专题6-10-性质探究类实验题(解析版)

专题6.10性质探究类实验题1．题型特点该类题型以探究物质未知的性质，主要包括酸碱性、氧化性、还原性、热稳定性等以及可能发生的反应为主要目的。在性质探究实验中主要考查试剂的选择、装置仪器的规范、步骤优化、实验设计、现象的探究和结论的评价等综合分析能力。2．研究物质性质的基本方法和程序3．注意事项(1)若探究影响性质的因素，首先应确定变量，其次是“定多变一”，即其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。(2)多角度辩证地看问题。①研究反应物中各微粒的性质(即内因)。②研究反应条件的影响(温度、浓度、环境中的其他物质)。[巩固提升]1．(2016·全国卷Ⅱ，28)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_____________________________________________________________________________。(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______________________________________。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是__________________________________________________。(4)丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为______________________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是________________，生成沉淀的原因是_______________________________________(用平衡移动原理解释)。2．SO2虽是大气污染物之一，但也是重要的工业原料，某同学在实验室设计如下实验，对SO2的部分性质进行了探究。(1)二氧化硫的水溶性①SO2易溶于水，常温常压下溶解度为1∶40，溶解过程中有H2SO3生成。向SO2的饱和溶液中加入NaHSO3固体，有气体冒出，原因是_______________________________。(结合有关平衡方程式简要说明)②欲验证酸性：H2SO3>HClO，选用下面的装置，其连接顺序：A→________________(按气流方向用大写字母表示即可)。能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象为________________________________。(2)二氧化硫的还原性已知SO2具有还原性，可以还原I2，可以与Na2O2发生反应，按图示装置进行实验。(部分固定装置未画出)操作步骤实验现象解释原因关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，将硫酸注入三颈烧瓶至浸没固体若将带火星的木条放在D试管口处，木条不复燃SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生反应的化学方程式为①____________________________________若将带火星的木条放在D试管口处，木条复燃SO2与Na2O2反应有O2生成，发生的化学反应：2SO2＋2Na2O2=2Na2SO3＋O2关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入E、F中E中②____________E中反应的离子方程式③______________________F中④____________F中反应为2OH－＋SO2=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O3．某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究，已知：2NaOH＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋H2O,2NaOH＋NO2＋NO=2NaNO2＋H2O。请回答下列问题：Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为_____________________________________________。(2)装置C的作用为__________________________________________________________。(3)乙同学认为用装置F代替B更合理，理由为______________________________________________________。(4)乙同学用改进后的装置进行实验。①将浓HNO3滴入圆底烧瓶中的操作为________________________________________________。②点燃A处酒精灯开始反应后，圆底烧瓶中的现象为_________________________________________。Ⅱ.探究NO与Na2O2反应已知NaNO2既有氧化性，又有还原性；J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。(5)检验上图装置气密性的方法为________________________________________。(6)实验结束后，设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成：__________________________________________。供选试剂：蒸馏水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸。[强化练习]1．为探究催化剂对双氧水分解的催化效果，某研究小组做了如下实验：(1)甲同学欲用如图所示实验来确认MnO2是H2O2分解反应的催化剂。该实验________(填“能”或“不能”)达到目的，原因是_________________________________________。(2)为探究MnO2的量对催化效果的影响，乙同学分别量取50mL1%H2O2溶液加入容器中，在一定质量范围内，加入不同质量的MnO2，测量所得气体体积，数据如下：MnO2的质量/g0.10.20.440s末O2体积/mL496186由此得出的结论是_________________________________________________________，原因是________________________________________________________________________。(3)为分析Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，丙同学设计如下实验(三支试管中均盛有10mL5%H2O2溶液)：试管ⅠⅡⅢ滴加试剂5滴0.1mol·L－1FeCl3溶液5滴0.1mol·L－1CuCl2溶液5滴0.3mol·L－1NaCl溶液产生气泡情况较快产生细小气泡缓慢产生细小气泡无气泡产生结论是________________________________________________________________________，实验Ⅲ的目的是___________________________________________________________。(4)查阅资料得知：将作为催化剂的FeCl3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的化学方程式分别是__________________________________和__________________________________(按反应发生的顺序写)。(5)在上述实验过程中，分别检测出溶液中有二价锰、二价铁和一价铜，由此得出选择作为H2O2分解反应的催化剂需要满足的条件是______________________________________________________________。2．某研究性学习小组在研究二氧化硫的漂白作用时，从“氯气的漂白作用实际上是氯气与水反应生成的次氯酸的漂白作用”得到启发。为了探究起漂白作用的到底是二氧化硫本身还是二氧化硫与水作用的产物，该小组设计了如下实验。请回答相关问题。(1)实验室用亚硫酸钠粉末跟硫酸反应制取二氧化硫，现有下列三种硫酸溶液，应选用________(填字母)。A．98%浓硫酸B．70%硫酸C．10%稀硫酸(2)为了探究干燥的SO2能否使品红褪色，该同学选择了正确的药品后设计了如图所示的实验装置，请指出实验装置设计中的不合理之处。①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(3)该同学选择了正确装置后，实验中控制二氧化硫以大约每秒3个气泡的速度通过品红的酒精溶液时，经过一小时后，品红仍不褪色。为此，你认为使品红的水溶液褪色的微粒可能是___________________________________。(4)该同学进一步实验如下：取等量相同浓度的品红水溶液于两支试管中，再分别加入少量亚硫酸钠固体和亚硫酸氢钠固体，两支试管中的品红都褪色，他得出的结论：使品红褪色的微粒肯定是HSOeq\o\al(－,3)或SOeq\o\al(2－,3)。你认为他的结论是否正确：_______________________________，其理由是____________________________________________________________。3．(2018·贵州模拟)已知：NOx能与Na2O2反应；NO和NO2均能与酸性KMnO4溶液反应生成NOeq\o\al(－,3)和Mn2＋。Ⅰ.用如图所示装置(略去夹持仪器)可制得少量亚硝酸钠(2NO＋Na2O2=2NaNO2)。(1)B、D的仪器名称是________，D的作用是___________________________________________________。(2)通NO前，需先通一段时间N2，目的是____________________________________________________。(3)E中主要反应的离子方程式为_______________________________________________________。(4)常温下，测得实验前后C的质量差值为0.30g，则制得NaNO2为________g。Ⅱ.NO2和Na2O2都有较强氧化性，为探究NO2与Na2O2反应的产物，提出如下假设：假设ⅰ.NO2氧化Na2O2；假设ⅱ.Na2O2氧化NO2。甲同学设计如图所示实验装置，请回答下列问题：(5)单向阀在实现气体单向流通的同时，还有一个作用是__________________________________。(6)待试管G中收集满气体，向试管G中加入适量Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃，甲同学据此认为假设ⅰ正确。乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，应在F、G之间增加一个M装置，M中应盛装________(可供选择的试剂：碱石灰，浓硫酸，饱和氯化钠溶液)；乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，带火星的木条未复燃。得到结论：假设ⅱ正确。请做出正确判断，写出NO2和Na2O2反应的化学方程式：________________________。[巩固提升答案]1．答案：(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2＋Fe3＋可逆反应(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OFe3＋催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得电子生成Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe2＋氧化，产生干扰。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(5)H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是反应产生的Fe3＋是H2O2分解的催化剂，促使H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，促进了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，产生较多Fe(OH)3，聚集形成沉淀。2．答案：(1)①SO2的饱和水溶液中存在如下平衡：SO2＋H2OH2SO3H＋＋HSOeq\o\al(－,3)，加入NaHSO3固体增加了c(HSOeq\o\al(－,3))，平衡左移，降低了SO2的溶解度②C→B→E→D→FD中品红不褪色，F中产生白色沉淀(2)①Na2O2＋SO2=Na2SO4②溶液蓝色褪去③SO2＋I2＋2H2O=2I－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋④红色变浅或褪色解析：(1)②次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，先验证亚硫酸酸性比碳酸强，再结合碳酸酸性比HClO强判断。A装置制备二氧化硫，由于盐酸易挥发，制备的二氧化硫中混有HCl，用饱和的亚硫酸氢钠溶液除去HCl，再通过碳酸氢钠溶液，可以验证亚硫酸酸性比碳酸强，用酸性高锰酸钾溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品红溶液检验二氧化碳中二氧化硫是否除尽，再通入F中，则：装置连接顺序为A→C→B→E→D→F，其中装置C的作用是除去HCl气体，D中品红不褪色，F中出现白色沉淀，可证明亚硫酸的酸性强于次氯酸。(2)A中制备二氧化硫，X干燥二氧化硫，C中SO2与Na2O2反应，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气。E装置验证I－还原性弱于SO2，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气。①SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生反应的化学方程式为Na2O2＋SO2=Na2SO4。②E中溶液蓝色褪去。③说明SO2有还原性，被I2氧化，发生反应的离子方程式为SO2＋I2＋2H2O=2I－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。④因SO2是酸性氧化物，能发生反应2OH－＋SO2=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O。3．答案：Ⅰ.(1)C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(2)除去反应生成的CO2(3)装置F可以起到防倒吸的作用(4)①打开分液漏斗玻璃塞(或将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准)，旋转活塞，使浓硝酸滴入圆底烧瓶②剧烈反应，木炭逐渐减少，液体中有气泡冒出，烧瓶中出现红棕色气体Ⅱ.(5)关闭K，由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶的液面，一段时间后液面差不变则气密性良好(6)取少量反应后的固体溶于蒸馏水，滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液，溶液褪色则有NaNO2生成解析：Ⅰ.(1)碳与浓硝酸反应生成CO2、NO2和H2O。(2)碳与浓硝酸反应生成的CO2、NO2通入装置B的水中，NO2与水反应生成HNO3和NO，再将混合气体通入装置C的NaOH溶液中，可以除去NO中混有的CO2。(3)将碳与浓硝酸反应生成的CO2、NO2通入装置B的水中，因NO2与水反应生成HNO3和NO，造成气体减少、压强减小，从而产生倒吸，若将混合气体通入CCl4中，则不会产生倒吸。(4)①将分液漏斗中的浓HNO3顺利滴入圆底烧瓶，需先平衡压强，则正确的操作步骤为：打开分液漏斗玻璃塞(或将分液漏斗玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对准)，旋转活塞，使浓硝酸滴入圆底烧瓶，并控制滴加速度。②向圆底烧瓶中加入浓硝酸后，点燃A处酒精灯，碳与浓硝酸剧烈反应，木炭