第4 讲 性质或原理探究综合实验
考点一 物质性质的探究或验证
1.物质性质的探究实验的类型
(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)设计性质实验方案
已知结构(或官能团)――→推测物质具有的性质 ――→要验证的性质――→
实验中的仪器、试剂和反应条件――→实验步骤和操作方法 ――→结论
(3)常见物质的性质探究
热分解产物的性质
探究、判断
①难溶性碳酸盐
氧化物+CO2
②碳酸的酸式盐
碳酸的正盐+CO2+H2O
③铵盐
NH3+相应的酸(或酸性氧化物+H2O)(NH4NO3除外)
④硝酸盐
金属(或金属氧化物、亚硝酸盐)+氮氧化物(NO 或NO2)+O2
⑤草酸晶体
CO2+CO+H2O
物质氧化性、还原
性的判断
如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过观察酸
性KMnO4溶液是否褪色来说明;如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3
与淀粉-KI 溶液反应,通过溶液变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2
电解质强弱的判断
如探究一元酸HA 是弱酸的方法是常温下配制NaA 溶液,测pH,若pH>7,则说
明HA 为弱酸
物质酸性强弱的判
断
如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原
理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成来判断
2.性质验证实验的注意事项
(1)在离子检验、气体成分检验的过程中,要严格掌握检验的先后顺序,防止各成分检验过程中的相
互干扰。
(2)若有水蒸气生成,先检验水蒸气,再检验其他成分,如C 和浓H2SO4 的反应,产物有SO2、CO2 和
H2O(g),通过实验可检验三种气体物质的存在,但SO2、CO2都要通过溶液进行检验,对检验H2O(g)有
干扰。
(3)对于需要进行转化才能检验的成分,如CO 的检验,要注意先检验CO 中是否含有CO2,如果有CO2,
应先除去CO2 再对CO 实施转化, 最后再检验转化产物CO2, 如HOOC—COOH
CO2↑+CO↑+H2O↑中CO 的检验。
(4)要重视试剂名称的描述,如有些试剂的准确描述为无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、
浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH 溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。
1.(2024·广东肇庆模拟)硫酸亚铁在印染、医药、化肥等多个行业有广泛应用。某学习小组对硫酸
亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的热分解产物进行探究。回答下列问题。
(1)装置A 中石棉绒的作用为 ;
装置D 中的仪器名称为 。
(2)按气流方向,上述装置合理的连接顺序为a→g、f→ 、 → 、
→h(填装置口小写字母)。
(3)该小组同学按上述顺序连接各装置并进行实验,请为他们补全表格
装置编号
填装试剂
实验现象
实验结论
A
FeSO4·7H2O
绿色固体逐渐变为红色粉末
-
B
①
②
分解产物中含有SO2
C
BaCl2溶液
产生白色沉淀
③
D
无水CuSO4粉末
白色固体逐渐变为蓝色
分解产物中含有水蒸气
E
④
-
-
(4)硫酸亚铁晶体分解的化学方程式为
。
(5)设计实验证明A 中得到的红色粉末不含+2 价铁元素:
(简述实验操作及现象)。
答案 (1)防止固体粉末堵塞导管 (球形)干燥管
(2)e d c b
(3)①品红溶液 ②溶液由红色褪为无色 ③分解产物中含有SO3 ④NaOH 溶液
(4)2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑
(5)取实验后反应管中少量固体,溶于稀盐酸后,向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不产生蓝色沉淀(用硫
酸溶解,酸性高锰酸钾检验Fe2+也可以)
解析 (2)装置A 为绿矾煅烧分解的装置,装置B 盛放品红溶液,检验SO2,装置C 盛放BaCl2溶液,检
验SO3,装置D 盛放无水CuSO4粉末,检验分解产物中的水蒸气,装置E 盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气。
这三种生成物应该先检验水蒸气,在检验SO3,最后检验SO2,因为检验SO2和SO3时都有水溶液,会带
出水蒸气,SO3极易溶于水且和水反应在,所以连接顺序为a→g→f→e→d→c→b→h。(3)装置B 盛放
品红溶液,用于检验SO2,品红溶液褪色,说明分解产物中含有SO2;装置C 盛放BaCl2溶液,用于检验
SO3,产生白色沉淀,说明分解产物中含有SO3;装置D 盛放无水CuSO4粉末,检验分解产物中水蒸气,
白色固体逐渐变为蓝色,说明分解产物中含有水蒸气;装置E 盛放氢氧化钠溶液,进行尾气处理。(4)
绿矾煅烧得到红色固体为氧化铁,同时生成二氧化硫、三氧化硫和水,分解的化学方程式为
2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O↑。(5)证明A 中得到的红色粉末不含+2 价铁元素,需要取
实验后反应管中少量固体,溶于稀盐酸后,向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成,证明A 中
得到的红色粉末不含+2 价的铁元素。
2.某研究性学习小组通过下列实验验证AgI 沉淀的生成会使I2的氧化能力增强,可将Fe2+氧化。
回答下列问题:
(1) 由AgNO3 固体配制0.1 mol·L-1 的AgNO3 溶液50 mL, 下列仪器中不需要使用的有
(填名称),配制好的溶液应转移到 (填试剂瓶的名称)中保存。
(2)步骤1 的实验现象是 ;
步骤2 无明显现象; 步骤3 最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀,
。
由此可知,步骤3 反应的离子方程式为
。
(3)为了确证AgI 的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2+氧化,学习小组在上述实验基础上进行补充实
验:分别取少量的 和步骤3 试管中的上层清液于试管a 和试管b 中,向两支试管中加入过量
的 ,观察到的现象为
。
答案 (1)蒸馏烧瓶、分液漏斗 棕色细口瓶
(2)溶液变蓝 溶液蓝色褪去 I2+2Fe2++2Ag+===2AgI↓+2Fe3+ (3)步骤2 中的溶液 NaOH 溶液
试管a 中蓝色褪去、先出现白色沉淀、迅速变成灰绿色最后变成红褐色,试管b 中有白色沉淀(转变
为褐色沉淀)和红褐色沉淀
解析 (3)由于步骤2 的溶液中有亚铁离子而没有铁离子,要确证AgI 的生成使I2的氧化能力增强而
将Fe2+氧化,只要证明步骤3 的溶液中存在氧化产物铁离子即可,由实验知,步骤2 溶液中有碘与淀粉
混合液和亚铁离子,步骤3 中加入了过量的硝酸银溶液,则上层清液中银离子与铁离子共存。
考点二 反应原理或规律的探究
1.反应原理或规律探究的类型
(1)探究过程中往往可以利用对比实验,设置几组平行实验来进行对照和比较,从而研究和揭示某种
规律,解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。
(2)在对未知的反应机理或规律的研究中,如果有多个影响因素(如浓度、温度、压强、催化剂等),通
常采用控制变量法,从而得出正确的反应机理或规律与多个影响因素之间的关系。
2.常见反应原理与规律的探究实验
验证同周期、同主族
元素性质的递变规律
一般通过设计比较元素金属性、非金属性强弱的实验来完成。如通
过比较Mg、Al 与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg、Al 的
活泼性顺序
钢铁发生电化学腐蚀可以通过控制钢铁是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱
的规律探究
度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等设计实验,找出规律
(2024·首都师大附中月考)实验小组探究酸对Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3平衡的影响。将0.005 mol·L-1
FeCl3溶液(接近无色)和0.01 mol·L-1 KSCN 溶液等体积混合,得到红色溶液。取两等份红色溶液,进
行如下操作并记录现象。
(1)FeCl3水解显酸性的原因是
(用方程式表示)。
(2)甲同学认为加入酸后,会使Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3体系中 浓度改变,导致该平衡正向移
动,溶液颜色加深。
[设计并实施实验]
[查阅资料]
①Fe3+和Cl-、SO4
2−均能发生络合反应:
Fe3++4Cl-
[FeCl4]-(黄色);Fe3++2SO4
2−
[Fe(SO4)2]-(无色)。
②0.005 mol·L-1时,Fe3+显无色。
实验Ⅰ.探究现象a 中溶液颜色变化的原因
编号
操作
现象
①
向2 mL 红色溶液中滴加5 滴水
溶液颜色无明显变化
②
向2 mL 红色溶液中滴加5 滴3 mol·L-1 KCl 溶液
溶液颜色变浅,呈橙色
(3)实验①的目的是 。
(4) 根据实验①和实验②的结果, 从平衡移动角度解释现象
a:
。
实验Ⅱ.探究现象b 中溶液呈浅黄色的原因
编号
操作
现象
③
取1 mL 0.002 5 mol·L-1 Fe2(SO4)3 溶液(无色),加入1 mL 0.01
mol·L-1 KSCN 溶液,再加入5 滴1.5 mol·L-1 H2SO4溶液
溶液先变红,加硫酸后变
为浅黄色
④
取1 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液,
(5)结合实验③可推测现象b 中使溶液呈浅黄色的微粒可能有两种,分别是[FeCl4]-和 。
(6)乙同学进一步补充了实验④,确证了现象b 中使溶液呈浅黄色的微粒不是[FeCl4]-,请将实验④的操
作及现象补充完整: 、 。
答案 (1)Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+
(2)Fe3+
(3)排除稀释使溶液颜色变化的干扰
(4)在Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3 平衡体系中加入盐酸,铁离子、氯离子发生络合反应,使得铁离子浓度
减小,平衡逆向进行,Fe(SCN)3离子浓度减小,溶液颜色变浅,呈橙色
(5)Fe(SCN)3
(6)加入1 mL 蒸馏水,再加入5 滴1.5 mol·L-1 H2SO4溶液 得到无色溶液
解析 (1)FeCl3水解显酸性的原因是溶液中的铁离子水解,溶液显酸性,反应的离子方程式:Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+;(2)甲同学认为加入酸后,Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+平衡逆向移动,Fe3+浓度增大,
会使Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3平衡正向移动,溶液颜色加深;(3)滴入KCl 溶液时,溶液被稀释,实验①
滴入相同体积的水,可以排除稀释使溶液颜色变化的干扰;(4)由实验①②的现象分析,从平衡移动角
度解释现象a,Fe3+和Cl-、SO4
2−均能发生络合反应,在Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3平衡体系中加入盐酸,
铁离子、氯离子发生络合反应,使得铁离子浓度减小,平衡逆向进行,Fe(SCN)3离子浓度减小,溶液颜
色变浅,呈橙色;(5)题干信息,硫酸铁溶液中加入KSCN 溶液得到红色溶液,在加入稀硫酸,题干中得到
[Fe(SO4)2]-为无色,溶液中的离子结合实验③可以推测现象b 中使溶液呈浅黄色的微粒可能有两种,
为[FeCl4]-或Fe(SCN)3;(6)乙同学进一步补充了实验④,确证了现象b 中使溶液呈浅黄色的微粒只能是
(5)中的一种,取1 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液,加入1 mL 蒸馏水,与实验③加入的1 mL KSCN 溶
液相同的体积,再加入5 滴1.5 mol·L-1 H2SO4溶液,分析溶液是否变化,最后得到无色溶液,说明实验③
中溶液呈浅黄色的是Fe(SCN)3。
反应原理探究实验的解题流程
1.(2024·贵州卷)根据下列实验操作及现象所推出的结论正确的是( )
选项
实验操作及现象
结论
A
将Zn 和ZnSO4溶液与Cu 和CuSO4溶液组成双液原电池,连通
后铜片上有固体沉积
原电池中Zn 作正极,Cu 作负极
B
向洁净试管中加入新制银氨溶液,滴入几滴乙醛,振荡,水浴加
热,试管壁上出现银镜
乙醛有氧化性
C
向苯酚浊液中加入足量Na2CO3溶液,溶液由浑浊变澄清
苯酚的酸性比H2CO3强
D
向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,再加入稀HNO3,
有白色沉淀生成
稀HNO3有氧化性
答案 D
解析 双液原电池中铜片上有固体析出,说明Cu2+得电子,则铜片作正极,A 错误;乙醛与新制银氨溶
液反应生成银单质,银氨作氧化剂,则乙醛作还原剂,具有还原性,B 错误;溶液由浑浊变澄清,且无气泡
产生,说明苯酚与足量Na2CO3反应,生成苯酚钠和碳酸氢钠,则酸性:苯酚>HCO3
−,C 错误;BaCl2溶液中
通入SO2无现象,加入稀硝酸后产生的白色沉淀为BaSO4,说明稀硝酸将+4 价S 氧化为+6 价,即稀
HNO3表现氧化性,D 正确。
2.(2024·浙江6 月选考)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其
中方案设计和结论都正确的是( )
选项
影响因素
方案设计
现象
结论
A
浓度
向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中
加入1 mL 1.0 mol·L-1 HBr 溶液
黄色溶液
变橙色
增大反应物浓度,平衡向
正反应方向移动
B
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入
气体颜
对于反应前后气体总体
100 mL HI 气体,分解达到平衡后再
充入100 mL Ar
色不变
积不变的可逆反应,改变
压强平衡不移动
C
温度
将封装有NO2 和N2O4 混合气体的
烧瓶浸泡在热水中
气体颜
色变深
升高温度,平衡向吸热反
应方向移动
D
催化剂
向1 mL 乙酸乙酯中加入1 mL 0.3
mol·L-1 H2SO4溶液,水浴加热
上层液体
逐渐减少
使用合适的催化剂可使
平衡向正反应方向移动
答案 C
解析 A.CrO4
2−(黄色)+2H+
Cr2O7
2−(橙色)+H2O,向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4 溶液中加入1 mL
1.0 mol·L-1 HBr 溶液,Cr2O7
2−可以将Br-在酸性条件下氧化为Br2,故溶液由黄色变橙色,无法说明平衡
正向移动,A 错误;B.反应2HI
H2+I2为反应前后气体总体积不变的可逆反应,向恒温恒容密闭玻璃
容器中充入100 mL HI 气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar(无关气体),虽然总压增大,HI、H2、
I2的分压不变,浓度不变,故平衡不移动,气体颜色不变。即对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,
恒温恒容时,充入惰性气体平衡不移动,B 错误;C.反应2NO2
N2O4为放热反应,升高温度,气体颜色
变深,说明平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动,C 正确;D.催化剂只会改变化学反应速率,不影响平
衡移动,D 错误。
3.(2023·北京卷)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 3
−(红棕色);I2和I 3
−氧化性几乎相同。
I.将等体积的KI 溶液加入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。
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
。
(4)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 。
(5)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)<
(2)除去I 3
−,防止干扰后续实验 [CuI2]-+
2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]++2H2O+2I-、
4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
(3)2Cu+I2===2CuI 或2Cu+KI3===2CuI+KI 白色沉淀逐渐溶解、溶液变为红棕色 铜与碘的反应
为可逆反应(或I 3
−浓度小未能氧化全部的Cu)
(4)铜、含n mol I2的4 mol·L-1的KI 溶液
(5)铜与碘反应的体系在原电池装置中,I2将Cu 氧化为Cu2+;而在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu 以
Cu+形式存在,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)提高KI 浓度,便于提高I 3
−的浓度,与Cu 接触更加充分,Cu 与I 3
−的反应速率加快,故实验Ⅰ<
实验Ⅱ。(2)加入CCl4,I2+I-
I 3
−平衡逆向移动,I2浓度减小,I-浓度增加,其目的为除去I 3
−,防止干扰后
续实验。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+,方程
式为[CuI2]-+2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]++2H2O+2I- 、4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2+
+4OH-+6H2O。(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;2Cu+I2===2CuI 反应为可逆反应,加入浓KI 溶液,I2
浓度减小,CuI 转化为Cu 和I2,故产生白色沉淀溶解,出现红色固体的过程。(4)要验证I2能将Cu 氧化
为Cu2+,需设计原电池负极材料为Cu,b 为含n mol I2的4 mol·L-1的KI 溶液。(5)铜与碘反应的体系
在原电池装置中,I2将Cu 氧化为Cu2+;而在实验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中Cu 以Cu+形式存在,这是由于
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。
1.(2024·广东佛山模拟)利用电极反应可探究物质氧化性、还原性的变化规律:
已知:酸性介质中,1 mol·L-1不同电对的电极电势见下表。电极电势越高,其氧化型物质的氧化性越强;
电极电势越低,其还原型物质的还原性越强。
电对(氧化型/还原型)
电极电势φ/V
Fe3+/Fe2+
0.771
H2O2/H2O
1.776
O2/H2O2
0.695
MnO2/Mn2+
1.224
I2/I-
0.536
回答下列问题:
Ⅰ.探究H2O2的分解反应
Fe3+催化H2O2分解反应过程包括ⅰ、ⅱ两步:
反应ⅰ:Fe3++H2O2――→Fe2++H++ (未配平)
反应ⅱ:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(1)反应ⅰ的离子方程式为
。
(2)验证Fe2+生成:反应过程中,加入 溶液,产生蓝色沉淀,证明有Fe2+生成。
(3)酸性条件下MnO2也可催化H2O2分解。结合表中数据判断,上述条件下H2O2、O2、MnO2的氧化
性由强到弱的顺序为 。
Ⅱ.探究物质氧化性变化对电化学反应方向的影响用可逆反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2设计电池,按图a
装置进行实验,测得电压E(E=φ 正极-φ 负极)随时间t 的变化如图b 所示:
(4)电池初始工作时,正极的电极反应式为
。
(5)某小组从还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b,提出以下猜想:
猜想1:c(Fe2+)增大,Fe3+的氧化性减弱,正极的电极电势降低。
猜想2:c(I-)减小,I2的氧化性增强,负极的电极电势升高。
①t1时间后,按图a 装置探究,验证上述猜想的合理性,完成表中填空。
实验
实验操作
电压E/V
结论
ⅰ
往烧杯A 中加入适量Fe
E 0
猜想1 成立
ⅱ
往烧杯B 中加入适量
E<0
猜想2 成立
②有同学认为,上述实验不足以证明猜想1 成立。利用上述反应,从化学平衡移动的角度解释猜想1
不足以成立的理由
。
③为进一步验证猜想1,进行实验ⅲ,完成表中填空。
实验
实验操作
电压E/V
结论
ⅲ
往烧杯A 中加入适量
E<0
猜想1 成立
结论:可逆氧化还原反应中,浓度的变化引起电对氧化性变化,从而改变电池反应方向。
答案 Ⅰ.(1)2Fe3++H2O2===2Fe2++2H++O2↑
(2)K3[Fe(CN)6] (3)H2O2>MnO2>O2
Ⅱ.(4)Fe3++e-===Fe2+
(5)①< AgNO3固体 ②加入铁粉后,同时造成c(Fe2+)增大,c(Fe3+)减小,都能使2Fe3++2I-
2Fe2++I2
平衡逆移,使E<0 ③FeCl2固体
解析 Ⅰ.(3)酸性介质中,1 mol·L-1不同电对的电极电势越高,其氧化型物质的氧化性越强,结合表中
数据判断,上述条件下氧化性由强到弱的顺序为H2O2>MnO2>Fe3+>O2>I2。Ⅱ.(4)电池初始工作时,由
2Fe3++2I-
2Fe2++I2可知,铁离子得电子发生还原反应生成亚铁离子,作正极,则正极的电极反应式
为Fe3++e-===Fe2+。(5)①ⅰ.t1时E=φ 正极-φ 负极=0,若往烧杯A 中加入适量Fe,则铁与铁离子反应生成
Fe2+,c(Fe2+)增大,结合猜想1,Fe3+的氧化性减弱,正极的电极电势降低,则E<0;ⅱ.t1时E=φ 正极-φ 负极=0,若
往烧杯B 中加入适量AgNO3固体,可使碘离子产生沉淀,使c(I-)减小,I2的氧化性增强,负极的电极电
势升高,使E<0,猜想2 成立。③ⅲ.t1时E=φ 正极-φ 负极=0,若往烧杯A 中加入适量FeCl2固体,c(Fe2+)增大,
Fe3+的氧化性减弱,正极的电极电势降低,使E<0,猜想1 成立。
2.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334
83 ≈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。
3.(2022·福建卷)某兴趣小组设计实验探究Ce-MnOx催化空气氧化CO 的效率。回答下列问题:
步骤Ⅰ 制备CO
在通风橱中用下图装置制备CO(加热及夹持装置省略),反应方程式:HCOOH
CO↑+H2O
(1)装置A 中盛放甲酸的仪器的名称是 。
(2)从B、C、D 中选择合适的装置收集CO,正确的接口连接顺序为a→ → →
→ →h(每空填一个接口标号)。
步骤Ⅱ 检验CO
将CO 通入新制银氨溶液中,有黑色沉淀生成。
(3)该反应的化学方程式为
。
步骤Ⅲ 探究Ce-MnOx催化空气氧化CO 的效率
将一定量CO 与空气混合,得到CO 体积分数为1%的气体样品。使用下图装置(部分加热及夹持装
置省略),调节管式炉温度至120 ℃,按一定流速通入气体样品。(已知:I2O5是白色固体,易吸水潮解:
5CO+I2O5===I2+5CO2)
(4)通入11.2 L(已折算为标况)的气体样品后,继续向装置内通入一段时间氮气,最终测得U 形管内生
成了0.101 6 g I2。
①能证明CO 被空气氧化的现象是
。
②CO 被催化氧化的百分率为 。
③若未通入氮气,②的结果将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)探究气体与催化剂接触时长对催化氧化效率的影响时,采用 方法可以缩短接触时长。
(6)步骤Ⅲ装置存在的不足之处是 。
答案 (1)分液漏斗 (2)d e c b
(3)CO+2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3
(4)①石灰水变浑浊 ②60% ③偏大
(5)增大气体样品流速
(6)尾气出口未加防潮装置(或其他相似表述)
解析 (1)装置A 中盛放甲酸的仪器为分液漏斗。(2)用C 除去甲酸,B 收集一氧化碳,E 接收排出的水,
故接口连接顺序为a→d→e→c→b→h。(3)一氧化碳和银氨溶液反应生成黑色的银,同时生成碳酸铵
和氨气,方程式为CO+2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3。(4)①一氧化碳被氧气氧化生成
二氧化碳,能使澄清的石灰水变浑浊。②碘的物质的量为0.101 6 g
254 g·mol
−1=0.000 4 mol,则结合方程式
分析,还有0.002 mol 一氧化碳未被氧气氧化,11.2 L 气体为0.5 mol,其中一氧化碳为0.005 mol,则被
空气氧化的一氧化碳为(0.005-0.002) mol=0.003 mol,则被氧化的百分率为0.003
0.005×100%=60%。③如
果没有通入氮气则计算的未被氧化的一氧化碳的物质的量减少,则被氧化的百分率增大。(5)增大气
流速率可以缩短接触时长。(6)I2O5是白色固体,易吸水潮解,但该装置出气口未加防潮装置。
