专项突破9 制备及探究类实验实验探究题-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册(鲁科版2019)

心专项突破9 制备及探究类实验一 实验探究题 1,(2024·北京高一期中)某兴趣小组获得两2.氯气是重要的化工原料，大量用于制造盐 包制作“跳跳糖”的添加剂，一包是柠檬酸 酸、有机溶剂和药品等。某小组同学利用下 晶体，另一包是标注为钠盐的白色粉末。将 列装置在实验室制备氯气，并进行相关物质 少量柠檬酸和这种白色粉末溶于水，混合后 性质的探究。回答下列问题： 产生了能使澄清石灰水变浑浊的气体。于 〉浓盐酸 是对白色粉末的化学成分进行了以下探究： Mn(, 【提出猜想】猜想1：碳酸钠：猜想2：碳酸氢 兹有N(O川溶液 的棉花 钠：猜想3：碳酸钠和碳酸氢钠。 试利a 【查阅资料】碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液均 D 呈碱性。 I.连接装置A→B→C,制备并收集CL, 【实验探究】(1)小明、小磊分别对有关猜想 (1)装置A中发生反应的离子方程式为 设计实验方案并进行实验： 学生 小明 小磊 (2)装置B中饱和食盐水的作用是 用如图所示的装置进行 实验： (3)利用装置C收集CL2时，气体应该从 将白色粉末溶 白色粉末 (填“m”或“n”)口进 实验 于水后用pH 试管A Ⅱ.连接装置A→B→D,制备氯水。 操作 试纸测定其酸 (4)装置D中试剂a为H,0,通入Cl,即可 碱度 试管D 澄清 制得氯水，则C,与水反应的化学方程式 石灰 水 为 PH (5)将装置D制备的氯水转移至三颈烧瓶 实验 试管A中有水珠产生，试 (填“>”“<” 内，将pH传感器、氯离子传感器、氧气传感 现象 管B中液体变浑浊 或“=”)7 器分别插入三颈烧瓶中（图1），用强光照射 猜想2成立，试管A中反 氣水，进行实验并采集数据，获得相关变化 实验 溶液呈碱性 应的化学方程式为 曲线（图2）。 结论 猜想1成立 数斌采集 氧气传感器 【交流反思】(2)大家一致认为小明和小磊 敬据采果 数据采桌 的结论不准确。 pH传感器 氯离子传感器 I,小明实验结论不准确的原因是 氧水 图1 24 Ⅱ.小磊的实验方案不能排除白色粉末中是 否含有 20 (3)比较Na,CO3和NaHCO,的稳定性： 18 Na,C03的稳定性 (填“强”或 0 50 100 150 时河A “弱”)于NaHCO,的稳定性。 图2 14黑白题化学|必修第一册·LK 解释图2中曲线变化的原因 (1)“步骤Ⅱ”B中左侧溶液褪色且有气泡 依此可判定实验 产生，右侧溶液变为红色。 过程中溶液pH的变化趋势是 (填 ①将部分液体转移至B中的具体操作为 “增大”“减小”或“不变”)。 Ⅲ.连接装置A→B→D,探究氯气的性质。 ②右侧溶液变红色的原因是 (6)将装置D中试剂a更换为紫色石蕊溶 (用离子方程式解释)。 液，通入过量的Cl,实验现象为 ③左侧KMnO,参与反应的离子方程式为 (7)将装置D中试剂a更换为FeBr2、Fel (2)若向“步骤Ⅱ”A的剩余溶液中加入 的混合溶液，通入一定量的氯气，溶液中各 Mn02时，有大量气泡产生。 种离子的物质的量的变化如图3所示。已 ①MnO,在该反应中的作用为 知还原性厂>Fe2+>Br,线段BC表示 ②“步骤Ⅲ”的现象为 (填离子符号)物质的量的变化， 由此推测Na,O2与H20反应的第一步为 原混合溶液中n(IT):n(Fe2+): (写出化学方程式)。 n(Br)= (3)过氧化钠可与铝粉在水中发生反应： 4(高子)ml 3Na202+2Al+6H20=2Na[A1(OH)4]+ D 4NaOH,该反应可以体现Na,O2具有 (填“氧化性”“还原性”或“既有氧 0123456nlJ1ml 化性，也有还原性”)。 图3 3.Na02化学性质活泼，能与许多物质反应。 4.(2023·山东青岛高一期末)一体化实验装 置能够快速制备物质并检验其性质，具有现 某实验小组利用下列装置（夹持装置已省 象明显、无污染、操作方便等优点。二氧化 略)探究Na,O2与H,0的反应机理，实验步 硫和硫化氢的制备及性质检验一体化实验 骤如下： 装置如图所示（夹持装置略去）。 I打开K、K,通过注射器注入适量蒸榴 注射器1 [开注射器2 水，使固体全部溶解（未见气泡产生）： 稀硫酸 浓魂酸 耳注射器3 Ⅱ.将部分液体转移至B中： 湿河蓝色 石葛试纸 一BL,落液 Ⅲ.向A剩余的溶液中滴加几滴酚酞溶液。 甲试 乙诚管 蒸锦水阶酞 饱和氨氧 化钠溶液感 FeS Na,SO A端国 国乃端 品红溶液高铱酸钾溶液 实验步骤： 双连打气球 ①检查装置气密性。 冰盐水 酸性KMnO,盐酸、KSC\溶液 溶液 FcS0客液 ②打开K2,关闭K,注射器2将浓硫酸缓慢 请回答下列问题： 注入乙试管，观察湿润蓝色石蕊试纸颜色 进阶突破·专项练⑤ 变化。 质，按下列装置进行实验。 ③关闭K2,打开K,观察到Y形管A、B两 端溶液均褪色。 ④注射器3将BaCl,溶液缓慢注入Y形管 B端，有白色沉淀生成。 ⑤ ⑥用酒精灯微热Y形管A端，观察溶液的 颜色变化。 回答下列问题： (1)步骤②乙试管中发生反应的化学方程 图2 式为 (2)若氨气的发生装置选择A,则其化学反 (2)能说明二氧化硫是酸性氧化物的实验 应方程式为 现象为 (3)若要用C装置来干燥NH,可以选用的 (3)步骤④产生白色沉淀的离子方程式 干燥剂为 为 (4)上述D,E、F、G装置可用于作为氨气的 (4)步骤⑤说明二氧化硫具有氧化性，则该 尾气处理装置的是 步骤的实验操作为 (5)用图3装置探究氨气与氧化铜的反应， 验证氨气的性质及部分反应产物。 (5)步骤⑥溶液的颜色变化为 已知：C0在高温时不稳定，会自身分解得 (6)饱和氢氧化钠溶液的作用是 到红色的Cu0。 氧化钢 5.(2023·广东广州高一月考)人类的农业生 产离不开氮肥，几乎所有的氨肥都以氨为原 稀硫酸 料，合成氨是人类发展史上的一项重大突 破。某化学兴趣小组对氨气进行研究： 图3 I.NH,催化还原氮氧化物(SCR技术是目 ①实验结束后H装置处硬质玻璃管中黑色 前应用最广泛的烟气氨氧化物脱除技术)， 粉末变成红色，该红色粉末的成分能否确 反应原理如图1所示： 定？ (填“能”或“否”)。请通过检 NO NO 验其他产物证明NH3和CuO发生了反应， NH N IL.O(g) 简述实验方案： 催化剂 图1 ②若经实验测定NH,和CuO反应的产物有 (1)SCR催化反应器中NH3还原NO,的化 Cu和无污染气体，则NH,和CuO反应的化 学方程式为 学方程式为 Ⅱ.用图2装置可以制取氨气并探究其性 16黑白题化学|必修第一册·LK水pH为1.25-2.75范围内，氨氮去除率随pH降低面升高，原因 酞溶液，溶液先变红后褪色，说明A中剩余液体呈碱性且具有漂白 是HC0的氧化性比CO强，随春pH升高，CO水解程度减小，溶液 性。(1)①将部分液体转移至B中的其体操作为关闭K2,打开K, 中HCO浓度下降，氧化能力降低，导致氨氨去除率下降：当废水H 用双连打气球鼓气：②右侧溶液变红色的原因是Fe2“被氧化为Fe· 为2.75-6.00范围内，氨氮去除率随pH降低而下降.原因是随着H F与kSCN反应生成红色物质.反应为2F。2”+HO2+2H一 升高，氨氮废水中NH,含量增大，氨氮更容易被氧化 2Fe3++2H,0,Fe+3SCN一Fe(SCN):③KMn0a与H,02反应的 专项突破9制备及探究类实验—实验探究题 离子方程式为2Mm0:+5H,0,+6°—2M24+50,↑+8H,0 1.(1>2NHC0,△Na,C0,+H,0+C0,↑(2)碳酸钠溶液，碳酸 (2)若向“步骤Ⅱ”A的利余的溶液中加人M02时.有大量气泡产 生，加快反应速率，M0在该反应中的作用为催化作用。“步骤Ⅲ” 氢钠溶液均呈碱性碳酸钠(3)强 向A剩余的溶液中滴加几滴酚赋溶液，溶液先变红后褪色，说明A 解析：(1)不管是碳酸钠还是碳酸氢钠，溶于水后所得溶液都星碱 中剩余液体呈碱性且具有漂白性，则过氧化钠与水反应的机理 性，则将白色粉末溶于水后用pH试纸测定其酸碱度，其pH>7:碳酸 钠受热不分解，碳酸氢钠受热分解，且产生二氧化碳气体和水蒸气， 为N202与H0反应生成H,02,H02分解生成氧气，反应方程式 分别为Na202+2H,0—2Na0H+H202,2H202一2H20+02↑. 做热分解实验时，试管A中有水珠产生，试管B中液体变浑浊，则表 (3)该反应中Na0,中0由-1价降到-2价，放可以体现Na02具有 明固体中含有碳酸氢钠。(2)」，小明分析溶液的碱性时，忽路了碳 氧化性 酸氢钠也呈碱性：Ⅱ，小磊分析实验现象时，没有考虑到固体中也可 4.(1)H2S0,(米)+Na:S03一Na2S0,+H0+S02↑(2)混洞的蓝色 能同时存在两种盐的情况。(3)NaCO,受热难分解，NaHCO,受热易 石燕试纸变红(3)B%2+S02一BS0,,(4)缓慢注入稀硫酸 分解.则NCO,的稳定性强于NHC0,的稳定性 于甲试管中，锥形瓶中有淡黄色固体生成(5)溶液由无色变为红 2.(1)Mn0,+4r+2C△Mm2+C2↑+2H,0(2)除去C2中 色(6)吸收二氧化硫硫化氢气体，防止其排放到空气中造成环境 的HCI(3)n(4)C+H,0一HC1+HC10(5)光照时，发生反 污染 应2HC0光2HG+0,↑，时间越长，分解产生的0，增多.0，的体 解析：根据题中图示装置，注射器1中的稀硫假与硫化亚铁反应产 积分数增大减小(6)溶液先变红后褪色(7)F:1:2:3 生H,S,注射器2中的浓硫酸与亚疏酸钠发生反应产生S02,湿润的 解析：(1)装置A中，MO,和依盐酸反应制备CL2,反应的离子方程 蓝色石蕊试纸遇到S0,变成红色，S02再依次通人品红溶液和高锰 式为Mm02+4H+2C△Mm2+C2↑+2H,0。(2)因为H0易溶 酸钾溶液中，溶液均褪色，最后再加人BC,溶液，验证S02相关性 质.饱和NOH溶液吸收多余的SO和H,S,防止污染环境。(1)根 于饱和食盐水，CL,难溶于饱和食盐水，则装置B中他和食盐水的作 据分析可知，注射器2中的浓硫酸与亚硫酸钠发生反应产生S02 用是除去C,中的HC。(3)因为氧气的密度大于空气，应采用向上 (2)根据分析，湿润的蓝色石蕊试纸变红说明S02溶于水生成亚硫 排空气法收集氯气，则利用装置C收集C,时，气体应该从口进。 酸，呈酸性，是一种酸性氧化物。(3)步骤3中B端高锰酸钾溶液褪 (4)2与水反应生成氯化氢和次氯酸，化学方程式为C+ 色是因为S0,被高锰酸钾氧化生成S0,所以步骤④是Ba2+与S0月 H,0一HC+HC0。(5)图2中曲线变化的原因是次氯酸光照分解 反应。(4)根据分析，注射器1中的稀硫酸与硫化亚铁反应产 生成氧气，所以溶液中氧气的浓度增大，装置内气体混合物中氧气的 生H,S,S02与1H,S反应生成淡黄色的S:2H,S+S0,=3S,+ 体积分数增大：依此可判定实验过程中溶液最终生成盐酸，H减小。 2H,0.体现了二氧化硫具有氧化性，所以步骤⑤的操作是缓慢注人 (6)将装置D中试剂a更换为紫色石蕊溶液，盐酸电离出的氢离子 稀硫酸于甲试管中，锥形瓶中有淡黄色固体生成。(5)根据分 使溶液显酸性，紫色石蕊落液变红：同时溶液中的次氯酸具有漂白 析，S0酒人品红蓉液，是与品红溶液生成了无色物质，从而使品红 性，石蕊变红后又褪色。(7)根据还原性「>Fe2>Br,通人氯气后， 溶液褪色.该无色物质不稳定，所以用酒精灯微热Y形管A端.又分 胰离子先被氧化，其次是亚铁离子，最后是溴离子，在通入氯气的量 解生成S0和品红，所以溶液又变为红色。(6)根据分析可知，包 为0-1mol的过程中，C12氧化广，根据反应C2+2一2CT+L2可 和NaOH溶液的作用是吸收多余的SO,和H,S,防止污染环境 知，原溶液中n(1)=2ml:通人氯气的量为1-3mol的过程中，C 5.(1)8NH,+6N0,-定条件7N,+12H,0(2)Ca(0H),+ 氧化Fe2“为Fe”,根据反应C12+2Fe2“一2C+2Fe+可知，原溶液 中n(Fe2+)=4ol,线段BC表示Fo+物质的量的变化：在通人氯气 2NH,C△CuC,+2NH,↑+2H,0(3)减石灰(4)EF 的量为3-6mal的过程中，Cl2氧化Br,根据反应C2+2B (5)①否将反应后的混合气体通过无水硫酸铜固体，若固体变蓝。 一2C1+Br2可知，原溶液中，n(Br)=6mol,由此可知，原混合溶 说明有水生成，则说明NH,和CuO发生了反应②2NH,+ 液中n(厂)：n(Fe2+):n(Br)=1:2:3。 3Cu0△3Cu+N2+3H,0 3.(1)①关闭K2,打开K,,用双连打气球鼓气②2Fe2+H,02+2H 解析折：装置A适用于固体（或固体混合物）加热制气体，选择装置A -2Fe*+2H:0.Fe +3SCN=Fe(SCN):32Mn0+5H20,+ 制NH,使用Ca(OH)2和NH,C的混合物共热制NH3,装置B适用 6H一2M2“+50,↑+8H,0(2)①催化作用②溶液先变红后 于周体和液体（或液体和液体）加热制气体，选择装置B制NH3,使 褪色Na02+2H,0一2Na0H+H,0:(3)氧化性 用CaO和NH,CI溶液共热制NH,。生成的氨气在加热条件下可以 解析：过氧化钠与水在A中试管反应溶解，关闭K,,打开K,用双连 和Cu0发生反应，反应的产物有C和无污染气体.N元素化合价上 打气球鼓气，增大A中试管压强，将部分液体转移至B中，溶液内含 升，则该无污染气体为N,m(1)由图1可知SCR技术中NH 有过氧化氢，可使高锰酸钾溶液裙色，可将亚铁离子氧化为铁离子， 与N0,N02的反应产物为N2和水。(2)装置A适用于周体（或固体 与硫氰根离子反应使溶液变红色：向A中剩余的溶液中滴加儿滴酚 混合物)加热制气体，选择装置A制NH,使用Ca(O川)2和NH,C 专项练参考答案黑白题61 的混合物共热制NH,。(3)干燥NH,选用碱石灰作干燥剂。(4)E, 子方程式为3NH+Fe3+3H,0一e(0H),!+3NH。(3)氨气是 F装置均具有缓冲结构，用于尾气吸收.能防止液体倒吸到气体发生 合成硝酸的重要原料，氨气与氧气在催化剂的作用下反应的化学方 装置中，可用于作为氨气的尾气处理装置。(5)①Cu0和C都是 红色的，实验结束后H装置处硬质玻璃管中黑色粉末变成红色不能 程式为4N+50,40:6,0。(4)大苏打中统元素的化 确定成分：NH,和Cu0反应还会有H,0生成，将反应后的混合气体 合价是+2价，欲在实验室制备大苏打，从氧化还原的角度分析：Na,S 通过无水硫酸铜固体.若固体变蓝，说明有水生成，则说明NH:和 和S中疏元素的化合价分别是-2价和0价，均低于+2价，不可能生 C0发生了反应：2若经实验测定NH1和CuO反应的产物有Cu和 成+2价硫元素的化合物，A错误：Na,S0,和S中硫元素的化合价分 无污染气体，N元素化合价上升，则该无污染气体为N,另外反应过 别是+4价和0价.可能生成+2价硫元素的化合物，B正确：N2S0 程中还有水生成.侧NH,和Cu0反应的化学方程式为2NH、+3CuO 和Na,S0,中硫元素的化合价分别是+4价和+6价，均高于+2价，不 可能生成+2价硫元素的化合物.C错误：S0,和NaS0,中硫元素的 △3Cu+N2+3H,0 化合价分别是+4价和+6价，均高于+2价，不可能生成+2价硫元素 专项突破10元素及化合物推断—一物质转化题 的化合物，D错误。 1.(1)Na202NaOH(2)化合反应分解反应(3)NaOH+ 4,(1)钠在氯气巾剧烈燃烧，产生大量白烟和黄色火焰（合理即可） C02-NaHC01(4)2Na,0,+2C022Na,C01+02 (2)②③④(3)2Na+2H,0-2Na0+H2↑(4)NH,CI 解析：A为一种常见的单质.B,C,D,E是含有同一种元索的常见化 (5)2Na+C02+C0片+H20-2NaHC03↓(6)Cl2、HCI0 合物，B为流黄色固体，所以B是过氧化钠，则A是钠，B和A都可以 H,0,H,C,CIO°，OH 与水反应生成C,C是氢氧化钠，D是碳酸钠，氢氧化钠和过量二氧 解析：电解熔融氯化钠得到A和B,B和铁发生反应④得到D。A和 化碳反应生成的E是碳酸氢钠。(2)反应①是钠和氧气反应生成过 水发生反应B得到C,则A为Na,B为Cl2,C为NOH,D为FcCl3:饱 氧化钠，属于化合反应：反应⑥是碳酸氢钠固休受热分解生成碳酸 和食盐水通人氨气和过量二氧化碳能析出碳酸氢钠品体，碳酸氢钠 钠，二氧化碳和水，属于分解反应。(3)反应⑤是氢氧化钠与过量二 周体受热分解得到碳酸钠，氢氧化钠和过量二氧化碳反应生成碳酸 氧化碳反应生成碳酸氢钠。(4)反应④是过氧化钠与二氧化碳反应 氢钠.氢氧化钠和少量二氧化碳反应生成碳酸钠.则E为NHCO:,F 生成碳酸钠和氧气。 为N,C0,G为C02。(1)反应2为钠和氯气的反应。(2)反应① 2.(1)Fe:0 Fe203 (2)KSCN (3)(D2FeCl +Cl=2FeCl; 中，饱和食盐水先通入氨气后通入过量二氧化碳，反应生成碳酸氢钠 ②Fe,0,+3H,△2Fe+3H,0(4)4Fe(0H)2+0,+2H,0 品体和氯化铵，反应②为钠和氯气反应生成氯化钠，反应③为、a和 4F(O川)，沉淀由白色迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色 水反应生成氢气和NaOH,反应④为铁与C,反应生成氯化铁，反应 (5)4Fe,0,+02+12C+6H20=12F0C+120H ⑤为NaOH与FCl,的复分解反应.反应⑥为氢氧化钠和过量二氧化 解析：B的俗称为磁性氧化铁，C溶液呈浅绿色，则B为FO,C为 碳反应生成碳酸氢钠，反应⑦为氧氧化钠和少量二氧化碳反应生成 FC2,从而得出A为Fe,X为H2,依据物质的转化关系，可得D为 碳酸钠，则D56D中元素化合价不变，为非氧化还原反应，②3④ F1.E为Fe(OH)z,F为Fe(OH),,G为Fe,03 中元素化合价变化，为氧化还原反应。(3)反应③为N:和水生成氢 (3)C为FeC2.D为FC,.则反应方程式为2FC+C,一2FeCl: 气和NOH。(4)反应①中，饱和食盐水先通人氨气后通人过量二氧 化碳，反应生成碳酸氢钠品体和氯化铵，反应①产物除E外，另一种 G为Fe,0,A为Fe,反应方程式为Fe,0,+3H1△2Pe+3H,0 是NH,C。(5)向F的饱和溶液中通人足量G,即向N2C0,饱和溶 (4)E为F(OH)2.F为Fe(OH)2.E在空气中放置容易转化为F.则 液中通人足量C02,发生反应NaC0,+C02+H20—2NaHC0,!, 反应方程式为4Fe(0H)2+0,+2H,0一4Fe(0州)1：产生的现象为 离子方程式为2N'+C02+C0防+H,0一2NHC03↓。（(6)B物质 沉淀由白色迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色。(5)根据原子 溶于水形成的溶液为氯水，部分氯气与水反应C2+H0 守恒，电荷守恒，该反应的离子方程式为4F30,+0,+12C+6H0 HC+HCO.盐酸为强酸完全电离，次氯酸为弱酸部分电离.还有极少 =12F0C1+120H。 量水电离，则氯水中含有的微粒有C2,HCO.H0.H、C 3.(1)Cl2s02NH,C(2)①C2+s02+2H,0—2C+s07+4H 23NH,+Fe3+3H20—Fe(0H)1↓+3NH(3)4NH1+502 5.(1)S02Fe(0H)(2)3Fe2+4H+N0—3Fe+2H20+N01 化剂4N0+6H,0(4)B (3)②⑧(4)取样于试管中.加入盐酸酸化.取清液.再加人氯化钡 △ 溶液，若产生白色沉淀，则含硫酸根离子(5)Fe,0,+3KNO1+ 解析：X是一种黄绿色气体，所以X是氯气：M是人类使用最多的一 种金属单质，M是铁：结合图示转化关系，C是氯气与铁反应得到的 4KOH商温2K,F0,+3KN0,+2H,0 氯化铁：氯气与Y反应后的溶液能与硝酸银得到白色沉淀，与氯化铡 解析：1是由地壳中含量最多的金属元素组成的单质，则I是A:K是 也能得到白色沉淀，所以Y是具有刺激性气味的二氧化硫，A是氯化 一种红棕色气体，K是NO2:L和O2反应生成NO2,则L为NO:NO 氢，B是硫酸：二氧化硫与氯化铁溶液反应得到硫酸，氯化铁与乙能 和H0反应生成」的溶液，J为HNO3:A1和D反应生成G和H,反 生成红褐色沉淀氢氧化铁，则Z是具有刺激性气味的气体氨气：氯气 应为置换反应，D为红棕色固体，由此推测该反应为铝热反应，则 与氨气反应生成D.D是一种受热易分解的盐.则D是氯化该 D为FezO3,G和HNO3反应生成N0和Fe(NO3)2溶液，则G为 (2)①X+Y+H,0→A+B是氯气与二氧化硫生成氯化氢和硫酸的 F#,H为A山0，：E德转化为FeO,F和NaOH溶液反应生成E,则F 反应，其离子方程式为CL2+S0,+2H20一2CT+S0}+4H':2Z+C 为Fe(NO).E为Fe(0H)3:FeS2和02反应生成Fe0,和A.A →红褐色沉淀，即氨气与氯化铁溶液反应生成氢氧化铁，其反应离 为S02:S02和02反应生成B,B为S0,:S01和H,0反应生成C的 必修第一册·LK黑白题62