内容正文:
专题08 化学实验综合题
1.(2024·广东卷)含硫物质种类繁多,在一定条件下可相互转化。
(1)实验室中,浓硫酸与铜丝反应,所产生的尾气可用 (填化学式)溶液吸收。
(2)工业上,烟气中的可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收,生成石膏。该过程中, (填元素符号)被氧化。
(3)工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用固体配制溶液,以滴定法测定其浓度。
i.该过程中用到的仪器有 。
A. B. C. D.
ii.滴定数据及处理:溶液,消耗盐酸(滴定终点时,转化为),则 。
②实验探究:取①中的溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入硫酸钙固体,反应后,过滤,取滤液,用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。
序号
a
100.0
0
b
80.0
x
则 ,测得的平均反应速率之比 。
(4)兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立,进行实验。
①初步实验 将硫酸钙()加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。
②分析讨论 甲同学根据后不改变,认为反应(Ⅰ)已达到平衡;乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 硫酸钙固体已完全消耗;
假设2 硫酸钙固体有剩余,但被碳酸钙沉淀包裹。
③验证假设,乙同学设计如下方案,进行实验。
步骤
现象
ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离
/
ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加
,沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加
无白色沉淀生成
④实验小结 假设1成立,假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。
⑤优化方案、建立平衡 写出优化的实验方案,并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据: 。
【答案】(1)NaOH(其他合理答案也可)
(2)S
(3)BD 20.0 6:5
(4)过量稀盐酸 有气体产生 BaCl2溶液 将最少硫酸钙加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH值变大,说明反应Ⅰ平衡已建立
【分析】探究反应(Ⅰ)中溶液的浓度对反应速率的影响,通过HCl与Na2CO3的滴定反应,来测量Na2CO3浓度的变化量,从而计算平均反应速率;
探究反应平衡的建立,利用水解呈碱性的性质,通过测定pH来判断离子浓度的变化情况,从而判断反应是否平衡。
【解析】(1)浓硫酸与铜丝反应方程式为:,所产生的尾气为SO2,可用NaOH溶液吸收(其他合理答案也可);
(2)SO2生成石膏(主要成分CaSO4),S元素的化合价由+4价上升到+6价,失去电子,被氧化;
(3)①用Na2CO3固体配制溶液,以滴定法测定其浓度,该过程用到下列仪器中的烧杯、酸式滴定管,故选BD;根据离子方程式可知,;
②总体积应相同,x为20.0mL;a中消耗的盐酸体积为,即,同理可得,b中,由于,;
(4)由结论假设1成立,假设2不成立,说明①实验中的沉淀均为CaCO3,要验证沉淀中无CaSO4,可酸溶后滴加BaCl2将①实验中的反应混合物进行固液分离后,取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加过量稀盐酸,有气体产生,沉淀完全溶解,继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀生成,说明沉淀均为CaCO3,无CaSO4;由方程式可知,假设正反应100%进行,,质量为0.01mol×136g/mol=1.36g,实验方案为:将最少硫酸钙加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH值变大,说明反应Ⅰ平衡已建立。
2.(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取待测液,加入指示剂,用溶液滴定至终点,消耗溶液。
①上述滴定操作用到的仪器有 。
A. B. C. D.
②该盐酸浓度为 。
(2)热量的测定:取上述溶液和盐酸各进行反应,测得反应前后体系的温度值()分别为,则该过程放出的热量为 (c和分别取和,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
序号
反应试剂
体系温度/
反应前
反应后
i
溶液
粉
a
b
ii
粉
a
c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
② (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应的焓变。
查阅资料:配制溶液时需加入酸。加酸的目的是 。
提出猜想:粉与溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在粉和酸的反应。
验证猜想:用试纸测得溶液的不大于1;向少量溶液中加入粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方程式表示)。
实验小结:猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导:鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计:乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为 。
(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
【答案】(1)AD 0.5500
(2)
(3)> 或
(4)抑制水解 将一定量的粉加入一定浓度的溶液中反应,测量反应热,计算得到反应的焓变;根据(3)中实验计算得到反应的焓变;根据盖斯定律计算得到反应的焓变为
(5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)
【解析】(1)①滴定操作时需要用的仪器有锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴管、铁架台等,故选AD;
②滴定时发生的反应为HCl+NaOH=NaCl+H2O,故,故答案为0.5500;
(2)由可得Q=××(50mL+50mL)×(T1-T2)=,故答案为;
(3)溶液含有溶质的物质的量为0.02mol,粉和粉的物质的量分别为0.021mol、0.01 mol,实验i中有0.02 mol CuSO4发生反应,实验ii中有0.01mol CuSO4发生反应,实验i放出的热量多,则b>c;若按实验i进行计算,;若按实验ii进行计算,,故答案为:>;或;
(4)易水解,为防止水解,在配制溶液时需加入酸;用试纸测得溶液的不大于1说明溶液中呈强酸性,向少量溶液中加入粉,溶液颜色变浅的同时有气泡即氢气产生,说明溶液中还存在与酸的反应,其离子方程式为;乙同学根据相关原理,重新设计优化的实验方案的重点为如何防止与酸反应产生影响,可以借助盖斯定律,设计分步反应来实现溶液与的反应,故可将一定量的粉加入一定浓度的溶液中反应,测量反应热,计算得到反应的焓变;根据(3)中实验计算得到反应的焓变;根据盖斯定律计算得到反应的焓变为,故答案为:抑制水解;;将一定量的粉加入一定浓度的溶液中反应,测量反应热,计算得到反应的焓变;根据(3)中实验计算得到反应的焓变;根据盖斯定律计算得到反应的焓变为;
(5)化学能转化为热能在生产和生活中应用比较广泛,化石燃料的燃烧、炸药开山、放射火箭等都是化学能转化热能的应用,另外铝热反应焊接铁轨也是化学能转化热能的应用,故答案为:燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)。
3.(2022·广东卷)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用表示)。的应用与其电离平衡密切相关。25℃时,的。
(1)配制的溶液,需溶液的体积为_______mL。
(2)下列关于容量瓶的操作,正确的是_______。
(3)某小组研究25℃下电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释溶液或改变浓度,电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为的和溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定,记录数据。
序号
Ⅰ
40.00
/
/
0
2.86
Ⅱ
4.00
/
36.00
0
3.36
…
Ⅶ
4.00
a
b
3:4
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
1:1
4.65
①根据表中信息,补充数据:_______,_______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释溶液,电离平衡_______(填”正”或”逆”)
向移动;结合表中数据,给出判断理由:_______。
③由实验Ⅱ~VIII可知,增大浓度,电离平衡逆向移动。
实验结论假设成立。
(4)小组分析上表数据发现:随着的增加,的值逐渐接近的。
查阅资料获悉:一定条件下,按配制的溶液中,的值等于的。
对比数据发现,实验VIII中与资料数据存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定溶液的浓度再验证。
①移取溶液,加入2滴酚酞溶液,用溶液滴定至终点,消耗体积为,则该溶液的浓度为_______。在答题卡虚线框中,画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点_______。
②用上述溶液和溶液,配制等物质的量的与混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为的和溶液,如何准确测定的?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ
移取溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液
Ⅱ
_______,测得溶液的pH为4.76
实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6)根据可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途_______。
【答案】(1)5.0
(2)C
(3) 3.00 33.00 正 实验II相较于实验I,醋酸溶液稀释了10倍,而实验II的pH增大值小于1
(4) 0.1104
(5)向滴定后的混合液中加入20mL HAc溶液
(6)HClO:漂白剂和消毒液(或H2SO3:还原剂、防腐剂或H3PO4:食品添加剂、制药、生产肥料)
【解析】(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此250mL×0.1mol/L=V×5mol/L,解得V=5.0mL。
(2)A.容量瓶使用过程中,不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,故A错误;
B.定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”,不能仰视或俯视,故B错误;
C.向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;
D.定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D错误;
综上所述,正确的是C项。
(3)①实验VII的溶液中n(NaAc):n(HAc)=3:4,V(HAc)=4.00mL,因此V(NaAc)=3.00mL,即a=3.00,,由实验I可知,溶液最终的体积为40.00mL,因此V(H2O)=40.00mL-4.00mL-3.00mL=33.00mL,即b=33.00。
②实验I所得溶液的pH=2.86,实验II的溶液中c(HAc)为实验I的,稀释过程中,若不考虑电离平衡移动,则实验II所得溶液的pH=2.86+1=3.86,但实际溶液的pH=3.36<3.86,说明稀释过程中,溶液中n(H+)增大,即电离平衡正向移动,故答案为:正;实验II相较于实验I,醋酸溶液稀释了10倍,而实验II的pH增大值小于1。
(4)(i)滴定过程中发生反应:HAc+NaOH=NaAc+H2O,由反应方程式可知,滴定至终点时,n(HAc)=n(NaOH),因此22.08mL×0.1mol/L=20.00mL×c(HAc),解得c(HAc)=0.1104mol/L。
(ii)滴定过程中,当V(NaOH)=0时,c(H+)=≈mol/L=10-2.88mol/L,溶液的pH=2.88,当V(NaOH)=11.04mL时,n(NaAc)=n(HAc),溶液的pH=4.76,当V(NaOH)=22.08mL时,达到滴定终点,溶液中溶质为NaAc溶液,Ac-发生水解,溶液呈弱碱性,当NaOH溶液过量较多时,c(NaOH)无限接近0.1mol/L,溶液pH接近13,因此滴定曲线如图:。
(5)向20.00mL的HAc溶液中加入V1mL NaOH溶液达到滴定终点,滴定终点的溶液中溶质为NaAc,当时,溶液中c(H+)的值等于HAc的Ka,因此可再向溶液中加入20.00mL HAc溶液,使溶液中n(NaAc)=n(HAc)。
(6)不同的无机弱酸在生活中应用广泛,如HClO具有强氧化性,在生活中可用于漂白和消毒,H2SO3具有还原性,可用作还原剂,在葡萄酒中添加适量H2SO3可用作防腐剂,H3PO4具有中强酸性,可用作食品添加剂,同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途。
1.(2024届广东省深圳一模)实验室利用以铜为电极电解稀溶液的方法测定的值。
Ⅰ.电解液的配制:
(1)将 溶液配制为 溶液。
①量取浓时,适宜的量筒规格为 (填标号)。
A.10 mL B.25 mL C.50 mL D.100 mL
②配制溶液时,进行如下操作:
溶解→冷却→操作ⅰ→洗涤→注入一混匀→定容→操作ⅱ→装瓶贴标签
下图 、 (填标号)所示操作依次为操作ⅰ、操作ⅱ。
Ⅱ.值的测定:通过测定阳极铜片质量的变化量和通过电路的电量,结合两者之间的关系进行计算(已知:一个电子的电量为,)。
(2)在20℃、101 kPa下,电流为0.2 A,以精铜片为电极,电解溶液,10 min后关闭电源。观察和测量结果如下:
a.阳极上有少量气泡产生,且铜片质量减少;
b.阴极上有大量气泡产生;
c.电解质溶液变蓝。
①为准确测量,电解前需将已除去油污的铜片 ,并用蒸馏水洗净擦干后再称重。
②经检验,阳极上产生的气体为,电极反应为 ;该副反应的发生,可能导致的测定值比其理论值 (填“偏大”或“偏小”)。
(3)为避免阳极副反应的发生,探究实验条件的影响。
查阅资料:电解过程中,电解电压低将导致反应速率慢,电压高则易引发电极副反应。电流强度相同时,电压与电解质溶液的浓度成反比。
提出猜想:猜想ⅰ:电流强度越大,越容易引发电极副反应。
猜想ⅱ:硫酸浓度越低,越容易引发电极副反应。
进行实验:其他条件相同时,进行如下表实验,利用电流传感器测定通过电路的电量,并测算3 min内阳极铜片质量的减少量。
实验编号
理论电流
实测电量
溶液的体积
蒸馏水的体积
阳极铜片减少的质量
1
0.1
18.33
0
0.0060
2
0.1
18.34
20
180
0.0055
3
0.2
36.70
0.0095
4
0.3
55.02
20
180
0.0130
①根据表中信息,补充数据: , 。
②由实验2、3和4可知,猜想ⅰ成立,结合表中数据,给出判断理由: 。
③根据实验1~4相关数据,由实验 (填实验编号)测算的值误差最小。
实验结论:
④根据最优实验条件的数据计算, (已知:)。
【答案】(1)B b d
(2)砂纸打磨或稀硫酸浸泡 2H2O—4e—=O2↑+4H+ 偏大
(3)200 20 实验3相比实验2,电流强度增大2倍,阳极铜片质量减小量小于2倍;实验4相比实验3,电流强度增大1.5倍,阳极铜片质量减小量小于1.5倍 1 6.11×1023
【分析】该实验的实验目的是以铜为电极的电解池电解稀硫酸溶液的方法测定阿伏加德罗的值。
【解析】(1)①由稀释定律可知,配制为250mL1.0mol/L硫酸溶液需要18mol/L浓硫酸溶液的体积为×103mL/L≈13.9mL,则量取浓硫酸的量筒规格为25mL,故选B;
②配制250mL1.0mol/L硫酸溶液的操作步骤为溶解→冷却→移液→洗涤→注入一混匀→定容→摇匀→装瓶贴标签,由图可知,题给装置的操作分别为溶解、移液、注入、摇匀、混匀、定容,则操作ⅰ、操作ⅱ分别为b、d,故答案为:b;d;
(2)①铜片表面形成的碱式碳酸铜会影响铜片质量的测定,所以为准确测量,电解前需将已除去油污的铜片砂纸打磨或稀硫酸浸泡除去碱式碳酸铜,并用蒸馏水洗净擦干后再称重,故答案为:砂纸打磨或稀硫酸浸泡;
②由电解规律可知,电解时,铜会在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子,阳极上产生氧气说明水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O—4e—=O2↑+4H+,由电量Q=n(e—)NAq可知,氧气生成会使得实验测得电量偏高,而铜失去电子数目偏小,所以副反应发生可能导致阿伏加德罗常数的测定值比其理论值偏大,故答案为:2H2O—4e—=O2↑+4H+;偏大;
(3)①由表格数据可知,实验1和2探究副反应与硫酸浓度的关系、实验2、3和4探究理论电量与副反应的关系,由探究实验变量唯一化原则可知,实验中溶液的总体积应保持不变,实验3中稀硫酸和蒸馏水的体积与实验2相同,则a为200、b为20、c为180,故答案为:200;20;
②由表格数据可知,实验3中理论电流是实验2的2倍,而实测电量36.70>18.34×2,阳极铜片减少的质量0.0095<0.0055×2;实验4理论电流是实验2的1.5倍,而实测电量55.02>36.70×1.5,阳极铜片减少的质量0.0130<0.0095×1.5,说明其他条件相同时电流强度越大,越容易引发电极副反应,证明猜想ⅰ成立,故答案为:实验3相比实验2,电流强度增大2倍,阳极铜片质量减小量小于2倍;实验4相比实验3,电流强度增大1.5倍,阳极铜片质量减小量小于1.5倍;
③由题给信息可知,电解过程中,电解电压低将导致反应速率慢,电压高则易引发电极副反应;电流强度相同时,电压与电解质溶液的浓度成反比,所以实验中应选择较高浓度的硫酸溶液、低电流的实验条件,则由表格数据可知,由实验1测算的阿伏加德罗常数的值误差最小,故答案为:1;
④由实验1数据可知,阿伏加德罗常数NA==6.11×1023 mol—1,故答案为:6.11×1023。
2.(2024届广东省省一模)某学习小组欲探究苯酚的化学性质。
回答下列问题:
Ⅰ.探究苯酚的酸性。
小组分别进行了下列实验:
实验编号
实验内容
实验现象
实验1
向盛有苯酚溶液的试管中逐滴加入5%NaOH溶液并振荡
无明显现象
实验2
向盛有苯酚浊液的试管中逐滴加入5%NaOH溶液并振荡
溶液变澄清
实验3
向盛有苯酚溶液的试管中加入几滴紫色石蕊溶液
无明显现象
(1)实验 (填编号)的对比现象能说明苯酚的酸性较弱。
(2)为进一步探究苯酚的酸性,学习小组采用电位滴定法进行测定。分别取20mL浓度均为的盐酸、醋酸溶液、苯酚溶液、乙醇溶液于四个50mL的烧杯中,用电导率传感器测定其电导率,用数据采集器和计算机进行分析,数据结果如图所示:
①苯酚溶液的电导率曲线为 (填图中字母)。
②推测、、的酸性强弱: (用结构简式表示)。
Ⅱ.探究苯酚与溴水的反应。
设计实验相关量如表所示,分别向蒸馏水和苯酚溶液中逐滴滴入浓溴水,同时进行磁力搅拌,观察并记录电导率的变化,电导率随时间的变化曲线如图所示:
物质
溶液浓度
溶液体积
加入浓溴水滴数
蒸馏水
0
30
10
苯酚溶液
0.1
(3)根据实验信息推测, , 。
(4)苯酚溶液与浓溴水反应的电导率曲线为 (填图中字母);根据曲线信息推断该反应为 (填“取代”或“加成”)反应;结合化学反应方程式和必要的文字说明推断理由: 。
(5)实验采用的苯酚溶液为稀溶液,溴水为浓溶液,若两者的浓度关系相反,则产生的后果是 。
(6)写出苯酚在生产生活中的一种用途: 。
【答案】(1)2、3
(2)c
(3)30 10
(4)m 取代 发生的反应为,生成的HBr使溶液中离子浓度增大程度远大于溴水,故电导率增大,若是加成反应则会使离子浓度变小,电导率减小
(5)若苯酚浓度过大,生成的三溴苯酚溶于过量苯酚,将难以观察到溶液浑浊的现象
(6)制备外用药膏、护肤品、外科消毒剂、防腐剂、抗氧化剂、杀虫剂、除草剂、染料、香料、合成树脂等
【分析】通过设计实验探究苯酚的酸性,利用氢氧化钠的浓度不同对其影响;通过设计实验探究苯酚与溴水的反应,根据溴水的浓度不同进行探究;
【解析】(1)实验1无明显现象说明苯酚不一定与NaOH溶液反应,实验2溶液变澄清说明苯酚确实与NaOH溶液反应了,具有酸性,只有实验3无明显现象说明该条件下苯酚不能使紫色石蕊变色,由实验2、3的对比推测苯酚的酸性很弱;
(2)①电导率值越大,溶液离子浓度越大,溶液中浓度越大,酸性越强,曲线a的电导率值远大于其他三条曲线,推测为盐酸,曲线d电导率值几乎为零,推测为乙醇溶液,苯酚酸性介于醋酸和乙醇之间,为曲线c;
②为吸电子基团,能使酚羟基的极性增强,因此的酸性比强,为推电子基团,使酚羟基的极性减弱,因此的酸性比弱;
(3)控制变量,使溶液体积、加入浓溴水的量一致,故,。
(4)反应生成,增大了溶液中的和,溶液导电性增强,故电导率曲线为变化较大的曲线m;该反应为取代反应,若为加成反应,则生成物中离子浓度大大下降,不会出现电导率增加的情况;
(5)对于反应量的相关问题应考虑的是反应进行的程度、杂质的产生、实验操作原则(节约试剂、分离简便等),故可结合相似相溶原理,反应中生成的三溴苯酚溶于过量苯酚,难以观察到溶液浑浊的现象,也会给产物的分离带来困难;
(6)苯酚具有还原性,推测其可做抗氧化剂,具有消毒防腐作用推测可做防腐剂、外用药膏、外科消毒剂等,因本身有毒性,可做杀虫剂、除草剂等。
3.(2024届广东省广州一模)完成下列问题。
(1)室温下,甲同学取相同体积的和溶液混合,探究浓度对反应速率的影响,实验记录如下:
实验编号
1
2
3
4
5
从混合到出现棕黄色时间
13
①该反应的化学方程式为 。
②通过分析比较上表数据,得到的结论是 。
(2)乙同学用替代进行上述实验,未观察到溶液变为棕黄色,推测原因是酸性对氧化性有影响,乙同学提出猜测并进行如下探究。
提出猜想:其他条件相同时,酸性越强,氧化剂的氧化性越强。
查阅资料:原电池中负极反应一定时,正极氧化剂的氧化性越强,则两极之间电压越高。
设计实验、验证猜想:利用如图装置进行下表实验1~4,记录数据。
序号
溶液
电压表读数
1
溶液、3滴稀
2
溶液、3滴浓
3
溶液、3滴稀
4
溶液、3滴浓
①实验1和2中正极的电极反应式为 。
②由实验1和2可知,酸性越强,的氧化性越强,作出该判断的依据是 。
③测得,说明酸性对的氧化性几乎无影响,解释原因: 。
实验结论:若氧化剂被还原时有参加反应,酸性越强,氧化剂的氧化性越强;若氧化剂被还原时没有参加反应,酸性对氧化剂的氧化性几乎没有影响。
迁移拓展:综合上述探究结果,丙同学进一步提出猜想,其他条件相同时,氧化剂浓度越大,其氧化性越强。
(3)结合乙同学的实验2,丙同学补充进行实验5,验证猜想成立,完成下表中的内容:
序号
溶液a
电压表读数
5
猜想成立的依据是: 。
【答案】(1)H2O2+2HI=I2+2H2O 其他条件相同时,增大H2O2或HI浓度,反应速率加快
(2)MnO+5e—+8H+=Mn2++4H2O U2>U1 Fe3+被还原时无H+参与反应
(3)10mL0.2mol/LKMnO4溶液、3滴浓H2SO4 U5>U2
【分析】该实验的实验目的是探究浓度对反应速率的影响,针对实验现象出现的差异提出猜测,并通过查阅资料、设计实验验证猜测,经实验探究得出若氧化剂被还原时有氢离子参加反应,酸性越强,氧化剂的氧化性越强;若氧化剂被还原时没有氢离子参加反应,酸性对氧化剂的氧化性几乎没有影响;其他条件相同时,氧化剂浓度越大,其氧化性越强的实验结论。
【解析】(1)①过氧化氢溶液与氢碘酸反应生成碘和水,反应的化学方程式为H2O2+2HI=I2+2H2O,故答案为:H2O2+2HI=I2+2H2O;
②由实验1、2、3可知,氢碘酸浓度不变时,增大过氧化氢溶液的浓度,从混合到出现棕黄色时间减少,反应速率加快,由实验1、4、5可知,过氧化氢溶液浓度不变时,增大氢碘酸溶液的浓度,从混合到出现棕黄色时间减少,反应速率加快,由实验现象可知,其他条件相同时,增大反应物过氧化氢或氢碘酸浓度,反应速率加快,故答案为:其他条件相同时,增大H2O2或HI浓度,反应速率加快;
(2)①由题意可知,实验1和2中左侧银/氯化银电极为原电池的负极,氯离子作用下银失去电子发生氧化反应生成氯化银,右侧铂电极为正极,酸性条件下高锰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成锰离子和水,电极反应式为MnO+5e—+8H+=Mn2++4H2O,故答案为:MnO+5e—+8H+=Mn2++4H2O;
②由实验1和2可知,实验2的电压表读数大于实验1,说明溶液酸性越强,高锰酸钾的氧化性越强,反应速率越快,外电路中电流强度越大,故答案为:U2>U1;
③实验3和4中左侧银/氯化银电极为原电池的负极,氯离子作用下银失去电子发生氧化反应生成氯化银,右侧铂电极为正极,铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子,电极反应式为Fe3++e—= Fe2+,铁离子被还原时无氢离子参与,所以酸性对氯化铁的氧化性几乎无影响,测得电压表读数完全相同,故答案为:Fe3+被还原时无H+参与反应;
(3)由题意可知,实验5的实验目的是探究其他条件相同时,氧化剂浓度越大,氧化剂的氧化性越强,由探究实验变量唯一化原则可知,在实验2的基础上,实验5应在其他条件相同时,增大高锰酸钾溶液的浓度探究氧化性强弱的变化,则右侧溶液应为10mL0.2mol/LKMnO4溶液、3滴浓H2SO4,实验5电压表读数大于实验2证明猜想成立,故答案为:10mL0.2mol/LKMnO4溶液、3滴浓H2SO4;U5>U2。
4.(2024届广东省汕头一模)Ⅰ.又称臭碱、硫化碱,实验室拟用以下方案研究的性质。
(1)用离子方程式说明溶液呈碱性的原因 。
(2)向的酸性溶液(pH=0)中滴加10滴同浓度的溶液,观察到溶液紫色变浅(pH>1),生成棕褐色沉淀(),说明具有还原性。有同学预测该反应中转化为,该预测 (填“正确”或“不正确”),原因是 。
Ⅱ.探究向溶液中滴加溶液的反应本质。
反应原理预测:发生氧化还原反应或发生完全双水解反应
已知:单质硫在酒精中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大
(3)根据试管a中的“局部产生红褐色沉淀”现象,推测与局部发生强烈双水解反应,生成和 (填化学式)。
(4)推测c中的沉淀为,根据b到c的实验现象,推测红褐色消失发生的离子方程式为 。
(5)取c中黑色固体,洗净后分别置于两支试管i、ii中进行如下实验:
序号
实验步骤
现象
i
加入过量稀盐酸,充分振荡
黑色沉淀完全溶解,溶液出现淡黄色浑浊,放出少量臭鸡蛋味道气体
ii
向试管中加入________,振荡、静置,取上层清液少许加入蒸馏水中
未见淡黄色浑浊出现
试管i中涉及的化学反应方程式为 ,试管ii中加入的试剂为 ,结合试管i、ii现象,推测黑色固体中 (填“含有”或“不含有”)FeS,原因是 。
【答案】(1)
(2)不正确 溶液紫色变浅,并未完全褪色,说明KMnO4过量,会被氧化成;
(3)H2S
(4)
(5) 无水乙醇 不含有 ii中未产生S,说明生成黑色固体时未有化合价变化,无法产生Fe2+,故无法产生FeS。
【分析】盐溶液呈现酸性或碱性的原因是其中的弱酸阴离子或弱碱阳离子发生水解,强碱弱酸盐与强酸弱碱盐在水溶液中会发生双水解,生成沉淀或气体;沉淀在溶液中是可以转化的,溶度积较小的沉淀可以转化成溶度积更小的沉淀。
【解析】(1)Na2S是强碱弱酸盐,S2-在溶液中发生水解使溶液呈碱性,水解离子方程式是:
(2)由题可知溶液只是紫色变浅,并未完全褪色,说明KMnO4过量,会被氧化成;因此这个预测不正确;
(3)Fe3+ 与S2-发生双水解:,因此生成物是Fe(OH)3和H2S;
(4)b中的红褐色沉淀是Fe(OH)3,c中的黑色沉淀是Fe2S3,由溶度积常数可知,Fe2S3的溶解度小于Fe(OH)3的溶解度,会发生反应:,使Fe(OH)3沉淀转换成Fe2S3,因此红褐色消失;
(5)淡黄色浑浊是S,臭鸡蛋味气体是H2S,即化学方程式为:;由于单质硫在酒精中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大,向试管中加入无水乙醇振荡、静置,取上层清液少许加入蒸馏水中,未见淡黄色浑浊出现,即黑色固体中没有硫, ii中未产生S,说明生成黑色固体时未有化合价变化,无法产生Fe2+,故无法产生FeS。
5.(2024届广东省深圳二模)用途广泛。某实验小组同学围绕开展如下实验活动。
.配制溶液
(1)配制的溶液,需要称量固体的质量为 。
(2)上述配制溶液的过程中,用到的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、胶头滴管外,还有 (填标号)。
.实验探究
探究温度对溶液的影响,进行如下实验(不考虑水的挥发)。
实验序号
操作
测试温度
1
采用水浴加热,将溶液从持续升温至,每隔测量并记录溶液
(3)溶液显碱性的原因是 (用离子方程式表示)。
(4)实验1中测得,可知当时,溶液的随温度升高而减小,这主要是改变与水解平衡移动共同作用的结果,其中 发挥主导作用。实验1中测得,且当时,实验过程中观察到有气泡产生。
(5)针对(4)中实验现象,小组同学继续开展探究。
查阅资料:溶液中存在平衡:。
提出猜想:对于溶液,当时,该反应进行程度很小;当时,该反应进行程度明显增大。
实验验证:该小组同学设计如下方案进行实验,进一步验证猜想。补充表格内容。
实验序号
操作
测试温度
2
采用水浴加热,① ,然后冷却至,并记录溶液
3
采用水浴加热,将溶液从升温至,然后冷却至,并记录溶液
实验结论:②根据实验1~3的结果,小组同学认为猜想成立,其判断依据是 。
拓展总结:③溶液中存在的自偶电离平衡:时,自偶电离的平衡常数为 [保留两位有效数字;已知:时,]。当温度升高时,更易分解,从体系逸出,促进了在溶液中的分解。
(6)写出在生产或生活中的一种应用 。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)改变
(5)将溶液从升温至 (或;或)
(6)治疗胃酸过多、用于制作膨松剂等
【解析】(1)配制的溶液,需要称量固体的质量为=4.2g;
(2)配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为:计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶等,用到的仪器:烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、500mL容量瓶,缺少的玻璃仪器为:500mL容量瓶和烧杯,答案为BD;
(3)碳酸氢根水解导致碳酸氢钠溶液显碱性,离子方程式为:;
(4)当时,溶液的随温度升高而减小;而升高温度,Kw增大,使c(H+)增大,pH减小;温度升高,水解平衡向右移动,使c(OH-)增大,pH增大,而溶液的随温度升高而减小,说明Kw的改变发挥了主要作用;
(5)实验2和实验3要验证提出的猜想,需要将溶液升高到及以上,再降低到室温,比较pH的变化,如果pH升高说明发生了,根据实验3的操作,实验2的操作为:采用水浴加热,将溶液从升温至,然后冷却至,记录pH,如果在时,升高温度反应的程度明显增大,则实验3的pH会比实验2大,而实验2的pH与A1接近,即;
根据碳酸氢根的自偶电离方程式:,自偶电离平衡常数K=;Ka1=,Ka2=,,即自偶电离平衡常数K==;
(6)在生产或生活中可用于治疗胃酸过多、制作膨松剂等;
6.(2024届广东省汕头二模)某科学小组进行浓硫酸性质的相关实验如下:
(1)Cu与浓硫酸加热条件下反应装置如图:
①Cu与浓硫酸反应的化学方程式为 ;
②U型管中品红试纸的作用为 ,蓝色石蕊试纸出现的现象为 。
(2)实验(1)反应完成后,试管中看到大量白色固体生成,初步推测是因为浓硫酸吸水产生水合硫酸,导致分散系中水的量减少,生成的较难溶解在水中,以白色固体析出。设计实验进一步探究浓硫酸吸水性实验如下:
①室温下,利用如图所示数字化装置进行浓硫酸吸水性的探究实验,测定数据如下表。
质量分数
体积
实验开始时湿度
实验结束时湿度
98%
50mL
a
6.8%
90%
50mL
a
8.9%
85%
50mL
a
10.1%
80%
50mL
a
c
实验结束时湿度:10.1% c(填“>”、“<”或“=”)
②浓硫酸的吸水性源于其能与水形成一系列较为稳定的化合物,反应方程式如下:
结合①中实验数据和(标准平衡常数)可以判断,硫酸浓度越小吸水倾向 (填“越强”、“越弱”或“无法判断”)。水合的同时硫酸分子间会因共价键极化断裂而发生类似水的自耦电离(),则其电离方程式为 。
(3)硫酸表面饱和蒸汽压中水的分压p(水)可以间接表示水经蒸汽流入硫酸的倾向,如下表所示:
质量分数/%
50
55
60
70
75
80
90
95
p(水)/kPa
1.12
1.04
0.51
0.144
0.055
0.016
①可以写为,请解释呈蓝色的原因是: 。
②根据数据分析,硫酸表面p(水)越小,硫酸的吸水效果 (填“越强”、“越弱”或“无法判断”)。经典观点认为:失水过程为,已知分步失水时水分压p(水)如下
推测若使将加入浓硫酸中,变为白色固体,硫酸质量分数至少大于 。
【答案】(1) 检验生成气体中的 试纸由蓝色变为红色
(2)< 越弱
(3)中与形成离子,故晶体显蓝色 越强 60%
【分析】利用浓硫酸与铜共热制备二氧化硫,产生的气体通过品红试纸、酸性高锰酸钾溶液、蓝色石蕊试纸分别检验二氧化硫的漂白性、还原性和酸性氧化物的性质,最后利用干燥管通过氢氧化钠溶液吸收,防止倒吸;
【解析】(1)①在加热条件下,Cu与浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,则反应方程式为:;
②二氧化硫具有漂白性能使品红褪色,U型管中品红试纸的作用为检验生成气体中的,二氧化硫为酸性气体遇石蕊变红,蓝色石蕊试纸出现的现象为试纸由蓝色变为红色;
(2)①根据表中数据可知,硫酸浓度越小,实验结束时湿度越大,故10.1%<c,答案为<;
②结合①中实验数据硫酸浓度越小,实验结束时湿度越大,结晶水越多,(标准平衡常数)越小,故可以判断,硫酸浓度越小吸水倾向越弱;
水合的同时硫酸分子间会因共价键极化断裂而发生类似水的自耦电离(),则其电离方程式为;
(3)①可以写为,中与形成离子,故晶体显蓝色;
②根据表中数据可知,硫酸的质量分数越大,硫酸表面饱和蒸汽压中水的分压p(水)越小,故硫酸表面p(水)越小,硫酸的吸水效果越强;
分压越小吸水越好,要达到白色固体分压最大分压是0.52,0.51吸水效果比0.52好此时是白色固体,硫酸浓度为60%,故推测若使将加入浓硫酸中,变为白色固体,硫酸质量分数至少大于60%。
7.(2024届广东省广州二模)水的净化方法有蒸馏法、离子交换法和电渗析法等。
(1)实验室模拟蒸馏法淡化海水,需要用到的仪器有 。
(2)实验室可用离子交换法除去水中的杂质离子。如图所示,将某天然水(主要含、、、、、)依次通过阳离子交换树脂HA和阴离子交换树脂BOH,发生的反应可表示为:
①取ⅰ处流出液,其中主要含有的离子有 。
②工作一段时间后,离子交换树脂失去交换能力。证明阴离子交换树脂已失去交换能力的操作及现象是:取ⅰ处流出液,加入 (填试剂),观察到 (填实验现象)。
(3)某小组使用离子交换法测定的溶度积常数,实验方案如下:
步骤
实验操作
Ⅰ
往固体加入蒸馏水,过滤,得到饱和溶液。
Ⅱ
将25.00mL 饱和溶液分批通过阳离子交换树脂HA,得到流出液。
Ⅲ
用蒸馏水洗涤阳离子交换树脂至流出液呈中性。
Ⅳ
合并步骤Ⅱ和Ⅲ中的流出液,……,计算得到H的物质的量为a mol。
①步骤Ⅱ发生反应的离子方程式为 。
②将步骤Ⅳ的实验方案补充完整: 。
③的 (写出含a的计算式)。
④若省略步骤Ⅲ,測得的 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)BE
(2)H+、NO、Cl-、SO 氯化钡溶液或硝酸银溶液 生成白色沉淀
(3)Pb2+(aq)+2HA(s)PbA2(s)+2H+(aq) 用标准NaOH溶液滴定流出液,记录消耗NaOH溶液的体积,或者测定流出液的pH和总体积 偏小
【分析】用离子交换法去除水中杂质离子,其原理是利用阴阳离子交换,达到实验目的,同时利用其原理可以计算溶度积,利用H+物质的量计算出Pb2+,根据PbI2组成,计算出I-物质的量,从而计算出溶度积,据此分析;
【解析】(1)蒸馏法淡化海水,需要用到的仪器是酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、直形冷凝管、牛角管、锥形瓶等,根据题中所给仪器,需要的仪器是BE;故答案为BE;
(2)阳离子交换树脂只交换阳离子,对阴离子无影响,天然水通过阳离子交换树脂,将金属阳离子转化成H+,因此取i处流出液,含有的离子有H+、NO、Cl-、SO,故答案为H+、NO、Cl-、SO;
如果阴离子交换树脂失去交换能力,ii处流出液中含有NO、Cl-、SO,需要检验Cl-或SO,因此加入的试剂为氯化钡溶液或硝酸银溶液,若出现白色沉淀,则说明已失去交换能力,故答案为氯化钡溶液或硝酸银溶液;生成白色沉淀;
(3)①步骤Ⅱ进行阳离子交换,发生Pb2+(aq)+2HA(s)PbA2(s)+2H+(aq),故答案为Pb2+(aq)+2HA(s)PbA2(s)+2H+(aq);
②步骤Ⅳ得到H+物质的量,补充方案是测定H+,可以用中和滴定也可以测定溶液的pH,因此实验方案是用标准NaOH溶液滴定流出液,记录消耗NaOH溶液的体积,或者测定流出液的pH和总体积;故答案为用标准NaOH溶液滴定流出液,记录消耗NaOH溶液的体积,或者测定流出液的pH和总体积;
③根据①计算出饱和溶液n(Pb2+)=n(H+)=mol,依据PbI2,n(I-)=amol,以溶度积的定义,得出Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·c2(I-)==,故答案为;
④步骤Ⅲ是将清洗附着在阳离子交换树脂上的H+,与步骤Ⅱ中的流出液合并,降低对实验结果的影响,如果省略步骤Ⅲ,H+物质的量减少,导致Pb2+、I-物质的量减少,测的PbI2溶度积偏小,故答案为偏小。
8.(2024届广东省省二模)在生产和生活中用途广泛。
Ⅰ.溶液的配制及浓度的标定
(1)溶液的配制
①配制100mL一定浓度的溶液需用到的仪器有 (填字母)。
②配制溶液时,需要将固体溶解在浓盐酸中,原因为 。
(2)溶液浓度的标定
量取10.00mL 溶液于碘量瓶中,加入过量KI溶液,充分反应后加入少量淀粉溶液、再用 标准溶液滴定至蓝色恰好消失,重复操作三次,平均消耗标准溶液的体积为20.00mL,已知:,则该溶液的浓度为 。
Ⅱ.与反应的探究
(3)预测现象1:向溶液中加入溶液,溶液由黄色变为浅绿色。作出该预测的原因为 (用离子方程式表示)。
预测现象2:向溶液中加入溶液,生成红褐色沉淀。
(4)实验验证:小组同学设计以下实验探究溶液中浓度相同时的加入量对反应的影响,其中溶液为Ⅰ中所配溶液,溶液浓度为。静置6小时观察现象,测定反应后溶液的pH,并记录数据:
序号
ⅰ
ⅱ
ⅲ
ⅳ
ⅴ
ⅵ
ⅶ
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
0
1.0
2.0
5.0
a
20.0
26.0
38.0
37.0
36.0
33.0
23.0
18.0
12.0
现象
溶液接近无色透明
出现褐色沉淀
pH
1.7
1.7
1.7
1.8
2.8
5.4
6.2
①请补充表格中的数据:a= 。
②实验ⅱ~ⅳ中,反应后溶液的pH基本不变,其原因可能是 。
③实验ⅵ和ⅶ的实验现象说明溶液中的水解与的水解相互促进(即发生了双水解反应),请写出反应的化学方程式: 。
④甲同学认为实验ⅵ和ⅶ中,与除发生双水解反应外,还发生了氧化还原反应。请设计实验证明猜想:分别取实验ⅵ和ⅶ中上层清液于两支试管中, (填实验操作与现象),则说明猜想成立。
(5)请举出一种水解反应在生产或生活中的应用: 。
【答案】(1)CD 防止水解生成沉淀
(2)0.32
(3)
(4)15.0 发生氧化还原反应,生成使溶液的pH下降,而不断消耗,水解产生的减少,使溶液的pH升高,两者程度相当,最终溶液的pH基本不变 分别加入少量的铁氰化钾溶液(或盐酸酸化的氯化钡溶液),产生蓝色沉淀(或白色沉淀)
(5)利用明矾净水(或利用硫酸铝溶液与碳酸氢钠溶液的双水解制作泡沫灭火器)
【分析】该实验的实验目的是配制并标定氯化铁溶液的浓度,利用配制的氯化铁溶液设计实验探究氯化铁溶液与亚硫酸钠溶液的反应,由实验现象得到氯化铁溶液与亚硫酸钠溶液能发生氧化还原反应和双水解反应的实验结论。
【解析】(1)①由配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知,配制100mL一定浓度的氯化铁溶液需用到的仪器有烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管,不需要用到试管和分液漏斗,故选CD;
②氯化铁是强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,所以配制氯化铁溶液时,需要将氯化铁固体溶解在浓盐酸中防止氯化铁水解生成沉淀,故答案为:防止水解生成沉淀;
(2)由得失电子数目守恒可得如下转化关系:2 FeCl3~I2~2 Na2S2O3,滴定消耗20.00mL 0.16mol/L硫代硫酸钠溶液,则氯化铁溶液的浓度为=0.32mol/L,故答案为:0.32;
(3)由实验现象可知,预测现象1发生的反应为氯化铁溶液与亚硫酸钠溶液反应生成氯化亚铁、硫酸钠和盐酸,反应的离子方程式为,故答案为:;
(4)①由探究实验变量唯一化原则可知,实验时溶液的总体积应保持不变,则由表格数据可知,a=40.0—25.0=15.0,故答案为:15.0;
②由实验现象可知,实验ⅱ~ⅳ中发生的反应为氯化铁溶液与亚硫酸钠溶液反应生成氯化亚铁、硫酸钠和盐酸,反应生成的氢离子使溶液的pH下降,而溶液中铁离子不断被消耗,水解产生的氢离子浓度减少,使溶液的pH升高,当两者程度相当时,溶液的pH基本不变,故答案为:发生氧化还原反应,生成使溶液的pH下降,而不断消耗,水解产生的减少,使溶液的pH升高,两者程度相当,最终溶液的pH基本不变;
③由实验ⅵ和ⅶ的实验现象可知,氯化铁溶液与亚硫酸钠溶液发生双水解反应生成氯化钠、氢氧化铁沉淀和二氧化硫气体,反应的化学方程式为,故答案为:;
④若实验ⅵ和ⅶ中发生的反应除发生双水解反应外,还发生氧化还原反应,溶液中应该有能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀的亚铁离子和能与盐酸酸化氯化钡溶液生成白色沉淀的硫酸根离子,证明猜想的实验操作为分别取实验ⅵ和ⅶ中上层清液于试管中,加入少量的铁氰化钾溶液(或盐酸酸化的氯化钡溶液),产生蓝色沉淀(或白色沉淀),故答案为:加入少量的铁氰化钾溶液(或盐酸酸化的氯化钡溶液),产生蓝色沉淀(或白色沉淀);
(5)盐类水解反应在生产和生活中应用非常广泛,如利用明矾净水和利用硫酸铝溶液与碳酸氢钠溶液的双水解制作泡沫灭火器都利用了盐类水解原理,故答案为:利用明矾净水(或利用硫酸铝溶液与碳酸氢钠溶液的双水解制作泡沫灭火器)。
9.(2024届广东省大湾区二模)滴定法是用于测定溶液中微粒浓度的重要方法。某实验小组利用滴定法测定碘酒中碘的含量。
配制稀碘液:移取10.00mL碘酒,准确配制100mL稀碘液。需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、(从下列图中选择,填选项) 。
A. B. C. D.
(1)测定碘含量:每次取25.00mL稀碘液于锥形瓶中,滴加几滴淀粉溶液,加入适量稀后,用浓度为0.1000 标准溶液滴定,实验数据如下表所示。
序号
溶液的用量/mL
稀碘液的用量/mL
1
21.32
25.00
2
20.02
25.00
3
19.98
25.00
已知:
①第1次实验溶液的用量明显多于后两次,原因可能是
A.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后,未润洗
B.滴入半滴标准溶液,溶液变色,即判定达滴定终点
C.滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡产生
D.滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面
②该碘酒中碘的含量为 。(已知)
(2)借鉴(2)的方法,用图所示的流程测定海带中的碘含量。
①加入发生的离子反应方程式是 。
②预测达到滴定终点的实验现象为 ,在实验时却发现溶液变色片刻后,恢复滴定前的颜色。继续滴加,溶液变色片刻后再一次恢复原色。
(3)探究异常现象产生的原因。
该学习小组通过设计对照实验,发现空气中的氧气并不能较快地氧化待测液中的。
提出猜想:过量的 将生成的重新氧化成碘单质。
验证猜想:将2mL待测液、2滴0.1 溶液、2滴淀粉溶液和 混合,用溶液滴定,若待测液变为无色后又反复变色,则证明猜想不成立。
提出疑问:什么物质反复氧化碘离子。
寻找证据:按图中的流程,用量改为少量,氧化后的待测液静置半小时,利用氧化还原电势传感器测定滴定过程中电势的变化,待溶液变色后停止滴定,溶液恢复原色后继续滴加至溶液变色,循环往复,得到图所示的曲线。
已知:
ⅰ氧化性物质的电势值高于还原性物质:
ⅱ一定条件下,氧化性物质的浓度越高,电势越高,还原性物质浓度越高,电势越低。
a-b段电势升高的原因是 (填化学式)被氧化。由a-b段电势变化的斜率小于b-c段可推测溶液反复变色的原因是 。
优化流程:将用氧化后的待测液 ,再进行滴定,到达滴定终点时待测液变色后不会恢复原色。
【答案】(1)AB;
(2)AD; ;
(3) 溶液的蓝色恰好褪去,且半分钟不恢复到蓝色;
(4)过氧化氢; 少量的过氧化氢; ; 氧化I-速率慢于还原I2的速率; 加热煮沸使过氧化氢完全分解;
【分析】具有还原性将I2还原,,利用淀粉做指示剂进行滴定;具有氧化性将I-氧化,,利用淀粉做指示剂进行滴定;滴定终点,继续滴加,会有氧化I-与还原I2的两过程,因速率不同而产生现象的循环往复,据此分析;
【解析】(1)配制溶液需要容量瓶,胶头滴管,选AB;
(2)根据反应:,
①A.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后,未润洗,造成标准溶液用量过多,A选;
B.滴入半滴标准溶液,溶液变色,应该等30S,即判定达滴定终点,会使标准液用量少,B不选
C.滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡产生,使标准液体积用量偏少,C不选;
D.滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使标准液体积增多,D选;故选AD;
②, n(I2)= n()==10-3mol
c(I2) =
碘酒中碘的含量为
(3)①双氧水把碘离子氧化为碘单质:;②当最后半滴溶液滴入时,溶液的蓝色恰好褪去,且半分钟不恢复到蓝色;
(4)过氧化氢过量,能将生成的重新氧化成碘单质;少量的过氧化氢;
因过氧化氢氧化生成具有氧化性的碘单质;
氧化I-速率慢于还原I2的速率;将用氧化后的待测液加热煮沸使过氧化氢完全分解再进行滴定,到达滴定终点时待测液变色后不会恢复原色。
10.(2024届广东省佛山二模)某合作学习小组将铜片放进氯化铁溶液中,观察到溶液呈无色,产生红褐色固体,铜片表面有白色物质。
Ⅰ.探究红褐色固体成分
(1)过滤得到红褐色固体,所需的仪器有 (填标号)。
(2)①取少量红褐色固体加盐酸溶解,滴加 溶液,溶液变血红色,证明是氢氧化铁。
②产生氢氧化铁的原因可能是 (用化学方程式表示)。
Ⅱ.查阅资料:CuCl是白色难溶物
(3)探究产生白色物质的原因。设计实验方案如下:
实验
铜粉/g
/g
蒸馏水/mL
实验现象
1
0.1
1.8
2
棕黄色溶液变为墨绿色
2
0.5
1.8
2
棕黄色溶液变为白色浊液
①由以上实验可知,产生白色物质的条件是 。
②实验2生成白色物质的化学方程式为: 。
③请你从氧化还原反应规律角度分析实验1中未产生白色物质的原因 。
(4)以石墨为电极电解溶液,发现在石墨上析出的铜在切断电源后消失。从电化学角度进行分析,铜消失的原因为 。
(5)基于上述分析,用溶液腐蚀覆铜板效果不理想。查阅资料:工业上常用、KCl、盐酸混合物腐蚀覆铜板,原理为:。
①基态的价电子轨道表示式为 。
②KCl的作用是 。
(6)氧化还原反应的应用十分广泛。写出一种氧化剂在生活中的应用 。
【答案】(1)BC
(2) 或
(3)铜粉过量 氧化性强于,过量时,Cu不与反应
(4)析出的铜单质、石墨和氯化铜溶液形成原电池,铜作负极被氧化溶解
(5) 提供配体,促使平衡正向移动
(6)过氧化氢或次氯酸钠用于杀菌消毒
【分析】铜与氯化铁反应生成氢氧化铁,可用酸溶解后加入硫氰化钾溶液进行检验,氯化亚铜与过量的铜反应可生成白色固体氯化亚铜,通过对比实验的铜的用量的控制可进行验证。
【解析】(1)将固体与液体分离需进行过滤,过滤需要的仪器有:玻璃棒、漏斗和烧杯,故选BC;
(2)①若红色固体为氢氧化铁,加盐酸溶解,溶液中含,可用溶液进行检验,若溶液变红,即可证明;
②产生氢氧化铁的原因可能是在溶液中水解可形成氢氧化铁,化学方程式:,也可能是氢氧化亚铁被空气氧化为氢氧化铁,化学方程式为:;
(3)①对比实验中铜的用量可知,产生氯化亚铜的条件是铜粉过量;
②生成白色物质氯化亚铜的化学方程式为:;
③氧化性较强,过量时将Cu全部氧化为,而氧化性弱于,Fe3+过量时,Cu不与Cu2+反应,则实验1中未产生白色物质的原因为:Fe3+氧化性强于Cu2+,Fe3+过量时,Cu不与Cu2+反应;
(4)以石墨为电极电解溶液,阴极有铜单质析出,断电后析出的铜单质、石墨和氯化铜溶液形成原电池,铜作负极发生失电子的氧化反应被溶解;
(5)①Cu原子序数29,基态的价电子轨道表示式:;②KCl的作用:提供配体,促使平衡正向移动;
(6)过氧化氢或次氯酸钠用于杀菌消毒。
11.(2024届广东省广州三模)某小组研究与浓硝酸反应时发现如下现象:
装置与试剂
现象
片完全溶解,反应放热,产生红棕色气体,得到绿色溶液A
该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B,反应后溶液体积几乎不变。
(1)与浓硝酸反应的离子方程式为 。
(2)甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶解了有关,于是向溶液B中通入,然后再持续通入一段时间,观察到现象: ,证实猜测合理。
甲同学为深入研究溶液呈绿色的原因,查得如下资料并提出了新的假设:
资料ⅰ:溶于水部分发生歧化反应:
资料ⅱ:能与络合
资料ⅲ:是弱酸,加热或遇强酸发生分解
假设一:中形成了使溶液呈绿色。
为了验证假设一的合理性,甲同学进行了如下实验:
【实验一】
操作
现象
①向蓝色溶液中通入少量气体
溶液呈绿色
②向水中通入与①中等量的气体
溶液呈无色
(3)操作②的目的是 。
(4)乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸,使溶液中达约,观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色),溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因: 。
(5)综合甲乙两位同学的实验,假设一不成立。请说明理由: 。
乙同学查得如下资料并提出来另一种假设:
资料ⅳ:浓硝酸中溶有时呈黄色:水或稀硝酸中通入少量时呈无色
假设二:中浓硝酸溶解了所得黄色溶液与的蓝色复合形成的绿色。
为验证假设二的合理性,乙同学进行了如下实验:
【实验二】
操作
现象
①配制与溶液等的溶液,取,通入气体
溶液呈黄色
②加入_____
溶液变为绿色
③_____
溶液立即变回蓝色
(6)操作②中加入的试剂为 ,操作③进一步证明了假设二的合理性,写出该操作: 。溶液变回蓝色可能的原因是 (用化学方程式表示)。
【答案】(1)
(2)通入后溶液呈绿色,通入一段后变蓝
(3)证明溶于水时没有颜色变化,排除这一因素在①中的干扰
(4)加入浓硫酸后,温度升高且增大,分解导致下降,均引起平衡逆向移动,下降,逆向移动,溶液颜色由绿色变为蓝色
(5)加酸且升温后,溶液变为蓝色,说明酸性较强的热溶液A中能大量存在,因此也不能大量存在,不是溶液A呈绿色的主要原因
(6) 加水稀释
【解析】(1)Cu与浓硝酸反应生成硫酸铜、NO2和H2O,反应的离子方程式为:;
(2)甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶解了NO2有关,于是向溶液B中通入NO2,溶液变成绿色,然后再持续通入一段时间N2,目的是将NO2吹出,进一步确认NO2的影响,因此通入一段时间N2后溶液又变成蓝色;
(3)操作②是对比试验,可证明NO2溶于水时没有颜色变化,排除这一因素在①中的干扰;
(4)结合资料可知,由于加入浓硫酸后,温度升高且c(H+)增大,引起平衡HNO2⇌NO+H+逆向移动,HNO2分解导致c(HNO2)下降,同时产生无色气体,c(NO)下降,逆向移动,所以溶液颜色由绿色变为蓝色;
(5)根据题干信息,所用Cu和HNO3的量中HNO3过量,根据方程式可知,A存有大量HNO3,酸性很强,而加酸后溶液变为蓝色,说明酸性较强的溶液中,NO不能大量存在,因此Cu(NO2)也不能大量存在,不是溶液A呈绿色的主要原因,故假设一不成立;
(6)根据控制变量法,操作②中加入的试剂应与实验一相同,即为 20.0mL 0.5mol•L-1Cu(NO3)2,即0.01mol Cu(NO3)2;根据资料ⅳ,稀硝酸中溶有少量NO2时呈无色,因此可采用加水稀释的方法,发生反应的化学方程式为:。
12.(2024届广东省顺德三模)某小组通过测定吸光度的方法确定配位化合物的配体数x。
已知:
a.能与邻菲罗啉(phen)形成稳定的橙红色配离子:,生成的配离子能吸收波长为510nm的光。
b.根据朗伯-比尔定律,其它条件相同时,溶液吸光度A与其物质的量浓度c成正比:,可在吸光度最高点得到配合物配比。
Ⅰ.配制溶液
(1)用()晶体配制500mL含的溶液,需要用到下列仪器中的 。(填字母)
用分析天平称取该晶体的质量是 g(分析天平精确度为0.0001g)。另准确配制的邻菲罗啉溶液备用。
Ⅱ.测定吸光度
取若干试管编号,按照下表用量混合反应溶液,并依次测定波长为510nm时溶液的吸光度:
编号
V(phen)/mL
V(缓冲溶液)/mL
V(蒸馏水)/mL
1
0.00
1.20
1.20
0.60
2
0.06
1.14
1.20
0.60
3
a
1.08
1.20
0.60
……
n
1.20
0.00
1.20
0.60
(2)表格中a的数值为 ,混合时需要加入缓冲溶液使溶液的pH保持在酸性环境,其原因是 。
(3)所测定的结果如下图所示,可求得配体数 。
Ⅲ.结果分析
该小组同学发现实验过程中实测的吸光度与文献数值有一定偏差,继续探究原因。
查阅资料 也能与phen配位,形成淡蓝色配合物
提出猜想 在配制溶液时,可能有部分溶质被空气氧化
(4)小组同学设计实验验证了猜想的正确性,其操作和现象是 。
(5)甲同学提出,为排除上述干扰,可在配制溶液时,加入少量Fe粉,但乙同学认为不可以,其原因是 。
经查阅资料,小组同学最终选用了盐酸羟胺()代替铁粉完成了实验,此反应的离子方程式为 :________________。
(6)铁盐与亚铁盐在生活中使用广泛,请任写出一种用途 。
【答案】(1)AD
(2)0.12 亚铁离子在碱性环境中会生成氢氧化亚铁沉淀
(3)3
(4)取样品,加入KSCN溶液,溶液变红色
(5)铁和铁离子生成亚铁离子,导致溶液中亚铁离子浓度增大,使得平衡正向移动,导致实验误差
(6)铁盐可以用于铜制电路板的印刷、亚铁盐可以用于补血药剂等
【分析】控制变量的实验探究中要注意变量的唯一性,通过控制变量进行对比实验研究某一因素对实验结果的影响;
【解析】(1)配制一定物质的量浓度的溶液,所需的步骤有计算、称量、溶解(冷却)、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签;则配制500mL含的溶液,需要用到下列仪器中烧杯、胶头滴管;用分析天平称取该晶体的质量是;
(2)控制变量的实验探究中要注意变量的唯一性,通过控制变量进行对比实验研究某一因素对实验结果的影响;实验中要保持溶液的总体积相同,则表格中a的数值为0.12;亚铁离子在碱性环境中会生成氢氧化亚铁沉淀,影响实验结果,故混合时需要加入缓冲溶液使溶液的pH保持在酸性环境;
(3)由图可知,,时吸光度数值最大,此时结合表格数据可知,V(phen)=0.9mL,由可知,,3;
(4)在配制溶液时,可能有部分溶质被空气氧化铁离子,铁离子和KSCN溶液变红色,故实验设计为:取样品,加入KSCN溶液,溶液变红色;
(5)铁和铁离子生成亚铁离子,导致溶液中亚铁离子浓度增大,使得平衡正向移动,导致实验误差;
反应中铁离子被还原为2个亚铁离子,结合质量守恒、电荷守恒可知,还生成4个氢离子,故反应为:;
(6)铁盐可以用于铜制电路板的印刷、亚铁盐可以用于补血药剂等。
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专题08 化学实验综合题
1.(2024·广东卷)含硫物质种类繁多,在一定条件下可相互转化。
(1)实验室中,浓硫酸与铜丝反应,所产生的尾气可用 (填化学式)溶液吸收。
(2)工业上,烟气中的可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收,生成石膏。该过程中, (填元素符号)被氧化。
(3)工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用固体配制溶液,以滴定法测定其浓度。
i.该过程中用到的仪器有 。
A. B. C. D.
ii.滴定数据及处理:溶液,消耗盐酸(滴定终点时,转化为),则 。
②实验探究:取①中的溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入硫酸钙固体,反应后,过滤,取滤液,用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。
序号
a
100.0
0
b
80.0
x
则 ,测得的平均反应速率之比 。
(4)兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立,进行实验。
①初步实验 将硫酸钙()加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。
②分析讨论 甲同学根据后不改变,认为反应(Ⅰ)已达到平衡;乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 硫酸钙固体已完全消耗;
假设2 硫酸钙固体有剩余,但被碳酸钙沉淀包裹。
③验证假设,乙同学设计如下方案,进行实验。
步骤
现象
ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离
/
ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加
,沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加
无白色沉淀生成
④实验小结 假设1成立,假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。
⑤优化方案、建立平衡 写出优化的实验方案,并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据: 。
2.(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取待测液,加入指示剂,用溶液滴定至终点,消耗溶液。
①上述滴定操作用到的仪器有 。
A. B. C. D.
②该盐酸浓度为 。
(2)热量的测定:取上述溶液和盐酸各进行反应,测得反应前后体系的温度值()分别为,则该过程放出的热量为 (c和分别取和,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
序号
反应试剂
体系温度/
反应前
反应后
i
溶液
粉
a
b
ii
粉
a
c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
② (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应的焓变。
查阅资料:配制溶液时需加入酸。加酸的目的是 。
提出猜想:粉与溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在粉和酸的反应。
验证猜想:用试纸测得溶液的不大于1;向少量溶液中加入粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方程式表示)。
实验小结:猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导:鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计:乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为 。
(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
3.(2022·广东卷)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用表示)。的应用与其电离平衡密切相关。25℃时,的。
(1)配制的溶液,需溶液的体积为_______mL。
(2)下列关于容量瓶的操作,正确的是_______。
(3)某小组研究25℃下电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释溶液或改变浓度,电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为的和溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定,记录数据。
序号
Ⅰ
40.00
/
/
0
2.86
Ⅱ
4.00
/
36.00
0
3.36
…
Ⅶ
4.00
a
b
3:4
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
1:1
4.65
①根据表中信息,补充数据:_______,_______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释溶液,电离平衡_______(填”正”或”逆”)
向移动;结合表中数据,给出判断理由:_______。
③由实验Ⅱ~VIII可知,增大浓度,电离平衡逆向移动。
实验结论假设成立。
(4)小组分析上表数据发现:随着的增加,的值逐渐接近的。
查阅资料获悉:一定条件下,按配制的溶液中,的值等于的。
对比数据发现,实验VIII中与资料数据存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定溶液的浓度再验证。
①移取溶液,加入2滴酚酞溶液,用溶液滴定至终点,消耗体积为,则该溶液的浓度为_______。在答题卡虚线框中,画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点_______。
②用上述溶液和溶液,配制等物质的量的与混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为的和溶液,如何准确测定的?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ
移取溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液
Ⅱ
_______,测得溶液的pH为4.76
实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6)根据可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途_______。
1.(2024届广东省深圳一模)实验室利用以铜为电极电解稀溶液的方法测定的值。
Ⅰ.电解液的配制:
(1)将 溶液配制为 溶液。
①量取浓时,适宜的量筒规格为 (填标号)。
A.10 mL B.25 mL C.50 mL D.100 mL
②配制溶液时,进行如下操作:
溶解→冷却→操作ⅰ→洗涤→注入一混匀→定容→操作ⅱ→装瓶贴标签
下图 、 (填标号)所示操作依次为操作ⅰ、操作ⅱ。
Ⅱ.值的测定:通过测定阳极铜片质量的变化量和通过电路的电量,结合两者之间的关系进行计算(已知:一个电子的电量为,)。
(2)在20℃、101 kPa下,电流为0.2 A,以精铜片为电极,电解溶液,10 min后关闭电源。观察和测量结果如下:
a.阳极上有少量气泡产生,且铜片质量减少;
b.阴极上有大量气泡产生;
c.电解质溶液变蓝。
①为准确测量,电解前需将已除去油污的铜片 ,并用蒸馏水洗净擦干后再称重。
②经检验,阳极上产生的气体为,电极反应为 ;该副反应的发生,可能导致的测定值比其理论值 (填“偏大”或“偏小”)。
(3)为避免阳极副反应的发生,探究实验条件的影响。
查阅资料:电解过程中,电解电压低将导致反应速率慢,电压高则易引发电极副反应。电流强度相同时,电压与电解质溶液的浓度成反比。
提出猜想:猜想ⅰ:电流强度越大,越容易引发电极副反应。
猜想ⅱ:硫酸浓度越低,越容易引发电极副反应。
进行实验:其他条件相同时,进行如下表实验,利用电流传感器测定通过电路的电量,并测算3 min内阳极铜片质量的减少量。
实验编号
理论电流
实测电量
溶液的体积
蒸馏水的体积
阳极铜片减少的质量
1
0.1
18.33
0
0.0060
2
0.1
18.34
20
180
0.0055
3
0.2
36.70
0.0095
4
0.3
55.02
20
180
0.0130
①根据表中信息,补充数据: , 。
②由实验2、3和4可知,猜想ⅰ成立,结合表中数据,给出判断理由: 。
③根据实验1~4相关数据,由实验 (填实验编号)测算的值误差最小。
实验结论:
④根据最优实验条件的数据计算, (已知:)。
2.(2024届广东省省一模)某学习小组欲探究苯酚的化学性质。
回答下列问题:
Ⅰ.探究苯酚的酸性。
小组分别进行了下列实验:
实验编号
实验内容
实验现象
实验1
向盛有苯酚溶液的试管中逐滴加入5%NaOH溶液并振荡
无明显现象
实验2
向盛有苯酚浊液的试管中逐滴加入5%NaOH溶液并振荡
溶液变澄清
实验3
向盛有苯酚溶液的试管中加入几滴紫色石蕊溶液
无明显现象
(1)实验 (填编号)的对比现象能说明苯酚的酸性较弱。
(2)为进一步探究苯酚的酸性,学习小组采用电位滴定法进行测定。分别取20mL浓度均为的盐酸、醋酸溶液、苯酚溶液、乙醇溶液于四个50mL的烧杯中,用电导率传感器测定其电导率,用数据采集器和计算机进行分析,数据结果如图所示:
①苯酚溶液的电导率曲线为 (填图中字母)。
②推测、、的酸性强弱: (用结构简式表示)。
Ⅱ.探究苯酚与溴水的反应。
设计实验相关量如表所示,分别向蒸馏水和苯酚溶液中逐滴滴入浓溴水,同时进行磁力搅拌,观察并记录电导率的变化,电导率随时间的变化曲线如图所示:
物质
溶液浓度
溶液体积
加入浓溴水滴数
蒸馏水
0
30
10
苯酚溶液
0.1
(3)根据实验信息推测, , 。
(4)苯酚溶液与浓溴水反应的电导率曲线为 (填图中字母);根据曲线信息推断该反应为 (填“取代”或“加成”)反应;结合化学反应方程式和必要的文字说明推断理由: 。
(5)实验采用的苯酚溶液为稀溶液,溴水为浓溶液,若两者的浓度关系相反,则产生的后果是 。
(6)写出苯酚在生产生活中的一种用途: 。
3.(2024届广东省广州一模)完成下列问题。
(1)室温下,甲同学取相同体积的和溶液混合,探究浓度对反应速率的影响,实验记录如下:
实验编号
1
2
3
4
5
从混合到出现棕黄色时间
13
①该反应的化学方程式为 。
②通过分析比较上表数据,得到的结论是 。
(2)乙同学用替代进行上述实验,未观察到溶液变为棕黄色,推测原因是酸性对氧化性有影响,乙同学提出猜测并进行如下探究。
提出猜想:其他条件相同时,酸性越强,氧化剂的氧化性越强。
查阅资料:原电池中负极反应一定时,正极氧化剂的氧化性越强,则两极之间电压越高。
设计实验、验证猜想:利用如图装置进行下表实验1~4,记录数据。
序号
溶液
电压表读数
1
溶液、3滴稀
2
溶液、3滴浓
3
溶液、3滴稀
4
溶液、3滴浓
①实验1和2中正极的电极反应式为 。
②由实验1和2可知,酸性越强,的氧化性越强,作出该判断的依据是 。
③测得,说明酸性对的氧化性几乎无影响,解释原因: 。
实验结论:若氧化剂被还原时有参加反应,酸性越强,氧化剂的氧化性越强;若氧化剂被还原时没有参加反应,酸性对氧化剂的氧化性几乎没有影响。
迁移拓展:综合上述探究结果,丙同学进一步提出猜想,其他条件相同时,氧化剂浓度越大,其氧化性越强。
(3)结合乙同学的实验2,丙同学补充进行实验5,验证猜想成立,完成下表中的内容:
序号
溶液a
电压表读数
5
猜想成立的依据是: 。
4.(2024届广东省汕头一模)Ⅰ.又称臭碱、硫化碱,实验室拟用以下方案研究的性质。
(1)用离子方程式说明溶液呈碱性的原因 。
(2)向的酸性溶液(pH=0)中滴加10滴同浓度的溶液,观察到溶液紫色变浅(pH>1),生成棕褐色沉淀(),说明具有还原性。有同学预测该反应中转化为,该预测 (填“正确”或“不正确”),原因是 。
Ⅱ.探究向溶液中滴加溶液的反应本质。
反应原理预测:发生氧化还原反应或发生完全双水解反应
已知:单质硫在酒精中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大
(3)根据试管a中的“局部产生红褐色沉淀”现象,推测与局部发生强烈双水解反应,生成和 (填化学式)。
(4)推测c中的沉淀为,根据b到c的实验现象,推测红褐色消失发生的离子方程式为 。
(5)取c中黑色固体,洗净后分别置于两支试管i、ii中进行如下实验:
序号
实验步骤
现象
i
加入过量稀盐酸,充分振荡
黑色沉淀完全溶解,溶液出现淡黄色浑浊,放出少量臭鸡蛋味道气体
ii
向试管中加入________,振荡、静置,取上层清液少许加入蒸馏水中
未见淡黄色浑浊出现
试管i中涉及的化学反应方程式为 ,试管ii中加入的试剂为 ,结合试管i、ii现象,推测黑色固体中 (填“含有”或“不含有”)FeS,原因是 。
5.(2024届广东省深圳二模)用途广泛。某实验小组同学围绕开展如下实验活动。
.配制溶液
(1)配制的溶液,需要称量固体的质量为 。
(2)上述配制溶液的过程中,用到的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、胶头滴管外,还有 (填标号)。
.实验探究
探究温度对溶液的影响,进行如下实验(不考虑水的挥发)。
实验序号
操作
测试温度
1
采用水浴加热,将溶液从持续升温至,每隔测量并记录溶液
(3)溶液显碱性的原因是 (用离子方程式表示)。
(4)实验1中测得,可知当时,溶液的随温度升高而减小,这主要是改变与水解平衡移动共同作用的结果,其中 发挥主导作用。实验1中测得,且当时,实验过程中观察到有气泡产生。
(5)针对(4)中实验现象,小组同学继续开展探究。
查阅资料:溶液中存在平衡:。
提出猜想:对于溶液,当时,该反应进行程度很小;当时,该反应进行程度明显增大。
实验验证:该小组同学设计如下方案进行实验,进一步验证猜想。补充表格内容。
实验序号
操作
测试温度
2
采用水浴加热,① ,然后冷却至,并记录溶液
3
采用水浴加热,将溶液从升温至,然后冷却至,并记录溶液
实验结论:②根据实验1~3的结果,小组同学认为猜想成立,其判断依据是 。
拓展总结:③溶液中存在的自偶电离平衡:时,自偶电离的平衡常数为 [保留两位有效数字;已知:时,]。当温度升高时,更易分解,从体系逸出,促进了在溶液中的分解。
(6)写出在生产或生活中的一种应用 。
6.(2024届广东省汕头二模)某科学小组进行浓硫酸性质的相关实验如下:
(1)Cu与浓硫酸加热条件下反应装置如图:
①Cu与浓硫酸反应的化学方程式为 ;
②U型管中品红试纸的作用为 ,蓝色石蕊试纸出现的现象为 。
(2)实验(1)反应完成后,试管中看到大量白色固体生成,初步推测是因为浓硫酸吸水产生水合硫酸,导致分散系中水的量减少,生成的较难溶解在水中,以白色固体析出。设计实验进一步探究浓硫酸吸水性实验如下:
①室温下,利用如图所示数字化装置进行浓硫酸吸水性的探究实验,测定数据如下表。
质量分数
体积
实验开始时湿度
实验结束时湿度
98%
50mL
a
6.8%
90%
50mL
a
8.9%
85%
50mL
a
10.1%
80%
50mL
a
c
实验结束时湿度:10.1% c(填“>”、“<”或“=”)
②浓硫酸的吸水性源于其能与水形成一系列较为稳定的化合物,反应方程式如下:
结合①中实验数据和(标准平衡常数)可以判断,硫酸浓度越小吸水倾向 (填“越强”、“越弱”或“无法判断”)。水合的同时硫酸分子间会因共价键极化断裂而发生类似水的自耦电离(),则其电离方程式为 。
(3)硫酸表面饱和蒸汽压中水的分压p(水)可以间接表示水经蒸汽流入硫酸的倾向,如下表所示:
质量分数/%
50
55
60
70
75
80
90
95
p(水)/kPa
1.12
1.04
0.51
0.144
0.055
0.016
①可以写为,请解释呈蓝色的原因是: 。
②根据数据分析,硫酸表面p(水)越小,硫酸的吸水效果 (填“越强”、“越弱”或“无法判断”)。经典观点认为:失水过程为,已知分步失水时水分压p(水)如下
推测若使将加入浓硫酸中,变为白色固体,硫酸质量分数至少大于 。
7.(2024届广东省广州二模)水的净化方法有蒸馏法、离子交换法和电渗析法等。
(1)实验室模拟蒸馏法淡化海水,需要用到的仪器有 。
(2)实验室可用离子交换法除去水中的杂质离子。如图所示,将某天然水(主要含、、、、、)依次通过阳离子交换树脂HA和阴离子交换树脂BOH,发生的反应可表示为:
①取ⅰ处流出液,其中主要含有的离子有 。
②工作一段时间后,离子交换树脂失去交换能力。证明阴离子交换树脂已失去交换能力的操作及现象是:取ⅰ处流出液,加入 (填试剂),观察到 (填实验现象)。
(3)某小组使用离子交换法测定的溶度积常数,实验方案如下:
步骤
实验操作
Ⅰ
往固体加入蒸馏水,过滤,得到饱和溶液。
Ⅱ
将25.00mL 饱和溶液分批通过阳离子交换树脂HA,得到流出液。
Ⅲ
用蒸馏水洗涤阳离子交换树脂至流出液呈中性。
Ⅳ
合并步骤Ⅱ和Ⅲ中的流出液,……,计算得到H的物质的量为a mol。
①步骤Ⅱ发生反应的离子方程式为 。
②将步骤Ⅳ的实验方案补充完整: 。
③的 (写出含a的计算式)。
④若省略步骤Ⅲ,測得的 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
8.(2024届广东省省二模)在生产和生活中用途广泛。
Ⅰ.溶液的配制及浓度的标定
(1)溶液的配制
①配制100mL一定浓度的溶液需用到的仪器有 (填字母)。
②配制溶液时,需要将固体溶解在浓盐酸中,原因为 。
(2)溶液浓度的标定
量取10.00mL 溶液于碘量瓶中,加入过量KI溶液,充分反应后加入少量淀粉溶液、再用 标准溶液滴定至蓝色恰好消失,重复操作三次,平均消耗标准溶液的体积为20.00mL,已知:,则该溶液的浓度为 。
Ⅱ.与反应的探究
(3)预测现象1:向溶液中加入溶液,溶液由黄色变为浅绿色。作出该预测的原因为 (用离子方程式表示)。
预测现象2:向溶液中加入溶液,生成红褐色沉淀。
(4)实验验证:小组同学设计以下实验探究溶液中浓度相同时的加入量对反应的影响,其中溶液为Ⅰ中所配溶液,溶液浓度为。静置6小时观察现象,测定反应后溶液的pH,并记录数据:
序号
ⅰ
ⅱ
ⅲ
ⅳ
ⅴ
ⅵ
ⅶ
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
0
1.0
2.0
5.0
a
20.0
26.0
38.0
37.0
36.0
33.0
23.0
18.0
12.0
现象
溶液接近无色透明
出现褐色沉淀
pH
1.7
1.7
1.7
1.8
2.8
5.4
6.2
①请补充表格中的数据:a= 。
②实验ⅱ~ⅳ中,反应后溶液的pH基本不变,其原因可能是 。
③实验ⅵ和ⅶ的实验现象说明溶液中的水解与的水解相互促进(即发生了双水解反应),请写出反应的化学方程式: 。
④甲同学认为实验ⅵ和ⅶ中,与除发生双水解反应外,还发生了氧化还原反应。请设计实验证明猜想:分别取实验ⅵ和ⅶ中上层清液于两支试管中, (填实验操作与现象),则说明猜想成立。
(5)请举出一种水解反应在生产或生活中的应用: 。
9.(2024届广东省大湾区二模)滴定法是用于测定溶液中微粒浓度的重要方法。某实验小组利用滴定法测定碘酒中碘的含量。
配制稀碘液:移取10.00mL碘酒,准确配制100mL稀碘液。需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、(从下列图中选择,填选项) 。
A. B. C. D.
(1)测定碘含量:每次取25.00mL稀碘液于锥形瓶中,滴加几滴淀粉溶液,加入适量稀后,用浓度为0.1000 标准溶液滴定,实验数据如下表所示。
序号
溶液的用量/mL
稀碘液的用量/mL
1
21.32
25.00
2
20.02
25.00
3
19.98
25.00
已知:
①第1次实验溶液的用量明显多于后两次,原因可能是
A.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后,未润洗
B.滴入半滴标准溶液,溶液变色,即判定达滴定终点
C.滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡产生
D.滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面
②该碘酒中碘的含量为 。(已知)
(2)借鉴(2)的方法,用图所示的流程测定海带中的碘含量。
①加入发生的离子反应方程式是 。
②预测达到滴定终点的实验现象为 ,在实验时却发现溶液变色片刻后,恢复滴定前的颜色。继续滴加,溶液变色片刻后再一次恢复原色。
(3)探究异常现象产生的原因。
该学习小组通过设计对照实验,发现空气中的氧气并不能较快地氧化待测液中的。
提出猜想:过量的 将生成的重新氧化成碘单质。
验证猜想:将2mL待测液、2滴0.1 溶液、2滴淀粉溶液和 混合,用溶液滴定,若待测液变为无色后又反复变色,则证明猜想不成立。
提出疑问:什么物质反复氧化碘离子。
寻找证据:按图中的流程,用量改为少量,氧化后的待测液静置半小时,利用氧化还原电势传感器测定滴定过程中电势的变化,待溶液变色后停止滴定,溶液恢复原色后继续滴加至溶液变色,循环往复,得到图所示的曲线。
已知:
ⅰ氧化性物质的电势值高于还原性物质:
ⅱ一定条件下,氧化性物质的浓度越高,电势越高,还原性物质浓度越高,电势越低。
a-b段电势升高的原因是 (填化学式)被氧化。由a-b段电势变化的斜率小于b-c段可推测溶液反复变色的原因是 。
优化流程:将用氧化后的待测液 ,再进行滴定,到达滴定终点时待测液变色后不会恢复原色。
10.(2024届广东省佛山二模)某合作学习小组将铜片放进氯化铁溶液中,观察到溶液呈无色,产生红褐色固体,铜片表面有白色物质。
Ⅰ.探究红褐色固体成分
(1)过滤得到红褐色固体,所需的仪器有 (填标号)。
(2)①取少量红褐色固体加盐酸溶解,滴加 溶液,溶液变血红色,证明是氢氧化铁。
②产生氢氧化铁的原因可能是 (用化学方程式表示)。
Ⅱ.查阅资料:CuCl是白色难溶物
(3)探究产生白色物质的原因。设计实验方案如下:
实验
铜粉/g
/g
蒸馏水/mL
实验现象
1
0.1
1.8
2
棕黄色溶液变为墨绿色
2
0.5
1.8
2
棕黄色溶液变为白色浊液
①由以上实验可知,产生白色物质的条件是 。
②实验2生成白色物质的化学方程式为: 。
③请你从氧化还原反应规律角度分析实验1中未产生白色物质的原因 。
(4)以石墨为电极电解溶液,发现在石墨上析出的铜在切断电源后消失。从电化学角度进行分析,铜消失的原因为 。
(5)基于上述分析,用溶液腐蚀覆铜板效果不理想。查阅资料:工业上常用、KCl、盐酸混合物腐蚀覆铜板,原理为:。
①基态的价电子轨道表示式为 。
②KCl的作用是 。
(6)氧化还原反应的应用十分广泛。写出一种氧化剂在生活中的应用 。
11.(2024届广东省广州三模)某小组研究与浓硝酸反应时发现如下现象:
装置与试剂
现象
片完全溶解,反应放热,产生红棕色气体,得到绿色溶液A
该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B,反应后溶液体积几乎不变。
(1)与浓硝酸反应的离子方程式为 。
(2)甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶解了有关,于是向溶液B中通入,然后再持续通入一段时间,观察到现象: ,证实猜测合理。
甲同学为深入研究溶液呈绿色的原因,查得如下资料并提出了新的假设:
资料ⅰ:溶于水部分发生歧化反应:
资料ⅱ:能与络合
资料ⅲ:是弱酸,加热或遇强酸发生分解
假设一:中形成了使溶液呈绿色。
为了验证假设一的合理性,甲同学进行了如下实验:
【实验一】
操作
现象
①向蓝色溶液中通入少量气体
溶液呈绿色
②向水中通入与①中等量的气体
溶液呈无色
(3)操作②的目的是 。
(4)乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸,使溶液中达约,观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色),溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因: 。
(5)综合甲乙两位同学的实验,假设一不成立。请说明理由: 。
乙同学查得如下资料并提出来另一种假设:
资料ⅳ:浓硝酸中溶有时呈黄色:水或稀硝酸中通入少量时呈无色
假设二:中浓硝酸溶解了所得黄色溶液与的蓝色复合形成的绿色。
为验证假设二的合理性,乙同学进行了如下实验:
【实验二】
操作
现象
①配制与溶液等的溶液,取,通入气体
溶液呈黄色
②加入_____
溶液变为绿色
③_____
溶液立即变回蓝色
(6)操作②中加入的试剂为 ,操作③进一步证明了假设二的合理性,写出该操作: 。溶液变回蓝色可能的原因是 (用化学方程式表示)。
12.(2024届广东省顺德三模)某小组通过测定吸光度的方法确定配位化合物的配体数x。
已知:
a.能与邻菲罗啉(phen)形成稳定的橙红色配离子:,生成的配离子能吸收波长为510nm的光。
b.根据朗伯-比尔定律,其它条件相同时,溶液吸光度A与其物质的量浓度c成正比:,可在吸光度最高点得到配合物配比。
Ⅰ.配制溶液
(1)用()晶体配制500mL含的溶液,需要用到下列仪器中的 。(填字母)
用分析天平称取该晶体的质量是 g(分析天平精确度为0.0001g)。另准确配制的邻菲罗啉溶液备用。
Ⅱ.测定吸光度
取若干试管编号,按照下表用量混合反应溶液,并依次测定波长为510nm时溶液的吸光度:
编号
V(phen)/mL
V(缓冲溶液)/mL
V(蒸馏水)/mL
1
0.00
1.20
1.20
0.60
2
0.06
1.14
1.20
0.60
3
a
1.08
1.20
0.60
……
n
1.20
0.00
1.20
0.60
(2)表格中a的数值为 ,混合时需要加入缓冲溶液使溶液的pH保持在酸性环境,其原因是 。
(3)所测定的结果如下图所示,可求得配体数 。
Ⅲ.结果分析
该小组同学发现实验过程中实测的吸光度与文献数值有一定偏差,继续探究原因。
查阅资料 也能与phen配位,形成淡蓝色配合物
提出猜想 在配制溶液时,可能有部分溶质被空气氧化
(4)小组同学设计实验验证了猜想的正确性,其操作和现象是 。
(5)甲同学提出,为排除上述干扰,可在配制溶液时,加入少量Fe粉,但乙同学认为不可以,其原因是 。
经查阅资料,小组同学最终选用了盐酸羟胺()代替铁粉完成了实验,此反应的离子方程式为 :________________。
(6)铁盐与亚铁盐在生活中使用广泛,请任写出一种用途 。
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