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第 65 讲 物质性质、化学反应综合实验探究
复习目标 1.培养探究意识，掌握研究物质性质的一般程序和方法。 2.建立解答性质探究
综合实验题的思维模型。
考点一 物质性质探究实验综合题
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、比较法等。
(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。1．某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略)，以验证Fe3＋、Cl 、
2
SO 氧化性的强弱。根据题目要求回答下列问题：
2
(1)检查装置气密性后，关闭K 、K 、K ，打开K ，旋开旋塞a，加热A，则B中发生反应
1 3 4 2
的离子方程式为______________________________________________________________。
(2)B中溶液变黄时，停止加热A，关闭K。打开旋塞b，使约2 mL的溶液流入试管D中，
2
关闭旋塞b，检验实验中B生成离子的方法是_____________________________________。
(3)若要继续证明Fe3＋和SO 氧化性的强弱，需要进行的操作是_______________________。
2
(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如表所示，他们的检测结果一定能够证
明氧化性强弱顺序：Cl>Fe3＋>SO 的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
2 2
过程(2)B中溶液含有的离子 过程(3)B中溶液含有的离子
甲 既有Fe3＋又有Fe2＋ 有SO
乙 有Fe3＋无Fe2＋ 有SO
丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋
(5)验证结束后，将D换成盛有NaOH溶液的烧杯，打开K、K、K 和K，关闭旋塞a、c，
1 2 3 4
打开旋塞b，从两端鼓入N，这样做的目的是_______________________________________
2
_______________________________________________________________________________
。
答案 (1)Cl ＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－ (2)向试管D中滴加KSCN溶液，试管D中溶液变红
2
色
(3)打开K ，打开旋塞c向C中加入70%硫酸，一段时间后关闭K 。更换试管D，打开旋塞
3 3
b，使少量溶液流入D中，检验D溶液中的SO和Fe2＋ (4)甲、丙 (5)除去A和C中分别产
生的氯气和二氧化硫，防止污染大气
解析 A中二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气，C中亚硫酸钠与70%硫酸反应生成二氧化
硫，通过控制止水夹K可以实现实验探究：将氯气通入B中可以验证Fe3＋、Cl 的氧化性；
2
将氯气通入C中可以验证Cl、SO 的氧化性，将二氧化硫通入B中可以验证Fe3＋、SO 的氧
2 2 2
化性。2．资料表明，氧化性：浓硝酸>稀硝酸。基于以下事实：
Ⅰ.稀硝酸不能氧化NO，而浓硝酸能将NO氧化成NO
2
Ⅱ.稀硝酸与磷化物反应时，只能将磷元素氧化成单质磷，而浓硝酸与磷化物反应时，能将
磷元素氧化成PO
Ⅲ.稀硝酸只能将HI氧化成单质碘，而浓硝酸能把HI氧化成HIO
3
Ⅳ.……
回答下列问题：
(1)某同学通过实验验证事实Ⅰ，所用实验装置(夹持装置略)如图(实验前用N 将装置中空气
2
排尽)：
已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO 反应生成NaNO 和NaNO 。
2 3 2
①B的作用是____________，B中反应的离子方程式为______________________________。
②实验时，首先将a和b相连接，C中的试剂为____________________________________，
C中观察到的现象是________________。然后将a与c相连接，其目的是_______________，
E中观察到的现象是__________________。
(2)根据事实Ⅱ，写出稀硝酸与磷化亚铜(Cu P)反应的化学方程式：_____________________。
3
(3)根据事实Ⅲ，将HI气体通入浓HNO 中至过量，一段时间后溶液由无色变为黄褐色，写
3
出生成使溶液显黄褐色的物质的离子方程式：________________________________________。
(4)请你举出一例事实将Ⅳ补充完整：_______________________________________________。
答案 (1)①将NO 转化为NO 3NO ＋HO===2H＋＋2NO＋NO ②浓HNO 液面上方气
2 2 2 3
体由无色变为红棕色 验证稀HNO 不能氧化NO E装置液面上方气体仍为无色
3
(2)Cu P＋8HNO(稀)===3Cu(NO ) ＋2NO↑＋P＋4HO (3)8H＋＋2NO＋6I－===3I ＋2NO↑
3 3 3 2 2 2
＋4HO、IO＋5I－＋6H＋===3I＋3HO
2 2 2
(4)常温下，浓硝酸与Cu反应速率快，而稀硝酸与Cu反应速率慢(或其他合理答案)
解析 (1)①浓硝酸氧化性强，与铜反应生成NO ，所以B的作用是将NO 转化为NO；B中
2 2
为水，发生反应的离子方程式为3NO ＋HO===2H＋＋2NO＋NO。②验证浓硝酸能氧化NO
2 2
气体，首先将a和b相连接，C中的试剂为浓硝酸，NO被氧化生成红棕色的NO ，所以C
2
中观察到的现象是液面上方气体由无色变为红棕色。E中盛有稀硝酸，为了验证稀硝酸不能
氧化NO，将a与c相连接，E中观察到的现象是液面上方气体仍为无色。(2)根据事实Ⅱ，稀硝酸与磷化物反应时，只能将磷元素氧化成单质磷，稀硝酸被还原为
NO，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。
(3)根据事实Ⅲ，稀硝酸只能将HI氧化成单质碘，而浓硝酸能把HI氧化成HIO ，所以将HI
3
气体通入浓HNO 中，开始时浓硝酸与HI反应生成HIO 、NO 和HO，溶液不会变黄，当
3 3 2 2
浓硝酸变为稀硝酸时，稀硝酸与HI反应生成I、NO和HO，溶液变为黄褐色，离子方程式
2 2
为8H＋＋2NO＋6I－===3I＋2NO↑＋4HO；过量的HI与HIO 发生归中反应生成I 和HO，
2 2 3 2 2
离子方程式为IO＋5I－＋6H＋===3I＋3HO。
2 2
考点二 探索化学反应实验综合题
1．某化学兴趣小组为探究高锰酸钾与铜的反应，设计实验如下：
实验一 现象
一段时间后，培养皿中由铜片向外侧依次呈现：
A区澄清且几乎无色；
B区底部覆盖棕黑色固体；
10 mL 0.005 mol·L－1 C区澄清且紫色变浅
KMnO 酸性溶液
4
资料：a.Cu＋在酸性溶液中不能稳定存在：2Cu＋===Cu＋Cu2＋；
b．MnS为粉红色沉淀、溶于强酸；CuS为黑色沉淀、不溶于强酸。
(1)Cu被氧化成________，依据是________________________________________________。(2)为探究MnO的还原产物，取A区中溶液
_______________________________________________________________________________
________________________________________________(填操作和现象)，证明有Mn2＋生成。
(3)A区中KMnO 与Cu反应的离子方程式是______________________________________。
4
(4)经检验，B区的棕黑色固体是MnO ，从溶液中离子扩散的角度，结合离子方程式解释B
2
区和C区中的现象：_____________________________________________________________。
(5)小组同学又进行了以下定量实验：
实验二 现象
一段时间后，铜片质量减少了0.02 g，溶液
中无固体析出、溶液紫色变浅
25 mL 0.005 mol·L－1 KMnO 酸性溶液
4
通过计算，分析溶液紫色变浅而未完全褪色的原因：_________________________________。
答案 (1)Cu2＋ Cu被氧化可能生成Cu＋或Cu2＋，根据资料a，Cu＋在酸性溶液中不能稳定
存在，所以其氧化产物为Cu2＋ (2)通入足量HS后，取上层清液，加入足量的NaS溶液，
2 2
观察到粉红色沉淀 (3)5Cu＋2MnO＋16H＋===5Cu2＋＋2Mn2＋＋8HO
2
(4)A区生成的Mn2＋向外扩散，C区的MnO向内扩散，二者在B区相遇发生反应：2MnO＋
3Mn2＋＋2HO===5MnO ↓＋4H＋；C区c(MnO)减小，溶液颜色变浅
2 2
(5)＝＝，理论上，0.02 g Cu能与实验二中MnO恰好完全反应，但溶液紫色并未完全消失，
说明MnO有剩余，所以有其他氧化剂参与反应，如空气中的O
2
解析 (1)Cu被氧化只会生成Cu＋和Cu2＋，由于资料中说明Cu＋在酸性溶液中不能稳定存在
故氧化产物为Cu2＋。(3)根据(1)(2)题可得：A区中生成了Cu2＋和Mn2＋，故离子方程式为
5Cu＋2MnO＋16H＋===5Cu2＋＋2Mn2＋＋8HO。(4) B区的棕黑色固体是MnO ，A区生成的
2 2
Mn2＋
向外扩散，C 区的 MnO 向内扩散，二者在 B 区相遇发生反应：2MnO＋3Mn2＋＋
2HO===5MnO ↓＋4H＋；C区c(MnO)减小，溶液颜色变浅。
2 2
2．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
剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白
2 5 mL 1.0 mol·L－1 NH Cl溶液(pH＝4.6)
4
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，
4
NH对反应影响大
解析 (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，说明灰白色固体表面没有能
3
使AgNO 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
3 3 3
沉淀，说明灰白色沉淀含有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由上述(3)分析可知，NH Cl溶液因水解呈酸性，故为了进行对照实验，必须找到一种
4
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来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验 3获
3 4取的证据为两试管反应剧烈程度相当。
(5)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，故需要补
2
充对照实验，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
2
醇，加入0.5 g Mg粉无明显变化。
1．(2021·北京，19)某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性
和还原性的变化规律。
(1)浓盐酸与MnO 混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和
2
MnO 。
2
①反应的离子方程式是______________________。
②电极反应式：
i．还原反应：MnO ＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2HO
2 2
ii.氧化反应：________________________。
③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO 的原因。
2
i．随c(H＋)降低或c(Mn2＋)浓度升高，MnO 氧化性减弱。
2
ii.随c(Cl－)降低，_____________________________________________________________。
④补充实验证实了③中的分析。
实验操作 试剂 产物
Ⅰ 较浓HSO 有氯气
2 4
Ⅱ a 有氯气
Ⅲ a＋b 无氯气
a是________________，b是_____________________________________________________。
(2)利用c(H＋)对MnO 氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI
2
溶液，能与MnO 反应所需的最低c(H＋)由大到小的顺序是______________________，从原
2
子结构角度说明理由：___________________________________________________________。
(3)根据(1)中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2＋氧化为
MnO 。经实验证实了推测，该化合物是_____________________________________________。
2
(4)Ag分别与1 mol·L－1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应，试解
释原因：______________________________________________________________________。
(5)总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是________________________。
答案 (1)①MnO ＋2Cl－＋4H＋=====Mn2＋＋Cl↑＋2HO
2 2 2
②2Cl－－2e－===Cl↑
2
③Cl－还原性减弱④NaCl固体 MnSO 固体(或其他合理答案)
4
(2)c(H＋) >c(H＋) >c(H＋) Cl、Br、I为同主族元素，电子层数：I>Br>Cl，离子半径：I－
KCl KBr KI
>
Br－>Cl－，失电子能力：I－>Br－>Cl－，还原性：I－>Br－>Cl－
(3)AgNO(或Ag SO )
3 2 4
(4)溶解度：AgI碳酸钠溶液>碳酸氢钠溶液
[实验探究2]无 红
NaOH＋HCl===NaCl＋HO
2
pH＝7，二者恰好完全反应
[得出结论2]氢离子和氢氧根离子结合生成水分子
[交流与反思]NaCl、HCl
NaCl、NaHCO
3
[得出结论3]Na CO＋HCl===NaCl＋NaHCO
2 3 3
NaHCO ＋HCl===NaCl＋HO＋CO↑
3 2 2
3．某研究小组为探究SO 和Fe(NO ) 溶液反应的实质，设计了如图所示装置进行实验。已
2 3 3
知：1.0 mol·L－1的Fe(NO ) 溶液的pH＝1。请回答下列问题：
3 3
(1)装置A中用于滴加浓硫酸的仪器名称为_______________________________________，
装置A中发生反应的化学方程式是________________________________________________。
(2)为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应进行的操作是________________________。
(3)装置B中产生了白色沉淀，其成分是________，说明SO 具有________性。
2
(4)分析B中产生白色沉淀的原因。
观点1：SO 与Fe3＋反应；
2观点2：在酸性条件下SO 与NO反应；
2
观 点 3 ：
________________________________________________________________________；
①若观点1正确，装置B中反应的离子方程式是______________________________________，
证明该观点应进一步确认生成的新物质，其实验操作及现象是_________________________。
②按观点2，装置B中反应的离子方程式是_________________________________________。
③有人认为，如将装置B中的Fe(NO ) 溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行
3 3
实验，也可验证观点2。此时应选择的最佳试剂是______(填字母)。
A．3.0 mol·L－1NaNO 溶液和0.1 mol·L－1硫酸等体积混合的溶液
3
B．6.0 mol·L－1NaNO 溶液和0.2 mol·L－1盐酸等体积混合的溶液
3
C．1.5 mol·L－1Fe(NO ) 溶液
3 3
D．1.0 mol·L－1稀硝酸
答案 (1)分液漏斗 NaSO ＋HSO (浓)===NaSO ＋SO ↑＋HO (2)打开弹簧夹，向装置
2 3 2 4 2 4 2 2
中通入一段时间的N，再关闭弹簧夹 (3)BaSO 还原 (4)SO 既与Fe3＋反应，在酸性条件
2 4 2
下也与NO反应 ①SO ＋2Fe3＋＋Ba2＋＋2HO===BaSO↓＋2Fe2＋＋4H＋ 取少量B中溶液
2 2 4
于试管中，加入少量铁氰化钾[K Fe(CN) ]溶液，产生蓝色沉淀，则溶液中有Fe2＋ ②3SO
3 6 2
＋2NO＋3Ba2＋＋2HO===3BaSO↓＋2NO＋4H＋ ③B
2 4
解析 (1)根据装置图，装置A中用于滴加浓硫酸的仪器为分液漏斗，装置 A中NaSO 与
2 3
HSO (浓)发生反应生成二氧化硫气体，反应的化学方程式是NaSO ＋HSO (浓)===NaSO
2 4 2 3 2 4 2 4
＋SO ↑＋HO。(3)SO 气体进入装置B中被Fe(NO ) 溶液氧化为SO，装置B中产生的白色
2 2 2 3 3
沉淀是BaSO ，说明SO 具有还原性。(4)酸性条件下Fe3＋、NO都有氧化性，所以观点3是
4 2
SO 既与Fe3＋反应，在酸性条件下也与NO反应；①若观点1正确，装置B中SO 被
2 2
Fe3＋氧化为SO，反应的离子方程式是 SO ＋2Fe3＋＋Ba2＋＋2HO===BaSO↓＋2Fe2＋＋4H
2 2 4
＋，该反应的还原产物是Fe2＋，若要证明该观点正确，实验操作及现象是取少量B中溶液于
试管中，加入少量铁氰化钾[K Fe(CN) ]溶液，产生蓝色沉淀，则溶液中有Fe2＋；②按观点
3 6
2，装置 B 中 SO 被 NO 氧化为 SO，反应的离子方程式是 3SO ＋2NO＋3Ba2＋＋
2 2
2HO===3BaSO↓＋2NO＋4H＋；③若改变溶液后在相同条件下进行实验，也可验证观点 2
2 4
是否正确，要让NO、H＋的浓度与原溶液相同，所以最佳试剂是6.0 mol·L－1NaNO 溶液和
3
0.2 mol·L－1盐酸等体积混合的溶液，故选B。
4．某小组同学为探究Zn与FeCl 溶液的反应，设计并完成了如下实验，已知固液反应速率
3
与离子迁移速率有关。
实验 条件 现象
开始时无明显气泡 ，0.5 min后有气体产
ⅰ 18 ℃ 生，一段时间后，溶液颜色加深，存在丁
达尔效应有气泡产生，12 s后，气泡非常明显，溶
65 ℃水
ⅱ 液随之很快转为红棕色，一段时间后，红
浴
棕色消失，最后产生红棕色沉淀
(1)实验ⅰ中产生丁达尔效应的原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验ⅱ中发生了多个反应，它们所属的基本反应类型是______________________。
(3)根据物质性质，推测体系中可能发生的氧化还原反应的离子方程式： _________(至少写
三个)。
(4)实验ⅰ和ⅱ均先有气体生成，后有溶液颜色的变化，甲同学认为产生该现象的原因可能
是此实验条件下氧化性：H＋>Fe3＋。
①乙同学根据已有知识___________________________________________________________
(结合化学用语说明)，判断氧化性：H＋
