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題型四 “性質(zhì)、原理型” 定性、定量綜合實驗
1.(2018石家莊市高三下學期4月一模)AgNO3是中學化學常用試劑，某興趣小組設計如下實驗探究其性質(zhì)。
Ⅰ.AgNO3的熱穩(wěn)定性
AgNO3受熱易分解，用下圖裝置加熱AgNO3固體，試管內(nèi)有紅棕色氣體生成，一段時間后，在末端導管口可收集到無色氣體a。
(1)實驗室檢驗氣體a的方法為_________________________________________________。
(2)已知B中只生成一種鹽，據(jù)此判斷AgNO3受熱分解的化學方程式為_________________
_______________________________________________________。
(3)從安全角度考慮，上述實驗裝置存在一處明顯缺陷，改進措施為___________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.AgNO3與鹽溶液的反應
(4)甲同學認為試管②中產(chǎn)生銀鏡是Fe2＋所致，其離子方程式為__________________________
______________________________________________；
乙同學認為要判斷該觀點正確，需增加如下實驗，取2 mL 0.5 molL－1 AgNO3溶液于試管中，向其中滴加幾滴________________________，若只產(chǎn)生白色沉淀，證明甲同學觀點正確。
(5)已知：AgSCN為白色沉淀。試管③中紅色褪去的原因為____________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(請從平衡移動的角度解釋)。
(6)設計實驗證明Ksp(AgI)
0)，某研究小組在實驗室用硫化堿法制備Na2S2O35H2O的流程如下。
(1)吸硫裝置如圖所示。
①裝置B的作用是檢驗裝置A中SO2的吸收效率，B中試劑是________________________
________________________________________________，表明SO2吸收效率低的實驗現(xiàn)象是B中溶液____________。
②為了使SO2盡可能吸收完全，在不改變A中溶液濃度、體積的條件下，除了及時攪拌反應物外，還可采取的合理措施是_____________________________________________(答一條)。
(2)假設本實驗所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH，設計實驗方案進行檢驗(室溫時CaCO3飽和溶液的pH＝10.2)。
序號
實驗操作
預期現(xiàn)象
結(jié)論
①
取少量樣品于試管中，加入適量蒸餾水，充分振蕩溶解，________________
__________________。
有白色沉淀生成
樣品含NaCl
②
另取少量樣品于燒杯中，加入適量蒸餾水，充分攪拌溶解，______________
__________________。
有白色沉淀生成，上層清液pH>10.2
樣品含NaOH
(3)Na2S2O3溶液是定量實驗中的常用試劑，測定其濃度的過程如下：
第一步：準確稱取a g KIO3(相對分子質(zhì)量為214)固體配成溶液；
第二步：加入過量KI固體和H2SO4溶液，滴加指示劑；
第三步：用Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液的體積為V mL。則c(Na2S2O3)＝________________molL－1。
已知：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O, 2S2O＋I2===S4O＋2I－
(4)某同學第一步和第二步的操作都很規(guī)范，第三步滴速太慢，這樣測得的Na2S2O3 濃度可能____________(填“不受影響” “偏低”或“偏高”)，原因是___________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________。(用離子方程式表示)。
答案 (1)①品紅、溴水或KMnO4溶液 顏色很快褪去?、诳刂芐O2的流速、適當升高溫度(或其他合理答案)
(2)①滴加足量稀硝酸，再滴加少量AgNO3溶液，振蕩?、诩尤脒^量CaCl2溶液，攪拌，靜置，用pH計測定上層清液的pH
(3)(或)
(4) 偏低 4I－＋4H＋＋O2===2I2＋2H2O
解析 (1)①二氧化硫具有還原性、漂白性，所以可以用品紅、溴水或KMnO4溶液，來檢驗二氧化硫是否被完全吸收，若SO2吸收效率低，則二氧化硫有剩余，B中的溶液會褪色。
②為了使SO2盡可能吸收完全，在不改變A中溶液濃度、體積的條件下，可以減緩二氧化硫的流速，使二氧化硫與溶液充分接觸反應，適當升高溫度，也能使二氧化硫充分反應。
(2)實驗所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH，若檢驗NaCl存在，需先加稀硝酸排除干擾，再加硝酸銀溶液，若有白色沉淀生成，說明含有NaCl；已知室溫時CaCO3飽和溶液的pH＝10.2，若要檢驗氫氧化鈉存在，需加入過量CaCl2溶液，把Na2CO3轉(zhuǎn)化為CaCO3，再測量溶液的pH，若pH大于10.2，說明含有NaOH。
(3)n(KIO3)＝ mol，設參加反應的Na2S2O3為x mol；根據(jù)KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O，I2＋2Na2S2O3===Na2S4O6＋2NaI，有：
KIO3 ～ 3I2 ～ 6Na2S2O3
1 6
mol x mol
所以x＝，則c(Na2S2O3)＝＝＝ molL－1。(4)第三步滴速太慢，I－被氧氣氧化，發(fā)生4I－＋4H＋＋O2===2I2＋2H2O,2S2O＋I2===S4O＋2I－，消耗的Na2S2O3溶液的體積偏大，由c(Na2S2O3)＝ molL－1，V偏大，c偏低。
3.(2018哈爾濱師范大學附屬中學四模)某化學學習小組在學習了Al、Fe的性質(zhì)后，設計如下實驗，探究Cu的常見化合物的性質(zhì)。
[實驗1]探究Cu(OH)2是否具有兩性
藥品：CuSO4溶液、濃NaOH溶液、稀H2SO4。
實驗步驟：
①取少量CuSO4溶液于試管中，逐滴加入濃NaOH溶液至產(chǎn)生較多藍色沉淀，靜置后過濾。
②結(jié)論：Cu(OH)2具有兩性。
(1)實驗步驟②的內(nèi)容為______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)能證明Cu(OH)2具有兩性的實驗現(xiàn)象為______________________________________
________________________________________________________________________。
[實驗2]探究Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的穩(wěn)定性
實驗步驟：
①取98 g Cu(OH)2固體，加熱至80～100 ℃時，得到80 g黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1 000 ℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A。
②冷卻后稱量，A的質(zhì)量為72 g。
③向A中加入適量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到容器中還有紅色固體存在。
(3)通過計算判斷A的化學式為________(不需要書寫計算過程)。
(4)步驟③中發(fā)生反應的離子方程式為__________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)根據(jù)上述實驗現(xiàn)象得出Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的穩(wěn)定性大小的結(jié)論：固態(tài)時________________________________________________________________________，
酸性溶液中______________________________________________________________。
[實驗3]探究CuO被NH3還原的產(chǎn)物
該學習小組同學設計了如圖所示的實驗裝置(夾持及尾氣處理裝置未畫出)。實驗中觀察到CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)。查資料可知，同時生成一種無污染的氣體。
(6)反應產(chǎn)生的無污染氣體的化學式為________。
(7)有同學認為NH3與CuO反應后生成的紅色物質(zhì)是Cu，也有同學認為NH3與CuO反應后生成的紅色物質(zhì)是Cu和A的混合物。請你設計個簡單的實驗方案驗證紅色物質(zhì)中是否含有A：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)將沉淀分成兩份，分別加入稀H2SO4和濃NaOH溶液
(2)Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4，又能溶于濃NaOH溶液
(3)Cu2O
(4)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
(5)Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)穩(wěn)定 Cu(Ⅱ)比Cu(Ⅰ)穩(wěn)定
(6) N2
(7)取反應后生成的紅色物質(zhì)少許，加入稀H2SO4，若溶液變?yōu)樗{色，說明紅色物質(zhì)中含有A，反之則無
解析 (1)要證明Cu(OH)2具有兩性，應先在CuSO4溶液中加入堿生成Cu(OH)2，然后在氫氧化銅中加入硫酸以及氫氧化鈉，觀察其是否能反應，所以需要的試劑是H2SO4溶液、NaOH溶液，實驗步驟②的內(nèi)容為將沉淀分成兩份，分別加入稀H2SO4和濃NaOH溶液。
(2)能證明Cu(OH)2具有兩性的實驗現(xiàn)象為Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4，又能溶于濃NaOH溶液。
(3)98 g Cu(OH)2固體的物質(zhì)的量為1 mol，熱分解生成的72 g固體中含有Cu的物質(zhì)的量為1 mol，即64 g，則氧原子的質(zhì)量為72 g－64 g＝8 g，n(O)＝＝0.5 mol，則A中n(Cu)∶n(O)＝2∶1，所以A的化學式為Cu2O。
(4)向A中加入適量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到容器中還有紅色固體存在，說明生成了銅和銅離子，反應的化學方程式為Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，從而寫出離子方程式。
(5)80～100 ℃時，得到黑色固體粉末，為CuO，繼續(xù)加熱到1 000 ℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末，說明在較高溫度時Cu2O穩(wěn)定，與酸反應生成硫酸銅和銅，說明在酸性條件下＋2價的銅穩(wěn)定，所以結(jié)論為：固態(tài)時Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)穩(wěn)定，酸性溶液中Cu(Ⅱ)比Cu(Ⅰ)穩(wěn)定。
(6)氧化銅和氨氣反應生成紅色物質(zhì)銅，根據(jù)反應遵循質(zhì)量守恒定律和該氣體無污染確定氣體為氮氣。
(7)如含有Cu2O，根據(jù)其與酸反應的現(xiàn)象可判斷，反應方程式為Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，溶液變藍，而銅與稀硫酸不反應。
4.(2018鄭州市高三下學期三模)為了更深刻地認識鹵素的性質(zhì)，某化學小組對鹵素及其化合物的制備和性質(zhì)進行如下探究實驗，根據(jù)實驗回答問題。
[實驗一]氯氣的制取
(1)該小組擬用下圖實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣，并完成與金屬鐵的反應(夾持儀器略去，下同)。每個虛線框表示一個單元裝置，請用文字描述下列裝置的錯誤之處并改正：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[實驗二]探究氯化亞鐵與氧氣反應的產(chǎn)物
已知氯化亞鐵的熔點為674 ℃，沸點為1 023 ℃；三氯化鐵在100 ℃左右時升華，極易水解。在500 ℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生下列反應：12FeCl2＋3O22Fe2O3＋8FeCl3、4FeCl2＋3O22Fe2O3＋4Cl2，該化學小組選用下圖部分裝置(裝置可以重復選用)進行氯化亞鐵與氧氣反應產(chǎn)物的探究。
(2)實驗裝置的合理連接順序為A→____________→E。
(3)假設加熱裝置中的氯化亞鐵完全反應，則反應后剩余固體的化學式是________。請設計實驗方案驗證你的假設：____________________________________________________。
(4)簡述將F中的固體配成溶液的操作方法：__________________________________。
[實驗三]鹵素化合物之間反應實驗條件控制探究
(5)在不同實驗條件下KClO3可將KI 氧化為I2 或KIO3。下面是該小組設計的一組實驗數(shù)據(jù)記錄表(實驗控制在室溫下進行)：
試管標號
1
2
3
4
0.20 mol L－1
KI 溶液/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol L－1
H2SO4溶液/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸餾水/mL
9.0
6.0
3.0
0
實驗現(xiàn)象
①該組實驗的目的是______________________________________________________。
②2號試管反應完全后，取少量2號試管中的溶液滴加淀粉溶液后顯藍色，假設還原產(chǎn)物只有KCl，寫出反應的離子方程式：___________________________________________。
答案 (1)②中試劑換為飽和氯化鈉溶液(或飽和食鹽水)，③中導管改為長進短出，④中試管口加一出氣導管
(2)D→B→F→D
(3)Fe2O3 取樣少許加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入幾滴KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色
(4)先把F中的固體溶解于濃鹽酸中，然后加水稀釋
(5)①探究其他條件相同時，酸度對反應產(chǎn)物的影響
②ClO＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O
解析 (1)裝置①中發(fā)生的反應為2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，由于鹽酸具有揮發(fā)性，制得的Cl2中混有HCl(g)和H2O(g)。裝置②中試劑用于除去HCl(g)，NaOH溶液不僅吸收HCl(g)而且吸收Cl2，應將裝置②中NaOH溶液改為飽和食鹽水(或飽和氯化鈉溶液)；裝置③中濃H2SO4用于干燥Cl2，應將裝置③中導管改為長進短出；裝置④密封會造成裝置中氣體壓強過大，裝置④試管口加一出氣導管。
(2)裝置A中Na2O2與水反應生成NaOH和O2，裝置A制得的O2中混有H2O(g)，根據(jù)可能的反應原理：12FeCl2＋3O22Fe2O3＋8FeCl3、4FeCl2＋3O22Fe2O3＋4Cl2，F(xiàn)eCl2與O2反應的產(chǎn)物可能有Fe2O3、FeCl3、Cl2，反應溫度為500 ℃。FeCl3在100 ℃左右時升華且極易水解，用F裝置收集FeCl3，F(xiàn)eCl2與O2反應的裝置前和收集FeCl3的裝置后都必須使用干燥裝置，則實驗裝置的合理連接順序為A(制備O2)→D(干燥O2)→B(實現(xiàn)O2與FeCl2反應)→F(用冰鹽水冷卻收集FeCl3)→D(防止E中水蒸氣進入F中使FeCl3水解)→E(吸收尾氣)。
(3)假設加熱裝置中的氯化亞鐵完全反應，由于FeCl3 100 ℃ 左右時升華，反應后剩余固體的化學式是Fe2O3。要證明固體為Fe2O3，證明固體中含＋3價Fe即可，設計的實驗方案是取樣少許加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入幾滴KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色。
(4)裝置F中用冰鹽水冷卻收集FeCl3，由于FeCl3極易水解，配制FeCl3溶液需要加入鹽酸抑制FeCl3的水解。F中的固體配成溶液的操作方法：先把F中的固體溶解于濃鹽酸中，然后加水稀釋。
(5)①4支試管在室溫下進行反應，對比各試管中所加物質(zhì)，可見4支試管中KI、KClO3的濃度相同，H2SO4的濃度不同，該組實驗的目的是探究其他條件相同時，酸度對反應產(chǎn)物的影響。
②2號試管反應完全后，取少量2號試管中的溶液滴加淀粉溶液后顯藍色，即KI被氧化成I2，假設還原產(chǎn)物只有KCl，可寫出反應：ClO＋I－＋H＋―→Cl－＋I2＋H2O，反應中Cl元素的化合價由＋5價降至－1價，I元素的化合價由－1價升至0價，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應的離子方程式為ClO＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O。
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