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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
沉淀用乙醇洗涤
a.减小固体的溶解度；b.除去固体表面吸附的杂
质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥
冷凝回流
防止××蒸气逸出脱离反应体系；提高××物质
的转化率
控制溶液pH
防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保
××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
少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结
晶”
稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品
的纯度
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)
温度不高于××℃
温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、
NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)
或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水
解(如AlCl3等)
1
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减压蒸馏(减压蒸发)
减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热
分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时的气体氛围
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需
在HCl 气流中进行，加热MgCl2·6H2O 制MgCl2
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)NaNO2 溶液和NH4Cl 溶液可发生反应：NaNO2＋NH4Cl=====N2↑＋
NaCl＋2H2O。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，利用如图装置(夹持仪器略去)进行实验。
实验步骤：往A 中加入一定体积(V)的2.0 mol·L－1 NaNO2溶液、2.0 mol·L－1 NH4Cl 溶液和
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 N2所需的时间，重复多
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。
实验编号
V/mL
t/s
NaNO2溶液
NH4Cl 溶液
醋酸
水
1
4.0
V1
4.0
8.0
334
2
V2
4.0
4.0
V3
150
3
8.0
4.0
4.0
4.0
83
4
12.0
4.0
4.0
0.0
38
①V1＝________，V3＝________。
②该反应的速率方程为v＝k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H＋)，k 为反应速率常数。利用实验数据
2
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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，NaNO2与盐酸反应生成HNO2，HNO2分解产
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____________________。HNO2分解的化学方程式为________________________
________________________________________________________________________。
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 2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O
解析 (4)①为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，NH4Cl 浓度不变，根据数据3 和4 可知溶
液总体积为20.0 mL，故V1为4.0；根据变量单一可知V2为6.0，V3为6.0。②浓度增大化学
反应速率加快，根据实验1 和实验3 数据分析，实验3 的c(NaNO2)是实验1 的2 倍，实验1
和实验3 所用的时间比≈4，根据分析可知速率和NaNO2 浓度的平方成正比，故m＝2。
(5)HNO2 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
2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O，反应结束后量筒收集到NO，因为NO2溶于水生成NO，A
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[CuI2]，实验装置如图1 所示。
(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
3
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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
Ⅰ
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，
又生成白色沉淀
Ⅱ
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
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－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗
Na2S2O3溶液的体积为V mL[已知：滴定反应为I2＋2S2O===S4O(无色)＋2I－]。该样品纯度为
________(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 ＋＋SO2＋2I －＋2H2O===2CuI↓＋SO＋4H ＋ (5)①无色溶液中存在平衡：I －＋
CuI[CuI2]－，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
②2CuI＋2NaOH===Cu2O＋2NaI＋H2O (6)% 偏高
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SO2、
CuSO4、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
质的拆分原则，可知该反应的离子方程式为2Cu2＋ ＋SO2＋2I－ ＋2H2O===2CuI↓＋SO＋4H
＋。(6)a g CuI 样品与适量NaOH 溶液充分反应：2CuI＋2NaOH===Cu2O＋2NaI＋H2O，过滤
后，向滤液中加入足量的酸化的双氧水，发生反应：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O，再以淀
粉溶液为指示剂，用标准Na2S2O3溶液滴定，发生反应：I2＋2S2O===S4O (无色) ＋2I－，当
4
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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～ I2～
2Na2S2O3，n(CuI)＝n(Na2S2O3)＝bV×10－3 mol，则样品中CuI 的纯度为×100%＝%。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。
第一类
常见的熟悉
物质
要注意物质的特殊性质，比如颜色、状态、气味、溶解性等物理
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
第二类
能类比迁移
的陌生物质
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
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
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
答题要素
明确实验目的：做什么
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
得分点及关键词
操作：怎么“做”，为什么这样“做”
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
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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
得分点及
关键词
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
出)，有液体溢出等
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
得分点及
关键词
作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确
作用—目的类：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要准
确全面
1．(2023·北京，19)资料显示，I2可以将Cu 氧化为Cu2＋。某小组同学设计实验探究Cu 被I2
氧化的产物及铜元素的价态。
已知：I2易溶于KI 溶液，发生反应I2＋I－I(红棕色)；I2和I 氧化性几乎相同。
(1)将等体积的KI 溶液加入到m mol 铜粉和n mol I2(n>m)的固体混合物中，振荡。
实验记录如下：
c(KI)
实验现象
实验Ⅰ
0.01 mol·L－1
极少量I2溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化
为白色沉淀，溶液仍为淡红色
实验Ⅱ
0.1 mol·L－1
部分I2溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为
白色沉淀，溶液仍为红棕色
实验Ⅲ
4 mol·L－1
I2完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全
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(H2O)4]2＋(蓝色)或[CuI2]－(无色)，
进行以下实验探究：
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。
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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↓＋I2，[Cu(NH3)2]＋(无色)容易被空气氧化。用离子方程
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，I2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I2
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I2 氧化的产物中价态不同的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①< ②ⅰ.除去I，防止干扰后续实验 ⅱ.[CuI2]－＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋
2H2O＋2I －、4[Cu(NH3)2] ＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2 ＋＋4OH －＋6H2O ③2Cu＋
I2===2CuI(或2Cu＋KI3===2CuI＋KI) 白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色 铜与碘的反应为
可逆反应(或I 浓度小未能氧化全部的Cu) (2)铜、含n mol I2的4 mol·L－1的KI 溶液 (3)在
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[CuI2]－，Cu＋浓度减小
使得Cu2＋氧化性增强，发生反应2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2和2Cu2＋＋6I－===2[CuI2]－＋I2
解析 (1)①I2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
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CCl4，
I2＋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[CuI2]－转化为
[Cu(NH3)2]＋，无色的[Cu(NH3)2]＋被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2＋。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2Cu＋I2===2CuI 或2Cu＋
KI3===2CuI＋KI；加入浓KI 溶液，发生反应CuI＋I－===[CuI2]－，则可以观察到的现象是白
色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色。(2)要验证I2能将Cu 氧化为Cu2＋，需设计原电池负极材料
a 为Cu，b 为含n mol I2的4 mol·L－1的KI 溶液。
2．某化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
实验一：用如图装置制备SO2，并将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液
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A 和白色沉淀B(省略夹持、加热仪器)。
(1)制备的SO2中会混有少量的SO3，原因可能为______________________________
________________________________________________________________________。
为了排除SO3的干扰，试剂a 可以为________(填字母)。
a．浓硫酸
b．饱和Na2SO3溶液
c．饱和NaHS 溶液
d．饱和NaHSO3溶液
实验二：验证白色沉淀B 的成分。
分析：沉淀B 可能为Ag2SO3、Ag2SO4或两者混合物。滴加氨水可释出其阴离子，便于后续
检验。
相关反应为①Ag2SO3＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SO＋4H2O；
②Ag2SO4＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SO＋4H2O。
流程如下：
(2)欲检验溶液C 中加入的Ba(NO3)2是否已经过量，请简述实验方法：__________
________________________________________________________________________。
(3)沉淀D 中主要含BaSO3，理由是________________________________________
________________________________________________________________________。
向滤液E 中加入H2O2溶液，产生的现象是__________________________________
________________________________________________________________________，
可进一步证实B 中含Ag2SO3。
实验三：探究SO 的产生途径。
猜想1：实验一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，随沉淀B 进入D。
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BaCl2溶液，
未出现白色沉淀，可判断猜想1 不合理。理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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(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SO3 ad
(2)往上层清液中继续滴加Ba(NO3)2溶液，若无沉淀产生，表明Ba(NO3)2已过量，否则未过
量
(3)BaSO3易溶于盐酸，而BaSO4不溶于盐酸，加入过量稀盐酸后，只有少量沉淀剩余，则表
明大部分沉淀为BaSO3 有白色沉淀生成
(4)Ag2SO4溶解度大于BaSO4，没有BaSO4时，必定没有Ag2SO4
(5)SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3和H＋，同时生成少量Ag2SO4，既能发生沉淀反应，
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SO2中会混有少量的SO3，烧瓶内没有SO2催化氧化的催化剂，则不是SO2
氧化生成，原因可能为浓硫酸或硫酸铜受热分解产生SO3。为了排除SO3的干扰，试剂a 可
以为浓硫酸或饱和NaHSO3溶液，故选ad。
(2)欲检验溶液C 中加入的Ba(NO3)2是否已经过量，可检验溶液中是否含有SO。
(3)滤液E 中含有亚硫酸，加入H2O2溶液后，被氧化为硫酸，与Ba2＋反应生成BaSO4白色沉
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BaCl2
溶液，未出现BaSO4白色沉淀，则表明溶液中不含有SO，可判断猜想1 不合理。
(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
Ag2SO4，从而表明生成Ag2SO4的反应速率慢。
(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
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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FeSO4·7H2O 固体配制0.10 mol·L －1 FeSO4 溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________( 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
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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FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡
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CaSO4，Fe2＋、Fe3＋均与HCO 反应，酸性条件下NO 与
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＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，
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MnO2和浓盐酸为原料制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)=====MnCl2
＋2H2O＋Cl2↑。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－
－2e－===Cl2↑，还原反应为________________________________________________。
(2)当氯气不再逸出时，固液混合物A 中仍存在MnO2和盐酸。小组同学分析认为随着反应的
进行，MnO2的氧化性和Cl－的还原性均减弱，为此进行探究。
实验任务 探究离子浓度对MnO2氧化性的影响
提出猜想
猜想a：随c(H＋)减小，MnO2的氧化性减弱。
猜想b：随c(Mn2＋)增大，MnO2的氧化性减弱。
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－1H2SO4溶液、0.10 mol·L－1MnSO4溶液和蒸馏水配制混合液(溶液总
体积相同)，将MnO2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
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表。
实验序号
V(H2SO4)/mL
V(MnSO4)/mL
V(H2O)/mL
电极电势/V
1
20
20
0
φ1
2
m
n
10
φ2
3
20
10
10
φ3
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MnO2和盐酸的原因是随着反应进行，溶液中c(H＋)减小、
c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性减弱。
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)Cl2 MnO2＋2e－＋4H＋===2H2O＋Mn2＋ (2)①10 20 ②φ1<φ3 ③NaCl 又产
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MnSO4溶液的体积，实验
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H2SO4溶液的体积而不改变MnSO4溶液的体积，同时保证总体积为40
mL，则m＝10、n＝20。②随着Mn2＋浓度增大MnO2 氧化性减弱，电极电势降低，即
φ1<φ3。③已知溶液中c(H＋)减小、c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性减弱，保证单一变量，只改变
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K2FeO4(夹持装置略)，
同时探究制备的适宜条件，已知：常温下，K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH 溶液。
(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K2FeO4产率的影响。已知实验中，溶液
总体积、FeCl3和Fe(NO3)3的物质的量、Cl2的通入量均相同。
实验编号
试剂a
实验现象
ⅰ
FeCl3溶液和少量KOH
无明显现象
ⅱ
FeCl3溶液和过量KOH
得到紫色溶液，无紫色固体
ⅲ
Fe(NO3)3溶液和过量KOH
得到深紫色溶液，有紫色固体
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①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Cl2，电压表示数为V1；再向右侧烧杯中加入的试剂为________，电压表示数为V2；
且观察V1________(填“>”“<”或“＝”)V2，证明上述假设成立。
②配平实验ⅲ中反应的离子方程式：
Fe3＋＋Cl2＋FeO＋Cl－＋
③实验ⅱ中
K2FeO4
的产率比实验ⅲ的低，其原因可能是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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K2FeO4的产率降低的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)向实验ⅱ所得紫色溶液中继续通入Cl2，溶液紫色变浅，K2FeO4的产率降低。可能原因是
通入的Cl2消耗了KOH，写出该反应的离子方程式：_________________________
________________________________________________________________________。
(5)综上可知制备K2FeO4，所需的适宜条件是________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)KMnO4 (2)①KOH < ②2 3 16OH－ 2 6 8H2O ③反应存在平衡16OH－
＋2Fe3＋＋3Cl22FeO＋6Cl－＋8H2O，当为FeCl3时增加了Cl－浓度，使平衡逆向移动，产
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－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O (5)Fe(NO3)3溶液和过量KOH、适量Cl2
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Cl2氧化为FeO，而Cl2变为Cl－，按化合
价升降守恒配平，由于碱性环境需要加入OH－，该反应为16OH－＋2Fe3＋＋3Cl22FeO＋
6Cl－＋8H2O。③对比两个实验的变量，结合平衡16OH－＋2Fe3＋＋3Cl22FeO＋6Cl－＋
8H2O 分析，Cl－增加使平衡逆向移动，所以实验ⅱ产率较低。
(5)过量的Cl2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(NO3)3溶
液和过量KOH、适量Cl2。
4．某小组为探究Mg 与NH4Cl 溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质
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量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该
反应几乎无影响。
实验
实验试剂
实验现象
1
5 mL 蒸馏水
反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为
H2)
2
5 mL 1.0 mol·L－1 NH4Cl 溶液(pH＝
4.6)
剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白
色难溶固体
(1)经检验实验2 中刺激性气味气体为NH3，检验方法是________________________。
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H2。
(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AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴
加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有________，灰白色固体可能是________(填
化学式)。
(3)甲同学认为实验2 比实验1 反应剧烈的原因是NH4Cl 溶液中c(H＋)大，与Mg 反应快。用
化学用语解释NH4Cl 溶液显酸性的原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(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 NH4Cl 乙醇溶液
有无色无味气体产生(经检验为H2)
依据上述实验，可以得出Mg 能与NH 反应生成H2。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的
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＋
H2ONH3·H2O＋H＋ (4)①5 mL 1.0 mol·L－1 CH3COONH4溶液 ②两试管反应剧烈程度相
当
(5)取5 mL 无水乙醇，加入0.5 g Mg 粉无明显变化
(6)NH4Cl 水解产生的H＋对反应影响小，NH 对反应影响大
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解析 (2)向洗涤液中滴加AgNO3 溶液后无明显浑浊，说明灰白色固体表面没有能使AgNO3
溶液变浑浊的杂质，将洗涤后固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3 溶液，出现白色沉淀，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由题述(3)分析可知，NH4Cl 溶液因水
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 CH3COONH4 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H2，乙同学认为该方案不严谨，故需要补充对
照实验，在无NH 的情况下是否也能与Mg 反应放出H2，故实验方案为取5 mL 无水乙醇，加
入0.5 g Mg 粉无明显变化。
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