第七章 第4讲 综合探究性实验方案的设计与评价-【金版教程】2025年高考化学一轮总复习首选用卷课件PPT（新教材 不定项版）

第一部分 基础过关 第七章　 化学实验 第4讲　综合探究性实验方案的设计与评价 基础巩固练 01 综合提升练 02 目录 CONTENTS 素养深化练 03 基础巩固练 1．(2023·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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 5 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 6 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 答案 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　取最后一次洗涤液于试管中，滴加几滴酚酞试液，如果溶液不变粉红色，则证明洗涤干净，否则没有洗涤干净 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 7 (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________。 答案 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 8 (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_________________________________。 答案 恒压滴液漏斗 排除装置中的空气，防止雷尼Ni自燃 　　　　　　　　雷尼Ni堵塞管口，使得管道中气流不稳，不利于监测反应过程 集气管中液面不再改变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 9 解析 解析　(4)向集气管中充入H2时，氢气从左侧进入，向下进入集气管，则当由集气管向装置Ⅱ供气，此时孔路位置需调节为气体由下方的集气管向右进入装置Ⅱ，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 10 2．(2023·黄冈市高三质量抽测)二氧化硫是中学化学学习的一种重要物质。某化学兴趣小组设计如图实验探究SO2的性质。 (1)仪器b的名称是__________，已知b中放入的是纯铜片，写出装置A中发生反应的化学方程式_______________________________________________________。 (2)同学甲认为该套装置存在一个明显缺陷，其理由是______________________________________________________________。 答案 蒸馏烧瓶 没有除去尾气中的二氧化硫气体，会污染空气 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 11 (3)关于该探究实验，下列说法错误的是________(填序号)。 ①装置A中，橡皮管a的作用是使分液漏斗中的液体能顺利流下 ②装置B中，紫色石蕊溶液变红，证明二氧化硫是酸性氧化物 ③装置C中，品红溶液褪色，证明二氧化硫具有漂白性 ④装置D中，溶液变浑浊，生成了硫单质，证明SO2具有还原性 (4)装置E中溶液褪色，发生反应的离子方程式是_______________________。 (5)实验过程中，同学乙观察到E中溶液在完全褪色后开始逐渐变浑浊。查阅资料后得知，在催化剂的作用下，SO2在水中会发生歧化反应。于是又设计以下实验进行探究(实验中溶液的体积及溶质的物质的量浓度均相同)。 答案 ④ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 12 【实验装置】 【实验现象】一段时间后，F、H中无明显现象，I中比G中的溶液先变浑浊。 【实验结论】在水中，SO2歧化的离子方程式为____________________________________。该反应的催化剂是________(填序号)。 ①H＋　②I－　③H＋、I－　④K＋、H＋　⑤K＋、I－ 答案 ② 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 14 答案 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 1.8 mol/L硝酸钠溶液(用HNO3调pH＝1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 16 答案 0.3 mol/L Fe2(SO4)3溶液(用H2SO4调pH＝1) 　　　　　　Cu2＋＋Fe2＋＋SCN－===CuSCN↓＋Fe3＋，当SCN－较少时Fe(SCN)3转化为CuSCN，当KSCN溶液过量，过量的SCN－和溶液中的Fe3＋反应，浊液最终呈深红色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 17 答案 分别向Cu(NO3)2、Fe(NO3)2和Fe(NO3)3溶液中通入NO 反应Ⅰ比反应Ⅱ限度大，反应Ⅱ比反应Ⅰ速率快 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 18 综合提升练 4．某小组探究Cu与HNO3的反应，步骤如下。室温下，3 mol·L－1的稀硝酸(溶液A)遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生，而溶液B(如图)遇铜片立即产生气泡。 (1)探究溶液B遇铜片立即发生反应的原因。 ①假设1：________对该反应有催化作用。 实验验证：向溶液A中加入少量硝酸铜，溶液呈浅蓝色，放入铜片，没有明显变化。 结论：假设1不成立。 ②假设2：NO2对该反应有催化作用。 答案 Cu2＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 20 方案Ⅰ：向盛有铜片的溶液A中通入少量NO2，铜片表面立即产生气泡，反应持续进行。有同学认为应补充对比实验：向盛有铜片的溶液A中加入几滴5 mol·L－1的硝酸，没有明显变化。补充该实验的目的是____________________________________。 方案Ⅱ：向溶液B中通入氮气数分钟得溶液C。相同条件下，铜片与A、B、C三份溶液的反应速率：B>C>A，该实验能够证明假设2成立的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ③查阅资料：NO2溶于水可以生成HNO2和________。 向盛有铜片的溶液A中加入_______________________，铜片上立即产生气泡，实验证明HNO2对该反应也有催化作用。 结论：NO2和HNO2均对Cu与HNO3的反应有催化作用。 答案 排除通入的NO2与水反应引起硝酸浓度增大的影响 通入N2可以带走溶液中的部分NO2，因此三份溶液中NO2的浓度：B>C>A，反应速率随NO2浓度降低而减慢，说明NO2对该反应有催化作用 HNO3 NaNO2固体(或KNO2等) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 21 答案 Cu＋2NO2＋2H＋===Cu2＋＋2HNO2 Cu2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 22 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 23 解析 (3)硝酸盐受热易分解，铜活泼性较弱，硝酸铜晶体受热分解最终会生成铜的氧化物，假设该晶体为1 mol，质量为296 g，当温度升高到T ℃时，剩余固体的质量为296 g×24.33%≈72 g，其中Cu的质量为64 g，则氧元素的质量为8 g，剩余物质中铜原子与氧原子的物质的量之比为1∶0.5＝2∶1，故其化学式为Cu2O。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 25 答案 (1)B中试剂是______________________。 (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______________________。 序号 物质a C中实验现象 通入Cl2前 通入Cl2后 Ⅰ 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化 Ⅱ 5% 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 Ⅲ 40% 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 饱和NaCl溶液 2Mn(OH)2＋O2===2MnO2＋2H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 26 答案 Mn2＋的还原性随溶液碱性的增强而增强 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 27 答案 NaClO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 28 素养深化练 答案 6．(2023·河南省豫北名校高三测评)Na2O2(s)是一种重要的化学原料，有着重要的用途，可与CO2、H2O、NO2、SO2等多种物质反应。回答下列问题： (1)将C3H8、O2、Na2O2放入一个真空密闭容器中，在150 ℃下用电火花不断引燃反应，恰好完全反应，生成物之一为Na2CO3，压强为零，则C3H8、O2、Na2O2的物质的量之比为____________。 (2)Na2O2(s)与NO2(g)之间也能进行反应，某科研小组对其反应产物进行了探究分析。 第1步：用如图1所示装置制取NO2，用98.3%浓硫酸吸收(NO2可溶于浓硫酸，加热后又会逸出)，得到无色吸收液。 2∶3∶14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 30 ①Na2O2(s)与NO2(g)可能发生的反应的化学方程式为Na2O2＋2NO2===2NaNO2＋O2、______________________。 ②上述“第3步”中配制100 mL待测溶液，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、___________________________。 ③图1、图2中的NaOH溶液用于尾气处理，则反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。 答案 第2步：用如图2所示装置加热浓硫酸吸收液，使NO2挥发，通入盛有Na2O2的试管中，至固体颜色不变后，再通入NO2气体2 min。 第3步：称取图2中反应后的固体0.5 g，加水溶解，配制成100 mL待测溶液。 Na2O2＋2NO2===2NaNO3 100 mL容量瓶、胶头滴管 1∶1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 31 (3)某科研兴趣小组运用数字化实验对Na2O2、SO2 的反应过程进行探究(如图3所示)。 步骤如下： Ⅰ.将计算机、数据采集器、氧气传感器依次相连。 Ⅱ.用无水Na2SO3与浓H2SO4(70%)反应制取并用仪器A收集SO2气体。 Ⅲ.将氧气传感器塞入仪器A中间接口，进行数据采集，用药匙取少量Na2O2从仪器A右端加入，迅速塞紧瓶塞。 ①仪器A的名称为________。 ②ab段氧气的含量迅速升高，对应的化学方程式为____________________________，该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。 ③bc段氧气的含量慢慢降低，可能发生的反应的化学方程式为_________________________________ 。 答案 三颈烧瓶 2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2 放热 2Na2SO3＋O2===2Na2SO4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 32 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 33 答案 > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 34 答案 相比实验Ⅱ，实验Ⅰ温度较低，反应速率较慢 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 35 ②针对假设2，乙同学设计实验Ⅳ证实了推测合理。 请写出实验操作和现象：_____________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________。 ③实验Ⅲ中生成MnO2的离子方程式是__________________________________，从化学反应速率的角度分析实验Ⅲ未看到溶液变为紫色的原因：____________________________________________________ ____________________________________。 答案 向1 mL 0.05 mol/L MnSO4溶液中滴入3滴1 mol/L H2SO4溶液并加入1 mL 0.05 mol/L KMnO4溶液，加热至沸腾，若紫色褪去，迅速生成棕黑色沉淀，说明假设2正确(答案合理即可) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 36 答案 1 mL 0.05 mol/L MnSO4溶液和3滴1 mol/L H2SO4溶液的混合溶液 加入催化剂AgNO3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 37 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 38 答案 < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 39 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：_________________________ ______________________________________________________________。 答案 [CuI2]－＋2NH3·H2O=== [Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－，4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 40 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__________________________。 答案 2Cu＋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I浓度小，未能氧化全部的Cu) 铜、含n mol I2的4 mol·L－1的KI溶液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 41 答案 (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：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 铜与碘反应的体系在原电池装置中，I2将Cu氧化为Cu2＋；而在实验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中Cu以Cu＋形式存在，这是由于在实验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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 42 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 43 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 44 答案 降低温度，减缓H2O2分解 H2O2－2e－===O2↑＋2H＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 45 答案 还原 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 46 答案 MnSO4 H2O2 NaOH H2O2 H2SO4 H2O2＋MnO2＋H2SO4===MnSO4＋O2↑＋2H2O 溶液的酸碱性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 47 解析 解析　 (3)探究猜想2的合理性，须设计Mn2＋与H2O2的反应，考虑溶液的酸碱性对氧化还原反应的影响，综合考虑KMnO4溶液与溶液A、溶液B反应的现象，结合对照实验、实验操作和现象分析可得，X是MnSO4，a是H2O2和NaOH；b是H2O2和H2SO4。 序号 实验 试剂 现象 ⅰ a 生成棕褐色固体，产生大量气泡 ⅱ b 有少量气泡 ⅲ H2O2溶液 有少量气泡 1 2 3 4 5 6 7 8 9 目录 48 　　　　　　　　　　　　　 R 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \o\al(－,2)＋3H2↑ Cu＋2H2SO4(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O I2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SOeq \o\al(2－,4)＋2I－ 3SO2＋2H2O===4H＋＋2SOeq \o\al(2－,4)＋S↓ 解析　(3)装置D中，溶液变浑浊，生成了硫单质，发生反应2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，说明二氧化硫具有氧化性，④错误。 (5)溶液变浑浊说明有硫单质生成，SO2发生歧化反应，化合价降低生成S，化合价升高生成SOeq \o\al(2－,4)，故SO2在水中歧化的离子方程式为3SO2＋2H2O===4H＋＋2SOeq \o\al(2－,4)＋S↓；一段时间后，F、H中无明显现象，说明H＋、SOeq \o\al(2－,4)、K＋均不是催化剂，I中比G中的溶液先变浑浊，说明I－为催化剂，且酸性条件下反应更易发生。 3．(2023·石景山区高三期末考试)某实验小组探究Cu与Fe(NO3)3溶液的反应。取3 g铜粉加入100 mL 0.6 mol/L Fe(NO3)3溶液(用HNO3调pH＝1)中，振荡、静置30分钟，铜粉减少，溶液呈棕绿色，未见有气泡产生。 已知：CuSCN是难溶于水的白色固体。 (1)预测铜粉可能发生的反应 反应Ⅰ：3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　KⅠ＝6.3×1062； 反应Ⅱ：____________________________　KⅡ＝5×1014。 (2)探究反应Ⅰ是否发生 ①取3 g铜粉加入100 mL______________________________________中，振荡、静置30分钟，无明显现象。(所用试剂：硝酸钠和硝酸溶液) ②用传感器检测Cu与Fe(NO3)3溶液反应过程中NOeq \o\al(－,3)浓度的变化，发现NOeq \o\al(－,3)浓度逐渐减少。有同学认为：Fe2＋催化了铜和稀硝酸的反应，可能的催化过程如下，写出ⅰ的离子方程式。 ⅰ.____________________________________ ⅱ.反应Ⅱ 总反应：3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋eq \o(=====,\s\up7(Fe2＋))3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O NOeq \o\al(－,3)＋3Fe2＋＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O (3)探究反应Ⅱ是否发生 取3 g铜粉加入___________________________________________________中，溶液迅速变为蓝绿色。取上层清液，滴加KSCN溶液，出现白色浑浊且溶液变红，振荡后红色褪去，KSCN溶液过量后浊液呈深红色。结合离子方程式解释溶液开始呈现白色浑浊最终浊液呈深红色的原因：_________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。 (4)分析“溶液呈棕绿色，未见有气泡产生”的原因 小组讨论认为，棕绿色可能是因为NO与Cu2＋、Fe2＋或Fe3＋形成配合物，设计实验证明棕绿色是[Fe(NO)]2＋的颜色，实验操作是____________________________________________________________________。 (5)从化学反应速率和限度角度简述对Cu与Fe(NO3)3溶液反应的认识：________________________________________。 (2)Cu与稀硝酸反应中HNO2参与的可能催化过程如下。将ⅱ补充完整。 ⅰ.NOeq \o\al(－,3)＋HNO2＋H＋===2NO2↑＋H2O ⅱ.____________________________________ ⅲ.3NO2＋H2O===2H＋＋2NOeq \o\al(－,3)＋NO (3)探究Cu(NO3)2·6H2O的性质。 将一定质量的Cu(NO3)2·6H2O放在坩埚中加热，在不同温度阶段进行质量分析，当温度升至T ℃时，剩余固体质量变为原来的24.33%，则剩余固体的化学式可能为________。 解析　(1)①向溶液A中加入少量硝酸铜溶液，溶液呈浅蓝色，放入铜片没有明显变化，由于引入了铜离子，但化学反应没有明显变化，故可证明Cu2＋不能起催化作用，假设1不成立。 ③NO2与水反应生成HNO2，N元素化合价降低，则必有元素化合价升高，N元素发生歧化反应，另一种产物为HNO3；因溶液为酸性环境，证明HNO2有催化作用，则向溶液中引入NOeq \o\al(－,2)即可，可加入NaNO2固体(或KNO2等)。 5．(2022·北京高考)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＋在一定条件下可被Cl2或ClO－氧化成MnO2(棕黑色)、MnOeq \o\al(2－,4)(绿色)、MnOeq \o\al(－,4)(紫色)。 ⅱ.浓碱条件下，MnOeq \o\al(－,4)可被OH－还原为MnOeq \o\al(2－,4)。 ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。 实验装置如图(夹持装置略) (3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是____________________________________________。 (4)根据资料ⅱ，Ⅲ中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因： 原因一：可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。 原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将MnOeq \o\al(2－,4)氧化为MnOeq \o\al(－,4)。 ①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因____________________________________，但通过实验测定溶液的碱性变化很小。 ②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL 40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为_______________________________________________________，溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被__________(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1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是____________________________________。 ④从反应速率的角度，分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 4MnOeq \o\al(－,4)＋4OH－===4MnOeq \o\al(2－,4)＋O2↑＋2H2O　 3ClO－＋2MnO2＋2OH－===2MnOeq \o\al(－,4)＋3Cl－＋H2O 溶液中存在反应：ⅰ.4MnOeq \o\al(－,4)＋4OH－===4MnOeq \o\al(2－,4)＋O2↑＋2H2O，ⅱ.2MnOeq \o\al(2－,4)＋ClO－＋H2O===2MnOeq \o\al(－,4)＋Cl－＋2OH－，在浓碱条件下，c(OH－)和c(ClO－)均很大时，反应ⅱ速率快于反应ⅰ 解析　(1)丙烷、氧气、过氧化钠在150 ℃下用电火花不断引燃反应，恰好完全反应，由压强为零可知，反应的化学方程式为2C3H8＋3O2＋14Na2O2eq \o(――→,\s\up7(放电))6Na2CO3＋16NaOH，由方程式可知，丙烷、氧气、过氧化钠的物质的量比为2∶3∶14。 (2)③二氧化氮与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O，由方程式可知，反应中氧化产物硝酸钠与还原产物亚硝酸钠的物质的量之比为1∶1。 7．(2023·北京市西城区高三期末)资料显示，酸性介质中，S2Oeq \o\al(2－,8)和Mn2＋可反应转化为MnOeq \o\al(－,4)和SOeq \o\al(2－,4)。小组探究利用该反应测定Mn2＋含量的条件。 实验 序号 物质a 实验现象 Ⅰ 0.002 mol/L MnSO4溶液 无明显变化 Ⅱ 0.002 mol/L MnSO4溶液 加热至沸腾，5 min后溶液变为紫色 Ⅲ 0.05 mol/L MnSO4溶液 加热至沸腾，生成大量棕黑色沉淀，静置，上层溶液未变紫色 (1)根据实验Ⅱ的现象，氧化性：S2Oeq \o\al(2－,8)________MnOeq \o\al(－,4)(填“>”或“<”)。 (2)实验Ⅱ中反应的离子方程式是____________________________________________。 8H2O＋5S2Oeq \o\al(2－,8)＋2Mn2＋eq \o(=====,\s\up7(△))2MnOeq \o\al(－,4)＋10SOeq \o\al(2－,4)＋16H＋ (3)实验Ⅰ的条件下S2Oeq \o\al(2－,8)能将Mn2＋氧化为MnOeq \o\al(－,4)，推测实验Ⅰ未出现紫色的原因：__________________________________________。 (4)经检验，棕黑色沉淀为MnO2，针对实验Ⅲ中的现象，提出以下假设： 假设1：S2Oeq \o\al(2－,8)的浓度较低，不足以将Mn2＋氧化为MnOeq \o\al(－,4) 假设2：溶液中存在还原剂Mn2＋，将生成的MnOeq \o\al(－,4)还原为MnO2 ①甲同学分析上述实验设计，认为假设1不成立，理由是___________________________________________________________________。 实验Ⅱ和实验Ⅲ中S2Oeq \o\al(2－,8)的浓度相同，实验Ⅱ中S2Oeq \o\al(2－,8)能将Mn2＋氧化为MnOeq \o\al(－,4) 3Mn2＋＋2MnOeq \o\al(－,4)＋2H2Oeq \o(=====,\s\up7(△))5MnO2↓＋4H＋ 实验Ⅲ中，MnOeq \o\al(－,4)与Mn2＋反应的速率大于Mn2＋与S2Oeq \o\al(2－,8)反应的速率，所以未看到溶液变为紫色 (5)资料表明Ag＋可作为Mn2＋和S2Oeq \o\al(2－,8)反应转化为MnOeq \o\al(－,4)的催化剂。丙同学设计实验Ⅲ的对比实验进行了证实。向______________________________________________________________中滴加2滴0.1 mol/L AgNO3溶液，再加入0.0005 mol (NH4)2S2O8固体，加热至沸腾，观察到溶液变为紫色。 (6)根据上述实验，要利用(NH4)2S2O8将Mn2＋转化为MnOeq \o\al(－,4)的反应来快速测定Mn2＋的含量，应控制的反应条件有加热至沸腾、________________________。 8．(2023·北京卷)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m mol铜粉和n mol I2(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Ⅰ 0.01 mol·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Ⅱ 0.1 mol·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Ⅲ 4 mol·L－1 I2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。 除去Ieq \o\al(－,3)，防止干扰后续实验 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.实验Ⅲ所得深红棕色溶液中存在平衡I2＋I－Ieq \o\al(－,3)，加入CCl4，多次萃取分液可以分离出溶液中的I2，使I2＋I－Ieq \o\al(－,3)的平衡不断逆向移动，最终可以除去溶液中红棕色的Ieq \o\al(－,3)，防止干扰后续实验。ⅱ.结合查阅资料信息可知，实验Ⅲ所得溶液中，Cu元素以无色的[CuI2]－形式存在，加入浓氨水，发生反应：[CuI2]－＋2NH3·H2O[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－，生成的[Cu(NH3)2]＋又被氧气不断氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2＋，发生反应：4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O。 ③若实验Ⅰ中生成的白色沉淀为CuI，实验Ⅰ中Cu被氧化的化学方程式为2Cu＋I2===2CuI或2Cu＋KI3===2CuI＋KI；分别取少量实验Ⅰ和实验Ⅱ中白色固体，洗涤后得到白色沉淀，由题意可知白色沉淀主要成分是CuI，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；实验Ⅰ和实验Ⅱ中碘未完全反应，还剩余少量铜，说明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)通过原电池装置证实I2可以将Cu氧化为铜离子，则铜作负极，因为碘在水中溶解度很小，由已知信息可知碘的氧化性和Ieq \o\al(－,3)几乎相同，则正极的电解质溶液可以是含n mol I2的4 mol·L－1的KI溶液。 9．某小组探究H2O2氧化性、还原性的变化规律。 资料：Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2、2H2O2===2H2O＋O2↑ (1)制备H2O2：将Na2O2溶于冰水中，产生少量气泡，得溶液A。向A中加入过量稀H2SO4，得溶液B。溶解Na2O2用冰水，目的是_____________________________。 (2)检验H2O2：向溶液A、B中分别滴加适量酸性KMnO4溶液。 Ⅰ.B中产生气泡，滴入的溶液紫色褪去。 MnOeq \o\al(－,4)发生还原反应：MnOeq \o\al(－,4)＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O H2O2发生氧化反应：__________________。 Ⅱ.A中滴入的溶液紫色褪去，有棕褐色固体生成，产生大量气泡。推测固体可能含MnO2，对其产生的原因提出猜想： 猜想1.MnOeq \o\al(－,4)有氧化性，能被还原为MnO2； 猜想2.Mn2＋有________性，能与H2O2反应产生MnO2； 猜想3.…… (3)探究猜想2的合理性，并分析Ⅰ中没有产生棕褐色固体的原因，设计实验如下： 序号 实验 试剂 现象 ⅰ a 生成棕褐色固体，产生大量气泡 ⅱ b 有少量气泡 ⅲ H2O2溶液 有少量气泡 注：ⅲ是ⅱ和ⅰ的对照实验。 ①X是________(填化学式，下同)。 ②a是________和________；b是________和________。 ③取ⅰ中棕褐色固体，滴加浓盐酸，加热，产生黄绿色气体。 (4)向一定浓度的H2O2溶液中加入少量MnO2，迅速产生大量气泡；发生的反应为：2H2O2eq \o(=====,\s\up17(MnO2))2H2O＋O2↑，MnO2作催化剂；随后加入H2SO4，固体溶解，气泡产生的速率明显减弱，该过程发生反应的化学方程式为________________________，MnO2作氧化剂。 (5)综上所述，H2O2在反应中作氧化剂还是还原剂，与其他反应物的氧化性、还原性以及______________等因素有关。 $$