微专题速练74 探究性实验综合题-【高考领航】2025年高考化学一轮复习微专题速练

微专题速练74　探究性实验综合题 1．实验小组探究Cu和Fe(NO3)3溶液的反应原理。 (1)配制溶液：用Fe(NO3)3·9H2O标准试剂配制100 mL 0.500 mol·L－1Fe(NO3)3溶液，下列仪器中无需使用的有__________________________(填名称)。 (2)Fe(NO3)3溶液成分探究：甲同学认为溶质离子主要成分为Fe3＋和NO，乙同学认为还有H＋，于是用________(填仪器名称)测得0.500 mol·L－1Fe(NO3)3溶液pH为1.10。 (3)提出假设 假设ⅰ：________，发生：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 假设ⅱ：NO将Cu氧化，发生：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (4)实验探究 实验Ⅰ：向0.500 mol·L－1Fe(NO3)3溶液中加入过量铜粉并充分振荡，溶液变成深棕色，无气泡产生。实验小组通过实验证明了反应中有Fe2＋生成，实验方案为_______________________________________________。 实验Ⅱ：向pH＝1.10的________溶液中加入过量铜粉并充分振荡，无明显现象。综合“实验Ⅰ”和“实验Ⅱ”可知，假设________成立。 (5)查阅资料知，铜粉与Fe(NO3)3溶液可能涉及的反应有： 反应①：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；K＝1062.8；速率很慢。 反应②：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋； K＝1014.7；速率较快。 反应③：4Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋[Fe(NO)]2＋(深棕色)＋2H2O； K＝1012.8；速率很快。 反应④：[Fe(NO)]2＋(深棕色)＝Fe2＋＋NO (ⅰ)对反应①来说，Fe2＋起到的作用为_______________________； 为验证这一作用，设计实验方案为__________________________________。 (ⅱ)“实验Ⅰ”反应中无论Cu过量多少，始终都能检测到Fe3＋的存在，原因是_________________________________。 2．某小组实验探究不同条件下KMnO4溶液与Na2SO3溶液的反应。 已知： ⅰ.MnO在一定条件下可被还原为：MnO(绿色)、Mn2＋(无色)、MnO2(棕黑色)。 ⅱ.MnO在中性、酸性溶液中不稳定，易发生歧化反应，产生棕黑色沉淀，溶液变为紫色。 实验 序号 物质a 实验现象 4滴物质a 6滴(约0.3 mL)0.1 mol·L－1 Na2SO3溶液 2 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液 Ⅰ 3 mol·L－1H2SO4溶液 紫色溶液变浅至几乎无色 Ⅱ H2O 紫色褪去，产生棕黑色沉淀 Ⅲ 6 mol·L－1NaOH溶液 溶液变绿，过一段时间后绿色消失，产生棕黑色沉淀 (1)实验Ⅰ～Ⅲ的操作过程中，加入Na2SO3溶液和物质a时，应先加____________。 (2)实验Ⅰ中，MnO的还原产物为________。 (3)实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为_______________________________。 (4)已知：可从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化。用电极反应式表示实验Ⅲ中溶液变绿时发生的氧化反应_________________________。 (5)解释实验Ⅲ中“过一段时间后绿色消失，产生棕黑色沉淀”的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)若想观察KMnO4溶液与Na2SO3溶液反应后溶液为持续稳定的绿色，设计实验方案____________________________________________。 (7)改用0.1 mol·L－1KMnO4溶液重复实验Ⅰ，发现紫色溶液变浅并产生棕黑色沉淀，写出产生棕黑色沉淀的离子方程式_____________________。 3．某小组探究Ag＋、Fe3＋能否将I－氧化，甲同学设计了如下实验： 实验现象 A中溶液呈棕黄色，滴加淀粉溶液，溶液变蓝 B中产生黄色沉淀，滴加淀粉溶液，未变蓝 (1)A中反应的离子方程式为_________________________________，说明氧化性：Fe3＋>I2。 (2)乙同学认为：B中溶液滴加淀粉溶液，未变蓝，原因是Ag＋＋I－===AgI↓，于是设计了如下实验： ①盐桥中电解质可以使用________(填“KCl”或“KNO3”)。 ②K闭合时，指针向右偏转，“石墨2”作______极，电极反应为________________________________________________________________________。 ③当指针归零后，向右侧烧杯中滴加1 mol/L AgNO3溶液或向左侧烧杯中滴加1 mol/L KI溶液，指针均向右偏转，说明Ag＋(或I－)浓度越大，溶液的氧化性(或还原性)越________(填“强”或“弱”)。 ④乙同学查阅资料，已知Ksp(AgI)＝1×10－16，当等体积等浓度KI和AgNO3溶液混合时，溶液中c(Ag＋)＝c(I－)＝________mol/L，溶液中c(Ag＋)和c(I－)很小，Ag＋氧化性和I－的还原性很弱，二者直接接触，不发生氧化还原反应。 (3)丙同学测得0.1 mol/L AgNO3溶液的pH＝6，认为可能是硝酸氧化了I－，请设计实验方案验证丙同学的猜想：_______________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 4．FeCO3可用于制备补血剂。某研究小组制备FeCO3，并对FeCO3的性质和应用进行探究。 已知：①FeCO3是白色固体，难溶于水；②Fe2＋＋6SCN－Fe(SCN)(无色)。 Ⅰ.FeCO3的制取(夹持装置略) 装置C中，向Na2CO3溶液(pH＝11.9)通入一段时间CO2至其pH为7，滴加一定量FeSO4溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到FeCO3固体。 (1)试剂a是___________________________________。 (2)向Na2CO3溶液通入CO2的目的是________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________。 (3)C装置中制取FeCO3的离子方程式为_______________________________ ________________________________________________________________________________________________________________。 (4)有同学认为C中出现白色沉淀之后应继续通CO2，你认为是否合理？说明理由_________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 Ⅱ.FeCO3的性质探究 (5)对比实验ⅱ和ⅲ，得出的实验结论是__________________________(写2个)。 (6)依据实验ⅱ的现象，写出加入10%H2O2溶液的离子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 Ⅲ.FeCO3的应用 (7)FeCO3溶于乳酸[CH3CH(OH)COOH]能制得可溶性乳酸亚铁补血剂。该实验小组用KMnO4测定补血剂中亚铁含量进而计算乳酸亚铁的质量分数，发现乳酸亚铁的质量分数总是大于100%，其原因是___________________________ ________________________________________________________________________________________________________________(不考虑操作不当引起的误差)。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题速练74　探究性实验综合题 1．解析：本题为实验原理的探究，探究Cu和Fe(NO3)3溶液的反应原理，根据探究流程进行研究，首先研究Fe(NO3)3溶液成分，提出假设，可能Fe3＋氧化了Cu或NO将Cu氧化，设计实验方案，实施实验，根据实验现象得出结论。 (1)题中用固体配置100 mL溶液用到的仪器有托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管，所以用不到的仪器是分液漏斗、球形冷凝管；(2)使用pH计测量测溶液pH为1.10；(3)Fe3＋、酸性条件下的NO均有强氧化性，所以对Cu和Fe(NO3)3反应原理提出假设，可能Fe3＋氧化了Cu或NO将Cu氧化；(4)检验反应中产生Fe2＋，向上层清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，则证明含Fe2＋，实验Ⅰ探究Fe3＋能否氧化Cu，实验Ⅱ探究酸性条件下HNO3能否氧化Cu，根据实验现象可知Fe3＋氧化了Cu，NO没有氧化Cu，所以假设ⅰ成立；(5)(ⅰ)由反应历程可知，Fe2＋先参与反应，然后又反应生成Fe2＋，Fe2＋起催化作用，能加快反应速率，向实验Ⅱ中溶液中加入Fe2＋，振荡，溶液变为蓝色，可以证明Fe2＋的催化作用；(ⅱ)由于Fe(NO3)3水解而使溶液呈酸性，向Fe(NO)3溶液中加入Cu会发生反应①和③，结合题目信息可知“实验Ⅰ”向0.500 mol·L－1Fe(NO3)3中加铜，无论Cu过量多少，始终都能检测到Fe3＋是因为反应③速率大于反应①。 答案：(1)分液漏斗、球形冷凝管　(2)pH计(或酸度计) (3)Fe3＋氧化了Cu (4) 向上层清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀　HNO3　ⅰ　　 (5)(ⅰ)催化　向“实验Ⅱ”体系中加入适量FeSO4固体，振荡，溶液变为蓝色　(ⅱ)反应③速率大于反应① 2．解析：(1)因为探究不同条件下高锰酸钾溶液与亚硫酸钠反应，因此先让高锰酸钾溶液处于不同环境，然后再滴加亚硫酸钠，根据表中数据，应先加物质a；(2)根据实验Ⅰ现象紫色溶液变浅至几乎无色，根据题中含Mn元素微粒的颜色，判断出实验Ⅰ中MnO的还原产物为Mn2＋；(3)根据实验Ⅱ实验现象：紫色褪去，产生棕黑色沉淀，即高锰酸钾被还原成MnO2，根据化合价升降法和电荷守恒，实验Ⅱ反应离子方程式为2MnO＋3SO＋H2O===2MnO2↓＋3SO＋2OH－；(4)实验Ⅲ溶液变绿，说明生成MnO，Mn的化合价降低，发生还原反应，发生氧化反应的应是硫元素，化合价升高，即电极反应式为SO－2e－＋2OH－===SO＋H2O；(5)变绿说明生成MnO，棕黑色沉淀为MnO2，Mn元素化合价继续降低，说明生成的MnO继续氧化未反应完的SO，使绿色消失产生棕黑色沉淀，其离子方程式为MnO＋SO＋H2O===MnO2↓＋SO＋2OH－；(6)根据实验Ⅲ，要想观察到持续的绿色，说明KMnO4与Na2SO3恰好完全反应生成MnO，KMnO4与Na2SO3物质的量之比为2∶1，设计方案为向2 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液滴加4滴6 mol·L－1 NaOH溶液，再滴加2滴(约0.1 mL)0.1 mol·L－1 Na2SO3溶液；(7)改用0.1 mol·L－1 KMnO4溶液重复实验Ⅰ，高锰酸钾溶液浓度增大，高锰酸钾溶液过量，有棕黑色沉淀产生，说明过量的高锰酸钾溶液与Mn2＋发生反应生成MnO2，其离子方程式为2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。 答案：(1)物质a　(2)Mn2＋　 (3)2MnO＋3SO＋H2O===2MnO2↓＋3SO＋2OH－ (4)SO－2e－＋2OH－===SO＋H2O (5)生成的MnO继续氧化未反应完的SO导致绿色消失，产生棕黑色沉淀，MnO＋SO＋H2O===MnO2↓＋SO＋2OH－ (6)向2 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液滴加4滴6 mol·L－1NaOH溶液，再滴加2滴(约0.1 mL)0.1 mol·L－1Na2SO3溶液　(7)2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 3．解析：(1)实验A中的现象为溶液呈棕黄色，滴加淀粉溶液，溶液变蓝，说明产生了I2，因此A中反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2；(2)盐桥中电解质可以使用KNO3，若用KCl则其中氯离子会与银离子产生沉淀；当K闭合时，指针向右偏转，说明形成了原电池，向右偏转则说明石墨2作正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag；当指针归零后，向右侧烧杯中再次加入任意一种反应物，再次发生反应可知Ag＋(或I－)浓度越大，溶液的氧化性(或还原性)越强；根据Ksp(AgI)＝1×10－16，当等体积等浓度KI和AgNO3溶液混合时，溶液中c(Ag＋)＝c(I－)＝＝＝1×10－8mol/L；(3)丙同学认为可能是硝酸氧化了I－，那么要先有HNO3生成，故实验步骤为：向0.1 mol/L KNO3溶液中滴加2～3滴淀粉溶液，再滴加少量浓硫酸(或硝酸)，调节溶液pH＝6，若溶液变蓝，则说明硝酸氧化了I－生成I2，若溶液不变蓝，则说明硝酸没有氧化I－。 答案：(1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2　(2) ①KNO3　②正　Ag＋＋e－===Ag　③强　　④ 1×10－8 (3)向0.1 mol/L KNO3溶液中滴加2～3滴淀粉溶液，再滴加少量浓硫酸(或硝酸)，调节溶液pH＝6，若溶液变蓝，则说明硝酸氧化了I－生成I2，若溶液不变蓝，则说明硝酸没有氧化I－ 4．解析：(1)在装置A中，是为了制取二氧化碳，其化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，制取的二氧化碳常混有氯化氢气体，可通过饱和的NaHCO3溶液除去其中的氯化氢气体；(2)碳酸钠溶液碱性强，溶液中c(OH－)大，就会出现生成氢氧化亚铁与制备FeCO3成为竞争反应，而导致制备的FeCO3纯度低，NaHCO3溶液碱性弱，制得FeCO3纯度高；(3)实验中产生FeCO3的离子方程式为2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；(4)出现白色沉淀之后继续通CO2，可防止空气中氧气氧化FeCO3，提高产物的纯度；(5)对比实验ⅱ和ⅲ，可知Fe2＋与SCN－配合生成可溶于水的Fe(SCN)，会促进FeCO3固体的溶解；(6)依据实验ⅱ的现象，可知在含有Fe2＋的溶液中滴加10% H2O2溶液后，红褐色沉淀说明有Fe(OH)3和红色溶液说明有Fe(SCN)3生成，发生反应的离子方程式为6Fe(SCN)＋3H2O2===2Fe(OH)3↓＋4Fe(SCN)3＋24SCN－；(7)乳酸根中羟基也能被高锰酸钾溶液氧化导致消耗高锰酸钾的增大，而计算中按亚铁离子被氧化，故计算所得乳酸亚铁的质量偏大，产品中乳酸亚铁的质量分数会大于100%。 答案：(1)饱和NaHCO3溶液 (2)降低溶液中OH－浓度，防止生成Fe(OH)2 (3)2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O (4)合理，排除氧气影响 (5)Fe2＋与SCN－的配合会促进FeCO3的溶解；FeCO3固体在KSCN溶液中溶解度比KCl溶液中大 (6)6Fe(SCN)＋3H2O2===2Fe(OH)3↓＋4Fe(SCN)3＋24SCN－ (7)乳酸根中的羟基被KMnO4氧化，也消耗了KMnO4 学科网（北京）股份有限公司 $$