高考化学一轮复习第11章化学综合实验第56讲性质、原理探究型综合实验学案

第56讲性质、原理探究型综合实验1．能根据物质性质、反应原理选取实验装置、进行实验验证等。2．能根据实验现象进行分析和推理，得出合理的结论。考点一物质性质的探究型实验1．物质性质探究型实验的类型(1)根据物质的性质设计实验方案。(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案。2．探究实验中常见操作及其目的或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(1)减小固体的溶解度；(2)除去固体表面吸附的杂质；(3)乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥冷凝回流(1)防止××蒸气逸出脱离反应体系；(2)提高××物质的转化率控制溶液pH(1)防止××离子水解；(2)防止××离子沉淀；(3)确保××离子沉淀完全；(4)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××物质被氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)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或平衡气压1．FeCl3易潮解，加热易升华，常用于金属蚀刻、污水处理、印染工业。某化学研究性学习小组模拟工业生产制备氯化铁并对产物进行探究(部分夹持装置省略)的装置如下图所示。(1)盛放MnO2的仪器名称为_________________________________。(2)装置A中制取氯气的离子方程式为________________________________。(3)若缺少装置E，对本实验造成的影响是________________________________。(4)将铁粉分散到石棉绒中的优点是____________________________。当硬质玻璃管中__________________________时，开始点燃D处酒精灯。(5)实验结束并冷却后，将收集器中的固体物质转移至锥形瓶中，进行如下实验：查阅资料可知：SCN－能被氧化剂氧化。该小组对红色褪去的原因进行如下探究。假设1：O2将SCN－氧化；假设2：H2O2将SCN－氧化。通过设计如下实验得出假设2成立，请在下表空格中填写现象：实验操作现象实验Ⅰ(取褪色后的溶液两等份)第1份滴加FeCl3溶液无明显变化第2份滴加过量KSCN溶液_________实验Ⅱ向实验Ⅰ的第2份溶液中再通入O2________________答案：(1)蒸馏烧瓶(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(3)有水蒸气进入收集器中，引起FeCl3潮解(4)增大铁与Cl2的接触面积使反应更充分，增大反应速率充满黄绿色气体(5)溶液变为红色溶液红色不褪去2．(2024·江门联考)NaHSO3是常见的亚硫酸盐，在潮湿的空气中易被氧化，在工业生产和实验室都有着广泛的应用。为探究NaHSO3溶液的性质，甲同学配制了100mL0.1mol·L－1NaHSO3溶液。(1)配制溶液需用到的玻璃仪器有玻璃棒、量筒、烧杯、__________、__________。(2)常温下，用pH计测量新配制的0.1mol·L－1NaHSO3溶液的pH，测得pH约为4.1。①若在实验室用pH试纸测量溶液的pH，其简单操作为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。②0.1mol·L－1NaHSO3溶液呈酸性，说明H2SO3的第二步电离常数Ka2____________(填“>”“<”或“＝”)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的第二步水解常数Kh2。(3)将0.1mol·L－1NaHSO3溶液与0.1mol·L－1Ba(OH)2溶液等体积混合，产生白色沉淀，写出等物质的量的NaHSO3与Ba(OH)2在溶液中发生反应的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。探究白色沉淀的成分：提出猜想：a.只有BaSO3；b.只有BaSO4；c.____________。验证猜想：乙同学认为猜想b不正确，原因为__________________________________________________________________________________________________。将白色沉淀加入足量盐酸中，若有气泡生成，且沉淀全部溶解，则证明猜想a正确；若________________________________________________________________________________________________________________，则证明猜想c正确。(4)将0.1mol·L－1NaHSO3溶液和Na2S溶液混合，再滴入适量稀硫酸，有淡黄色浑浊物出现。写出该反应的离子方程式：_____________________________。该现象说明NaHSO3溶液具有____________(填“氧化性”“还原性”或“氧化性和还原性”)。解析：(1)配制一定物质的量浓度的溶液，所需步骤有计算、称量、溶解(冷却)、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签，配制100mL0.1mol·L－1NaHSO3溶液需用到的玻璃仪器有玻璃棒、量筒、烧杯、胶头滴管、100mL容量瓶。(2)①若在实验室用pH试纸测量溶液的pH，其简单操作为在白瓷板或玻璃片上放一小块pH试纸，用玻璃棒蘸取0.1mol·L－1NaHSO3溶液，点在pH试纸中部，待其变色后，与标准比色卡对照，读出pH。②0.1mol·L－1NaHSO3溶液呈酸性，说明HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的电离程度大于水解程度，故H2SO3的第二步电离常数Ka2>SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的第二步水解常数Kh2。(3)等物质的量的NaHSO3与Ba(OH)2在溶液中发生反应生成亚硫酸钡沉淀、水和氢氧化钠，离子方程式为HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋Ba2＋＋OH－=BaSO3↓＋H2O。NaHSO3溶液容易被空气中的氧气氧化为硫酸钠，结合猜想a、b可知，猜想c为BaSO3和BaSO4的混合物。若只有BaSO4，则0.1mol·L－1NaHSO3溶液完全被空气中的氧气氧化为硫酸钠和硫酸，则溶液中氢离子浓度为0.1mol·L－1，测得溶液的pH应小于4.1，溶液的pH约为4.1，说明没有完全被氧化，乙同学认为猜想b不正确。硫酸钡沉淀不溶于盐酸，将白色沉淀加入足量盐酸中，若有气泡生成，且沉淀全部溶解，则证明猜想a正确；若有气泡生成，且有白色沉淀剩余，则证明猜想c正确。(4)将0.1mol·L－1NaHSO3溶液和Na2S溶液混合，再滴入适量稀硫酸，有淡黄色浑浊物出现，说明二者发生氧化还原反应生成硫单质，离子方程式为5H＋＋HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2S2－=3S↓＋3H2O，NaHSO3中硫元素化合价由＋4价降低到0价，为氧化剂，故具有氧化性。答案：(1)胶头滴管100mL容量瓶(2)①在白瓷板或玻璃片上放一小块pH试纸，用玻璃棒蘸取0.1mol·L－1NaHSO3溶液，点在pH试纸中部，待其变色后，与标准比色卡对照，读出pH②＞(3)HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋Ba2＋＋OH－=BaSO3↓＋H2OBaSO3和BaSO4若只有BaSO4，则测得0.1mol·L－1NaHSO3溶液的pH应小于4.1有气泡生成，且有白色沉淀剩余(4)5H＋＋HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2S2－=3S↓＋3H2O氧化性考点二反应产物、反应机理的探究型实验1．确定产物问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，见下表：第一类常见的熟悉物质要注意物质的特殊性质，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，但其某种组成成分的结构(如离子、原子团、官能团等)必然学过，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.探究反应机理实验的解题流程3．文字表述题的各种答题规范(1)实验操作的原因、目的及作用的答题要素。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(2)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……描述现象时，忌现象结论不分、由结论推现象、指出具体生成物的名称等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(3)试剂作用的答题模板。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．(2024·广州第65中学开学考试)某实验小组进行金属的电化学腐蚀实验探究。(1)回答下列问题。实验序号实验一实验装置实验操作ⅰ.将0.5g琼脂加入250mL烧杯中，再加入25mL饱和食盐水和75mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解，转入培养皿中。滴入5～6滴酚酞溶液和0.1mol·L－1K3[Fe(CN)6]溶液ⅱ.将一个铁钉用砂纸打磨光滑，一端缠有铜丝，放入培养皿中一段时间实验现象铜丝的区域溶液变红色；铁钉区域出现蓝色沉淀①请解释铜丝区域溶液变红的原因是________________________________(用电极反应式并结合文字解释)。②写出生成蓝色沉淀的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________。(2)回答下列问题。实验序号实验操作实验现象实验二取2mL饱和KI溶液于试管中，滴加几滴淀粉，振荡。继续滴加5～6滴0.1mol·L－1K3[Fe(CN)6]溶液，振荡溶液变蓝色根据实验二的现象，推测K3[Fe(CN)6]可能具有___________(填“氧化性”或“还原性”)。(3)依据实验二的现象，甲同学认为实验一不一定能说明Fe发生了电化学腐蚀，设计如下实验证明其结论。实验序号实验装置实验操作实验现象实验三ⅰ.取2mL煮沸过的0.1mol·L－1K3[Fe(CN)6]溶液于试管中，向试管中加入一小段铁片，再加入1mL煤油液封溶液无明显变化ⅱ.继续向试管中加入少许NaCl固体一段时间后，铁片表面产生大量蓝色沉淀根据实验现象推出实验三的结论：在NaCl溶液中，_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)结合实验一～实验三，乙同学设计如下装置进行实验四，证明金属可以发生电化学腐蚀，当电极X为Fe时，实验四的两个实验方案均可以证明Fe发生电化学腐蚀。①补全实验方案ⅱ中的空格部分。实验序号实验装置实验方案实验现象实验四方案一：按图连接好装置，准确读取电流表读数电流表指针偏转，读数为I方案二：取____________于试管中，加入____________溶液，振荡产生蓝色沉淀②思考：若电极X为Mg时，电流表读数为1.5I，推测电极X为Zn时电流表读数的范围是____________。解析：(1)铁与铜丝连接，在氯化钠溶液中形成原电池装置，其中铜为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，反应生成OH－，使铜丝附近溶液显碱性，遇酚酞变红色；铁为负极，失电子生成Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀。(2)加入0.1mol·L－1K3[Fe(CN)6]溶液后溶液变蓝，可知KI被氧化生成碘单质，故K3[Fe(CN)6]具有氧化性。(3)由实验三现象可知，未加氯化钠时，没有明显现象，加入氯化钠后铁片与K3[Fe(CN)6]发生氧化还原反应生成Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀。(4)①验证产物是否有Fe2＋，应取少量反应后烧杯中溶液于试管中，滴加0.1mol·L－1K3[Fe(CN)6]溶液，观察是否生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀。②该装置中铁为负极时电流表读数为I，换成比铁活泼的镁时电流表读数增大到1.5I，故电流表读数随金属的活泼性增强而增大，Zn的活泼性介于Fe和Mg之间，故Zn为负极时电流表读数应介于I和1.5I之间。答案：(1)①铜丝发生电极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，反应生成OH－，使铜丝附近溶液显碱性，遇酚酞变红色②Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－＋K＋=KFe[Fe(CN)6]↓(2)氧化性(3)K3[Fe(CN)6]可将Fe氧化为Fe2＋(4)①少量烧杯中溶液0.1mol·L－1K3[Fe(CN)6]②I～1.5I2．(2021·新高考北京卷)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MnO2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MnO2。①反应的离子方程式是___________________________________________。②电极反应式：i．还原反应：MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O；ii.氧化反应：_______________________________________________。③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。i.随c(H＋)降低或c(Mn2＋)升高，MnO2氧化性减弱。ii.随c(Cl－)降低，____________________________________________。④补充实验证实了③中的分析。编号实验操作试剂产物Ⅰ较浓H2SO4有氯气Ⅱa有氯气Ⅲa＋b无氯气a是________，b是________。(2)利用c(H＋)对MnO2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溶液，能与MnO2反应所需的最低c(H＋)由大到小的顺序是______________，从原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MnO2。经实验证实了推测，该化合物是________。(4)Ag分别与1mol·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)①MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O②2Cl－－2e－=Cl2↑③Cl－的还原性减弱(或Cl2的氧化性增强)④KCl固体(或KCl饱和溶液)MnSO4固体(或MnSO4饱和溶液)(2)KCl>KBr>KICl、Br、I位于第ⅦA族，从上到下电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强(3)AgNO3(4)比较AgX的溶解度，AgI的溶解度最小，Ag＋＋I－=AgI↓使得Ag还原性增强得最多，使得反应2Ag＋2H＋=2Ag＋＋H2↑得以发生(5)氧化剂(还原剂)的浓度越大，其氧化性(还原性)越强，还原产物(氧化产物)的浓度越大，氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越弱1．(2023·新高考湖南卷)金属Ni对H2有强吸附作用，被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应。将块状Ni转化成多孔型雷尼Ni后，其催化活性显著提高。已知：①雷尼Ni暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”；②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。某实验小组制备雷尼Ni并探究其催化氢化性能的实验如下：步骤1：雷尼Ni的制备步骤2：邻硝基苯胺的催化氢化反应反应的原理和实验装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置Ⅰ用于储存H2和监测反应过程。回答下列问题：(1)操作(a)中，反应的离子方程式是_____________________________________。(2)操作(d)中，判断雷尼Ni被水洗净的方法是______________________________________________________________________________________________。(3)操作(e)中，下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是________。A．丙酮 B．四氯化碳C．乙醇 D．正己烷(4)向集气管中充入H2时，三通阀的孔路位置如下图所示；发生氢化反应时，集气管向装置Ⅱ供气，此时孔路位置需调节为________。(5)仪器M的名称是________。(6)反应前应向装置Ⅱ中通入N2一段时间，目的是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)如果将三颈瓶N中的导气管口插入液面以下，可能导致的后果是___________________________________________________________________。(8)判断氢化反应完全的现象是__________________________________________________________________________________________________。解析：(1)结合图示流程可知，操作(a)为用NaOH溶液处理Ni/Al合金，Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑。(2)水洗的上一步是碱洗，若雷尼Ni被水洗净，则最后一次水洗液中不含碱，加入酚酞溶液不变红。(3)根据题中信息可知，雷尼Ni被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应，故不能选丙酮，否则会发生副反应，又因为邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应进行，而CCl4、正己烷均为非极性分子，乙醇为极性分子，所以应选乙醇。(4)根据向集气管中通入H2时三通阀的孔路位置，可确定集气管向装置Ⅱ中供气时，应保证下侧、右侧孔路通气，故B正确。(6)为了排除装置中空气产生的干扰，反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间N2。(7)三颈瓶N中为雷尼Ni的悬浮液，若将导气管插入液面以下，雷尼Ni会堵塞导管。(8)氢化反应完全时，装置Ⅱ中不再消耗H2，装置Ⅰ中水准瓶的液面不再发生变化。答案：(1)2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑(2)向最后一次水洗液中加入酚酞，溶液不变红(3)C(4)B(5)恒压滴液漏斗(6)排除空气产生的干扰(7)雷尼Ni堵塞导管(8)水准瓶中液面不再发生变化2．(2023·新高考广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝CρV总·ΔT计算获得。(1)盐酸浓度的测定：移取20.00mL待测液，加入指示剂，用0.5000mol·L－1NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00mL。①上述滴定操作用到的仪器有__________________________________。②该盐酸浓度为________mol·L－1。(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为____________J(C和ρ分别取4.18J·g－1·℃－1和1.0g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)=FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。序号反应试剂体系温度/℃反应前反应后i100mL0.20mol·L－1CuSO4溶液1．20gFe粉abii0．56gFe粉ac①温度：b________c(填“>”“<”或“＝”)。②ΔH＝____________________(选择表中一组数据计算)，结果表明，该方法可行。(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=3FeSO4(aq)的焓变。[查阅资料]配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是_________________________________________________________________。[提出猜想]Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。[验证猜想]用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和____________________________(用离子方程式表示)。[实验小结]猜想成立，不能直接测反应A的焓变。[教师指导]鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。[优化设计]乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为_______________________________________________________________________________________________________________________。(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用：_________________________________________________________________。解析：(1)①酸碱中和滴定操作需要用到的仪器有锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台等，故选AD。②滴定时发生的反应为HCl＋NaOH=NaCl＋H2O，故c(HCl)＝eq\f(c(NaOH)·V(NaOH溶液),V(HCl溶液))＝eq\f(0.5000mol·L－1×22.00mL,20.00mL)＝0.5500mol·L－1。(2)由Q＝CρV总·ΔT可知，题述过程放出的热量为4.18J·g－1·℃－1×1.0g·mL－1×(50mL＋50mL)×(T1－T0)℃＝418(T1－T0)J。(3)①100mL0.20mol·L－1CuSO4溶液含有溶质的物质的量为0.02mol，1.20gFe粉和0.56gFe粉的物质的量分别为0.02mol、0.01mol，实验i中有0.02molCuSO4发生反应，实验ii中有0.01molCuSO4发生反应，实验i放出的热量更多，故b>c。②若按实验i进行计算，ΔH＝－eq\f(4.18J·g－1·℃－1×1.0g·mL－1×100mL×(b－a)℃,1000J·kJ－1×0.02mol)＝－20.9(b－a)kJ·mol－1；若按实验ii进行计算，ΔH＝－eq\f(4.18J·g－1·℃－1×1.0g·mL－1×100mL×(c－a)℃,1000J·kJ－1×0.01mol)＝－41.8(c－a)kJ·mol－1。(4)Fe3＋易水解，为抑制Fe3＋水解，在配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸；用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1，说明溶液呈强酸性，向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡产生，说明溶液中还存在Fe与酸的反应，离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；乙同学根据相关原理，重新设计优化的实验方案的重点在于如何防止Fe与酸反应产生的影响，可以借助盖斯定律，设计分步反应来实现Fe2(SO4)3溶液与Fe的反应，故可将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)=Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2。(5)化学能转化为热能在生产和生活中应用比较广泛，化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭、铝热反应焊接铁轨等都是化学能转化为热能的应用。答案：(1)①AD②0.5500(2)418(T1－T0)(3)①>②－20.9(b－a)kJ·mol－1[或－41.8(c－a)kJ·mol－1](4)抑制Fe3＋水解Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)=Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2(5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)课时跟踪练1．(2024·广东联考)某小组对Cu和H2O2的反应进行相关实验探究。【实验探究】实验i：向装有0.5gCu的烧杯中加入20mL30%H2O2溶液，一段时间内无明显现象，10小时后，溶液中有少量蓝色浑浊，Cu片表面附着少量蓝色固体。(1)写出该反应的化学方程式：__________________________________________。【继续探究】针对该反应速率较小，小组同学查阅资料，设计并完成了下列实验。资料：Cu2＋＋4NH3⇌[Cu(NH3)4]2＋，[Cu(NH3)4]2＋为深蓝色；Cu(OH)2可溶于氨水形成深蓝色溶液。装置实验试剂a现象ii20mL30%H2O2与4mL5mol/LH2SO4混合液Cu表面产生少量气泡，溶液逐渐变蓝，后产生较多气泡iii20mL30%H2O2与4mL5mol/L氨水混合液溶液立即变为深蓝色，产生大量气泡，Cu表面有少量蓝色不溶物(2)实验ii中：溶液变蓝的原因是____________________________(用离子方程式表示)；经检验产生的气体为氧气，产生氧气先慢后快的原因是____________________________(不考虑温度的影响)。(3)对比实验i和iii，为探究氨水对Cu的还原性或H2O2氧化性的影响，该同学利用如下图所示的装置继续实验。已知：电压大小反映了物质氧化性、还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大。a.K闭合时，电压为x。b．向U形管右侧溶液中滴加氨水后，电压不变。c．继续向U形管左侧溶液中滴加氨水后，电压增大了y。①解释步骤c中电压增大的原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若向U形管左侧溶液中滴加硫酸后，电压不变，继续向U形管右侧溶液中滴加硫酸后，电压增大了z。可以得出的结论是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)基于以上实验，影响Cu与H2O2反应的因素有_______________________________________________________________________________________________________________________(任写一条)。(5)结合上述实验，下列说法正确的是________。A．电化学是研究物质氧化性、还原性的重要手段之一B．实验ii发生的反应中，H2O2只体现氧化性C．在还原反应(氧化反应)中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)增强解析：(1)根据溶液中有少量蓝色浑浊，Cu片表面附着少量蓝色固体可知，产物为Cu(OH)2，所以化学方程式为Cu＋H2O2=Cu(OH)2。(2)实验ii中，溶液变蓝的原因是产生了Cu2＋，所以离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O；经检验产生的气体为氧气，氧气是由H2O2分解得到的，产生氧气先慢后快的原因是产生的铜离子催化过氧化氢分解。(3)①根据题给信息可知，氨水与铜离子反应形成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度减小，Cu的还原性增强，增大了两侧溶液氧化性与还原性强弱的差异。②若向U形管左侧溶液中滴加硫酸后，电压不变，继续向U形管右侧溶液中滴加硫酸后，电压增大了z，说明酸性增强可提高H2O2的氧化性，增大了两侧溶液氧化性与还原性强弱的差异。(4)基于题述实验，影响Cu与H2O2反应的因素有溶液的酸碱性、溶液的浓度等。(5)A．该实验用电化学研究物质氧化性、还原性，操作简便，现象明显，且易于量化，是该类研究的重要手段之一，A正确；B．实验ii发生的反应中，H2O2分解生成了O2和H2O，体现其氧化性和还原性，B错误；C．由实验可知，在还原反应(氧化反应)中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)增强，C正确。答案：(1)Cu＋H2O2=Cu(OH)2(2)Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O产生的铜离子催化过氧化氢分解(3)①氨水与铜离子反应形成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度减小，Cu的还原性增强②酸性增强可提高H2O2的氧化性(4)溶液的酸碱性(或浓度)(5)AC2．硫化钠又称硫化碱，是无色或微紫色的晶体，可溶于水、微溶于乙醇，在空气中会发生潮解。Ⅰ.实验室制备硫化钠。(1)仪器M中导管的作用为___________________________________________；装置丙中仪器N的名称为________________，作用为________________。(2)装置甲中发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________；装置乙中，试剂X为________。Ⅱ.某实验小组探究Na2S固体在空气中的氧化产物。通过查阅资料获知：硫化钠溶液能溶解单质硫，生成多硫化钠(Na2Sx)，多硫化物的溶液颜色通常为黄色。实验小组的同学进行了如下实验：操作实验操作实验现象操作Ⅰ取适量久置于空气中的Na2S固体，分为两份①一份加入CS2溶解搅拌后，固体表面的少量淡黄色固体消失②另一份加水溶解搅拌后，固体完全溶解，得到略带黄色的溶液操作Ⅱ向上述水溶液中加入过量的CuCl2溶液得到灰黑色悬浊液操作Ⅲ将灰黑色悬浊液离心分离离心管底部出现深褐色沉淀，溶液中出现淡黄色浑浊操作Ⅳ向上述离心分离获得的溶液中加入足量的氯化钡溶液产生大量白色沉淀操作Ⅴ过滤，用无水乙醇洗涤，加入稀盐酸固体部分溶解，产生的气体可使品红溶液褪色(3)操作Ⅰ中，加入CS2后固体溶解的现象可证明氧化产物中含有____________；该反应中还原产物为________________。(4)操作Ⅱ中，Cu2＋与Na2Sx发生反应的离子方程式为______________________。(5)操作Ⅴ中，品红溶液褪色证明该气体具有________性；结合操作Ⅳ、操作Ⅴ的现象判断：氧化产物中还含有________________。解析：(1)仪器M为恒压滴液漏斗，M中导管的作用为平衡压强，使液体顺利滴下；仪器N的名称为球形干燥管，作用是防止倒吸。(2)FeS与稀盐酸发生反应的化学方程式为FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑；装置乙的作用是除去H2S中的HCl，应选用饱和NaHS溶液。(3)操作Ⅰ中，加入CS2后固体表面的少量淡黄色固体溶解，根据元素守恒关系判断，该淡黄色固体为S，即Na2S被氧化，发生反应2Na2S＋O2＋2H2O=4NaOH＋2S，该反应中的还原产物为NaOH。(4)操作Ⅱ中，生成了灰黑色悬浊液，即有CuS沉淀生成，故Cu2＋与Na2Sx发生反应的离子方程式为Cu2＋＋Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(x))=CuS↓＋(x－1)S↓。(5)操作Ⅴ中，品红溶液褪色证明该气体具有漂白性；由向白色固体加入稀盐酸，部分固体溶解的现象判断，Na2S被氧化的产物中还含有Na2SO3、Na2SO4。答案：(1)平衡压强，使液体顺利滴下球形干燥管防止倒吸(2)FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑饱和NaHS溶液(3)SNaOH(4)Cu2＋＋Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(x))=CuS↓＋(x－1)S↓(5)漂白Na2SO3、Na2SO43．(2024·惠州高三调研)研究表明：高铁酸盐(FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))具有极强的氧化性和优良的絮凝功能，在水处理方面有一定的发展前景。某化学实验小组拟制备高铁酸盐并探究其稳定性。Ⅰ.高铁酸盐的制备：在碱性介质中NaClO与FeCl3溶液反应可获得Na2FeO4。(1)利用FeCl3固体配制一定浓度的FeCl3溶液，下列不可能用到的玻璃仪器是____________(填字母)。(2)配平离子方程式：____Fe3＋＋____ClO－＋____OH－=____FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋__________＋__________。(3)高铁酸盐是一种“怀同双”的净水剂，分析其净水原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.高铁酸盐稳定性的研究。已知：①Fe3＋(aq)＋3F－(aq)=FeF3(aq)K＝1012.1；②Fe3＋(aq)＋3C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)=Fe(C2O4)eq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(3))K＝1020.2；③久置的产物Fe(OH)3又可进一步催化；④吸光度大小与溶液中c(FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))成正比。(4)碱性环境下，久置的FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))溶液中除了产生Fe(OH)3红褐色沉淀外，同时还会产生绿色的FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，此过程的反应为4FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋10H2O=4Fe(OH)3↓＋3O2↑＋8OH－和______________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.为探究使FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))稳定的方法，分别做以下4个实验：实验装置序号试剂X现象a2滴0.01mol/LKI紫色迅速褪去b2滴蒸馏水分别用紫外可见分光光度计测三支试管内溶液的吸光度，结果如下图所示c2滴0.01mol/LNaF溶液d2滴0.01mol/LNa2C2O4溶液(5)①甲同学预测试管d内的实验现象应与试管a相似，预测依据是___________________________________________________________________。②吸光度结果图显示甲同学预