备考2025届高考化学一轮复习强化训练第十章化学实验基础第6讲物质的性质化学反应原理综合实验探究

第6讲物质的性质、化学反应原理综合试验探究1.[限制变量法][2024北京]某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。资料：ⅰ.Mn2＋在确定条件下可被Cl2或ClO－氧化成MnO2（棕黑色）、MnO42－（绿色）、ⅱ.浓碱性条件下，MnO4－可被OH－还原为Mnⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增加而减弱。试验装置如图（夹持装置略）序号物质aC中试验现象通入Cl2前通入Cl2后Ⅰ水得到无色溶液产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变更Ⅱ5％NaOH溶液产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀Ⅲ40％NaOH溶液产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀（1）B中试剂是饱和食盐水。（2）通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为2Mn（OH）2＋O22MnO2＋2H2O（3）对比试验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的试验现象，对于二价锰化合物还原性的相识是二价锰化合物还原性随溶液的碱性增加而增加。（4）依据资料ⅱ，Ⅲ中应得到绿色溶液，试验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的缘由：缘由一：可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。缘由二：可能是氧化剂过量，氧化剂将MnO42－氧化为①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的缘由Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，但通过试验测定，溶液的碱性变更很小。②取Ⅲ中放置后的1mL悬浊液，加入4mL40％NaOH溶液，溶液紫色快速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液紫色快速变为绿色的离子方程式为4MnO4－＋4OH－4MnO42－＋O2↑＋2H2OMnO2被ClO－（填“化学式”）氧化，可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。③取Ⅲ中放置后的1mL悬浊液，加入4mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O④从反应速率的角度，分析试验Ⅲ未得到绿色溶液的可能缘由ClO－将MnO42－氧化为MnO4－的速率大于MnO4－被解析（1）B中试剂为饱和食盐水。吸取HCl气体，防止HCl影响氯气与二价锰化合物反应的探究。（2）通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中均为NaOH溶液，Mn2＋与OH－反应产生Mn（OH）2白色沉淀，依据白色沉淀在空气中缓慢变成棕黑色沉淀推断出Mn（OH）2被空气中的氧气氧化为MnO2：2Mn（OH）2＋O22MnO2＋2H2O。（3）试验Ⅰ、Ⅱ中溶液碱性不同，通入氯气后，试验Ⅰ中二价锰（MnSO4）被氯气氧化为棕黑色沉淀MnO2，试验Ⅱ中二价锰[Mn（OH）2]被氯气氧化为紫色的MnO4－，二价锰被氧化为更高价，则二价锰化合物还原性随溶液的碱性增加而增加。（4）②结合资料ⅱ“浓碱性条件下，MnO4－可被OH－还原为MnO42－”可知，溶液紫色快速变为绿色的缘由是发生反应：4MnO4－＋4OH－4MnO42－＋O2↑＋2H2O。随着MnO4－被OH－还原为MnO42－，OH－浓度减小，ClO－氧化性增加，将MnO2氧化为绿色的MnO42－，MnO42－浓度增大，所以溶液绿色缓慢加深。③稀释导致悬浊液中OH－浓度减小，碱性减弱，ClO－氧化性增加，将MnO2氧化为紫色的MnO4－，MnO4－浓度渐渐增大，溶液紫色缓慢加深，发生反应3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O。④由反应3ClO－＋2MnO2＋2OH－2MnO4－＋3Cl－＋H2O可知，碱性环境中ClO－2.[模块融合][北京高考]某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋Fe2＋＋2Ag”的试验中检测到Fe3＋，发觉和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。（1）检验产物①取出少量黑色固体，洗涤后，加硝酸，加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋。（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不行能有Fe3＋，乙依据的原理是2Fe3＋＋Fe3Fe2＋（用离子方程式表示）。针对两种观点接着试验：①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证明白甲的揣测。同时发觉有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比试验记录如下：序号取样时间/min现象ⅰ3产生大量白色沉淀；溶液呈红色ⅱ30产生白色沉淀，较3min时量少；溶液红色较3min时加深ⅲ120产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅（资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN）②对Fe3＋产生的缘由作出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；假设b：空气中存在O2，由于4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O（用离子方程式表示），可产生Fe3＋；假设c：酸性溶液中的NO3－具有氧化性，可产生Fe3假设d：依据加入KSCN溶液后产生白色沉淀现象，推断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。③下述试验Ⅰ可证明假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要缘由。试验Ⅱ可证明假设d成立。试验Ⅰ：向硝酸酸化的0.05mol·L－1NaNO3溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。试验Ⅱ：装置如下图。其中甲溶液是FeSO4溶液，操作及现象是分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。（3）依据试验现象，结合方程式推想试验ⅰ～ⅲ中Fe3＋浓度变更的缘由：溶液中存在反应①2Ag＋＋FeFe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋3Fe2＋。反应起先时，c（Ag＋）大，以反应①、②为主，c（Fe3＋）增大。约30min后，c（Ag＋）小，以反应③为主，c（Fe3＋）减小。解析（1）①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe（CN）6]检验Fe2＋的存在。（2）过量的铁粉会与Fe3＋反应。②空气中的O2会与Fe2＋发生氧化还原反应，产生Fe3＋；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag＋，Ag＋可与Fe2＋反应产生Fe3＋。③试验Ⅰ可证明假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要缘由，只要将原试验反应体系中的Ag＋替换，其他微粒的种类及