设计下表方案对CuI的性质进行探究：
实验 实验操作及现象
取少量CuI放入试管中，加入KI溶液，白色固体溶解得到无色溶液；加水，
Ⅰ
又生成白色沉淀
取少量CuI放入试管中，加入NaOH溶液，振荡，产生砖红色沉淀。过滤，向
Ⅱ 所得上层清液中滴加淀粉溶液，无明显变化；将砖红色沉淀溶于稀硫酸，产
生红色固体和蓝色溶液
①在实验Ⅰ中“加水，又生成白色沉淀”的原理是___________________________
________________________________________________________________________。
②根据实验Ⅱ，CuI与NaOH溶液反应的化学方程式是_______________________
________________________________________________________________________。
(6)测定CuI样品纯度。取a g CuI样品与适量NaOH溶液充分反应后，过滤；在滤液中加入
足量的酸化的双氧水，滴几滴淀粉溶液，用b mol·L－1NaSO 标准溶液滴定至终点，消耗
2 2 3
NaSO 溶液的体积为V mL[已知：滴定反应为I ＋2SO===SO(无色)＋2I－]。该样品纯度为
2 2 3 2 2 4
________(用含a、b、V的代数式表示)。如果其他操作均正确，仅滴定前盛标准溶液的滴定
管用蒸馏水洗净后没有用标准溶液润洗，测得结果________(填“偏高”“偏低”或“无影
响”)。
答案 (1)恒压滴液漏斗 (2)过滤速率快 (3)立即用大量水冲洗，再涂上稀硼酸溶液
(4)2Cu2＋＋SO ＋2I－＋2HO===2CuI↓＋SO＋4H＋ (5)① 无色溶液中存在平衡：I－＋
2 2
CuI[CuI]－，加水，平衡向逆反应方向移动，转化成更多的 CuI，因其难溶于水而析出
2
②2CuI＋2NaOH===Cu O＋2NaI＋HO (6)% 偏高
2 2
解析 (2)图2装置有抽气泵，可以降低布氏漏斗下部的气体压强，布氏漏斗上部气体压强
为大气压强，由于上部压强大于下部压强，混合物质中的液体在重力及上下气体压强作用下
可以迅速过滤，分离得到CuI固体，即该装置的优点是过滤速率快。(4)在装置B中SO 、
2
CuSO 、KI发生氧化还原反应制取CuI，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，结合物
4
质的拆分原则，可知该反应的离子方程式为2Cu2＋ ＋SO ＋2I－ ＋2HO===2CuI↓＋SO＋4H
2 2
＋。(6)a g CuI样品与适量NaOH溶液充分反应：2CuI＋2NaOH===Cu O＋2NaI＋HO，过滤
2 2
后，向滤液中加入足量的酸化的双氧水，发生反应：2I－＋HO ＋2H＋===I ＋2HO，再以淀
2 2 2 2
粉溶液为指示剂，用标准NaSO 溶液滴定，发生反应：I ＋2SO===SO (无色) ＋2I－，当
2 2 3 2 2 4恰好反应完全时，溶液蓝色褪去。根据反应方程式可得关系式：2CuI～2NaI～ I ～
2
2NaSO ，n(CuI)＝n(Na SO)＝bV×10－3 mol，则样品中CuI的纯度为×100%＝%。如果其
2 2 3 2 2 3
他操作均正确，仅滴定前盛标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用标准液润洗，会因标准
溶液被稀释而使其浓度变小，CuI反应产生的NaI溶液消耗标准溶液体积偏大，最终使测得
的结果偏高。
类型二 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目的根本思路，而题目中所涉及的物质，一般分为两类。
常见的熟悉 要注意物质的特殊性质，比如颜色、状态、气味、溶解性等物理
第一类
物质 性质，或能与哪些物质反应生成特殊的沉淀、气体等化学性质
虽然平时接触不多，但其某种组成成分、结构成分(如离子、原子
能类比迁移
第二类 团、官能团等)必然学过，则可以考虑与其结构相似的物质的性
的陌生物质
质，进而推断其具体组成
2.文字表述题的各种答题规范
(1)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板
取少许最后一次洗涤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。
解答此类题目要注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。
取样 要取“少许最后一次”洗涤液
试剂 选择合理的试剂
现象 须有明显的现象描述
结论 根据现象得出结论
(2)实验操作的原因、目的、作用的答题要点
明确实验目的：做什么
答题要素 明确操作目的：为什么这样做
明确结论：这样做会有什么结果？理由是什么
操作：怎么“做”，为什么这样“做”
得分点及关键词
作用：须有明确的结论、判断、理由
(3)实验现象的准确、全面描述
答题要素 现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的现象描述要准确：如A试管中……B处有……
按“现象＋结论”格式描述，忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成
物的名称
溶液中：颜色由……变成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，
生成(产生)……沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸
得分点及 出)，有液体溢出等
关键词 固体：表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小，颜色由……变成……等
气体：生成……色(味)气体，气体由……色变成……色，先变……后……(加
深、变浅、褪色)等
(4)试剂的作用的答题模板
答题要素 试剂的作用是什么？要达到的目的是什么
作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确
得分点及
作用—目的类：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要准
关键词
确全面
1．(2023·北京，19)资料显示，I 可以将Cu氧化为Cu2＋。某小组同学设计实验探究Cu被I
2 2
氧化的产物及铜元素的价态。
已知：I 易溶于KI溶液，发生反应I＋I－I(红棕色)；I 和I氧化性几乎相同。
2 2 2
(1)将等体积的KI溶液加入到m mol铜粉和n mol I (n>m)的固体混合物中，振荡。
2
实验记录如下：
c(KI) 实验现象
极少量I 溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化
2
实验Ⅰ 0.01 mol·L－1
为白色沉淀，溶液仍为淡红色
部分I 溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为
2
实验Ⅱ 0.1 mol·L－1
白色沉淀，溶液仍为红棕色
I 完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全
2
实验Ⅲ 4 mol·L－1
溶解，溶液为深红棕色
①初始阶段，Cu被氧化的反应速率：实验Ⅰ________(填“>”“<”或“＝”)实验Ⅱ。
②实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H O) ]2＋(蓝色)或[CuI]－(无色)，
2 4 2
进行以下实验探究：
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl ，多次萃取、分液。
4步骤b.取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。
ⅰ.步骤a的目的是_______________________________________________________。
ⅱ.查阅资料，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I ，[Cu(NH )]＋(无色)容易被空气氧化。用离子方程
2 3 2
式解释步骤b的溶液中发生的变化：_________________________________________。
③结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式
是________________________________________________________________________。
分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓 KI 溶液，
______________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述实验结果，I 仅将Cu氧化为＋1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I
2 2
能将Cu氧化为Cu2＋。装置如图所示，a、b分别是___________________________。
(3)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中 Cu被I 氧化的产物中价态不同的原因：
2
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①< ②ⅰ.除去I，防止干扰后续实验 ⅱ.[CuI ]－＋2NH ·H O===[Cu(NH )]＋＋
2 3 2 3 2
2HO＋2I－、4[Cu(NH )]＋＋O ＋8NH ·H O===4[Cu(NH )]2＋＋4OH－＋6HO ③ 2Cu＋
2 3 2 2 3 2 3 4 2
I===2CuI(或2Cu＋KI ===2CuI＋KI) 白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色 铜与碘的反应为
2 3
可逆反应(或I浓度小未能氧化全部的Cu) (2)铜、含n mol I 的4 mol·L－1的KI溶液 (3)在
2
实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu＋可以进一步与I－结合生成CuI沉淀或[CuI]－，Cu＋浓度减小
2
使得Cu2＋氧化性增强，发生反应2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I 和2Cu2＋＋6I－===2[CuI]－＋I
2 2 2
解析 (1)①I 在水中溶解度很小，铜主要被I氧化，初始阶段，实验Ⅱ中I－的浓度比实验Ⅰ
2
中I－的浓度更大，生成I的速率更快，则实验Ⅱ中Cu被氧化的速率更快。②ⅰ.加入CCl ，
4
I ＋I－I平衡逆向移动，可以除去I，防止干扰后续实验。ⅱ.加入浓氨水后[CuI]－转化为
2 2
[Cu(NH )]＋，无色的[Cu(NH )]＋被氧化为蓝色的[Cu(NH )]2＋。③结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ
3 2 3 2 3 4
和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是2Cu＋I===2CuI或2Cu＋
2
KI ===2CuI＋KI；加入浓KI溶液，发生反应CuI＋I－===[CuI]－，则可以观察到的现象是白
3 2
色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色。(2)要验证I 能将Cu氧化为Cu2＋，需设计原电池负极材料
2
a为Cu，b为含n mol I 的4 mol·L－1的KI溶液。
2
2．某化学小组实验探究SO 与AgNO 溶液的反应。
2 3
实验一：用如图装置制备SO ，并将足量SO 通入AgNO 溶液中，迅速反应，得到无色溶液
2 2 3A和白色沉淀B(省略夹持、加热仪器)。
(1)制备的SO 中会混有少量的SO ，原因可能为______________________________
2 3
________________________________________________________________________。
为了排除SO 的干扰，试剂a可以为________(填字母)。
3
a．浓硫酸
b．饱和NaSO 溶液
2 3
c．饱和NaHS溶液
d．饱和NaHSO 溶液
3
实验二：验证白色沉淀B的成分。
分析：沉淀B可能为Ag SO 、Ag SO 或两者混合物。滴加氨水可释出其阴离子，便于后续
2 3 2 4
检验。
相关反应为①Ag SO ＋4NH ·H O===2[Ag(NH)]＋＋SO＋4HO；
2 3 3 2 3 2 2
②Ag SO ＋4NH ·H O===2[Ag(NH)]＋＋SO＋4HO。
2 4 3 2 3 2 2
流程如下：
(2)欲检验溶液C中加入的Ba(NO ) 是否已经过量，请简述实验方法：__________
3 2
________________________________________________________________________。
(3)沉淀D中主要含BaSO，理由是________________________________________
3
________________________________________________________________________。
向滤液E中加入HO 溶液，产生的现象是__________________________________
2 2
________________________________________________________________________，
可进一步证实B中含Ag SO 。
2 3
实验三：探究SO的产生途径。
猜想1：实验一中，SO 在AgNO 溶液中被氧化生成Ag SO ，随沉淀B进入D。
2 3 2 4
猜想2：实验二中，SO被氧化为SO进入D。
(4)取少量溶液A，滴加过量盐酸，产生白色沉淀。静置后，取上层清液再滴加BaCl 溶液，
2
未出现白色沉淀，可判断猜想1不合理。理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。(5)不同反应的速率也有所不同。将实验一所得混合物放置一段时间，也会有 SO生成，同时
生成单质Ag。请从化学反应速率的角度分析原因：________________________
________________________________________________________________________。
(6)实验探究可知，SO在________(填“酸性”“中性”或“碱性”)溶液中更易被氧化为
SO。
答案 (1)浓硫酸或硫酸铜受热分解产生SO ad
3
(2)往上层清液中继续滴加Ba(NO ) 溶液，若无沉淀产生，表明Ba(NO ) 已过量，否则未过
3 2 3 2
量
(3)BaSO 易溶于盐酸，而BaSO 不溶于盐酸，加入过量稀盐酸后，只有少量沉淀剩余，则表
3 4
明大部分沉淀为BaSO 有白色沉淀生成
3
(4)Ag SO 溶解度大于BaSO，没有BaSO 时，必定没有Ag SO
2 4 4 4 2 4
(5)SO 与AgNO 溶液反应生成Ag SO 和H＋，同时生成少量Ag SO ，既能发生沉淀反应，
2 3 2 3 2 4
又能发生氧化还原反应，但沉淀反应的速率比氧化还原反应快 (6)碱性
解析 (1)制备的SO 中会混有少量的SO ，烧瓶内没有SO 催化氧化的催化剂，则不是SO
2 3 2 2
氧化生成，原因可能为浓硫酸或硫酸铜受热分解产生 SO 。为了排除SO 的干扰，试剂a可
3 3
以为浓硫酸或饱和NaHSO 溶液，故选ad。
3
(2)欲检验溶液C中加入的Ba(NO ) 是否已经过量，可检验溶液中是否含有SO。
3 2
(3)滤液E中含有亚硫酸，加入HO 溶液后，被氧化为硫酸，与Ba2＋反应生成BaSO 白色沉
2 2 4
淀。
(4)取少量溶液A，滴加过量盐酸，产生AgCl白色沉淀。静置后，取上层清液再滴加 BaCl
2
溶液，未出现BaSO 白色沉淀，则表明溶液中不含有SO，可判断猜想1不合理。
4
(5)将实验一所得混合物放置一段时间，也会有SO生成，同时生成单质Ag，则起初未生成
Ag SO ，从而表明生成Ag SO 的反应速率慢。
2 4 2 4
(6)实验探究可知，酸性溶液中一段时间后才生成SO，而碱性溶液中，SO中混有SO，从而
表明SO在碱性溶液中更易被氧化为SO。
反应机理类探究性实验解题流程课时精练
1．(2020·全国卷Ⅰ，27)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 FeSO ·7H O 固体配制 0.10 mol·L－1 FeSO 溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、
4 2 4
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(从下列
图中选择，写出名称)。
(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。
阳离子 u∞×108/(m2·s－1·V－1) 阴离子 u∞×108/(m2·s－1·V－1)
Li＋ 4.07 HCO 4.61
Na＋ 5.19 NO 7.40
Ca2＋ 6.59 Cl－ 7.91
K＋ 7.62 SO 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________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0.02 mol·L－1。石墨电极上未见
Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝____________________________。
(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
________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO 溶液中加入几滴Fe (SO ) 溶液，将铁电极浸泡
4 2 4 3
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_______________
________________________________________________________________________。
答案 (1)烧杯、量筒、托盘天平 (2)KCl
(3)石墨 (4)0.09 mol·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
解析 (2)盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，两烧杯溶液中含有 Fe2＋、Fe3
＋和SO，Ca2＋与SO生成微溶于水的CaSO ，Fe2＋、Fe3＋均与HCO反应，酸性条件下NO与
4
Fe2＋发生反应，故盐桥中不能含有Ca2＋、HCO和NO。K＋和Cl－的电迁移率(u∞)相差较小，
故盐桥中应选择KCl作为电解质。(4)假设两个烧杯中溶液体积均为V L，铁电极反应式为
Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1，则电路中通过的
电子为0.02 mol·L－1×V L×2＝0.04V mol。石墨电极上未见Fe析出，则石墨电极反应式为
Fe3＋＋e－===Fe2＋，据得失电子守恒可知，石墨电极生成的Fe2＋为0.04V mol，故石墨电极
溶液中c(Fe2＋)＝＝0.09 mol·L－1。(6)铁电极表面发生活化反应：Fe＋Fe (SO )===3FeSO ，
2 4 3 4
活化反应完成后，溶液中不含Fe3＋。
2．(2023·广州模拟)某小组从电极反应的角度研究物质氧化性和还原性的变化规律。
(1)实验室以MnO 和浓盐酸为原料制取氯气的化学方程式为MnO ＋4HCl(浓)=====MnCl ＋
2 2 2
2HO＋Cl↑。该反应的氧化产物是________。将该反应设计成原电池，氧化反应为2Cl－－
2 2
2e－===Cl↑，还原反应为________________________________________________。
2
(2)当氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在MnO 和盐酸。小组同学分析认为随着反应的
2
进行，MnO 的氧化性和Cl－的还原性均减弱，为此进行探究。
2
实验任务 探究离子浓度对MnO 氧化性的影响
2
提出猜想
猜想a：随c(H＋)减小，MnO 的氧化性减弱。
2
猜想b：随c(Mn2＋)增大，MnO 的氧化性减弱。
2
查阅资料 电极电势(φ)是表征氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)强弱的物理量。电极电势
越大，氧化剂的氧化性越强；电极电势越小，还原剂的还原性越强。
验证猜想 用0.10 mol·L－1HSO 溶液、0.10 mol·L－1MnSO 溶液和蒸馏水配制混合液(溶液总
2 4 4
体积相同)，将MnO 电极置于混合液中测定其电极电势φ，进行表中实验1～3，数据记录如
2表。
实验序号 V(H SO )/mL V(MnSO )/mL V(H O)/mL 电极电势/V
2 4 4 2
1 20 20 0 φ
1
2 m n 10 φ
2
3 20 10 10 φ
3
①根据实验1和2的结果，猜想a成立。补充数据：m＝________，n＝________。
②根据实验1和3的结果，猜想b成立。判断依据是________(用电极电势关系表示)。
探究结果 固液混合物A中仍存在MnO 和盐酸的原因是随着反应进行，溶液中c(H＋)减小、
2
c(Mn2＋)增大，MnO 氧化性减弱。
2
③根据上述探究结果，小组同学作出如下推断：随c(Cl－)增大，Cl－还原性增强。
实验验证 在固液混合物A中加入____________(填化学式)固体，加热。证明推断正确的实
验现象是_______________________________________________________________。
答案 (1)Cl MnO ＋2e－＋4H＋===2HO＋Mn2＋ (2)①10 20 ②φ<φ ③NaCl 又产
2 2 2 1 3
生黄绿色气体
解析 (2)①分析表格数据，实验1为对比实验，而实验3改变了MnSO 溶液的体积，实验
4
1和实验3组合研究Mn2＋浓度对电极电势的影响。那么实验2和实验1组合可以研究H＋浓
度的影响，所以改变HSO 溶液的体积而不改变MnSO 溶液的体积，同时保证总体积为40
2 4 4
mL，则 m＝10、n＝20。②随着 Mn2＋浓度增大 MnO 氧化性减弱，电极电势降低，即
2
φ<φ 。③已知溶液中c(H＋)减小、c(Mn2＋)增大，MnO 氧化性减弱，保证单一变量，只改变
1 3 2
Cl－的量，可加入NaCl固体，若加热又产生黄绿色气体，说明Cl－的浓度增大其还原性增强。
3．(2023·天津河东区一模)某小组同学设计如下实验装置制备高铁酸钾KFeO(夹持装置略)，
2 4
同时探究制备的适宜条件，已知：常温下，KFeO 为紫色固体，微溶于KOH溶液。
2 4
(1)装置A反应中的氧化剂为_______________________________________________。
(2)进一步设计如下对比实验，探究在不同试剂 a对KFeO 产率的影响。已知实验中，溶液
2 4
总体积、FeCl 和Fe(NO ) 的物质的量、Cl 的通入量均相同。
3 3 3 2
实验编号 试剂a 实验现象
ⅰ FeCl 溶液和少量KOH 无明显现象
3
ⅱ FeCl 溶液和过量KOH 得到紫色溶液，无紫色固体
3
ⅲ Fe(NO ) 溶液和过量KOH 得到深紫色溶液，有紫色固体
3 3①对比实验ⅰ与ⅱ现象，提出假设；“实验ⅱ溶液碱性较强，增强＋3价铁的还原性”，验
证此假设的实验装置如图所示：
当通入Cl ，电压表示数为V ；再向右侧烧杯中加入的试剂为________，电压表示数为V ；
2 1 2
且观察V________(填“>”“<”或“＝”)V ，证明上述假设成立。
1 2
②配平实验ⅲ中反应的离子方程式：
Fe3＋＋Cl＋FeO＋Cl－＋
2
③ 实 验 ⅱ 中 KFeO 的 产 率 比 实 验 ⅲ 的 低 ， 其 原 因 可 能 是
2 4
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)随着反应的发生，装置B中不断有白色片状固体产生。
①结合化学用语解释该现象：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
②若拆除装置B，而使KFeO 的产率降低的原因是__________________________
2 4
________________________________________________________________________。
(4)向实验ⅱ所得紫色溶液中继续通入Cl ，溶液紫色变浅，KFeO 的产率降低。可能原因是
2 2 4
通入的Cl 消耗了KOH，写出该反应的离子方程式：_________________________
2
________________________________________________________________________。
(5)综上可知制备KFeO，所需的适宜条件是________________________________
2 4
________________________________________________________________________。
答案 (1)KMnO (2)①KOH < ②2 3 16OH－ 2 6 8HO ③反应存在平衡16OH－
4 2
＋2Fe3＋＋3Cl2FeO＋6Cl－＋8HO，当为FeCl 时增加了Cl－浓度，使平衡逆向移动，产
2 2 3
率降低 (3)①吸入的HCl增加了Cl－浓度，使NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡逆向移动，
产生NaCl晶体 ②HCl与KOH反应，溶液碱性减弱，＋3价铁的还原性减弱，产率降低
(4)2OH－＋Cl===Cl－＋ClO－＋HO (5)Fe(NO ) 溶液和过量KOH、适量Cl
2 2 3 3 2
解析 (2)①本实验探究碱性较强会增强Fe3＋的还原性，只需改变Fe3＋溶液的碱性即可，即
向右池中加入KOH，观察到电压增大。②Fe3＋被Cl 氧化为FeO，而Cl 变为Cl－，按化合
2 2
价升降守恒配平，由于碱性环境需要加入OH－，该反应为16OH－＋2Fe3＋＋3Cl2FeO＋
2
6Cl－＋8HO。③对比两个实验的变量，结合平衡 16OH－＋2Fe3＋＋3Cl2FeO＋6Cl－＋
2 2
8HO分析，Cl－增加使平衡逆向移动，所以实验ⅱ产率较低。
2
(5)过量的Cl 和Cl－均会降低产率，而KOH会增加产率，所以所需的适宜条件是Fe(NO ) 溶
2 3 3
液和过量KOH、适量Cl。
2
4．某小组为探究Mg与NH Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质
4量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CHCOONH 溶液呈中性。②Cl－对该
3 4
反应几乎无影响。
实验 实验试剂 实验现象
反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为
1 5 mL蒸馏水
H)
2
5 mL 1.0 mol·L－1 NH Cl溶液(pH＝ 剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白
4
2
4.6) 色难溶固体
(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH ，检验方法是________________________。
3
用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H。
2
(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体
洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO 溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO，再滴
3 3
加AgNO 溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有________，灰白色固体可能是________(填
3
化学式)。
(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH Cl溶液中c(H＋)大，与Mg反应快。用
4
化学用语解释NH Cl溶液显酸性的原因是___________________________________
4
________________________________________________________________________。
(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。
实验 实验装置
3
①试剂X是________。
②由实验3获取的证据为_________________________________________________。
(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。
实验 实验试剂 实验现象
4 5 mL NH Cl乙醇溶液 有无色无味气体产生(经检验为H)
4 2
依据上述实验，可以得出Mg能与NH反应生成H。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的
2
实验方案是_____________________________________________________________。
(6)由以上实验可以得出的结论是___________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝 (2)Cl－ Mg(OH)Cl (3)NH＋
HONH ·H O＋H＋ (4)①5 mL 1.0 mol·L－1 CHCOONH 溶液 ②两试管反应剧烈程度相
2 3 2 3 4
当
(5)取5 mL 无水乙醇，加入0.5 g Mg粉无明显变化
(6)NH Cl水解产生的H＋对反应影响小，NH对反应影响大
4解析 (2)向洗涤液中滴加AgNO 溶液后无明显浑浊，说明灰白色固体表面没有能使AgNO
3 3
溶液变浑浊的杂质，将洗涤后固体溶于稀HNO，再滴加AgNO 溶液，出现白色沉淀，说明
3 3
灰白色沉淀含有Cl－，结合已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－和化合物中各元素化合价代
数和为0，可推测灰白色固体可能是Mg(OH)Cl。(4)①由题述(3)分析可知，NH Cl溶液因水
4
解呈酸性，故为了进行对照实验，必须找到一种含有相同阳离子即NH，且溶液显中性的试
剂，由题干信息可知，试剂X是5 mL 1.0 mol·L－1 CHCOONH 溶液。②乙同学通过实验3
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来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验3获取的证据为两试管反应剧烈程度相当。(5)
依据题述实验，可以得出Mg能与NH反应生成H，乙同学认为该方案不严谨，故需要补充
2
对照实验，在无NH的情况下是否也能与Mg反应放出H ，故实验方案为取5 mL无水乙醇，
2
加入0.5 g Mg粉无明显变化。
