2025步步高大一轮复习讲义人教版高考化学大单元六　第十六章　第73讲　以物质含量或组成测定为主的综合实验含答案

2025步步高大一轮复习讲义人教版高考化学第73讲以物质含量或组成测定为主的综合实验[复习目标]1.掌握物质含量或组成测定的一般方法。2.掌握定量测定实验的思维模型。类型一物质含量的测定1．重量分析法(1)在重量分析中，一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。(2)重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。(3)重量分析法包括分离和称量两个过程。根据分离的方法不同，重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。(4)计算方法采用重量分析法进行定量计算时，可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。2．滴定分析法(1)滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或者将待测溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。(2)实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。(3)根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类：中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。3．气体体积法(1)通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法，实验的关键是准确测量生成气体的体积。(2)测气体体积的方法分为直接测量法和间接测量法直接测量法将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积。根据所用测量仪器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和滴定管法两种间接测量法利用气体将液体(通常为水)排出，通过测量所排出液体的体积从而得到气体体积。常用的测量装置为用导管连接的装满液体的广口瓶和空量筒。排水法收集气体时，要保证“短进长出”1．(2023·湖北，18)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为____________，装置B的作用为________________________________________________________________________。(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：实验②中Cu溶解的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________；产生的气体为__________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是________。(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，mgX完全分解为ng黑色氧化物Y，eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)。X的化学式为________________。(4)取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00mL。(已知：2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I2，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))标志滴定终点的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，粗品中X的相对含量为________________。答案(1)具支试管防倒吸(2)Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2OO2H＋增强H2O2的氧化能力(3)CuO2(4)溶液蓝色消失，且半分钟内不恢复原来的颜色96%解析(1)由图可知，仪器A的名称为具支试管；铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒吸，则装置B的作用为防倒吸。(2)根据实验②现象，铜片溶解，溶液变蓝，可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应生成硫酸铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O；铜离子可以催化过氧化氢分解生成氧气，则产生的气体为O2。(3)X为铜的氧化物，设X的化学式为CuOx，其在惰性氛围下分解生成黑色氧化物(CuO)，则：CuOxeq\o(=,\s\up7(△))CuO＋eq\f(x－1,2)O2↑64＋16x80mn则eq\f(64＋16x,m)＝eq\f(80,n)，又eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)，解得x＝2，则X的化学式为CuO2。(4)滴定结束时，单质碘消耗完，则标志滴定终点的现象是溶液蓝色消失，且半分钟内不恢复原来的颜色；在CuO2中铜为＋2价，氧为－1价，根据2CuO2＋8I－＋8H＋=2CuI＋3I2＋4H2O，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可以得到关系式：2CuO2～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，则n(CuO2)＝eq\f(1,3)×0.1000mol·L－1×0.015L＝0.0005mol，粗品中X的相对含量为eq\f(0.0005mol×96g·mol－1,0.0500g)×100%＝96%。2．(2022·河北，14)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验如下：①三颈烧瓶中加入10.00g香菇样品和400mL水；锥形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液，并预加0.30mL0.01000mol·L－1的碘标准溶液，搅拌。②以0.2L·min－1流速通氮气，再加入过量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，至终点时滴定消耗了1.00mL碘标准溶液。③做空白实验，消耗了0.10mL碘标准溶液。④用适量Na2SO3替代香菇样品，重复上述步骤，测得SO2的平均回收率为95%。已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2回答下列问题：(1)装置图中仪器a、b的名称分别为___________________、______________。(2)三颈烧瓶适宜的规格为________(填标号)。A．250mLB．500mLC．1000mL(3)解释加入H3PO4，能够生成SO2的原因：_________________________________________________________________________________________________________。(4)滴定管在使用前需要__________、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为__________；滴定反应的离子方程式为___________________________________________________。(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(6)该样品中亚硫酸盐含量为__________mg·kg－1(以SO2计，结果保留三位有效数字)。答案(1)球形冷凝管酸式滴定管(2)C(3)加入H3PO4后，溶液中存在化学平衡H2SO3SO2＋H2O，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3SO2＋H2O向右移动(4)检漏蓝色I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)(5)偏低(6)80.8解析由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2，用氮气将SO2排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。(2)三颈烧瓶中加入10.00g香菇样品和400mL水，向其中加入H3PO4的体积不超过10mL。在加热时，三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的eq\f(2,3)，因此，三颈烧瓶适宜的规格为1000mL，选C。(3)虽然Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3＜Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2，但是H3PO4为难挥发性的酸，而H2SO3易分解为SO2和水，SO2的溶解度随着温度升高而减小，SO2逸出后，促进了化学平衡H2SO3SO2＋H2O向右移动。(4)滴定管在使用前需要检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被SO2还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。(5)若先加磷酸再通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和SO2被装置中的氧气氧化，碘标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。(6)实验中SO2消耗的碘标准溶液的体积为0.30mL＋1.00mL＝1.30mL，减去空白实验消耗的0.10mL，则实际消耗碘标准溶液的体积为1.20mL，根据反应I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)可以计算出n(SO2)＝n(I2)＝1.20mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1＝1.20×10－5mol，由于SO2的平均回收率为95%，则实际生成的n(SO2)＝eq\f(1.20×10－5mol,0.95)≈1.263×10－5mol，则根据S元素守恒可知，该样品中亚硫酸盐含量为eq\f(1.263×10－5mol×64g·mol－1×1000mg·g－1,10.00g×10－3kg·g－1)≈80.8mg·kg－1。类型二物质组成的测定确定物质组成的注意事项(1)测定实验中要有消除干扰气体的意识如用惰性气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。(2)测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。(3)测定实验中要有“数据”的采集处理意识①称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。②测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管，可估读到0.01mL。③气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。④用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。1.(2023·湖州、衢州、丽水三地市模拟)某研究小组利用转炉铜渣(主要成分是Cu、Cu2O、FeO等)制备胆矾，流程如下：请回答：(1)制备胆矾时，除反应釜、量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，以下的实验仪器还必须使用的有________(填字母)。A．烧杯 B．容量瓶C．蒸发皿 D．移液管(2)步骤Ⅰ中，反应温度在80℃时相同时间内铜的浸出率达到最高，继续升温会导致浸出率下降，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下列有关说法不正确的是________(填字母)。A．步骤Ⅰ中，温度升至临近实验温度可关闭加热电源，利用反应放热维持体系温度B．步骤Ⅱ中，过滤前需煮沸10min，主要目的是破坏胶体结构，便于过滤C．步骤Ⅱ中，控制pH在3.5～4，是为了除铁，并抑制硫酸铜的水解D．步骤Ⅲ后，测定结晶水时加热脱水后的坩埚应放在实验台陶土网上冷却后再称量(4)从滤液中分离提纯得到胆矾样品并测定其中结晶水个数，可按以下步骤进行，请从下列选项中选择合理的操作，补全如下步骤(填字母)。________→过滤→乙醇洗涤→________→称量干燥坩埚的质量为m1g→________→________→冷却后称量得到总质量为m3g→重复上述两步操作，最终总质量恒定为m4ga．加热蒸发、冷却结晶b．加热、蒸发结晶c．将坩埚加热至胆矾全部变为白色d．称量样品质量为m2ge．将样品干燥f．称量样品和坩埚总质量为m2g(5)该样品中结晶水的个数为________[用(4)中字母写出表达式]。答案(1)AC(2)在较低温度时，升温使反应速率加快；温度过高时，氧气的溶解度下降，导致铜浸出率降低(3)D(4)aefc(5)eq\f(80m2－m4,9m4－m1)解析(1)制备胆矾涉及过滤操作，过滤时需用到烧杯，还涉及蒸发浓缩、冷却结晶操作，因此还需用到蒸发皿。(3)步骤Ⅲ后，测定结晶水时加热脱水后的坩埚应放在干燥器中冷却后再称量，故D错误。(4)硫酸铜溶液首先进行蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤得到晶体，晶体用乙醇洗涤干净后干燥，干燥后的晶体置于已称量质量的坩埚中，再次称量两者的质量，然后将坩埚加热至胆矾全部变为白色，使晶体完全失去结晶水后，冷却后称量，反复操作到恒重后计算结晶水含量。(5)由题意可知晶体中水的质量为(m2－m4)g，则水的物质的量为eq\f(m2－m4,18)g，硫酸铜的质量为(m4－m1)g，硫酸铜的物质的量为eq\f(m4－m1,160)mol，该样品中结晶水的个数即可表示为eq\f(80m2－m4,9m4－m1)。2．(2023·山西怀仁模拟)硫酸亚铁铵晶体[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O][M＝(132x＋152y＋18z)g·mol－1]是常见的补血剂。已知：①硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化。②FeSO4溶液与(NH4)2SO4反应可得到硫酸亚铁铵。(1)FeSO4溶液的制备。将铁粉、一定量H2SO4溶液反应制得FeSO4溶液，其中加入的铁粉需过量，除铁粉不纯外，主要原因是________________(用离子方程式表示)。(2)制备x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。向制备得到的FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，在70～80℃条件下溶解后，趁热倒入50mL乙醇中，析出晶体。乙醇的作用为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)产品化学式的确定——NHeq\o\al(＋,4)含量的测定Ⅰ.准确称取58.80g晶体，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；Ⅱ.准确量取50.00mL3.030mol·L－1H2SO4溶液于锥形瓶中；Ⅲ.向三颈烧瓶中通入氮气，加入足量NaOH浓溶液，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；Ⅳ.用0.120mol·L－1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00mLNaOH标准溶液。①装置M的名称为________。②通入N2的作用为______________________________________________________________________________________________________________________________。③步骤Ⅲ中，反应的离子方程式是_________________________________________________________________________________________________________________。④若步骤Ⅳ中，未用NaOH标准溶液润洗滴定管，则n(NHeq\o\al(＋,4))将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。步骤Ⅳ中，滴定时还必须选用的仪器是________(填编号)。(4)产品化学式的确定——SOeq\o\al(2－,4)含量的测定Ⅰ.另准确称取58.80g晶体于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；Ⅱ.过滤得到沉淀，洗涤沉淀3～4次；Ⅲ.灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90g。结合实验(3)和(4)，通过计算得出硫酸亚铁铵晶体的化学式为__________________。答案(1)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(或4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O)(2)乙醇分子的极性弱于水的，加入乙醇，形成乙醇-水的混合溶剂，极性比水的更弱。根据相似相溶原理，使离子化合物硫酸亚铁铵在乙醇-水的混合溶剂中的溶解度更小，有利于晶体析出(3)①分液漏斗②将产生的氨气全部赶至锥形瓶内，被H2SO4溶液完全吸收③NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O④偏小③⑥(4)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O解析(1)Fe2＋易被空气中的氧气氧化为铁离子：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，Fe粉可以和铁离子发生反应：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，因此过量的铁粉能防止其被氧化。(3)②反应中装置中会有残留的氨气，持续通入N2可以将产生的氨气全部赶至锥形瓶内，被H2SO4溶液完全吸收。③步骤Ⅲ中，铵根离子和氢氧根离子在加热条件下反应生成氨气和水，离子方程式是NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。④若未用NaOH标准溶液润洗滴定管，则NaOH标准溶液的浓度偏低，则滴定中消耗的NaOH的体积偏大，剩余的硫酸的量偏大，则测得的氨气的含量偏小；步骤Ⅳ中，滴定时还必须选用的仪器是③滴定管夹、⑥碱式滴定管。(4)测定NHeq\o\al(＋,4)含量时，滴定终点时消耗25.00mLNaOH标准溶液，所以剩余n(H＋)＝0.120mol·L－1×0.025L＝0.003mol，所以n(NHeq\o\al(＋,4))＝3.030mol·L－1×0.05L×2－0.003mol＝0.3mol，则(NH4)2SO4的物质的量为0.15mol，测定SOeq\o\al(2－,4)含量时，BaSO4的物质的量为0.3mol，FeSO4的物质的量为0.15mol，根据质量守恒可得，132×0.15g＋152×0.15g＋18×n(H2O)＝58.80g，则n(H2O)＝0.9mol，n[(NH4)2SO4]∶n(FeSO4)∶n(H2O)＝1∶1∶6，故根据比例可得硫酸亚铁铵晶体的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。课时精练1．绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：Ⅰ.测定绿矾中结晶水含量为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按如图连接好装置进行实验。(1)将下列实验操作步骤正确排序________→________→________→________→c→e(填字母)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。a．点燃酒精灯，加热b．熄灭酒精灯c．关闭K1和K2d．打开K1和K2，缓缓通入N2e．称量Af．冷却至室温(2)根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。Ⅱ.探究绿矾的热分解产物该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略)。(3)在实验过程中，观察到A中固体变红棕色，B中的现象：___________________；C中试纸的颜色变化是___________________________________________________。(4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为_________________________________。有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否必要？________(填“是”或“否”)，请说明你的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.测定绿矾热分解时的温度与剩余固体质量关系(5)将8.34gFeSO4·7H2O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。已知M(FeSO4·7H2O)＝278g·mol－1，在100℃时，M的化学式为________________________________________________________________________。答案(1)dabf(2)eq\f(76m2－m3,9m3－m1)(3)固体由白色变为蓝色由蓝色变为红色(4)BaSO4、BaSO3否铁元素的化合价升高，则必有硫元素的化合价降低，根据原子守恒和得失电子守恒可知，只有一部分硫元素的化合价降低，则进入D中的气体为SO3和SO2(5)FeSO4·4H2O解析(1)测定晶体中结晶水含量时，需先排尽装置内的空气，再加热，依据固体颜色改变确定结晶水全部失去后，停止加热、冷却称量，则实验操作步骤正确排序为d→a→b→f→c→e。(2)根据实验记录，绿矾晶体的质量为(m2－m1)g，结晶水的质量为(m2－m3)g，硫酸亚铁的质量为(m3－m1)g，则绿矾化学式中结晶水数目x＝eq\f(76m2－m3,9m3－m1)。(3)在实验过程中，无水硫酸铜吸收水，生成硫酸铜晶体，观察到B中的现象：固体由白色变为蓝色；SO3、SO2都是酸性气体，则C中试纸的颜色变化是由蓝色变为红色。(4)SO3、SO2都能与Ba(OH)2溶液反应，则D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为BaSO4、BaSO3。(5)n(FeSO4·7H2O)＝eq\f(8.34g,278g·mol－1)＝0.03mol，m(FeSO4)＝0.03mol×152g·mol－1＝4.56g，则在100℃时，FeSO4·7H2O只失去部分结晶水，此时M的摩尔质量为eq\f(6.72g,0.03mol)＝224g·mol－1，设化学式为FeSO4·xH2O，则152＋18x＝224，x＝4，M的化学式为FeSO4·4H2O。2．检验甲醛含量的方法有很多，其中银-Ferrozine法灵敏度较高。测定原理为甲醛把氧化银还原成Ag，产生的Ag与Fe3＋定量反应生成Fe2＋，Fe2＋与菲洛嗪(Ferrozine)形成有色配合物，通过测定吸光度计算出甲醛的含量。某学习小组类比此原理设计如下装置测定新装修居室内空气中甲醛的含量(夹持装置略去)。已知：甲醛和银氨溶液反应生成单质银和CO2，氮化镁与水反应放出NH3，毛细管内径不超过1mm。请回答下列问题：(1)A装置中反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________，用饱和食盐水代替水制备NH3的原因是______________________________________________________________________________________________________________。(2)B中装有AgNO3溶液，仪器B的名称为__________。(3)银氨溶液的制备。关闭K1、K2，打开K3，打开__________________________，使饱和食盐水慢慢滴入圆底烧瓶中，当观察到B中__________________________，停止通NH3。(4)室内空气中甲醛含量的测定。①用热水浴加热B，打开K1，将滑动隔板慢慢由最右端抽到最左端，吸入1L室内空气，关闭K1；后续操作是______________________________________________________________________________________________________________________________；再重复上述操作3次。毛细管的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。②向上述B中充分反应后的溶液中加入稀硫酸调节溶液pH＝1，再加入足量Fe2(SO4)3溶液，充分反应后立即加入菲洛嗪，Fe2＋与菲洛嗪形成有色物质，在562nm处测定吸光度，测得生成1.12mgFe2＋，空气中甲醛的含量为__________mg·L－1。答案(1)Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑饱和食盐水可减缓生成氨气的速率(2)三颈烧瓶(3)分液漏斗的活塞与旋塞沉淀恰好完全溶解时(4)①打开K2，缓慢推动可滑动隔板，将气体全部推出，再关闭K2减小气体的通入速率，使空气中的甲醛气体被完全吸收②0.0375解析在仪器A中Mg3N2与H2O反应产生Mg(OH)2和NH3，NH3通入AgNO3溶液中首先产生AgOH白色沉淀，当氨气过量时，反应产生[Ag(NH3)2]OH，然后向溶液中通入甲醛，水浴加热，发生银镜反应产生单质Ag和CO2气体，产生的Ag与加入的Fe3＋定量反应生成Fe2＋，Fe2＋与菲洛嗪形成有色物质，在562nm处测定吸光度，测得生成1.12mgFe2＋，据此结合反应过程中电子守恒，可计算室内空气中甲醛的含量。(4)②甲醛和银氨溶液加热反应生成银，银具有还原性，被Fe3＋氧化，结合甲醛被氧化为CO2，[Ag(NH3)2]OH被还原为银，甲醛中碳元素化合价由0价升高为＋4价，银由＋1价降低为0价，生成的银又被铁离子氧化，铁离子被还原为亚铁离子，生成亚铁离子1.12mg，则n(Fe)＝eq\f(1.12×10－3g,56g·mol－1)＝2×10－5mol，设消耗甲醛的物质的量为x，则4x＝2×10－5mol，x＝5×10－6mol，因实验进行了4次操作，所以测得1L空气中甲醛的含量为1.25×10－6mol，空气中甲醛的含量为eq\f(1.25×10－6mol×30g·mol－1×103mg·g－1,1L)＝0.0375mg·L－1。3．碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)2]可用作电子材料、磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。(1)请完成下列实验步骤：①称取3.65g样品置于硬质玻璃管内，分别称量乙、丙装置的质量；②按如图所示装置组装好仪器，并检查装置气密性；③加热甲装置中硬质玻璃管，当乙装置中________(填实验现象)，停止加热；④打开活塞K，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；⑤计算。(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是___________________________________________________________________________________________________________。(3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的______(填字母)连接在________(填装置连接位置)。(4)若按正确装置进行实验，测得如下数据：乙装置的质量/g丙装置的质量/g加热前80.0062.00加热后80.3662.88则该碱式碳酸钴的化学式为________________________________________________。(5)有人认为用如图所示装置进行两次实验也可以确定碱式碳酸钴的组成。实验Ⅰ：称取一定质量的样品置于Y形管a处，加入一定体积一定物质的量浓度的足量稀硫酸于Y形管b处，量气管中盛放饱和碳酸氢钠溶液，而不用蒸馏水，其原因是________________________，然后通过______________________(填操作)，引发反应，测定产生的CO2的体积(假设实验条件是在室温下)。实验Ⅱ：将实验Ⅰ中反应后的液体和足量的锌粒分别放置在另一个Y形管的a、b中，量气管中盛装蒸馏水，此时引发反应的方式与实验Ⅰ________(填“相同”“不同”或“可相同也可不同”)，然后测定产生H2的体积(假设实验条件是在室温下)。两次实验结束时，读数前，先________，再调节量气管两侧液面持平，然后平视读数；下列实验操作有可能会使y的值偏大的是________(填字母)。A．实验Ⅰ读数时量气管左侧液面高于右侧液面B．实验Ⅱ实验结束时，迅速调整两侧液面持平，立即读数C．实验Ⅱ引发反应时将稀硫酸向锌粒倾斜答案(1)不再有气泡产生时(2)将甲装置中产生的CO2和水蒸气全部赶入乙、丙装置中(3)D活塞K前(或甲装置前)(4)Co3(OH)4(CO3)2(5)饱和碳酸氢钠溶液会降低CO2的溶解度将b向a倾斜，使稀硫酸流入a中不同恢复至室温C解析(4)n(H2O)＝eq\f(0.36g,18g·mol－1)＝0.02mol，n(CO2)＝eq\f(0.88g,44g·mol－1)＝0.02mol，由C元素守恒知，该样品物质的量为0.01mol，H元素物质的量为0.04mol，则y为4，Co元素质量为3.65g－0.04mol×17g·mol－1－0.02mol×60g·mol－1＝1.77g，Co的物质的量为0.03mol，故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2。(5)实验Ⅰ中应该让样品完全反应，所以引发反应时应该将稀硫酸向样品中倾斜；而实验Ⅱ中应该让稀硫酸完全反应，所以引发反应时应该将锌粒向稀硫酸中倾斜。4．(2020·天津，15)为测定CuSO4溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：Ⅰ.甲方案实验原理：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2实验步骤：(1)判断SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全的操作为_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为______________________。(3)步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为______________________。(4)固体质量为wg，则c(CuSO4)＝_________________________________________mol·L－1。(5)若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得c(CuSO4)__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。Ⅱ.乙方案实验原理：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋CuZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑实验步骤：①按图安装装置(夹持仪器略去)②……③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录⑤将CuSO4溶液滴入A中搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生⑥待体系恢复到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录⑦处理数据(6)步骤②为____________________。(7)步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是_______________________(填序号)。a．反应热受温度影响b．气体密度受温度影响c．反应速率受温度影响(8)Zn粉质量为ag，若测得H2体积为bmL，已知实验条件下ρ(H2)＝dg·L－1，则c(CuSO4)＝__________________________________________________mol·L－1(列出计算表达式)。(9)若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c(CuSO4)__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(10)是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度：__________(填“是”或“否”)。答案(1)向上层清液中(或取上层清液少许于试管中)继续滴加BaCl2溶液，无白色沉淀生成，则SOeq\o\al(2－,4)已沉淀完全(2)AgNO3溶液(3)坩埚(4)eq\f(40w,233)(5)偏低(6)检查装置气密性(7)b(8)eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25.00×10－3)(9)偏高(10)否解析(2)BaSO4沉淀表面附着的离子是Cu2＋、Ba2＋和Cl－，可向洗涤液中加入AgNO3溶液，若没有沉淀生成，则证明BaSO4沉淀已洗净。(3)步骤③灼烧的是BaSO4固体，灼烧固体选择的仪器是坩埚。(4)BaSO4的质量为wg，BaSO4的物质的量为eq\f(w,233)mol，由化学方程式：CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2可知，CuSO4的物质的量等于BaSO4的物质的量，所以CuSO4溶液的浓度为c(CuSO4)＝eq\f(\f(w,233)mol,0.025L)＝eq\f(40w,233)mol·L－1。(5)若步骤①中，转移沉淀时未洗涤烧杯，会造成BaSO4沉淀的质量减少，所以使测得的c(CuSO4)偏低。(7)步骤⑥中保证体系恢复到室温的原因是气体密度受温度影响较大，温度过高或过低都会造成气体密度的改变。(8)Zn粉的物质的量为eq\f(a,65)mol，反应产生H2的物质的量为eq\f(dg·L－1×b×10－3L,2g·mol－1)＝eq\f(bd×10－3,2)mol，由Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑知，与H2SO4反应的Zn的物质的量等于产生H2的物质的量，为eq\f(bd×10－3,2)mol，与CuSO4反应消耗的Zn的物质的量为(eq\f(a,65)－eq\f(bd×10－3,2))mol，由化学方程式Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu可知，与CuSO4反应消耗的Zn的物质的量等于CuSO4的物质的量，所以c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25.00×10－3)mol·L－1。(9)若步骤⑥E管液面高于D管，则D管内气体压强高于外界大气压，造成气体体积b的数值偏小，由c(CuSO4)＝eq\f(\f(a,65)－\f(bd×10－3,2),25.00×10－3)mol·L－1可知，c(CuSO4)会偏高。(10)因为Zn和MgSO4溶液不反应，所以不能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度。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)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＋NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))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2.0mol·L－1NaNO2溶液、2.0mol·L－1NH4Cl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1.0mol·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1.0molN2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/mLt/sNaNO2溶液NH4Cl溶液醋酸水14.0V14.08.03342V24.04.0V315038.04.04.04.083412.04.04.00.038①V1＝________，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)①4.06.0②2③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20.0mL，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eq\f(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。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agCuI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bmol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为VmL[已知：滴定反应为I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,6)(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↓＋SOeq\o\al(2－,4)＋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)eq\f(191bV,10a)%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↓＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。(6)agCuI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＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,6)(无色)＋2I－，当恰好反应完全时，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×10－3mol，则样品中CuI的纯度为eq\f(bV×10－3mol×191g·mol－1,ag)×100%＝eq\f(191bV,10a)%。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－Ieq\o\al(－,3)(红棕色)；I2和Ieq\o\al(－,3)氧化性几乎相同。(1)将等体积的KI溶液加入到mmol铜粉和nmolI2(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Ⅰ0.01mol·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Ⅱ0.1mol·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Ⅲ4mol·L－1I2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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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Ieq\o\al(－,3)，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－＋6H2O③2Cu＋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Ieq\o\al(－,3)浓度小未能氧化全部的Cu)(2)铜、含nmolI2的4mol·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Ieq\o\al(－,3)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Ieq\o\al(－,3)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－Ieq\o\al(－,3)平衡逆向移动，可以除去Ieq\o\al(－,3)，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nmolI2的4mol·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]＋＋SOeq\o\al(2－,3)＋4H2O；②Ag2SO4＋4NH3·H2O=2[Ag(NH3)2]＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋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SOeq\o\al(2－,4)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，SOeq\o\al(2－,3)被氧化为SOeq\o\al(2－,4)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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SOeq\o\al(2－,4)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，SOeq\o\al(2－,3)在________(填“酸性”“中性”或“碱性”)溶液中更易被氧化为SOeq\o\al(2－,4)。答案(1)浓硫酸或硫酸铜受热分解产生SO3ad(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SOeq\o\al(2－,4)。(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SOeq\o\al(2－,4)，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SOeq\o\al(2－,4)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SOeq\o\al(2－,4)，而碱性溶液中，SOeq\o\al(2－,3)中混有SOeq\o\al(2－,4)，从而表明SOeq\o\al(2－,3)在碱性溶液中更易被氧化为SOeq\o\al(2－,4)。反应机理类探究性实验解题流程课时精练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0.10mol·L－1FeSO4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＋4.07HCOeq\o\al(－,3)4.61Na＋5.19NOeq\o\al(－,3)7.40Ca2＋6.59Cl－7.91K＋7.62SOeq\o\al(2－,4)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0.02mol·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)0.09mol·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SOeq\o\al(2－,4)，Ca2＋与SOeq\o\al(2－,4)生成微溶于水的CaSO4，Fe2＋、Fe3＋均与HCOeq\o\al(－,3)反应，酸性条件下NOeq\o\al(－,3)与Fe2＋发生反应，故盐桥中不能含有Ca2＋、HCOeq\o\al(－,3)和NOeq\o\al(－,3)。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VL，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0.02mol·L－1，则电路中通过的电子为0.02mol·L－1×VL×2＝0.04Vmol。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0.04Vmol，故石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝eq\f(0.05mol·L－1×VL＋0.04Vmol,VL)＝0.09mol·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)eq\o(=,\s\up7(△))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0.10mol·L－1H2SO4溶液、0.10mol·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，数据记录如表。实验序号V(H2SO4)/mLV(MnSO4)/mLV(H2O)/mL电极电势/V120200φ12mn10φ23201010φ3①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)Cl2MnO2＋2e－＋4H＋=2H2O＋Mn2＋(2)①1020②φ1<φ3③NaCl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40mL，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